人工智能賦能教育新篇章

摘要：本文深入探討了智能體在中小學(xué)教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，著重分析了智能體作為教學(xué)助手、個性化學(xué)習(xí)平臺、自動化管理工具和教學(xué)評估系統(tǒng)的角色，并通過“智慧小院士”這一案例展示了智能體在實(shí)際教學(xué)中的有效性及其對學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)的積極影響。

關(guān)鍵詞：智能體 教育技術(shù) 教學(xué)助手 個性化學(xué)習(xí)

在21 世紀(jì)的教育領(lǐng)域，人工智能技術(shù)正逐漸成為推動教學(xué)創(chuàng)新的重要驅(qū)動力。特別是在中小學(xué)教育階段，智能體（agents）作為人工智能技術(shù)的杰出代表，正以其獨(dú)特的優(yōu)勢為教學(xué)方法帶來革命性的變化。智能體不僅能夠作為教師的輔助工具，提高教學(xué)效率，還能為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，推動教育模式向更加智能化、高效化的方向發(fā)展。

一、智能體概述

智能體，作為人工智能技術(shù)的代表，是一種能夠執(zhí)行任務(wù)和解決問題的軟件系統(tǒng)。在教育領(lǐng)域，智能體的應(yīng)用不僅局限于個性化學(xué)習(xí)輔導(dǎo)，還擴(kuò)展到了教學(xué)管理、評估等多個方面。智能體的特性包括自適應(yīng)性（根據(jù)環(huán)境變化和用戶行為調(diào)整行為）、交互性（能用自然語言交流，理解并回答用戶問題）、學(xué)習(xí)能力（通過精細(xì)學(xué)習(xí)的算法，從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并改進(jìn)其性能）和決策能力（在給定的條件下作出邏輯決策，生成對應(yīng)的內(nèi)容）等。

在教育領(lǐng)域，智能體更多是輔助教師，成為科研工具的助手或某一項(xiàng)工作的助手，比如可以利用智能體進(jìn)行作文批改、名著探究等教學(xué)活動，提高教學(xué)效率和效果，其應(yīng)用涵蓋了教學(xué)、管理和學(xué)生輔導(dǎo)等多個應(yīng)用場景。

（1）教學(xué)助手。智能體可作為教師助手輔助教學(xué)活動。例如在課堂上，智能體通過語音識別和自然語言處理技術(shù)實(shí)時回答問題，提供即時反饋和補(bǔ)充資料，不僅可以減輕教師的負(fù)擔(dān)，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度。

（2）個性化學(xué)習(xí)。每個學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和興趣愛好都不同，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以滿足所有學(xué)生的需求。智能體能根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和興趣提供個性化學(xué)習(xí)建議和資源。例如為學(xué)生推薦合適的學(xué)習(xí)材料，設(shè)計(jì)個性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃，幫助學(xué)生更有效地學(xué)習(xí)。

（3）自動化管理。在學(xué)校管理方面，智能體可以幫助自動化地處理重復(fù)性和繁瑣的任務(wù)。例如可自動生成通知、管理出勤記錄、安排課程表等，不僅提高了管理效率，還減少了人為錯誤的可能性。

（4）教學(xué)評估。智能體可輔助進(jìn)行教學(xué)評估。通過分析學(xué)生的作業(yè)、考試成績和課堂表現(xiàn)，智能體為教師提供詳細(xì)評估報(bào)告，幫助了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況并及時調(diào)整教學(xué)策略。

二、智能體設(shè)置

1. 智能體的基礎(chǔ)形成過程

“智慧小院士”（ 圖1） 是專為科技教育活動設(shè)計(jì)的智能體，它體現(xiàn)了智能體在實(shí)際教育場景中的創(chuàng)新應(yīng)用，以下是以“智慧小院士”為例的智能體的生成細(xì)節(jié)和步驟。

（1）基本信息設(shè)置。為智能體定義一個明確的角色和主題，例如“智慧小院士”專注于科技教育活動，提供活動介紹并解答相關(guān)問題。

（2）配置信息。在這一階段，設(shè)置智能體的功能類別，如工具類或游戲類等，并定義其能力，如文件管理、郵件撰寫或會議記錄等。

（3）模型能力選擇。根據(jù)智能體的角色和功能，選擇合適的模型能力，如思維導(dǎo)圖生成、論文檢索流程圖制作等。

（4）界面訂制。訂制智能體的用戶界面，包括語言選擇、開場白和預(yù)制問題，以及是否開啟下一步問題的提示等。

（5）知識庫配置。上傳相關(guān)文本內(nèi)容到智能體的知識庫中，使其能夠根據(jù)這些信息提供準(zhǔn)確的回答和建議。

（6）高級配置。調(diào)整智能體的算法參數(shù)，如溫度參數(shù)，以控制回答的隨機(jī)性和創(chuàng)造性。

（7）測試與優(yōu)化。在實(shí)際使用中測試智能體的性能，并根據(jù)反饋進(jìn)行優(yōu)化，以確保其能夠有效輔助教學(xué)活動。

2. 智能體運(yùn)轉(zhuǎn)情況分析

（1）智能體架構(gòu)與界面。①瀏覽器窗口：左側(cè)用于訪問知識庫、搜索引擎、相關(guān)研究文獻(xiàn)等資源；右側(cè)用于同時管理多個任務(wù)或搜索會話。②文本編輯器：中間部分的文本編輯器用于顯示智能體處理結(jié)果，或供用戶輸入指令和問題（圖2）。

