智能教育產(chǎn)品：構(gòu)筑基于AIoT的智慧教育新生態(tài)

王一巖 鄭永和

(北京師范大學(xué) 科學(xué)教育研究院，北京 100875)

一、引 言

隨著以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、5G為代表的新興智能技術(shù)的快速發(fā)展，智能時(shí)代的教育教學(xué)逐漸呈現(xiàn)智能化、精準(zhǔn)化、個(gè)性化的特點(diǎn)，為新時(shí)代教學(xué)理念的革新和人才培養(yǎng)模式的變革提供了新的驅(qū)動(dòng)力。在此背景下，智能教育產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用逐漸受到國(guó)內(nèi)外智能教育研究機(jī)構(gòu)和互聯(lián)網(wǎng)教育企業(yè)的關(guān)注。從智能教育產(chǎn)品的價(jià)值定位來(lái)看，無(wú)論是數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)情分析、學(xué)習(xí)者建模還是個(gè)性化的資源推薦和學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃，其最終目標(biāo)都是面向?qū)W習(xí)者真實(shí)的學(xué)習(xí)需求，為其提供適切的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，而智能教育產(chǎn)品通過(guò)對(duì)多種智能技術(shù)的有效匯聚和協(xié)同作用，能夠打破智能技術(shù)研發(fā)的“孤島”，構(gòu)建基于“人機(jī)交互、情境感知、數(shù)據(jù)采集、學(xué)業(yè)診斷、學(xué)情分析、學(xué)生畫像、精準(zhǔn)干預(yù)”多位一體的系統(tǒng)化、智能化解決方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的智能感知和深度融通，構(gòu)建面向多元學(xué)習(xí)時(shí)空的智能教育數(shù)據(jù)生態(tài)，以此為智能時(shí)代教育服務(wù)水平的提升和教學(xué)模式的優(yōu)化提供底層技術(shù)支持，構(gòu)筑基于人工智能物聯(lián)網(wǎng)(AIoT)的智慧教育新生態(tài)。因此，在智能技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的時(shí)代背景下，如何構(gòu)建面向智能時(shí)代教育改革發(fā)展的智能教育產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用模式，明確智能教育產(chǎn)品的研發(fā)現(xiàn)狀與應(yīng)用前景，探究智能教育產(chǎn)品對(duì)教育改革發(fā)展的核心作用，是當(dāng)前階段智能教育產(chǎn)品相關(guān)研究需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)以上問(wèn)題的解答，系統(tǒng)分析智能教育產(chǎn)品的價(jià)值定位、核心功能、應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢(shì)，以期為后續(xù)相關(guān)研究的開(kāi)展提供借鑒。

二、智能教育產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用的動(dòng)因

(一)智能教育產(chǎn)品是智能技術(shù)教育應(yīng)用的根本落腳點(diǎn)

智能教育產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用是智能技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的重要場(chǎng)景和關(guān)鍵途徑，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新興智能技術(shù)應(yīng)用的最終目標(biāo)是要以教育數(shù)據(jù)為抓手，探究教育發(fā)展的底層規(guī)律，明確學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化的教育服務(wù)供給，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)。而智能教育產(chǎn)品的研發(fā)是智能技術(shù)教育應(yīng)用的根本落腳點(diǎn)，能夠?qū)?shù)據(jù)挖掘、學(xué)情分析、學(xué)習(xí)者建模、資源推薦、人機(jī)交互等智能技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合，形成面向復(fù)雜教育問(wèn)題的系統(tǒng)化解決方案，提升智能技術(shù)對(duì)教育教學(xué)實(shí)踐的服務(wù)能力，并以智能教育產(chǎn)品應(yīng)用的實(shí)際問(wèn)題為依據(jù)對(duì)智能技術(shù)的研發(fā)方向進(jìn)行修正。從這個(gè)層面來(lái)講，智能教育產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用能夠彌合智能技術(shù)研發(fā)和智慧教育應(yīng)用之間的間隙，實(shí)現(xiàn)“問(wèn)題”導(dǎo)向和“需求”導(dǎo)向之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一(鄭永和，王一巖，2021)，一方面從教育研究的科學(xué)問(wèn)題出發(fā)對(duì)智能技術(shù)教育應(yīng)用的關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行梳理，另一方面以國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展重大問(wèn)題的解決為導(dǎo)向，從“提高教育質(zhì)量、保障教育公平”的遠(yuǎn)景目標(biāo)出發(fā)對(duì)智能技術(shù)在其中的潛在價(jià)值和核心功用進(jìn)行梳理，以此為教育智能技術(shù)的研發(fā)理清方向，提升智能技術(shù)對(duì)教育改革發(fā)展的服務(wù)能力。

(二)智能教育產(chǎn)品是驅(qū)動(dòng)智能教育服務(wù)體系變革的重要抓手

智能教育產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用能夠在極大程度上變革傳統(tǒng)的教與學(xué)生態(tài)，構(gòu)建“資源供給、學(xué)業(yè)診斷、學(xué)生畫像、個(gè)性服務(wù)”一體化的智慧教育服務(wù)新生態(tài)，促進(jìn)教育供給能力的系統(tǒng)變革，以此為教育改革發(fā)展提供新的驅(qū)動(dòng)力。其一，通過(guò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)海量教學(xué)資源的精準(zhǔn)表征和智能聚合，對(duì)多模態(tài)教學(xué)資源之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行梳理，明確教學(xué)資源和學(xué)科知識(shí)點(diǎn)之間的映射關(guān)系，為教學(xué)資源的個(gè)性化推送提供支持；其二，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者與智能教育產(chǎn)品交互數(shù)據(jù)的采集分析，對(duì)其進(jìn)行智能化的學(xué)業(yè)診斷，明確學(xué)習(xí)者知識(shí)、能力、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，全方位、綜合化地智能測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)者學(xué)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r；其三，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者全周期、多場(chǎng)景、全方位的跟蹤測(cè)評(píng)，實(shí)現(xiàn)面向多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的常態(tài)化數(shù)據(jù)采集和融合分析，對(duì)學(xué)習(xí)者的知識(shí)、認(rèn)知和情感發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行智能化的精準(zhǔn)測(cè)評(píng)，構(gòu)建動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)者模型，以此對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，并為其制定個(gè)性化學(xué)習(xí)方案。智能教育產(chǎn)品應(yīng)用的核心目標(biāo)在于通過(guò)智能技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)泛在化的情境感知、動(dòng)態(tài)化的學(xué)業(yè)測(cè)評(píng)、精準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)采集和智能化的教育服務(wù)，以此打造人工智能教育大腦，實(shí)現(xiàn)教育規(guī)模化和個(gè)性化的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，促進(jìn)學(xué)習(xí)效率的提升和學(xué)習(xí)生態(tài)的變革。

