基于智能教育机器人的“双师课堂”教学模式构建

来源:用户上传      作者:付艳芳 杨浩 方娟 刘晓宁

　　摘 要：智能教育机器人应用于高职院校课堂教学是教育信息化发展的趋势之一。构建智能教育机器人支持下的“双师课堂”教学模式，开展“双师课堂”教学实践，是智能教育机器人应用于高职院校课堂教学的重要尝试。研究发现，智能教育机器人支持下的“双师课堂”教学模式有效地增加了课堂教学的趣味性，激发了学生的学习兴趣和主动性，优化了课堂教学过程，极大地改善了课堂教学效果。另外，人机合理分工在一定程度上降低了教师的劳动强度，使教师有比较充足的时间和精力“潜入”课堂，深入了解每个学生的真实情况，真正履行教师的育人职责。
　　关键词：智能教育机器人;双师课堂;建构主义学习理论;教学评价
　　中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2022）01-0056-07
　　一、研究背景及现状
　　美国新媒体联盟早在2016年发布的《地平线报告（高等教育版）》中就指出：“机器人已从各种角度融入我们的工作和生活中”[1]。同年6月13日，创新工场创始人李开复在“人工智能时代，引爆人机共生新生态”高峰论坛上表示，使用机器人的成本越来越低，未来大量的工作都将被机器取代[2]。2017年7月7日，《人民日报》刊文《人工智能如何献力教育均衡》，就“如何通过人工智能及智能教育手段来减轻教师负担、提高学生的学习能力和学习效率，同时缓解中西部农村地区教师资源匮乏、水平参差不齐等问题”进行了论述[3]。同年，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，明确了我国新一代人工智能发展的战略目标：“要利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、 交互式学习的新型教育体系”[4]。2018 年 11月，北京师范大学未来教育高精尖创新中心发布的《人工智能+教育蓝皮书》分析了智能机器人可以支持智能学习过程，智能教师助理将替代教师日常工作中重复的、单调的、规则的工作[5]。
　　许多学者在教育机器人领域进行了卓有成效的探索。国外研究者主要研究教育机器人在语言、科学技术等方面的应用[6]。在同伴角色应用方面，主要是将教育机器人置于真实场景中，在学习任务中扮演同伴互动角色，以促进学生积极学习[7]。如日本和韩国主要聚焦于“机器人进课堂”的研究[8];美国麻省理工学院主要着眼于机器人导师角色的研究[9]。国内将教育机器人分为12类，如儿童娱乐教育同伴、家庭智能助理、课堂机器人助教及机器人教师等[10]。我国学者在广泛深入研究的基础上认为，随着机器人智能化水平的提高、人性化的特点越来越明显，教育机器人的“教师”角色也越来越显著，学校中的教育机器人将成为智慧学习环境的重要组成部分，教育机器人辅助教师完成日常工作，将成为一种新型教学形态[11][12]。然而智能教育机器人在课堂教学中的应用还有待深入探索，其理论体系尚不健全[13-15]。
　　基于上述研究，本文以高职学生《普通话训练》课程为例，开展智能教育机器人支持下的新型“双师课堂”教学尝试，通过教学实践与效果分析，试图揭示智能教育机器人在高职课堂教学中的真实应用效果。
　　二、基于智能教育机器人的
　　“双师课堂”教学模式设计
　　建构主义学习理论指导下的“双主”教学结构是目前高职院校普遍采用的一种最典型的教学模式，构成要素包括教师、学习者、教学内容和教学媒体。智能教育机器人以一种新型“教师”身份加入该教学结构，需要对“双师”角色进行合理分工，对教学思路和流程进行改造，进而逐步形成教学活动的新型稳定结构形式。
　　高职院校“小学教育”专业《普通话训练》课程目前主要在网络多媒体教室开展教学活动，课堂教学主要以技巧讲解和发音训练为主。由于教师在该课程课堂教学时普遍缺乏情境渲染、形体表演、音色变换等教学技能，导致课堂气氛难以调动、知识学习枯燥乏味、教学效果难以改善。而Papper机器人可以毫无怨言地代替教师重复机械劳作，人形外表与拟人特征更具有其他信息技术不可比拟的亲和力，夸张的表情和动作表演等可有效增强课堂教学的趣味性。基于此，课题组将Papper机器人的功能特征与《普通话训练》课程教学实际需求相结合，设计了如图1所示的“任务驱动、目标导向、双师协作、人人提升” 的三阶段“双师课堂”教学模式。
　　（一）课前准备阶段
　　在这一阶段，教师主要扮演“导演”角色，完成课堂教学的规划设计工作。具体进行教学内容分析、学情分析、学习目标确定（即教学导向）、学习任务设计（即教学驱动引擎）、发布预习资料和学习任务单，通过分析人机优势，进行人机分工并制定人机协作形式，同时结合教学内容设计机器人授课风格、设计教学思路、准备教学素材、编写机器人程序、进行参数设置等。学生是整个教学过程的主体，在这一阶段，学生要浏览学习任务单、预习知识、梳理预习过程中遇到的难点和疑惑，以增强课堂学习的针对性。
　　（二）课堂教学阶段
　　在这一阶段，由机器人主讲，教师主导兼助教。这是双师协作、人人提升的主要环节。机器人开展渲染学习情境、考勤、复习旧课、导入新课、知识讲授、领读、变换节奏与音色、辅以动作与表情、营造气氛、与教师协作、与学生互动、参与小组学习等工作;教师开展与机器人协作（如以节目主持的方式进行知识讲授等）、监控课堂、全面深入了解每位学生的学情、及时调控进程、进行应急处理等工作;学生以深度沉浸的状态聆听机器人知识讲授、观看媒体资料、跟读、自读、“开火车”读、与机器人互动、接受教师监督与指导、反思错误并纠正提高。
　　（三）课后辅导与反思改进阶段
　　在这一阶段，教师分析课堂教学记录，反思“双师”教学的成功与失败之处，梳理未处理好的知识点和学生的疑惑，最终形成改进措施;同时更新机器人教学资料库，修改人机协作方案、教学程序和机器人程序;还要进行与学生谈心谈话、在线批改作业、在线点评与答疑等工作。学生（主体）完成作业后，开展在线提、对教师的点评进行反思改进、知识技能迁移等教学活动。在此阶段，师生均要进行反思（教师反思，改进教学;学生反思，改进学习态度和方法），再将改进后的措施、方法和态度用于下一轮学习，达到循环促进、教学相长的目的。
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