教育机器人的设计与关键问题分析

教育机器人作为人工智能的研究热点之一,如何加强其本体构建、进行智能要素界定、实现关键技术突破等核心问题,已成为其在教育教学领域应用落地面临的新挑战。为此,文章从需求出发,提出教育机器人的本体包括形态、硬件和软件,智能要素包括智能架构、感知与交互、教育适用性,关键技术则包括人机交互技术、机器视觉技术和情境感知技术。在此基础上,文章分析了教育机器人设计的关键问题,以期为教育机器人的研发提供参考,并推动教育机器人在教育教学中的落地应用。     

关于机器人在高职高专教学中的应用

根据机器人的教育发展现状,提出了机器人在高职高专院校教学中的优势,然后从教与学的角度出发,分析了在机器人教学中所涉及的学科内容,阐明了机器人在高职高专教学中的适用性和必要性。     

教育机器人的发展现状与趋势

教育机器人是机器人应用于教育领域的代表,是人工智能、语音识别和仿生技术在教育中应用的典型,并以培养学生的分析能力、创造能力和实践能力为目标。文章首先介绍了机器人和教育机器人,通过对文献的分析,提出全球排名前十的教育机器人研究机构和目前教育机器人研究关注的七个研究方向,探讨了十二类教育机器人产品、应用情境和三大关键技术,在此基础上提出了教育机器人的十大核心观点。文章认为,教育机器人具有广阔的市场前景,但目前仍处于起步阶段,在实践过程中面临着课程管理平台、相关学习内容和师资等缺乏的诸多困境,需要广大研究者在理论与实践方面进行不断探究。     

教育机器人的需求分析与功能设计

文章以需求为起点,采用问卷调研和文献调研的方法,从用户视角和研究视角分析了教育机器人的需求:用户视角方面,主要归纳了学生(包括小学生、中学生和大学生)、教师(包括幼儿教师、小学教师、中学教师)和家长三类用户所需教育机器人扮演的角色;研究视角方面,从STEAM教育、身心障碍治疗、第二语言学习、社会化教育、学科教育等五个方面分析了教育机器人应用需求的特点。在此基础上,文章提出了教育机器人功能设计应关注的要点,以期推动教育机器人的功能完善和创新应用,促使教育机器人更好地服务于教育教学。     

机器人教育在应用型本科院校的实践与探究——以重庆文理学院为例

机器人教育对机器人工程人才的培养、机器人及智能装备产业的发展起着举足轻重的作用。本文在分析我校开展机器人教育背景的基础上,讨论了应用型本科院校与传统重点本科院校、高职院校对机器人工程人才培养的区别。简述了我校在机器人理论教学、实践教学、实训平台建设、机器人学科竞赛等方面的情况,最后提出了机器人方向机器人教学的改进意见。     

人工智能教育应用研究综述

为了促进人工智能在教育领域的应用,加快实现利用人工智能技术为教育教学赋能的目的,文章采用文献分析法,首先对人工智能教育应用的内涵进行了解析。接着,文章从构成和框架两个方面,对人工智能教育应用的关键技术进行了梳理。随后,文章筛选出12个国内外案例作为人工智能教育应用的典型案例并进行了应用场景和主要功能分析。最后,文章从技术、模式与实践三个层面,提出了未来发展人工智能教育应用的建议。     

智能教育应用研究概述

文章解析了智能教育应用的概念,从"计算智能+教育"、"感知智能+教育"、"特定领域认知智能+教育"三个层面探讨了智能教育应用的内涵,指出智能教育应用的研究范畴涉及技术、模式与实践三个领域。此外,文章主张打造由建设者、实践者和研究者组成的共同体,构建基于平台的智能教育应用生态系统,并重点探讨了人工智能在教育领域的落地应用问题。最后,文章分析了智能教育应用的社会价值。     

教育机器人的研究现状与发展建议——基于2014～2018年Web of Science核心数据库相关文献分析

随着教育学、心理学与人工智能的融合发展,教育机器人对人类的认知、决策、智力、情感等的影响日益受到关注,并在全球掀起了新一轮的发展浪潮。在此背景下,文章首先以2014~2018年Web of Science核心数据库为文献来源,梳理了教育机器人的国际动态与研究热点,发现教育机器人的研究主题可划分为本体研究、设计研究、实践研究、角色研究等四个类团。随后,文章从适用对象和应用场域两个方面,解析了教育机器人的应用情境。最后,文章从需求、社会和技术三个视角,针对未来教育机器人的发展提出了相关建议,旨在解决教育机器人发展面临的现实难题,进一步推进教育机器人在教育领域的可持续发展与应用。     