(三)智能教育產(chǎn)品是推動(dòng)智能時(shí)代學(xué)習(xí)模式變革的核心驅(qū)動(dòng)力

進(jìn)入教育改革發(fā)展新時(shí)期，我國(guó)教育領(lǐng)域的主要矛盾已經(jīng)由稀缺的優(yōu)質(zhì)教育資源與人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的高質(zhì)量教育需求之間的矛盾，轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、均衡、個(gè)性、終身教育發(fā)展同落后的教育供給體系和教育服務(wù)模式之間的矛盾(鄭永和等，2021)。在此背景下，如何為學(xué)習(xí)者提供適切的學(xué)習(xí)資源和個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，是教育個(gè)性化、終身化、均衡化發(fā)展需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。而智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用為此問(wèn)題的解決提供了技術(shù)手段，包括通過(guò)多樣化智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用，構(gòu)建面向多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景、滿足學(xué)習(xí)者多樣化學(xué)習(xí)需求的智能教育服務(wù)體系；通過(guò)學(xué)習(xí)指令的識(shí)別與智能應(yīng)答、多模態(tài)學(xué)習(xí)交互數(shù)據(jù)的采集和分析、學(xué)業(yè)水平診斷和人格特質(zhì)識(shí)別、學(xué)習(xí)意圖識(shí)別和學(xué)習(xí)需求預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的資源推薦和學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃，為學(xué)習(xí)者提供適切的學(xué)習(xí)方案，以此助力學(xué)習(xí)模式的變革、學(xué)習(xí)理念的革新和學(xué)習(xí)生態(tài)的重構(gòu)。從本質(zhì)上講，智能教育產(chǎn)品的推廣和普及能有效改善當(dāng)前民眾高質(zhì)量的教育需求和低水平的教育服務(wù)供給之間的矛盾，有效解決區(qū)域性教育資源分布不均、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源獲取困難、疑難問(wèn)題無(wú)法及時(shí)解決等問(wèn)題，幫助教育不發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)生獲取高質(zhì)量的教育資源和及時(shí)的教學(xué)輔助，在更大程度上保障教育公平、提升教育質(zhì)量，為構(gòu)建“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)”的學(xué)習(xí)型社會(huì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、智能教育產(chǎn)品的概念內(nèi)涵、核心功能與角色定位

(一)智能教育產(chǎn)品的概念內(nèi)涵

智能教育產(chǎn)品旨在以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計(jì)算、5G等新興智能技術(shù)為依托，以構(gòu)建面向?qū)W習(xí)者多樣化學(xué)習(xí)需求的智能教育服務(wù)體系為愿景，以革新智能時(shí)代的人機(jī)協(xié)同學(xué)習(xí)模式為目標(biāo)，打造基于新興智能技術(shù)的“軟硬件一體化的機(jī)器智能實(shí)體”，通過(guò)學(xué)習(xí)意圖識(shí)別與應(yīng)答、學(xué)習(xí)情境感知與計(jì)算、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集與匯聚、學(xué)習(xí)畫像構(gòu)建與更新、學(xué)習(xí)需求分析與預(yù)測(cè)、學(xué)習(xí)服務(wù)生成與推送，為學(xué)習(xí)者打造智能化的學(xué)習(xí)助手和學(xué)業(yè)導(dǎo)師，通過(guò)人與機(jī)器的自然交互精準(zhǔn)識(shí)別學(xué)習(xí)者真實(shí)的學(xué)習(xí)意圖和學(xué)習(xí)需求，為學(xué)習(xí)者提供智能化的學(xué)業(yè)輔助和個(gè)性化教學(xué)輔導(dǎo)，提升智能教育服務(wù)的供給水平，打造基于AIoT的智慧教育新生態(tài)。其核心思想是利用人工智能技術(shù)幫助機(jī)器模擬人類對(duì)外界信息的感知、加工和意義建構(gòu)模式(王一巖等，2021)，利用多模態(tài)交互的思想和方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器與學(xué)習(xí)者之間的自然交互(田陽(yáng)等，2019)，進(jìn)而提升機(jī)器的智能化水平，幫助機(jī)器模擬專家教師的經(jīng)驗(yàn)和方法來(lái)為不同學(xué)習(xí)需求和特征的學(xué)習(xí)者傳授知識(shí)和技能，為學(xué)習(xí)者打造智能化的“AI助手”“AI教師”和“AI學(xué)伴”(周琴等，2020)。以智能教育產(chǎn)品為抓手提升智能技術(shù)對(duì)教育改革發(fā)展的服務(wù)能力，打造面向智慧教育發(fā)展的產(chǎn)品生態(tài)、資源生態(tài)、數(shù)據(jù)生態(tài)、服務(wù)生態(tài)，重構(gòu)智能時(shí)代的教育服務(wù)供給體系，實(shí)現(xiàn)教育規(guī)?；蛡€(gè)性化的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，在更大程度上保障教育公平、提升教育質(zhì)量。

