小学音乐教学中教育机器人辅助应用前瞻性研究

□ 陈薇伊

智能教育时代的到来，加速了学校教育体系的新一轮变革。小学作为学校教育体系基础之一，是国家智能教育的重要目标，也是培养创新性、参与性、多样性思维的重要场所。以人工智能技术为基础、机器人躯体为载体的教育机器人在教育领域的应用，已成为学校教育智能化的重要研究方向。受信息技术迅速发展的影响，小学音乐教学的知识生产方式、学习环境、师生关系都将发生改变。越来越多的学校正在引进教育机器人作为创新的学习环境，用于提高和建立学生的高层思维能力，作为提高学生学习动机和抽象概念理解的补充工具，帮助学生解决复杂的问题。

一、教育机器人概述及其应用基础

教育机器人是面向教育领域专门研发的以培养学生分析能力、创造能力和实践能力为目标的机器人，具有教学适用性、开放性、可扩展性和友好的人机交互等特点。教育机器人按其外形大致可分为轮式机器人、类人机器人、泛机器人和虚拟机器人。不同外形的教育机器人各有特点，学校可通过教学课堂具体情况进行选择，将教育机器人融入课堂教学，促进信息技术与教育教学的融合，从而推进学校教育信息化、智能化的发展。

信息技术进入学校音乐课堂至今，已改变了音乐课堂传统教学模式，为教师开展音乐教学活动和学生进行音乐学习提供了便利。在技术赋能教育时代，需要构建技术赋能的学习环境和教育信息化新生态的学习场域。教育机器人作为新一代信息技术产物赋能小学音乐教育，一方面是对构建智能教育新生态体系的有益探索；另一方面是提供培养小学生多样性、参与性、创新性思维的新模式。教育机器人应用于小学音乐教育，其应用基础主要依托于情感计算、学习分析和数据挖掘三个方面。

（一） 情感计算

1997年，美国麻省理工学院的皮卡德教授提出，情感计算是实现计算机识别、理解、表达和反馈人类情感，是人机交互研究的重要方向。如今，因人工智能技术、智能机器人等技术的飞速发展，情感计算正逐渐成为教育教学领域中的核心要素。智能化时代下，情感计算技术与人工智能技术的深入发展，必然带动教育机器人识别情感能力的增强。教育机器人情感计算功能运用于音乐课堂教学，为音乐教师授课方式的改进和课堂教学的优化提供帮助。

（二） 学习分析

学习分析是近年来教育技术研究领域的热点之一，它通过测量、收集、分析和报告关于学习者及其学习情景的数据，评估学习者的学术进展，预测未来的学习表现，发现潜在问题，为优化学习和学习中发生的情境提供决策参考。信息技术的突破与人工智能的发展增强了智能机器人海量数据处理分析能力，提升了教育机器人学习分析能力，为音乐教师制订精准课堂学习计划、优化教学环境提供便利。

（三） 数据挖掘

数据挖掘是通过对学生学习过程、行为、特点的多角度量化、建模和分析，深入分析小学生伴随式数据，以达到个性化教学的目的。通过教育机器人对学生课前、课中、课后三个阶段学习数据的实时采集，进行有效干预，辅助音乐教师分析学生学习习惯、预测学习行为，从而避免低效学习。同时，教育机器人也能辅助音乐教师建立学生数据库，提高智能课堂教学效率，提升智能课堂教学条件，优化智能课堂教学环境。

二、教育机器人小学音乐教学辅助应用及探索

教育机器人是以教学为目的的智能机器人，拥有实用性、多样性、开放性等特点。2018年发布的《教育信息化2.0行动计划》文件中，教育部明确指出要加强教育机器人等关键技术探索与应用。教育机器人在小学音乐教学中的应用，是智能教育产物在课堂教学的一次探索。

（一） 教育机器人价值维度

1.优化教学环境

我国学校教育处于向信息化、智能化教育转型阶段，优质教育资源的不均，使得小学音乐课堂的教学环境也各有差异。教育机器人的应用一方面为教育者和受教育者提供一种新颖的学习方式，另一方面也弥补了部分教学环境差异所带来的硬件问题，使教育者能更多关注受教育者综合素质能力的发展。