面向智慧课堂的教育情境感知:价值定位、特征模型与实践框架

面向智慧课堂的教育情境感知旨在利用情境感知技术打开课堂教学研究的"黑箱",对智慧课堂生态系统进行解构,挖掘深层次的教育规律.通过对"智慧课堂"和"情境感知"概念的阐释,提出面向智慧课堂的教育情境感知需要从数据感知层面对教育情境要素进行建模分析,实现基于活动流的教学过程解构,探究"人—机—物—环境"的交互作用机制,挖掘复杂情境下学习发生的内在机理.在此基础上构建了基于"人—机—物—环境—活动"的智慧课堂情境感知特征模型,对智慧课堂的学生和教师情境、设备和服务情境、内容和资源情境、时空和社会情境、活动和交互情境进行精准刻画.最后,从"智能感知层、智能分析层、智能服务层"三个层面构建了智慧课堂情境感知的实践框架,指出智慧课堂情境感知研究的开展需要通过对教育情境的智能感知和融合计算,探究智慧课堂的教育规律,构建基于情境感知的智能教育服务模式,以此对智慧课堂情境感知的研究愿景和实践路径进行了系统梳理.     

教育装备的文化适用性

教育装备在教学中对教学主体具有生理、心理、认知、教师、学生、时间、空间、文化等诸多方面适用性的问题,本文重点讨论教育装备在教学中的文化适用性。文章希望通过中西方文化差异分析,以及该差异对学习方式造成的影响,最后得出具有不同学习方式特点的人必然会对同一个教育装备具有不同适应性的结论。或者说,中西方教育装备的理论与产品会有完全不同的适用人群,我们必须对教育装备的文化适用性问题加以重视。对于从西方引进的现代教育装备,不应该完全采取“拿来主义”的态度,不加分析论证的盲目推广使用不是科学理性的做法。     

智能课堂助手：人工智能背景下的教学工具

智能课堂助手是人工智能发展的产物,其采用自然语言处理、情感分析技术与学生自然交互,实现趣味性学习、个性化教学。从大学课堂情境、学具、教具、资源4个方面的教育价值进行分析,提出智能课堂助手与学生自然语言交互的课堂教学架构,并实现课堂教学具体应用。研究发现,智能课堂助手对学生的课堂参与度有积极影响,智能课堂助手正向影响学生课堂情感状态,正向情绪高于负向情绪,课堂不良行为大幅降低。     

人工智能对教学的解放与奴役——兼论教学发展的现代性危机

人工智能作为打开人类“学习黑匣子”的重要工具,为教育教学的变革创造了无限可能。人工智能辅助和替代了教师的部分工作,拓展了学生的生活空间,使教师与学生摆脱了许多繁重的、低阶性的以及重复性的工作,极大地解放了教师和学生。但与此同时,对知识传授、教学方式转变以及教师专业发展带来诸多冲击,导致学生浅表学习、片面发展以及社会情感学习缺失等问题的出现,带来了教师生存与学生发展的现代性危机,即改变了传统教学思维的范式、滋生了师生思维钝化的可能、导致教学教育性功能的弱化以及加速人的工具理性回流。     

智能机器人及其教学应用:创新意蕴与现实挑战

第三次人工智能浪潮的到来,掀起了人类历史上最具颠覆性的智能化革命,深刻地改变了技术与人的关系。以人工智能(AI)为驱动力的智能机器人技术,正逐步进入学校与课堂,赋能教学创新,催生了整合智能机器人的新型教学与学习生态系统。基于此,从智能机器人的内涵出发,梳理智能机器人的发展特征与教学功能;结合智能机器人的教学应用典型案例,审视智能机器人作为教学赋能之要素。通过计算与连接工具,探讨智能机器人助力精准教学、实践创新能力培养,开展智慧学伴、智能测评、大数据教学过程管理、人机协同"双师课堂"等方面的教学应用;从教学系统变革层面出发,以智能机器人为增强要素,促进教育系统的协同与治理;支持教师数字素养提升,补偿性教育技术应用,教学管理智能化,助力学校教育"智"理等;同时,结合现实提出智能机器人在教学应用中面临的五大挑战,以期为智能时代智能机器人的教育应用与发展,提供参考与思路。     

