淺析人工智能在教育教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：目前，教育教學(xué)應(yīng)緊隨人工智能的發(fā)展，推動教學(xué)變革和創(chuàng)新，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)與終身化發(fā)展的教育體系，推動教育由低層次、粗放型向高層次、精準(zhǔn)型轉(zhuǎn)變。人工智能應(yīng)用于課程教學(xué)活動，堅(jiān)持把智能素養(yǎng)和高階能力作為人才培養(yǎng)的關(guān)鍵目標(biāo)，建立符合學(xué)生認(rèn)知水平的人工智能課程體系，達(dá)到全面育人的效果。人工智能時代，學(xué)生主動調(diào)整自身學(xué)習(xí)計(jì)劃。

關(guān)鍵詞：人工智能;教學(xué)模式;教學(xué)系統(tǒng)

現(xiàn)今智能化是當(dāng)今社會發(fā)展的新方向，也是信息化發(fā)展的新特征。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等技術(shù)的迅猛發(fā)展，推動著教育革命。學(xué)校是作為國家人才培養(yǎng)的基地，隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，社會對人才的需求提出了新的要求。因此學(xué)校也要緊跟時代發(fā)展的腳步，進(jìn)而不斷創(chuàng)新，對教學(xué)系統(tǒng)提出新的要求，在功能上要求教學(xué)系統(tǒng)能夠不斷擴(kuò)充，培養(yǎng)出更符合社會需求的人才。

1 人工智能對教育的影響

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，“利用智能技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系?！薄秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》強(qiáng)調(diào)“培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、實(shí)踐型人才”。《教育信息化“十三五”規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)“要依托信息技術(shù)營造信息化教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)教學(xué)理念、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容改革，推進(jìn)信息技術(shù)在日常教學(xué)中的深入、廣泛應(yīng)用，適應(yīng)信息時代對培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需求”。

尤其是人工智能對教育的影響日益凸顯，重點(diǎn)為教育改革提供了新方法，推動教育教學(xué)的轉(zhuǎn)型，促進(jìn)教育教學(xué)質(zhì)量的提升。語音識別、智能視覺、人機(jī)交互、等人工智能技術(shù)在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，人工智能時代已然來臨。國務(wù)院2017年出版的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[1]和教育部2018 年印發(fā)的《教育信息化2.0行動計(jì)劃》[2]均有提出利用人工智能等新興技術(shù)促進(jìn)教育發(fā)展。當(dāng)前我國教育信息化飛速發(fā)展，國家高度重視利用新興技術(shù)推動教育行業(yè)的發(fā)展，教育人工智能蓬勃興起。

2 構(gòu)建實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)模式

目前，教育教學(xué)應(yīng)緊隨人工智能的發(fā)展，推動教學(xué)變革和創(chuàng)新，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)與終身化發(fā)展的教育體系，推動教育由低層次、粗放型向高層次、精準(zhǔn)型轉(zhuǎn)變。隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展以及新媒體的普及，能便捷實(shí)現(xiàn)在多媒體設(shè)備上進(jìn)行學(xué)習(xí)，也讓線上教育成逐漸成為一種常態(tài)化的學(xué)習(xí)方式。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使得人工智能技術(shù)能應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣。隨著技術(shù)的成熟及社會需要，人工智能也被逐漸地應(yīng)用到教育領(lǐng)域。如利用人工智能的自然語言處理與XML 技術(shù)結(jié)合，可以使得教學(xué)資源的智能檢索更為高效;以及利用計(jì)算機(jī)輔助評價（Computer Assisted Assessment，簡稱CAA）輔助教學(xué)智能測評等[1]。人工智能可以利用計(jì)算機(jī)去對人的思維模式、推理及演算方法以及決策進(jìn)行模擬，讓計(jì)算機(jī)擁有近似于人類大腦的部分功能，完成一些以往只能通過人類的智慧才能完成的工作，一定程度上代替人力完成相關(guān)任務(wù)，為提高教學(xué)效率帶來了極大的便捷，實(shí)現(xiàn)有的放矢的教學(xué)。

