人工智能在開放教育中的應(yīng)用探索研究

吳楚婷 田西雨

（國家開放大學(xué) 北京 100039）

引言

現(xiàn)如今，我國的教育體系急需改革。為此，將人工智能系統(tǒng)應(yīng)用到教育體系中，以便于教育體系中的教師隊伍的重新建設(shè)以及后續(xù)發(fā)展。人工智能對于開放教育的應(yīng)用，更是從根本上對于人才培養(yǎng)的模式進(jìn)行改革。

一、人工智能

1.人工智能的意義

人工智能是通過計算機(jī)技術(shù)對人的思維意識進(jìn)行模擬的一個系統(tǒng)。隨著科技的發(fā)展，人工智能系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣泛。圍棋機(jī)器人“阿爾法”作為虛擬智能機(jī)器人的代表，不僅可以像人類一樣思考問題，還擁有超越人類的智慧。雖然最初的人工智能系統(tǒng)并不是為了教育體系專門設(shè)計研發(fā)的，但隨著社會的進(jìn)步，智能化教育體系也在不斷發(fā)展[1]。

2.人工智能的系統(tǒng)構(gòu)造與關(guān)鍵技術(shù)

人工智能的系統(tǒng)，主要是由提供基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)信息、處理信息以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)四個方面構(gòu)成，通過信息以及價值兩個方面進(jìn)行系統(tǒng)的架構(gòu)。而人工智能的關(guān)鍵技術(shù)則是包含了圖譜的知識、機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)的視覺以及人機(jī)交互等。圖譜的知識是一種對數(shù)據(jù)信息的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述的知識，此項技術(shù)主要適用在專家在進(jìn)行評估預(yù)測卻無法清晰傳達(dá)心中所想的時候，知識圖譜是人工智能技術(shù)的核心技術(shù)，在關(guān)于數(shù)據(jù)的安全保障中起著非常重要的作用，人工智能系統(tǒng)的知識信息庫和推理計算的功能運轉(zhuǎn)都需要知識圖譜的支持。機(jī)器學(xué)習(xí)就涉及非常多領(lǐng)域的應(yīng)用了，此項技術(shù)主要是通過計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行人類的思維行為的模擬，通過不斷的新的信息捕捉在自身性能上進(jìn)行改善，通過大量數(shù)據(jù)的采集以及反復(fù)的模擬訓(xùn)練尋找解決問題的途徑。計算機(jī)通過對于人類視覺的模擬進(jìn)行對于圖片視頻類信息的數(shù)據(jù)采集，對采集的信息進(jìn)行整理分析。此項技術(shù)的應(yīng)用較為常見，如自動駕駛以及機(jī)器人都應(yīng)用了此項技術(shù)。人機(jī)交互，顧名思義，就是人類與計算機(jī)進(jìn)行信息的交換行為實現(xiàn)，除了之前的認(rèn)知心理，還有體感語音，以及情感的交互行為。

二、開放教育的特點

1.多樣化的學(xué)習(xí)方式

開放教育的教學(xué)形式多種多樣，所以學(xué)生的學(xué)習(xí)形式也是多樣化的。大多數(shù)選擇進(jìn)行開放教育的學(xué)生都是已經(jīng)參加工作的，他們沒有時間以及精力去接受全日制的高等教育的學(xué)習(xí)方式，只能根據(jù)自己的時間去選擇相應(yīng)的教育方式，選擇開放教育的學(xué)生可通過自身的實際情況進(jìn)行最后的決定，可以選擇的開放教育的形式有如網(wǎng)課自學(xué)、線下面授以及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)等等。開放教育與傳統(tǒng)教育形式不同之處，就在于時間地點的可選擇性。開放教育并不被學(xué)校的教學(xué)時間所約束，對于學(xué)習(xí)的時間要求并不嚴(yán)苛較為自由，但有少部分的專業(yè)的學(xué)習(xí)還是需要全日制的學(xué)習(xí)方式來實現(xiàn)。綜合考量，開放教育的學(xué)習(xí)時間以及地點靈活度較高，學(xué)習(xí)的形式方法較為多樣，可供參考的選項較多，是實現(xiàn)終身學(xué)習(xí)理念的重要途徑[2]。

2.依靠個人自主學(xué)習(xí)

