淺析人工智能技術(shù)環(huán)境下教育新模式

嚴(yán)妍　何風(fēng)

摘 要：隨著人工智能技術(shù)在認(rèn)知智能方向的不斷深入和提升，給傳統(tǒng)教育帶來了更多的發(fā)展空間，驅(qū)動(dòng)著教育在信息化方向上的變革。而人工智能與教育產(chǎn)生深度結(jié)合，讓教育實(shí)現(xiàn)從內(nèi)容到知識(shí)的轉(zhuǎn)化，傳統(tǒng)的教育模式正在被顛覆。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù) 教學(xué)新模式 大數(shù)據(jù) 管理

人工智能已經(jīng)滲入到我們生活的各個(gè)方面，如搜索引擎、實(shí)時(shí)在線地圖、手機(jī)語(yǔ)音助手、智能家居等都運(yùn)用了人工智能技術(shù)。它已經(jīng)或正在顛覆性地改變著許多行業(yè)和領(lǐng)域，而教育是人工智能最有可能顛覆的知識(shí)密集型領(lǐng)域。

一、 人工智能的發(fā)展與突破

人工智能（AI）是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)科學(xué)。研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能可分為計(jì)算智能、感知智能和認(rèn)知智能三個(gè)層次。在前兩個(gè)層次上人工智能已經(jīng)超越了人類，最近幾年，人工智能已經(jīng)向第三層次邁進(jìn)，它在深度學(xué)習(xí)上取得了一些突破性進(jìn)展，人工智能技術(shù)也從“能聽會(huì)說”開始走向“能理解會(huì)思考”。2016年3月的人機(jī)圍棋之戰(zhàn)證明了人工智能圍棋程序可以通過練習(xí)和學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)具備學(xué)習(xí)能力。

二、 人工智能是教育信息化成功的前提

1.使教師和學(xué)生容易接受，愿意去用

師生要以人工智能為主要教學(xué)媒體和工具進(jìn)行教與學(xué)的活動(dòng)，要求人工智能能夠扮演教師、學(xué)習(xí)伙伴、助手等多個(gè)角色，發(fā)揮相應(yīng)的作用。讓老師能很容易地應(yīng)用，減輕教學(xué)的負(fù)擔(dān)，如更方便地講解一些知識(shí)點(diǎn)，幫助其用更少的時(shí)間卻能更高效地批改作業(yè)；能降低學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高學(xué)習(xí)的效率。

2.教育大數(shù)據(jù)的采集

人工智能技術(shù)離不開數(shù)據(jù)，教育數(shù)據(jù)的采集首先需要一個(gè)能把所有教學(xué)、學(xué)習(xí)行為數(shù)字化的教學(xué)環(huán)境，它應(yīng)該包括云端、班級(jí)網(wǎng)端和教學(xué)移動(dòng)終端，也就是我們通常所說的智慧教室。其次需要將這些已經(jīng)形成的數(shù)字化信息進(jìn)行個(gè)性分析整理，進(jìn)一步數(shù)據(jù)化，最終形成有效數(shù)據(jù)，這也是教育數(shù)據(jù)采集最困難的地方。

3.數(shù)據(jù)能夠支撐學(xué)習(xí)，將教學(xué)活動(dòng)結(jié)構(gòu)化

人工智能能夠輕易地優(yōu)化和處理結(jié)構(gòu)化的知識(shí)，通過層次結(jié)構(gòu)和映射關(guān)系為學(xué)生提供最優(yōu)的學(xué)習(xí)路徑。但對(duì)于非結(jié)構(gòu)化的職業(yè)教育體系來說，知識(shí)隱藏著不同的維度，這需要人工智能挖掘內(nèi)在關(guān)系，把海量教師長(zhǎng)期形成的優(yōu)質(zhì)教學(xué)過程數(shù)據(jù)化，再通過算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，確定教學(xué)決策過程中的哪些環(huán)節(jié)或教師教學(xué)的行為能夠被結(jié)構(gòu)化，形成在數(shù)字環(huán)境中教學(xué)活動(dòng)需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，形成各種模型，以構(gòu)建學(xué)習(xí)智能系統(tǒng)的底層，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，提升教學(xué)。

4.優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源收集，構(gòu)建知識(shí)圖譜

優(yōu)質(zhì)資源的收集主要來自于互聯(lián)網(wǎng)上教育云平臺(tái)中已經(jīng)累積的各種資源：制作精良、講解透徹的微課和動(dòng)畫資源以及題庫(kù)。這些資源筑建起強(qiáng)大的后臺(tái)保障，構(gòu)建成知識(shí)圖譜，在教師授課時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)資源的智能推送。

三、 人工智能環(huán)境下教育模式的改變

人工智能技術(shù)的日趨成熟，使人擔(dān)心它以后會(huì)替代人類，其實(shí)不然，人工智能技術(shù)是輔助我們更好更高效完成工作的工具。對(duì)于職業(yè)教育來說，它就是安在教育這只“虎”上的一雙翅膀。

1.高效應(yīng)用于教學(xué)管理中，對(duì)教學(xué)進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)

