淺析人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向

宋香玉 趙萬祥

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能已逐步滲入社會的各個領(lǐng)域。其中，人工智能正在促進教育領(lǐng)域向智能化發(fā)展，對教育工作者的教學(xué)方式也產(chǎn)生了較大的影響。通過文獻研究法和案例研究法，以人工智能軟件“作業(yè)幫”為研究對象，探析人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對人工智能在教育領(lǐng)域中的發(fā)展方向進行探討。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 人工智能;教育領(lǐng)域;作業(yè)幫;現(xiàn)狀;發(fā)展

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）19-0180-02

近年來，人工智能應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，理論和技術(shù)日益成熟，人工智能時代已經(jīng)到來，當(dāng)前人工智能除了應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、商業(yè)以及工業(yè)等眾多領(lǐng)域外，也已經(jīng)逐步進入學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中，并利用其自身的優(yōu)點給教育工作和學(xué)生帶來積極的作用。例如，隨著學(xué)生的多元化學(xué)習(xí)需求不斷增加，各類學(xué)習(xí)軟件或平臺不斷涌現(xiàn)，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了極大的便利和幫助。其中，近年來在學(xué)生當(dāng)中十分受歡迎且最具影響力的學(xué)習(xí)軟件“作業(yè)幫”便是基于人工智能的學(xué)習(xí)軟件。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生如果遇到不能理解或是無法解答的題目，只要將題目拍下來并上傳到“作業(yè)幫”或直接口頭輸入題目，學(xué)生便能立即得到題目答案和詳解。因此，學(xué)生無論何時何地都可以利用拍照、語音等方式來搜索材料，達到隨時隨地進行學(xué)習(xí)的目的。本文首先通過文獻研究法，對人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用主要方式進行了梳理，結(jié)合案例研究法，以人工智能軟件“作業(yè)幫”為研究對象，從學(xué)習(xí)積極性、精準(zhǔn)減負和學(xué)習(xí)方式變革三個方面淺析人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，以供相關(guān)教育工作研究人員參考。

一、人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用方式

人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用仍處于起步階段，人們將機器

的高效率與人的智慧有效結(jié)合，并以此影響社會的發(fā)展。近些年，人工智能技術(shù)始終保持著較快的發(fā)展速度，而將其應(yīng)用到教育領(lǐng)域，在教育教學(xué)中發(fā)揮巨大的作用，并以此促進人性化與個性化的教學(xué)的發(fā)展，將教學(xué)活動與科技發(fā)展緊密聯(lián)系，這是教育領(lǐng)域一次重大的創(chuàng)新活動。對人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，具體的形式主要有如下四種。

（一）智能測評

在傳統(tǒng)教育模式下，教師的工作內(nèi)容重點有兩方面，一是課堂教學(xué)，二是批改作業(yè)。其中，教師對學(xué)生作業(yè)的批改需要耗費較多的時間和精力，然而在大數(shù)據(jù)技術(shù)、文字識別技術(shù)、語義分析技術(shù)的推動下，自動批改作業(yè)已經(jīng)在現(xiàn)實中得以實現(xiàn)。智能測評能夠在很大程度上對批改的流程進行簡化，這也是對傳統(tǒng)評測方法的重大變革，其速度更快，同時效率更高，并且非常準(zhǔn)確，將教師從繁重的作業(yè)批改中解放出來，使之將更多的精力放在課堂教學(xué)中，有效促進教學(xué)效率的提升。

（二）智能導(dǎo)師系統(tǒng)

智能導(dǎo)師系統(tǒng)屬于自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)之一，正是由于該系統(tǒng)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)教學(xué)模式下教師向?qū)W生單向灌輸?shù)哪Ｊ皆诤艽蟪潭壬系玫搅宿D(zhuǎn)變，能夠收獲更好的教學(xué)效果。該系統(tǒng)能夠按照不同學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度，有針對性地制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)計劃，同時突出學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)方式，通過更為豐富的學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生更加快速地掌握知識點，達成具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)。通過智能導(dǎo)師系統(tǒng)，甚至可以對學(xué)生的表情進行分析，并從中了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過反饋機制使教師能夠更加清楚學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，利用一種情感感知對其進行預(yù)測和

調(diào)節(jié)。實際上，智能導(dǎo)師系統(tǒng)在現(xiàn)階段的發(fā)展尚不成熟，基本上在自學(xué)與答疑方面應(yīng)用較多，但在課堂教學(xué)方面的應(yīng)用卻相