全日制的普通高等教育的學(xué)校需要對學(xué)生進(jìn)行較為嚴(yán)格的全日制管理，而開放教育則是不同的，接受開放教育的學(xué)生大多數(shù)時間并不在學(xué)校里進(jìn)行接受教育輔導(dǎo)，而是在平時空閑下來的時間進(jìn)行自主化的學(xué)習(xí)。因為接受開放教育的學(xué)生基本上都是成年人，他們可以根據(jù)時間分配進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，成年人的自覺性較高，不需要老師的監(jiān)督管理。開放教育給學(xué)生的時間以及選擇空間較多，以便于學(xué)生去根據(jù)自身的實際情況進(jìn)行工作生活以及學(xué)習(xí)時間的合理分配以及安排。在這種情況下，教師就更不用進(jìn)行過多的約束管理。在一個需要根據(jù)自己的情況進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，就需要學(xué)生自覺地去繼續(xù)學(xué)習(xí)，自己進(jìn)行學(xué)習(xí)計劃的制定以及對于目標(biāo)的執(zhí)行，通過自主學(xué)習(xí)，使個人能力得到提升[3]。

三、人工智能對開放教育的影響

1.推動開放教育的發(fā)展

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，通過與教育體系進(jìn)行融合，對教育體系的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。人類文明的不斷進(jìn)步推動著教育體系的不斷變化，未來社會的發(fā)展前景是需要借助于新興的科技力量進(jìn)行的，而學(xué)生需要具備終身學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備以及觀念，養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)、自我更新的良好習(xí)慣。而對于進(jìn)行人工智能設(shè)計創(chuàng)造者則會作為高端人才，成為未來社會精英的后備力量。人工智能對于學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境也有所改變，傳統(tǒng)教學(xué)都是在學(xué)校的教室里進(jìn)行的，而人工智能系統(tǒng)可以讓學(xué)生實現(xiàn)隨時隨地學(xué)習(xí)，不僅可以學(xué)習(xí)任何自己感興趣的內(nèi)容，也可以利用人工智能系統(tǒng)追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，科學(xué)系統(tǒng)地規(guī)劃學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，讓人們做到真正意義上的開闊眼界。而且，在進(jìn)行智能化的教學(xué)中，教學(xué)資源的共享能夠讓學(xué)生身心得到全面發(fā)展，借助此項技術(shù)實現(xiàn)教育的發(fā)展進(jìn)程[4]。

2.通過技術(shù)創(chuàng)新，提升教學(xué)質(zhì)量

因為現(xiàn)代科技的發(fā)展進(jìn)程較快，我們都被數(shù)字化的環(huán)境所包圍。這種情況之下，觀看教師教學(xué)的途徑也非常多，這就讓學(xué)習(xí)變得更加簡單，借此激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)效率。技術(shù)的創(chuàng)新讓開放教育的資源豐富多樣，執(zhí)行時便捷高效，以便于開放教育的質(zhì)量的提升。開放教育對比傳統(tǒng)教育還有一項人數(shù)上的優(yōu)勢，因為不受影響教學(xué)環(huán)境，所以進(jìn)行開放教育的人數(shù)普遍規(guī)模較大。在人數(shù)眾多時，就會因為個人的基礎(chǔ)良莠不齊，導(dǎo)致學(xué)生之間出現(xiàn)差異性。正是這種差異性的產(chǎn)生，使學(xué)生之間共同學(xué)習(xí)、互幫互助。技術(shù)創(chuàng)新對于教師而言是一項非常好的教學(xué)工具，借此可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。智能教師對比傳統(tǒng)教師對于人體面部表情的捕捉更加敏銳，通過表情就可以表達(dá)出在課堂中學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)行教學(xué)節(jié)奏的調(diào)整，通過這種方式為學(xué)習(xí)提供支持，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

3.為教育的改革創(chuàng)新做出鋪墊

我們正處于大數(shù)據(jù)時代，而受到數(shù)據(jù)信息的影響，教育體系也正在為創(chuàng)新改革做出轉(zhuǎn)變。大數(shù)據(jù)的收集可以通過對學(xué)生的了解，結(jié)合學(xué)生的自身實際情況對教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)節(jié)奏方面做出修改，盡可能地滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)，真正實現(xiàn)因材施教。根據(jù)用戶的日常喜好進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集，則可以根據(jù)用戶喜好對其進(jìn)行學(xué)習(xí)資源的推薦，支持學(xué)生網(wǎng)上的個性化學(xué)習(xí)。通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)情況會更加全面。研究表明，文科生主要依靠平臺所提供的學(xué)習(xí)資源，而理科生在使用平臺時對于各種信息的搜索就較為平均全面，通過以上的結(jié)果，可以針對教學(xué)方案的制定進(jìn)行修正，這對于教師的教學(xué)工作起到了非常重要的作用。

