序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫(xiě)作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇人工智能在教育方面的應(yīng)用，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞：人工智能；教育變革；智慧教育

近年來(lái)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能在一些特殊領(lǐng)域（如圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言等）不斷取得突破性進(jìn)展。人工智能作為新的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力正引發(fā)第四次工業(yè)革命，為醫(yī)療、教育、能源、環(huán)境等關(guān)鍵領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。人工智能專(zhuān)家預(yù)測(cè)，人工智能在通用技術(shù)領(lǐng)域可能尚不能替代人類(lèi)，但在一些特殊領(lǐng)域，人工智能將會(huì)淘汰現(xiàn)有的勞動(dòng)力。在國(guó)外，許多國(guó)家紛紛把人工智能作為國(guó)家發(fā)展的重要競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略，我國(guó)學(xué)者也密切關(guān)注著人工智能的最新理論進(jìn)展和實(shí)踐應(yīng)用，國(guó)務(wù)院于2017年7月頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確人工智能發(fā)展的重點(diǎn)策略。“人工智能變革教育”的潮流，引發(fā)了教育研究領(lǐng)域的“人工智能熱”。當(dāng)前全球范圍內(nèi)，人工智能在教育領(lǐng)域的大量研究和應(yīng)用催發(fā)形成了教育人工智能概念。目前梳理學(xué)術(shù)上關(guān)于研究人工智能與教育的文獻(xiàn)主要集中于：

（一）教育理念的革新。“人機(jī)一體”將成為未來(lái)新的教育方式[1]，由新技術(shù)和新手段的出現(xiàn)所應(yīng)運(yùn)而生的智慧教育[2]，將對(duì)原有教育進(jìn)行改進(jìn)和完善。智能技術(shù)在改變教育的手段和環(huán)境的同時(shí)，還有利于構(gòu)建出系統(tǒng)解決教育問(wèn)題的教育新體系，從而真正觸及教育的根本[3]。

（二）關(guān)注技術(shù)的革新。機(jī)器深度學(xué)習(xí)、智能學(xué)習(xí)的算法、視覺(jué)識(shí)別以及智能語(yǔ)言識(shí)別這些基礎(chǔ)技術(shù)的突破，為人工智能的教育應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

（三）探究教育的應(yīng)用。人工智能在學(xué)校教育中的學(xué)業(yè)測(cè)評(píng)、交叉學(xué)科、角色變化等應(yīng)用領(lǐng)域具有巨大潛力，教師角色內(nèi)涵也將在與人工智能的協(xié)同共存中發(fā)生改變。AI監(jiān)課系統(tǒng)能夠數(shù)據(jù)化、可視化評(píng)估教師的授課情況，將人工智能技術(shù)的運(yùn)用滲透到整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師可以根據(jù)評(píng)分實(shí)時(shí)調(diào)整授課內(nèi)容，以促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，從而提升教學(xué)效果。教育深受技術(shù)發(fā)展的影響，新技術(shù)融入教育并促進(jìn)教育方式的轉(zhuǎn)變已成為必然趨勢(shì)。一方面技術(shù)為教育提供了新的、更加廣闊的可能性；另一方面技術(shù)具有變革人類(lèi)的教育方式與學(xué)習(xí)方式的能力。然而，技術(shù)是一把“雙刃劍”，如何獲取或?qū)崿F(xiàn)以人工智能為代表的新興信息技術(shù)所擁有的特征、優(yōu)勢(shì)與功能，使其在教育中最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值呢？人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用到教育領(lǐng)域？如何通過(guò)教育變革來(lái)促進(jìn)新興信息技術(shù)在教育教學(xué)中的廣泛與深入應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)教育深層次革命等問(wèn)題，是目前需要關(guān)注和探討的主要問(wèn)題。

1人工智能時(shí)代下教育變革的背景

1.1人工智能的內(nèi)涵及具備的強(qiáng)大能力

人工智能最早由美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院于1956年提出，其研究主要包括機(jī)器人、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、語(yǔ)音識(shí)別等，實(shí)質(zhì)是一種自動(dòng)感知、學(xué)習(xí)思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學(xué)習(xí)、推斷與革新的能力，推動(dòng)了圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等方面的技術(shù)突破。人工智能同時(shí)具有理性判斷力、超強(qiáng)的工作力，只要電力供應(yīng)不斷，幾乎可以無(wú)限制地工作下去，而且適應(yīng)不需要情感投入的工作。它的超強(qiáng)能力，源于三個(gè)重要的技術(shù)：深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)和強(qiáng)算力。

1.2人工智能時(shí)代的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

人工智能在精力、記憶力、計(jì)算力、感知力以及進(jìn)化力等方面與人類(lèi)相比，具有突出優(yōu)勢(shì)。在醫(yī)藥領(lǐng)域，人工智能的出現(xiàn)使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫(yī)療資源，解決醫(yī)療診斷領(lǐng)域診斷質(zhì)量不均衡、醫(yī)生資源不足等問(wèn)題。在教育領(lǐng)域，人工智能促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提升、教師角色多樣化、學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升；為教育研究提供新技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐；極大拓展了教育研究新視域；使教育在立德樹(shù)人方面、教育方法創(chuàng)新方面、教育手段和環(huán)境方面以及教育服務(wù)供給方式方面均發(fā)生改變。然而，看到人工智能以其強(qiáng)大的處理能力帶來(lái)機(jī)遇的同時(shí)，也需要正視人工智能帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。在人工智能浪潮沖擊下，如何借助人工智能發(fā)展的機(jī)遇推進(jìn)教育的變革與創(chuàng)新？人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用？首先，人工智能專(zhuān)家大都認(rèn)為，人工智能將會(huì)淘汰大量現(xiàn)有的依靠非腦力勞動(dòng)為生的勞動(dòng)力，需要培養(yǎng)人工智能時(shí)代的新型勞動(dòng)力。而且，人工智能技術(shù)本身的不太成熟使很多人工智能技術(shù)只是應(yīng)用在兒童教育領(lǐng)域，再者，人工智能潛在的道德倫理問(wèn)題缺乏法律制度規(guī)范。除此之外，人工智能時(shí)代將對(duì)社會(huì)結(jié)構(gòu)以及人的地位構(gòu)成挑戰(zhàn)。綜上所述，人工智能時(shí)代所帶來(lái)的機(jī)遇是大于挑戰(zhàn)的。教育需適應(yīng)人工智能技術(shù)所帶來(lái)的突破和飛躍，不斷調(diào)整和更新教育的方向和目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)育人成人的發(fā)展目標(biāo)。

2人工智能與教育變革

2.1人工智能與教育目的的變革

人工智能帶來(lái)的巨變不僅影響人類(lèi)未來(lái)如何發(fā)展，而且極大釋放了人類(lèi)的生產(chǎn)力，這些在一定程度上使得人類(lèi)需要重新思考教育是何目的。人工智能影響教育目的的變革主要表現(xiàn)在：第一，人工智能可能會(huì)使人類(lèi)陷入精神危機(jī)。這源于兩方面的結(jié)果：一方面，人工智能將取代大部分人的工作崗位，工作的喪失將會(huì)導(dǎo)致人的價(jià)值和尊嚴(yán)喪失。另一方面，人工智能技術(shù)的發(fā)展將可能導(dǎo)致所有基于自由主義的想法破產(chǎn)，轉(zhuǎn)而人類(lèi)所擁有的價(jià)值和尊嚴(yán)可能轉(zhuǎn)化為一種“算法”，人工智能帶來(lái)的職業(yè)替代風(fēng)險(xiǎn)在教育領(lǐng)域同樣存在，主要是對(duì)教師角色的挑戰(zhàn)。第二，人工智能有利于培養(yǎng)人的學(xué)習(xí)能力。從某種角度上講，人工智能剝奪人的就業(yè)機(jī)會(huì)，但同時(shí)，人工智能助教機(jī)器人將協(xié)助教師實(shí)現(xiàn)個(gè)性化指導(dǎo)，從而有利于將學(xué)習(xí)的過(guò)程視為尋求自我價(jià)值和意義的過(guò)程。除此之外，人工智能有利于使教育注重培養(yǎng)人的精神能力，這種精神能力大致包括實(shí)踐動(dòng)手能力、價(jià)值追求能力以及創(chuàng)造能力，從而有利于學(xué)生知識(shí)以便于更好地完善自我、豐富自我，使教育跳脫“知識(shí)為本”的陷阱，發(fā)揮“立德樹(shù)人”的正向作用。

