吳昊 胡博

摘要：機(jī)器人技術(shù)是一項(xiàng)綜合性的學(xué)科，涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、人工智能等領(lǐng)域，智能機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用了信息技術(shù)中的感測(cè)技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)等方面，是信息技術(shù)課程和相關(guān)科技活動(dòng)的良好載體。

關(guān)鍵詞：智能教育；機(jī)器人

智能機(jī)器人教育對(duì)未來(lái)高科技社會(huì)的作用和影響將會(huì)非常巨大。如果現(xiàn)在的在校學(xué)生具備了這方面的素質(zhì)，將來(lái)可以更容易適應(yīng)各種技術(shù)革新，在未來(lái)信息時(shí)代獲得成功。隨著國(guó)內(nèi)外各種形式的機(jī)器人比賽的開(kāi)展，以及各地中小學(xué)把機(jī)器人作為一種信息技術(shù)課的教學(xué)載體，研制一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)教學(xué)和比賽的機(jī)器人，明顯具有較高的使用價(jià)值和市場(chǎng)前景，具有很大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

教學(xué)機(jī)器人平臺(tái)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。系列化教學(xué)機(jī)器人控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示。語(yǔ)音識(shí)別模塊塊圖中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖為教學(xué)機(jī)器人平臺(tái)控制部分。

從 20 世紀(jì)中期至今，現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)和人工智能技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)器人已應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)、軍事、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人廣泛用于工業(yè)制造的同時(shí)，還產(chǎn)生了專(zhuān)門(mén)用于教學(xué)的教育機(jī)器人，目的是面向工人普及機(jī)器人專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高對(duì)機(jī)器人的操控能力，這成為機(jī)器人踏入教育領(lǐng)域的開(kāi)端。20 世紀(jì) 60 年代，英美日等國(guó)家在大學(xué)開(kāi)展機(jī)器人教育研究，70 年代開(kāi)始逐步在中小學(xué)推廣機(jī)器人入門(mén)教學(xué)，同時(shí)搭建教育機(jī)器人基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

圖2所示，日本東京理科大學(xué)設(shè)計(jì)研發(fā)的機(jī)器人“SAYA”老師，該機(jī)器人面部表情豐富，大腦內(nèi)儲(chǔ)存了大量單詞和短語(yǔ)，不僅會(huì)說(shuō)多種語(yǔ)言，而且還可以根據(jù)人類(lèi)提出的問(wèn)題作出準(zhǔn)確回答。

2015年，南澳大利亞州的兩所學(xué)校引入由法國(guó) Aldebaran Robotics研發(fā)生產(chǎn)的 NAO 機(jī)器人來(lái)協(xié)助教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)，研究者希望找到機(jī)器人融入學(xué)校課程的最佳方式，幫助學(xué)生融入課堂活動(dòng)、學(xué)習(xí)編程，但并不會(huì)將機(jī)器人當(dāng)作高科技教學(xué)設(shè)備主導(dǎo)課堂。新加坡資訊通信發(fā)展管理局（IDA）近來(lái)正在研究將引入學(xué)前教育，讓機(jī)器人在群體游戲和講故事等教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮作用，鼓勵(lì)幼兒協(xié)同合作，相互交流，達(dá)到輔助傳統(tǒng)教學(xué)的目的。

2000年，齊丙辰等人提出機(jī)器人輔助教學(xué)（Robot–Assisted Instruction，簡(jiǎn)稱(chēng) RAI）的概念，認(rèn)為它最大特色是能培養(yǎng)學(xué)生的 5個(gè)實(shí)踐能力，機(jī)器人輔助教學(xué)是指將機(jī)器人作為主要教學(xué)工具和媒體所進(jìn)行各種教與學(xué)活動(dòng)。

在國(guó)內(nèi)，也有一些機(jī)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)行了用機(jī)器人來(lái)授課方面的研究。在福州，一款教育機(jī)器人能夠完成朗誦課文、批改作業(yè)、課間巡視等教學(xué)任務(wù)，減輕教師的工作壓力，它身上的傳感器還可以用來(lái)測(cè)試學(xué)生是否說(shuō)謊。圖3所示，江西九江學(xué)院智能機(jī)器人工作室研發(fā)了一款機(jī)器人小美，她能在播放 PPT 課件的同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音講解，還伴有肢體動(dòng)作，像真人教師在講課。

“機(jī)器人教師”的出現(xiàn)將從根本上改變教師的教學(xué)模式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，其強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在輔助教師教學(xué)和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)等方面大有可為，對(duì)教師工作是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。目前機(jī)器人輔助教學(xué)的研究處于起步階段，缺乏科學(xué)規(guī)劃與教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)過(guò)程缺乏教育理念支持；世界范圍內(nèi)機(jī)器人作為教師參與課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)還很少，研究成果非常缺乏；人工智能正在發(fā)展，語(yǔ)音識(shí)別、運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺(jué)、情感識(shí)別、智能系統(tǒng)等核心技術(shù)還不夠成熟，機(jī)器人智能化水平有限，機(jī)器人授課的局限性依然存在。