張堯 王運(yùn)武

摘 要：教育機(jī)器人作為教育技術(shù)的新興研究方向，在智能教育方面逐漸占據(jù)重要地位，成為教育人工智能技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。本研究以Web of Science核心數(shù)據(jù)庫(kù)收錄2010-2018年的教育機(jī)器人相關(guān)文獻(xiàn)為研究對(duì)象，通過Citespace軟件進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析。研究發(fā)現(xiàn)：國(guó)際教育機(jī)器人研究主要集中在機(jī)器人學(xué)研究、教育機(jī)器人支持下的工具與環(huán)境研究、教育機(jī)器人應(yīng)用實(shí)踐研究三方面。并對(duì)國(guó)際教育機(jī)器人在學(xué)生發(fā)展、技術(shù)應(yīng)用、概念價(jià)值方面的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。同時(shí)，對(duì)我國(guó)教育機(jī)器人領(lǐng)域的人才培養(yǎng)、教育機(jī)器人科學(xué)研究、合作機(jī)制、教育機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用具有啟示和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：教育機(jī)器人;研究現(xiàn)狀;可視化分析

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-0069（2019）06-0072-08

收稿日期：2019-06-18

基金項(xiàng)目：2018年度江蘇高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“人類命運(yùn)共同體視野下‘一帶一路’國(guó)家信息化發(fā)展現(xiàn)狀及協(xié)同推進(jìn)戰(zhàn)略研究”（2018SJZDI176）;江蘇師范大學(xué)研究生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目“教育機(jī)器人促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究”（2018YXJ694）

作者簡(jiǎn)介：張堯（1995— ），男，河南鄭州人，江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)榻逃龣C(jī)器人;王運(yùn)武（1980— ），男，山東聊城人，江蘇省教育信息化工程技術(shù)研究中心副主任，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹腔坌@、教育信息化。

一、前言

2016年，谷歌AlphaGo戰(zhàn)勝人類圍棋頂尖選手李世石，再一次給世人普及了人工智能的概念，使得人們開始意識(shí)到人工智能時(shí)代即將到來(lái)。教育機(jī)器人作為人工智能的產(chǎn)物，已成為各國(guó)教育部門關(guān)注的重點(diǎn)。我國(guó)教育機(jī)器人研究起步較晚，因此，總結(jié)國(guó)際教育機(jī)器人研究現(xiàn)狀，有助于提高和完善國(guó)內(nèi)教育機(jī)器人研究水平。

目前已有學(xué)者深入分析了國(guó)外教育機(jī)器人的研究現(xiàn)狀，黃榮懷等[1]通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的分析，提出全球排名前十的教育機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)和目前教育機(jī)器人研究關(guān)注的七個(gè)研究方向，探討了十二類教育機(jī)器人產(chǎn)品、應(yīng)用情境和三大關(guān)鍵技術(shù)，在此基礎(chǔ)上提出了教育機(jī)器人的十大核心觀點(diǎn)。周進(jìn)等[2]收集國(guó)際上關(guān)于機(jī)器人教育研究的相關(guān)文獻(xiàn)，梳理了這一領(lǐng)域國(guó)際研究前沿與熱點(diǎn)主題。

本研究將Web of Science核心數(shù)據(jù)庫(kù)2010-2018年公開發(fā)表的文獻(xiàn)作為研究對(duì)象，分析國(guó)際教育機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

二、研究設(shè)計(jì)

為全面分析國(guó)際教育機(jī)器人學(xué)術(shù)研究現(xiàn)狀，本研究主要根據(jù)國(guó)際權(quán)威科學(xué)網(wǎng)核心合集Web of Science為檢索源，以“教育”（education）、“教師”（teacher）、“兒童”（children）、“學(xué)生”（student）、“教室”（classroom）和“機(jī)器人”（robot）作為關(guān)鍵詞開展主題檢索，在高級(jí)檢索中生成式TS=（（（education* AND robot*） or （teacher AND robot*） or （children AND robot*）or （student AND robot*） or （classroom AND robot*））），時(shí)間跨度為2010年至2018年，共得2217篇文獻(xiàn)。2010年至2018年研究數(shù)量的趨勢(shì)圖，如圖1所示?？梢钥闯?，國(guó)際教育機(jī)器人研究在近十年處于穩(wěn)步增長(zhǎng)階段。

