人工智能教育机器人在课堂的典型用途是智能技术的综合实现，它不是人工智能某项技术的单方面延伸，而是各种技术的集成机器学习和知识图谱的结合，可以使得学习者建模更加精准，个性化学习路径更加准确；自然语言处理与计算机视觉的结合，可以对学习者照片形式的作业或者试卷进行自动批改，大大地减轻了教师的工作量；人机交互与机器人学的结合，可以使得学习者在与人工智能教育机器人进行交互的过程中更加顺畅。

人工智能教育机器人是具有教与学服务的实体机器人，可以在智慧学习环境下提供灵活的学习资源，实现学习服务的支持，同时，也是各种智能学习软件系统的集成体，完成数据的实时反馈和分析。它在课堂上帮助教师完成教学活动，辅助教师管理课堂，其融入课堂当中，突破了原有的教学形态，形成一种双师主体加学习者的教学形态。人工智能阅卷系统首先将手写体转换成印刷体，再与正确答案比对，对单词拼写、时态语法、句子结构，甚至是书写中的空白处都能精准的识别并进行批改，指出学生错误所在，并且可以自动收集考试数据。基本能代替老师对英文作文等主观题的批改。

智能技术能够加快教学方法改革，能够促进学生的个性化学习，是未来教育的基础。人机协同教育可以发挥教师与人工智能的不同优势，促进学生的个性化发展。未来学校如何促进教师与人工智能教育机器人作为“双师”协同教学是值得研究的问题。因此，可以基于人工智能教育机器人的应用场景，分析人工智能关键技术对教育机器人的支持，在云计算平台基础和边缘计算环境框架下，构建人工智能教育机器人支持的新型“双师课堂”环境，进一步给出相应的学习过程和应用，并基于该课堂环境下人工智能教育机器人教学应用实施的相关案例，探讨课堂应用效果及其相关措施。人工智能教育机器人是人工智能技术集成化，具象化的课堂体现，可以作为课堂中的另一名“教师”角色，形成一种新的人机协同的“双师课堂”教学形态。在未来教育当中，教师需要熟悉“人机协同”智慧教学环境，开展注重“育人”的教学活动，同时培养学生“人机协同”的意识和能力，为人工智能时代社会的人才需求打下良好基础。

为导师角色，麻省理工大学开发的教育机器人可以根据孩子的学习风格，个性以及游戏过程中的学习，情绪状态而决定自己的行动，以更好地作为导师的角色来辅助孩子们进行学习。作为同伴角色，有研究使用混合现实技术和教育机器人设计了一个具有真实场景的系统，教育机器人在任务中扮演真正的同伴互动角色，对最终的学生表现有积极影响。作为工具角色，我国的机器人教育主要包括机器人竞赛和机器人教学，机器人可以成为学生综合能力提升和创新实践能力发展的重要认知促进工具。

实际上，人工智能教育机器人集成了很多人工智能技术，但是各技术的成熟度并不相同，其中比较成熟的是语音识别计算，而基于知识图谱的个性化学习推荐以及基于计算机视觉的情感计算等技术还在实践探究过程中。

在“人工智能+教育”时代，人工智能技术将作为未来教师工作的有机组成部分，通过人机协作，辅助其完成日常工作，实现高效教学。“双师课堂”作为协同教学的一个分支，最原始的形式是组织优秀教师录制教学资源光盘，配送到农村中小学，部分替代了现场教学教师的教学任务。是由远程的授课教师通过大屏幕对线下教室的学生实现直播授课，同时，线下有一位辅导老师在班内负责维护课堂秩序、答疑、布置作业等工作，国内诸多培训机构均是应用此模式。也有研究提出“双师”服务的概念，所谓“双师”是指每位学生除了在校内获得本学校教师提供的面对面实体教学服务，还可以在课外借助网络对自身学科问题和优势进行诊断的基础上，为每个学科配备在线老师，提供一对一在线辅导。

综上所述，本研究中定义的新型“双师课堂”，是指人工智能教育机器人和教师共同在课堂中承担教学工作，是一种新型的课堂模式人工智能教育机器人承担教师的部分教学任务，并提供个性化学习服务。国内关于人工智能教育机器人作为课堂助教或者作为教师角色的研究较少，有关人工智能教育机器人所在课堂的课堂环境研究描述较为模糊。本研究旨在从已有的技术基础上，系统分析新型“双师课堂”的环境，并构建新型“双师课堂”的学习过程，在如何开展教学设计和如何实施人工智能教育机器人支持的新型“双师课堂”应用方面进行探索。