經(jīng)典的智能教育產(chǎn)品主要包括智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、教育機(jī)器人、教育智能體、自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺(tái)等。近年來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和智能硬件的逐步成熟，智能手機(jī)、平板電腦、電子白板等設(shè)備的教育應(yīng)用越發(fā)廣泛，逐步出現(xiàn)一系列相對(duì)成熟的智能教育產(chǎn)品。當(dāng)前常見(jiàn)的智能教育產(chǎn)品可大致分為三類：1)智能感知類，如智能手表、智能手環(huán)、智能座椅、腦機(jī)接口、眼動(dòng)儀等。這類產(chǎn)品具備較強(qiáng)的感知和交互功能，它通過(guò)采集學(xué)習(xí)者的行為、心理和生理信息數(shù)據(jù)，以“量化自我”的思想實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)行為的精準(zhǔn)刻畫；2)智能輔助類，如翻譯筆、掃描筆、故事機(jī)、點(diǎn)讀機(jī)、智能音箱、錯(cuò)題打印機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦等。這類產(chǎn)品具備一定的學(xué)習(xí)輔助功能，能夠幫助學(xué)習(xí)者完成簡(jiǎn)單、重復(fù)性的工作，如單詞查詢、資源檢索、拍照搜題、作業(yè)批改等，減輕學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)；3)智能服務(wù)類，如學(xué)習(xí)機(jī)、家教機(jī)、智能作業(yè)燈、智能教育本等，具有代表性的是科大訊飛的AI學(xué)習(xí)機(jī)、字節(jié)跳動(dòng)的大力智能家教燈。這類產(chǎn)品具有相對(duì)完善的學(xué)習(xí)輔助、學(xué)業(yè)診斷和教學(xué)輔導(dǎo)功能，能通過(guò)采集學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者知識(shí)、能力的精準(zhǔn)測(cè)評(píng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的學(xué)情分析，并為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的資源推薦和學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃服務(wù)，助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。從整體看，我國(guó)智能教育產(chǎn)品的研發(fā)雖然發(fā)展歷程短，但已初具規(guī)模，市場(chǎng)前景整體較好，科大訊飛、騰訊、百度、字節(jié)跳動(dòng)等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在智能教育產(chǎn)品的研發(fā)方面投入了大量的人力物力，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)有大量成熟的智能教育產(chǎn)品出現(xiàn)，共同助力我國(guó)教育改革發(fā)展的實(shí)踐進(jìn)程。

(二)智能教育產(chǎn)品的核心功能

圖1 智能教育產(chǎn)品的核心功能

1.學(xué)習(xí)意圖識(shí)別與應(yīng)答

智能教育產(chǎn)品對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)意圖的識(shí)別主要通過(guò)語(yǔ)音交互、文本輸入、指尖點(diǎn)擊等交互行為數(shù)據(jù)智能化診斷評(píng)估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)意圖，主要包括：指尖點(diǎn)讀、發(fā)音練習(xí)、單詞聽(tīng)寫、拍照搜題、資源檢索、文本翻譯、作業(yè)批改、智能答題等。智能教育產(chǎn)品通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、語(yǔ)義分析、智能對(duì)話、交互分析等技術(shù)模擬人類對(duì)外界信息的感知、加工和意義建構(gòu)，診斷和識(shí)別學(xué)習(xí)者真實(shí)的學(xué)習(xí)意圖，為其提供及時(shí)有效的教學(xué)輔助。

2.學(xué)習(xí)情境感知與計(jì)算

學(xué)習(xí)情境的感知與計(jì)算是智能教育領(lǐng)域需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，也是智能教育產(chǎn)品應(yīng)用需要關(guān)注的核心要點(diǎn)之一。學(xué)習(xí)情境的感知旨在對(duì)特定學(xué)習(xí)時(shí)空條件下人、機(jī)、物、環(huán)境等實(shí)體狀態(tài)的信息進(jìn)行全時(shí)空、多角度的精準(zhǔn)采集，精準(zhǔn)刻畫特定學(xué)習(xí)場(chǎng)景下的實(shí)體要素及其相互之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)現(xiàn)象的有效還原和對(duì)學(xué)習(xí)規(guī)律的科學(xué)解釋；通過(guò)智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)學(xué)習(xí)者在不同學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)設(shè)備、學(xué)習(xí)服務(wù)、學(xué)習(xí)環(huán)境條件下學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)結(jié)果數(shù)據(jù)的建模分析，實(shí)現(xiàn)基于情境感知的全時(shí)空、多主體教育建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)教育情境的智能感知和有效還原。比如，利用智能教育產(chǎn)品的空間定位功能識(shí)別學(xué)習(xí)場(chǎng)景，利用溫度、光線、濕度傳感器記錄物理環(huán)境信息，利用學(xué)習(xí)論壇的評(píng)論、點(diǎn)贊、回復(fù)數(shù)據(jù)記錄社會(huì)交互信息等。

3.學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集與匯聚

學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的采集與匯聚是智能教育產(chǎn)品需要關(guān)注的核心問(wèn)題。智能教育產(chǎn)品應(yīng)用的最終目標(biāo)是變革現(xiàn)有的教育服務(wù)供給體系，提升智能教育服務(wù)的供給能力，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要在更深層次上幫助機(jī)器了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)偏好、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)的自我效能感等特征。因此，這需要從更廣泛的層面實(shí)現(xiàn)面向多元學(xué)習(xí)主體的多模態(tài)數(shù)據(jù)感知與融合，利用智能感知技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能采集學(xué)習(xí)者學(xué)業(yè)測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)、心理測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、生理信息數(shù)據(jù)，并對(duì)多元學(xué)習(xí)情境下的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)匯聚和精準(zhǔn)分析，實(shí)現(xiàn)面向不同教育產(chǎn)品、不同學(xué)習(xí)主體、不同學(xué)習(xí)情境的數(shù)據(jù)采集與融通，如利用教育智能筆記錄學(xué)習(xí)者的筆跡、筆尖壓力數(shù)據(jù)，利用智能手環(huán)、腦機(jī)接口技術(shù)記錄學(xué)習(xí)者的生理信息數(shù)據(jù)，利用學(xué)習(xí)者與智能教育產(chǎn)品的交互數(shù)據(jù)記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)流數(shù)據(jù)等。

