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人工智能教育功能精選(五篇)

發(fā)布時(shí)間:2024-02-04 16:53:15

序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù),我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇人工智能教育功能,期待它們能激發(fā)您的靈感。

人工智能教育功能

篇1

關(guān)鍵詞 人工智能 網(wǎng)絡(luò) 專家系統(tǒng)

中圖分類號:TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

0引言

20 世紀(jì)以來,計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異,不斷更新?lián)Q代,以最早期的機(jī)械運(yùn)行方式為基礎(chǔ),經(jīng)歷了電子管時(shí)代、晶體管時(shí)代直到集成電路,時(shí)至今日已涉及到人們生活、工作和學(xué)習(xí)的各個(gè)方面,伴隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)并逐步普及應(yīng)用,人們又開始力圖根據(jù)認(rèn)識水平和技術(shù)條件,試圖用機(jī)器來代替人的部分腦力勞動(dòng),以提高征服自然的能力。

1人工智能的概念

人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI,也稱機(jī)器智能。“人工智能”一詞最初是在1956年的Dartmouth學(xué)會(huì)上提出的。它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學(xué)科。主要探討如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動(dòng),并以此解決如咨詢、診斷、預(yù)測、規(guī)劃等需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題。通俗的說,人工智能可以分為兩部分來理解,即“人工”和“智能”,顧名思義就是人造的智能。人工智能是研究如何制造智能機(jī)器或智能系統(tǒng)來模擬人類智能活動(dòng)的能力,以延伸人們智能的科學(xué)。

2人工智能和教育的關(guān)系

(1)人工智能和教育的關(guān)系。人工智能以及人工智能科學(xué)從1956年誕生起,其研究和應(yīng)用領(lǐng)域就與教育緊密相關(guān)。人工智能就是研究讓計(jì)算機(jī)接受教育、提高智能的科學(xué)技術(shù)。AI的研究成果又反過來應(yīng)用到我們?nèi)粘I畹母鱾€(gè)方面,并可以改進(jìn)我們的生活。比如應(yīng)用到教育過程中,促進(jìn)教育的工作效率(減少教師的數(shù)量和工作時(shí)間、甚至直接提高受教育者的智能)。還可以產(chǎn)生新的教學(xué)模式,如網(wǎng)上學(xué)習(xí)共同體、合作學(xué)習(xí)等。(2)人工智能在教育中的應(yīng)用。人工智能原理和技術(shù)從誕生起就應(yīng)用于教育,其產(chǎn)品通常稱作智能指導(dǎo)系統(tǒng)ITS或者智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)ICAI。

ICAI系統(tǒng)可以采用多種形式。從根本上講,它是在保證學(xué)生和程序靈活性的方式下,應(yīng)用人工智能原理和技術(shù),組織安排教學(xué)系統(tǒng)的各種成分。它并不是根據(jù)預(yù)先輸入的問題、預(yù)先想到的解答、預(yù)先指定的分支等進(jìn)行工作,而是根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)積累的知識而工作。它的一般工作準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn),是依賴本身的知識結(jié)構(gòu)和近期活動(dòng)事件,如學(xué)生回答的歷史記錄。許多ICAI系統(tǒng)都具有這樣的重要特點(diǎn),即能夠?qū)崿F(xiàn)與學(xué)生的自然語言對話。

3人工智能與網(wǎng)絡(luò)教育的融合

隨著人工智能的理論與技術(shù)發(fā)展,其在教育中的應(yīng)用日漸擴(kuò)大,例如Internet上的web站點(diǎn),其網(wǎng)頁的組織形式,就包含智能的原理。目前人工智能在教育領(lǐng)域特別是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面:

(1)ICAI。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)是由程序教學(xué)發(fā)展而來。但是以程序教學(xué)為理論基礎(chǔ)開發(fā)的CAI課件,在推理機(jī)制和學(xué)生模型方面存在不足,因而不能根據(jù)不同學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,缺乏靈活的應(yīng)變能力。

借鑒人工智能中的專家系統(tǒng)知識,由于專家系統(tǒng)中包含知識庫和推理機(jī)兩個(gè)基本模塊,在一般專家系統(tǒng)中再加入一個(gè)“學(xué)生模型”模塊,就構(gòu)成智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(ICAI)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。其中推理機(jī)的作用相當(dāng)于現(xiàn)實(shí)教學(xué)中的教師,它可以根據(jù)知識庫中的內(nèi)容和學(xué)生模型推斷出每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知特點(diǎn)和當(dāng)前知識水平,根據(jù)學(xué)生的不同特點(diǎn)選擇最適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法,并可對學(xué)生進(jìn)行有針對性的個(gè)別指導(dǎo),提高教學(xué)效果。

