本文以教育機(jī)器人為例，來(lái)實(shí)際探討如何讓教育機(jī)器人，逐步成為中小學(xué)AI技術(shù)課程和綜合實(shí)踐課程的良好載體。

信息技術(shù)的迭代發(fā)展不斷推動(dòng)著教育的變革創(chuàng)新，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，AI在教育領(lǐng)域的落地亦逐漸成為趨勢(shì)，越來(lái)越多的AI企業(yè)或者教育企業(yè)開(kāi)始積極探索人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。而AI技術(shù)如何真正走進(jìn)課堂，需要哪些先決條件，要應(yīng)對(duì)哪些實(shí)際問(wèn)題？

以教育機(jī)器人為例，我們來(lái)實(shí)際探討如何讓教育機(jī)器人，逐步成為中小學(xué)AI技術(shù)課程和綜合實(shí)踐課程的良好載體。

機(jī)器人教育是指通過(guò)設(shè)計(jì)、組裝、編程、運(yùn)行機(jī)器人，完成預(yù)定的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的一種新興教育方式。機(jī)器人技術(shù)融合了機(jī)械原理、智能傳感器、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等眾多先進(jìn)技術(shù)，涉及到人工智能的多個(gè)領(lǐng)域，可以說(shuō)引入教育機(jī)器人是AI技術(shù)落地教育領(lǐng)域的優(yōu)秀平臺(tái)。

近幾年，機(jī)器人應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，很多機(jī)器人企業(yè)都將教育領(lǐng)域視為一個(gè)不可或缺的市場(chǎng)領(lǐng)地。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，面對(duì)硬件支持、教學(xué)教材、師資配備等方面依然存在很多問(wèn)題。

教育機(jī)器人應(yīng)視作一種輔助教學(xué)設(shè)備，它是將智能機(jī)器人設(shè)計(jì)成一個(gè)通用的AI教學(xué)平臺(tái)，從而幫助學(xué)生學(xué)習(xí)各類(lèi)相關(guān)學(xué)科知識(shí)，參加各類(lèi)科技創(chuàng)新比賽活動(dòng)以進(jìn)行實(shí)踐操作。

通過(guò)機(jī)器人，學(xué)生可以比較全面地了解機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)軟硬件、仿生學(xué)、人工智能等諸多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。而在獲取科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，結(jié)合機(jī)器人在生活學(xué)習(xí)中的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，可以培養(yǎng)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力及實(shí)際動(dòng)手能力。

因此，在教育領(lǐng)域要想實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的全面落地應(yīng)用，要結(jié)合目前教育環(huán)境下的學(xué)校情況以及按照學(xué)生所處不同年齡階段，從幾個(gè)方面做出準(zhǔn)備，第一是機(jī)器人本身的硬件支持以及技術(shù)支持；第二是教學(xué)教材的設(shè)計(jì)；第三是校內(nèi)實(shí)際授課場(chǎng)景的考慮；第四是師資力量的準(zhǔn)備。

首先說(shuō)機(jī)器人本身的硬件及技術(shù)支持。

教育機(jī)器人是應(yīng)用于教育領(lǐng)域的機(jī)器人，機(jī)器人的學(xué)科教學(xué)，應(yīng)將機(jī)器人視作一門(mén)科學(xué)，以專(zhuān)科專(zhuān)教的方式，幫助學(xué)生掌握機(jī)器人學(xué)科的基本知識(shí)與基本技能。

在教學(xué)目標(biāo)上應(yīng)將機(jī)器人的硬件結(jié)構(gòu)、拆卸組裝、軟件工程、機(jī)械原理、電子技術(shù)等作為基本知識(shí)；將機(jī)器人的功能與應(yīng)用作為拓展知識(shí)；通過(guò)機(jī)器人程序設(shè)計(jì)與編寫(xiě)，自主開(kāi)發(fā)軟件控制機(jī)器人，最終使學(xué)生具備一定的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力。