4.學(xué)生畫像構(gòu)建與更新

學(xué)生畫像，又叫學(xué)習(xí)者建模，是近年智能教育領(lǐng)域關(guān)注的核心話題，旨在依據(jù)學(xué)習(xí)者的知識(shí)技能、認(rèn)知行為、情感體驗(yàn)等特征挖掘分析并構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型(王小根等，2021)，反映學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程的思維活動(dòng)、學(xué)習(xí)方法、對(duì)新知識(shí)的響應(yīng)和應(yīng)用等特征。目前研究者大多基于學(xué)習(xí)者的行為、生理、心理數(shù)據(jù)，利用行為分析、認(rèn)知診斷、知識(shí)追蹤、情感計(jì)算等方法表征學(xué)習(xí)者的“知識(shí)、認(rèn)知、情感”狀況，以此反映學(xué)習(xí)者深層次的知識(shí)建構(gòu)模式、認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和情感發(fā)生機(jī)制(黃濤等，2020)。當(dāng)前階段智能教育產(chǎn)品的研發(fā)大多具備基本的學(xué)習(xí)意圖識(shí)別、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集和學(xué)習(xí)服務(wù)供給等功能，但對(duì)學(xué)習(xí)者內(nèi)在認(rèn)知發(fā)展?fàn)顩r的準(zhǔn)確評(píng)估和對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)偏好的精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)才是智能教育服務(wù)的核心，只有在對(duì)學(xué)習(xí)者潛在特征要素進(jìn)行深層次挖掘評(píng)估和動(dòng)態(tài)化建模分析的基礎(chǔ)上才能夠了解學(xué)習(xí)者真實(shí)的學(xué)習(xí)需求，并為其提供適切的支持服務(wù)。

5.學(xué)習(xí)需求分析與預(yù)測(cè)

它通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的采集和學(xué)習(xí)者模型的構(gòu)建，對(duì)學(xué)習(xí)者的知識(shí)掌握程度、認(rèn)知發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)評(píng)，對(duì)其學(xué)習(xí)偏好和學(xué)習(xí)風(fēng)格進(jìn)行精準(zhǔn)分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)習(xí)者潛在的知識(shí)、能力薄弱點(diǎn)進(jìn)行智能診斷，并結(jié)合最近發(fā)展區(qū)理論對(duì)學(xué)習(xí)者的發(fā)展?jié)撃苓M(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)(劉寧等，2020)，以此智能化地診斷評(píng)估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求，為設(shè)計(jì)個(gè)性化學(xué)習(xí)方案提供參考。

6.學(xué)習(xí)服務(wù)生成與推送

學(xué)習(xí)服務(wù)的生成與推送是智能教育產(chǎn)品應(yīng)用的核心，也是智能教育研究的關(guān)鍵落腳點(diǎn)。個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)的生成主要通過(guò)采集與分析學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能化學(xué)業(yè)診斷，構(gòu)建精準(zhǔn)化學(xué)習(xí)者模型，并通過(guò)學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)路徑之間的精準(zhǔn)匹配，為學(xué)習(xí)者提供精準(zhǔn)化的學(xué)業(yè)診斷、資源推薦和學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃服務(wù)，助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。智能化學(xué)習(xí)服務(wù)能力的提升是智能教育產(chǎn)品研發(fā)的核心要點(diǎn)，它通過(guò)對(duì)智能教育產(chǎn)品服務(wù)能力的精準(zhǔn)測(cè)評(píng)，檢驗(yàn)智能技術(shù)教育應(yīng)用的成效，并以此為基礎(chǔ)探測(cè)智能教育產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，為后期研發(fā)提供修正依據(jù)。

(三)智能教育產(chǎn)品的角色定位

1.助學(xué)者：智能化的學(xué)習(xí)輔助

智能教育產(chǎn)品的學(xué)習(xí)輔助功能主要體現(xiàn)為幫助學(xué)習(xí)者利用教育產(chǎn)品的智能化、便捷化、高效化、及時(shí)化特征完成自身需要經(jīng)過(guò)重復(fù)機(jī)械勞動(dòng)才能完成的工作，比如，單詞查詢、句子翻譯、資源檢索、在線搜題、作業(yè)批改、錯(cuò)題本整理等。這些工作不僅耗費(fèi)學(xué)習(xí)者大量的認(rèn)知資源，而且對(duì)學(xué)習(xí)者認(rèn)知水平的提升沒(méi)有太大幫助，在一定程度上增加了學(xué)習(xí)者的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)。智能教育產(chǎn)品作為模擬、延伸和拓展人類智能的機(jī)器智能實(shí)體，能在一定程度上替代學(xué)習(xí)者完成這些低層次、單調(diào)性、重復(fù)性的工作(余勝泉等，2019)，在極大程度上將學(xué)習(xí)者從枯燥乏味的重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái)，以智能化、及時(shí)化、精準(zhǔn)化的學(xué)習(xí)應(yīng)答為學(xué)習(xí)者提供科學(xué)有效的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，留出更多時(shí)間給學(xué)習(xí)者從事創(chuàng)造性的腦力勞動(dòng)，最大程度地提升學(xué)習(xí)效率。

2.導(dǎo)學(xué)者：個(gè)性化的教學(xué)輔導(dǎo)

智能教育產(chǎn)品的教學(xué)輔導(dǎo)功能主要體現(xiàn)為答疑和輔導(dǎo)功能。它通過(guò)精準(zhǔn)分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)結(jié)果數(shù)據(jù)，智能診斷學(xué)習(xí)者的知識(shí)、能力薄弱點(diǎn)，系統(tǒng)解答學(xué)習(xí)者的疑難問(wèn)題，并針對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)業(yè)發(fā)展的潛在問(wèn)題為其設(shè)計(jì)個(gè)性化的學(xué)業(yè)提升方案，助力提升學(xué)生學(xué)業(yè)水平。在這個(gè)意義上這是賦予了智能教育產(chǎn)品“AI教師”的角色，利用機(jī)器智能為學(xué)習(xí)者提供AI智能教師， 通過(guò)解答學(xué)生問(wèn)題和監(jiān)測(cè)學(xué)習(xí)路徑分析學(xué)生潛在認(rèn)知水平的發(fā)展?fàn)顩r，精準(zhǔn)化測(cè)評(píng)分析學(xué)習(xí)者的學(xué)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，構(gòu)建面向?qū)W生個(gè)體學(xué)業(yè)發(fā)展的個(gè)性化成長(zhǎng)檔案。這一方面能夠針對(duì)學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)、能力的薄弱點(diǎn)為其提供精準(zhǔn)化的學(xué)業(yè)問(wèn)題解決方案，另一方面能夠針對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展的潛在問(wèn)題為其制定個(gè)性化的學(xué)業(yè)提升方案，幫助學(xué)生獲得學(xué)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