Designing a robot teaching assistant for enhancing and sustaining learning motivation

Although many researchers have pointed out that educational robots can stimulate learners’ learning motivation, the learning motivation will be hardly sustained and rapidly decreased over time if the amusement and interaction merely come from the new technology itself without incorporating instructional strategies. Many researchers have identified that the sustainability of the learning motivation is closely related to the instructional strategies. Accordingly, learners must be well guided by suitable instructional strategies to enhance and sustain their learning motivation. In other words, suitable instructional strategies are required even if introducing educational robots to learners can stimulate learning motivation at the beginning of learning activities. Literature also suggests that systematic instructional strategies can be designed with the use of the Attention, Relevance, Confidence, and Satisfaction (ARCS) model. As the rapid development of robotics, it has become feasible to apply the educational robot for enhancing learning. A robot teaching assistant (RTA) was designed to enhance and sustain learning motivation for the learning of English reading skills. A quasi-experimental design and the Instructional Material Motivational Survey questionnaire were used for data collection and evaluation. The findings showed that the design of the RTA-based learning activities guided by the ARCS model for learning English reading skills can significantly improve learners’ learning motivation, learning performance, and continuance intention.     

基于云计算的多媒体教学环境设计

云计算技术应用于教育领域是教育信息化发展要求之一。文章在分析云计算应用于教育领域优势的基础上,结合建构主义理论,设计了一种基于云计算的多媒体教学环境,该教学环境整合教务系统、设备管理系统、多媒体资源库、网络教学平台、教室网等构成云服务平台,并通过向用户提供统一云服务的窗口——教室网为教师、学生、教学支持者提供全方位的服务和管理功能,将有效增强师生交互、促进资源共享、提高教学智能化程度。     

信息技术背景下课堂教学文化的重构

大规模在线教学在2020年之初仓促之间闯入中国人生活,大约2亿中小学师生在实践在线教学。在线教学的现代性冲击和遭遇的传统问题,迫切需要基于促进学生发展是教学的本质和现代教育信息技术对教学的深刻影响而重新定义教学;构建在数字化、网络化、智能化和多媒体化环境下,具有网络化环境、交互式平台、即时性反馈为基本特征,互动性与参与性结合、选择性与自主性结合、生成性与增值性结合、高激励与高效益结合的文化氛围;真正将有教无类的教育思想、因材施教的教学原则、和而不同的学习方式这些传统的教育教学理想付诸实现的教学文化。     

基于知识建模图的教材知识内容分析理路与应用价值

教材的主要职能在于传递知识,知识内容是教材的核心。因此,想要深入分析教材存在的深层次问题需从微观的知识内容层面入手。现有采用统计关键词频次的内容分析,无法解释教材的知识内容结构及各部分内容之间的联系等问题,而采用语义图性质的概念图又难以保证教材分析结果的客观性。可见,如何客观地可视化表征教材知识内容是从知识层面分析教材的关键。知识建模图是严格按照操作规范绘制而成的,包含教学内容知识点及其关系的知识结构隶属图,不同的绘制者针对相同内容所绘制的知识建模图具高度一致性,其可作为分析教材内容的客观工具和基础数据。因此,基于知识建模图为数据基础,提出了分析教材知识内容新理路,即分析教材的目标定位准确性、知识点类型分布、知识建模图形态结构、目标知识点与先决知识点的紧密性、例题与习题知识点的一致性等方面的特征,可准确揭示教材定位是否适切、教材内容能否达成课程目标、组织方式是否恰当、内容编排能否促进目标知识点的学习、事实范例的选择是否有助于知识点的迁移与能力的提升等问题。基于知识建模图的教材知识内容分析理路,可成为今后教材分析的一种新思路,对有理有据地分析、优化教材的组织结构和内容体系,具有积极意义。此外,采用该理路分析教材,还利于学科知识建模图的积累,并且这些学科知识建模图可广泛应用于教学资源聚合、校本课程优化、教育数据处理、个性化学习推荐和教师教学增效等方面。这对加快智能教育从感知智能向认知智能的转变与演进,具有一定的促进作用。