（2）數(shù)據(jù)處理與交互。①處理時間：智能體在處理用戶輸入時表現(xiàn)出顯著的處理時間（如“耗時16 736 ms ｜13 480 Tokens”），包括自然語言解析、數(shù)據(jù)檢索和推理等。②輸入與輸出：用戶輸入通過“User Input”接收，處理后的信息則以中文形式展示在文本編輯器中。此外，處理過程中還涉及對知識庫的搜索（如“已搜索知識庫3.6s”），顯示了對現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源的有效利用。

（3）技能要求與任務(wù)分配。①回答問題：智能體被設(shè)計(jì)為能夠根據(jù)用戶提問，在知識庫中搜索相關(guān)答案，并以清晰的數(shù)據(jù)和科學(xué)原理為依據(jù)進(jìn)行解答。②詳盡解釋：對于每個問題，智能體不僅需要提供答案，還要給出詳盡的知識解釋，以確保用戶能夠理解。③任務(wù)限制：智能體僅回答與北京“小院士”科技教育活動相關(guān)的問題，這表明它具有明確的任務(wù)范圍和應(yīng)用場景。

（4）性能與優(yōu)化。①處理速度：盡管智能體在處理過程中耗費(fèi)了較長時間，但顯示了優(yōu)化空間的存在，例如通過改進(jìn)數(shù)據(jù)檢索算法、增加計(jì)算資源或優(yōu)化軟件架構(gòu)縮短處理時間。②反饋機(jī)制：通過“一鍵反饋”功能，用戶可以就智能體的表現(xiàn)提供反饋，有助于進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。

三、“智慧小院士”智能體案例

“智慧小院士”智能體在設(shè)計(jì)和運(yùn)行上表現(xiàn)出了高度的專業(yè)性和針對性，能夠在復(fù)雜的信息環(huán)境中為特定用戶群體提供高質(zhì)量的問題解答和知識支持?！爸腔坌≡菏俊敝悄荏w的輸出，首先要保證內(nèi)容準(zhǔn)確性與質(zhì)量，其回答基于“嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)和科學(xué)原理”，且強(qiáng)調(diào)了知識來源的權(quán)威性（優(yōu)先來源于“知識庫”，然后是搜索引擎，如“必應(yīng)”）；而從描述中可以看出，智能體不僅提供答案，還確保答案的解釋詳盡易懂，這對于用戶理解問題和答案至關(guān)重要。其次，智能體還要做到任務(wù)相關(guān)性的專注，“智慧小院士”限制在回答與北京“小院士”科技教育活動相關(guān)的問題，這種專注性確保了回答的高相關(guān)性和專業(yè)性。在“智慧小院士”智能體的輔助下，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科技教育活動的選題變得更加高效和精準(zhǔn)。

利用知識庫獲取選題靈感?！爸腔坌≡菏俊敝悄荏w內(nèi)置了豐富的知識庫，涵蓋了科技教育活動的多個領(lǐng)域和主題。教師可以通過與智能體的交互，快速獲取與當(dāng)前教學(xué)需求相關(guān)的選題靈感。例如，教師可以詢問智能體關(guān)于最新科技發(fā)展趨勢、熱門科研話題或?qū)W生感興趣的科學(xué)問題，智能體將根據(jù)知識庫的內(nèi)容提供有針對性的回答和建議。

智能篩選與匹配。智能體不僅能提供選題靈感，還能根據(jù)教師的具體需求和學(xué)生的實(shí)際情況，進(jìn)行智能篩選與匹配。教師可以輸入學(xué)生的年齡、興趣、學(xué)習(xí)水平等信息，智能體將基于這些信息，為教師推薦最適合學(xué)生的選題方向。這種個性化的匹配方式有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們參與科技教育活動的積極性和有效性。

提供選題分析與指導(dǎo)。在確定了初步的選題方向后，教師可以利用智能體提供的選題分析與指導(dǎo)功能，進(jìn)一步細(xì)化選題。智能體可以根據(jù)選題的關(guān)鍵詞和主題，為教師提供相關(guān)科研背景、研究現(xiàn)狀、潛在的研究問題和可能的解決方案等信息。這些信息有助于教師更深入地了解選題，從而為學(xué)生制訂更加詳細(xì)和可行的研究計(jì)劃。

實(shí)時互動與反饋。在整個選題過程中，教師可以與智能體進(jìn)行實(shí)時互動，獲取即時反饋和建議。智能體能夠根據(jù)教師的提問和反饋，不斷調(diào)整和優(yōu)化其回答和建議，以確保教師能夠獲得最準(zhǔn)確、最有用的信息。這種實(shí)時互動的方式有助于教師更加靈活地應(yīng)對選題過程中的各種挑戰(zhàn)和問題。

下面以“智慧小院士”智能體的主要功能為例進(jìn)行說明。

1. 輔助教師進(jìn)行科技類的教育課題研究（圖3）

2. 輔助學(xué)生進(jìn)一步分析“小院士”活動中研究的選題與導(dǎo)向（圖4）

3. 進(jìn)一步了解“小院士”的申報(bào)說明和細(xì)節(jié)（圖4）

綜上所述，“智慧小院士”智能體在輔助教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行選題方面發(fā)揮了重要作用。它提供了豐富的知識庫和智能功能，幫助教師快速獲取選題靈感、進(jìn)行智能篩選與匹配、提供選題分析與指導(dǎo)，以及實(shí)時互動與反饋。這些功能不僅提高了教師的工作效率和質(zhì)量，還為學(xué)生提供了更加個性化、高效和有趣的科技教育活動體驗(yàn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷深化，“智慧小院士”智能體將在未來教育中發(fā)揮更加重要的作用。