為了更精確地把握教育機(jī)器人的研究方向，本研究將重點(diǎn)關(guān)注計(jì)算機(jī)科學(xué)（Computer Science Oriented）、機(jī)器人學(xué)（Robotics Oriented）以及教育（Education Oriented）三大導(dǎo)向。文獻(xiàn)類型選擇“文獻(xiàn)”（Article）、“綜述”（Review）和“會(huì)議論文”（Proceedings Paper）。通過文獻(xiàn)篩選和精煉，在計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)向中共涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)人工智能（Computer Science Artificial Intelligence）、計(jì)算機(jī)科學(xué)跨學(xué)科應(yīng)用（Computer Science Interdisciplinary Applications）等共7個(gè)領(lǐng)域，252篇文獻(xiàn);機(jī)器人導(dǎo)向只有機(jī)器人學(xué)（Robotics），文獻(xiàn)303篇;教育導(dǎo)向分為教育科學(xué)學(xué)科（Education Scientific Disciplines）和教育教學(xué)研究（Education Educational Research）兩個(gè)領(lǐng)域，共242篇文章。

本研究采用Citespace V可視化分析軟件，探究教育機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。研究思路主要分為兩步：首先，通過使用Citespace V對(duì)獲取的三個(gè)導(dǎo)向的文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，探索教育機(jī)器人領(lǐng)域的主題與熱點(diǎn)。關(guān)鍵詞能體現(xiàn)文章的研究?jī)r(jià)值與方向，是研究主題的高度概括與凝練，因此分析關(guān)鍵詞能有效探測(cè)某一研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題[3];其次，對(duì)上述研究現(xiàn)狀進(jìn)行歸納總結(jié)，同時(shí)結(jié)合我國(guó)實(shí)際發(fā)展情況，歸納我國(guó)教育機(jī)器人研究實(shí)踐的啟示。

三、國(guó)際教育機(jī)器人研究現(xiàn)狀分析

教育機(jī)器人屬于跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的研究，其研究領(lǐng)域涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、機(jī)械、材料科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)、心理學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域。通過對(duì)國(guó)際教育機(jī)器人研究的三個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，選擇節(jié)點(diǎn)類型為關(guān)鍵詞（Key word），時(shí)間區(qū)段設(shè)置為1年，并采用“pruning sliced network”路徑搜索算法，生成教育機(jī)器人在計(jì)算機(jī)科學(xué)方向、機(jī)器人學(xué)方向以及教育研究方向的知識(shí)圖譜。本研究將提取各知識(shí)圖譜前20位的高頻關(guān)鍵詞，并計(jì)算其中心度數(shù)值，如表1所示。

通過分析國(guó)際教育機(jī)器人在計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)器人學(xué)以及教育領(lǐng)域研究熱點(diǎn)知識(shí)圖譜及關(guān)鍵詞頻次和中心度值，發(fā)現(xiàn)教育機(jī)器人的研究熱點(diǎn)表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（一）機(jī)器人學(xué)研究