3.督學(xué)者：精準(zhǔn)化的學(xué)情監(jiān)管

智能教育產(chǎn)品的學(xué)情監(jiān)管功能主要體現(xiàn)為記錄學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)，包括學(xué)習(xí)過(guò)程的行為投入、認(rèn)知投入、情感投入等，以此反映學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程的綜合表現(xiàn)。它通過(guò)采集分析學(xué)生的學(xué)業(yè)表現(xiàn)數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)投入數(shù)據(jù)并可視化呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)完整學(xué)習(xí)過(guò)程的有效還原，構(gòu)建面向?qū)W習(xí)者個(gè)體的智能化學(xué)習(xí)檔案。這一方面可以從更深層次上了解學(xué)習(xí)者的知識(shí)、能力薄弱點(diǎn)，探究其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)偏好等潛在特征的發(fā)展?fàn)顩r，并為其制定個(gè)性化的學(xué)業(yè)發(fā)展規(guī)劃；另一方面便于家長(zhǎng)、教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和學(xué)業(yè)表現(xiàn)，以便提前發(fā)現(xiàn)潛在的學(xué)困生。

4.伴學(xué)者：及時(shí)化的陪伴溝通

智能教育產(chǎn)品的陪伴溝通功能包含兩層含義：其一，利用智能教育產(chǎn)品的即時(shí)通訊功能，家長(zhǎng)可及時(shí)與學(xué)生進(jìn)行語(yǔ)音、視頻通話，學(xué)生也可隨時(shí)聯(lián)系家長(zhǎng)、教師、同學(xué)；其二，智能教育產(chǎn)品通過(guò)擬人化的語(yǔ)音交互和表情模擬為學(xué)習(xí)者提供接近真人的溝通體驗(yàn)，可幫助學(xué)習(xí)者提升學(xué)習(xí)的趣味性。這在極大程度上緩解了學(xué)習(xí)的枯燥感，為學(xué)習(xí)者打造智慧化的學(xué)習(xí)伙伴，消除學(xué)習(xí)的孤立感，從而為學(xué)習(xí)者提供悅?cè)せ膶W(xué)習(xí)體驗(yàn)，在更大程度上激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。

四、智能教育產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用的研究愿景

AIoT技術(shù)的核心在于通過(guò)匯聚物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物智聯(lián)化、數(shù)據(jù)化，以“數(shù)據(jù)”作為智能時(shí)代信息交換和流通的智力資源，實(shí)現(xiàn)不同用戶群體、不同終端設(shè)備、不同系統(tǒng)平臺(tái)、不同應(yīng)用場(chǎng)景之間的互融互通，構(gòu)建基于AIoT的智能生態(tài)體系。智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用能夠充分發(fā)揮AIoT技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)，以智能教育產(chǎn)品的情境感知功能為依托，實(shí)現(xiàn)對(duì)多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景中“人、機(jī)、物、環(huán)境”的泛在感知和智能互聯(lián)，通過(guò)教育數(shù)據(jù)的智能采集、分析、匯聚和融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)需求的全面測(cè)評(píng)、學(xué)習(xí)主體的精準(zhǔn)建模、學(xué)習(xí)現(xiàn)象的有效還原、學(xué)習(xí)服務(wù)的智能推送，為學(xué)習(xí)者提供“產(chǎn)品、資源、數(shù)據(jù)、服務(wù)”一體化的智慧學(xué)習(xí)支持服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“學(xué)校、家庭、場(chǎng)館、戶外”多元學(xué)習(xí)場(chǎng)域的深度融通，構(gòu)筑“學(xué)生、教師、家長(zhǎng)”共同參與的智慧教育學(xué)習(xí)社區(qū)，重構(gòu)基于AIoT的智慧教育新生態(tài)。

(一)實(shí)現(xiàn)“人—機(jī)—物—環(huán)境”的泛在感知和智能互聯(lián)

智能教育領(lǐng)域AIoT技術(shù)的應(yīng)用主要通過(guò)智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)智慧學(xué)習(xí)場(chǎng)景的人、機(jī)、物、環(huán)境等要素進(jìn)行智能感知和精準(zhǔn)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)教育場(chǎng)景中人(學(xué)生和教師)、機(jī)(教學(xué)設(shè)備和教學(xué)服務(wù))、物(教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源)、環(huán)境(時(shí)空環(huán)境和社會(huì)情境)的泛在感知和智能互聯(lián)，幫助機(jī)器了解課堂教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)的表征形態(tài)和運(yùn)行邏輯，并以此為基礎(chǔ)解讀課堂教學(xué)的發(fā)生機(jī)理。其一，實(shí)現(xiàn)對(duì)教育情境構(gòu)成要素的智能感知和精準(zhǔn)建模。利用智能教育產(chǎn)品的情境感知功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)習(xí)者、教師、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)服務(wù)、教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)環(huán)境的智能感知和精準(zhǔn)建模(黃志芳等，2015)，構(gòu)建面向智慧教育發(fā)展的多層次、細(xì)粒度數(shù)據(jù)指標(biāo)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)教育情境各構(gòu)成要素的全時(shí)空、多維度、精準(zhǔn)化建模分析。其二，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的匯聚和融合。它通過(guò)對(duì)人、機(jī)、物、環(huán)境各要素的精準(zhǔn)刻畫，實(shí)現(xiàn)面向真實(shí)教育場(chǎng)景的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的匯聚和融合，以動(dòng)態(tài)的教育數(shù)據(jù)流模型模擬教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)的演化過(guò)程，強(qiáng)化教育情境構(gòu)成要素之間的互融互通，打造基于AIoT的智能教育數(shù)據(jù)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)教育過(guò)程的有效還原和對(duì)教育現(xiàn)象的科學(xué)解釋。其三，理清智能教育生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制。智能教育產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)對(duì)多元學(xué)習(xí)時(shí)空的智能感知和精準(zhǔn)建模，打造基于AIoT的智慧教育大腦，有效還原智慧教育生態(tài)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和信息的流轉(zhuǎn)模式，并以此為基礎(chǔ)挖掘分析智慧教育生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行模式，在更深層次上明確智慧教育生態(tài)系統(tǒng)的演化規(guī)律，進(jìn)而為精準(zhǔn)化的教育治理和教育供給提供支持。

