人工智能在中學輔助教育中的應用前景探索

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[摘 要]人工智能是計算機科學的分支，隨著近年來的蓬勃發(fā)展已給各行各業(yè)帶來具有深遠意義的影響。文章分析了中學教育的現(xiàn)狀和存在的問題，探索了人工智能在中學輔助教育中的一個應用，介紹了智能輔助教育系統(tǒng)的作用、特征、優(yōu)勢，并對市場前景做出了預測。

[關鍵詞]人工智能；中學輔助教育；教育資源

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.197

1 中學教育現(xiàn)狀

教育乃立國之本，而中學教育乃是重中之重。一方面，中學生處于青春的成長期，各項綜合素質(zhì)逐漸完善中，中學教育意義和責任重大；另一方面，中學教育仍然是應試教育為主，仍然需要面對千軍萬馬過獨木橋的“中考”“高考”，中學教育很大程度左右了學生的未來。

目前的中學教育資源，分為公共教育資源——公辦/民辦學校教育，和社會教育資源——私人家教、補習班等，有如下兩個特點。

1.1 學生得到的公共教育資源不足

學校班級結構的構成是：一名班主任教師，多名科任教師。在大多數(shù)學校中，無論是班主任教師，還是科任教師，均會承擔其他班級的教學任務?？梢钥闯?，教師資源是非常有限的，加上“中考”“高考”的上線壓力，教師往往會將有限的精力分散關注在所有的學生上，每個學生得到的公共教育資源并不多。

1.2 學生獲取的社會教育資源不公

學生若在學校無法獲取更多的教育資源，將不得不轉(zhuǎn)向社會教育資源去求助。據(jù)統(tǒng)計，學生參與社會教育資源的成本在200元/小時，學習費用成本過高，進一步造成普通學生的社會教育資源也無法獲取。

本文要探討的，正是通過人工智能這一現(xiàn)代信息化技術，構建智能輔助學習系統(tǒng)，使中學生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

2 智能輔助學習

2.1 人工智能簡介

人工智能（Artificial Intelligence）是計算機科學的一個分支，是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學科，能夠?qū)θ说囊庾R、思維等信息過程進行模擬。隨著計算機科學技術的發(fā)展，特別是近年來大數(shù)據(jù)技術的成功應用，人工智能在越來越多的行業(yè)展現(xiàn)出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機器人“阿爾法”、微軟助理機器人“小娜”等為代表的虛擬智能機器人，能像人那樣思考，也具備超過常人的智能。

在國內(nèi)，人工智能在教育領域的理論研究和教學實踐表現(xiàn)得越來越活躍，盡管人工智能并不是為教育專門研發(fā)的，但是人工智能的不斷發(fā)展，使得其在教育中的應用也越來越廣泛，教育的智能化一直是教育界和教育技術領域的理想和目標。

2.2 智能輔助學習系統(tǒng)

智能輔助學習系統(tǒng)，其表現(xiàn)形式是能夠為每個學生，配備一個虛擬教師。學生能夠通過電子設備（如手機、計算機），與虛擬教師進行交流對話，咨詢虛擬教師各學科的問題，并得到有效的學習輔助。

該智能輔助學習系統(tǒng)，具備以下幾個特征。

2.2.1 虛擬教師跨學科能力

與傳統(tǒng)的教師專一某一學科不同，虛擬教師并沒有學科邊界劃分。只要學習系統(tǒng)研發(fā)出某一學科的學習算法，該虛擬教師就能夠獲取該門學科的能力。

2.2.2 虛擬教師深度自學習

虛擬教師的“智能”來源于三方面。一是學生基本信息檔案，該檔案涵蓋了從小學教育開始的學科成績、綜合能力、愛好特長等，虛擬教師得到學生的人物畫像。二是虛擬教師對學生的自學習，每一次雙方的溝通交流，虛擬教師都能夠不斷更新發(fā)展學生的畫像。三是虛擬教師對學校課堂內(nèi)容的自學習，虛擬教師并不是獨立于學校教育存在的，而是作為學習教育資源的一個補充，虛擬教師能夠掌握課堂進展、作業(yè)部署、考試動態(tài)等信息。

2.2.3 接近自然語義的溝通

學生與虛擬教師之間，可以通過自然語義的語音和文字進行溝通，如 “今天數(shù)學作業(yè)第2題不會”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他計算輔助手段為補充，如上傳某道數(shù)學題圖片，虛擬教師通過圖形識別匹配，給出該題的解題思路和講解。

2.3 優(yōu)勢分析

智能輔助學習系統(tǒng)，有三大核心優(yōu)勢。

一是“即學即問”，相比目前的學校教育和社會教育，學生在學習遇到困難時，只有有限的時間與教師交流，在智能輔助學習系統(tǒng)中學生將不受空間、時間限制，隨時隨地可以與虛擬教師互動，獲取充足的教育資源。

二是“定制教學”，相比目前的教育形式，課堂上教師與學生是一對多的關系，教師不可能專為某個學生定制教學方案，在智能輔助學習系統(tǒng)虛擬教師與學生是一對一的關系，虛擬教師能夠更了解學生，根據(jù)學生的具體情況制訂最佳學習方案。

三是“受眾廣闊”，相比目前的公共教育資源緊缺、社會教育資源費用昂貴，智能輔助學習系統(tǒng)一旦推廣，受眾學生可無限增加，邊際效應非常明顯。并且計算機系統(tǒng)設計特有的水平擴展能力，能夠隨著學生人數(shù)的增加而增加，支撐廣大的學生輔助學習。

2.4 前景預測

筆者比較看好人工智能在中學輔助教育中的落地前景，除了前文所述的人工智能技術發(fā)展，為中學教育帶來的價值外，當前國家政策和社會環(huán)境也非常有利。

第一，未來10年國家政府和教育部門會大幅增加在教育信息化產(chǎn)業(yè)上的投入，隨著《國家中長期教育改革和發(fā)展綱要（2010—2020年）》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》等相關規(guī)劃相繼出臺，各級地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產(chǎn)業(yè)的投入，人工智能+云計算是重中之重，人工智能技術的興起必將教育信息化推向一個新的高度。

第二，教育信息化逐漸成為風口，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究《中國在線教育市場前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》統(tǒng)計，2015年在線教育市場規(guī)模大約為479億美元，而這一數(shù)字在2020年預計將增長到504億美元。這個持續(xù)迅猛增長的市場正在吸引越來越多的創(chuàng)意和資本，教育領域中的人工智能也很快會成為熱點，涉足其中的高科技公司也會越來越多。

3 結 論

本文通過智能輔助學習系統(tǒng)，探索了人工智能在中學輔助教育中的一個應用。雖然沒有介紹具體的技術實現(xiàn)、系統(tǒng)研發(fā)，但對現(xiàn)狀痛點、應用前景做了綜合性分析概述，相信隨著科學技術的持續(xù)發(fā)展、教育領域的融合開放，本文探索的這個應用將實現(xiàn)于市場，使廣大中學生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

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