機(jī)器人學(xué)導(dǎo)向的高頻關(guān)鍵詞有“人機(jī)交互”（human-robot interaction）、“模仿”（imitation）、“行為”（behavior）、“設(shè)計(jì)”（design）、“模型”（model）、“系統(tǒng)”（system）等。機(jī)器人學(xué)研究涵蓋了機(jī)器人的設(shè)計(jì)、構(gòu)造、操作與應(yīng)用，包括計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)向中的系統(tǒng)控制、感覺反饋和信息處理，目的在于研究開發(fā)機(jī)器以代替人類從事某些工作[4]。從高頻關(guān)鍵詞的頻次及中心度值來(lái)看，目前教育機(jī)器人領(lǐng)域中機(jī)器人學(xué)方向研究較為分散，其中針對(duì)兒童的機(jī)器人外形及功能探討是突出的熱點(diǎn)。有研究者對(duì)教育機(jī)器人所涉及的學(xué)習(xí)活動(dòng)領(lǐng)域和主題進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，存在技術(shù)教育和非技術(shù)教育這兩個(gè)主要且廣泛的類別[5]。其中技術(shù)教育一般是介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)和機(jī)器人編程，然后學(xué)生通過使他們的機(jī)器人工作來(lái)實(shí)際運(yùn)用他們的知識(shí)[6]。而非技術(shù)教育則以非機(jī)器人學(xué)科知識(shí)為主，強(qiáng)調(diào)將機(jī)器人與課內(nèi)外學(xué)習(xí)生活相結(jié)合。例如有研究者通過機(jī)器人向兒童傳授英語(yǔ)知識(shí)[7][8]，通過Bee-bot可編程機(jī)器人的路徑軌跡，使孩子們能夠參與解釋角度和幾何問題等[9]。在醫(yī)院、學(xué)校和家庭中，社交機(jī)器人可以專注于通過社交而非物理互動(dòng)幫助兒童[10]。與此同時(shí)，社交機(jī)器人還能吸引并激勵(lì)患有自閉癥譜系?。ˋutism Spectrum Disorder）的孩子進(jìn)行互動(dòng)[11]。約安努等[12]利用Nao人形機(jī)器人培養(yǎng)自閉癥兒童的溝通交流技能，研究表明社交機(jī)器人在自閉癥兒童教育上具有潛在價(jià)值。與此同時(shí)，機(jī)器人外觀研究影響著人機(jī)互動(dòng)的效果和層次。最著名的就是“恐怖谷理論”。當(dāng)前，社交機(jī)器人普遍具有人形特征，例如頭部、眼睛、嘴巴、手臂、腿部等，設(shè)定的目的是提升機(jī)器人的社交參與能力，探尋用戶感知和機(jī)器人物理屬性之間的關(guān)系，如面部特征、機(jī)器人大小、體型和運(yùn)動(dòng)等[13][14]。

機(jī)器人的選擇通常取決于實(shí)際考慮因素以及學(xué)習(xí)者是否在機(jī)器人周圍感覺舒適[15]。人機(jī)交互致力于理解，設(shè)計(jì)和評(píng)估機(jī)器人系統(tǒng)以供人類使用或與人類一起使用。關(guān)于人機(jī)互動(dòng)的研究與以前和正在進(jìn)行的遙控機(jī)器人、智能車輛系統(tǒng)、人與計(jì)算機(jī)的交互等領(lǐng)域的工作密切相關(guān)[16]。在教育領(lǐng)域，人機(jī)交互、人工智能等技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)，旨在促進(jìn)人與機(jī)器人發(fā)生更多類似于人類之間的互動(dòng)。

隨著機(jī)器人學(xué)研究的逐步深入，研究者對(duì)機(jī)器人應(yīng)用功能和結(jié)構(gòu)的理解更多地是將其作為教育機(jī)器人（涵蓋部分社交機(jī)器人和移動(dòng)機(jī)器人），輔助正常兒童的教學(xué)和滿足特殊教育的需要。需要說(shuō)明的是，并非所有的教育機(jī)器人都需要社交互動(dòng)[17]。因此，相關(guān)研究的開展，有利于明確教育機(jī)器人的自身結(jié)構(gòu)與優(yōu)勢(shì)，避免機(jī)器人學(xué)研究領(lǐng)域的泛化，促進(jìn)機(jī)器人功能體系化發(fā)展和應(yīng)用模式創(chuàng)新。

（二）教育機(jī)器人支持下的工具與環(huán)境研究

從“社交機(jī)器人”（social robot）、“通訊”（communication）、“教育機(jī)器人”（educational robotics）等高頻關(guān)鍵詞得知，教育機(jī)器人研究種類豐富，且與教學(xué)環(huán)境和相關(guān)學(xué)習(xí)工具密不可分，應(yīng)繼續(xù)關(guān)注教育機(jī)器人支持下的工具與教學(xué)環(huán)境研究。

為利用現(xiàn)代信息技術(shù)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，西班牙奧維耶多大學(xué)麗貝卡等[18]通過改編HolograFX游戲，開發(fā)了一個(gè)新的移動(dòng)應(yīng)用程序“3D全息機(jī)器人”充當(dāng)虛擬的教師角色，幫助西班牙兒童練習(xí)英語(yǔ)發(fā)音。與此同時(shí)，AR技術(shù)和VR技術(shù)也逐漸應(yīng)用于各教育領(lǐng)域。余晶秀等[19]探索將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和機(jī)器人技術(shù)與教學(xué)模型相結(jié)合，開發(fā)了互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境，并將其應(yīng)用于課堂教學(xué)。研究結(jié)果表明，學(xué)生可以通過結(jié)合機(jī)器人和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的互動(dòng)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)提高他們的創(chuàng)造力。納撒內(nèi)爾等[20]開發(fā)和評(píng)估了支持工業(yè)機(jī)器人在線編程培訓(xùn)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。結(jié)果表明，嵌入在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的認(rèn)知/感知輔助對(duì)所有任務(wù)性能度量以及真實(shí)機(jī)器人上的參與者的結(jié)果的一致性具有積極影響。

