機(jī)器人在幼兒教育中的應(yīng)用和效果

周昱希　李俊杰

摘 要：機(jī)器人技術(shù)在21世紀(jì)應(yīng)用廣泛，并且在教育領(lǐng)域中也進(jìn)行開(kāi)發(fā)使用，對(duì)幼兒的行為和發(fā)展有著良好促進(jìn)作用，但是也存在一定的問(wèn)題。本文較系統(tǒng)的闡述了機(jī)器人在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用功能和對(duì)幼兒行為發(fā)展促進(jìn)的技能范圍，以及機(jī)器人應(yīng)用存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;幼兒發(fā)展;建構(gòu)主義

1.前言

隨著新技術(shù)的誕生，特別是機(jī)器人的誕生，為不同類型的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)創(chuàng)造了可能性，包括鼓勵(lì)社會(huì)互動(dòng)的方法，并為創(chuàng)新和認(rèn)知發(fā)展創(chuàng)造了各種機(jī)會(huì)^[1]。機(jī)器人可以幫助人們自動(dòng)完成一些任務(wù)，這些機(jī)器在工業(yè)中被廣泛使用，在工作條件威脅、骯臟和枯燥的情況下取代人類活動(dòng)^[2]。并且機(jī)器人在娛樂(lè)、教育和其他學(xué)科的應(yīng)用可能受益于用戶-機(jī)器交互。

2.機(jī)器人的應(yīng)用和效果

機(jī)器人結(jié)合不同的技術(shù)和模塊組合成為一個(gè)系統(tǒng)。在《連線戰(zhàn)爭(zhēng)：21世紀(jì)機(jī)器人革命和沖突》一書中，定義了基本“感官—思考—行為”范式的機(jī)器人，機(jī)器是人造設(shè)備，并且三個(gè)主要元素：“傳感器”，審查的環(huán)境和變化，“處理器”或“人工智能”，幫助機(jī)器人做出反應(yīng)，以及以反映決策的方式對(duì)環(huán)境采取行動(dòng)的“效應(yīng)者”，從而在機(jī)器人周圍產(chǎn)生一些變化。根據(jù)美國(guó)人工智能協(xié)會(huì)（1979）的說(shuō)法，機(jī)器人是“一種可重新編程的多功能操縱器，旨在通過(guò)各種編程運(yùn)動(dòng)來(lái)移動(dòng)材料，零件，工具或?qū)Ｓ迷O(shè)備，以執(zhí)行過(guò)各種任務(wù)。”總而言之，可以將機(jī)器人描述為帶有傳感器的機(jī)器，該傳感器可以編碼并自動(dòng)對(duì)環(huán)境做出反應(yīng)。

2.1機(jī)器人在教育中的應(yīng)用

在過(guò)去十年中，機(jī)器人作為培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知和社交技能，支持學(xué)習(xí)科學(xué)，數(shù)學(xué)，技術(shù)和其他學(xué)科或跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)備而受到了教育研究人員的高度關(guān)注^[4]。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明，幼兒園社交輔助機(jī)器人可以建立學(xué)前教育目的的社交互動(dòng)，并促進(jìn)兒童的運(yùn)動(dòng)能力和認(rèn)知能力的發(fā)展。并且還可以在教學(xué)中來(lái)教授STEM（科學(xué)，技術(shù)，工程和數(shù)學(xué)）概念，因?yàn)樗鼈兲峁┝诉\(yùn)用建構(gòu)主義原理將STEM概念轉(zhuǎn)化為實(shí)際問(wèn)題以解決的可能性。

在這種情況下，下面將檢查應(yīng)用程序的兩個(gè)功能：技術(shù)地位和教學(xué)利用。

1.技術(shù)地位

就技術(shù)狀態(tài)而言，ER可以定義為一個(gè)對(duì)象，是一種可構(gòu)造且可編程的設(shè)備，可用于學(xué)習(xí)機(jī)械，電子和信息學(xué)作為一種工具，意味著該設(shè)備可用于獲取新知識(shí)和能力。例如，樂(lè)高頭腦風(fēng)暴。

2.教學(xué)利用

在教學(xué)開(kāi)發(fā)上，ER不僅與軟件類型有關(guān)，而且與硬件類型有關(guān)。此外，當(dāng)將其體現(xiàn)在人工智能實(shí)體上時(shí)，ER便具有賦予設(shè)備某些功能并因此引發(fā)新的學(xué)習(xí)范式的形狀和行為。

