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當(dāng)具身智能走進(jìn)教育
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具身智能是人工智能與機(jī)器人學(xué)交叉的前沿領(lǐng)域,它將感知、行動與認(rèn)知深度融合 ,強(qiáng)調(diào)智能體的認(rèn)知和行動在物理環(huán)境中的相互依賴。它是“具身化的人工智能”,使機(jī)器人能夠像人那樣感知、學(xué)習(xí)和互動,是需要前瞻布局的未來產(chǎn)業(yè)。當(dāng)具身智能走進(jìn)教育,又將擦出怎樣的火花?
面向未來的產(chǎn)業(yè)
今年8月,主題為“讓機(jī)器人更智慧,讓具身體更智能”的世界機(jī)器人大會在北京舉行。會展期間舉辦的首屆世界人形機(jī)器人運(yùn)動會產(chǎn)生了26位機(jī)器人冠軍——這些智能體擁有靈巧的“肢體”、敏捷的“小腦”、聰慧的“大腦”,標(biāo)志著具身智能這一全新智能形態(tài)已初具雛形,正努力從實(shí)驗(yàn)室走向煙火人間。
黨的二十屆四中全會審議通過的《中共中央關(guān)於制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十五個五年規(guī)劃的建議》,明確把“具身智能”列入需前瞻布局的未來產(chǎn)業(yè)。作為人工智能的重要分支,具身智能旨在發(fā)展一種基於物理載體的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合多模態(tài)感知、復(fù)雜任務(wù)規(guī)劃與靈巧運(yùn)動控制等技術(shù),通過傳感器陣列感知環(huán)境,利用物理引擎與世界模型進(jìn)行推理預(yù)演,最終驅(qū)動高精度執(zhí)行器完成與真實(shí)世界的交互,從而實(shí)現(xiàn)感知、決策、行動與學(xué)習(xí)的認(rèn)知閉環(huán)。通俗地來說,就是讓智能體像人類一樣,在真實(shí)環(huán)境的歷練中“摸爬滾打”、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、不斷成長。
具身智能的核心內(nèi)涵包含三大要素——物理實(shí)體、環(huán)境交互與認(rèn)知進(jìn)化。其中,物理實(shí)體是智能的載體和基礎(chǔ),諸如傳感器、機(jī)械結(jié)構(gòu)等硬件系統(tǒng)直接影響智能體在真實(shí)世界中感知、行動、交互的能力邊界。環(huán)境交互是核心過程機(jī)制,通過實(shí)時感知(輸入)和執(zhí)行(輸出)的動態(tài)反饋,驅(qū)動認(rèn)知迭代。認(rèn)知進(jìn)化則構(gòu)成閉環(huán)的學(xué)習(xí)系統(tǒng),基於物理交互所積累的動態(tài)經(jīng)驗(yàn),融合數(shù)據(jù)驅(qū)動學(xué)習(xí)與行為調(diào)節(jié)機(jī)制,自主迭代認(rèn)知模型,提升具身智能對復(fù)雜場景的適應(yīng)性。
可見,具身智能既有別於傳統(tǒng)的人工智能,也不等同於機(jī)器人技術(shù),更不是簡單地打造一個能完成特定任務(wù)的機(jī)械體,而是系統(tǒng)性地重構(gòu)智能體在物理世界中“感知—決策—行動—學(xué)習(xí)”的鏈條,推動智能理論與智能范式變革。其蘊(yùn)含的哲學(xué)思想是,智能並非源於符號處理或抽象計(jì)算,而是深深植根於身體、行動與環(huán)境的動態(tài)耦合過程,具有鮮明的具身性、生成性和情境性。
為教育注入新的可能
具身智能與認(rèn)知構(gòu)建、環(huán)境交互及行為塑造的深度關(guān)聯(lián),使其與教育場景呈現(xiàn)出天然的適配性。學(xué)習(xí)的本質(zhì),是個體與環(huán)境互動共生的動態(tài)進(jìn)化過程。從這個意義上說,學(xué)校不再只是一個物理空間,而是不斷實(shí)現(xiàn)認(rèn)知迭代與智能涌現(xiàn)的有機(jī)生命體。校園建筑、設(shè)施和傳感網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成了它的“身體”和“感官”,老師、學(xué)生的各類活動成為其與環(huán)境深度互動的核心機(jī)制?;逗A繉?shí)時交互數(shù)據(jù),學(xué)校能動態(tài)感知、決策、行動並持續(xù)自我優(yōu)化,形成一個高度自適應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)。
世界機(jī)器人大會發(fā)布的《2025具身智能機(jī)器人發(fā)展趨勢》,從認(rèn)知決策、智能控制、軟硬件融合、高質(zhì)量數(shù)據(jù)集等十個維度勾勒了具身智能的未來發(fā)展藍(lán)圖。這些日漸成熟的核心技術(shù),正在為教育注入新的可能。