(2)智能。在我們傳統(tǒng)的教學(xué)過程中,最經(jīng)典的教學(xué)模式是以教師為主,教師講、學(xué)生聽,它是一種單向溝通模式。這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)是有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮,便于教師組織、監(jiān)控整個(gè)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程,便于師生之間的情感交流,因而有利于系統(tǒng)的科學(xué)知識的傳授,并能充分考慮情感因素在學(xué)習(xí)過程中的重要作用。

上世紀(jì)90年代以來,隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論日益流行。這種理論強(qiáng)調(diào)在教師主導(dǎo)下以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí),即一種“主導(dǎo)――主體”教學(xué)結(jié)構(gòu)。在這種教學(xué)并重的結(jié)構(gòu)中,教師是教學(xué)過程的組織者、是良好情操的培養(yǎng)者;學(xué)生是信息加工與情感體驗(yàn)的主體,是知識意義的主動(dòng)建構(gòu)者;教學(xué)媒體既是輔助教師教的演示工具,又是促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的工具。

在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)中,為實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)模式,把人工智能中的智能體(Agent)技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)中,并逐漸成為在教學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化的一種主流技術(shù)。

篇2

關(guān)鍵詞:人工智能;教育;應(yīng)用;問題

中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)03-0159-02

人工智能是研究如何構(gòu)造智能機(jī)器(智能計(jì)算機(jī))或智能系統(tǒng),使其模擬、延伸、擴(kuò)展人類智能的學(xué)科。隨著人工智能的理論與技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其在教育領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用也越來越受到重視,并取得了一定的研究成果。

一、人工智能教育應(yīng)用的主要形式

人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用的最直接結(jié)果就是誕生了智能教學(xué)系統(tǒng)。智能教學(xué)系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)為基礎(chǔ)而興起的,它是以學(xué)生為中心,以計(jì)算機(jī)為媒介,利用計(jì)算機(jī)模擬教學(xué)專家的思維過程而形成的開放式人機(jī)交互系統(tǒng)。目前,智能教學(xué)系統(tǒng)已成為人工智能在教育中應(yīng)用的主要形式。智能教學(xué)系統(tǒng)主要是在知識表示、推理方法和自然語言理解等方面應(yīng)用了人工智能原理。由于它綜合了知識專家、教師與學(xué)生三者的活動(dòng),因此,與之相對應(yīng)的,智能教學(xué)系統(tǒng)一般分成知識庫、教學(xué)策略和學(xué)生模型三個(gè)基本模塊,再加上一個(gè)自然語言智能接口。智能教學(xué)系統(tǒng)的功能具體來說有以下幾條:了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知特點(diǎn)和當(dāng)前知識水平;能根據(jù)學(xué)生的不同特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,并可對學(xué)生進(jìn)行有針對性的個(gè)別指導(dǎo);允許學(xué)生用自然語言與“計(jì)算機(jī)導(dǎo)師”進(jìn)行人機(jī)對話。智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅要有計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識,還需要有教育科學(xué)的理論指導(dǎo)。