2.2人工智能與學(xué)習(xí)方式的變革

第一，深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)也稱(chēng)為深度結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)或者深度機(jī)器學(xué)習(xí)，是一類(lèi)算法的集合。深度學(xué)習(xí)概念的提出，一方面尊重了教學(xué)規(guī)律，另一方面也是應(yīng)對(duì)人工智能時(shí)代下的挑戰(zhàn)。深度學(xué)習(xí)在機(jī)器學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域取得了顯著成就，提倡學(xué)教并重、認(rèn)知重構(gòu)、反思教學(xué)過(guò)程，進(jìn)而達(dá)到解決問(wèn)題的目的。第二，個(gè)性化學(xué)習(xí)。個(gè)性化學(xué)習(xí)區(qū)別以往傳統(tǒng)班級(jí)課堂授課，尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，因材施教。人工智能技術(shù)與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用有利于學(xué)生享受個(gè)性化的學(xué)習(xí)服務(wù)，可提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，可視化分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，快速提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。第三，自適應(yīng)學(xué)習(xí)。自適應(yīng)學(xué)習(xí)是指人工智能基于對(duì)個(gè)體學(xué)習(xí)進(jìn)行快速反饋的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)習(xí)者特征，為其推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑，從而最大程度上適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)的重要手段。人工智能技術(shù)有利于快捷、科學(xué)地判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)行學(xué)習(xí)反饋；持續(xù)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，其中包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容；高效地為學(xué)生提供海量的學(xué)習(xí)資源。

2.3人工智能與學(xué)習(xí)環(huán)境的變革

首先，有利于搭建靈活創(chuàng)新的學(xué)校環(huán)境。不僅可以使空間規(guī)劃更具彈性，而且可以調(diào)節(jié)性增強(qiáng)物理環(huán)境。其次，人工智能時(shí)代的教育區(qū)別于以往傳統(tǒng)教育強(qiáng)調(diào)的統(tǒng)一秩序，更注重個(gè)體的用戶(hù)體驗(yàn)。創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等學(xué)習(xí)環(huán)境的不斷增加以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，個(gè)性化的空間環(huán)境與學(xué)習(xí)支持將改變目前學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)空間環(huán)境。除此之外，隨著對(duì)話(huà)交互技術(shù)的逐漸成熟與不斷普及，有利于實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的立體化實(shí)時(shí)交互。VR、AR等技術(shù)的同步協(xié)作也有利于搭建新的學(xué)習(xí)環(huán)境，滿(mǎn)足學(xué)習(xí)者的一系列要求。腦機(jī)互動(dòng)技術(shù)的突破有利于實(shí)現(xiàn)將人工智能植入人腦，從而改變?nèi)祟?lèi)自然語(yǔ)言的交流方式。最后，人工智能通過(guò)即時(shí)、準(zhǔn)確、高效的大數(shù)據(jù)分析有利于進(jìn)行精準(zhǔn)且個(gè)性的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反饋。人工智能將綜合收集所有同學(xué)的學(xué)習(xí)記錄，互相比對(duì)、優(yōu)化，從而進(jìn)行綜合提升。更為重要的是，人工智能的人臉識(shí)別以及語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)可以運(yùn)用到教師的教學(xué)過(guò)程中，進(jìn)行學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒感知，學(xué)習(xí)狀況的了解，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)化；智慧校園、智慧圖書(shū)館等的出現(xiàn)，為教學(xué)環(huán)境的建設(shè)提供重要參考。

3人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

人工智能被認(rèn)為是最有潛力和影響力的教育信息化技術(shù)，將通過(guò)人工智能數(shù)據(jù)挖掘分析、3D打印、模擬仿真等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)人工智能與教育的深度融合，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、個(gè)性化教育服務(wù)、教育人工智能生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生根本影響。2018年《地平線(xiàn)報(bào)告》（高等教育版本）指出了教育領(lǐng)域的信息化發(fā)展，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)將通過(guò)人工智能與信息技術(shù)的結(jié)合，進(jìn)而影響教育階段的不同過(guò)程。具體見(jiàn)表1所示。

篇2

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)滲透生活的各個(gè)領(lǐng)域，改變了人們的生活方式和學(xué)習(xí)方式。其中，人工智能作為計(jì)算機(jī)科學(xué)中迅猛發(fā)展的一部分，正在以其獨(dú)特的魅力走進(jìn)人們的視野。“人工智能”（Artificial Intelligence），顧名思義，即通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人腦的信息接收、思考、判斷以及決策等思維行為過(guò)程，進(jìn)而擴(kuò)展人腦的思維和行動(dòng)，幫助人們高效智能化地解決特定問(wèn)題。近年，人工智能在教育領(lǐng)域中發(fā)揮的作用越來(lái)越顯著[1]，其與眾不同的特點(diǎn)決定了其在教育培訓(xùn)中的地位，將人工智能應(yīng)用在農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)中的可行性也成為教育界熱議的新話(huà)題。

1我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展背景和農(nóng)業(yè)培訓(xùn)必要性分析

11我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展背景

我國(guó)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有極其重要的影響，一方面是由于我國(guó)人口基數(shù)大；另一方面是由于我國(guó)進(jìn)出口貿(mào)易主要依靠農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)業(yè)發(fā)展成為影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最重要的因素之一。但由于各方面原因，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展還比較落后，尤其與發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)相比，依舊有較大差距。

12開(kāi)展農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的必要性

反思其他發(fā)達(dá)國(guó)家在?r業(yè)發(fā)展上實(shí)施過(guò)的舉措，包括重視農(nóng)業(yè)教育、科研和技術(shù)推廣，注意提高勞動(dòng)者素質(zhì)；推廣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械和高技術(shù)，重視農(nóng)場(chǎng)管理；經(jīng)營(yíng)集約化、產(chǎn)業(yè)化；生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化；服務(wù)社會(huì)化；市場(chǎng)機(jī)制與政府扶持相結(jié)合；加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等，可以看出，我國(guó)在農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)、素質(zhì)教育、技術(shù)推廣方面與發(fā)達(dá)國(guó)家差距明顯。為發(fā)展我國(guó)農(nóng)業(yè)，培養(yǎng)一批高素質(zhì)、懂技術(shù)、會(huì)經(jīng)營(yíng)的農(nóng)民以及一批愿意為農(nóng)業(yè)發(fā)展做出自己貢獻(xiàn)的高學(xué)歷人才成為關(guān)鍵。農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)農(nóng)民的發(fā)展和進(jìn)步，也離不開(kāi)受過(guò)高等教育的精英人才的共同努力，而開(kāi)展農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，則是為他們的發(fā)展奠定了一條夯實(shí)的道路。

2人工智能在教育中的應(yīng)用與發(fā)展

近年來(lái)，伴隨著人工智能在各行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，人工智能在教育領(lǐng)域中發(fā)揮的作用也越來(lái)越顯著。例如，智能化的作業(yè)批改可以大大減輕教育工作者的沉重負(fù)擔(dān)，在線(xiàn)學(xué)習(xí)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式可以讓人們更靈活地接受教育。從人工智能誕生伊始，其就與教育產(chǎn)生了密不可分的聯(lián)系，延續(xù)發(fā)展至今，人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包含以下幾個(gè)方面。

21基于人工智能的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育是對(duì)傳統(tǒng)教育方式的一次革新，而人工智能對(duì)網(wǎng)絡(luò)教育的滲透，又將其推向了新的發(fā)展高度。[2]學(xué)生可以自主地登錄網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行在線(xiàn)學(xué)習(xí)，根據(jù)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)試。例如近年來(lái)大為流行的MOOC課程，學(xué)生可以便捷地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取全球最高質(zhì)量的教學(xué)資源，并可以量身打造自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

22基于人工智能的教師輔助系統(tǒng)

近十年來(lái)，智能傳感器、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等方面的蓬勃發(fā)展令信息的采集及處理越來(lái)越準(zhǔn)確高效，這無(wú)疑使得人工智能與輔助教學(xué)系統(tǒng)的融合變得越來(lái)越深入。借助于語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別等技術(shù)，學(xué)生可以將學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題上傳至系統(tǒng)，借助于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)信息準(zhǔn)確的搜素和整合能力，實(shí)時(shí)地為學(xué)生提供答案或相關(guān)信息，答疑解惑。目前此類(lèi)應(yīng)用軟件的應(yīng)用廣泛，例如小猿搜題、百度作業(yè)幫等。

23基于人工智能的教育數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，如何高效地搜集、分類(lèi)和檢索碎片化的教育信息和教學(xué)資源，無(wú)疑是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。為了更有效地分配和管理信息，在教育中引入智能化的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)勢(shì)在必行。現(xiàn)如今數(shù)據(jù)挖掘和深度學(xué)習(xí)的研究成果不斷深入，依托知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)教育信息的整合與構(gòu)建，學(xué)生可以將已習(xí)得的零星的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)充，由點(diǎn)至面的不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)；依托教育資源管理系統(tǒng)中來(lái)，教育管理工作者可以合理分配教學(xué)資源，讓人們從爆炸式的高密度信息中解放出來(lái)，真正做到物為己用，因材施教。

3人工智能與農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的結(jié)合

新時(shí)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為國(guó)家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展翻開(kāi)了新的篇章，如何加快社會(huì)主義農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，促進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，這為新時(shí)代的農(nóng)業(yè)知識(shí)教育提出了新的要求。另外，近年來(lái)勞動(dòng)力轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)日益顯著。隨著農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口數(shù)量的減少，為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，需要有素質(zhì)、懂知識(shí)的農(nóng)民投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中來(lái)。因而，對(duì)于農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的革新作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的重中之重，已被提上日程。