(二)打造“產(chǎn)品—資源—數(shù)據(jù)—服務(wù)”一體化的智能教育供給模式

智能教育產(chǎn)品的研發(fā)是項(xiàng)系統(tǒng)工程，不僅包括硬件產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，還包括與之配套的一系列智能服務(wù)，包括教育資源的組織、聚合與供給，教育數(shù)據(jù)的采集、匯聚與分析，教育服務(wù)的計(jì)算、生成與推送等，以此打造“產(chǎn)品—資源—數(shù)據(jù)—服務(wù)”一體化的智能教育供給模式，在更大程度上提升教育服務(wù)供給水平，為教育質(zhì)量的提升和教育公平的實(shí)現(xiàn)提供支持。其一，打造面向多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的智能教育產(chǎn)品生態(tài)，即打造面向教室、校園、家庭、科技館、博物館等多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的智能教育產(chǎn)品體系，利用多樣化的智能教育產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜教育情境的智能感知和融合分析，針對(duì)學(xué)習(xí)者在不同學(xué)習(xí)場(chǎng)景下多樣化的學(xué)習(xí)需求，為其提供基于情境感知的智能化學(xué)習(xí)支持服務(wù)，滿足課堂學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)、混合學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)等多樣化學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展對(duì)智能技術(shù)教育應(yīng)用的根本需求，促進(jìn)教育服務(wù)能力的整體提升。其二，創(chuàng)設(shè)面向多元學(xué)習(xí)需求的智能教育資源生態(tài)。教育資源的組織和聚合旨在利用知識(shí)圖譜的方法對(duì)知識(shí)點(diǎn)之間的上下位關(guān)系、蘊(yùn)含關(guān)系、前后關(guān)系進(jìn)行表示(李振等，2019)，建立學(xué)習(xí)資源與學(xué)科知識(shí)圖譜之間的映射關(guān)系，進(jìn)而為教育資源的跨平臺(tái)遷移、系統(tǒng)化重組和個(gè)性化推薦提供支持(鄭永和等，2021)。在學(xué)習(xí)者使用智能教育產(chǎn)品的過(guò)程中，它可以根據(jù)學(xué)習(xí)者真實(shí)的學(xué)習(xí)需求，智能聚合多模態(tài)的教育資源，為學(xué)習(xí)者提供智能化的資源推薦，提升資源檢索效率，避免海量教育資源給學(xué)習(xí)者資源檢索和選取帶來(lái)的認(rèn)知負(fù)荷。其三，構(gòu)建面向多元學(xué)習(xí)時(shí)空的智能教育數(shù)據(jù)生態(tài)。智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用旨在以多樣化的智能教育產(chǎn)品為依托，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜學(xué)習(xí)場(chǎng)景的智能感知和精準(zhǔn)建模。它通過(guò)對(duì)完整教育情境中“人—機(jī)—物—環(huán)境”的智能感知和融合計(jì)算，實(shí)現(xiàn)不同終端設(shè)備之間、不同系統(tǒng)平臺(tái)之間、不同應(yīng)用場(chǎng)景之間的互融互通，強(qiáng)化人與人、人與機(jī)、人與物、人與環(huán)境之間的泛在連接和數(shù)據(jù)融通，實(shí)現(xiàn)面向復(fù)雜教育系統(tǒng)的全方位感知與智能分析；通過(guò)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集、分析、匯聚、融合，構(gòu)建面向多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景深度融合的智能教育數(shù)據(jù)生態(tài)。其四，構(gòu)筑面向多元學(xué)習(xí)主體的智能教育服務(wù)生態(tài)。智能教育產(chǎn)品應(yīng)用旨在通過(guò)指尖點(diǎn)擊、文本輸入、語(yǔ)言交互、表情識(shí)別等手段建立人與機(jī)器之間的多模態(tài)交互通道，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的自然交互，幫助機(jī)器及時(shí)了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)意圖和學(xué)習(xí)需求，并提供擬人化的實(shí)時(shí)應(yīng)答，為學(xué)習(xí)者提供智能化的“智慧學(xué)伴”，實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能和人類智能的和諧交互和群智融合。它通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)意圖的精準(zhǔn)識(shí)別和學(xué)習(xí)需求的智能評(píng)估，實(shí)現(xiàn)智能化的教育資源組織與聚合，強(qiáng)化學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)路徑的精準(zhǔn)匹配，為學(xué)習(xí)者制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案，以此革新智能教育服務(wù)體系，提升智能教育服務(wù)能力，構(gòu)筑基于AIoT的智慧教育新生態(tài)。