教育機(jī)器人按照物質(zhì)形態(tài)進(jìn)行劃分，共分為虛擬教育機(jī)器人和實(shí)體教育機(jī)器人兩大類。虛擬學(xué)習(xí)平臺(tái)在提升遠(yuǎn)程教學(xué)的真實(shí)性和互動(dòng)性方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，也是目前教育機(jī)器人工具和環(huán)境研究的趨勢(shì)。博雷羅等[21]提出了基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的開發(fā)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)（增強(qiáng)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室），使教授和學(xué)生能夠在當(dāng)前的課堂實(shí)驗(yàn)室中遠(yuǎn)程工作，并與真實(shí)實(shí)驗(yàn)室交互的虛擬元素。通過對(duì)電子工程學(xué)科的大學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室顯著改善了當(dāng)前虛擬實(shí)驗(yàn)室和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的可能性。波克康亞克等[22]通過創(chuàng)建機(jī)器人虛擬實(shí)驗(yàn)室，旨在提升學(xué)習(xí)者遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

開源硬件Arduino和LEGO機(jī)器人，具有低成本、模塊化、可拓展等特點(diǎn)，已經(jīng)成為目前國(guó)際上通用教育機(jī)器人的重要載體之一。戈梅斯·德加布瑞爾等[23]針對(duì)高年級(jí)本科工程專業(yè)學(xué)生，采用LEGO? Mindstorms NXT套件和標(biāo)準(zhǔn)LabVIEW的實(shí)驗(yàn)室，通過真實(shí)硬件和代表性軟件來(lái)激發(fā)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。加西亞·紹拉等[24]利用開源3D 打印機(jī)（Printbots）和開源硬件結(jié)合的方式定制教育機(jī)器人。該教育機(jī)器人有豐富的功能，可以針對(duì)不同教育水平的使用者，同時(shí)具有非常低的成本。值得注意的是，面向各個(gè)年齡階段學(xué)生的教育機(jī)器人比賽越來(lái)越受到全世界的歡迎，從而引發(fā)對(duì)教育機(jī)器人越來(lái)越多的關(guān)注[25]。維爾欽斯基[26]介紹了FIRST機(jī)器人競(jìng)賽將高中學(xué)生與教育、工程、商業(yè)和民間社區(qū)的志愿者緊密聯(lián)系在一起，探討FIRST機(jī)器人競(jìng)賽提供的四門課程模型，以說(shuō)明以FIRST機(jī)器人競(jìng)賽為中心的本科課程的發(fā)展順序。

當(dāng)前教育機(jī)器人支持下的工具與環(huán)境研究主要關(guān)注設(shè)計(jì)開發(fā)、應(yīng)用與評(píng)價(jià)，對(duì)于教育機(jī)器人工具和環(huán)境的理論基礎(chǔ)以及如何長(zhǎng)期、高效地應(yīng)用有待進(jìn)一步探索。一方面，研究教育機(jī)器人支持下的工具與教學(xué)環(huán)境是發(fā)展教育機(jī)器人的有效途徑之一，可供后續(xù)研究者參考和借鑒。另一方面，通用人工智能技術(shù)和專用人工智能技術(shù)的發(fā)展，凸顯了使用教育機(jī)器人作為教育工具的巨大潛力[27]，智能時(shí)代的工具和環(huán)境應(yīng)滿足學(xué)生智能素養(yǎng)發(fā)展的需求，教育機(jī)器人將成為未來(lái)教育中不可或缺的一部分。

（三）教育機(jī)器人應(yīng)用實(shí)踐研究

從“科學(xué)”（science）、“機(jī)電一體化”（mechatronics）、“工程教育”（engineering education）、“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”（project-based learning）、“技能”（skill）等高頻關(guān)鍵詞可以看出，教育機(jī)器人應(yīng)用實(shí)踐研究包括機(jī)器人課程設(shè)計(jì)、教育機(jī)器人教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐等，同時(shí)對(duì)教育機(jī)器人在教育領(lǐng)域的應(yīng)用與效果評(píng)價(jià)研究仍在探索之中。其中，關(guān)鍵詞“技能”有較高的中心度，說(shuō)明技能培養(yǎng)是大多數(shù)研究?jī)?nèi)容的目標(biāo)和方向。

