我國近十年“人工智能+教育”研究熱點(diǎn)分析

徐嘉欣 張浩

摘 要：在中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫中對2009-2019年核心期刊“人工智能+教育”關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索整理，利用UCINET和SPSS對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行中心性分析、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析和聚類分析，結(jié)果顯示“人工智能+教育”關(guān)鍵詞具有完全網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，由此可見其成團(tuán)和小世界性質(zhì)，相關(guān)研究所呈現(xiàn)的認(rèn)知范圍仍有局限，認(rèn)知深度和廣度尚顯不足。根據(jù)聚類分析總結(jié)出五大研究熱點(diǎn)：交流平臺、關(guān)鍵技術(shù)、智能教育環(huán)境、教學(xué)實(shí)施路徑和智能教學(xué)過程，并詳細(xì)描述了上述五大熱點(diǎn)研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢。

關(guān)鍵詞：人工智能;智慧教育;深度學(xué)習(xí);教育信息化

DOI：10. 11907/rjdk. 191748 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

中圖分類號：TP3-0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）008-0008-04

Analysis of the Hotspots of “Artificial Intelligence + Education”

in Recent Ten Years in China

XU Jia-xin， ZHANG Hao

（School of Journalism & Communication，Yangzhou University， Yangzhou 225000，China）

Abstract： The research searches and sorts out the key word of “Artificial Intelligence + Education” in core journals from 2009 to 2019 in CNKI database， and conducts centricity analysis， social network analysis， and cluster analysis by using UCINET and SPSS. The result shows that “Artificial Intelligence + Education” has full network effects， which shows its group and small-world networks nature， cognitive range by related research is still limited， cognitive depth and breadth is still inadequate. According to cluster analysis of this research， five research hotspots are summarized as followed： communication platform， key technologies， intelligent education environment， teaching implementation path and intelligent teaching process. The research status and development trend of these five hotspots are described afterwards.

Key Words： artificial intelligence; smarter education; deep learning; educational informatization

基金項(xiàng)目：國家社會(huì)科學(xué)基金（教育學(xué)）一般項(xiàng)目（BCA170084）

作者簡介：徐嘉欣（1993-），女，揚(yáng)州大學(xué)新聞與傳媒學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)教育應(yīng)用;張浩（1977-），男，博士，揚(yáng)州大學(xué)新聞與傳媒學(xué)院副教授，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)教育應(yīng)用。

0 引言

人工智能（Artificial Intelligence，AI）概念的提出始于1956年美國達(dá)特茅斯會(huì)議，1970年機(jī)器人Shakey誕生，1982年計(jì)算機(jī)科學(xué)家Minsky[1]利用反問方式，試圖說明計(jì)算機(jī)的智能性和創(chuàng)造性，并預(yù)言未來的智能機(jī)器，同年物理學(xué)家Hopfield[2]證明使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可使計(jì)算機(jī)以全新方式學(xué)習(xí)處理信息，與此同時(shí)BP算法快速發(fā)展，使得大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練成為可能。之后一段時(shí)間，人工智能研究相對沉寂，直到1997年IBM研發(fā)的“深藍(lán)”（Deep Blue）擊敗國際象棋冠軍卡斯帕羅夫，人工智能才再一次進(jìn)入公眾視線。2006年Gorder[3]發(fā)表論文認(rèn)為可以創(chuàng)造一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模仿人類大腦功能，通過反復(fù)試驗(yàn)學(xué)習(xí)圖像識別模式。隨后以深度學(xué)習(xí)為代表的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，在機(jī)器視覺和語音識別等領(lǐng)域取得極大成功。2016年谷歌研發(fā)的AlphaGo擊敗圍棋冠軍李世石，引發(fā)全球范圍對人工智能的熱議。2017年國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》文件，“智能教育”的概念被明確提出[4]。那么“人工智能+教育”的關(guān)注點(diǎn)是什么？其認(rèn)知存在哪些問題？如何將人工智能“智能”地應(yīng)用于教育領(lǐng)域？這些都值得思考和探究。

