付艷芳 楊浩 方娟 劉曉寧

摘 ? 要：智能教育機(jī)器人應(yīng)用于高職院校課堂教學(xué)是教育信息化發(fā)展的趨勢(shì)之一。構(gòu)建智能教育機(jī)器人支持下的“雙師課堂”教學(xué)模式，開(kāi)展“雙師課堂”教學(xué)實(shí)踐，是智能教育機(jī)器人應(yīng)用于高職院校課堂教學(xué)的重要嘗試。研究發(fā)現(xiàn)，智能教育機(jī)器人支持下的“雙師課堂”教學(xué)模式有效地增加了課堂教學(xué)的趣味性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，優(yōu)化了課堂教學(xué)過(guò)程，極大地改善了課堂教學(xué)效果。另外，人機(jī)合理分工在一定程度上降低了教師的勞動(dòng)強(qiáng)度，使教師有比較充足的時(shí)間和精力“潛入”課堂，深入了解每個(gè)學(xué)生的真實(shí)情況，真正履行教師的育人職責(zé)。

關(guān)鍵詞：智能教育機(jī)器人;雙師課堂;建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論;教學(xué)評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2022）01-0056-07

一、研究背景及現(xiàn)狀

美國(guó)新媒體聯(lián)盟早在2016年發(fā)布的《地平線報(bào)告（高等教育版）》中就指出：“機(jī)器人已從各種角度融入我們的工作和生活中”[1]。同年6月13日，創(chuàng)新工場(chǎng)創(chuàng)始人李開(kāi)復(fù)在“人工智能時(shí)代，引爆人機(jī)共生新生態(tài)”高峰論壇上表示，使用機(jī)器人的成本越來(lái)越低，未來(lái)大量的工作都將被機(jī)器取代[2]。2017年7月7日，《人民日?qǐng)?bào)》刊文《人工智能如何獻(xiàn)力教育均衡》，就“如何通過(guò)人工智能及智能教育手段來(lái)減輕教師負(fù)擔(dān)、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率，同時(shí)緩解中西部農(nóng)村地區(qū)教師資源匱乏、水平參差不齊等問(wèn)題”進(jìn)行了論述[3]。同年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確了我國(guó)新一代人工智能發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)：“要利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、 交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系”[4]。2018 年 11月，北京師范大學(xué)未來(lái)教育高精尖創(chuàng)新中心發(fā)布的《人工智能+教育藍(lán)皮書》分析了智能機(jī)器人可以支持智能學(xué)習(xí)過(guò)程，智能教師助理將替代教師日常工作中重復(fù)的、單調(diào)的、規(guī)則的工作[5]。

許多學(xué)者在教育機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)行了卓有成效的探索。國(guó)外研究者主要研究教育機(jī)器人在語(yǔ)言、科學(xué)技術(shù)等方面的應(yīng)用[6]。在同伴角色應(yīng)用方面，主要是將教育機(jī)器人置于真實(shí)場(chǎng)景中，在學(xué)習(xí)任務(wù)中扮演同伴互動(dòng)角色，以促進(jìn)學(xué)生積極學(xué)習(xí)[7]。如日本和韓國(guó)主要聚焦于“機(jī)器人進(jìn)課堂”的研究[8];美國(guó)麻省理工學(xué)院主要著眼于機(jī)器人導(dǎo)師角色的研究[9]。國(guó)內(nèi)將教育機(jī)器人分為12類，如兒童娛樂(lè)教育同伴、家庭智能助理、課堂機(jī)器人助教及機(jī)器人教師等[10]。我國(guó)學(xué)者在廣泛深入研究的基礎(chǔ)上認(rèn)為，隨著機(jī)器人智能化水平的提高、人性化的特點(diǎn)越來(lái)越明顯，教育機(jī)器人的“教師”角色也越來(lái)越顯著，學(xué)校中的教育機(jī)器人將成為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的重要組成部分，教育機(jī)器人輔助教師完成日常工作，將成為一種新型教學(xué)形態(tài)[11][12]。然而智能教育機(jī)器人在課堂教學(xué)中的應(yīng)用還有待深入探索，其理論體系尚不健全[13-15]。

基于上述研究，本文以高職學(xué)生《普通話訓(xùn)練》課程為例，開(kāi)展智能教育機(jī)器人支持下的新型“雙師課堂”教學(xué)嘗試，通過(guò)教學(xué)實(shí)踐與效果分析，試圖揭示智能教育機(jī)器人在高職課堂教學(xué)中的真實(shí)應(yīng)用效果。