(三)強(qiáng)化“學(xué)?！彝ァ獔?chǎng)館—戶外”多元學(xué)習(xí)場(chǎng)域的深度融通

智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)面向“學(xué)校、家庭、場(chǎng)館、戶外”的學(xué)習(xí)情境感知、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集和學(xué)習(xí)服務(wù)生成，利用AIoT技術(shù)實(shí)現(xiàn)面向多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的智能感知和深度融通，為學(xué)習(xí)活動(dòng)的發(fā)生提供全方位、系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)支持。其一，推動(dòng)智能教育產(chǎn)品在多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的廣泛應(yīng)用。隨著智能技術(shù)的快速發(fā)展和智能教育產(chǎn)品的快速普及，現(xiàn)階段無(wú)論是教室、校園、家庭、科技館、博物館還是戶外，都配備有一定的智能教育產(chǎn)品，學(xué)生個(gè)人也經(jīng)常配備有一定的可穿戴或者攜帶便捷的智能教育產(chǎn)品。因此，智能教育產(chǎn)品在很大程度上已遍布學(xué)生生活、學(xué)習(xí)的各個(gè)場(chǎng)景，為多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的泛在感知和深度融通提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，有助于構(gòu)建基于AIoT的智能教育產(chǎn)品生態(tài)，即通過(guò)多樣化智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用構(gòu)建泛在感知、智能增強(qiáng)、多元學(xué)習(xí)場(chǎng)域深度融通的智慧教育新生態(tài)。其二，實(shí)現(xiàn)面向多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的常態(tài)化數(shù)據(jù)采集與匯聚。智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用為教育數(shù)據(jù)的采集、匯聚和分析提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，利用智能教育產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)對(duì)多元學(xué)習(xí)情境中學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)的智能化采集分析，精準(zhǔn)刻畫學(xué)習(xí)者在多元學(xué)習(xí)情境中的行為、認(rèn)知、情感狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教育現(xiàn)象的解釋和教育過(guò)程的還原，探究學(xué)習(xí)者在學(xué)校、家庭、場(chǎng)館、戶外等多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景中的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，利用多模態(tài)數(shù)據(jù)融合的方法挖掘分析學(xué)習(xí)者的潛在特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)教育規(guī)律的科學(xué)詮釋。其三，打造基于情境感知的智能教育服務(wù)模式。智能教育產(chǎn)品應(yīng)用的最終目標(biāo)是能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供精準(zhǔn)、及時(shí)、有效的智能教育服務(wù)，進(jìn)而為個(gè)性化學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供支持。它通過(guò)構(gòu)建面向多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的智能教育產(chǎn)品生態(tài)，利用情境感知技術(shù)智能感知和精準(zhǔn)分析課堂、校園、家庭、科技館、博物館、藝術(shù)館以及戶外學(xué)習(xí)場(chǎng)景中復(fù)雜的教育情境，實(shí)現(xiàn)多元學(xué)習(xí)場(chǎng)域的深度融通，打造基于情境感知的智能化教育服務(wù)模式(吳永和等，2017)，為學(xué)習(xí)者提供更加精準(zhǔn)化、智能化、情境化的資源供給和學(xué)習(xí)支持，提升教育服務(wù)的供給水平，在更大程度上助力學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)。

(四)構(gòu)筑“學(xué)生—教師—家長(zhǎng)”多端聯(lián)動(dòng)的智慧教育學(xué)習(xí)社區(qū)

隨著智能教育產(chǎn)品技術(shù)水平的成熟和學(xué)生、教師、家長(zhǎng)對(duì)其接受度的不斷提升，未來(lái)智能教育產(chǎn)品將逐漸走入真實(shí)的教育教學(xué)場(chǎng)景，服務(wù)于學(xué)生、家長(zhǎng)、教師等多樣化的用戶群體，為學(xué)校教育、家庭教育、家校溝通提供有效支持。其一，智能教育產(chǎn)品支撐人機(jī)協(xié)同教學(xué)的有效開(kāi)展。隨著人工智能與教育教學(xué)融合趨勢(shì)的不斷加深，智能教育產(chǎn)品作為一種技術(shù)中介，逐漸參與課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，為教與學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展提供多元的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)高效的作業(yè)批改、及時(shí)的學(xué)情分析、科學(xué)的問(wèn)題診斷、精準(zhǔn)的教學(xué)反饋(鄭永和等，2021)，有利于打造基于“教師—機(jī)器智能—學(xué)生”三位一體的人機(jī)協(xié)同教學(xué)新生態(tài)，助力課堂教學(xué)理念的革新和課堂教學(xué)模式的變革。其二，智能教育產(chǎn)品幫助家長(zhǎng)及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)?，F(xiàn)有產(chǎn)品大多是面向?qū)W生和家長(zhǎng)的客戶端應(yīng)用，家長(zhǎng)能及時(shí)了解學(xué)生在利用智能教育產(chǎn)品開(kāi)展學(xué)習(xí)的過(guò)程中發(fā)起了哪些學(xué)習(xí)請(qǐng)求，作業(yè)完成的質(zhì)量如何，當(dāng)天的學(xué)習(xí)疑難點(diǎn)有哪些，教師對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)如何。這在極大程度上幫助家長(zhǎng)隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，并采取針對(duì)性的措施幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)問(wèn)題，助力學(xué)生健康成長(zhǎng)。其三，智能教育產(chǎn)品有助于打造家校協(xié)同的智慧教育學(xué)習(xí)社區(qū)。智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用不僅能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，還能幫助教師和家長(zhǎng)及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和潛在的學(xué)習(xí)問(wèn)題，并通過(guò)教師和家長(zhǎng)的有效協(xié)商采取針對(duì)性的措施助力學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展和人格完善，為學(xué)校教育和家庭教育的開(kāi)展提供充足支持。因此，智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用有助于構(gòu)筑基于“學(xué)生—教師—家長(zhǎng)”多端聯(lián)動(dòng)的智慧教育學(xué)習(xí)社區(qū)，強(qiáng)化家庭和學(xué)校之間的溝通協(xié)商，幫助教師和家長(zhǎng)全面了解學(xué)生在多樣化學(xué)習(xí)場(chǎng)景中的學(xué)業(yè)表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者人格特質(zhì)的精準(zhǔn)識(shí)別和對(duì)學(xué)習(xí)者潛在問(wèn)題的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，助力學(xué)生的全面發(fā)展。

五、智能教育產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用的實(shí)踐進(jìn)路

隨著智能教育研究的快速發(fā)展和智能教育產(chǎn)品的逐步成熟，未來(lái)智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用將在教育教學(xué)理論和實(shí)踐研究中占日益重要的地位。但當(dāng)前階段智能教育產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用仍然存在智能教育產(chǎn)品不成熟、產(chǎn)品種類稀少、服務(wù)場(chǎng)景有限、評(píng)價(jià)體系不完善、倫理邊界不清晰等問(wèn)題，后續(xù)研究需要重視以下方面：

(一)實(shí)現(xiàn)基于多模態(tài)交互的智能教育產(chǎn)品研發(fā)與改進(jìn)

人與機(jī)器的自然交互是提升智能教育產(chǎn)品質(zhì)量的核心，也是當(dāng)前智能教育產(chǎn)品研發(fā)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，能夠在最大程度上為學(xué)習(xí)者帶來(lái)真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提升人機(jī)協(xié)同學(xué)習(xí)的成效。未來(lái)智能教育產(chǎn)品的研發(fā)需要利用多模態(tài)交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器與人的自然交互和智能應(yīng)答，利用語(yǔ)音識(shí)別、表情識(shí)別、姿態(tài)識(shí)別、語(yǔ)義分析、生理信息識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)多通道、多模態(tài)的數(shù)據(jù)采集和融合分析，提升機(jī)器對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)意圖的識(shí)別能力，智能評(píng)判學(xué)習(xí)者的真實(shí)學(xué)習(xí)需求，以實(shí)現(xiàn)擬人化的自然交互，為學(xué)習(xí)者提供更悅?cè)せ膶W(xué)習(xí)體驗(yàn)。