二、人工智能在教育中應(yīng)用的局限性分析

1.阻礙人工智能發(fā)展的關(guān)鍵因素。在人工智能的發(fā)展中,一直存在著對“計(jì)算機(jī)是否能代替人腦甚至超過人腦”的問題的討論,實(shí)際上,以電子計(jì)算機(jī)為主要工具模擬人的某些思維活動(dòng)而產(chǎn)生的人工智能是有局限的。①計(jì)算機(jī)處理問題的根本原理。要計(jì)算機(jī)解決某種問題,有三個(gè)基本的前提:必須把問題形式化;問題還必須是可計(jì)算的,即要有一定的算法;問題必須有合理的復(fù)雜度,即要避免指數(shù)爆炸。由于人的智能活動(dòng)不能完全形式化,因此,機(jī)器就不能將人腦的智力活動(dòng)全部復(fù)制出來。電子計(jì)算機(jī)最終只能把握0、1這兩個(gè)開關(guān)代碼,遇到不能形式化、不能找到算法或不能程序化的任務(wù),計(jì)算機(jī)則難以執(zhí)行。②人和機(jī)器之間的根本區(qū)別。智能模擬利用了人和機(jī)器的共性,即兩者都是一個(gè)信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng),但兩者之間存在著不容忽視的本質(zhì)區(qū)別。智能模擬與天然智能屬于兩種不同的進(jìn)化系統(tǒng),人類的智能是人類社會(huì)實(shí)踐的產(chǎn)物,機(jī)器的智能是機(jī)械制造的結(jié)果。大腦和電腦的組織結(jié)構(gòu)也不相同,兩者屬于兩種不同的運(yùn)動(dòng)過程,前者是復(fù)雜的生理--心理過程,后者是機(jī)械--物理過程。智能模擬可以在局部上超過天然智能,但是,模擬的根本方法是功能模擬法,兩個(gè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和實(shí)際過程上是不一樣的。智能模擬不具有人的思維的社會(huì)性,不具有主觀世界。

2.人工智能在教育中應(yīng)用的局限。就目前人工智能的發(fā)展水平以及人工智能本身的特點(diǎn)而言,它在教育中的應(yīng)用也是有其局限性的。①與學(xué)生之間無法暢通交流。教育本質(zhì)上是一種“交互”活動(dòng),而智能教學(xué)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)最充分、最真實(shí)的交互。目前自然語言理解的研究成果非常有限,遠(yuǎn)不能達(dá)到人人交流的要求。此外,就態(tài)度、品德、情感等教育問題而言,機(jī)器只能通過學(xué)生輸入計(jì)算機(jī)的信息來判斷其掌握和內(nèi)化程度,而無法像人類教師通過自然狀態(tài)的交流和觀察來判斷學(xué)生的真實(shí)情況,因此,“機(jī)器智能”很容易被蒙蔽“雙眼”,無法做到像人與人之間那樣自然暢通的交流。②決策和推理機(jī)制不完善。智能教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵智能所在是其決策和推理機(jī)制,即“教學(xué)策略”模塊根據(jù)不同學(xué)生的具體情況通過推理做出靈活決策,這種決策基于學(xué)生模塊提供的有關(guān)學(xué)生的知識水平、認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)風(fēng)格,而這些不能完全被形式化。同時(shí),隨著教育理念的不斷更新以及教學(xué)模式和教學(xué)方法的不斷改進(jìn),系統(tǒng)所應(yīng)用的教學(xué)策略模塊用于評估和判斷學(xué)生學(xué)習(xí)過程的能力是有限的。③人工智能并非適合所有的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。根據(jù)加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類,學(xué)習(xí)分為言語信息、智慧技能、認(rèn)知策略、動(dòng)作技能和態(tài)度五類。言語信息分為符號學(xué)習(xí)、事實(shí)學(xué)習(xí)和有組織的知識學(xué)習(xí),這些屬于可形式化內(nèi)容,適用于智能教學(xué)系統(tǒng);智慧技能分為辨別、具體概念、定義性概念、規(guī)則和高級規(guī)則,其中前四項(xiàng)屬于可形式化內(nèi)容,適用于智能教學(xué)系統(tǒng),而高級規(guī)則屬于復(fù)雜――形式化內(nèi)容,部分內(nèi)容不適用于智能教學(xué)系統(tǒng);動(dòng)作技能和態(tài)度領(lǐng)域的學(xué)習(xí),在其認(rèn)知成分中可以使用智能教學(xué)系統(tǒng),但情感和行為成分等非形式化內(nèi)容,則難以用智能教學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。因此,并不是所有的學(xué)習(xí)領(lǐng)域都適用于智能教學(xué)系統(tǒng)。智能教學(xué)系統(tǒng)在教育中應(yīng)用的重點(diǎn)應(yīng)放在認(rèn)知領(lǐng)域中的符號學(xué)習(xí)、事實(shí)學(xué)習(xí)和有組織的知識學(xué)習(xí)、辨別、具體概念、定義性概念以及規(guī)則這些學(xué)習(xí)內(nèi)容上。

三、人工智能教育應(yīng)用的發(fā)展方向

近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及現(xiàn)代教育教學(xué)理論的發(fā)展,人工智能在教育中應(yīng)用的發(fā)展呈現(xiàn)出以下幾個(gè)趨勢。