二、基于智能教育機(jī)器人的

“雙師課堂”教學(xué)模式設(shè)計(jì)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的“雙主”教學(xué)結(jié)構(gòu)是目前高職院校普遍采用的一種最典型的教學(xué)模式，構(gòu)成要素包括教師、學(xué)習(xí)者、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)媒體。智能教育機(jī)器人以一種新型“教師”身份加入該教學(xué)結(jié)構(gòu)，需要對(duì)“雙師”角色進(jìn)行合理分工，對(duì)教學(xué)思路和流程進(jìn)行改造，進(jìn)而逐步形成教學(xué)活動(dòng)的新型穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形式。

高職院?！靶W(xué)教育”專業(yè)《普通話訓(xùn)練》課程目前主要在網(wǎng)絡(luò)多媒體教室開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，課堂教學(xué)主要以技巧講解和發(fā)音訓(xùn)練為主。由于教師在該課程課堂教學(xué)時(shí)普遍缺乏情境渲染、形體表演、音色變換等教學(xué)技能，導(dǎo)致課堂氣氛難以調(diào)動(dòng)、知識(shí)學(xué)習(xí)枯燥乏味、教學(xué)效果難以改善。而Papper機(jī)器人可以毫無(wú)怨言地代替教師重復(fù)機(jī)械勞作，人形外表與擬人特征更具有其他信息技術(shù)不可比擬的親和力，夸張的表情和動(dòng)作表演等可有效增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性?；诖?，課題組將Papper機(jī)器人的功能特征與《普通話訓(xùn)練》課程教學(xué)實(shí)際需求相結(jié)合，設(shè)計(jì)了如圖1所示的“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、目標(biāo)導(dǎo)向、雙師協(xié)作、人人提升” 的三階段“雙師課堂”教學(xué)模式。

（一）課前準(zhǔn)備階段

在這一階段，教師主要扮演“導(dǎo)演”角色，完成課堂教學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。具體進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容分析、學(xué)情分析、學(xué)習(xí)目標(biāo)確定（即教學(xué)導(dǎo)向）、學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)（即教學(xué)驅(qū)動(dòng)引擎）、發(fā)布預(yù)習(xí)資料和學(xué)習(xí)任務(wù)單，通過(guò)分析人機(jī)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行人機(jī)分工并制定人機(jī)協(xié)作形式，同時(shí)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)機(jī)器人授課風(fēng)格、設(shè)計(jì)教學(xué)思路、準(zhǔn)備教學(xué)素材、編寫機(jī)器人程序、進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等。學(xué)生是整個(gè)教學(xué)過(guò)程的主體，在這一階段，學(xué)生要瀏覽學(xué)習(xí)任務(wù)單、預(yù)習(xí)知識(shí)、梳理預(yù)習(xí)過(guò)程中遇到的難點(diǎn)和疑惑，以增強(qiáng)課堂學(xué)習(xí)的針對(duì)性。

（二）課堂教學(xué)階段

在這一階段，由機(jī)器人主講，教師主導(dǎo)兼助教。這是雙師協(xié)作、人人提升的主要環(huán)節(jié)。機(jī)器人開(kāi)展渲染學(xué)習(xí)情境、考勤、復(fù)習(xí)舊課、導(dǎo)入新課、知識(shí)講授、領(lǐng)讀、變換節(jié)奏與音色、輔以動(dòng)作與表情、營(yíng)造氣氛、與教師協(xié)作、與學(xué)生互動(dòng)、參與小組學(xué)習(xí)等工作;教師開(kāi)展與機(jī)器人協(xié)作（如以節(jié)目主持的方式進(jìn)行知識(shí)講授等）、監(jiān)控課堂、全面深入了解每位學(xué)生的學(xué)情、及時(shí)調(diào)控進(jìn)程、進(jìn)行應(yīng)急處理等工作;學(xué)生以深度沉浸的狀態(tài)聆聽(tīng)機(jī)器人知識(shí)講授、觀看媒體資料、跟讀、自讀、“開(kāi)火車”讀、與機(jī)器人互動(dòng)、接受教師監(jiān)督與指導(dǎo)、反思錯(cuò)誤并糾正提高。