圖像識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別是人工智能技術(shù)在教育應(yīng)用中主要體現(xiàn)的兩個(gè)方面。語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)義分析技術(shù)的進(jìn)步，使人工智能可以自動(dòng)批改作業(yè)，幫助教師從“機(jī)械勞動(dòng)”中解脫出來，讓教師有更多的時(shí)間和精力關(guān)注教與學(xué)的過程。科研機(jī)構(gòu)研發(fā)的機(jī)器閱卷技術(shù)，通過掃描閱卷和執(zhí)筆閱卷等方式，實(shí)現(xiàn)閱卷過程的數(shù)據(jù)化和自動(dòng)化，并形成一個(gè)即時(shí)的評(píng)價(jià)報(bào)告幫助教師和學(xué)生分析，對(duì)薄弱知識(shí)環(huán)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，不同的學(xué)習(xí)素材有針對(duì)性的推送，使學(xué)生節(jié)約有效的時(shí)間去做一些創(chuàng)新性的培訓(xùn)。

2.個(gè)性化的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)

人工智能將傳統(tǒng)課堂“從原理到應(yīng)用”的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)椤皬陌咐皆怼苯虒W(xué)方法。而這種轉(zhuǎn)變依賴于數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)的收集，積累超千萬學(xué)生的做題案例。同時(shí)通過每個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中呈現(xiàn)出的不同特點(diǎn)如科目的強(qiáng)弱項(xiàng)、學(xué)習(xí)知識(shí)和接受知識(shí)的能力、學(xué)習(xí)專注力的時(shí)間長(zhǎng)度、對(duì)學(xué)習(xí)節(jié)奏的適應(yīng)力等，對(duì)他們的學(xué)習(xí)特性進(jìn)行個(gè)性描述分析。基于此為每個(gè)學(xué)生創(chuàng)建各自適應(yīng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，推送一對(duì)一教學(xué)，真正實(shí)現(xiàn)因人施教。如當(dāng)學(xué)生閱讀材料并回答問題時(shí)，根據(jù)其對(duì)知識(shí)的掌握給出相應(yīng)資料，通過人工智能，明確什么方式學(xué)生更容易接受。而這種個(gè)性化的學(xué)習(xí)還可以為學(xué)生的專業(yè)選擇提供高效服務(wù)，避免學(xué)生和家長(zhǎng)在專業(yè)選擇上的盲目性。

3.智能輔導(dǎo)系統(tǒng)和互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境

研究者通過對(duì)智能輔導(dǎo)系統(tǒng)（ITS）、課堂一對(duì)多教學(xué)和一對(duì)一的教師輔導(dǎo)三者進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)ITS的效果比課堂教學(xué)好很多，和教師一對(duì)一輔導(dǎo)的效果相當(dāng)。

而人工智能構(gòu)造的互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境相比傳統(tǒng)授課能給予更多的建設(shè)性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自己決定學(xué)習(xí)課題，這使得學(xué)生在課堂的表現(xiàn)更主動(dòng)、體現(xiàn)更多個(gè)性化、收到更多學(xué)生反饋。如在一些專業(yè)課課堂上，開展 “彈幕教學(xué)”，在整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生利用手機(jī)或平板電腦，通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)發(fā)表疑問、提出自己的看法，這些內(nèi)容會(huì)實(shí)時(shí)顯示在大屏幕上。而授課的教師可以根據(jù)學(xué)生的反饋，隨時(shí)調(diào)整授課內(nèi)容和方式。

4.通過仿真場(chǎng)景學(xué)習(xí)

人的能力包括分析能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)建能力。實(shí)踐能力只能在生活中培養(yǎng)，而今天的這種課堂教學(xué)模式使實(shí)踐的機(jī)會(huì)減少，學(xué)校開設(shè)的實(shí)訓(xùn)類課程跟企業(yè)真實(shí)技能生產(chǎn)有一定的差距，這種情況使得學(xué)生的實(shí)踐能力變得越來越弱，而仿真可以彌補(bǔ)這種缺陷。它利用各種模擬手段，再現(xiàn)真實(shí)的工作場(chǎng)景，為學(xué)生提供一個(gè)無風(fēng)險(xiǎn)的學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和技能的環(huán)境和條件。醫(yī)學(xué)模擬教育走到今天，他們的載體己經(jīng)從最初的基礎(chǔ)解剖模型、局部功能訓(xùn)練模型到了后來的計(jì)算機(jī)輔助模型，尤其是目前利用的最為前沿的觸覺感知技術(shù)虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)和生理驅(qū)動(dòng)型綜合模擬模型。

人工智能已經(jīng)不再是一個(gè)概念，將先進(jìn)的人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于教育信息化，通過人工智能技術(shù)，整合學(xué)校的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，精準(zhǔn)化、個(gè)性化地推送給每個(gè)學(xué)生，以實(shí)現(xiàn)因材施教、個(gè)性化教學(xué)的效果，必將改變教育行業(yè)的未來。

（作者單位：湖南工貿(mào)技師學(xué)院）endprint