1.開始突破單一的個(gè)別化教學(xué)模式。長期以來,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)和智能教學(xué)系統(tǒng)都是強(qiáng)調(diào)個(gè)別化教學(xué)模式,這種模式在發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和進(jìn)行因人而異的指導(dǎo)等方面確實(shí)有許多優(yōu)點(diǎn)。但是,隨著認(rèn)知學(xué)習(xí)理論研究的進(jìn)展,人們發(fā)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)和智能教學(xué)系統(tǒng)中只強(qiáng)調(diào)個(gè)別化是不夠的,在某些場合(例如問題求解)采用協(xié)作方式往往更能奏效。因此,近年來在智能教學(xué)系統(tǒng)中,協(xié)作型教學(xué)模式得到越來越多的重視和研究。

2.智能教學(xué)系統(tǒng)日益與超媒體技術(shù)相結(jié)合。超媒體系統(tǒng)具有良好的開發(fā)環(huán)境、靈活方便的用戶界面以及圖、文、聲并茂的特點(diǎn),而且其信息的組織方式與人類認(rèn)知的聯(lián)想記憶習(xí)慣相符,已成為目前一種最理想的信息載體和最有效的信息組織與信息管理技術(shù),在許多領(lǐng)域尤其是教育領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。把超媒體技術(shù)引入智能教學(xué)系統(tǒng),從而發(fā)展成為智能超媒體輔助教學(xué)系統(tǒng),可以大大改善計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,從而顯著提高教學(xué)效果。

3.智能教學(xué)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系日益密切。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和普及為遠(yuǎn)程教育和終身教育提供了一個(gè)良好的空間。當(dāng)前,智能教學(xué)與多媒體網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合成為人工智能在教育中應(yīng)用的一個(gè)勢不可擋的發(fā)展趨勢。

4.傳統(tǒng)人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊決策機(jī)制相結(jié)合。傳統(tǒng)人工智能從宏觀角度開展認(rèn)知模擬,可以部分地模擬人類的邏輯思維過程,而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊決策機(jī)制從微觀方面進(jìn)行認(rèn)知模擬,著力實(shí)現(xiàn)模仿人類右腦的模糊處理功能和整個(gè)大腦的并行化處理功能。今后將探索一種新的智能處理模型:把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊決策機(jī)制和符號專家系統(tǒng)的推理能力結(jié)合起來,利用多重知識源、多種模型進(jìn)行復(fù)合協(xié)同處理。如果上述技術(shù)能夠成熟運(yùn)用,那將對人工智能的發(fā)展及其在教育中的應(yīng)用起到?jīng)Q定性的作用。

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篇3

蘇霍姆林斯基在《教育藝術(shù)》中認(rèn)為,“在人的心靈深處有一種根深蒂固的需要,就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。在兒童的精神世界中,這種需要特別強(qiáng)烈”。我們要敢于打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)培養(yǎng)真正適應(yīng)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型和國際化人才。現(xiàn)代教育技術(shù)是伴隨現(xiàn)代科技的發(fā)展,特別是電子、通訊、計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展而產(chǎn)生的,也是現(xiàn)代教育理論發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。

作為新一輪科技革命的代表,人工智能(AI)技術(shù)已經(jīng)或正在顛覆性地改變著許多行業(yè)和領(lǐng)域,而教育就是其中之一。來自谷歌的世界頂尖的人工智能專家團(tuán)隊(duì)將AI的智能l展劃分成了三級:第一級是“弱人工智能”,只能夠?qū)W⒃谝粋€(gè)特定領(lǐng)域,如下圍棋;第二級是“強(qiáng)人工智能”,能夠達(dá)到或超過人類水準(zhǔn);第三級是比人類聰明1000萬倍的人工智能。

目前,“弱人工智能”已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面:搜索引擎、實(shí)時(shí)在線地圖、手機(jī)語音助手、智能客服等都運(yùn)用了人工智能技術(shù)。盡管人工智能要從感知、行為和認(rèn)知三個(gè)維度全面模擬甚至超越人類,還有很長的路要走,但目前的AI憑借強(qiáng)大的計(jì)算能力、存儲能力和大數(shù)據(jù)處理能力,已經(jīng)改變著傳統(tǒng)教育模式與教育形式,在破解教育資源不均、提高教育效率和教學(xué)質(zhì)量、提供個(gè)性化精準(zhǔn)化教學(xué)、優(yōu)化教育評價(jià)系統(tǒng)等方面將發(fā)揮重要作用。