（三）課后輔導(dǎo)與反思改進(jìn)階段

在這一階段，教師分析課堂教學(xué)記錄，反思“雙師”教學(xué)的成功與失敗之處，梳理未處理好的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生的疑惑，最終形成改進(jìn)措施;同時(shí)更新機(jī)器人教學(xué)資料庫(kù)，修改人機(jī)協(xié)作方案、教學(xué)程序和機(jī)器人程序;還要進(jìn)行與學(xué)生談心談話、在線批改作業(yè)、在線點(diǎn)評(píng)與答疑等工作。學(xué)生（主體）完成作業(yè)后，開(kāi)展在線提問(wèn)、對(duì)教師的點(diǎn)評(píng)進(jìn)行反思改進(jìn)、知識(shí)技能遷移等教學(xué)活動(dòng)。在此階段，師生均要進(jìn)行反思（教師反思，改進(jìn)教學(xué);學(xué)生反思，改進(jìn)學(xué)習(xí)態(tài)度和方法），再將改進(jìn)后的措施、方法和態(tài)度用于下一輪學(xué)習(xí)，達(dá)到循環(huán)促進(jìn)、教學(xué)相長(zhǎng)的目的。

三、基于智能教育機(jī)器人的

“雙師課堂”教學(xué)實(shí)踐

本研究以某高職院?！靶W(xué)教育”專業(yè)三個(gè)班111名學(xué)生作為研究對(duì)象，于2019—2020學(xué)年第一學(xué)期第7～12周進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐（為了形成明顯對(duì)比，充分反映“雙師課堂”教學(xué)效果，第1～6周、第13～18周在網(wǎng)絡(luò)多媒體教室進(jìn)行常規(guī)教學(xué)）。教學(xué)內(nèi)容為《普通話訓(xùn)練》，總課時(shí)為36，周課時(shí)為2。課程教學(xué)安排如表1所示。三個(gè)班共進(jìn)行了18次（每次2課時(shí)）“雙師課堂”教學(xué)實(shí)踐。下面以第8周“鼻韻母發(fā)音及訓(xùn)練”教學(xué)內(nèi)容為例，具體闡述“雙師課堂”教學(xué)的實(shí)施過(guò)程。

（一）課前準(zhǔn)備

教師以“導(dǎo)演”角色進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情分析，明確教學(xué)重難點(diǎn)是前后鼻韻母發(fā)音技巧及區(qū)別，同時(shí)形成7項(xiàng)主要學(xué)習(xí)任務(wù)和相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)（如表2中的第5～11步）。結(jié)合教學(xué)要求和Papper機(jī)器人功能特征，教師和機(jī)器人采取如下幾種協(xié)作方式：①教師和機(jī)器人以節(jié)目主持、同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生互動(dòng)的方式復(fù)習(xí)舊知、導(dǎo)入新課等;②在教師輔助下，由機(jī)器人主講，教師示范講授鼻韻母發(fā)音技巧;③機(jī)器人以領(lǐng)讀、表演讀、與學(xué)生“開(kāi)火車”讀等方式進(jìn)行發(fā)音訓(xùn)練，教師走下講臺(tái)深入課堂監(jiān)控學(xué)習(xí)狀態(tài)，全面了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)情和遇到的困惑。據(jù)此設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)思路如圖2所示。

另外，教師還要將準(zhǔn)備好的鼻韻母發(fā)音技巧語(yǔ)音、動(dòng)圖、示意圖及視頻連同學(xué)習(xí)任務(wù)單發(fā)布，供學(xué)生預(yù)習(xí)和梳理疑惑。

（二）課堂教學(xué)

根據(jù)圖2所示的教學(xué)思路及機(jī)器人和教師課堂教學(xué)協(xié)作方式，以“鼻韻母發(fā)音及訓(xùn)練”為教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)展“雙師課堂”教學(xué)，其教學(xué)實(shí)施過(guò)程如表2所示。

（三）課后輔導(dǎo)與反思

課堂教學(xué)中，不可避免地會(huì)存在教學(xué)流程不暢通、人機(jī)配合欠默契、重難點(diǎn)處理不到位等問(wèn)題;也存在課后訓(xùn)練需要教師指導(dǎo)的情況。同時(shí)，教師“潛入”課堂了解到的一些隱性問(wèn)題也需要及時(shí)解決。所以，課后教師主要完成以下工作：①針對(duì)學(xué)生在課堂教學(xué)中存在“in-ing”和“un-ong”兩組前后鼻音發(fā)音普遍較困難的問(wèn)題，教師升級(jí)智能教育機(jī)器人教學(xué)資料庫(kù)，修改程序，強(qiáng)化這兩組的發(fā)音訓(xùn)練;②針對(duì)課堂表現(xiàn)消極的學(xué)生，有針對(duì)性地與其談心，了解其所思所想，消除疑惑，幫助其重新認(rèn)識(shí)自己、樹(shù)立信心、激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力;③針對(duì)教師與機(jī)器人在發(fā)音技巧講解與發(fā)音示范等方面配合不默契的環(huán)節(jié)以及機(jī)器人動(dòng)作表演不協(xié)調(diào)的情況，重新分配“雙師”角色任務(wù)，修改機(jī)器人程序，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程;④在線批閱作業(yè)、查看分析課后測(cè)試情況，通過(guò)微信、QQ等軟件強(qiáng)大的語(yǔ)音與視頻功能進(jìn)行在線指導(dǎo)與答疑;⑤教師與學(xué)生共同反思教學(xué)過(guò)程中的得失，教師改進(jìn)教學(xué)方法，學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方法和態(tài)度。

