人工智能與教育的融合

董荻

摘要：十七大召開以來，“學前教育”成為我國教育領域研究和關注的重點之一，政府大力發展學前教育；同時“人工智能”成為21世紀國家科技發展的代名詞。本文分別對人工智能和學前教育進行了闡述；分析了國內外教育機器人在學前教育領域的應用現狀；對比了國內外的異同點，總結出阻礙我國學前教育領域機器人發展的因素并提出相關建議。

關鍵詞：學前教育；人工智能；教育機器人

中圖分類號：G612 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）31-0001-02

智能機器人是人工智能領域中發展的前沿領域，具有高度綜合性、前瞻未來性、創新實踐性，蘊含著極其豐富的教育資源和應用價值。習近平總書記2014年在中國科學院第十七次院士大會、中國工程院第十二次院士大會上的講話中強調，機器人的研發、制造與應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志，不僅要提高中國機器人水平，還要盡可能多地占領市場。隨著國家對學前教育發展的重視，在我國很多地區，智能機器人已經走進幼兒園的課堂和幼兒的家庭中。

一、教育機器人在學前教育領域的角色定位

教育機器人是一種十分典型的數字化益智玩具，尤其是在學前教育階段，可以通過不同角度、多樣性的形式發揮其教育功能，達到“寓教于樂”的目的。在信息化時代，信息技術的普及使幼兒園教學變得網絡化、電子化。根據3—6歲幼兒在“玩”的過程中探索、體驗以獲得知識的發育特點，教育機器人在幼兒教學中的應用，能夠激發幼兒對錯綜復雜事物的探索，幫助其全面發展。

1.幼兒園課堂活動載體。幼兒園的課程分為五大領域：科學、藝術、社會、語言、健康，圍繞這五大類開設的課程內容豐富，但教師講授課程以傳統的教學方法為主，形式單一。教育機器人的引入，可以使各類課程更具有趣味性和益智性，并且可以培養幼兒的創新精神、綜合能力和協作能力，同時也可以增強幼兒的責任心。

例如樂高公司提出“4C”概念：聯系（connect）、構建（construct）、反思（contemplate）和延續（continue）的循序漸進的過程，注重人與機器人的交流互動，教師可借助智能機器人根據學生反饋對教學方法和內容進行調整，從而更高效、針對性地進行教學。

2.幼兒園課堂教學內容。隨著人工智能和智能機器人的快速發展，在幼兒園中也開設了有關機器人教育的課程。根據皮亞杰的認知發展理論，兒童可以根據經驗思考并解決問題，隨著年齡的增長，兒童能夠理解一些抽象概念，能夠通過自己的思考和創新超越傳統的模式。

在知識方法方面，通過向幼兒簡單講解機器人，讓他們了解有關機器人零部件的相關概念，能夠幫助幼兒提高對材料、建筑結構等方面的認知能力。同時幼兒在了解機器人的基礎上進行外形組裝，在實際操作的過程中鍛煉幼兒的動手操作能力，使兒童肌肉群和動作協調性等方面得到更精細化的發展。

二、我國智能機器人在學前教育領域的發展現狀

機器人技術自誕生以來擁有無可比擬的知識覆蓋面和技術集合優勢。智能機器人在學前教育領域的一個重要應用為輔助教育（RAE）——Robot-Assisted Education（機器人輔助教育），指教師和學生以教育機器人為主要教學媒介和工具進行有關教學活動，協助幼兒園教師建立有趣、生動的學習環境，給予幼兒在情感、思維、語言、認知等方面的指導和幫助，并提高教學效率。研究人員分析和總結了機器人的技術特點、角色特點和心理機制，教育機器人一般具有人臉識別、語音識別、物體識別、情感識別、運動控制、知識記憶、識別與合成等功能，在教學過程中能與師生進行多種語言和符號的對話，進行儀器操作等復雜動作；還可根據對智能機器人自身的模塊進行預設，幫助幼兒構建比較完整、全面的認知系統。

三、國外智能機器人在學前教育領域的發展現狀

國外智能機器人在學前教育領域的研究。早在1994年麻省理工學院（MIT）就開展了“設計和建造LEGO機器人”；新加坡國立教育學院（NIE）和樂高教育2006年6月在新加坡舉辦了第一屆亞太ROBOLAB國際教育研討會，就機器人教育在科技、數學課程中的應用進行深入討論和交流。

研究顯示，智能機器人大量應用于學前教育領域，其中大部分集中在幼兒園教學和幼兒臨床醫學。智能機器人也應用在特殊幼兒教育中，為有特殊需要的幼兒提供適合的教學方法和環境。臨床研究顯示，第一，提供治療和探測疾??；第二，智能機器人可在一些人工難以獲得數據、時間空間限制的情況下，幫助醫生或治療師記錄幼兒數據。例如，為有行走障礙的幼兒設計的移動機器人“Mobile Robot”，目的是為了使有特殊需求的幼兒能夠通過訓練，借助機器人提高未來的生活質量。

目前的研究結果表明，智能機器人以及人工智能技術能夠激發幼兒參與學習、社會活動和保持對科學互動技術資源的濃厚興趣，在特殊幼兒群體中的應用也是成功的，更重要的是借助智能機器人實現教學目標。專家學者研究表明，在未來信息化時代，將人工智能技術廣泛應用于幼兒教育領域，可以取得豐碩的成果。

四、智能機器人在學前教育領域發展存在的問題

阻礙智能機器人在我國學前教育領域發展的因素。近年來，教育機器人以及人工智能在學前教育領域的發展十分迅速，但仍然存在一些局限。第一，教育的本質是一種人與人的“交互”過程，但智能機器人無法完全實現最充分、最真實的互動。由于學前幼兒發育階段的能力還不完善，這些智能機器人無法與幼兒進行暢通的交流；同時智能機器人也無法像教師一樣通過自然狀態的交流和觀察，判斷幼兒多變的情感態度等。第二，在幼兒園教學過程中，老師憑借經驗、通過觀察，能夠分析學生的學習狀態、認知水平和學習風格，從而靈活調整適應幼兒的不同教學模式和方法，但智能機器人在這方面仍然存在局限性。第三，幼兒在知識認知和情感建構方面的學習內容分為不同的類型，例如言語信息包括符號學習、時事學習等形式化的內容，可以通過智能機器人的輔助實現教學；但對于情感、態度等領域的非形式化的內容，很難通過智能機器人實現。

發展建議。根據我國的義務教育法，學前教育目前不屬于義務教育，目前大多是由機器人企業在推動。因此，為了加大智能機器人在學前教育領域發展力度，政府和行政部門更應該重視對其推廣和應用。

機器人公司并沒有根據學齡前兒童的身心發育特點設計出適合幼兒的教學機器人。相比國外的智能機器人在學前教育領域的發展，我國目前研發的教育機器人在適用性、性價比、功能等方面比較單一，智能機器人在幼兒園分階段的劃分不夠明確，特色不強。與國外人工智能領域的對比和學習，對我國人工智能在教育領域的應用和發展具有參考作用。

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