人工智能技術(shù)和教育領(lǐng)域融合的不斷完善成熟，基于人工智能的農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)正如雨后春筍般涌現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)教育培訓(xùn)領(lǐng)域嶄露頭角。

31人工智能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的優(yōu)勢(shì)

從我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀看，較之于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)農(nóng)業(yè)從業(yè)者的基數(shù)巨大但是整體受教育程度偏低，農(nóng)業(yè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)匱乏，農(nóng)業(yè)知識(shí)教育的推廣不僅薄弱，而且效率低下。因此，伴隨著信息化時(shí)代“互聯(lián)網(wǎng)+”的新型教育模式對(duì)傳統(tǒng)教模式的強(qiáng)有力革新，基于人工智能的農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)展示了其強(qiáng)大的威力和優(yōu)勢(shì)，具體可以總結(jié)為如下兩個(gè)方面。

311個(gè)性化教育針對(duì)性強(qiáng)

相比于課堂教學(xué)的傳統(tǒng)模式，基于人工智能的網(wǎng)上在線(xiàn)教育模式能夠?yàn)閷W(xué)生個(gè)性化地制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，靈活安排學(xué)習(xí)時(shí)間。這有力地解決了學(xué)生參加農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的時(shí)間成本問(wèn)題，農(nóng)業(yè)從業(yè)者可利用閑暇時(shí)間自主安排學(xué)習(xí)。另外，針對(duì)于培訓(xùn)者的當(dāng)前知識(shí)水平和培訓(xùn)需求，培訓(xùn)平臺(tái)可以個(gè)性化地安排教學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和操作技能。

312教育資源利用率高

我國(guó)當(dāng)前的農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，教育教師需求數(shù)量和實(shí)際在崗教師資源極不匹配，具備豐富農(nóng)業(yè)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的教師數(shù)量缺乏，這是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)推廣速度緩慢的重要原因。而人工智能為這一問(wèn)題的解決帶來(lái)了福音，智能化的教學(xué)進(jìn)程得以讓教師從繁重的教學(xué)負(fù)擔(dān)中解放。同時(shí)，基于網(wǎng)絡(luò)的課程資源共享可以讓先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，讓學(xué)生與優(yōu)秀農(nóng)業(yè)知識(shí)的距離不再遙遠(yuǎn)。

4平臺(tái)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)架構(gòu)

基于人工智能技術(shù)，一個(gè)合理的農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)平臺(tái)能夠像一個(gè)優(yōu)秀的教師那樣具備完備的農(nóng)業(yè)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和優(yōu)良的教學(xué)技能知識(shí)，并且能夠模擬及擴(kuò)充教師的教學(xué)過(guò)程。除此之外，該培訓(xùn)平臺(tái)還能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地與學(xué)生進(jìn)行信息交互，有針對(duì)性地開(kāi)展個(gè)性化教學(xué)，并可以自適應(yīng)地完成教學(xué)效力評(píng)估和反饋，不斷更新和完善教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略。基于以上分析，該開(kāi)發(fā)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)分為學(xué)生模型、教師模型、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)模型和人機(jī)交互接口四個(gè)組成部分，結(jié)合下圖對(duì)每一部分分別進(jìn)行詳細(xì)闡述。

41學(xué)生模型

學(xué)生模型應(yīng)針對(duì)不同的學(xué)生，準(zhǔn)確地評(píng)估學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)水平，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)背景、知識(shí)水平、知識(shí)架構(gòu)進(jìn)行診斷和評(píng)定，以便有針對(duì)性地制訂教學(xué)方案，進(jìn)而實(shí)施個(gè)性化教育。

另外，學(xué)生模型需要對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中的學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行記錄入庫(kù)，對(duì)教育效果進(jìn)行評(píng)定，從而診斷出當(dāng)前教學(xué)計(jì)劃是否合適，以便下述教師模型中對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略的靈活調(diào)整。

42教師模型

教師是教學(xué)工作開(kāi)展過(guò)程中的主體，一個(gè)合理的教師模型應(yīng)該包括如下三個(gè)部分。

教師模型首先完成教學(xué)內(nèi)容的選擇，這要根據(jù)學(xué)生模型中對(duì)學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)水平的評(píng)定，并且針對(duì)學(xué)生既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并從下述知識(shí)庫(kù)中調(diào)取對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，為教學(xué)的開(kāi)展做好準(zhǔn)備。

在確定了教什么的問(wèn)題之后，教室模型要確定如何教的問(wèn)題，即選取合理的教學(xué)策略開(kāi)展教學(xué)。教學(xué)方式的選擇依附于學(xué)生模型，而又能根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況記錄進(jìn)行反饋動(dòng)態(tài)，不斷完善和調(diào)整教學(xué)策略。

另外，在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師傳授知識(shí)，并能為學(xué)生答疑解惑。當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題和疑惑時(shí)，教師模型應(yīng)該實(shí)時(shí)地提供信息支持，為學(xué)生提供針對(duì)性的幫助。因而教師模型要實(shí)現(xiàn)與人機(jī)交互接口的實(shí)時(shí)連接，在問(wèn)題到來(lái)時(shí)控制模塊驅(qū)動(dòng)應(yīng)答部分為學(xué)生答疑解惑。

43綜合數(shù)據(jù)庫(kù)模型

綜合數(shù)據(jù)庫(kù)模塊為農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫(kù)支持，主要包括以下三個(gè)模塊。

知識(shí)庫(kù)模塊中分類(lèi)別地存放著農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，包括文本、圖像、自然語(yǔ)言、多媒體等多個(gè)類(lèi)型的學(xué)習(xí)知識(shí)。一旦教師模型中完成了教學(xué)內(nèi)容的選擇，便由此模塊中調(diào)取相對(duì)應(yīng)的文件開(kāi)展教學(xué)。

專(zhuān)家評(píng)估模塊用于處理教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)效果評(píng)價(jià)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，為教師模型中的各個(gè)環(huán)節(jié)的反饋和更新迭代提供數(shù)據(jù)支持。在一個(gè)完善的教學(xué)過(guò)程，教師需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行總結(jié)和反饋，以此指導(dǎo)下一步的教學(xué)內(nèi)容和策略的更新。

為了對(duì)學(xué)生階段性學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行評(píng)估，還需要引入測(cè)試考核模塊對(duì)學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行量化考核。測(cè)試考核模塊中包含學(xué)生答題庫(kù)和成績(jī)測(cè)評(píng)庫(kù)，準(zhǔn)確檢測(cè)出開(kāi)展農(nóng)業(yè)知識(shí)培?的作用與效果。

44人機(jī)交互接口

基于人工智能的農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的過(guò)程是學(xué)生和系統(tǒng)進(jìn)行交流的過(guò)程，所以一個(gè)友好的人機(jī)接口是系統(tǒng)必不可少的組成部分。在這一模塊中，友好的圖形用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)能夠幫助學(xué)生流暢地接收信息，提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，借助于人工智能中對(duì)語(yǔ)音和圖像信號(hào)的先進(jìn)識(shí)別技術(shù)，人機(jī)交互接口可以智能化地接收分析和理解學(xué)生的自然語(yǔ)言信息和動(dòng)作信息，進(jìn)而為系統(tǒng)提供寶貴的輸入信息。

篇3

關(guān)鍵詞：人工智能；英語(yǔ)教育；積極影響；消極影響

人工智能概念是20世紀(jì)五六十年代正式提出的，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能已成為一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。時(shí)至今日，人工智能技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了人工智能起步期、專(zhuān)家系統(tǒng)推廣期和深度學(xué)習(xí)期等階段，而在應(yīng)用領(lǐng)域也取得了重大突破，如Google的無(wú)人駕駛技術(shù)和運(yùn)用深度學(xué)習(xí)算法的AlphaGo戰(zhàn)勝?lài)骞谲姷取３酥猓斯ぶ悄芤驯蝗找鎻V泛地應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域亦是如此。2018年教育部就印發(fā)了《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，要求進(jìn)一步提升高校人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和服務(wù)國(guó)家需求的能力。因此，人工智能必將不斷被融合到教育領(lǐng)域，并為大學(xué)教育變革提供新方式。基于人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)交互與知識(shí)圖譜等技術(shù)方法，可以為大學(xué)英語(yǔ)教師在課堂教學(xué)、備課與教學(xué)研究等多個(gè)方面提供支撐；可以為大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)管理與治理提供決策支持；可以為大學(xué)生英語(yǔ)自主學(xué)習(xí)和教師備課提供智能推薦支撐。目前，學(xué)者們已對(duì)人工智能對(duì)英語(yǔ)教育的影響進(jìn)行了相關(guān)的研究。如高華偉分析了外語(yǔ)作文智能評(píng)閱與形成性評(píng)價(jià)融合策略；劉洋針對(duì)人工智能技術(shù)與高校英語(yǔ)教學(xué)的相互關(guān)系，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷和訪(fǎng)談等方式，分析了現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輔助語(yǔ)言學(xué)習(xí)軟件和系統(tǒng)的不足，并提出了相應(yīng)的解決策略；張艷璐對(duì)人工智能在給英語(yǔ)教學(xué)帶來(lái)機(jī)遇的基礎(chǔ)上，探究了人工智能在大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)中的應(yīng)用；趙生學(xué)分析了人工智能時(shí)代大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)的變革與策略；嚴(yán)燕分析了人工智能時(shí)代英語(yǔ)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的路徑。在人工智能時(shí)代，人工智能技術(shù)必將對(duì)大學(xué)英語(yǔ)教育領(lǐng)域各個(gè)方面產(chǎn)生重大影響，如大學(xué)英語(yǔ)人才培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)策略、教學(xué)模式、成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系與英語(yǔ)領(lǐng)域科研等方面。針對(duì)此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)從教師和學(xué)生兩個(gè)層面分析人工智能對(duì)大學(xué)英語(yǔ)教育的積極影響和消極影響，并提出相關(guān)建議，以期為大學(xué)英語(yǔ)教師教學(xué)與大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)提供參考。