伊拉等[28]為高中生設(shè)計(jì)了為期七周的機(jī)器人入門實(shí)踐課程——Robotic Autonomy，課程涵蓋機(jī)械、電子學(xué)、機(jī)器人行為、導(dǎo)航和遠(yuǎn)程操作。并結(jié)合機(jī)器人和課程設(shè)計(jì)，評(píng)估機(jī)器人自治的教育效能。結(jié)果表明，機(jī)器人對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極影響，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)器人學(xué)中特定技術(shù)概念的界限。耶爾馬茲等[29]介紹了基于實(shí)驗(yàn)室和面向設(shè)計(jì)的機(jī)器人教育模型兩門課程，長(zhǎng)期的評(píng)估得出課程期間具有一致的功效，表明該機(jī)器人教育模式可以成功拓展。在教學(xué)理論和教學(xué)策略方面，研究者已開始對(duì)教育機(jī)器人領(lǐng)域普遍的教學(xué)理論進(jìn)行研究和探索。阿爾通和佩戴斯特[30]在對(duì)已發(fā)表的文獻(xiàn)進(jìn)行定性分析的基礎(chǔ)上，得出協(xié)作學(xué)習(xí)、基于問題的學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)、基于競(jìng)賽的學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等教學(xué)方法常用于包含教育機(jī)器人課程。卡里姆和穆賓[31][32]認(rèn)為教育機(jī)器人領(lǐng)域符合現(xiàn)代教育理論中的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)原則和社會(huì)建構(gòu)主義。需要說(shuō)明的是，目前教育機(jī)器人領(lǐng)域的教學(xué)理論和策略雖然已有一定的研究成果，但創(chuàng)新性以及如何滿足學(xué)生智能時(shí)代的發(fā)展需要是當(dāng)前關(guān)注的主要問題之一。

教育機(jī)器人在教育領(lǐng)域中開始進(jìn)行無(wú)縫整合的過程，這種影響對(duì)學(xué)習(xí)者而言更為重要，機(jī)器人可以促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展和能力提升。教育機(jī)器人在教育活動(dòng)中主要的角色是作為學(xué)習(xí)的工具，但是角色的不斷延伸和功能的逐步擴(kuò)展將極大地發(fā)揮教育機(jī)器人的潛在價(jià)值。

機(jī)器人在教學(xué)活動(dòng)中，扮演輔助教師或?qū)W生上課學(xué)習(xí)的工具[33]，并逐漸成為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)、機(jī)電、工程、科學(xué)和語(yǔ)言的有趣平臺(tái)?？唆斊澋萚34]擴(kuò)展了現(xiàn)有的使用LEGO Mindstorms NXT機(jī)器人作為培訓(xùn)平臺(tái)的替代方案，將其用于數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)工程和實(shí)時(shí)系統(tǒng)本科課程的教學(xué)。馬奎茲[35]等提出通過虛擬儀器控制物理系統(tǒng)遠(yuǎn)程訪問實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)模式，并在此基礎(chǔ)之上，研究探索機(jī)器人電子學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室（LER）項(xiàng)目，該實(shí)驗(yàn)室專注于物理自動(dòng)化教學(xué)。伯斯[36]通過TangibleK機(jī)器人計(jì)劃，將適合發(fā)展的計(jì)算機(jī)編程和機(jī)器人工具與建構(gòu)主義課程相結(jié)合，旨在讓幼兒園兒童學(xué)習(xí)計(jì)算思維、機(jī)器人、編程和解決問題。

