[发明专利]一种机器人主持教学方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人教育领域，尤其涉及一种机器人主持教学方法及其装置。

背景技术

机器人融合了机械制造、生物制造、电子技术、传感器、无线通讯、声音识别、图像处理和人工智能等领域的先进技术，已被广泛应用在社会生活的各个领域。目前，机器人在教育领域中的应用主要包括智能玩具、STEAM教具、特殊教育机器人和机器人助教等。

机器人主持教学是机器人在教育领域中应用的最高层次。将机器人与人工智能、虚拟现实、多媒体等技术相结合，在许多方面机器人不再是配角，而是成为教学组织、实施与管理的主人，成为我们学习的对象。通过该教学模式应用，能够不断地优化教学结构、改进教学策略、实现教学方法的突破与创新。但机器人主持课堂教学的方法还不完善，相关研究内容才刚刚起步。

综上所述，现有技术存在的问题是：

机器人主持教学的研究处于起步阶段，缺乏科学规划与教学设计，教学过程缺乏教育理念的支持；世界范围内机器人作为教师参与课堂教学经验还很少，研究成果非常缺乏，还没有完整的机器人主持教学理论、流程、方法及系统。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种机器人主持教学方法及其装置。解决机器人主持教学的教法问题，优化教学结构、改进教学策略、实现教学方法的突破与创新。

本发明是这样实现的，一种机器人主持教学方法，所述机器人主持教学方法包括：

教师首先将教学目标、学生特征、教学资源、授课方式以参数的形式输入机器人，下达教学任务；

机器人通过分析教学目标和学生特征，选择合适的授课方式，组织教学内容开展教学，通过语音、视觉和肢体动作的方式与学生交流互动和智能答疑；

在教师的参与下机器人通过自我分析和学生反馈，对教学效果进行评价和总结，确定下一阶段的教学策略。

进一步，所述教师首先将教学目标、学生特征、教学资源、授课方式以参数的形式输入机器人，下达教学任务，具体包括：

教师首先初步了解学生的班级、年龄的情况，分析课程教学目标，通过对机器人编程，构建机器人授课方式库，包括讲授式、情景式、讨论式和翻转课堂；授课方式库是指机器人将优秀教师的授课方式和经验成果学习过来，构建授课方式库，它在教学时可随时调用和调整。

构建机器人教学资源库，包括多媒体课件、语音库、习题课和专家系统库以及学生特征库；

教学资源为后续机器人教学过程中随堂调用；学生了解机器人教学过程、教学特点后并制定自己的学习计划。

进一步，所述机器人通过分析教学目标和学生特征，选择合适的授课方式，组织教学内容开展教学，通过语音、视觉和肢体动作的方式与学生交流互动和智能答疑；具体包括：

机器人首先分析学生的特征，优化教学目标，确定授课方式，制定教学计划，进行教学设计；然后围绕教学内容，机器人要实时地从专家知识库、教学资源库中调用教学资源，提出有价值的问题，创设情境，引导学生思考，通过对学生学习的观察、判断以及学生回答问题的情况，做出相应的教学策略、方法的调整；

学生则通过自主学习或与小组协作学习的方式开展学习，如果在学习中遇到问题，通过对话、文本输入的方式提出问题，机器人通过智能答疑系统给学生完成解答。

进一步，所述在教师的参与下机器人通过自我分析和学生反馈，对教学效果进行评价和总结，确定下一阶段的教学策略，具体包括：

机器人自我分析学生学习情况记录、教学过程记录，对教学情况进行评价；学生通过作业、习题测评对机器人教学进行反馈；在教师的参与下，机器人通过综合分析、评价总结、提出下一阶段的教学建议，同时更新专家知识库、教学策略库、学生特征库，总结经验，优化教学系统的配置。

本发明的另一目的在于提供一种机器人主持教学装置包括：

机器人控制系统，采用嵌入式系统，并通过通信模块与互联网通信，机器人操作系统统一进行机器人教学任务调度、肢体动作的规划、教室内的移动控制、人机交互以及异常情况处理；

语音功能单元，在控制系统中输入课程内容，运用语音功能单元的语音合成系统将普通文本字符转换成自然语音的形式输出，模拟教师讲述课程内容的过程；同时，语音功能单元利用语音识别技术与学生互动交流和答疑解惑；

视觉功能单元，完成学生身份识别、表情识别；监控课堂学生学习状态，在线实时反馈和记录教学情况；

肢体动作功能单元，通过控制系统来驱动机器人的腿、头部、手臂的运动，完成在教学环境中模仿教师移动和肢体动作；