一、人工智能的積極影響

人工智能技術(shù)在大學(xué)英語(yǔ)教育領(lǐng)域的應(yīng)用，將對(duì)大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)資源、教學(xué)模式與大學(xué)生二語(yǔ)習(xí)得等方面產(chǎn)生積極作用，主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

（一）豐富了大學(xué)英語(yǔ)教與學(xué)資源人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為大學(xué)英語(yǔ)教與學(xué)提供了豐富的資源。如互聯(lián)網(wǎng)上含有豐富的英語(yǔ)視頻與圖片等資源；在線(xiàn)教育平臺(tái)也提供了大量的英語(yǔ)課程資源，如中國(guó)大學(xué)生慕課、雨課堂等，它們各具特色，可為教師與學(xué)生提供多樣化選擇。因此，人工智能技術(shù)一方面可為大學(xué)英語(yǔ)教師提供豐富的教學(xué)素材，同時(shí)還可根據(jù)大學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)習(xí)慣等為其英語(yǔ)學(xué)習(xí)提供豐富的課外資料。同時(shí)，很多網(wǎng)絡(luò)資源可下載或者回放，這樣可以使得大學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)不再受到時(shí)間與空間的限制。特別是對(duì)于教育資源缺乏的地區(qū)而言尤為重要，可以在很大程度上解決教育資源不平衡問(wèn)題。其中，百度教育大腦的智能備課系統(tǒng)便是典型應(yīng)用案例。其依托百度人工智能、大數(shù)據(jù)和云平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，整合了豐富的優(yōu)質(zhì)資源。對(duì)于教師而言，此平臺(tái)可按照教學(xué)進(jìn)度為教師提供經(jīng)過(guò)篩選的教學(xué)素材，節(jié)省教師的備課時(shí)間，提高其工作效率。

（二）豐富了大學(xué)英語(yǔ)的教學(xué)方式傳統(tǒng)的大學(xué)英語(yǔ)授課往往以線(xiàn)下課堂教學(xué)方式為主，而人工智能技術(shù)的使用豐富了大學(xué)英語(yǔ)單一的教學(xué)方式。可利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，如雨課堂、慕課平臺(tái)等，開(kāi)展大學(xué)英語(yǔ)線(xiàn)上教學(xué)模式或者線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)模式。新的教學(xué)模式有利于教師在大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)過(guò)程中采用不同的教學(xué)策略。使用新的教學(xué)模式和不同的教學(xué)策略可以提高大學(xué)生學(xué)習(xí)英語(yǔ)的興趣，進(jìn)而有助于提高大學(xué)生英語(yǔ)習(xí)得的效率。

（三）提高了大學(xué)生英語(yǔ)習(xí)得的效率由于英語(yǔ)習(xí)得是一個(gè)復(fù)雜的心理過(guò)程，與大學(xué)生的情感因素、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)等密切相關(guān)。采用人工智能技術(shù)的大學(xué)英語(yǔ)線(xiàn)上教學(xué)方式，使得教師與學(xué)生之間不是面對(duì)面的交流互動(dòng)，可以在一定程度上緩解學(xué)生焦慮、害怕等情緒，有利于學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)。動(dòng)機(jī)是英語(yǔ)習(xí)得中重要的非智力因素，也是影響大學(xué)生英語(yǔ)習(xí)得效率的重要內(nèi)在因素之一。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與使用另一種語(yǔ)言的興趣密切相關(guān)。而人工智能技術(shù)采用豐富的英語(yǔ)學(xué)習(xí)資源以及英語(yǔ)教學(xué)方式的多樣化，這些有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)英語(yǔ)的興趣，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)習(xí)英語(yǔ)的動(dòng)力。

（四）形成了大學(xué)生英語(yǔ)習(xí)得分析數(shù)據(jù)庫(kù)人工智能技術(shù)是以大數(shù)據(jù)為依托，可以跟蹤和記錄大學(xué)生英語(yǔ)課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)等各種信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而可形成大學(xué)生英語(yǔ)習(xí)得數(shù)據(jù)庫(kù)。基于大數(shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)方法，如數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)聯(lián)性分析和回歸預(yù)測(cè)等，可以挖掘大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)背后的規(guī)律特征，了解到每個(gè)學(xué)生的具體情況。進(jìn)而構(gòu)建每個(gè)學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)畫(huà)像，如學(xué)生的線(xiàn)上學(xué)習(xí)狀態(tài)、課程作業(yè)完成情況、測(cè)試成績(jī)和學(xué)習(xí)方式等。可為教師形成可視化的學(xué)生個(gè)體和班級(jí)整體的學(xué)情分析報(bào)告。因此該數(shù)據(jù)庫(kù)有利于教師掌握每位學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)狀態(tài)，掌握學(xué)生個(gè)體差異，為調(diào)整教學(xué)方式、教學(xué)方法與策略提供支撐。同時(shí)，上述數(shù)據(jù)為大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)與大學(xué)生英語(yǔ)習(xí)得的研究也提供了數(shù)據(jù)支撐。

二、人工智能的消極影響

人工智能在大學(xué)英語(yǔ)教育領(lǐng)域?qū)處熍c學(xué)生發(fā)揮著積極的作用，同時(shí)對(duì)他們也產(chǎn)生了一些消極的影響，主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（一）對(duì)教師的消極影響由于大學(xué)英語(yǔ)課堂教學(xué)存在一定的缺陷，往往需要改進(jìn)此教學(xué)方式。而人工智能技術(shù)的應(yīng)用，雖有助于大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)改革，但還需要教師熟練掌握人工智能相關(guān)技術(shù)的使用，會(huì)給信息技術(shù)能力比較薄弱的教師造成壓力。借助人工智能平臺(tái)，大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)不受時(shí)間、空間和學(xué)生人數(shù)等影響，勢(shì)必會(huì)減少大學(xué)英語(yǔ)教師的需求，造成大學(xué)英語(yǔ)教師面臨失業(yè)的壓力。進(jìn)而影響大學(xué)英語(yǔ)教師的工作積極性，以及大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)質(zhì)量。

（二）對(duì)學(xué)生的消極影響根據(jù)語(yǔ)言資本理論與期望價(jià)值理論，大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)的期望價(jià)值主要是經(jīng)濟(jì)期望價(jià)值。而大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)的期望價(jià)值與學(xué)習(xí)目的和行為密切相關(guān)。比如大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)期望價(jià)值主要體現(xiàn)為學(xué)習(xí)英語(yǔ)對(duì)未來(lái)找工作很重要，可以增加經(jīng)濟(jì)收入。而人工智能技術(shù)在語(yǔ)言領(lǐng)域的應(yīng)用，勢(shì)必會(huì)影響大學(xué)生對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)的期望價(jià)值。如人工智能翻譯機(jī)的出現(xiàn)，使得各種語(yǔ)言之間翻譯非常容易。即使不懂英語(yǔ)，也可使用它進(jìn)行英語(yǔ)交流。因此，人工智能技術(shù)在英語(yǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用，將降低大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)的期望值，進(jìn)而影響他們英語(yǔ)學(xué)習(xí)的興趣與目的。

（三）對(duì)師生關(guān)系的消極影響基于人工智能技術(shù)的大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)，將改變傳統(tǒng)的以教師為中心的模式，使得教師在教學(xué)過(guò)程中的中心地位得到弱化。學(xué)生通過(guò)人工智能技術(shù)，可以很好地收集到自己需要的各種英語(yǔ)學(xué)習(xí)資源，如在線(xiàn)課程、英語(yǔ)講座視頻和英語(yǔ)文本資料等，甚至可以通過(guò)自學(xué)的方式完成英語(yǔ)學(xué)習(xí)任務(wù)。但這些將弱化教師與學(xué)生之間的互動(dòng)以及情感，從而隔閡了教師與學(xué)生之間的關(guān)系。

篇4

關(guān)鍵詞：人工智能；智能化計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)；專(zhuān)家系統(tǒng)；知識(shí)庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2007)12-21667-02

The Application of Artificial Intelligence in Education

HU Ji-li,YIN Yun-xia

( Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei 230038,China)

Abstract:As a result of the interpenetration of older branches into each other, scientific theories and their application of Artificial Intelligence have expanded into nearly all the areas of human activity. This paper introduces the application of Artificial Intelligence in education, especially deals with Intelligence Computer Aided Instruction based on the artificial Intelligence.