浙江西湖高等研究院人工智能研究室主任于長斌認(rèn)為,人工智能下一步應(yīng)用可能是遠(yuǎn)程教育、自我強(qiáng)化教育,甚至是教育領(lǐng)域的機(jī)器換人。從人工智能現(xiàn)階段研究成果來看,機(jī)器人做數(shù)學(xué)題、英語題完全沒有問題,有科學(xué)家還成功用人工智能自動(dòng)生成科研和學(xué)術(shù)論文,其中有一些甚至被期刊錄用。

高考機(jī)器人

在今年6月7日的“高考”中,人工智能機(jī)器人AI-Maths在數(shù)學(xué)科目的兩套試題考試中分別取得了105分和100分的成績。整個(gè)答題過程中,機(jī)器人不聯(lián)網(wǎng)、不連接題庫、無人工參與,全由機(jī)器人獨(dú)立完成解答。研究人員表示,由于AI-Maths在識別自然語言時(shí)遇到了一些困難,導(dǎo)致部分考題失分。

AI-Maths先后解答了2017年數(shù)學(xué)科目高考的北京文科卷和全國Ⅱ卷的試題,分別用時(shí)22分鐘和10分鐘,北京文科卷得分105分,全國Ⅱ卷(數(shù)學(xué))得分100分。對這臺機(jī)器人來說,解答一道題目的時(shí)間最快不到一秒。此前總共做了不到500套試卷,大約12000道數(shù)學(xué)題。而一個(gè)中國學(xué)生,按照每天10道數(shù)學(xué)題估算,到高考前已經(jīng)做了大約30000道數(shù)學(xué)題。

考試結(jié)果顯示,這臺高考解題機(jī)器人在不依賴大數(shù)據(jù)的前提下,邏輯分析能力遠(yuǎn)超人類,但在文意理解、多樣性思維上要比人類遜色得多。參與閱卷的資深數(shù)學(xué)老師表示,AI-Maths相當(dāng)于中等成績水平的高中畢業(yè)生,失分主要是因?yàn)椤白x不懂題目”,遇到一些人類語言(而非數(shù)學(xué)語言)時(shí),無法理解。

專家指出,這次機(jī)器人不得高分的原因較多,首先這個(gè)機(jī)器人并沒有代表機(jī)器人的最高水平,其次機(jī)器人沒有聯(lián)網(wǎng),不能夠聯(lián)想自己的知識,這樣得低分也是理所當(dāng)然的了。經(jīng)過更多的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)以后,未來AI-Maths會(huì)取得更好的成績。

該機(jī)器人是由成都準(zhǔn)星云學(xué)科技有限公司研發(fā)的一款以自動(dòng)解題技術(shù)為核心的人工智能系統(tǒng),誕生于2014年。該公司參與了科技部的863“超腦計(jì)劃”。

同時(shí)進(jìn)行的另一場機(jī)器人高考測試中,學(xué)霸君的Aidam首次與6名高考理科狀元在北京同臺PK,解答2017年高考文科數(shù)學(xué)試題。Aidam的成績?yōu)?34分,6名狀元的平均分為135分。Aidam答題耗時(shí)9分47秒。為了展示,Aidam當(dāng)天答題放慢了六倍速度,平時(shí)每道題完成時(shí)間應(yīng)該在7-15秒。

從2014年開始,國內(nèi)人工智能引領(lǐng)者科大訊飛就聯(lián)合了包括北大、清華等在內(nèi)的超過30家科研院校和企業(yè),共同開啟了一項(xiàng)隸屬國家863計(jì)劃的“高考機(jī)器人”項(xiàng)目,他們希望通過這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施,研制出能夠參加高考并在2020年考上北大、清華的智能機(jī)器人。“超腦計(jì)劃”匯集了國內(nèi)近60%的人工智能專家,其重點(diǎn)就是要研究突破機(jī)器的知識表達(dá)、邏輯推理和在線學(xué)習(xí)能力。

目前,高考機(jī)器人在英語學(xué)習(xí)方面也取得階段性成果:一是翻譯,已經(jīng)能夠讓翻譯能力達(dá)到高考入門水平。二是在廣東地區(qū)的英語高考、中考場景中,在發(fā)音準(zhǔn)不準(zhǔn)、填空題選擇題,判斷你懂不懂知識上,機(jī)器已經(jīng)超過人工。三是口語作文實(shí)現(xiàn)突破。比如給學(xué)生一個(gè)題目《My Mother》,現(xiàn)在AI機(jī)器的評測打分已經(jīng)比人類打分更精準(zhǔn)。

