ＡＩ教育應(yīng)用研究的回顧與反思

【摘要】本文分析了1994-2005年間教育技術(shù)主要期刊中有關(guān)AI教育應(yīng)用的論文，回顧并反思了教育技術(shù)界對人工智能在教育應(yīng)用方面研究的現(xiàn)狀。通過研究發(fā)現(xiàn)：近年來有關(guān)人工智能教育應(yīng)用方面的研究，呈明顯增加的態(tài)勢；相關(guān)的研究基本把握到技術(shù)發(fā)展的脈搏，但開發(fā)性研究相對較少，特別是成型的智能教學系統(tǒng)開發(fā)的研究還需要加強。

【關(guān)鍵詞】回顧與反思，人工智能，教育技術(shù)，Agent，知識工程

【中圖分類號】G40-057

【文獻標識碼】A

【論文編號】1009—8097（2006）04—0076—04

一、引言

人工智能（Artificial Intelligence—AI）已經(jīng)與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等有效的融合，為提高學習效率和效度提供了有力的技術(shù)支持，而引起教育技術(shù)界廣泛關(guān)注。為了把握國內(nèi)教育技術(shù)界十余年在人工智能技術(shù)教育應(yīng)用方面的相關(guān)研究的脈絡(luò)，窺視人工智能在教育技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用水平和發(fā)展動態(tài)，加速人工智能技術(shù)在我國教育技術(shù)界的應(yīng)用進程，有必要對我國教育技術(shù)界十年來與人工智能教育應(yīng)用相關(guān)的研究成果進行回顧，并結(jié)合人工智能技術(shù)的最新成果對教育和教學應(yīng)用現(xiàn)狀進行反思。

二、研究材料

本文選用1994年1月到2005年5月，11年間《中國電化教育》、《電化教育研究》、《中國遠程教育》和《現(xiàn)代教育技術(shù)》四個有影響的期刊作為研究材料，從應(yīng)用領(lǐng)域追溯源技術(shù)的向度窺視教育技術(shù)界對人工智能技術(shù)關(guān)注的深度和廣度。通過對刊物中有關(guān)人工智能在教育技術(shù)中的應(yīng)用的論文的分析，可以獲得很多關(guān)于人工智能應(yīng)用趨向的重要信息。此外，選用了《計算機仿真》、《計算機應(yīng)用》期刊以及《人工智能新進展：1994》和《中國人工智能進展：2003》兩個年度的人工智能方向的論文集，以從源技術(shù)研究到應(yīng)用領(lǐng)域擴展向度來窺視人工智能教育應(yīng)用研究的深度和廣度。

三、研究方法與工具

本文主要采用文獻調(diào)研法和內(nèi)容分析法，并抽取有代表性的資料樣本進行意向性分析（特征分析）、趨勢分析（發(fā)展分析）、比較分析等；再按照分析維度對樣本進行量化處理（評判記錄和信度分析）；最后運用統(tǒng)計方法進行處理。由于這兩種研究方法選取分析的重點和采用的手段不同，所以我們綜合采用兩種研究方法，對研究材料進行了分析。

四、結(jié)果分析

（一）文章總量上的宏觀分析

從表1的統(tǒng)計結(jié)果可以看出，1994到2005這11年間，教育技術(shù)界的四個期刊發(fā)表的人工智能與教育應(yīng)用關(guān)系比較密切的文章將近100篇，與《中國人工智能進展》和《人工智能新進展》兩期刊相比，仍然相差較大，同計算機仿真和計算機應(yīng)用更是相差甚遠（《計算機仿真》和《計算機應(yīng)用》統(tǒng)計的是兩種刊物中，與人工智能領(lǐng)域相關(guān)的所發(fā)表的文章），這個結(jié)果從一個側(cè)面反映了，人工智能源技術(shù)研究界對教育應(yīng)用關(guān)注的程度要高于教育技術(shù)研究界對人工智能教育應(yīng)用的關(guān)注程度。

（二）發(fā)表論文的時序分析

圖1的統(tǒng)計結(jié)果表明，我國教育技術(shù)界對人工智能教育應(yīng)用關(guān)注程度，總體呈現(xiàn)逐年遞增的態(tài)勢（在2001年出現(xiàn)統(tǒng)計上的個體差異）。