Key words:Artificial Intelligence;CAI;expert system;knowledge base

1 引言

人工智能作為當(dāng)今世界三大尖端技術(shù)(空間技術(shù)、能源技術(shù)和人工智能技術(shù))之一，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它的目標(biāo)是構(gòu)造能表現(xiàn)出一定智能行為的。人工智能是一門(mén)極富挑戰(zhàn)性的科學(xué)，從事這項(xiàng)工作的人必須懂得計(jì)算機(jī)知識(shí)、心理學(xué)和哲學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等。總的說(shuō)來(lái)，人工智能的目的就是讓計(jì)算機(jī)這臺(tái)機(jī)器能夠像人一樣思考。人工智能的研究更多的是結(jié)合具體領(lǐng)域進(jìn)行的，主要研究領(lǐng)域有專(zhuān)家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言理解、自動(dòng)定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人學(xué)、博弈、智能決定支持系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它總的來(lái)說(shuō)是面向應(yīng)用的，隨著人工智能的誕生和發(fā)展， 人們開(kāi)始把計(jì)算機(jī)用于教學(xué)領(lǐng)域。同時(shí)， 自七十年代以來(lái)， 有教學(xué)能力的專(zhuān)家系統(tǒng)得到研制。人工智能技術(shù)與專(zhuān)家系統(tǒng)的成就， 促使人們把問(wèn)題求解、知識(shí)表示這些技術(shù)引入計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI) ， 這便是智能型計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)。

近幾十年來(lái)， 隨著人工智能技術(shù)的日漸成熟， 它的一些研究成果被陸續(xù)應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域， 推進(jìn)了教育發(fā)展改革和教學(xué)現(xiàn)代化進(jìn)程。人工智能在教學(xué)系統(tǒng)的重要性也已形成共識(shí)。

2 人工智能在教育中的作用

目前在教育技術(shù)中涉及到AI的主要有以下領(lǐng)域：

2.1 知識(shí)的表示與訪(fǎng)問(wèn)

基于人工智能的知識(shí)表示是以知識(shí)為對(duì)象，以計(jì)算機(jī)的軟硬件和計(jì)算機(jī)科學(xué)及人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)為工具，以哲學(xué)、心理學(xué)和邏輯學(xué)等為方法和指導(dǎo)，將知識(shí)表達(dá)成計(jì)算機(jī)可以直接處理的“知識(shí)庫(kù)”，使用“計(jì)算機(jī)的智能”來(lái)模擬人類(lèi)專(zhuān)家或“人類(lèi)智能”，對(duì)知識(shí)進(jìn)行快速、精確、自動(dòng)、科學(xué)的處理。它不屬于通常的“數(shù)據(jù)管理或信息管理”的“數(shù)據(jù)”層次，而是屬于“知識(shí)處理”或“知識(shí)”的智能化層次。其主要內(nèi)容是對(duì)于知識(shí)進(jìn)行形式化的表示、自動(dòng)化的推理，智能化的教學(xué)或創(chuàng)造。計(jì)算機(jī)輔助教育是其中重要的組成部分。

2.2 符號(hào)計(jì)算

符號(hào)計(jì)算包括數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算和函數(shù)作圖。其代表軟件是Mathematica，當(dāng)該軟件在1988年第一次，對(duì)科技及很多其他領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)使用方式產(chǎn)生了深刻的影響。Mathematica 1.0時(shí)，商業(yè)周報(bào)將其列入當(dāng)年最重要的十大新產(chǎn)品名單。這標(biāo)志著現(xiàn)代科技計(jì)算的開(kāi)始。Mathematica也被大量地用于教育:有成百上千的課程，從高中課程到研究生課程用它作基礎(chǔ)。隨著各種學(xué)生版的，Mathematica也已成為全世界各種不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的重要工具。

2.3 對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤的自動(dòng)診斷

采用人工智能技術(shù)，使得教學(xué)過(guò)程中系統(tǒng)可以自動(dòng)診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，不僅能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯(cuò)誤，而且能指出學(xué)生錯(cuò)誤的根源，從而做出有針對(duì)性的輔導(dǎo)或?qū)W習(xí)建議。而且根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)自動(dòng)選擇教學(xué)內(nèi)容，自動(dòng)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，自動(dòng)選擇教學(xué)策略與方法。

2.4 實(shí)現(xiàn)智能性超媒體教學(xué)系統(tǒng)

超媒體系統(tǒng)有理想的教學(xué)環(huán)境，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，但不能保證達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目的，而且由于不了解所要教的對(duì)象，所以不能做到有針對(duì)性的指導(dǎo)，不能因材施教。智能輔助教學(xué)系統(tǒng)正好與此相反。將二者結(jié)合起來(lái)，就可實(shí)現(xiàn)性能互補(bǔ)，從而研究制出新一代高性能的智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)。

3 人工智能應(yīng)用于教育的新方向：ICAI

3.1 傳統(tǒng)CAI的不足

傳統(tǒng)的CAI由于其集成性、交互性、多媒體性等特點(diǎn)，在教學(xué)中可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高教師的教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。但在使用過(guò)程中，CAI的一些弱點(diǎn)也逐漸暴露出來(lái)。主要表現(xiàn)有:

(1)缺乏人機(jī)交互能力

現(xiàn)有CAI 大多以光盤(pán)作為信息的載體， 將教材中的內(nèi)容以多媒體的形式展現(xiàn)出來(lái)， 教學(xué)信息是按預(yù)置的教學(xué)流程機(jī)械式地提供給學(xué)生的， 學(xué)生接受起來(lái)很被動(dòng)。而且在課堂教學(xué)中， 一般也只能通過(guò)教師按預(yù)定的課件流程進(jìn)行操作， 無(wú)論學(xué)生還是教師都不能很好地參與教與學(xué)的過(guò)程， 因此人機(jī)交互沒(méi)有很好地實(shí)現(xiàn)。

(2)缺乏教師與學(xué)生的互動(dòng)

現(xiàn)有的CAI 課件在學(xué)生自學(xué)、進(jìn)行操作使用時(shí)，如何學(xué)習(xí)都是學(xué)生自己的事。教師不能完全了解學(xué)生的情況，學(xué)生在碰到問(wèn)題時(shí)，也不能向教師求助，師生之間是互相封閉的，軟件所起的積極效果大打折扣。同時(shí)由于缺乏網(wǎng)絡(luò)支持，現(xiàn)有的絕大多數(shù)CAI 課件是在單機(jī)環(huán)境下運(yùn)行的，它們無(wú)法利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)使知識(shí)內(nèi)容快速更新，也更無(wú)法提供便捷的學(xué)習(xí)討論空間、隨時(shí)隨地的師生交流方式以及遠(yuǎn)程教學(xué)實(shí)現(xiàn)的條件。

(3)缺乏智能性

要想面對(duì)不同情況的學(xué)生進(jìn)行不同程度的教學(xué)過(guò)程， 使學(xué)生的學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)， 并能由系統(tǒng)自動(dòng)地提供助學(xué)信息而有選擇地學(xué)習(xí)，要想使教師的教學(xué)能積極地參與進(jìn)去并根據(jù)系統(tǒng)提供的信息按照學(xué)生的認(rèn)知模型為其準(zhǔn)備最適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容， 給予不同方式的教學(xué)模式與方法， 沒(méi)有智能性的CAI 課件系統(tǒng)， 是很難實(shí)現(xiàn)以上目的并達(dá)到良好教學(xué)效果的。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的CAI 隨著人們要求的提高， 已經(jīng)不能盡如人意。因此以智能CAI 為代表的新的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)將是教師在教育技術(shù)上需要不斷探求、努力實(shí)現(xiàn)的發(fā)展方向索。

3.2 ICAI－人工智能與多媒體技術(shù)的結(jié)合

為了克服傳統(tǒng)CAI的缺點(diǎn)，需要在知識(shí)表示、推理方法和自然語(yǔ)言理解等方面應(yīng)用人工智能原理。因此很多專(zhuān)家提出了智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(ICAI)，智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Intelligence Computer Assisted Instruction－ICAI)以認(rèn)知學(xué)為理論基礎(chǔ)。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于CAI，是智能化的CAI。在ICAI系統(tǒng)中，允許學(xué)生與計(jì)算機(jī)進(jìn)行較自由的對(duì)話(huà)，學(xué)生的應(yīng)答不限于數(shù)字或簡(jiǎn)單的短語(yǔ)。系統(tǒng)能夠判定學(xué)生應(yīng)答的正確程度，并給予適當(dāng)?shù)姆答仯皇呛?jiǎn)單地說(shuō)“對(duì)”或“錯(cuò)”。ICAI的宗旨在于利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)較好的人工智能，模仿人類(lèi)的交互方式、思維習(xí)慣及情緒流動(dòng)，修飾和掩蓋計(jì)算機(jī)的缺陷。