2.2 21世紀(jì)看ER對(duì)兒童行為和發(fā)展的影響

盡管有研究者指出，基于建構(gòu)主義和建構(gòu)主義教學(xué)方法結(jié)合學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的ER被認(rèn)為是發(fā)展認(rèn)知技能和計(jì)算思維的有用支持工具。學(xué)校的大多數(shù)技術(shù)使用都不支持21世紀(jì)的學(xué)習(xí)技能。由于對(duì)于機(jī)器人是否可以支持學(xué)生應(yīng)對(duì)21世紀(jì)的能力存在不同的觀點(diǎn)，因此需要討論哪些能力適合21世紀(jì)。

下面將討論ER對(duì)兒童行為和發(fā)展的影響：

·解決問(wèn)題的能力和協(xié)作

·學(xué)習(xí)技術(shù)并了解技術(shù)

·創(chuàng)意與創(chuàng)新

1.解決問(wèn)題的能力和協(xié)作能力。

研究表明，以色列初中的學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的解決方案，并可以與小組成員合作進(jìn)行基于項(xiàng)目的計(jì)劃，從而通過(guò)諸如樂(lè)高頭腦風(fēng)暴之類的機(jī)器人套件獲得收益。此外，在新澤西州的案例研究中，還使用樂(lè)高頭腦風(fēng)暴進(jìn)行了培訓(xùn)，并確定了他們?cè)趯W(xué)習(xí)協(xié)作與合作技能以及溝通技巧方面的進(jìn)步。盡管研究是在不同的國(guó)家進(jìn)行的，并且受訪者來(lái)自不同的年齡組，但已確認(rèn)問(wèn)題解決能力和協(xié)作能力的提高。

2.學(xué)習(xí)技術(shù)并了解技術(shù)。

教育機(jī)器人可以在學(xué)生，學(xué)校科目和老師之間建立中間人。學(xué)生不僅可以從課堂內(nèi)容中學(xué)習(xí)，還可以通過(guò)提出新的想法和解決方案，進(jìn)行協(xié)作，依靠機(jī)器人的即時(shí)反饋來(lái)評(píng)估他們的工作并做出貢獻(xiàn)，從而獲得與機(jī)器人相關(guān)的知識(shí)，例如機(jī)制和計(jì)算機(jī)科學(xué)。

3.創(chuàng)造力和創(chuàng)新力。

埃爾多安等人進(jìn)行的一項(xiàng)研究分析了經(jīng)濟(jì)弱勢(shì)群體的11年級(jí)學(xué)生，并發(fā)現(xiàn)在使用機(jī)器人程序時(shí)，創(chuàng)新素養(yǎng)技能得到了提高。

3.幼兒教育機(jī)器人的利用問(wèn)題不斷加劇

盡管上文討論了 ER 的許多好處，但與其使用相關(guān)的問(wèn)題應(yīng)該是顯而易見(jiàn)的。首先，將解決ER學(xué)習(xí)中的性別差異。由于ER學(xué)習(xí)與STEM一樣與科目更相關(guān)，這種刻板印象使人們認(rèn)為男孩比女孩更善于學(xué)習(xí)ER。這種定型觀念可能來(lái)自這種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。例如，在專業(yè)領(lǐng)域就業(yè)的婦女人數(shù)較少，環(huán)境科學(xué)家不到30%，計(jì)算機(jī)科學(xué)家不到30%，電氣工程師不到10%，而到7%。然而，貝爾等人的研究結(jié)果指出，男孩在超過(guò)一半的任務(wù)中的平均得分高于女孩，這些差異很少具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。第二，由于并非每個(gè)家庭或?qū)W校都能負(fù)擔(dān)得起ER，接觸ER的兒童的平等機(jī)會(huì)可能造成"新的"數(shù)字鴻溝。

4.結(jié)論

隨著機(jī)器人的發(fā)展已向著創(chuàng)建教育型機(jī)器人的方向發(fā)展，應(yīng)研究幼兒對(duì)機(jī)器人的使用情況。盡管教育機(jī)器人為幼兒的學(xué)習(xí)帶來(lái)了各種好處，但與數(shù)字不平等有關(guān)的問(wèn)題應(yīng)由政府關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

[1] Brosterman，N.，& Togashi，K.（1997）.Inventing kindergarten：Harry N.Abrams.

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[3] Singer，P.W.（2009）.Wired for war：The robotics revolution and conflict in the 21st century：Penguin.

[4] Alimisis，D.（2013）.Educational robotics：Open questions and new challenges.Themes in Science and Technology Education，6（1），63-71.

作者簡(jiǎn)介：周昱希（1994-），女，四川遂寧人，浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院研究生，研究方向：心理測(cè)量與統(tǒng)計(jì)。李俊杰（1997-），廣東惠州人，浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院研究生，研究方向：心理測(cè)量與統(tǒng)計(jì)。