各個刊物分年度統(tǒng)計結(jié)果表明，《中國電化教育》和《電化教育研究》兩個期刊是最早關(guān)注人工智能技術(shù)教育應(yīng)用的，表現(xiàn)了對新技術(shù)的敏感，四個期刊從99年開始與該研究相關(guān)研究的論文明顯增多并呈現(xiàn)出持續(xù)性，2004年所發(fā)表的文章比94到99年這6年的總和還要多，表明了教育技術(shù)研究界對人工智能教育應(yīng)用方面的關(guān)注程度明顯提高。

（三）文章內(nèi)容分析

表1 分刊統(tǒng)計

圖1 教育技術(shù)四個期刊每年發(fā)表文章統(tǒng)計

11年來教育技術(shù)研究者所關(guān)注的范圍相當廣泛(見表2)，體現(xiàn)了研究取向的多元化。通過詳細統(tǒng)計分析，我們?nèi)匀荒軌虬l(fā)現(xiàn)，人工智能教育應(yīng)用方面的研究還是遵循ICAI（智能計算機輔助教學）—AI與網(wǎng)絡(luò)教學—ITS、智能答疑、智能評價—Agent技術(shù)及其應(yīng)用—多元智能—知識工程，這一線索。當然，其中也包含著其它的一些研究問題，如智能學習、智能管理等。

表2文章的研究內(nèi)容統(tǒng)計

其中，從1994年到世紀之交，教育技術(shù)界的廣大研究者，主要關(guān)注的是與ICAI領(lǐng)域的相關(guān)研究。主要涉及人工智能對教學設(shè)計的影響、在教育應(yīng)用中引入人工智能理論等，與實踐相關(guān)的研究中也只是將關(guān)注點放在對當時已有的教學系統(tǒng)或教學系統(tǒng)設(shè)計的智能化上，從一定程度上表現(xiàn)出了人工智能理論在教育技術(shù)中應(yīng)用的理論研究與實踐相結(jié)合的趨向。由于人工智能技術(shù)本身的限制（如開發(fā)工具和平臺的限制），技術(shù)開發(fā)仍然比較薄弱，成型的可供實踐教學使用的智能化輔助教學系統(tǒng)相對來說比較少，即使部分開發(fā)出的系統(tǒng)，由于技術(shù)或硬件條件的限制，真正投入到教學實踐的也不多，更多的研究還是停留在理論層面的探索和實驗階段。

步入21世紀之際，人工智能教育應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合的研究隨之增多。主要是人工智能技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學應(yīng)用策略的探討、基于WEB的智能網(wǎng)絡(luò)教學模型框架的探索和構(gòu)建等等，涉及到網(wǎng)絡(luò)教學可以應(yīng)用人工智能技術(shù)來解決的很多薄弱環(huán)節(jié)（主要有《關(guān)于網(wǎng)絡(luò)教學平臺智能化開發(fā)的技術(shù)可行性初析》、《人工智能的網(wǎng)絡(luò)教學應(yīng)用策略》、《智能化提升現(xiàn)代遠程教育水準的重要途徑—遠程教育領(lǐng)域AI應(yīng)用前瞻》等共9篇）。

隨著人工智能研究的不斷深入和對傳統(tǒng)教學技術(shù)和理念的不斷反思，智能導學系統(tǒng)、智能答疑系統(tǒng)、智能考試與評價系統(tǒng)等直接關(guān)系著教學應(yīng)用的深層問題的相關(guān)研究也不斷出現(xiàn)，充分發(fā)揮了人工智能技術(shù)在教學中應(yīng)用的優(yōu)勢。如：《關(guān)于采用Agent技術(shù)構(gòu)建遠程教育智能導學系統(tǒng)的研究》、《論分布式學習環(huán)境下的智能授導系統(tǒng)發(fā)展》和《CELTS標準在網(wǎng)絡(luò)智能授導系統(tǒng)中的應(yīng)用》等共20篇，主要是關(guān)于智能教學系統(tǒng)的研究與開發(fā)；而《智能答疑系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》、《國內(nèi)外智能答疑系統(tǒng)的比較研究》、《基于智能Agent的在線答疑系統(tǒng)的設(shè)計》等主要是關(guān)于智能答疑方面的探索和實踐；《基于計算智能的智能考試理論研究》、《基于WEB的智能教學系統(tǒng)評價》、《智能化遠程考試系統(tǒng)的研究與實踐》、《工程圖形考試的自動評判系統(tǒng)研究與開發(fā)》等7篇則主要是關(guān)于智能測試和評價系統(tǒng)的研究和開發(fā)。