首先,多模態(tài)融合感知技術(shù)讓教學(xué)更“懂”學(xué)生,助力實(shí)現(xiàn)個性化互動。智能感知系統(tǒng)是具身智能的主要技術(shù)之一,能夠集成視覺、聽覺、觸覺等多源異構(gòu)數(shù)據(jù),通過跨模態(tài)融合與深度學(xué)習(xí)算法,模擬人類多感官協(xié)同的感知能力,實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜情境的全面理解。隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、多模態(tài)情感識別技術(shù)的發(fā)展,具身智能的感知范式從對客觀現(xiàn)象與行為的識別,逐漸邁向?qū)η楦袪顟B(tài)和意圖的理解。它會像人類教師一般,通過“耳聽六路、眼觀八方”,深入理解學(xué)生的情緒狀態(tài)、認(rèn)知負(fù)荷、興趣傾向及社交行為等。例如,通過分析學(xué)生坐姿、眨眼頻率等細(xì)微特征,判斷其壓力水平,適時安排休息時間﹔記錄學(xué)生發(fā)言次數(shù),分析發(fā)言是否自信,主動鼓勵內(nèi)向的學(xué)生參與互動﹔捕捉學(xué)生皺眉等微表情,及時識別困惑情緒,並自動推送補(bǔ)充講解或發(fā)起提問,從而精準(zhǔn)適配每個學(xué)生的學(xué)習(xí)節(jié)奏,為他們提供個性化的教學(xué)支持。
其次,運(yùn)動規(guī)劃與控制系統(tǒng)讓物理互動更精準(zhǔn)、自然,助力開展具身化教學(xué)。該系統(tǒng)的核心在於高精度動作規(guī)劃與自適應(yīng)力控機(jī)制,能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)機(jī)械動作的軌跡與力度。隨著仿生學(xué)、材料科學(xué)與先進(jìn)控制理論等多學(xué)科的交叉融合,柔性驅(qū)動已成為重要技術(shù)方向,將推動具身智能逐步擺脫傳統(tǒng)的固定動作程式,轉(zhuǎn)向與物理世界細(xì)膩、自然地交互,真正學(xué)會“感知輕重、收放自如”。一個典型的應(yīng)用場景是動作技能教學(xué)。系統(tǒng)通過實(shí)時捕捉學(xué)生的動作姿態(tài),結(jié)合柔順控制算法和即時觸覺反饋,指導(dǎo)學(xué)生完成動作優(yōu)化。在這個過程中,具身智能體既能演示標(biāo)準(zhǔn)動作,又能“手把手”輔導(dǎo)教學(xué),將抽象的運(yùn)動技能轉(zhuǎn)化為可感知的具身體驗(yàn)。目前,該項(xiàng)技術(shù)已在體育教學(xué)等基礎(chǔ)場景中落地。例如在跳繩教學(xué)中,機(jī)器人助教能夠記錄學(xué)生的跳躍頻率、高度和手腕發(fā)力角度等數(shù)據(jù),並及時提醒“手腕轉(zhuǎn)動幅度過大,會額外消耗體力”。未來,具身智能有望成為“技能導(dǎo)師”,在實(shí)驗(yàn)操作、書法繪畫、樂器演奏等復(fù)雜場景中提供精準(zhǔn)引導(dǎo)教學(xué),並基於每位學(xué)生獨(dú)特的身體條件,量身打造訓(xùn)練方案。
再次,自適應(yīng)決策反饋技術(shù)讓具身智能成為學(xué)生的“專屬學(xué)伴”,助力個性化教育的規(guī)模化推廣。這項(xiàng)技術(shù)的核心在於,構(gòu)建一個能夠?qū)崟r感知環(huán)境狀態(tài)與自身行動結(jié)果、動態(tài)調(diào)整決策策略的閉環(huán)系統(tǒng)。近年來,大語言模型的快速發(fā)展進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的情境理解與任務(wù)泛化能力,讓具身智能得以模擬優(yōu)秀教師的“認(rèn)知—行動”循環(huán):先通過感知和分析系統(tǒng)全方位了解學(xué)生,再由決策系統(tǒng)生成適配的教學(xué)策略,然后以具身交互的方式執(zhí)行相關(guān)策略,最后根據(jù)學(xué)生反饋持續(xù)優(yōu)化后續(xù)方案,真正做到“教”與“學(xué)”的雙向動態(tài)適應(yīng)。傳統(tǒng)教育模式下,“因材施教”高度依賴教師個人能力、經(jīng)驗(yàn)與精力,難以大規(guī)模推行。而具備自適應(yīng)決策能力的具身智能,將打破課堂規(guī)模、地域差異和學(xué)生特質(zhì)所帶來的限制,讓“因材施教”惠及更多學(xué)習(xí)者。
勾勒未來教育形態(tài)的輪廓
