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机器人教育现状与发展趋势  

2011-03-13 10:05:36|  分类: 温馨提示 |  标签: |举报 |字号 订阅

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机器人这个看似高深的类人智能电子产品正在走进课堂,走向大众教育。机器人进入教育仍然面临着许多问题。比如,机器人就像我们平时在电影上看到的机器人吗?机器人教育就是把机器人当玩具吗?机器人教育就是学习编程序吗?的确,机器人教育还是一个新鲜事物,还有需要期待发展、完善的地方,我们须要周全地考虑,促进它的健康成长。

机器人进入教育,具有“五种类型”

机器人的发明、研究及应用实践是以科学研究和社会生产为需求的,进入到教育是其领域的扩大与发展。但是,由于它所涉及知识的广泛性和涉及技术的综合性,这都使的机器人对教育而言具有更多的价值。根据有关机器人教育专家的研究与实践,机器人对于教育的应用可以分为五种类型。

第一种方式,机器人学科教学(Robot Subject Instruction,简称RSI)

机器人学科教学,是指把机器人学看成是一门科学,在各级各类教育中,以专门课程的方式,使所有学生普遍掌握关于机器人学的基本知识与基本技能。其教学目标如下。

(1)知识目标:了解机器人软件工程、硬件结构、功能与应用等方面的基本知识。

(2)技能目标:能进行机器人程序设计与编写,能拼装多种具有实用功能的机器人,能进行机器人及智能家电的使用维护,能自主开发软件控制机器人。

(3)情感目标:培养对人工智能技术的兴趣,真正认识到智能机器人对社会进步与经济发展的作用。

机器人教育成为学科课程,尤其对中小学而言师资、器材、场地及活动经费、教学经验等都具有很大的挑战。

第二种方式,机器人辅助教学(Robot-Assisted Instruction,简称RAI)

机器人辅助教学是指师生以机器人为主要教学媒体和工具所进行的教与学活动。与机器人辅助教学概念相近的还有机器人辅助学习(Robot-Assisted Learning,简称RAL),机器人辅助训练(Robot-Assisted Training,简称RAT),机器人辅助教育(Robot-Assisted Education,简称RAE),以及基于机器人的教育(Robot-Based Education,简称RBE)。 与机器人课程比较起来,机器人辅助于教学的特点是它不是教学的主体,是一种辅助。即充当助手、学伴、环境或者智能化的器材,起到一个普通的教具所不能有的智能性作用。

第三种方式,机器人管理教学(Robot-Managed Instruction,简称RMI)

机器人管理教学是指机器人在课堂教学、教务、财务、人事、设备等教学管理活动中所发挥的计划、组织、协调、指挥与控制作用。机器人管理是从组织形式、组织效率等进行发挥其自动化、智能性的特点,即属于一种辅助管理的功能。

第四种方式,机器人代理(师生)事务(Robot-Represented Routine,简称RRR)

机器人具有人的智慧和人的部分功能,完全能代替师生处理一些课堂教学之外的其他事务。比如机器人代为借书,代为作笔记,或者代为顶餐、打饭等。利用机器人的代理事务功能,目的是提高与学习相关的,能够促进学习效率、质量的提高。

第五种方式, 机器人主持教学(Robot-Directed Instruction,简称RDI)

机器人主持教学(RDI)是机器人在教育中应用的最高层次。在这一层次中,机器人在许多方面不再是配角,而是成为教学组织、实施与管理的主人。机器人成为我们学习的对象,这好像是遥不可及的事,但是人工智能结合虚拟现实技术、多媒体技术等让它成为实现并非太难,只是如何要越来越符合教育的发展才是更重要的。

纵观机器人进入教育的五大方式,很多功能也是相互辅助、相互关联、相互融合的,我们不易完全的把它们割裂开来,而是相互结合发展,共同营造一种丰富多彩的机器人教育。

机器人进入普教,呈现“四种方式”

机器人教育已经进入大学教育,列入了人工智能、自动化等相关专业的课程之中,从课程理论到课程实践已经都有一定的成熟。机器教育进入普通中小学的可能性和必然性已经初见端倪。