四、人工智能在開放教育中的應(yīng)用

1.通過新興科技，打造沉浸式虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境

處于大數(shù)據(jù)為主導(dǎo)的環(huán)境中，學(xué)習(xí)形式的多樣性也通過人工智能系統(tǒng)得以實現(xiàn)，開放教育需要利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)為現(xiàn)代教育提供更新穎的教學(xué)模式，也就是從視覺空間上使學(xué)生可以身臨其境地學(xué)習(xí)。這種技術(shù)可以對于沒有圖片的書籍進(jìn)行情境的補(bǔ)充。在進(jìn)行人工智能教學(xué)之前的應(yīng)用技術(shù)是多媒體教學(xué)技術(shù)，通過制作各種生動有趣的教學(xué)軟件，去吸引學(xué)生們在課堂上的注意力，以便于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過圖片視頻等形式為學(xué)生做出情境展示，將知識的文字化傳授轉(zhuǎn)變?yōu)橄笮嗡季S，不僅可以加深學(xué)生的印象，還能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。當(dāng)在人工智能系統(tǒng)在教育系統(tǒng)之中進(jìn)行應(yīng)用之后，智能化的視覺空間不僅為教學(xué)資源進(jìn)行了大量的填充，在提供相關(guān)信息時不再只局限于文字與音響方面。雖然對于傳統(tǒng)模式的教學(xué)方式?jīng)_擊較大，但并不能完全地替代傳統(tǒng)教學(xué)，而是起到了一個非常好的補(bǔ)充作用，改變了以往傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容單一形式老舊的教學(xué)模式，整體的學(xué)習(xí)氣氛更加生動活潑，從根本上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高學(xué)習(xí)質(zhì)量以及學(xué)習(xí)效率。在進(jìn)行實際教學(xué)的時候，對于企業(yè)的案例教學(xué)較少，以至于學(xué)生在進(jìn)行學(xué)習(xí)與實踐的結(jié)合效果較差，對于學(xué)習(xí)狀態(tài)以及學(xué)習(xí)效果都有所降低。學(xué)?？梢酝ㄟ^加大與企業(yè)之間的聯(lián)系，進(jìn)行智能化視覺空間教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)與實踐的聯(lián)系。

2.打造智能化的學(xué)習(xí)課堂，提高學(xué)習(xí)效率

進(jìn)行開放教育的學(xué)習(xí)的途徑基本都是以線上學(xué)習(xí)為主。傳統(tǒng)模式的線上教學(xué)是通過學(xué)生進(jìn)行自主在網(wǎng)上搜索學(xué)習(xí)資料進(jìn)行瀏覽，學(xué)習(xí)方式比較單一。因為是通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的線上教學(xué)，教師與學(xué)生的所處地點并不一致，課堂內(nèi)容大多是老師在上面進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)的另一邊聽講，老師與學(xué)生之間缺乏一個有效的交流互動。在這種環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí)時，不僅沒有老師的交流，就是同學(xué)之間的交流也是近乎于無，因此，學(xué)生對于學(xué)習(xí)的積極性降低，導(dǎo)致學(xué)習(xí)的效率降低。所以，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)活動時，教師需要激發(fā)學(xué)生對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的興趣，通過在網(wǎng)絡(luò)課堂上增加交流互動，增強(qiáng)學(xué)習(xí)氛圍。通過人工智能系統(tǒng)打造出智能化的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課堂，不僅在教學(xué)學(xué)習(xí)的過程中增添了樂趣同時，促進(jìn)學(xué)生與老師在教學(xué)過程中的交流互動。智能化網(wǎng)絡(luò)課堂是通過兩位老師的教學(xué)共同完成的，一位是進(jìn)行課堂輔導(dǎo)的真人老師，另一位就是依附于人工智能系統(tǒng)平臺的機(jī)器人助教老師。在不授課的期間就由這位機(jī)器人助教去協(xié)助真人教師進(jìn)行問題的解答，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)中老師無法對學(xué)生的提問進(jìn)行及時回應(yīng)的問題，機(jī)器人助教還可以對于布置的學(xué)習(xí)作業(yè)以及學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行跟進(jìn)，對于學(xué)生進(jìn)行及時的學(xué)習(xí)提醒。