隨著在線學(xué)習(xí)，特別是慕課、超星等智能教學(xué)平臺的飛速發(fā)展，在線學(xué)習(xí)平臺記錄下學(xué)習(xí)者所產(chǎn)生的大量的數(shù)據(jù)化、結(jié)構(gòu)化這些面向教學(xué)和學(xué)習(xí)過程的后臺數(shù)據(jù)是進(jìn)行學(xué)習(xí)成果分析的有效來源?；诮虒W(xué)平臺的數(shù)據(jù)利用人工智能技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，實(shí)時監(jiān)管學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而實(shí)施針對性教學(xué)，以適應(yīng)學(xué)習(xí)者差異化的學(xué)習(xí)特征，促進(jìn)其個體發(fā)展。大量的研究聚焦于學(xué)習(xí)者的在線學(xué)習(xí)心理、行為分析及學(xué)習(xí)績效預(yù)測等。

然建立在線下的智慧課堂（Smart Classrooms）是在先進(jìn)信息化技術(shù)支持下構(gòu)建的個性化、數(shù)字化、智能化的新型學(xué)習(xí)環(huán)境[5]，具有主動感知教學(xué)情境、自動采集分析數(shù)據(jù)、適配性推送學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)工具多樣化等特征。智慧教室為教師的教學(xué)決策和學(xué)生的學(xué)習(xí)機(jī)會提供了多元化的、多維度的數(shù)據(jù)支持，是學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)和能力發(fā)展的智能化空間。學(xué)者Angeli等在課堂中利用數(shù)據(jù)挖掘方法對不同認(rèn)知風(fēng)格的學(xué)習(xí)者的問題解決過程進(jìn)行了對比分析，該方法可為課堂教學(xué)的研究和教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供支持[6]。

基于理論和實(shí)證（踐）研究在理論結(jié)合實(shí)踐的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的基于人工智能的多媒體課堂智能教學(xué)系統(tǒng)，教師可以根據(jù)不同學(xué)生的水平發(fā)布不同的學(xué)習(xí)資源與任務(wù)，在課堂上相應(yīng)地設(shè)置基于各自任務(wù)的課堂活動和課堂作業(yè)，避免同一種標(biāo)準(zhǔn)要求下挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的現(xiàn)象，而且該系統(tǒng)可以融入各種類型的教學(xué)資源。

3 實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)模式

在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，教師依然是教學(xué)過程的主導(dǎo)。因此，除了“翻轉(zhuǎn)課堂”等新型的授課模式之外，大部分的傳統(tǒng)課堂仍采用教師講授，學(xué)生聽這種傳統(tǒng)的灌輸型的教學(xué)模式。學(xué)生在這種情況下，大部分變成了被動的學(xué)習(xí)，這就可能使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中缺乏明確的目標(biāo)和自主學(xué)習(xí)的能力等一系列問題，從而一定程度上讓教學(xué)效果大打折扣。同時，在這樣的教學(xué)過程中，老師傳授給學(xué)生的知識以講述理論和方法體系為主，然學(xué)生的主觀能動性得不到施展。長此以往，學(xué)生主體地位不夠突出的狀況愈發(fā)嚴(yán)重，也由此帶來了一系列的負(fù)面影響。人工智能在教學(xué)中的應(yīng)用將會使這一現(xiàn)象得到逐漸改變。例如，人工智能可以根據(jù)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)差異化為學(xué)生提供更為針對性的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)分層教學(xué)，在大數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下制定不同學(xué)習(xí)特征的與學(xué)生相匹配的學(xué)習(xí)方案，這就為個性化教學(xué)的實(shí)現(xiàn)提供了可行性的技術(shù)支持。這就使得學(xué)生能自主選擇他們感興趣的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)方式，通過這種方式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)效果。而智能教學(xué)系統(tǒng)正是實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)的重要科技手段和有效途徑。