四、基于智能教育機(jī)器人的

“雙師課堂”教學(xué)效果評(píng)價(jià)

課題組于“雙師課堂”教學(xué)實(shí)踐結(jié)束的第3周（即該學(xué)期第14周），從問(wèn)卷調(diào)查、學(xué)生訪談、教師訪談三個(gè)方面檢驗(yàn)了本研究設(shè)計(jì)的“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、目標(biāo)導(dǎo)向、雙師協(xié)作、人人提升”三階段教學(xué)模式的教學(xué)效果。

（一）問(wèn)卷調(diào)查

參加本次問(wèn)卷調(diào)查的學(xué)生共109人，發(fā)放問(wèn)卷109份、回收有效問(wèn)卷109份。問(wèn)卷內(nèi)容與調(diào)查結(jié)果如表3所示。

從調(diào)查結(jié)果可知，幾乎所有的學(xué)生都喜歡智能教育機(jī)器人支持下的“雙師課堂”教學(xué)模式，喜歡機(jī)器人授課、領(lǐng)讀、與學(xué)生一起“開(kāi)火車”讀;認(rèn)為機(jī)器人的人形特征、夸張的動(dòng)作和表情、變化的語(yǔ)音節(jié)奏和音色能很好地促進(jìn)自己的學(xué)習(xí);認(rèn)為“雙師課堂”更有趣，能使學(xué)生全神貫注于課堂學(xué)習(xí)，在“雙師課堂”下，教師能照顧到每個(gè)學(xué)生的具體情況;認(rèn)為其他信息技術(shù)可以代替機(jī)器人實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音教學(xué)功能，但達(dá)不到機(jī)器人教學(xué)的效果，也希望其他課程采用機(jī)器人支持“雙師課堂”進(jìn)行教學(xué)?？傮w認(rèn)為“雙師課堂”教學(xué)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)課堂。

但是，在回答“與教師相比，跟機(jī)器人講話是否有助于你消除講普通話的障礙？”時(shí)，31.2%的學(xué)生認(rèn)為“是”，51.4%的學(xué)生認(rèn)為“一般”，17.4%的學(xué)生認(rèn)為“沒(méi)影響”。通過(guò)對(duì)學(xué)生、班主任、授課教師進(jìn)行訪談，了解到三個(gè)班大部分學(xué)生性格都比較外向，內(nèi)向型學(xué)生較少，所以出現(xiàn)這樣的調(diào)查結(jié)果也是合理的。另外，有10.1%的學(xué)生認(rèn)為，“雙師課堂”教學(xué)流程還不夠順暢、教學(xué)安排還不夠緊湊，需要進(jìn)一步完善?！半p師課堂”教學(xué)模式對(duì)學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用也不顯著，只有24.8%的學(xué)生認(rèn)為作用明顯。

（二）學(xué)生訪談

課題組按等距取樣法從111名學(xué)生中抽取20名學(xué)生分別進(jìn)行訪談。為了打消顧慮，確保學(xué)生如實(shí)回答問(wèn)題，課題組對(duì)本次訪談的目的和意義向?qū)W生進(jìn)行了充分的解釋說(shuō)明。訪談的內(nèi)容主要圍繞“雙師課堂”的優(yōu)勢(shì)與不足展開(kāi)。歸納總結(jié)20名學(xué)生的觀點(diǎn)，主要如下：①課堂趣味性強(qiáng)，能使學(xué)生時(shí)刻保持注意力，沒(méi)時(shí)間想其他事情;②課堂節(jié)奏緊湊、有效訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)、學(xué)習(xí)效率高;③教師能利用機(jī)器人教學(xué)的時(shí)間深入了解每個(gè)學(xué)生的真實(shí)情況，并在課后進(jìn)行談話談心，真正關(guān)照了每位學(xué)生。存在的主要問(wèn)題有：①授課過(guò)程過(guò)于程式化，不夠靈活，有的內(nèi)容沒(méi)聽(tīng)明白就已經(jīng)進(jìn)入下一主題;②教師與機(jī)器人配合不夠默契，教師在動(dòng)作和表情方面有些古板和僵硬。