然而目前教育領(lǐng)域的機(jī)器人教學(xué)，人工智能教育工具和教學(xué)方案大量涌現(xiàn)，因各種條件限制表現(xiàn)的良莠不齊，包括很多巨頭在內(nèi)的公司和機(jī)構(gòu)都沒(méi)有落地場(chǎng)景做支撐。

要么是電子積木式的簡(jiǎn)單硬件以及元器件的搭建組裝，無(wú)法承擔(dān)復(fù)雜化的人工智能技術(shù)教學(xué)；要么是價(jià)格昂貴不說(shuō)，接口功能單一并且固定式的外接端口設(shè)計(jì)不利于外圍組建的使用與拓展，更不用說(shuō)能夠承擔(dān)稍微復(fù)雜一點(diǎn)的場(chǎng)景功能設(shè)計(jì)。

因此，教育機(jī)器人的軟硬件設(shè)計(jì)應(yīng)以普及人工智能技術(shù)知識(shí)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力為目標(biāo)。它除了機(jī)器人機(jī)體本身之外，還要有相應(yīng)的控制學(xué)習(xí)軟件。

從硬件角度講，機(jī)器人在外觀設(shè)計(jì)上應(yīng)該符合學(xué)生群體的喜好，同時(shí)要考慮在學(xué)校環(huán)境下如何方便快捷的拆卸組裝。硬件選型時(shí)應(yīng)該為教學(xué)考慮做適當(dāng)開(kāi)放的模塊化設(shè)計(jì)，技術(shù)上要考慮到平臺(tái)的開(kāi)放性，實(shí)現(xiàn)資源可重構(gòu)端口，通過(guò)與MCU聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)控制器外部輸出端口的多種接口類(lèi)型自定義功能。讓學(xué)生可以根據(jù)自己的創(chuàng)意需求自由配置端口資源類(lèi)型。在保證接口通用性的同時(shí)，還應(yīng)增加硬件平臺(tái)的應(yīng)用靈活性和可擴(kuò)展性。

從軟件來(lái)講，應(yīng)配備設(shè)計(jì)優(yōu)良的控制系統(tǒng)，同時(shí)可以通過(guò)自身的智能編程軟件讓機(jī)器人依照指令完成各種任務(wù)。主要包括系統(tǒng)引導(dǎo)程序、人機(jī)交互程序、可視化編程軟件等。

其次教材。

目前市場(chǎng)上機(jī)器人教學(xué)的“教材”質(zhì)量普遍不高，大多屬于“產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)”或“用戶(hù)指南”式，缺少課程與教學(xué)專(zhuān)家的參與和指導(dǎo)。此外，針對(duì)小學(xué)、初中、高中機(jī)器人教學(xué)的分階段劃分不夠明確和合理，導(dǎo)致相關(guān)教材的區(qū)分度低，特色不強(qiáng)。

機(jī)器人是高度復(fù)雜的人工智能技術(shù)綜合體，如何才能向?qū)W生傳授到位，做到授人以漁？

要做到這些，同樣需要大量的技術(shù)支撐，比如：

系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)拆分。人工智能是一個(gè)龐大的知識(shí)體系，涉及的分科知識(shí)很多，人工智能的普及教育，應(yīng)該以技術(shù)為主導(dǎo)，利用拆分知識(shí)點(diǎn)，精準(zhǔn)給出知識(shí)點(diǎn)盲區(qū)，針對(duì)這些盲區(qū)做講解、專(zhuān)項(xiàng)練習(xí)以及專(zhuān)題測(cè)試。

