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教育机器人的未来市场发展需求

发表时间:2020-06-19 09:06:34

  教育服务机器人(Educational Service Robots)是具有教与学智能的服务机器人,通常被用于进行 STEAM教育、语言学习、特殊人群学习等主题的辅助与管理教学中。区别于机器人教育中常见的产品,教育服务机器人具有固定的结构,一般不支持用户自行拆装。 近年来,在世界各国纷纷颁布机器人和人工智能战略部署的背景下,将人工智能技术和机器人运用于教育领域的实践探索越来越多。教育机器人作为机器人应用于教育领域的代表,将成为智慧学习环境的重要组成部分。

  根据关键词聚类分析的结果,将教育机器人划分为 5 个类团 :

  1、 教育机器人本体研究 。 这类研究侧重对教育机器人领域的核心组成部分的阐述,如“教育”的本质和目标、“人工智能”技术、“机器人学”。这类研究主要集中在教育机器人的概念、特征、分类与相关的理论解析等方面。

  2、 机器人教学角色及影响研究 。 机器人教学角色及影响研究涉及的关键词有两类,一类是以“人形机器人”、“乐高机器人”为代表的机器人类型和角色研究,在这类研究中,有的研究者指出教育机器人通常扮演导师、同学和工具三种角色,也有的研究者认为机器人在教学中主要扮演学习对象、工具和同伴三种角色。

  3、 教育机器人设计研究 。 这类研究主要涉及“移动机器人”、“服务机器人”、“机器人设计”、“远程操控”、“编程”等关键词,这类研究侧重机器人类型、设计理念。一方面,依托特定的机器人,通过一定的程序设定或设计改造,使之能实现既定的教学目标或教学功能。另一方面,研究者致力于研发和提高机器人实现教学功能的技术设计。

  4、 机器人教学实践研究 。 这类研究的主要研究对象为儿童,研究内容涉及机器人课程设计、教育技术支持、机器人教学、机器人课程实践效果、机器人教学实践场景分析等。

  5、 教育机器人应用情境研究 。 机器人的应用情境包括两个方面,一是机器人的教学应用场域研究,排名前三的场域是一般教室、专业场域和个人场域。二是机器人的适用对象研究,K-12 教育主要涉及幼儿、小学生和中学生三类人群;特殊群体适用于各种需要医疗健康帮助的患者,如自闭症儿童;高等教育主要涉及本科生和研究生两类人群。

  2、 教育机器人市场产品图谱从教育服务的对象及可能的应用场域出发,有两大分析框架——产品分析框架和市场分析框架。依据两大分析框架,全球 12 种教育机器人产品类型如下图所示。


        


  ▲产品分析框架表


  ▲十二类教育机器人产品应用情境从市场发展现状来看,首先,教育机器人产品主要集中在家庭和学校场域中使用,如家庭中的智能玩具、儿童娱乐教育同伴、家庭智能助理;学校一般教室与专用教室的远程控制机器人、STEAM 教具;专用教室或培训机构的自闭症特殊教育机器人。其次,部分产品仍处于概念性阶段,如课堂机器人助教、机器人“教师”,这类产品的功能设计仍需要市场的验证。再次,公共场所的教育机器人产品主要涉及安全教育功能。最后,专业培训上的教育机器人发展显示教育机器人应用在各领域的潜力,如工业制造培训、手术医疗培训、复健看护等。

  分析来自全球市场的 40 个产品,并依据产品的使用场域及扮演角色 ,可得到目前全球市场上 12 类产品应用情境 ,如下图所示


        


  ▲ 十二种产品类型应用情况根据市场情况的分析,可以得出以下结论:第一,以教育资源为基础,发展有针对性的教育服务

  功能,是智能机器人占领教育服务市场的致胜法宝。第二,综合应用科学、技术、工程、艺术与数学知识的新型机器人,将会成为更受欢迎的 STEAM 教具。第三,恰当的本体和外观形态是教育机器人获得使用者信赖的基础,也是教育机器人能够胜任日常教育服务活动的基础。第四,机器人的可操控性,影响着其被用户接受的程度。