對較少，若要對其進行更好的應(yīng)用，仍然要注重技術(shù)層面上的改進與優(yōu)化。

（三）教育仿真游戲

在現(xiàn)代教育理念中強調(diào)素質(zhì)教育，因而課堂氣氛不應(yīng)是死

氣沉沉，而應(yīng)更多地以寓教于樂的方式呈現(xiàn)出來。在人工智能快速發(fā)展的背景下，教育仿真游戲也并非是傳統(tǒng)意義上娛樂活動，其所具有的針對性更強，通過游戲的方式促進教育教學(xué)的開放性，基于仿真環(huán)境創(chuàng)建一些數(shù)字化游戲，使學(xué)生能夠?qū)W(xué)習(xí)擁有更

高的熱情。學(xué)生通過智能仿真游戲能夠?qū)κ挛镄纬梢环N全新的認識，同時觀察能力與思維能力也能得到很好的鍛煉，促進學(xué)生主動地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題?；诜抡嬗螒颦h(huán)境，學(xué)生通過對不同角色的扮演，能夠?qū)W(xué)習(xí)更加投入，饒有興趣地參與到學(xué)習(xí)活動中，以此獲得新的知識。在教學(xué)中引入仿真游戲，可以將一些抽象的知識以具體的形式展現(xiàn)出來，使學(xué)生形成更為直觀的認識

和感受，可以有效增強學(xué)生的注意力，使學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)更加扎實與深入。

（四）教育機器人

教育機器人所涉及的學(xué)科較多，應(yīng)用多學(xué)科知識和技術(shù)，研發(fā)出的教育機器人在輔助教學(xué)方面所發(fā)揮的作用顯而易見，能夠有效增添課堂情趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，依托信息技術(shù)增強學(xué)生對知識與信息的獲取能力。在具體教學(xué)應(yīng)用中，教育機器人是一種智能化的教學(xué)工具，對教師開展教學(xué)活動能夠形成有力的補充，學(xué)生也能夠通過這種人機交互主動尋求問題的答案，促進自我學(xué)習(xí)能力的提升。教育機器人能夠感知到學(xué)生情緒的變化，如果是與學(xué)生有較多交流的情況下，可以更加準(zhǔn)確地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，有利于實現(xiàn)因材施教，使學(xué)生能夠從與智能機器人的交流中感受到知識的無窮魅力。

二、人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用案例研究——以答題軟

件“作業(yè)幫”為例

人工智能作為一種以數(shù)學(xué)和計算機為基礎(chǔ)的科技，已經(jīng)應(yīng)

用到了中學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中，并且發(fā)揮了重要的作用。目前，在學(xué)習(xí)方面，人工智能主要通過各類學(xué)習(xí)軟件來實現(xiàn)其在學(xué)習(xí)上的

應(yīng)用。下面，筆者將以“作業(yè)幫”為例，從學(xué)習(xí)積極性、精準(zhǔn)減負和學(xué)習(xí)方式變革三個方面淺析人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用。

（一）學(xué)習(xí)的積極性視角下人工智能的應(yīng)用

學(xué)習(xí)的積極性是影響授課效果的因素之一。在學(xué)習(xí)過程中，若學(xué)生積極自主，則可以很好地接受和掌握知識;反之，如若消極拖拉便會影響學(xué)習(xí)的最終效果。那么，人工智能又是如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性的呢？實際上，很多學(xué)生不能很好地認清自身的學(xué)習(xí)狀況，導(dǎo)致在制定學(xué)習(xí)計劃時出現(xiàn)較多的困惑。然而，人工智能則很好地解決了這個問題。人工智能通過幫助學(xué)生歸納考點和制定學(xué)習(xí)計劃，使學(xué)生能有適合自己的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)計劃，這樣不僅為學(xué)生節(jié)省時間帶來便利，也提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。例如，在學(xué)習(xí)軟件“作業(yè)幫”當(dāng)中，“作業(yè)幫”通過人工智能來分析學(xué)生的做題情況，進而為學(xué)生制定出適合個人的復(fù)習(xí)計劃。因而，學(xué)生不必在如何制定學(xué)習(xí)計劃方面花過多的心思。此外，拍照搜題和語音輸入等人工智能的學(xué)習(xí)方式也給學(xué)生省去了不少麻煩，在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性中有重要作用。