在職業(yè)教育中，教育機(jī)器人可作為虛擬教學(xué)的平臺(tái)和環(huán)境。洛佩茲-羅德里格斯[37]基于Android和Arduino的開放式教育低成本模塊化和可擴(kuò)展移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)，用于通信技術(shù)（ICT）職業(yè)培訓(xùn)、工程課程以及在線學(xué)習(xí)或大規(guī)模開放在線課程（MOOC）、虛擬實(shí)驗(yàn)室等。曼蘇爾等[38]以6自由度（DOF）系列機(jī)械臂為中心，提出了一個(gè)用于學(xué)術(shù)、職業(yè)和培訓(xùn)目的的自主機(jī)器人平臺(tái)。特殊教育領(lǐng)域，教育機(jī)器人在幫助自閉癥譜系障礙（ASD）和語(yǔ)言障礙等治療過程中具有許多優(yōu)勢(shì)。例如，許仁年等[39]以專業(yè)人士為對(duì)象，確定治療機(jī)器人KASPAR對(duì)自閉癥譜系障礙兒童的治療和/或教育目標(biāo)的潛在貢獻(xiàn)?？怂沟萚40]旨在通過非人工機(jī)器人與兒童之間的非語(yǔ)言交流和基于模仿的互動(dòng)游戲，幫助聽障兒童的手語(yǔ)（Sign Language）學(xué)習(xí)。國(guó)內(nèi)外的機(jī)器人競(jìng)賽在教育領(lǐng)域占據(jù)著一定的主導(dǎo)地位[41]，教育機(jī)器人作為參加機(jī)器人競(jìng)賽的直接工具，受到廣泛的關(guān)注。

機(jī)器人在教學(xué)活動(dòng)中，扮演學(xué)習(xí)者或同伴的角色，作為學(xué)習(xí)者，或陪伴其他學(xué)習(xí)者共同學(xué)習(xí)。例如，張志偉等[42]使用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)和機(jī)器人設(shè)計(jì)了一個(gè)具有真實(shí)場(chǎng)景的系統(tǒng)RoboStage，機(jī)器人被設(shè)計(jì)為在任務(wù)中扮演真正的互動(dòng)角色。結(jié)果表明，RoboStage顯著提高了任務(wù)的真實(shí)性，也對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了積極影響。

機(jī)器人在教學(xué)活動(dòng)中，作為教師或是專家指導(dǎo)者，傳授知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。奧貝德等[43]以移情概念為背景，描述了機(jī)器人導(dǎo)師技術(shù)架構(gòu)及其組件，并為機(jī)器人導(dǎo)師設(shè)計(jì)教學(xué)和移情策略。通過研究發(fā)現(xiàn)，在對(duì)照條件下，測(cè)試條件下的兒童確實(shí)認(rèn)為機(jī)器人比兒童更具共情性。羅斯等[44]探索讓機(jī)器人扮演教師的角色，引導(dǎo)孩子通過幾個(gè)舞蹈動(dòng)作來(lái)學(xué)習(xí)舞蹈短語(yǔ)。國(guó)際機(jī)器人教師和人工智能教師的研究已處于探索期，機(jī)器人教師作為教育機(jī)器人在教育領(lǐng)域應(yīng)用的高級(jí)階段，相關(guān)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究擁有巨大發(fā)展?jié)摿?。需要說(shuō)明的是，教育機(jī)器人在教學(xué)活動(dòng)中，不僅可以扮演以上三種角色之一，還可以同時(shí)扮演兩種以上不同的角色，而這也是未來(lái)教育機(jī)器人發(fā)展的方向和趨勢(shì)。

隨著教育機(jī)器人的普及和研究者的增多，應(yīng)用范圍涵蓋了K12教育、高等教育、成人教育、職業(yè)教育以及特殊教育，學(xué)科領(lǐng)域橫跨信息技術(shù)、機(jī)電、工程、科學(xué)和語(yǔ)言學(xué)等。教育機(jī)器人作為教育技術(shù)的子集，將逐步用于促進(jìn)學(xué)習(xí)和提高學(xué)生的教育表現(xiàn)。

四、國(guó)際教育機(jī)器人未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)我國(guó)的啟示

（一）國(guó)際教育機(jī)器人未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

通過對(duì)上述國(guó)際教育機(jī)器人三個(gè)導(dǎo)向研究文獻(xiàn)中高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)的分析與解讀可知，目前教育機(jī)器人研究數(shù)量和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，處于快速增長(zhǎng)階段，但總體上教育機(jī)器人理論基礎(chǔ)、教學(xué)應(yīng)用和評(píng)估研究仍處于探索發(fā)展階段，研究較為分散，沒有形成統(tǒng)一的體系和框架。未來(lái)國(guó)際教育機(jī)器人研究將聯(lián)合全球研究者、頂尖技術(shù)和研發(fā)力量，在宏觀戰(zhàn)略規(guī)劃的指引下，有條不紊地改善教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的智能素養(yǎng)和21世紀(jì)技能。