2.整合教学资源

在资源共享的新时代下，受互联网技术发展和信息资源相互渗透的影响，小学音乐教学资源呈多态化趋势。整合教学资源成为小学音乐教师优化教学内容、提升教学水平的需要，同时也是小学生自我成长、自主学习的需要。教育机器人的处理信息功能为打造有序的信息教学资源体系，推动小学音乐教学信息化资源的整合与开发提供有力支持。

3.转变教学方式

随着国外音乐教学法的传入，我国音乐教育模式发生了重大改变，教师引导学生进行多感官体验，注重师生交互的教学理念成为主流。教育机器人融入小学音乐课堂，将带来小学音乐教学方式的转变，使教师更关注音乐素养的培养和学生个性化需求，制定个性化教学，提高学生音乐学习兴趣。

在三种价值维度下，教育机器人于小学音乐教学的应用，将构建音乐课堂新机制，促进学校教育信息化、智能化进程。

（二） 教育机器人应用探索

目前，我国教育正朝着智能化、信息化、个性化的方向发展，教育机器人的融入使教师角色定位发生改变，育人作用更加突出。

1.教学监控

大班授课制难以满足学生多样化、个性化的学习需求。学生需求长期得不到满足，则会导致他们丧失学习兴趣，甚至音乐能力发展受到阻碍，音乐课堂教学变得难以管理。因此，小学音乐课堂需要既能满足小学生多样化、个性化的学习需求，又能实时反馈小学生课堂教学成果的教具来辅助小学音乐教师。

教育机器人的教学监控功能，为其融入小学音乐课堂提供了良好的基础。通过实时监控学生学习行为，采集学习数据并分析处理，总结学习特点及学习规律，及时给予音乐教师教学反馈，促使其优化教学方法，满足学生多样化、个性化的学习需求。例如，教育机器人通过收集小学生的学习行为数据，评估学生的课堂学习情况与情绪状态，以此辅助音乐教师指定精准且具有针对性的学习规划和学习方向指导，打造高效音乐课堂。再如，通过了解教育机器人处理的学生学习数据，音乐教师能基于学生音乐学习能力和音乐技能水平动态地调整音乐课堂教学进度，应对多种课堂教学问题，从而实现音乐教师有效的教学干预，促进师生良性互动。教育机器人为音乐教师提供了定位学生知识水平和挖掘学生学习需求的途径，通过及时的教学反馈，提升教学质量，实现个性化资源供给。

2.个性化教学

随着年龄增长，小学生会有意识地观察他人与自身行为，并出现个性化需求。这种学生的心理变化要求小学音乐教师转变教学思维，创新教学方法，以满足学生多样化的需求。个性化教学为小学音乐教师提供了新的教学模式思路，教育机器人将为个性化教学提供有利帮助。

个性化教学将学生的个性与智能教育紧密结合，但是，由于学生音乐能力具有个体差异性，使得实现小学音乐个性化教学并非易事，音乐教师难以对不同学生的兴趣、技能与知识进行细致的分析，制定音乐课堂个性化教学方案，满足小学生个性发展的需求。教育机器人的自然语言处理、语音识别、图像识别等功能，可对音乐教师开展个性化教学提供有利帮助。一方面，教育机器人能帮助音乐教师记录学生学习习惯与学习能力，分析学生特点及个性化学习需求，从而建立学生音乐课堂学习行为档案，以便音乐教师预测学生课堂学习行为；另一方面，教育机器人能针对小学生心理特点，结合相关行为数据，辅助音乐教师对学生制定符合个性的教学方式，为小学音乐课堂的个性化教学提供数据支持。基于学生个性的音乐教学课堂不仅符合小学生对音乐课堂的预期，能激发学生音乐学习兴趣，还能保证学生得到充分的肯定与发展，培养未来教育所需的思维和学习能力。

