在1955年的达特茅斯会议上，约翰·麦卡锡和马文·明斯基共同提出了“人工智能”的概念，并展示了人工智能的正式诞生。其中，机器人是高新技术发展前沿的交叉学科发展成果的集成，机器人包括信息技术的多个领域，集成了各种先进技术。2018年世界人工智能大会上提出了“AI＋教育”主题，倡导人工智能教育应从娃娃抓起。因此，应用教育机器人，推动智能教育的开展，是当前人工智能发展的一大重要趋势，定会为教育行业的蓬勃发展提供新的发展空间。由于科技进步和时代发展的现实需要，教育机器人越来越受到学者们的关注，成为国内外研究的热点之一，许多教育机构都在研究机器人。研究方向包括机器人教育、人机交互、自闭症儿童教育等，并被应用于STEAM教育(集科学，技术，工程，艺术，数学多领域融合的综合教育)、儿童娱乐教育同伴和远程控制机器人等方面。教育机器人的教学对象涵盖学前儿童、中小学生、大学生及终身学习的成年人。那么，教育机器人在儿童阶段的应用如何体现？有怎样的效果呢？

什么是教育机器人？

凡是支持教育学习活动的“教育机器人”和具备教育服务智能的“教育服务机器人”统称为教育机器人。教育机器人是一组活动、教育课程、物理平台、教育资源或教育理念。一般来说，模块化机器人和机器人套件是机器人教育的常见辅助工具。教育服务机器人是具有教育和学习智能的服务机器人，与常见的机器人教育产品不同，教育服务机器人结构固定，通常不支持用户自行拆装。在《2019全球教育机器人发展白皮书》中提出教育机器人通常具有感知、认知、决策、控制等功能，并且在儿童教育中，教育机器人的应用需求包括：游戏玩伴、自然对话、知识问答、机器人“教师”等形式。

教育机器人的发展历程

国外最早的教育机器人诞生于麻省理工学院的人工智能实验室。其教育机器人的研究开展较早，1989年麻省理工学院（MIT）就创办了名为6.270的课程，该课程实质是一个面向本科生的机器人设计竞赛。1994年还设立了“设计和建造LEGO机器人”课程，目的是提高工程设计专业学生的设计和创造力，尝试将机器人教育和科学实验结合起来。帮助孩子们学习如何在数字时代设计活动，同时国外一些智能机器人实验室也有机器人教育和研究的内容。从二十世纪60年代起，日本、美国、英国等西方发达国家在大学相继研究机器人教育，主要是在大学里开展对机器人的研究，但在中小学也提供了简单的机器人教育。在此过程中，这些发达国家还推出了自己的教育机器人基础开发平台。而我国对机器人的研究始于1972年，中国科学院沈阳自动化所开始的机器人的研究工作，但是针对中小学的机器人教育起步比较晚，90年代中后期才进行初步的开发，目前还处于发展过程中。

教育机器人如何促进儿童发展？

1、语言发展

维果茨基提出文化历史发展理论，维果茨基认为最重要的心理工具是语言，他认为儿童使用语言不仅限于社会交往中，而且也是一种自我管理的行为。幼儿期是学习语言、掌握发音和进行口语表达的黄金时期，3—5岁是幼儿语言能力发展的快速期。幼儿语言教育作为幼儿园教育的主要教育内容，对促进儿童全面发展发挥着重要作用，受到了教育工作者和家长的关注。教育机器人应用于儿童教育领域最重要的方式之一就是人机互动，通过人机互动的形式促进儿童各方面语言能力的发展。在韩国的一项研究，使用了iRobiQ机器人以其多媒体内容鼓励儿童阅读、说话和回答问题，该机器人被视为一种语言教学/学习工具，可以和幼儿进行双向互动，可提高幼儿的阅读能力、阅读兴趣和学习行为。在该研究中，学者使用机器人以及平板电脑辅助幼儿园儿童阅读，结果发现，与使用平板电脑相比，使用iRobiQ作为学习工具有很多优势，例如，提高了学习者的阅读素养除此之外，与传统教室相比，教育机器人辅助教室中幼儿的口语技能更高，而幼儿口语能力的提高对于未来的识字语言（阅读、写作、词汇掌握）具有预测作用。近年在中国台湾和新加坡的一项研究中，研究者试图开展跨学科研究，即将计算思维融入学习活动进行语言学习。参加者是56名五年级的中国儿童，通过编码教育机器人的条件结构逻辑来使用中文互相交流。结果表明，学生的语言知识有了很大的提高。

2、思维发展

皮亚杰提出认知发展理论，认为2-7岁儿童处于前运算阶段。这个阶段的儿童思维特点是具体形象思维，也就是思维活动具有相对具体性，在解决问题时，思维经常带有具体性和形象性，而现代编程教育正是通过可视化、形象性的操作任务来培养幼儿。教育机器人与编程教育的结合已成为研究的趋势。当前编程教育主要集中在中小学课程的实践探索，正在逐步融入幼儿教学教育课程。而儿童编程教育的研究主要集中在促进其逻辑能力、认知能力、创造性思维以及社会性发展。有研究表明，教育机器人编程活动也能锻炼幼儿的元认知、计算逻辑和解决问题的能力。韩国有学者做了一项研究，开发和应用机器人编程学习来提升儿童逻辑思维能力，制定了机器人教育方案，通过35节课，每节40分钟进行干预，结果表明，机器人教育项目的应用可以对他们的逻辑思维能力和创造力的提高产生积极的影响。因此，对于学龄前的幼儿，教育机器人编程活动在一定程度上可以更好地与幼儿的思维特点相结合，促进其逻辑思维的形成发展。

