隨著智能時代的來臨，利用信息化促進教育系統(tǒng)變革迎來了空前的機遇。智能技術已成為擴大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面和實現(xiàn)新型智能教育服務模式的關鍵。《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出要發(fā)展“智能教育”，開發(fā)智能教育助理，用人工智能驅動未來教育。作為教育信息化領域的“奮進之筆”，《教育信息化2.0行動計劃》提出實施“智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動”，開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范，并強調(diào)要加強智能教學助手、教育機器人、智能學伴、語言文字信息化等關鍵技術研究與應用。
杜占元副部長在《人工智能與未來教育變革》一文中指出，人機結合的教育可能是未來教育的普遍形態(tài)。機器人技術在工業(yè)智能制造、批量生產(chǎn)和公眾服務等方面發(fā)揮著越來越重要的作用，已成為現(xiàn)代科技創(chuàng)新的重要標志，在教育領域亦表現(xiàn)出了應用價值和發(fā)展前景。北京師范大學智慧學習研究院牽頭研發(fā)的《2016全球教育機器人發(fā)展白皮書》認為，教育機器人涉及“教育行業(yè)中的服務機器人”和“青少年機器人教育”兩個方面，將成為工業(yè)機器人和服務機器人以后的第三類機器人發(fā)展領域。
教育機器人產(chǎn)業(yè)鏈已具雛形
隨著科技進步和時代發(fā)展的現(xiàn)實需要，國內(nèi)外涌現(xiàn)出了一批重要的教育機器人研究機構。研究方向涉及機器人教學、人機互動和自閉癥兒童教育等，并被應用于STEAM教育、兒童娛樂教育同伴和遠程控制機器人等方面。研究領域包括教育機器人的外觀、聽覺能力、視覺能力、認人能力、口說能力、同理心與情緒偵測能力、長期互動能力等。機器學習、自然人機交互、仿生科技是教育機器人研發(fā)中需要長期探索的關鍵技術。
根據(jù)國際權威文獻庫調(diào)研，文獻引用數(shù)量處于前列的國家有美國、瑞士、意大利、日本和英國等，研究主要聚焦在機器人教育、語言教育和特殊教育領域;在“機器人進課堂”方面，日本和韓國應用相對廣泛。人們期待教育機器人能像人一樣思考、像行走和互動，并做出如同“真人”一般的細膩動作。教育機器人可以按照表情動作、感知輸入、人工智能、社會互動、角色定位和用戶體驗六個維度來評價其產(chǎn)品成熟度，目前總體來看感知輸入和人工智能維度相對成熟，而其余四個維度上均有較大改進空間。
教育機器人產(chǎn)業(yè)鏈已具雛形，涉及硬件制造、系統(tǒng)平臺開發(fā)、應用服務提供、內(nèi)容供應、系統(tǒng)集成、品牌及渠道等。目前該產(chǎn)業(yè)發(fā)展大致分為通用型和專用型兩種取向，前者主要由系統(tǒng)平臺開發(fā)商帶動，后者則由品牌商和系統(tǒng)集成商驅動，它們或許將形成兩類產(chǎn)業(yè)鏈。綜合目前教育機器人市場產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)鏈與市場規(guī)模的分析與預測，《2016全球教育機器人發(fā)展白皮書》測算，全球教育機器人市場規(guī)模到2021年可達111億美元，其中教育服務機器人相較于機器人教育市場擁有較大的發(fā)展?jié)撡|(zhì)，至2021年預估將可能大幅增長。
教育機器人應用前景廣闊
教育機器人是機器人應用于教育領域的代表，是人工智能、語音識別和仿生技術在教育中應用的典型，并以培養(yǎng)學生的分析能力、創(chuàng)造能力和實踐能力為目標。
教育領域中的機器人將增強或延伸教師的表達能力、知識加工能力和溝通能力，例如透過語言智能對話，滿足知識搜尋、分析等教學需求。機器人教育將激發(fā)廣大學生學習智能技術的興趣和動力，并大幅度地提高學生的信息技術能力和在數(shù)字時代的競爭能力。中小學普遍開展的機器人課程和機器人大賽，為教育機器人的發(fā)展奠定了良好的認知基礎，在教育領域中能夠增強或替代教師部分功能的服務機器人研究處于起步階段。
學校中的教育機器人將成為智慧學習環(huán)境的重要組成部分，既可作為教師助手支持教學設備使用、提供學習內(nèi)容、管理學習過程、常見問題答疑等，也可作為學習伙伴協(xié)助時間和任務管理、分享學習資源、激活學習氛圍、參與或引導學習互動，形成了一種新型教學形態(tài)，例如陪伴兒童唱歌、讀詩詞、學英語、練習對話等各種知識學習。
隨著家庭教育受重視程度的日益增強和“家庭學校”在全球的興起，教育機器人或許能作為同伴或輔導教師成為“家庭的一員”，協(xié)助“在家教育”，促進孩子的學習發(fā)展和健康成長。教育機器人的應用情境涉及人群和場域兩方面，前者涵蓋嬰幼兒、幼兒園和中小學、大學、在職人員和老人等群體，后者包括個人、家庭、教室、培訓機構、工作場所和公共場所等。不同人群、不同場域的應用訴求與技術的發(fā)展成熟度，將決定教育機器人產(chǎn)品的發(fā)展方向。教育機器人或許能夠解決農(nóng)村教學點的教育資源和師資問題，期待通過教育機器人輔助教師教學和為學生學習提供支持服務，講授農(nóng)村教學點不易開設的課程，傳輸優(yōu)質(zhì)教育資源。
發(fā)展教育機器人的建議
作為一個新興領域在實踐應用中仍然存在課程管理平臺、對應的學習內(nèi)容和師資等缺乏的諸多困難，但教育機器人市場需求日益增加。就未來教育機器人的發(fā)展，提出如下建議：
從需求層面來講，教育機器人不僅要了解跨地區(qū)需求的差異，還要規(guī)劃適用于全球的教育機器人及應用，拓寬教育機器人的應用情境。從社會層面來講，必須有明確的教育目標，規(guī)定教育機器人所要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，并設計相應的課程內(nèi)容，培養(yǎng)師資力量。
從國家政策層面來講，國家應規(guī)劃與機器人教育相配套的產(chǎn)業(yè)政策，將機器人教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相結合，提升我國教育機器人產(chǎn)業(yè)的競爭力。
從技術層面來講，具有分辨語意能力且具備如同真人一般的互動性是教育機器人理想的發(fā)展目標，因此語音識別、人工智能兩項技術將是教育機器人的關鍵發(fā)展技術。此外，還需要繼續(xù)研究感應技術、辨識技術、控制語言、機器人結構、無線網(wǎng)絡、云端科技和仿生技術等，并從教育機器人的系統(tǒng)架構、教學平臺管理、移動設備與管理端的關系進行規(guī)劃。
目前，我國非常重視教育機器人的應用發(fā)展，不僅開展了各種比賽，教育機器人還被用于課內(nèi)外教學，如北京、上海、廣東、江蘇、浙江等地已經(jīng)將教育機器人納入地方課程或校本課程，以促進學習者創(chuàng)新思維、設計思維和計算思維的培養(yǎng)。隨著機器人技術的逐步成熟，研究教育機器人已成為一種必然趨勢，教育機器人將會受到越來越多的關注，應用范圍也會逐步擴大，或將成為未來教育事業(yè)發(fā)展的新高地。
(曾海軍 徐晶晶?作者分別系北京師范大學智慧學習研究院副院長、博士生)