3.3 ICAI的優(yōu)點(diǎn)

(1)將教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)策略分開(kāi)，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知模型提供的信息，通過(guò)智能系統(tǒng)的搜索與推理，動(dòng)態(tài)生成適合于個(gè)別化教學(xué)的內(nèi)容與策略。

(2)通過(guò)智能診斷機(jī)制判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，分析學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因，同時(shí)向?qū)W生提出更改建議、以及進(jìn)一步學(xué)習(xí)內(nèi)容的建議。

(3)通過(guò)對(duì)全體學(xué)生出現(xiàn)的錯(cuò)誤分布統(tǒng)計(jì)，智能診斷機(jī)制將向教師提供教學(xué)重點(diǎn)、方式、測(cè)試重點(diǎn)、題型的建議。

(4)為教師提供友好的教學(xué)內(nèi)容、測(cè)試內(nèi)容維護(hù)界面，無(wú)需改變軟件的結(jié)構(gòu)即可調(diào)整教學(xué)策略。

(5)通過(guò)對(duì)學(xué)生認(rèn)知模型、教學(xué)內(nèi)容、測(cè)試結(jié)果的智能分析，向教學(xué)督導(dǎo)人員提供對(duì)任課教師教學(xué)業(yè)績(jī)?cè)u(píng)價(jià)的參考意見(jiàn)。可以說(shuō)，一個(gè)理想、完美的ICAI系統(tǒng)就是一個(gè)自主、優(yōu)秀的“教師”。

3.4 ICAI的標(biāo)準(zhǔn)

以現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)水平而言，短時(shí)期內(nèi)顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)具備上述全部功能的ICAI系統(tǒng)。一般認(rèn)為，只要具有下列一個(gè)或幾個(gè)特征的CAI系統(tǒng)就可以稱(chēng)之為ICAI系統(tǒng)。

(1)能自動(dòng)生成各種問(wèn)題與練習(xí)。

(2)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平與學(xué)習(xí)情況選擇與調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容和進(jìn)度。

(3)在了解教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上自動(dòng)解決問(wèn)題，生成解答。

(4)具有自然語(yǔ)言生成與理解能力，以便實(shí)現(xiàn)比較自由的教學(xué)問(wèn)答系統(tǒng)，提高人機(jī)交互的主動(dòng)性。

(5)對(duì)教學(xué)內(nèi)容有解釋咨詢(xún)能力。

(6)能診斷學(xué)生錯(cuò)誤，分析原因并采取糾正措施。

(7)能評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為。

(8)能評(píng)價(jià)教師的教學(xué)行為。

不難看出，ICAI與傳統(tǒng)的CAI相比，更加符合教育教學(xué)的規(guī)律，切合學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣，具有明顯的優(yōu)越性。

3.5 ICAI的結(jié)構(gòu)

ICAI主要由三個(gè)模塊組成:專(zhuān)家系統(tǒng)模塊、教師模塊和學(xué)生模塊。

(1)知識(shí)庫(kù)

知識(shí)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)知識(shí)推理與專(zhuān)家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而建造知識(shí)庫(kù)的前提則是要解決知識(shí)的形式化，人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用表示以及知識(shí)的訪(fǎng)問(wèn)與調(diào)用問(wèn)題。因此，知識(shí)的表示與訪(fǎng)問(wèn)是人工智能的核心技術(shù)之一，也是將AI引入教育領(lǐng)域必須首先解決的一個(gè)難題。

ICAI中的資源庫(kù)應(yīng)該包括以下一些內(nèi)容:

①多媒體素材庫(kù):包括所要呈現(xiàn)的知識(shí)的一些素材，包括:文本、圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)及數(shù)字影象等多媒體教學(xué)資源。這些用于多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理，便于分類(lèi)、增刪、修改及查詢(xún)等操作。

②教學(xué)內(nèi)容庫(kù):教學(xué)內(nèi)容庫(kù)用于存放教學(xué)內(nèi)容，包括領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)(含輔助知識(shí)庫(kù)、提示幫助庫(kù)、練習(xí)題庫(kù)，和測(cè)試題庫(kù))。這些教學(xué)內(nèi)容，包括習(xí)題和試題分章、節(jié)、課及知識(shí)點(diǎn)等有序存貯。供專(zhuān)家決策系統(tǒng)調(diào)用。

(2)學(xué)生模塊

學(xué)生模塊主要包括以下三個(gè)模塊:學(xué)生登陸模塊、學(xué)生水平評(píng)價(jià)模塊和學(xué)生監(jiān)督模塊。

①學(xué)生登陸模塊:利用該模塊主要用于學(xué)生使用ICAI時(shí)登錄，第一次登錄時(shí)學(xué)生輸人姓名、性別、年齡、學(xué)歷等相關(guān)信息，然后對(duì)學(xué)生進(jìn)行詢(xún)問(wèn)，選擇合適的測(cè)驗(yàn)題對(duì)學(xué)生進(jìn)行初測(cè)推薦學(xué)習(xí)計(jì)劃。當(dāng)再次登錄時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)保存的信息安排合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

②學(xué)生水平評(píng)價(jià)模塊:學(xué)生水平測(cè)試模塊用于評(píng)價(jià)某一教學(xué)單元學(xué)習(xí)完后測(cè)試成績(jī)。通過(guò)測(cè)試等因素分析，可以比較確切地了解學(xué)生的具體情況，從而制定出合理的教學(xué)策略和教學(xué)過(guò)程

③學(xué)習(xí)監(jiān)測(cè)模塊:學(xué)習(xí)檢側(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)記錄學(xué)生的日常學(xué)習(xí)情況，記錄學(xué)生學(xué)習(xí)某教學(xué)單元時(shí)的參數(shù)值，并記錄在學(xué)生檔案中。包括:學(xué)生目前學(xué)習(xí)單元號(hào)；學(xué)習(xí)方式；正常學(xué)習(xí)、練習(xí)、提前瀏覽、學(xué)后復(fù)習(xí)；學(xué)習(xí)時(shí)間；學(xué)生提示問(wèn)題的類(lèi)型和次數(shù)；學(xué)生本次練習(xí)出錯(cuò)次數(shù)。

(3)專(zhuān)家決策模塊

CAI中的專(zhuān)家決策系統(tǒng)可以看作專(zhuān)家系統(tǒng)中的推理機(jī)。專(zhuān)家系統(tǒng)是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個(gè)研究領(lǐng)域，它是一種具有特定領(lǐng)域內(nèi)大量知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)，模擬人類(lèi)專(zhuān)家求解問(wèn)題的思維過(guò)程求解領(lǐng)域內(nèi)的各種問(wèn)題，其水平可以達(dá)到甚至超過(guò)入類(lèi)專(zhuān)家的水平。計(jì)算機(jī)中存有人類(lèi)專(zhuān)家的知識(shí)并具有推理能力，從而可解決診斷、規(guī)劃、調(diào)度、預(yù)報(bào)、決策等要靠人類(lèi)專(zhuān)家才能完成的任務(wù)。

成功的例子如:① DENDRL系統(tǒng)的性能已超過(guò)一般專(zhuān)家的水平，可供數(shù)百人在化學(xué)結(jié)構(gòu)分析方面的使用;②MYCIN系統(tǒng)可以對(duì)血液傳染病的診斷治療方案提供咨詢(xún)意見(jiàn)經(jīng)正式鑒定結(jié)果，對(duì)患有細(xì)菌血液病、腦膜炎方而的診斷和提供治療方案已超過(guò)了這方面的專(zhuān)家。

ICAI根據(jù)學(xué)生模塊提供的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，通過(guò)智能系統(tǒng)的搜索與推理，得出智能化的教學(xué)方法與教學(xué)策略，能夠較科學(xué)地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，還可以通過(guò)分析學(xué)生以往的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)習(xí)慣，預(yù)測(cè)學(xué)生的知識(shí)需求和常犯錯(cuò)誤，動(dòng)態(tài)地將不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法與不同的學(xué)生匹配，智能地分析學(xué)生錯(cuò)誤的原因，進(jìn)而有針對(duì)地提出合理的教學(xué)建議、學(xué)習(xí)建議以及改進(jìn)方法，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的滿(mǎn)意度，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也對(duì)教師教學(xué)提供了客觀(guān)的依據(jù)和科學(xué)的方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)人工智能技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中，與教學(xué)現(xiàn)代化有著密切的關(guān)系。人工智能技術(shù)的發(fā)展也必將會(huì)對(duì)ICAI 的發(fā)展起到巨大推動(dòng)作用。近幾年來(lái)，人工智能的研究者們嘗試著使學(xué)生脫離“輔導(dǎo)學(xué)習(xí)”的過(guò)程來(lái)接受新知識(shí)，而采用“通過(guò)活動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)”的方式。在教學(xué)的其他方面，人工智能技術(shù)還可以建立人類(lèi)推理模型學(xué)習(xí)工具等諸多的運(yùn)用， 展示出越來(lái)越好的實(shí)用性。隨著Internet 的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用， ICAI 也將得到進(jìn)一步的完善。21 世紀(jì)的教育教學(xué)手段將是以智能化CAI 為主線(xiàn)，多學(xué)科、多方位發(fā)展的新技術(shù)的體現(xiàn)。這種手段產(chǎn)生了人機(jī)交互、人機(jī)共生等全新概念，使人類(lèi)擴(kuò)展了自己的能力，促進(jìn)了教育領(lǐng)域方方面面的改革。

參考文獻(xiàn)：

[1]王萬(wàn)森.人工智能原理及其應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2000.