（二）精準(zhǔn)減負視角下人工智能的應(yīng)用

近年來，教育部一直提倡給義務(wù)教育階段的學(xué)生減負，即簡化課堂知識內(nèi)容、減少課后作業(yè)，然而這樣的學(xué)習(xí)模式之下帶來的后果是學(xué)生基礎(chǔ)知識不扎實、課后復(fù)習(xí)難度加大，最終可能導(dǎo)致學(xué)生無法牢固地掌握知識。那么，在現(xiàn)在中學(xué)生普遍負擔(dān)大的情況下如何給中學(xué)生精準(zhǔn)減負、強化薄弱點來鞏固知識呢？答案就是運用人工智能。通過將人工智能應(yīng)用到學(xué)習(xí)管理中，學(xué)生可以有效地了解自己的強項和弱項，對強項的訓(xùn)練適當(dāng)減少，對弱項的訓(xùn)練則適當(dāng)增加。例如學(xué)習(xí)軟件“作業(yè)幫”，學(xué)生在“作業(yè)幫”上進行數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)，“作業(yè)幫”則通過人工智能分析學(xué)生做過的數(shù)學(xué)題，對學(xué)生對目前的數(shù)學(xué)知識的掌握情況進行分析，從而得出學(xué)生目前在數(shù)學(xué)這一科的學(xué)習(xí)情況。至此，“作業(yè)幫”便可以通過人工智能為學(xué)生制定相應(yīng)的復(fù)習(xí)計劃，合理分配對已掌握知識和薄弱知識點的復(fù)習(xí)時間。如此一來，學(xué)生便不用盲目地進行復(fù)習(xí)而減輕了學(xué)習(xí)負擔(dān)，同時又能抓住薄弱點來進行強化和鞏固。由此看來，人工智能對學(xué)習(xí)備考中的減負和鞏固有重要作用。

（三）學(xué)習(xí)方式視角下人工智能的應(yīng)用

以課后復(fù)習(xí)為例，在傳統(tǒng)的課后復(fù)習(xí)中，通常是學(xué)生在課堂上跟隨教師進行復(fù)習(xí)，另一個則是學(xué)生課后自主復(fù)習(xí)。然而在這兩種復(fù)習(xí)方式中，前者學(xué)生無法專門根據(jù)自己的實際情況來得到老師的有效幫助;后者的問題是，離開教師的專業(yè)性指導(dǎo)，學(xué)生也許無法確認自己的復(fù)習(xí)是否合理，“作業(yè)幫”則很好地解決了這個問題。學(xué)習(xí)軟件“作業(yè)幫”具有拍照搜題的功能，因而學(xué)生在課后獨立進行復(fù)習(xí)時，將有疑惑的題目拍照上傳至“作業(yè)幫”，“作業(yè)幫”便可以依據(jù)人工智能中的圖像識別技術(shù)來識別圖片上的題目，接著從“作業(yè)幫”資料庫中導(dǎo)出該題目的答案和解答過程。另外，“作業(yè)幫”還具有的語音輸入功能，學(xué)生也可以通過語音來輸入題目，“作業(yè)幫”依靠人工智能的語音識別歷能來識別學(xué)

生的語音信息，然后對語音進行分析和導(dǎo)出相應(yīng)的答案和解析?？梢?，拍照搜題和語音搜題的人工智能學(xué)習(xí)方式的效率遠遠比手動輸入題目或逐一向教師請教的學(xué)習(xí)方式要方便且高效。

三、展望人工智能在教育領(lǐng)域中的發(fā)展方向

綜上所述，隨著人工智能等新型技術(shù)在教育領(lǐng)域的深度應(yīng)

用，因材施教變得更加精確，通過人工智能技術(shù)，可以有效鍛煉學(xué)生的思維，使之在邏輯思維方面更加縝密，同時又在一定程度上鍛煉了學(xué)生與人交流的能力，使之在有效的溝通與協(xié)調(diào)下建立良好的合作關(guān)系，并由此對信息化形成更為深入的認識與理解，使教育資源更加豐富，增強這些資源的共享與互通，促進學(xué)生綜合素質(zhì)與能力的提升。如今，在國家大力提倡“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的一個發(fā)展方向就是在教育中更多地應(yīng)用人工智能，同時也將有更多的人投入這一創(chuàng)新活動中，使教育也能同步進入人工智能的新時代。針對教育領(lǐng)域引入人工智能，所反映出的是一種時代的進步，更是一種教育模式的創(chuàng)新與發(fā)展。人工智能還能夠構(gòu)建并完善教師的知識庫，并以此使教師在向?qū)W生傳授知識的過程中發(fā)揮輔助的作用，達到更為理想的學(xué)習(xí)效果，幫助學(xué)生樹人成才。信息技術(shù)的發(fā)展速度總是讓人難以預(yù)料，人們根據(jù)現(xiàn)有研究資料能夠推斷出未來人工智能在教學(xué)應(yīng)用過程中可以飽含情感與學(xué)生交流互動，教育創(chuàng)造力方面會有一定突破，認知智能方面會進一步發(fā)展。隨著科技的發(fā)展和時代的進步，未來的教育將會在人工智能的影響下更加個性化、人性化與創(chuàng)新化。

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