目前,智能机器人教育进入中小学的主要表现在于竞赛,通过竞赛体现机器人对学生的设计能力、创新能力进行拉动,以模范的力量推动它全面地进入课程设置。观察各地中小学机器人教育的方式大体区分以为下四种。

第一,通过学校、少年宫、少科站等单位吸入机器人爱好的部分学生,组成智能机器人学习小组,以学员制进行活动,并可代表地区参加各类竞赛活动。这种形式是机器人进入中小学生视野最初、最多,也是最有效的方法。

第二,把智能机器人技术学习放入综合实践活动课中普及,在大中型的城市中非常的普遍,开设情况相对与经济欠发达地区较成熟。

第三,把智能机器人作为信息技术课的内容之一进入中小学信息技术教育课程,这种形式正在形成期,教材的编写、课程的常规性开设正在起步。但是,这无疑会会为信息技术学科带来新的活力,对目前信息技术教育重软件应用轻编程开发的局面会有所改善。

第四,智能机器人教育作为研究性课程的形式进入中学,由于研究性学习课程越来越受到重视,由于机器人教育的长期性、个性化决定了如果通过研究性学习形式推广会更有利于对学生创新能力的培养。但是由于研究性课程的地位决定的课时不足,以及班额过大决定的组织难度,这都会影响机器人教育的整体推进。

 

机器人教育,困境与希望

机器人这个看似高深的类人智能电子产品正在走进课堂,走向大众教育。机器人教育是一个全新的事物,各地也正在陆续把它纳入义务教育信息技术教材中。当然目前还面临着许多问题。比如,机器人就像我们平时在电影上看到的机器人吗?机器人教育就是把机器人当玩具吗?机器人教育等同于学编程吗?这些有待解决与完善的问题表明,我们急需根据理论与实践为机器人教育寻找更健康的成长之路。

一、机器人教育走进基础教育的形式

机器人教育已经进入大学教育,列入了人工智能、自动化等相关专业的课程之中,从课程理论到课程实践渐已成熟。机器人教育进入普通中小学的可能性和必然性也初见端倪。但是,由于中小学生与大学生年龄、思维特点的差异,借鉴高校经验的可能性较小。

现在智能机器人教育进入中小学的形式主要表现在竞赛活动。通过竞赛,对学生的机器人设计能力、创新能力进行拉动,以一种模范的力量推动它全面地进入课程设置。纵察各地中小学机器人教育的方式,大体可以分为几种。

第一,通过学校、少年宫、少科站等单位吸收机器人爱好者,组成智能机器人学习小组,以学员制进行活动,并可代表地区参加各类竞赛活动。这种形式是机器人进入中小学生视野最初、最多,也是最有效的方法。

第二,把智能机器人技术学习放入综合实践活动课中普及,在大中型的城市中非常的普遍,开设情况在经济欠发达地区相对成熟。

第三,把智能机器人作为信息技术课的内容之一进入中小学信息技术教育课程,这种形式正在形成期,教材的编写、课程的常规性开设正在起步。当然,这无疑会为信息技术学科带来新的活力,对目前信息技术教育重软件应用轻编程开发的局面也会有所改善。

第四,智能机器人教育作为研究性课程的形式进入中学,由于研究性学习课程越来越受到重视,也由于机器人教育的长期性、个性化决定了如果通过研究性学习形式推广会更有利于对学生创新能力的培养。但是由于研究性课程的地位决定的课时不足,以及班额过大决定的组织难度过大,都会影响机器人教育的整体推进。

二、机器人基础教育面临的困境

机器人已经成为呼声很高的创新教育平台,并且正在大踏步地走向基础教育。随着各地中小学机器人实验室的迅速建设,它作为课程,各种活动不成熟的表现也越发明显。但是,目前主要还是处于综合实践活动的层面,并且遇到了诸多方面的制约。

