机器人在幼儿教育中的应用和效果

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  摘 要:机器人技术在21世纪应用广泛,并且在教育领域中也进行开发使用,对幼儿的行为和发展有着良好促进作用,但是也存在一定的问题。本文较系统的阐述了机器人在教育领域中的应用功能和对幼儿行为发展促进的技能范围,以及机器人应用存在的问题。
  关键词:机器人;幼儿发展;建构主义
  1.前言
  随着新技术的诞生,特别是机器人的诞生,为不同类型的学习机会创造了可能性,包括鼓励社会互动的方法,并为创新和认知发展创造了各种机会[1]。机器人可以帮助人们自动完成一些任务,这些机器在工业中被广泛使用,在工作条件威胁、肮脏和枯燥的情况下取代人类活动[2]。并且机器人在娱乐、教育和其他学科的应用可能受益于用户-机器交互。
  2.机器人的应用和效果
  机器人结合不同的技术和模块组合成为一个系统。在《连线战争:21世纪机器人革命和冲突》一书中,定义了基本“感官—思考—行为”范式的机器人,机器是人造设备,并且三个主要元素:“传感器”,审查的环境和变化,“处理器”或“人工智能”,帮助机器人做出反应,以及以反映决策的方式对环境采取行动的“效应者”,从而在机器人周围产生一些变化。根据美国人工智能协会(1979)的说法,机器人是“一种可重新编程的多功能操纵器,旨在通过各种编程运动来移动材料,零件,工具或专用设备,以执行过各种任务。”总而言之,可以将机器人描述为带有传感器的机器,该传感器可以编码并自动对环境做出反应。
  2.1机器人在教育中的应用
  在过去十年中,机器人作为培养学生认知和社交技能,支持学习科学,数学,技术和其他学科或跨学科学习活动的设备而受到了教育研究人员的高度关注[4]。一项实验证明,幼儿园社交辅助机器人可以建立学前教育目的的社交互动,并促进儿童的运动能力和认知能力的发展。并且还可以在教学中来教授STEM(科学,技术,工程和数学)概念,因为它们提供了运用建构主义原理将STEM概念转化为实际问题以解决的可能性。
  在这种情况下,下面将检查应用程序的两个功能:技术地位和教学利用。
  1.技术地位
  就技术状态而言,ER可以定义为一个对象,是一种可构造且可编程的设备,可用于学习机械,电子和信息学作为一种工具,意味着该设备可用于获取新知识和能力。例如,乐高头脑风暴。
  2.教学利用
  在教学开发上,ER不仅与软件类型有关,而且与硬件类型有关。此外,当将其体现在人工智能实体上时,ER便具有賦予设备某些功能并因此引发新的学习范式的形状和行为。
  2.2 21世纪看ER对儿童行为和发展的影响
  尽管有研究者指出,基于建构主义和建构主义教学方法结合学习环境设计的ER被认为是发展认知技能和计算思维的有用支持工具。学校的大多数技术使用都不支持21世纪的学习技能。由于对于机器人是否可以支持学生应对21世纪的能力存在不同的观点,因此需要讨论哪些能力适合21世纪。
  下面将讨论ER对儿童行为和发展的影响:
  ·解决问题的能力和协作
  ·学习技术并了解技术
  ·创意与创新
  1.解决问题的能力和协作能力。
  研究表明,以色列初中的学生可以发现创新的解决方案,并可以与小组成员合作进行基于项目的计划,从而通过诸如乐高头脑风暴之类的机器人套件获得收益。此外,在新泽西州的案例研究中,还使用乐高头脑风暴进行了培训,并确定了他们在学习协作与合作技能以及沟通技巧方面的进步。尽管研究是在不同的国家进行的,并且受访者来自不同的年龄组,但已确认问题解决能力和协作能力的提高。
  2.学习技术并了解技术。
  教育机器人可以在学生,学校科目和老师之间建立中间人。学生不仅可以从课堂内容中学习,还可以通过提出新的想法和解决方案,进行协作,依靠机器人的即时反馈来评估他们的工作并做出贡献,从而获得与机器人相关的知识,例如机制和计算机科学。
  3.创造力和创新力。
  埃尔多安等人进行的一项研究分析了经济弱势群体的11年级学生,并发现在使用机器人程序时,创新素养技能得到了提高。
  3.幼儿教育机器人的利用问题不断加剧
  尽管上文讨论了 ER 的许多好处,但与其使用相关的问题应该是显而易见的。首先,将解决ER学习中的性别差异。由于ER学习与STEM一样与科目更相关,这种刻板印象使人们认为男孩比女孩更善于学习ER。这种定型观念可能来自这种统计数据。例如,在专业领域就业的妇女人数较少,环境科学家不到30%,计算机科学家不到30%,电气工程师不到10%,而到7%。然而,贝尔等人的研究结果指出,男孩在超过一半的任务中的平均得分高于女孩,这些差异很少具有统计学意义。第二,由于并非每个家庭或学校都能负担得起ER,接触ER的儿童的平等机会可能造成"新的"数字鸿沟。
  4.结论
  随着机器人的发展已向着创建教育型机器人的方向发展,应研究幼儿对机器人的使用情况。尽管教育机器人为幼儿的学习带来了各种好处,但与数字不平等有关的问题应由政府关注。
  参考文献
  [1] Brosterman,N.,& Togashi,K.(1997).Inventing kindergarten:Harry N.Abrams.
  [2] Felicia,A.,& Sharif,S.(2014).A review on educational robotics as assistive tools for learning mathematics and science.Int.J.Comput.Sci.Trends Technol,2(2),62-84.
  [3] Singer,P.W.(2009).Wired for war:The robotics revolution and conflict in the 21st century:Penguin.
  [4] Alimisis,D.(2013).Educational robotics:Open questions and new challenges.Themes in Science and Technology Education,6(1),63-71.
  作者简介:周昱希(1994-),女,四川遂宁人,浙江师范大学教师教育学院研究生,研究方向:心理测量与统计。李俊杰(1997-),广东惠州人,浙江师范大学教师教育学院研究生,研究方向:心理测量与统计。
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