篇5

【關(guān)鍵詞】人工智能；未來(lái)教育；未來(lái)學(xué)校；創(chuàng)新變革；挑戰(zhàn)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2017）07-0012-03

近年來(lái)，世界各國(guó)高度重視人工智能技術(shù)的發(fā)展，相繼了相關(guān)研究報(bào)告。2016年10月，美國(guó)白宮了《為人工智能的未來(lái)做好準(zhǔn)備》和《國(guó)家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃》兩份重要報(bào)告。2016年11月，英國(guó)政府《人工智能：未來(lái)決策制定的機(jī)遇與影響》報(bào)告。2017年3月，國(guó)務(wù)院總理發(fā)表2017政府工作報(bào)告，指出要加快培育壯大包括人工智能在內(nèi)的新興產(chǎn)業(yè)，“人工智能”首次被寫(xiě)入政府工作報(bào)告。當(dāng)前，人工智能正逐漸融入電商零售、醫(yī)療健康、交通以及個(gè)人助理等多個(gè)領(lǐng)域，并展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用空間。人工智能在教育領(lǐng)域同樣擁有巨大的應(yīng)用潛力，隨著知識(shí)表示方法、機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、智能、情感計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，人工智能將在教育領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用[1]。

人工智能在教育中的典型應(yīng)用主要集中在智能導(dǎo)師輔助個(gè)性化教與學(xué)、教育機(jī)器人等智能助手、居家學(xué)習(xí)的兒童伙伴、實(shí)時(shí)跟蹤與反饋的智能測(cè)評(píng)、教育數(shù)據(jù)的挖掘與智能化分析、學(xué)習(xí)分析與學(xué)習(xí)者數(shù)字肖像六大方向[1]，已經(jīng)表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。學(xué)校作為教育活動(dòng)的重要組織場(chǎng)所之一，人工智能將為學(xué)校的管理與教學(xué)帶來(lái)變革性的影響，主要表現(xiàn)在四大方面：維護(hù)校園安全、輔助教師教學(xué)、變革學(xué)習(xí)范式以及優(yōu)化學(xué)校管理。

維護(hù)校園安全

校園安全是順利開(kāi)展學(xué)校教育活動(dòng)的基礎(chǔ)，也是教育改革和發(fā)展的基本保障。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》指出，要“切實(shí)維護(hù)教育系統(tǒng)和諧穩(wěn)定，深入開(kāi)展平安校園、文明校園、綠色校園、和諧校園創(chuàng)建活櫻為師生創(chuàng)造安定有序、和諧融洽、充滿(mǎn)活力的工作學(xué)習(xí)生活環(huán)境”[2]。計(jì)算機(jī)視覺(jué)與機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展使得人工智能維護(hù)校園安全成為可能，其將在非法人員識(shí)別、消防安全預(yù)警、活動(dòng)事故防護(hù)三個(gè)方面發(fā)揮重要作用。

1. 非法人員識(shí)別

部署保安機(jī)器人將是未來(lái)學(xué)校保證維護(hù)校園安全的重要措施之一。保安機(jī)器人能通過(guò)眼部的圖像采集設(shè)備采集進(jìn)入校園人員的面部信息，識(shí)別當(dāng)前人員身份，若未檢測(cè)到相關(guān)人員信息，系統(tǒng)則會(huì)通知學(xué)校的安保人員進(jìn)行身份驗(yàn)證、登記等工作。同時(shí)，位于校園各處的保安機(jī)器人還將實(shí)時(shí)監(jiān)控是否有陌生人通過(guò)非正規(guī)途徑進(jìn)入校園，檢測(cè)到相關(guān)行為之后，則會(huì)通知學(xué)校安保人員進(jìn)行處理。此外，位于學(xué)校門(mén)口的保安機(jī)器人還將采集學(xué)生的面部信息，與信息庫(kù)中的學(xué)生信息相比對(duì)，確定學(xué)生身份，并記錄學(xué)生到校與離校時(shí)間，確保學(xué)生在校期間的安全。

2. 消防安全預(yù)警

未來(lái)學(xué)校的消防安全預(yù)警系統(tǒng)包含了感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器、火焰探測(cè)器、可燃?xì)怏w探測(cè)器等多種感應(yīng)器，同時(shí)通過(guò)攝像設(shè)備實(shí)時(shí)采集圖像信息，分析畫(huà)面中是否出現(xiàn)明火、煙霧等現(xiàn)象。其綜合圖像分析與探測(cè)器感知，判斷是否有火災(zāi)現(xiàn)象發(fā)生。此外，系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)采集校園內(nèi)人員的行為數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫(kù)中消防安全危險(xiǎn)行為做比對(duì)，分析是否有相關(guān)危險(xiǎn)行為發(fā)生。若危險(xiǎn)行為發(fā)生，則會(huì)通知學(xué)校安防人員。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，擁有智能搜救技術(shù)的消防機(jī)器人將會(huì)代替人進(jìn)入火災(zāi)發(fā)生區(qū)，通過(guò)生命探測(cè)儀，自動(dòng)感應(yīng)、搜索、識(shí)別被困人員，將其救出火災(zāi)發(fā)生區(qū)。消防機(jī)器人的部署很大程度上避免了人員進(jìn)入火災(zāi)發(fā)生區(qū)受到二次傷害現(xiàn)象的發(fā)生，其機(jī)動(dòng)性超越了現(xiàn)有的消防安全系統(tǒng)，在很大程度上保證了校園內(nèi)師生生命和財(cái)產(chǎn)安全。

3. 活動(dòng)事故防護(hù)

目前，校園課間活動(dòng)的傷害事故主要表現(xiàn)在擁擠踩踏傷害、追逐打鬧傷害、危險(xiǎn)游戲傷害等三個(gè)方面。基于人工智能的活動(dòng)事故防護(hù)系統(tǒng)通過(guò)校園內(nèi)的攝像設(shè)備實(shí)時(shí)采集師生行為數(shù)據(jù)，通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)中活動(dòng)事故危險(xiǎn)行為模型相比對(duì)，分析判斷是否有危險(xiǎn)行為發(fā)生。若相關(guān)行為發(fā)生，系統(tǒng)則會(huì)將相關(guān)危險(xiǎn)行為發(fā)生的地點(diǎn)、類(lèi)型等發(fā)送給學(xué)校的安防人員，提醒安防人員采取相應(yīng)措施。

輔助教師教學(xué)

隨著圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的人工智能工具被應(yīng)用于教育領(lǐng)域，成為教師教學(xué)的得力助手。教育機(jī)器人和智能作業(yè)測(cè)評(píng)工具的出現(xiàn)大大減輕了教師的負(fù)擔(dān)，提高了教師教學(xué)的效率。

1. 輔助備課

備課是真實(shí)教學(xué)實(shí)踐的預(yù)演，是應(yīng)用教師知識(shí)并發(fā)展教師知識(shí)的過(guò)程。其既是確保教學(xué)質(zhì)量的條件，也是教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展的途徑[3]，是教師教學(xué)的重要組成部分。備課機(jī)器人能夠通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別記錄教師話(huà)語(yǔ)信息，利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)分析整合教師話(huà)語(yǔ)信息，識(shí)別教師要求。備課機(jī)器人根據(jù)教師提供的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)、學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)等，在相關(guān)學(xué)科的知識(shí)庫(kù)中進(jìn)行資源的搜索與整合，形成電子教案。同時(shí)，根據(jù)教案內(nèi)容為教師提供課堂測(cè)試習(xí)題以及上課所需課件。教師只需要根據(jù)所教班級(jí)的學(xué)生特點(diǎn)與自己的教學(xué)習(xí)慣，對(duì)教案、測(cè)試習(xí)題以及課件稍作調(diào)整即可應(yīng)用于教學(xué)。

2. 智能作業(yè)測(cè)評(píng)

自然語(yǔ)言處理技術(shù)的進(jìn)步使得作業(yè)自動(dòng)批改成為可能。科大訊飛將“訊飛超腦”計(jì)劃的階段性研究成果“全學(xué)科閱卷”技術(shù)應(yīng)用于考試，實(shí)現(xiàn)閱卷過(guò)程的數(shù)據(jù)化與自動(dòng)化，在將教師從簡(jiǎn)單重復(fù)的閱卷工作中解放出來(lái)的同時(shí)，完成對(duì)考試數(shù)據(jù)的采集[4]。基于人工智能的作業(yè)評(píng)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)作文、閱讀等主觀(guān)題進(jìn)行語(yǔ)義識(shí)別并提出修改意見(jiàn)，根據(jù)學(xué)生的作業(yè)結(jié)果為教師自動(dòng)生成詳細(xì)的學(xué)情報(bào)告。智能作業(yè)評(píng)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用將有效分擔(dān)教師的教學(xué)壓力，顯著提高教學(xué)效率，教師能夠更多地專(zhuān)注于與學(xué)生互動(dòng)、教學(xué)設(shè)計(jì)和專(zhuān)業(yè)發(fā)展。