3.智慧决策

对大多数音乐教师而言，教学前的准备有两个，一是通过分析学科要求和音乐课程教材，计划课堂目标、重点与教学难点等问题；二是分析所教授班级的具体情况，选择符合学生学习情况与兴趣的教学方式，保证教学活动的顺利开展。这样的准备往往需要依靠音乐教师的主观经验和判断能力，容易导致学生的实际需求难以得到满足。

大数据时代，教育数据挖掘与开发成为教育领域中的新兴业态与具体应用。教育机器人能辅助小学音乐教师，为音乐教师提供便利，为其决策提供科学依据。教育机器人通过其智能识别能力，分析学生的课堂表现，将所得数据整理分析，总结出学生学习特点，以数据图表等直观方式把教学反馈给音乐教师。音乐教师也能通过教育机器人的反馈调整课堂教学进度，优化教学手段，满足学生学习需求。教育机器人能通过搜集梳理学生学习数据，建立数据模型，辅助音乐教师预测学生课堂表现，调整教学进度，以培养学生音乐审美能力。教育机器人还能通过分析课堂数据、音乐教材和优秀教学案例，为音乐教师推荐教学资源，为其教学准备提供便利。教育机器人的辅助应用为音乐教师摆脱繁琐工作，全身心投入教学和学生综合素质的培养提供路径，能提升学生审美素质，促进学生全面发展。

现阶段，教育机器人主要是作为教师的助手，是一种初级阶段的软件教育机器人。教育机器人为小学音乐教师提供教学监控、个性化教学和智慧决策的数据支撑，从多方位辅助音乐教师开展智能化、数字化、个性化音乐课堂，培养小学生多样性、创新性、参与性思维。

三、教育机器人辅助应用挑战

教育机器人在应用于小学音乐课堂、辅助音乐教师开展教学活动的同时，仍面临一些问题与挑战。

（一） 教育体系不完备

教育机器人作为前所未有的教育工具，不能与现有的小学音乐课堂教学体系完全兼容。其一，如何协调音乐教师与教育机器人的课堂关系，构建新教学模式，让教育机器人辅助音乐教师开展教学活动是首要问题。其二，教育机器人通过监控教学过程而收集、挖掘所得的学生隐私数据应如何得到充分的保护，不被盗用或买卖。其三，教育机器人达到使用寿命或设备使用年限时，应如何处理，是再利用还是报废。

2.教师相关能力欠缺

教育机器人等新兴教育技术产品融入音乐课堂，改变音乐教师的角色定位，帮助提高学生综合素质，培养问题意识、合作能力成为首要目标。在智能化教学音乐课堂中，教育技术产品的融入将带来教具的更换，音乐教师现有的能力不能完全应对未来教学教具的使用。所以，音乐教师需要提升教学素养，培养终身学习意识，主动探寻和谐共教的教育道路。

3.教育机器人性价比低

虽然教育机器人的制造成本与技术难度随着科技的发展略有下降，但现阶段，教育机器人的性价比仍然较低，相关研究大多处于示范性学校的试点阶段，其在学校教育的进一步应用与发展的机会受到限制。并且，教育机器人存在的硬件维护、软件升级等问题也是阻碍学校音乐课堂进行教育机器人普及的原因之一。

教育机器人作为一种新兴教具，能辅助音乐教师开展高效教学工作，而信息技术产品所带来的教育变革仍需我们理性思考，以寻找适应小学音乐教学的道路。如何解决教育机器人的应用问题，使教育机器人与小学音乐教育进行深度融合，发挥其真正的价值，还需更深入实践、反思和探讨。

总之，随着信息技术的发展与革新，新兴教育技术产品与小学音乐教学的融合将重新构建小学音乐教学生态体系，角色定位、教学方式、教学目的等都将发生改变。在期待教育机器人逐渐适应小学音乐教学并与小学音乐课堂相融合、发挥其价值的同时，我们更应思考如何在未来教育中实现人机教学，对教育机器人的辅助应用问题、经济价值问题、伦理问题、安全问题持续关注，并进一步深入探讨。