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【日本】AI机器人进入保育环境的时代:幼儿教育中幼儿接触互动AI机器人的素养和认知特征(上篇)

田爪宏二(京都教育大学)
森田健宏(关西外国语大学)
2021-10-08

摘要:

  儿童接触已在我们的生活中逐渐普及的沟通型AI设备或ICT设备、尤其是能做出与人相近行为的机器人媒体对于在幼儿时期培养孩子的媒体素养(认知能力)以及社会情绪能力(非认知能力)可能产生一定的影响。
  本篇文章将介绍在幼儿园放置AI机器人“RoBoHoN”后观察幼儿在自由活动时与RoBoHoN交流的情况(第一项研究),并在下期文章中介绍第二项研究,即幼儿与RoBoHoN沟通后就其对RoBoHoN的认知提问的相关内容。在此基础上分析幼儿接触AI机器人的素养和认知特征。
English 

前言

有关与机器人互动的研究

  关于人对机器人的认知及两者间的互动,有很多以婴幼儿为对象的研究。比如说,很多学者和研究团队在实验室环境下做过有关生物与非生物的辨别、对人认知情感等半实验性的基础研究,提出了认知及其发展性变化方面的诸多见解(如森口、神田、石黑和板仓2010年发表的研究成果以及田中2013年发表的研究成果等)。对于机器人与人的互动,今后也会通过实验操作涉及到的主要因素积累更多的基础研究成果。

  伴随上述尖端科研领域的迅速发展,近年来沟通型AI设备和ICT设备正在日常生活中逐渐普及。在2020年新冠疫情蔓延全世界、人与人的直接接触受到限制的情况下,这些设备的有效性受到极大的关注。过去的AI设备和ICT设备多为和认知层面有关的设备,提供设备操作功能或信息辅助实施信息处理业务。但是近年来不断普及的沟通型设备则具备了一项明显的特征,即可通过人的声音来控制操作,更接近人与人之间的沟通。

幼儿教育与AI机器人

  幼儿在生活中接触媒体可能对幼儿时期培养媒体素养(认知能力:思考能力、对数量、图形、文字等方面的兴趣、语言交流的能力等)和社会情绪能力(非认知能力:合作精神、接触社会生活的能力等)产生一定的影响。特别是对幼儿来说,能做出接近人类的动作的人型机器人这样的媒体比起便携式终端、AI扬声器等AI设备更容易被接受,认为其是接近人类的存在。为此,我们认为作为便于幼儿进行沟通的媒体人型机器人非常合适和有效。

  基于上述论点,我们旨在推进的有关人与机器人互动的研究是以下一个阶段即在不久的将来机器人已普遍地进入日常生活为前提尤其要探索教育和保育实践领域如何相互适应、机器人承担什么样的角色才能在教育和保育工作中充分发挥作用。当然,在探索这些问题时,上述基础研究成果为开展应用研究打下了坚实的基础,但我们认为还应该采取从教育学保育学视角进行的分析评估方法,包括探索沟通的发展、成长或机器人存在的意义及效果。

关于本文

  本篇文章围绕人型机器人RoBoHoN介绍了作者在幼儿园实施的两项研究。第一项研究是在幼儿园放置RoBoHoN、收集并分析幼儿自由活动中与RoBoHoN交流时对话的数据。第二项研究是在幼儿与RoBoHoN沟通后就其对RoBoHoN的认知进行采访。希望通过这样的研究思考幼儿教育层面幼儿接触新媒体时的素养和认知特征。

  上篇文章将介绍第一项研究的内容,下篇介绍第二项研究。同时根据两项研究的成果进行综合分析。

关于RoBoHoN

  RoBoHoN(照片)是夏普株式会社2016年研发的已面向市场销售的小型便携式人型机器人设备。大小尺寸为:身高19.5厘米,体重390克,搭载了安卓操作系统的智能手机系统和云系统的人工智能(AI)。沟通方面主要具备回应喊话、回答问题和根据声音命令行动等功能。还具备了通过对话记忆语言等学习功能。此外,还会模仿人做各种复杂的动作,如听到声音点头、用身体动作表达意愿、跟着对话节奏跳舞、直立行走、坐和站等(其他详细规格和功能请参照RoBoHoN的官方网站https://robohon.com)。

  另外,RoBoHoN还能使用ScratchRobrick等程序应用软件编写对话、行动程序。由于这样的应用程序方便孩子们使用,已有教育机构开展在小学编程课程中使用RoBoHoN辅助学习的实践(如:新泻县长冈市教育委员会)。

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©SHARP CORPORATION
ロボホン

研究1.自由活动中幼儿与RoBoHoN的接触

目的和方法

  第一项研究的目的是在幼儿园放置RoBoHoN,收集并分析自由活动中幼儿或保育工作者与RoBoHoN接触、沟通时语言交流的数据探讨相关的特征。在幼儿园放置RoBoHoN的尝试分两个阶段实施。