3. 輔助課堂管理

在未來(lái)，教輔機(jī)器人將走進(jìn)教室，輔助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中遇到的難題。教輔機(jī)器人能夠識(shí)別學(xué)生身份，讀取學(xué)生當(dāng)天所學(xué)課程信息以及學(xué)生在課堂的行為數(shù)據(jù)，為學(xué)生提供個(gè)性化解題方案奠定基礎(chǔ)。教輔機(jī)器人通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別獲取學(xué)生問(wèn)題信息，利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)分析整合學(xué)生話(huà)語(yǔ)信息。然后，教輔機(jī)器人通過(guò)人臉識(shí)別采集學(xué)生的面部信息，綜合面部表情、姿態(tài)和語(yǔ)調(diào)通過(guò)情感計(jì)算技術(shù)分析目前學(xué)生的情緒狀態(tài)，綜合學(xué)生的情緒狀態(tài)和行為數(shù)據(jù)確定學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)狀態(tài)。教輔機(jī)器人依托優(yōu)秀教師授課資源庫(kù)，智能搜索相關(guān)答案，針對(duì)不同學(xué)習(xí)狀態(tài)的學(xué)生采取不用的解題風(fēng)格。此外，教輔機(jī)器人將收集到的學(xué)生行為數(shù)據(jù)上傳到學(xué)生管理系統(tǒng)，輔助教師等進(jìn)行學(xué)生的日常管理工作。

變革學(xué)習(xí)范式

學(xué)習(xí)范式是指特定時(shí)代的學(xué)習(xí)共同體所共有的學(xué)習(xí)理念、學(xué)習(xí)方式，并對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)行為產(chǎn)生積極的引導(dǎo)作用，以促進(jìn)學(xué)習(xí)的有效進(jìn)行[5]。人工智能技術(shù)的發(fā)展使自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)真正地為教育所用，為學(xué)習(xí)所用，人工智能將使現(xiàn)有的學(xué)習(xí)范式走向自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)在本質(zhì)上是一類(lèi)支持個(gè)別化學(xué)習(xí)的在線(xiàn)學(xué)習(xí)環(huán)境。它針對(duì)個(gè)體在學(xué)習(xí)過(guò)程中的差異性（因人、因時(shí)）而提供適合個(gè)體特征的學(xué)習(xí)支持，包括個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)策略等[6]。基于人工智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)將整合自適應(yīng)內(nèi)容、自適應(yīng)評(píng)估和自適應(yīng)序列三種工具。自適應(yīng)內(nèi)容通過(guò)分析學(xué)生對(duì)問(wèn)題具體的回答，為學(xué)生提供個(gè)性化的內(nèi)容反饋和學(xué)習(xí)資源推送。自適應(yīng)序列利用一定的算法和預(yù)測(cè)性分析，基于學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，持續(xù)收集數(shù)據(jù)。其中在數(shù)據(jù)收集階段，自適應(yīng)序列會(huì)將學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生互動(dòng)集成起來(lái)，再由模型計(jì)算引擎對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以備使用。自適應(yīng)評(píng)估可根據(jù)學(xué)生回答問(wèn)題的正確與否，及時(shí)改變和調(diào)整測(cè)評(píng)的標(biāo)準(zhǔn)。

優(yōu)化學(xué)校管理

學(xué)校是教育的核心單元，高效的學(xué)校管理是學(xué)校開(kāi)展各項(xiàng)工作并得以高效運(yùn)行的重要保障[7]。人工智能的融入將使未來(lái)學(xué)校的管理工作更加高效，使學(xué)校更好地服務(wù)于教師的教學(xué)與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。其將在考務(wù)管理、教師管理、學(xué)生管理三方面發(fā)揮重要作用。

1. 考務(wù)管理

在未來(lái)的學(xué)校中，監(jiān)考機(jī)器人將代替監(jiān)考人員進(jìn)行考務(wù)工作，很大程度上節(jié)省學(xué)校考務(wù)管理方面的人力資源。監(jiān)考機(jī)器人通過(guò)內(nèi)置于眼部的攝像頭采集學(xué)生的面部信息，與數(shù)據(jù)庫(kù)中學(xué)生信息比對(duì)，確定學(xué)生身份，自動(dòng)完成簽到。其通過(guò)內(nèi)置于手臂端的金屬探測(cè)器，掃描學(xué)生全身，z測(cè)學(xué)生是否帶有作弊物品。監(jiān)考機(jī)器人通過(guò)攝像頭、紅外感知等確定學(xué)生位置以及教室內(nèi)的桌椅等位置，規(guī)劃行動(dòng)路徑，分發(fā)和收集試卷。此外，監(jiān)考機(jī)器人還將通過(guò)位于眼部的攝像頭實(shí)時(shí)采集學(xué)生行為數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫(kù)中作弊行為實(shí)時(shí)對(duì)比分析，如果學(xué)生有作弊行為發(fā)生，則會(huì)立即制止，維護(hù)考場(chǎng)紀(jì)律。

2. 教師管理

教師管理是學(xué)校管理工作中的重要組成部分，教師評(píng)價(jià)則是教學(xué)管理中的核心部分。人工智能為教師的智能評(píng)價(jià)提供了可能。基于人工智能的教師評(píng)價(jià)系統(tǒng)通過(guò)教室的攝像設(shè)備實(shí)時(shí)采集教師及學(xué)生的行為數(shù)據(jù)、表情數(shù)據(jù)，通過(guò)學(xué)生的穿戴設(shè)備采集其體征數(shù)據(jù)。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)對(duì)教師和學(xué)生的行為數(shù)據(jù)、情緒數(shù)據(jù)和體征數(shù)據(jù)的分析（如系統(tǒng)與學(xué)校的學(xué)科管理系統(tǒng)相連通，確定教師的教學(xué)內(nèi)容是否與教學(xué)大綱要求相適應(yīng)，重難點(diǎn)是否突出，所講述內(nèi)容是否具有實(shí)用性；教師講授知識(shí)時(shí)，根據(jù)學(xué)生的行為、情緒和體征的反應(yīng)確定教師所講授知識(shí)是否被學(xué)生理解；教師在講授內(nèi)容和組織學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，語(yǔ)言是否規(guī)范、清晰，態(tài)度是否親切和藹等），最終評(píng)定教師的教學(xué)效果，并生成可視化報(bào)告，輔助學(xué)校完成對(duì)教師教學(xué)效果的評(píng)估工作。此外，系統(tǒng)還將通過(guò)教室的攝像設(shè)備采集教師面部信息，識(shí)別教師身份，自動(dòng)記錄教師的出勤情況，輔助學(xué)校的教師管理工作。

3. 學(xué)生管理

學(xué)生管理在學(xué)校管理中同樣發(fā)揮著重要作用。基于人工智能的學(xué)生管理系統(tǒng)可通過(guò)位于學(xué)校門(mén)口以及教室的攝像設(shè)備采集學(xué)生面部信息，識(shí)別學(xué)生身份，自動(dòng)記錄學(xué)生的到校時(shí)間和離校時(shí)間，為學(xué)生的出勤考核提供數(shù)據(jù)支持。通過(guò)位于教室的攝像設(shè)備實(shí)時(shí)采集學(xué)生的行為數(shù)據(jù)，分析學(xué)生的課堂表現(xiàn)以及課余時(shí)間的同學(xué)之間的交流情況，為學(xué)生管理的班風(fēng)、學(xué)風(fēng)管理提供決策支持。同時(shí)，通過(guò)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、課堂表現(xiàn)、課下交流情況，判斷學(xué)生是否有異常行為（趨向），并及時(shí)反饋給學(xué)校管理者。此外，系統(tǒng)還將學(xué)生的在校情況，包括到校時(shí)間、離校時(shí)間、測(cè)試成績(jī)、作業(yè)完成情況等反饋給學(xué)生家長(zhǎng)，家校協(xié)同完成學(xué)生管理工作。

讓機(jī)器在沒(méi)有人類(lèi)教師的幫助下學(xué)習(xí)，讓機(jī)器像人類(lèi)一樣感知和理解世界，使機(jī)器具有自我意識(shí)、情感，以及反思自身處境與行為的能力，是人工智能面臨的主要挑戰(zhàn)[8]。除此之外，人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用目前還處于初級(jí)階段，在學(xué)校的管理與教學(xué)應(yīng)用方面仍面臨著數(shù)據(jù)基礎(chǔ)薄弱、決策和推理機(jī)制適應(yīng)難、缺乏專(zhuān)業(yè)應(yīng)用人才等挑戰(zhàn)。

（作者單位：江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院）

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