以機(jī)器人教育為例，在課程的設(shè)計(jì)上應(yīng)主要涉及內(nèi)容：

• 機(jī)械感知：讓學(xué)生了解機(jī)器人的概念和工作方式，讓孩子們自己可以動(dòng)手拆卸、組裝機(jī)械裝置，在拆裝的過(guò)程中認(rèn)識(shí)機(jī)械原理，機(jī)械結(jié)構(gòu)，電子技術(shù)等，并且可以自己動(dòng)手改造和創(chuàng)新，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的有關(guān)知識(shí)打下基礎(chǔ)。
• 人工智能技術(shù)的分類(lèi)別學(xué)習(xí)：機(jī)器人學(xué)科教學(xué)，是指把機(jī)器人學(xué)看成一門(mén)學(xué)科，在分級(jí)分類(lèi)教育中，以專(zhuān)門(mén)課程的方式，使所有學(xué)生普遍掌握關(guān)于機(jī)器人學(xué)的基本知識(shí)與基本技能。這其中包含機(jī)器視覺(jué)，自然語(yǔ)言處理，深度學(xué)習(xí)，大數(shù)據(jù)，模式識(shí)別‘自動(dòng)控制等。

例如學(xué)習(xí)“自然語(yǔ)言處理”，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)認(rèn)知，把語(yǔ)音轉(zhuǎn)化為文字，并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別、認(rèn)知和處理；語(yǔ)音識(shí)別的應(yīng)用則包括語(yǔ)音書(shū)寫(xiě)、電話(huà)客服、語(yǔ)音聲控等；結(jié)合生活的語(yǔ)音識(shí)別實(shí)踐，例如輸入法中的語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字功能，例如機(jī)器人的語(yǔ)音聲控功能等等。所有的技術(shù)類(lèi)別學(xué)習(xí)，都應(yīng)按照 “基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)——功能應(yīng)用解讀——生活場(chǎng)景實(shí)踐” 的步驟進(jìn)行。

• 對(duì)學(xué)習(xí)能力以及學(xué)習(xí)方法進(jìn)行拆分。機(jī)器人教育是結(jié)合生活學(xué)習(xí)場(chǎng)景的全景反映，有不同于其他類(lèi)別教育的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在課堂學(xué)習(xí)中必須結(jié)合實(shí)際出發(fā)，注重學(xué)習(xí)過(guò)程的自主合作探究；機(jī)器人教育的個(gè)性化教學(xué)，應(yīng)該圍繞課程學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作、評(píng)估體系和個(gè)性化推薦四大模塊組成。整個(gè)教學(xué)過(guò)程圍繞“測(cè)、學(xué)、練、測(cè)”的動(dòng)態(tài)模式進(jìn)行，全面實(shí)時(shí)掌握學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握動(dòng)態(tài)。
• 機(jī)器人教育應(yīng)以實(shí)踐為主。機(jī)器人教育注重多學(xué)科的綜合運(yùn)用，需要融會(huì)貫通多門(mén)類(lèi)知識(shí)，在提高孩子的綜合素質(zhì)的同時(shí)，還應(yīng)注重培養(yǎng)孩子的動(dòng)手搭建能力、創(chuàng)造能力。隨著人工智能技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)開(kāi)始更廣泛地應(yīng)用于服務(wù)、教育、醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等多種行業(yè)，構(gòu)成人類(lèi)生活的重要組成部分。學(xué)以致用，是機(jī)器人教育中以技術(shù)教學(xué)為主，以設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和實(shí)操練習(xí)為主要特征的課程方式，其核心教學(xué)理念應(yīng)當(dāng)是“做中學(xué)”和“學(xué)中做”，讓學(xué)生親手操作，親歷情境，親身體驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目，進(jìn)而使學(xué)生獲得基本的設(shè)計(jì)方法和操作技能。

以傳感器教學(xué)為例，常見(jiàn)的觸碰式傳感器，紅外傳感器等，對(duì)于學(xué)生而言，在生活中并不陌生。這時(shí)在傳授傳感器基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，結(jié)合傳感器在生活中的常見(jiàn)應(yīng)用，通過(guò)實(shí)物具體觀察和分析，通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的傳感器組合成應(yīng)用場(chǎng)景，例如紅外線光控小夜燈，類(lèi)似的小實(shí)驗(yàn)將會(huì)讓學(xué)生親身體驗(yàn)科技帶來(lái)的神奇魅力，在教學(xué)上可以起到事半功倍的效果。