(二)打造聯(lián)通多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的智能教育產(chǎn)品生態(tài)

智能教育產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用能夠充分發(fā)揮AIoT在智慧教育中的技術(shù)功用，實(shí)現(xiàn)多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的互聯(lián)互通和深度融合，進(jìn)而為智能教育服務(wù)的發(fā)生提供物質(zhì)基礎(chǔ)。這需要打造能夠聯(lián)通多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的智能教育產(chǎn)品生態(tài)，使得智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用能夠覆蓋課堂、校園、家庭、場(chǎng)館、戶外等正式和非正式學(xué)習(xí)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)泛在化的學(xué)習(xí)情境感知，對(duì)多元學(xué)習(xí)場(chǎng)景的學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)化的采集分析，實(shí)現(xiàn)面向時(shí)空融合的學(xué)習(xí)者建模和學(xué)習(xí)情境建模，構(gòu)建基于AIoT的智慧教育新生態(tài)。

(三)建構(gòu)基于智能教育產(chǎn)品的人機(jī)協(xié)同學(xué)習(xí)理論體系

智能教育產(chǎn)品與教育教學(xué)的深度融合已成為智能時(shí)代教育變革的重要表征形態(tài)。未來(lái)無(wú)論是課堂學(xué)習(xí)還是家庭學(xué)習(xí)，智能教育產(chǎn)品都將在其中發(fā)揮重要作用，借助智能教育產(chǎn)品的資源整合、數(shù)據(jù)采集、智能診斷和精準(zhǔn)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)智能教育服務(wù)供給水平的不斷優(yōu)化。智能教育產(chǎn)品支持下的人機(jī)協(xié)同學(xué)習(xí)將成為未來(lái)教育的重要形式，因此需要從理論層面構(gòu)建人機(jī)協(xié)同學(xué)習(xí)的理論體系，構(gòu)建智能教育產(chǎn)品支持下的人機(jī)協(xié)同學(xué)習(xí)模式，探究人機(jī)協(xié)同支持下的智慧學(xué)習(xí)新生態(tài)，以此對(duì)智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景和研發(fā)方向進(jìn)行修正。

(四)劃定智能教育產(chǎn)品應(yīng)用的倫理邊界

由于智能教育產(chǎn)品出現(xiàn)的時(shí)間較短，相關(guān)產(chǎn)品也未完全成熟，對(duì)產(chǎn)品功能和使用場(chǎng)景的界定也不夠清晰，這對(duì)教育教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展造成了一定的負(fù)面影響。近期中共中央辦公廳和國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見(jiàn)》明確指出，“線上培訓(xùn)機(jī)構(gòu)不得提供和傳播‘拍照搜題’等惰化學(xué)生思維能力、影響學(xué)生獨(dú)立思考、違背教育教學(xué)規(guī)律的不良學(xué)習(xí)方法”(教育部，2021)，這進(jìn)一步證明了在智能教育產(chǎn)品發(fā)展初期劃定智能教育產(chǎn)品應(yīng)用倫理邊界的緊迫性。這可以通過(guò)構(gòu)建智能教育產(chǎn)品應(yīng)用的倫理邊界，對(duì)智能教育產(chǎn)品應(yīng)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的倫理問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)梳理，劃定智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景和準(zhǔn)入機(jī)制，防止智能教育產(chǎn)品的濫用導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位的喪失，限制學(xué)生對(duì)“拍照搜題”等功能的過(guò)度使用，使智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用能夠嚴(yán)格遵循教育教學(xué)的基本規(guī)律，保證智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用能夠真正促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

(五)構(gòu)建智能教育產(chǎn)品的評(píng)價(jià)體系

由于智能教育產(chǎn)品種類繁多，功能定位不盡相同，如何從智能教育產(chǎn)品對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展的影響機(jī)制出發(fā)，精準(zhǔn)評(píng)價(jià)智能教育產(chǎn)品的質(zhì)量，是當(dāng)前階段需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，構(gòu)建系統(tǒng)化、精準(zhǔn)化的智能教育產(chǎn)品評(píng)價(jià)體系，劃定智能教育產(chǎn)品實(shí)踐應(yīng)用的準(zhǔn)入原則和評(píng)價(jià)機(jī)制，清晰界定智能教育產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景、功能定位、使用原則、作用機(jī)制，保證智能教育產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用能夠滿足學(xué)習(xí)者真實(shí)的學(xué)習(xí)需求是非常必要的。它能為學(xué)習(xí)者提供適切的支持服務(wù)，進(jìn)而真正促進(jìn)學(xué)習(xí)活動(dòng)的有效發(fā)生。

(六)推動(dòng)優(yōu)質(zhì)智能教育產(chǎn)品的快速普及

推動(dòng)優(yōu)質(zhì)智能教育產(chǎn)品的快速普及是提升教育質(zhì)量、保障教育公平的重要措施，能夠匯聚優(yōu)質(zhì)教育資源和智能教育服務(wù)，實(shí)現(xiàn)面向?qū)W習(xí)者個(gè)體的高效率、綜合化教育服務(wù)供給，實(shí)現(xiàn)教育規(guī)?；蛡€(gè)性化的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。優(yōu)質(zhì)智能教育產(chǎn)品的大規(guī)模應(yīng)用能夠在一定程度上緩解區(qū)域性師資短缺、教育資源質(zhì)量低下等問(wèn)題，構(gòu)建面向個(gè)體發(fā)展的人工智能教師，為學(xué)生制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案，助力學(xué)生學(xué)業(yè)水平的整體提升。此目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要 “學(xué)生—教師—企業(yè)—政府—社會(huì)—科研院所”等社會(huì)群體的共同努力，推進(jìn)合理完善的智能教育產(chǎn)品研發(fā)和推廣，通過(guò)優(yōu)質(zhì)智能教育產(chǎn)品的快速普及提升教育服務(wù)的供給水平，共同助力實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化遠(yuǎn)景目標(biāo)。