人工智能應(yīng)用于課程教學(xué)活動，堅(jiān)持把智能素養(yǎng)和高階能力作為人才培養(yǎng)的關(guān)鍵目標(biāo)，建立符合學(xué)生認(rèn)知水平的人工智能課程體系，達(dá)到全面育人的效果。人工智能時代，學(xué)生主動調(diào)整自身學(xué)習(xí)計(jì)劃。第一，多學(xué)科融合。積極發(fā)展跨領(lǐng)域多元化學(xué)科，分析、綜合及評價人工智能，培養(yǎng)學(xué)生綜合思維。第二，思維能力。人工智能產(chǎn)生并積累大量知識數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)培養(yǎng)，學(xué)生掌握一定的人工智能技術(shù)，提高學(xué)習(xí)效率。第三，拓寬視野。人工智能時代，單一知識技能不能滿足工作崗位需求，教育應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生積極涉獵多元知識，在拓展視野的同時激發(fā)創(chuàng)造力、想象力。第四，提高素養(yǎng)。雖然學(xué)生還尚未具備參與人工智能技術(shù)研發(fā)的能力，但在運(yùn)用人工智能技術(shù)指導(dǎo)學(xué)習(xí)的過程中，也能提高科學(xué)素養(yǎng)。

4 待進(jìn)一步開發(fā)的人工智能教學(xué)系統(tǒng)

國內(nèi)外關(guān)于人工智能教學(xué)應(yīng)用和智能教學(xué)系統(tǒng)研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，也取得了顯著的成果。尤其是國內(nèi)學(xué)者的研究已經(jīng)初具規(guī)模，但也存在一定的不足。譬如從研究領(lǐng)域來看，本科教育中的研究較多，而對教育，尤其是廣播影視節(jié)目制作專業(yè)的人工智能應(yīng)用研究不多，基于人工智能的多媒體課堂智能教學(xué)系統(tǒng)研究更是少之又少。有譬如從研究方法來看，仍舊是經(jīng)驗(yàn)介紹多，理論提升少;定性闡述多，實(shí)證研究少;概述研究多，數(shù)據(jù)分析少;實(shí)證研究雖己出現(xiàn)并得到重視，但仍顯缺乏。

基于人工智能的多媒體課堂智能教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建及實(shí)踐，主要是構(gòu)建一個基于人工智能的多媒體課堂智能教學(xué)系統(tǒng)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

一是進(jìn)行智能教學(xué)系統(tǒng)中的學(xué)生模型相關(guān)技術(shù)研究，包括學(xué)生學(xué)習(xí)興趣模型研究（含學(xué)習(xí)興趣信息的獲取、學(xué)習(xí)興趣模型的表示）、學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格模型研究、學(xué)生認(rèn)知能力模型研究、學(xué)生知識掌握模型研究、學(xué)生模型構(gòu)建研究、個性化認(rèn)知學(xué)生模型等。

二是進(jìn)行智能教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)測評算法研究，包括測試題目模型的選擇、測試題庫的建立和維護(hù)、測評結(jié)果的分析等。

三是智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)（含學(xué)習(xí)內(nèi)容的分類與組織、系統(tǒng)功能框架）、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建題算法實(shí)驗(yàn)測試與分析（含試題庫構(gòu)建、試題結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建題參數(shù)設(shè)定、算法測試結(jié)果、建題算法測試分析）。

四是以專業(yè)某門核心課程為例，進(jìn)行智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用，包括課堂教學(xué)情境分析（含學(xué)習(xí)者分析、教學(xué)者情況分析、學(xué)習(xí)環(huán)境分析）、教學(xué)活動設(shè)計(jì)（含教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)）、課堂教學(xué)實(shí)施、教學(xué)反思（含學(xué)習(xí)過程反思、教學(xué)過程反思）等。

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作者簡介

楊希（1981-），女，漢，湖南大眾傳媒職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：影視節(jié)目制作。