3.智能化學(xué)習(xí)方案的定制

人工智能系統(tǒng)中的智能化的識別技術(shù)以及智能化的推薦技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域較多，在開放教育系統(tǒng)可以通過智能化識別技術(shù)對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)方案的制定，以此提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。利用智能識別技術(shù)對于學(xué)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集整理分析，生成一套測試的問題，通過學(xué)生的答題情況掌握，學(xué)生對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況，以此針對學(xué)生進(jìn)行個性化的教學(xué)方案的定制，從教學(xué)資源、教學(xué)路徑以及學(xué)習(xí)節(jié)奏等各個方面設(shè)計方案。在此基礎(chǔ)上，可以通過智能化的推薦技術(shù)，進(jìn)行對于此，學(xué)生的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行智能化的推薦，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況智能化的識別系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)方案的及時調(diào)整。接受開放教育的學(xué)生以參加工作者作為主要群體，普遍從事較為普通的基層工作，通過接受開放教育進(jìn)行職稱以及崗位的提升。有部分學(xué)生是自身的綜合素質(zhì)還沒有達(dá)到提升要求，而另一部分則是某些單位對于學(xué)歷上有具體的要求。所以，開放教育就是最好的進(jìn)行自我提升的方式。根據(jù)此類學(xué)生的需求，系統(tǒng)平臺就會通過智能化的推薦技術(shù)進(jìn)行專業(yè)知識以及專業(yè)技能方面的推送，通過各種專業(yè)方面的推送，再對他們進(jìn)行學(xué)以致用的引導(dǎo)。進(jìn)行開放教育，最重要的就是教學(xué)結(jié)合實際，這樣學(xué)生才能把學(xué)到的內(nèi)容加以運用，解決實際工作中遇到的問題，將學(xué)到的知識以及實踐的結(jié)果轉(zhuǎn)化為工作的能力水平，實現(xiàn)自我價值的提升。

4.個性化的題目設(shè)計

由于現(xiàn)今的數(shù)字化技術(shù)發(fā)展日趨成熟，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)信息的采集方式也是多種多樣，這些信息數(shù)據(jù)經(jīng)過長期的積累，形成的數(shù)據(jù)信息非常龐雜。根據(jù)收集到的學(xué)生信息，通過人工智能系統(tǒng)的計算分析技術(shù)對于學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)以及測試成績進(jìn)行分析，針對學(xué)生學(xué)習(xí)時遇到的較為薄弱的知識點，對于測試題目進(jìn)行個性化的設(shè)計，再根據(jù)學(xué)生的完成情況進(jìn)行重新的評估。由于開放教育平臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為的分析不夠完善，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果很難得到有效提升，可以根據(jù)上述的計算分析技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱方面進(jìn)行補(bǔ)足。因為在線教學(xué)時，老師設(shè)計的題目具有普遍性，并不能針對學(xué)生進(jìn)行個性化的題目設(shè)計，所以在對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的測試時，反饋回來的數(shù)據(jù)信息對于學(xué)生的個性教學(xué)幫助較小。而個性化的題目教學(xué)則會讓學(xué)生對其薄弱的地方印象深刻，對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的記憶也更為鞏固。在進(jìn)行題目設(shè)計的時候，主要針對學(xué)生的薄弱點，促進(jìn)他們產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動力。學(xué)生在整體學(xué)習(xí)完成后進(jìn)行測試答題，利用系統(tǒng)給出的詳細(xì)的評分報告，針對學(xué)習(xí)不足的方面進(jìn)行加強(qiáng)。

結(jié)語

綜上所述，人工智能系統(tǒng)在開放教育中起到非常重要的作用。經(jīng)過上文的分析可得，人工智能系統(tǒng)在開放教育的應(yīng)用分為以下四個方面，包括通過利用新興科技，打造沉浸式虛擬環(huán)境學(xué)習(xí)；打造智能化的學(xué)習(xí)課堂；智能化學(xué)習(xí)方案的定制；個性化的題目設(shè)計。以此，促進(jìn)開放教育的人工智能化快速發(fā)展。