第一,竞赛活动商业化严重,教育发展方向偏移

一方面,由于机器人竞赛的组织形式,目前大部分是由某些机器人制造商独立或联合举办,教育行政部门的监管力度不够,在竞赛规则、裁判确定、奖励办法等方面存在较大差异。甚至有些商家通过不当竞争,人为通过竞赛规则或功能实现等办法来限制其他商家的产品,造成选手参加比赛受机型的局限性很大。另一方面,由于竞赛的功利化思想和比赛的管理方法不成熟,造成了比赛的“表演”倾向,即学生比赛成绩要看课下的“准备”程度和机器本身的软件、硬件装备程度,这就造成了比赛的即时性和激烈度受到影响,同时存在一定的“投机取巧”式的比赛准备也影响了学生创新能力的培养。所以,过度商业化的运作造成了机器人教育发展的方向发生偏移,这对机器人广泛普及是极其不利的。

第二,资金严重缺乏,配套组件及设施不够

机器人的价格比较昂贵,单机一般在万元以上,各种主机模块、传感器及其他配件价格也不菲,少数人组队比赛都受到资金方面的压力都很大,课堂的普及难度就不要说了。究其原因,我想其中一个因素就是市场炒作模糊了机器人概念。尤其是对教学机器人而言,其结构相对简单,可开发性也有局限,甚至作为智能玩具的优势显著,其造价是可以下降的。如果合理地针对市场进行分析与运作,是完全可以既实现盈利又实现普及的。但是,由于竞争的无序和商家的短期行为共同造成了原本教育资金就很欠缺的基础教育对机器人的采购误区。以至于不少地区建成了大量的机器人实验室,但是相关配件及设施都很差,或干脆没有,实验室的作用大打折扣。

第三,教育研究欠缺,教学活动随意性强

目前机器人进入课程或者参与学科整合的经验还很少,教育研究成果非常缺乏。尤其对中小学教师而言它是一种全新的事物,课程内容、教学方法、学业检测等都很欠缺。虽然在高中信息技术新的课程标准中增加了人工智能部分,但是理论比重较大,机器人实践活动较少,非常不利于开展相关教学。在高中通用技术课程标准中,增加了简易机器人选修课,但是由于受到课程地位和课时的局限,目前效果尚不明显。虽然,有些教育较发达的地区作为地方课程或校本课程来开设,但教学内容与活动随意性都较强。

三、机器人基础教育发展的趋势

机器人教育具有趣味性、创新性和可操作性等特点,它的生命力是非常旺盛的。机器人教育在基础教育未来的发展大有希望,并具有以下几种发展趋势方向。

第一,   向个性化教育发展

我们已经看到掌上英语学习机这种电子产品的普及速度,以及它对英语教育的价值作用,甚至它在内容上向着多学科多元化发展,在更新方式上向着网络化发展。教育机器人完全也可以这样,以其智能化、小型化的特色成为个性化教育的主力军团之一。随着教育机器人产量的扩大、价格的降低,它向个人应用的普及风潮一定也会出现,从而给个性化教育带来革命。

第二,   向社区化教育发展

机器人在教育方面可能会有一种与其他教育不相同的方式,那就是教育社区化。就象书画培训、音乐培训这类已经非常成熟的社区教育已经给我们的教育一样,机器人教育活动中的机型丰富、投资持续、适合团队等特点给社区教育的组织带来可能。在商家的联合、社会团体的组织下,机器人社区教育会在时间上更充分、组织活动更灵活、资金循环更顺利等,这会给机器人教育带来生机。

第三,向课堂化教育发展

课外活动小组毕竟是小部分人的活动,虽然这对于特长教育有着不可否认的作用。但是,课外活动的系统性、普及性和公平性都得不到保证。对于机器人教育这个新鲜事物,课外活动小组的引导作用是非常重要的,但是如果不向学科课程发展,其教育理论、教育方法的成熟是缓慢的。所以,随着下一步新课程的实施,机器人教育走进课堂成为一种必然的发展方向。向课堂教育发展,需要包括教材建设、教法研讨等几个步骤,是一个持续发展、革新的过程。

 

总之,机器人教育受科技发展的影响其创新性、实践性、发展性是非常强的,对学生的技能教育、科技的社会化都具有重要的意义,它带给我们的教育内容和教育形式都带来更多的惊喜与期待。

文/前线

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