  第一阶段将RoBoHoN放在教师办公室,不仅便于幼儿接触也便于老师熟悉该机器人。会事先将RoBoHoN能够认知的语言清单等书面资料发给老师,由老师考虑孩子们使用的可能性,同时尝试使用各种功能。并创造必要的条件,让到教师办公室来的孩子看到桌子上的RoBoHoN时能自由地与之接触。第二阶段是在老师对RoBoHoN的特征有一定理解的基础上将RoBoHoN放到大班(5岁儿童的班级),自由活动中由老师陪伴孩子们和机器人自由接触、玩耍,为期一周,每天各15分钟。

调查结果与分析观察

  第一阶段初期在教师办公室的接触,通常始于老师对孩子们说请跟机器人说说话这就是机器人,试着说点什么,鼓励孩子跟机器人互动,孩子们便开始尝试自由交流。能看到34岁的孩子把RoBoHoN当成真人、认真与其互动的情景。比如说,有个孩子看到RoBoHoN的电池快要用完了,说:“RoHoBoN,电池用完后会死吗?另一个孩子说:晚上幼儿园关灯后它会害怕吗?但是56岁的孩子则已经能够明确地意识到RoBoHoN只是一个机器人。比如说,当RoBoHoN回答某个孩子的问题时,那个孩子小声嘀咕说这家伙能听得懂话!然后举起RoBoHoN按压背部的显示屏或头部的按键,寻找听懂语言的功能在哪里,从他得行动中看得出他能理解物件上有机关

  也有孩子在RoBoHoN回答问题时像对待人一样跟它说谢谢。但从孩子的举动来看那是在理解RoBoHoN是玩具的前提下做出的反应。

  第二阶段在教室里的接触中,能看到孩子们兴味盎然地跟RoBoHoN说话、向它提问、做出各种各样的反应。由于规定除非发生故障或意外老师不得干预,孩子们得以在不断尝试和纠错的过程中逐渐地自己思考相应的条件和规则,越来越熟练地跟机器人互动。比如说,上半周会听到孩子们用拟人化的语言谈论RoBoHoN,说它是不是不懂这句话是不是累了我觉得一个一个分开说(不要七嘴八舌一起说)它才能听懂。到了下半周,孩子们便知道说什么样的话RoBoHoN给予回应的可能性更大,于是就会有选择地跟它进行语言交流。尤其是女孩子总会忍不住地夸RoBoHoN“好可爱太喜欢你了。在这些对话的背后,可以窥探到孩子们在好几人围着RoBoHoN希望它对自己的话做出反应、换言之即希望它关注自己的心情。

  下篇文章将介绍和分析第二项研究就幼儿和RoBoHoN交流后对RoBoHoN的认知提问的内容。

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文献

  • Moriguchi, Y., Kanda, T., Ishiguro, H., & Itakura, S. (2010). Children perseverate to human's actions not to a robot's actions. Developmental Science, 13(1), 62-68.
  • 森口佑介神田崇之石黑浩嶋田阳子板仓昭二(2011). 幼儿能否人类以外的物种学习语言以幼儿为对象的实验性思考 Human Developmental Research, 25, 159-166.
  • 新泻县长冈市教育委员会在市内所有小学实施机器人编程巡回授课夏普株式会社 RoBoHoN实践案例介绍网页https://robohon.com/assets/co/img/introduction/document28.pdfPDF最终确认日202081
  • 田中文英(2013). 儿童与机器人互动中的Egency 日本机器人学会会刊, 31, 858-859.

附记
本稿件介绍的研究内容是科研经费赞助项目 基础研究 (B)- 18H01064(负责人:堀田博史)负责实施的研究的一部分。

*注解 关于AI机器人:AI技术发展迅速,比如说包括采用AGI(通用人工智能)部分相关技术的设备在内,其定义和范围丰富多样。本研究中使用的RoBoHoN是利用AI技术实现沟通功能的人型机器人。

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作者简介

田爪宏二 (京都教育大学)

田爪宏二 京都教育大学教育系副教授(发展心理学) 毕业于广岛大学研究生院教育学毕业,心理学博士。专业为发展心理学和认知心理学。主要研究课题涉及认知信息处理的机制以及儿童的概念获取、及相关教育支援。近年来也对支持儿童成长的教师和保育工作者的认知个性及专业性感兴趣。主要著述包括《教育心理学----教师职业训练》(Minerva书房出版,编著)、《认知发展及其支援》(Minerva书房出版,合作编著)、《保育心理学----在保育过程中捕捉心理和成长状况》(Air出版社,编著)等。

森田健宏 (关西外国语大学)

森田健宏 关西外国语大学英语职业系教授(初等教育学) 毕业于大阪大学研究生院人类科学专业,博士(人类科学)。专业为初等教育学、媒体教育和发展心理学等。尤其对保育环境中利用媒体带来的各种影响,现正在使用广泛多样的方法进行探讨。目前正致力于“以开展幼儿全球化教育为目的的媒体利用”、“园内业务信息系统的引进效果”等课题(均为日本学术振兴会科研经费项目),展开研究工作。主要著述包括《媒体心理学入门》(学文社)、《跟婴儿学习“婴儿保育”的实践力》(保育出版社)部分内容的编写以及《通俗易懂的教师职业训练》系列(Minerva书房出版社)的总监修和合作编著。
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