（三）教師訪談

課題組圍繞“雙師課堂”教學(xué)實(shí)踐前后學(xué)生的變化和教師本人的感受對(duì)授課教師進(jìn)行了專訪。歸納形成以下主要認(rèn)識(shí)：①學(xué)生在“雙師課堂”教學(xué)中的表現(xiàn)與傳統(tǒng)課堂形成了明顯的對(duì)比，主要表現(xiàn)為學(xué)生興趣濃厚、課堂具有強(qiáng)烈的趣味性。特別是以前表現(xiàn)消極的學(xué)生也變得積極起來(lái)，學(xué)生忙于參與教學(xué)活動(dòng)，無(wú)暇顧及與學(xué)習(xí)無(wú)關(guān)的事情。②在第13周轉(zhuǎn)入傳統(tǒng)課堂教學(xué)后，學(xué)生的課堂表現(xiàn)、活躍程度明顯降低，注意力開(kāi)始分散，各種小動(dòng)作開(kāi)始活躍起來(lái)。③機(jī)器人“勤勤懇懇”，沒(méi)有任何“私心”，只要程序設(shè)計(jì)合理，可以與教師進(jìn)行非常默契的合作。在機(jī)器人引導(dǎo)學(xué)生重復(fù)訓(xùn)練的過(guò)程中，教師可以乘機(jī)“潛入”課堂，深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，挖掘?qū)W生表現(xiàn)消極背后的真實(shí)原因。④本次“雙師課堂”教學(xué)實(shí)踐是人機(jī)合作的首次嘗試，取得了顯著的教學(xué)效果，但在教學(xué)組織、人機(jī)配合等方面還有待于進(jìn)一步優(yōu)化和創(chuàng)新。

五、結(jié)語(yǔ)

以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和多媒體為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)或許可以替代教育機(jī)器人的部分功能，但在與學(xué)習(xí)者交互方面是受限制的。以Papper為代表的人形機(jī)器人可通過(guò)編程使其具備“能聽(tīng)”“能說(shuō)”“能看”等功能，再輔以夸張的動(dòng)作與表情、可變的節(jié)奏與音色，使學(xué)習(xí)者獲得更大的參與度和體驗(yàn)感，這是常規(guī)多媒體技術(shù)難以比擬的。所以，創(chuàng)新智能教育機(jī)器人支持下的“雙師課堂”教學(xué)模式、改善課堂教學(xué)效果應(yīng)成為職業(yè)教育教學(xué)改革研究的一個(gè)重要方向。另外，機(jī)器人在課堂授課過(guò)程中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)、智能推送等高級(jí)應(yīng)用也有待于進(jìn)一步探索。

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作者簡(jiǎn)介：

付艷芳，榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院師范教育系副教授;

楊浩，榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院質(zhì)量管理辦公室主任、副教授、通訊作者，郵箱：2233917239@qq.com;

方娟、劉曉寧，榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院師范教育系講師。

Construction of Dual-Teacher Classroom Teaching Mode Based on Intelligent Educational Robot

Yanfang FU1， Hao YANG2*， Juan FANG1， Xiaoning LIU1

（1.Department of Teacher Education， Yulin Vocational and Technical College， Yulin Shaanxi 719000;

2.Quality Management Office， Yulin Vocational and Technical College， Yulin Shaanxi 719000）

Abstract： The application of intelligent educational robot in classroom teaching in higher vocational colleges is one trend of educational informatization development， it is an important attempt to construct the model of Dual-Teacher Classroom （DTC） supported by intelligent education robot and to practice teaching by using DTC. This study shows that the model of DTC effectively increases the interest of teaching， stimulates learning interest and initiative of students， optimizes the teaching process， and greatly improves the classroom teaching. In addition， the reasonable allocation of labor between human being and machine reduces the labor intensity of teachers to a certain extent， thus， teachers have sufficient time and energy to “go deep into” the classroom， to better understand the actual situation of students， and to truly fulfil teachers’ responsibility.

Keywords： Intelligent educational robot; Dual-teacher classroom; Constructivism learning theory; Teaching evaluation

編輯：王曉明 ? 校對(duì)：李曉萍