Agent技術(shù)作為近幾年分布式人工智能(DAI)等領(lǐng)域研究的熱點之一，人們引入了許多心理學和人類行為學的概念，這使Agent具有了很強的智能性和人性化的色彩，而且易維護和擴展。^[1]因此，Agent其本身的優(yōu)勢以及對學生、教師的活動和行為自動預(yù)測和控制的可行性，對于培養(yǎng)學習者的多元智能，提升學習者的自主性和積極性具有現(xiàn)實意義。同時也豐富了教學模式和策略，引發(fā)了教育技術(shù)研究者對教學角色的思考。所以，在近5年里有關(guān)Agent技術(shù)、多元智能與網(wǎng)絡(luò)教學的研究，基于Agent技術(shù)的遠程教學系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)作學習中智能代理模型的研究，多Agent系統(tǒng)的遠程教學模式研究等，受到教育技術(shù)界的廣泛關(guān)注，并在四個期刊上占有相當大的篇幅。

近來，作為人工智能的一個熱點研究領(lǐng)域——知識工程逐漸納入教育技術(shù)研究者的研究視野。由于知識工程主要涉及到“軟計算、Agent、自然語言理解、邏輯與推理、形象思維研究、基于事例的推理、機器學習、知識本體論等領(lǐng)域”^[2]，在知識經(jīng)濟時代即將來臨之際，很可能成為教育技術(shù)界關(guān)注的熱點研究領(lǐng)域。

（四）相關(guān)研究屬性分類統(tǒng)計

與該研究相關(guān)的論文屬性，筆者主要將其歸為理論、技術(shù)闡述性研究和教學應(yīng)用實踐研究兩類，而將報道、常識、知識性表述歸為其它類。

表3 文章分類統(tǒng)計

注：后四種刊物統(tǒng)計的是人工智能研究界對人工智能教育應(yīng)用方面的研究?！队嬎銠C仿真》86篇取樣8篇；《計算機應(yīng)用》198篇取樣18篇

表3統(tǒng)計結(jié)果表明，教育技術(shù)研究界對人工智能教育應(yīng)用的相關(guān)研究中，有關(guān)應(yīng)用的理論和人工智能技術(shù)闡述性的研究占了較大比例，而技術(shù)應(yīng)用或者開發(fā)智能系統(tǒng)的相關(guān)研究，相對于前者來說較少，況且，即使是涉及到成型系統(tǒng)，也僅僅是給出了其理論框架，真正開發(fā)出實用系統(tǒng)的文章更是鳳毛麟角。事實說明，在教育技術(shù)研究界，研究者把很大的精力放在人工智能技術(shù)的引入的理論研究的層面，或者說仍然處于技術(shù)到應(yīng)用領(lǐng)域的引入期。

而人工智能研究界對人工智能教育應(yīng)用方面的研究的關(guān)注程度要高于教育技術(shù)研究界（見表1結(jié)果），而且從研究屬性統(tǒng)計結(jié)果也表明，相對教育技術(shù)研究界來說，人工智能研究者所進行的實踐應(yīng)用研究占有較高的比例，說明其在技術(shù)應(yīng)用和拓展方面具有相當?shù)臐摿头e淀。

（五）研究方法分析

表4的統(tǒng)計結(jié)果表明，我國教育技術(shù)界在AI教育應(yīng)用方面的研究目標類型主要集中在理論研究和技術(shù)闡述性研究兩方面，技術(shù)開發(fā)性研究相對于前兩方面來看仍然比較少，評價研究更為鮮見；在研究方法類型方面，仍然以定性的研究為主，比較研究相對較小，定量研究仍為空白。從1994年

到2005年十一年間，從研究方法的統(tǒng)計中未發(fā)現(xiàn)有基于時間序列方面的顯著性特征分布（故表4，未列出年度的統(tǒng)計結(jié)果）。

表4 我國教育技術(shù)界四個期刊十年AI研究類文章研究方法統(tǒng)計

理論研究和技術(shù)闡述性研究較多，而開發(fā)研究相對較少，說明教育技術(shù)界在對AI教育教育應(yīng)用極度關(guān)注的同時，對AI技術(shù)支持工具的應(yīng)用還存在不小的盲區(qū)，工具的應(yīng)用水平還有待引起足夠的關(guān)注。