本文基于研究文獻(xiàn)中“人工智能+教育”相關(guān)關(guān)鍵詞，使用中心性分析、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析和聚類分析，挖掘我國“人工智能+教育”的認(rèn)知現(xiàn)狀、關(guān)注熱點(diǎn)，為促進(jìn)我國“人工智能+教育”發(fā)展及相關(guān)研究提供參考。

1 研究設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)分析

本文研究數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫，時(shí)間限定在2009-2019年，選定教育類核心期刊，采用高級檢索方式，以“人工智能”并含“教育”進(jìn)行檢索，共篩選整理出具有代表性有效論文216篇。

1.2 方法選取

3.2 “人工智能+教育”關(guān)鍵技術(shù)

人工智能應(yīng)用于教育的關(guān)鍵技術(shù)包括深度學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)教學(xué)、人機(jī)協(xié)作、個(gè)性化學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、教育大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析、教育數(shù)據(jù)挖掘等。教育人工智能是人工智能與學(xué)習(xí)科學(xué)相結(jié)合的一個(gè)新領(lǐng)域，其關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在知識的表示方法、機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)、自然語言處理等方面[8]。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)中的一種表征學(xué)習(xí)，某些特定方法可以讓機(jī)器學(xué)習(xí)算法更易于實(shí)現(xiàn)。機(jī)器學(xué)習(xí)作為人工智能領(lǐng)域的核心，能夠基于大量數(shù)據(jù)自動(dòng)識別模式、發(fā)現(xiàn)規(guī)則、預(yù)測學(xué)生表現(xiàn)，為滿足智慧教育和個(gè)性化學(xué)習(xí)需求提供可能[9]。有報(bào)道指出，數(shù)據(jù)是信息時(shí)代數(shù)字經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)的貨幣，分析技術(shù)尋找方法去收集、連接、組合和解釋數(shù)據(jù)，以更清楚地了解學(xué)習(xí)者的能力和進(jìn)步之處，可推動(dòng)個(gè)性化和適應(yīng)性的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)[10]。這些“人工智能+教育”關(guān)鍵技術(shù)將為人工智能與教育融合提供可能，為教育智能轉(zhuǎn)變提供技術(shù)支持。

3.3 “人工智能+教育”智能教育環(huán)境

人工智能創(chuàng)造智能化教育環(huán)境的關(guān)鍵詞主要有教育信息化2.0、智慧時(shí)代、智慧教育、教育現(xiàn)代化、教育信息化，智能教育、智能技術(shù)等。任友群等[11]提出教育信息化2.0進(jìn)入“融合創(chuàng)新智能引領(lǐng)新時(shí)期”，構(gòu)建“四化三學(xué)”的教育新格局，智慧教育是教育信息化的新境界、新訴求[12]。2010年，浙江大學(xué)提出建設(shè)“智慧校園”。曹曉明[13]認(rèn)為當(dāng)前智慧校園在研究和實(shí)踐中出現(xiàn)概念泛化、邊界模糊等傾向，而人工智能正以清晰的路徑影響和變革著校園生態(tài)系統(tǒng);祝智庭等[14]認(rèn)為智能教育可以作為智慧教育的實(shí)踐路徑，智慧教育可以對智能教育起導(dǎo)向作用?！叭斯ぶ悄?教育”在智能技術(shù)支持下，將概念化的智慧時(shí)代和智慧教育，轉(zhuǎn)為可操作的智能時(shí)代和智能教育，積極推動(dòng)教育現(xiàn)代化、信息化、智能化，為實(shí)現(xiàn)教育信息化2.0和智能教育環(huán)境建構(gòu)作貢獻(xiàn)。同時(shí)，關(guān)于智慧教育、智能教育和教育信息化的研究相互交叉、聯(lián)系密切，但是針對三者之間概念的辨析和界定尚不明確。

