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教育机器人的种类

发表时间:2020-12-30 12:41:41

  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,这都使得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(RobotSubjectInstrucTIon,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-AssistedInstrucTIon,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-ManagedInstrucTIon,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-RepresentedRouTIne,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-DirectedInstruction,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。


  教育机器人的重要性

  技术融合了机械原理、电子传感器、计算机软硬件及人工智能等众多先进技术,为学生能力、素质的培养承载着新的使命。机器人教育在教学中体现了以下几个方面的作用:

  1、让学生了解机器人的发展和应用现状,理解机器人的概念和工作方式,为进一步学习机器人技术的有关知识打下基础。

  2、让学生了解机器人各个传感器的功能,学习编写简单的机器人控制程序,提高学生分析问题和解决问题的能力。

  3、通过机器人竞赛和完成各项任务,使学生在搭建机器人和编制程序的过程中培养动手能力、协作能力和创造能力。

  4、充分体现了学生的主体地位和老师的主导作用,有目的的培养学生的科学素养。

  5、实现与国际接轨的需要。日本、美国等一些发达国家高度重视机器人学科教育对高科技社会的作用和影响,已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。我国要赶超世界教育先进水平,必须大力加强机器人教育。

  6、迎接机器人时代的需要。机器人的广泛应用将极大促进社会生产力的发展与产业结构的调整。开展机器人教育,有助于使我们在机器人时代走向世界前列。


  教育机器人市场前景

  目前,我国教育机器人市场中,学习型机器人和比赛型机器人占据了90%以上的市场份额。据中国机器人协会发布的数据显示,我国学习型机器人市场份额超过60%,比赛型机器人市场份额超过30%。

  未来,学习型和比赛型机器人的概念将有所弱化,通用型和专用型机器人概念将得到重视。通用型机器人指的是机器人具备提供工作、娱乐、生活、教育等多功能用途,能够配合周边产品的使用,达成教学任务。专用型机器人指的是专门为某种教学情境所设计的产品或服务。目前,教育机器人设计中以通用型机器人为主,未来专用型机器人市场前景广阔。

  教育机器人的应用情境涉及人群和场域两方面,前者涵盖婴幼儿、幼儿园和中小学(K12)、大学、在职人员和老人等群体,后者包括个人、家庭、教室、实验室、培训机构、工作场所和公共场所等。

  不同人群、不同场域的应用诉求与技术的发展成熟度,将决定教育机器人产品的发展方向。从市场发展现状来看:

  教育机器人产品主要集中在大学以下的家庭和学校的场域中,包括家庭中的智能玩具、儿童娱乐教育同伴、家庭智能助理,学校中的一般教室与专用教室的远程控制机器人、STEAM教具,专用教室或培训机构用于自闭症用户的特殊教育机器人。

  部分产品处于概念性阶段,包括课堂机器人助教、机器人教师,它们虽然已明确定义需求的应用情境,但产品尚未得到市场的验证;针对公共场所定制的教与学产品,如:安全教育机器人;专业场域的教育机器人,包括工业制造培训、手术医疗培训、复健照护等。

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