近年來,國家政策大力支持、積極引導(dǎo)具身智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用,推動前沿科技與典型場景深度融合。2023年1月,工業(yè)和信息化部、教育部等十七部門聯(lián)合印發(fā)的《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實(shí)施方案》,明確將教育列為重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域,鼓勵深化機(jī)器人在教學(xué)科研、技能培訓(xùn)、校園安全等場景應(yīng)用,推動研制交互、教學(xué)、競賽等教育機(jī)器人產(chǎn)品及編程系統(tǒng)。2025年8月,國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)於深入實(shí)施“人工智能+”行動的意見》進(jìn)一步提出,要創(chuàng)新智能學(xué)伴、智能教師等人機(jī)協(xié)同教育教學(xué)新模式,構(gòu)建智能化情景交互學(xué)習(xí)模式。相關(guān)政策文件已廣泛涉及具身智能的技術(shù)核心和載體,為教育領(lǐng)域的應(yīng)用探索提供了制度支持。
誠然,具身智能技術(shù)仍處於發(fā)展初期,尚未完全實(shí)現(xiàn)“物理實(shí)體—環(huán)境交互—認(rèn)知進(jìn)化”的完整閉環(huán)。但在基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育甚至特殊教育等場景中,越來越多的應(yīng)用探索正勾勒出未來教育形態(tài)的輪廓。
在基礎(chǔ)教育階段,具身智能通過創(chuàng)造情境化、互動式的學(xué)習(xí)體驗(yàn),為推動各學(xué)科教學(xué)模式變革提供重要支撐。以語言教學(xué)為例,機(jī)器人可以借助多模態(tài)交互技術(shù),完成學(xué)生用英語下達(dá)的指定動作,與學(xué)生開展沉浸式對話練習(xí)﹔通過表情神態(tài)識別和語音情感分析,實(shí)時評估發(fā)音準(zhǔn)確度並給予反饋。在理科教學(xué)中,具身智能擅長將抽象的、靜態(tài)的概念轉(zhuǎn)化為直觀的、可交互的情境。如在學(xué)習(xí)長方體表面積時,學(xué)生可通過機(jī)器人傳感器掃描實(shí)物模型,借助空間計(jì)算技術(shù)生成三維動畫,清晰展示立體展開過程,並實(shí)時計(jì)算面積數(shù)據(jù)。這種融合物理操作與虛擬演示的教學(xué)方式,顯著提升了知識的可理解性,幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從知識學(xué)習(xí)到知識創(chuàng)造的跨越。
在職業(yè)教育階段,具身智能正在深刻影響教育教學(xué)全過程。作為與產(chǎn)業(yè)一線聯(lián)系較為緊密的教育類型,職業(yè)教育應(yīng)當(dāng)與具身智能產(chǎn)業(yè)深度融合,以培養(yǎng)適應(yīng)未來智能場景的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。一方面,以未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為牽引,圍繞具身數(shù)據(jù)採集與標(biāo)注、智能生產(chǎn)線運(yùn)維、協(xié)作機(jī)器人調(diào)試、人機(jī)交互系統(tǒng)集成等新興方向,構(gòu)建適配的專業(yè)結(jié)構(gòu)體系和動態(tài)調(diào)整機(jī)制。另一方面,引入?yún)f(xié)作機(jī)器人、移動機(jī)器人、多自由度機(jī)械臂等具身智能設(shè)備,打造“虛實(shí)融合”的場景化實(shí)訓(xùn)基地,培養(yǎng)學(xué)生通過人機(jī)合作解決實(shí)際問題的能力。
在特殊教育場景中,具身智能可以為特需兒童提供高度個性化的支持,構(gòu)建具有包容性的學(xué)習(xí)環(huán)境。例如,在社交訓(xùn)練中,具身智能機(jī)器人可扮演互動伙伴,通過表情識別、情境模擬和實(shí)時反饋,引導(dǎo)孩子進(jìn)行眼神交流、情緒識別和溝通練習(xí)。同時,這種互動陪伴更具可持續(xù)性和針對性,可擺脫對單一師資的高度依賴。
當(dāng)然,具身智能雖在教育領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大,但仍面臨技術(shù)成熟度不足、倫理框架缺失等挑戰(zhàn)。技術(shù)層面,動力故障可能導(dǎo)致意外傷害,算法認(rèn)知偏離則會生成“教學(xué)幻覺”,誤導(dǎo)學(xué)生形成錯誤認(rèn)知。情感層面,青少年更易將具身智能體視為“擬人化伙伴”,這種信任泛化和依賴過度可能削弱人際共情能力,淡化師生情感聯(lián)結(jié)。價值觀層面,多模態(tài)數(shù)據(jù)的無意識採集易引發(fā)標(biāo)簽化評價,文化偏見經(jīng)算法放大可能扭曲價值導(dǎo)向。
因此,當(dāng)具身智能與教育“相遇”,我們必須將其置於“技術(shù)—人文”的天平上審慎推進(jìn),以安全為底線、情感為紅線、價值為導(dǎo)向,唯此方能堅(jiān)守育人初心。
(作者:吳晶晶,系中國人民大學(xué)國家發(fā)展與戰(zhàn)略研究院研究員)
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