3.4 “人工智能+教育”教學(xué)實(shí)施路徑

人工智能為教育提供教學(xué)實(shí)施路徑關(guān)鍵詞主要有創(chuàng)客教育、STEAM教育、MOOC、在線教育、機(jī)器人教育、機(jī)器人、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間等。創(chuàng)客教育制作具有人機(jī)交互功能的智能機(jī)器人，探索人工智能領(lǐng)域寓教于樂的創(chuàng)客教學(xué)策略[15]。MOOC是在線開放網(wǎng)絡(luò)課程的代表，也稱慕課，慕課改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，利用網(wǎng)絡(luò)為教學(xué)實(shí)施帶來便捷。詹澤慧等[16]提出人工智能的引入也許是解決MOOC現(xiàn)存問題的唯一可能，應(yīng)用大數(shù)據(jù)與人工智能可幫助在線教育突破瓶頸[17]。針對“人工智能+教育”具體教學(xué)實(shí)施路徑，大部分學(xué)者的主要關(guān)注熱點(diǎn)是創(chuàng)客教育、機(jī)器人教育、STEM教育、MOOC、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等方面，各中小學(xué)紛紛模仿，以機(jī)器人和編程為代表，順應(yīng)智能時(shí)代需求。“人工智能+教育”融合幫助教學(xué)實(shí)施具體落實(shí)，教學(xué)強(qiáng)調(diào)智能性、趣味性、整合性、跨學(xué)科、開放性、共享性等理念，教學(xué)路徑多樣化，可操作性更強(qiáng)，但針對中學(xué)信息技術(shù)教育中人工智能選修課程的教學(xué)研究較少。

3.5 “人工智能+教育”智能教學(xué)過程

人工智能融合教育優(yōu)化智能教學(xué)過程關(guān)鍵詞包括智能導(dǎo)師系統(tǒng)、教師專業(yè)發(fā)展、教育人工智能、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)科學(xué)、人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實(shí)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)、知識圖譜、可視化分析、腦科學(xué)、未來教育、計(jì)算思維、編程教育、信息素養(yǎng)等。人工智能發(fā)展推動(dòng)教育領(lǐng)域變革，對教師角色和工作產(chǎn)生影響。利用人工智能輔助教師完成日常教學(xué)、教研、專業(yè)發(fā)展和學(xué)習(xí)。未來智能教學(xué)系統(tǒng)將基于大數(shù)據(jù)智能與跨媒體智能協(xié)同，支撐精準(zhǔn)的學(xué)情判斷和科學(xué)的學(xué)習(xí)路徑推薦，教育中的人工智能將走向人機(jī)協(xié)同的增強(qiáng)智能[18]。通過人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實(shí)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)、知識圖譜等智能技術(shù)，教學(xué)過程精準(zhǔn)可靠，便于掌握整個(gè)教學(xué)過程，從而及時(shí)調(diào)整、分析、評價(jià)和反思。針對不同需求對海量教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能整合，從而輔助和優(yōu)化教學(xué)過程。

4 結(jié)語

研究發(fā)現(xiàn)，近十年來我國“人工智能+教育”還存在認(rèn)知范圍相對局限和認(rèn)知深度有待擴(kuò)展等缺點(diǎn)。研究熱點(diǎn)主要包括交流平臺、關(guān)鍵技術(shù)、智能教育環(huán)境、教學(xué)實(shí)施路徑和智能教學(xué)過程，還需考慮計(jì)算思維、編程教育和信息素養(yǎng)等?！叭斯ぶ悄?教育”研究需進(jìn)一步關(guān)注如何加強(qiáng)智能技術(shù)在教育中的融合，構(gòu)建智能教育環(huán)境，提供智能教學(xué)實(shí)施路徑，優(yōu)化智能教學(xué)過程，并持續(xù)推進(jìn)對研究的深度挖掘和路徑探索，從而為我國“人工智能+教育”的未來發(fā)展打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：孫 娟）