概念價(jià)值方面，隨著研究的開展和深入，教育機(jī)器人的定義與特征逐漸清晰明確，在人工智能技術(shù)發(fā)展的道路上，研究者將更多地把教育機(jī)器人作為教育教學(xué)的輔助和支持手段，教育機(jī)器人在明確的范疇和邊界內(nèi)發(fā)揮最大功能，實(shí)現(xiàn)教育機(jī)器人研究的價(jià)值。

技術(shù)應(yīng)用方面，教育研究與相關(guān)教學(xué)工具和學(xué)習(xí)環(huán)境密不可分[45]。在教育機(jī)器人與科學(xué)技術(shù)融合的科學(xué)依據(jù)下，教育機(jī)器人以工具和教學(xué)平臺(tái)環(huán)境作為發(fā)展核心，擴(kuò)大機(jī)器人教育應(yīng)用場(chǎng)景的多元化，有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

學(xué)生發(fā)展方面，教育機(jī)器人更加符合智能時(shí)代的教育需求，為學(xué)習(xí)者提供更加真實(shí)、豐富的智能化學(xué)習(xí)環(huán)境。教育機(jī)器人在未來(lái)將更加關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、編程思維和21世紀(jì)技能的發(fā)展。與此同時(shí)，教育機(jī)器人對(duì)教師的影響也是不容忽視的，科技不會(huì)取代教師，但使用科技的教師定會(huì)取代不使用科技的教師。

（二）對(duì)我國(guó)教育機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的啟示

目前，國(guó)內(nèi)教育機(jī)器人尚處于起步期，為了更好地推動(dòng)教育機(jī)器人在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，需要學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)際研究經(jīng)驗(yàn)和成果。因此，本研究通過國(guó)際教育機(jī)器人研究現(xiàn)狀的分析和解讀，對(duì)我國(guó)當(dāng)下教育機(jī)器人的研究與實(shí)踐主要帶來(lái)以下啟示：

人才培養(yǎng)是基礎(chǔ)。在發(fā)展教育機(jī)器人和人工智能技術(shù)的過程中，大力關(guān)注人工智能實(shí)用人才和研發(fā)人才的培養(yǎng)。針對(duì)不同的人才，采用不同的培養(yǎng)方案和技術(shù)手段。保障教育機(jī)器人產(chǎn)品的研發(fā)力度以及教育機(jī)器人產(chǎn)品的應(yīng)用效率，為教育機(jī)器人的良性、持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

科學(xué)研究是途徑。教育機(jī)器人的研究不應(yīng)局限于具體的應(yīng)用研究，而應(yīng)注重基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用研究并行，在跨學(xué)科融合的背景下探討基于教育機(jī)器人的教學(xué)模式與策略，并逐步推廣，讓教育機(jī)器人真正成為智能時(shí)代教育教學(xué)中的必需品。值得注意的是，有關(guān)教育機(jī)器人的倫理和道德問題仍需管控和研究。

合作機(jī)制是保障。教育機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用需要形成“政府—企業(yè)—學(xué)?！芯繖C(jī)構(gòu)”協(xié)同創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。政府加強(qiáng)教育人工智能的政策引導(dǎo)和標(biāo)準(zhǔn)制訂與資金支持[46]。企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在共同研發(fā)的基礎(chǔ)之上，提供長(zhǎng)期、穩(wěn)定的人工智能開放平臺(tái)。學(xué)校和企業(yè)則通過實(shí)踐不斷拓展教育機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景和領(lǐng)域，推動(dòng)教育機(jī)器人的全面應(yīng)用。

創(chuàng)新應(yīng)用是目標(biāo)。教育機(jī)器人的應(yīng)用空間不止局限于正式教育，還應(yīng)向非正式教育發(fā)展。機(jī)器人競(jìng)賽、課外興趣班等也是提升學(xué)生智能素養(yǎng)的重要方式之一，理應(yīng)讓教育機(jī)器人應(yīng)用關(guān)注學(xué)校，更關(guān)注生活，構(gòu)建和諧的“人機(jī)協(xié)同”新生態(tài)。

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（責(zé)任編輯 王策）