  二、 丰富的角色与广阔的应用1、 教育机器人的需求内容与实现时程教育机器人可扮演的 17种角色:机器人“保姆”、机器人生活伙伴、机器人生活“助理”、机器人健康“助理”、机器人学习“助理”、机器人学习伙伴、机器人学习顾问、机器人教具(玩具)、机器人“教师”、机器人助教、机器人“助理”、老人陪伴员、机器人监护员、机器人安全教育员、机器人社会服务人员、智能家庭管控、智能教室管控。由此可见,教育机器人可深度融入以家庭和学校为主的各种教育场域,为各类用户提供丰富的教育服务。

  从需求内容来看,绝大部分集中在学生日常生活和学习中的陪伴与协助,此外,还包括特殊儿童的辅助、幼儿的看护、老人的陪伴、教师和家长的辅助等。以人机交互技术、机器人视觉技术、情境感知技术在内的 3 个关键技术的成熟度作为需求时程定义的准则,可确定各种角色功能中的短期需求、中期需求以及长期需求,如下图所示。


       


  ▲各类用户群体教育机器人需求

  2、 教育机器人的需求分析结论

  人们对教育机器人的需求意愿较高 。 85% 的学生和 90% 的教师希望拥有一台教育机器人。学生、教师与家长都清晰地表达了对教育机器人的需求,并对教育机器人使用持积极态度。

  英语教育与机器人教育是各学段学生都适用的需求 。从现在机器人的发展现状看,利用教育机器人辅助学生学习英语,确实有利于发挥教育机器人功能,又能满足部分学生学习英语的需求。伴随人工智能、编程教育、STEAM 教育的兴起,绝大部分的教师和学生都希望掌握与机器人相关的知识,因而多个群体都提出了机器人教育的需求。

  适用家庭的需求明显多于适用学校的需求 。 在教育机器人扮演的 17 种角色中,除了机器人社会服务人员只是适用于社会公共场所外,其他角色几乎都具备部分适用家庭场域的特性,也就是说单纯只是适用于学校场域的角色类型非常少,只有机器人助教和智能教室管控两种角色。

  与学生进行对话和情感交流的需求较为突出 。 多个群体都清晰地表达了希望机器人能够成为学生知心伙伴的需求,其中使用了诸如聊天、说心里话、疏解

  心理压力、进行心情陪伴、与学生情感交流、对学生进行心理健康辅导、调控情绪、做学生的心灵导师等陈述。

  对教育机器人按教学规律实施教学的需求较为突出 。 辅助学生的学习或教师的教学在所有需求中占据绝对重要位置。在这些需求中,不仅提出教育机器人需要具备强大的知识储备、能对学生进行答疑解惑、实施部分课程的教学等,还对机器人应掌握教学规律提出了要求。人们的需求是教育机器人未来的发展方向 。 整体上看,学生、教师和家长提出了较多的需求,其中的少数需求内容已经在部分教育机器人产品上有所体现,而大部分需求还未能有效实现。学生、教师和家长提出的教育机器人需求,代表了未来教育机器人的发展方向。

  教育机器人的未来市场发展预测

  1、市场规模依据全球教育机器人的相关市场调查报告及相似产品的发展历程,本白皮书提出包括终端消费、教育机构、教育套件与 STEAM 玩具套件市场模型 4 个方面关于教育机器人的市场模型预测。其中,终端消费、教育机构市场模型用以预估教育服务机器人的市场模型;教育套件与 STEAM 玩具套件市场模型用以预估机器人教育的产品市场规模。2019~2023 年 4 个模型的市场规模详细预估,如下图所示。


       


  教育机器人是机器人应用于教育领域的代表,是人工智能、语音识别、人机交互、机器视觉、情境感知等技术应用在教育中应用的典型,以培养学生的分析能力、创造能力和实践能力为目标。教育机器人未来将成为趋势,当今社会需要具有创新意识、

  有创造性思维的人才,未来的社会更是如此。 至 2023 年,预测教育机器人市场将超过 3000 亿美元,其中,教育服务机器人市场占比较大,其服务与内容营收占整个市场的 77.5% 以上。

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