机器人能解决教师短缺问题吗？（上）

编者按：本期推送的是英国伦敦大学学者Adrian David Cheok 和 Bosede I. Edwards在Applied Artificial Intelligence特刊上发表的论文 Why not Robot Teachers: Artificial Intelligence for Addressing Teacher Shortage。教师短缺已成为教育领域的一个全球性问题，发展中经济体的情况应该更为严峻，一些研究已经探讨了解决这一问题的尝试或其对教育未来的严重影响。

这是社论前沿第s1398期推送

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引言

全球教师短缺是一个严重的问题，严重影响教育的未来。这就要求以新颖的方式来处理教师角色。不知疲倦的劳动所带来的经济效益激发了对教师的需求，这些教师不受自然人类需求的限制，并强调了对机器人和人工智能在教育领域（AIED）的提供的考虑，正如目前在人类生活的其他领域所能获得的一样。然而，这就要求设计出能够承担独立教师角色的机器人人格，尽管有强烈的观点认为机器人将无法在未来的课堂上完全取代人类。在本文中，笔者提出了一个具有独立机器人教师的未来课堂，从个性、教学交付、社会互动和影响等方面强调了这种人格所需的最低能力。最后笔者描述了基于这些机器人教师的设计方案，强调了未来系统开发和研究的可能方向。

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机器人在人类生活和社会中的未来

在智能机器人的实现方面已经取得了许多进展，实现了以前人们认为在日常生活中不可能实现的几个功能。因此，在过去的几年里，机器人已经成为工厂里与人类共事的人（McCutcheon等人。2014年），作为学生的同伴（Robinson等人2013年），作为对残疾人、危重病患者和老年人的伴侣（Roy等人2000年），还有超级智能游戏机器人也在运动（M_ler 2016）、物流中的自动驾驶汽车（Silberg和Wallace 2012）、医疗保健中的诊断算法（Gulshan等人2016）和机器人在社会领域的性伴侣（Brady 2006）。

硅谷未来学家、特斯拉首席执行官埃隆•马斯克（Elon Musk）表示：“智能机器和机器人是未来的劳动力。”根据他所说，目前的情况是，人类没有任何选择。虽然并非每个人都同意这一立场，但人工智能和机器人技术的当前进展支持了这样一个未来，这在最近的一项研究中得到了进一步确认，根据对人工智能和机器学习领域最顶尖专家的调查，该研究评估了机器人何时能够完全取代当前的人类工作（Grace等人2017年）。专家们预测，自2016年起45年（即2062年），这是机器人完成几乎所有人类工作所需的平均时间。虽然这是一个平均值，因为专家们大多被划分为少于10到50年的时间段，但它为我们离这个现实有多近提供了一些线索。最近谷歌人工智能在围棋游戏上击败了人类顶级专家，预计可能在12年内完成，但在2年内完成，这也提供了这些价值的重要性的一些迹象。

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机器人教师面临的挑战

对于机器人在课堂上的未来，人们的看法各不相同，一些教学设计师和其他教育利益相关者认为，机器人既不能也永远不能取代教师的角色（Chin，Wu和Hong 2011）。英特尔（Intel）的布莱恩•大卫•约翰逊（Brian David Johnson）是《21世纪机器人》（21st Century Robot）一书的作者，他坚信机器人永远不会取代教师。大多数关于教育中机器人的研究报告也描述了基于对话的会话代理、智能辅导系统或通用机器人。描述成熟的机器人导师的研究很少，这表明了未来AIED的发展和研究的可能方向。

考虑到远程呈现机器人在教学中已经发挥的作用，例如，Robosem在韩国教授英语，为认证英语教师的稀缺提供了解决方案（Powell 2014），现在就得出AIED未来的结论可能还为时过早。如前所述，机器人教师比人类教师拥有许多优势，这些因素的经济影响，加上人工智能、机器人技术和机器学习的发展，表明在未来，机器人可以更有效地完成教师的工作。

然而，Manyika等人（2017年）表示，由于对情感智力、创造力和沟通等技能的需求，当然人类教师天生就具备这些技能，优秀（人类）教师将继续成为未来课堂的需求。他们认为，尽管许多技能，特别是日程安排和课程规划等常规技能是“人工智能援助的明显候选对象，但与Bluetutors（2016）一致，他们认为机器无法激励人类，也无法发展社交技能和情感智能。

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新的项目：开发一个完整的机器人教师

整个系统分为教学传递、教学内容、动作系统和感觉（情感）系统。该项目采用了基本的编程语言，包括Java、Python和C+。会话部分基于aiml脚本。用不同语言编写的部分系统通过套接字连接起来，这样就可以从另一种语言调用程序函数。这种发展捕获了与三个学习领域相关的因素，包括认知、心理运动和情感领域。因此分为三个部分：教学交付、教育学和学习内容（认知领域）、运动系统（心理运动领域）和感觉系统（情感领域）。

机器人教师的设计和开发还必须考虑到社会互动和课堂教学的重要因素，以促进有效的学习。研究者要回答的中心问题是：他们能不能制造一个能当老师的机器人？因此，在他们的项目中，他们专注于设计一个具有教学交付能力、社会互动能力和处理教师职责的基本情感要求的机器人教师。根据上述内容，研究者认为，一名独立的机器人教师将需要一些能力，这些能力将体现在该项目的目标中，这些能力包括：

1）展示社会代理人的期望特征（代理和社会存在）

2）通过选择和使用适当的教学方法来提供教学

3）管理和参与课堂上的社会互动。

在工作的第一阶段，他们考虑了三个基本因素，包括当前对STEM领域的关注、对协作而非个人学习方法的重视，以及以学生为中心而非教师为中心的教学法。随后的步骤将建立在这个初始原型的基础上，目的是创建一个独立的机器人教师。

结论

随着对技术的大规模投资以及顶级科技巨头争相在人工智能市场上领先，曼尼（2016）确信“人工智能将引领我们进入所有技术革命之母”。在50年的时间里，机器人的第一个原始版本出现在20世纪60年代中期左右的加油站，在10年的时间里，机器人的地位非常突出，2000年代加油站服务员几乎全部消失。

然而，尽管人们认为，在不久的将来，独立机器人教师是可能的，并且他们将导致教育格局的混乱，包括许多与教师角色相关的工作岗位的流失。但笔者设想，将出现新类型的角色/工作来取代这些角色/工作。因此，所有利益相关者都必须开始弄清楚这些角色可能需要什么样的技能。