未來(lái)社會(huì)，機(jī)器人必將參與到我們生活和學(xué)習(xí)的方方面面，而結(jié)合實(shí)際的生活、學(xué)習(xí)場(chǎng)景，從技能訓(xùn)練入手，動(dòng)手實(shí)踐，幫助學(xué)生學(xué)以致用，潛移默化的體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，提高孩子對(duì)科技的興趣和熱愛(ài)，則能幫助他們具備機(jī)器人時(shí)代所需要掌握的知識(shí)與能力。

再說(shuō)說(shuō)針對(duì)校內(nèi)實(shí)際授課場(chǎng)景的考慮，這部分內(nèi)容是更為細(xì)致和繁雜的工作，在機(jī)器人教育應(yīng)用到學(xué)校之初，要切實(shí)的考慮實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，比如應(yīng)該考慮機(jī)器人在課堂出現(xiàn)的形式，是作為主要教學(xué)媒體和工具進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，還是既充當(dāng)助手、學(xué)伴、環(huán)境或者智能化的教具？比如整個(gè)學(xué)校是否只具備開(kāi)辦一間機(jī)器人教室的條件？一堂課多少個(gè)孩子參與？應(yīng)該配備多少臺(tái)機(jī)器人？一周有多少個(gè)班級(jí)，什么階段的學(xué)生來(lái)上課？

類(lèi)似的問(wèn)題將會(huì)很多，這直接影響到教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，教學(xué)時(shí)長(zhǎng)的設(shè)定，課堂互動(dòng)的軟硬件規(guī)劃；甚至乎，還涉及到教學(xué)平臺(tái)以及學(xué)生平臺(tái)的后臺(tái)管理等等。

比如一堂課多少個(gè)孩子參與，涉及到教學(xué)后臺(tái)要開(kāi)放多少個(gè)機(jī)器人使用權(quán)限；一間機(jī)器人教室是否是輪班授課，涉及到老師和學(xué)生的賬號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理等等；而機(jī)器人管理教學(xué)又指機(jī)器人在課堂教學(xué)、教務(wù)、財(cái)務(wù)等教學(xué)管理活動(dòng)中所發(fā)揮的計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)、指揮與控制作用，這部分內(nèi)容同樣不能缺少。

最后，我們說(shuō)說(shuō)師資力量的準(zhǔn)備。

機(jī)器人教育要想全面落地到教育領(lǐng)域，一定離不開(kāi)教師的全面參與，而很多學(xué)校的AI課堂都是由科學(xué)老師或者計(jì)算機(jī)老師兼任，這個(gè)過(guò)程就需要對(duì)教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級(jí)。

對(duì)于廣大教師來(lái)說(shuō)，要想與機(jī)器人更好的配合，順利完成教學(xué)任務(wù)，這也是一個(gè)龐大的工程，同時(shí)還需要老師具備一定的AI知識(shí)以及編程知識(shí)。在教學(xué)初期可以由機(jī)器人廠家做技術(shù)指導(dǎo)以及培訓(xùn)支持，然而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，仍需要學(xué)校配備自己的專(zhuān)科老師。

科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，一定會(huì)推動(dòng)教育的加速進(jìn)步，而教育的發(fā)展也會(huì)倒過(guò)來(lái)推動(dòng)科技應(yīng)用的進(jìn)步，到底是AI賦能教育還是教育賦能AI？

我看一切皆有可能，讓我們拭目以待。

（文中各項(xiàng)內(nèi)容僅代表筆者個(gè)人觀點(diǎn)，仍有很多地方?jīng)]能完善到位，歡迎大家批評(píng)指正。）

本文由 @Fanesa 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理。未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載

題圖來(lái)自Unsplash，基于CC0協(xié)議