3、学习兴趣与学习动机

从教育心理学的角度来看，学习兴趣是一种内在力量，可以定义为一个人认识、学习和获得特定知识的倾向的一种心理特征，有助于人们对知识的追求。当学生对一门学科感兴趣时，就会继续专注于它并学习它，从而提高学习效果。学习动机是指诱导和维持学生的学习行为并将其导向特定学术目标的动态趋势。教育机器人辅助教育不仅可以促进儿童的语言和其他能力的发展，还可以影响他们的学习兴趣和学习动机。提高和维持学习者的学习兴趣和动机也是机器人交互成功的关键。

有研究发现，在使用机器人来促进第二语言的教学中，教育机器人不仅更加有效地促进儿童的表达交流，并且能够帮助儿童提高学习兴趣，提升学习成绩。尽管有学者认为机器人与儿童互动以及促进学习兴趣具有一定的局限性，但还是肯定其带来的积极影响。许多研究发现使用教育机器人辅助教学课堂与传统教学课堂相比较而言，儿童在教育机器人辅助教学下，参与度更高，学习积极性更高，学习动机也更强。来自中国台湾一所小学的两组参与者参加了台湾EFL国家课程的小学生设计机器人辅助教学材料实验，在这项研究中通过设计的机器人辅助教学材料来进行干预，目的是调查学习者的学习表现和动机。后测结果显示，实验组的表现优于对照组，尤其是在听力和阅读技能的提高方面。此外，调查也表明，实验组的学习动机受到积极影响。

4、特殊儿童

如《地平线报告：2016高等教育版》提到的一样，教育机器人已被广泛用于特殊儿童学习。特殊教育机器人为特殊教育而生，是为满足特殊症状的儿童需要而设计开发的教育机器人。该类教育机器人的干预对于特殊儿童（聋哑儿童、自闭症儿童等）的认知、社会适应、语言等都有一定的积极影响。教育机器人是一个切实可见的物理实体，在机器人与特殊儿童的互动中，机器人的角色包含：是康复师的助手和“学生”；是自闭症儿童的模仿对象和学习伙伴，等等。对自闭症儿童而言，他们很难理解正常人之间的复杂交流，而机器人相对简单的表情以及简单的动作变化更容易被自闭症儿童所接受，因此他们也更愿意与机器人接触和交往。Nikleia等人则将机器人作为一种认知学习工具,利用教育机器人的课程,来干预诵读困难和自闭症谱系障碍(ASD)儿童的自尊、自我认知和社会适应性，结果表明，教育机器人的干预对其产生了积极的影响。同时，ES.Kim等检查4至12岁患有自闭症谱系障碍（ASD；N=24）的儿童与不同的互动伙伴进行三个传统互动期间的社交行为，其中互动伙伴分别为：一个成年人同伴；一个触摸屏电脑游戏；以及一个社交恐龙机器人。当互动伙伴是机器人时，儿童通常会更多地说话，并向成年同盟者发表更多讲话。

教育机器人如何更好地应用于儿童教育？

综上所述，教育机器人参与教学相对于其他技术而言，具有一些重要的优势，例如人机交互技术、视觉分析、语音识别等。教育机器人应用于儿童教育领域，为儿童提供了传统教育以外的更为生动的与现实生活环境互动的机会。对于教育机器人而言，近年来教育机器人技术发展迅速，并产生了大量的教育机器人产品，但大多数教育机器人产品还未形成完全成熟的技术方案，及其教育场景的适用性、个性化互动等问题仍有待解决。

1、更为成熟的技术方案

要实现教育机器人作为开放性设备，应满足创新性和可靠性及其系统的完善。教育机器人实例应需从应用出发，以教学为目的，控制机器人，通过编程设计动作与事件处理，利用板卡资源，结合其本身具有的传感器套件来设计整体技术方案。教育机器人主要通过人机互动、语音识别以及仿生技术等功能来应用于教育领域，随着人工智能的不断成熟，推动教育机器人的智能化应用将成为其设计的重要着力点。

2、教育场景的适用性

首先，针对于教育机器人的使用群体，教育机器人应用领域是广泛的，不局限于儿童，还可以应用于中学生、大学生、成年人群体等。不同类型群体的教育场景和侧重点是不尽相同的。其次，针对于教育机器人的应用场景，教育机器人的应用场景目前来说大多是于实验室、教室以及家庭这几个场景。当前人形教育机器人常应用于家庭场景，作为儿童的同伴来辅助儿童学习成长。而应用于教室场景常仅仅作为辅助教师的工具来进行一些辅助教师开展教学活动。教育机器人有待发展进一步更加深入多样的教育场景适用性。

3、更为个性化的互动

教育机器人借助人机交互技术，可以进一步丰富人与机器人的互动方式，如师生可以通过语音、文字、动作、表情等与机器人互动，机器人也将更好地感知师生教与学的场景，从而提供更合适的教育服务。机器人更多通过肢体语言与面部表情吸引儿童的注意力，激发儿童较高的参与度。因此，教育机器人应当形成更加个性化的互动方式，即当机器人与儿童进行互动时，不仅仅是对当前儿童的语言行为进行单向回应，而应该给予更多恰当且及时的反馈。

福建社会心理服务共建基地

福建师范大学心理学院

文_黄晨璐 许艳凤