評價性研究、比較研究數(shù)量小，至少說明三個方面的問題。其一是，對技術(shù)的研究還不夠深入，對技術(shù)應(yīng)用的評價就缺乏足夠的信心；其二是，開發(fā)出的成型的智能教學系統(tǒng)或者教學模塊相對較少，可供評價研究的資源匱乏；其三，由于技術(shù)被引入至一個應(yīng)用領(lǐng)域后涉及到評價體系的重新認識和確立，受到AI教育應(yīng)用水平的限制，其教育應(yīng)用評價研究及體系確立就自然缺乏依據(jù)。

定性研究比較集中而定量研究為空白，說明了教育技術(shù)界對AI教育應(yīng)用方面的研究仍處于啟蒙期，將技術(shù)引入教學實踐中并使其發(fā)揮應(yīng)有的作用，還存在著不小的距離，所以，更談不上對一個智能教學模塊或者成型的智能教學系統(tǒng)進行教學應(yīng)用方面的定量研究了。如：跟蹤學習者學習行為并對其進行定量分析，提出建設(shè)性策略；定量分析對某個學科知識體系表征方法上差異，對促進學習結(jié)果的影響因素方面的研究；知識目標分類方法上差異在知識傳遞效度方面的定量研究等。

五、結(jié)論與反思

分析結(jié)果表明，盡管教育技術(shù)研究界對AI教育應(yīng)用研究的研究題材相當廣泛，但仍然能夠發(fā)現(xiàn)其隱含的特點和存在的問題。

第一，“技術(shù)發(fā)展不斷發(fā)揮著引導教育技術(shù)研究的作用。一種新興技術(shù)的出現(xiàn)總是會掀起相應(yīng)的研究熱潮，引發(fā)對技術(shù)在教育中應(yīng)用的探討與評價”^[3]，人工智能技術(shù)發(fā)展與研究的熱點直接影響著其在教育中應(yīng)用研究和探討的熱點。越來越多的專家和學者呼吁把人工智能作為教育技術(shù)學的重點研究方向之一。

第二，近年來有關(guān)這方面論文數(shù)量在增加，從某種程度上說明教育技術(shù)研究者已經(jīng)開始廣泛關(guān)注這一領(lǐng)域，但是，研究方法上還與技術(shù)發(fā)展不同步，深層次的應(yīng)用研究還有待加強，特別是能夠?qū)⒓夹g(shù)最新成果應(yīng)用于實際教學活動中去而促進應(yīng)用水平發(fā)展的研究還是太少。

第三，從研究者關(guān)注的研究內(nèi)容方面，越來越重視對ICAI與網(wǎng)絡(luò)教學的研究，知識工程也初見端倪。在近幾年中ICAI和ITS的遠程教育研究呈現(xiàn)急劇增長趨勢，對Agent及其應(yīng)用和智能答疑、智能評價問題的研究也在增多，這些都與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展是不開的。

第四，在研究的角度和所采用的方法上，由于教育技術(shù)這個學科比較復雜，研究者學術(shù)背景也多種多樣，導致在進行研究時采用的研究方法差別較大。但反映出在開發(fā)性研究中的系統(tǒng)開發(fā)薄弱，特別是在目前有關(guān)AI開發(fā)工具已經(jīng)發(fā)展到了一個新的水平的前提下，缺少運用某個開發(fā)工具（如：Visual Prolog、C++、Java等）進行的智能教學系統(tǒng)開發(fā)的研究，需要引起教育技術(shù)研究界的特別重視。

參考文獻

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[2] 黃榮懷，李茂國，沙景榮.知識工程學—一個新的重要研究領(lǐng)域[J].電化教育研究， 2004，(10)

[3] 祝智庭，孟琦.從美國博士學位論文的元分析看教育技術(shù)研究趨向[J].電化教育研究，2002，(12)

The Review and Anti-think on Study of AI Applied for Education

——The Review on the Application Study of AI in the Field of Education Technology in the Past 10 Years

Ma YingfengXiao Xiaofei

Education Technology Department ， Shaanxi Normal University， Xi’an Shanxi， 710062

Abstract: This paper analyzed the thesis relevant to AI application in education in the main periodical of education of technology during 1994-2005， reviewed and reflected the actuality of AI application in education and found that there has been a sharp rise in the research of AI application in education in recent years and the researches basically reflects the development of AI technology. But we also found the system development research is inadequate relatively and more realizable intelligent tutoring systems development researches are needed.

Keywords: Artificial inTelligence， Education Technology， Agent， Knowledge Engineering

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