有人提出了一個(gè)十分滑稽的問題,那就是人工智能要是通過高考考上大學(xué),是不是意味著我們的教育培養(yǎng)出來的就是考試的機(jī)器?這個(gè)問題的邏輯不一定嚴(yán)密,但巧妙地折射出了現(xiàn)行教育體制的一些問題。如果以應(yīng)試為主的教育方式不改變,智能機(jī)器取代老師幾乎是必然。更可怕的是,這樣的教育培養(yǎng)出的人也將被智能機(jī)器淘汰。

AI閱卷批改作業(yè)

面對龐大的考生規(guī)模和多種多樣的考試,專家和老師閱卷成為一個(gè)獨(dú)特的景觀。從傳統(tǒng)的紙筆閱卷到網(wǎng)上閱卷,再到今天的機(jī)器智能閱卷,AI可以輕松解決繁重復(fù)雜的閱卷難題,大大提高閱卷的效率和質(zhì)量。

通過對試卷進(jìn)行數(shù)字化掃描、格式化處理,轉(zhuǎn)換成機(jī)器可識別的信號,機(jī)器就能按閱卷專家的評判標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行自動(dòng)化閱卷,還可以自動(dòng)檢測出空白卷、異常卷,并給出最終的評閱報(bào)告及考試分析報(bào)告。原來三個(gè)月的工作,現(xiàn)在一周就能完成,而且更準(zhǔn)確、公正。

中國教育部考試中心對“超腦計(jì)劃”的閱卷工作進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果是,在“與專家評分一致率、相關(guān)度”等多項(xiàng)指標(biāo)中,機(jī)器均優(yōu)于現(xiàn)場人工評分。

除了代替人工閱卷,人工智能還可以幫老師做批改作業(yè)、備課等重復(fù)枯燥的工作,不僅節(jié)省大量時(shí)間,還可以減少工作量。

語音識別和語義分析技術(shù)的進(jìn)步,使得自動(dòng)批改作業(yè)成為可能,對于簡單的文義語法,機(jī)器可以自動(dòng)識別糾錯(cuò),甚至是提出修改意見,這將會(huì)大大提高老師的教學(xué)效率。

今年兩會(huì)期間,科大訊飛董事長劉慶峰在提案中提到,科大訊飛的英語口語自動(dòng)測評、手寫文字識別、機(jī)器翻譯、作文自動(dòng)評閱技術(shù)等已通過教育部鑒定并應(yīng)用于全國多個(gè)省市的高考、中考、學(xué)業(yè)水平的口語和作文自動(dòng)閱卷。而基于國家“十三五”863“基于大數(shù)據(jù)的類人智能關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)”階段性成果構(gòu)建的“訊飛教育超腦”已在全國 70% 地市、1 萬多所學(xué)校應(yīng)用。

國外也有多個(gè)智能測評公司和實(shí)踐案例。GradeScope是美國加州伯克利大學(xué)一個(gè)邊緣性的產(chǎn)品,它旨在簡化批改流程,使老師們更專注于教學(xué)反饋。目前有超過150家知名學(xué)校采用該產(chǎn)品。MathodiX是美國實(shí)時(shí)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果評測網(wǎng)站,算法會(huì)對每一步驟都進(jìn)行檢查、反饋。

美國教育考試服務(wù)中心(ETS)是世界上最大的私營非盈利教育考試及評估機(jī)構(gòu),已經(jīng)成功將AI引入SAT和GRE論文批改,同人類一起扮演評卷人角色。

計(jì)算機(jī)科學(xué)家喬納森研發(fā)了一款可進(jìn)行英語語法糾錯(cuò)的軟件,不同于其他同類型軟件的是,它能夠聯(lián)系上下文去理解全文,然后做出判斷,例如各種英語時(shí)態(tài)的主謂一致,單復(fù)數(shù)等。它將提高英語翻譯軟件或程序翻譯的準(zhǔn)確性,解決不同國家之間的交流問題。

雖然人工智能可以閱卷、批改作業(yè),但誠如《信息時(shí)報(bào)》刊發(fā)的《推廣“機(jī)器人老師”可為廣大教師減壓》一文所言:教育需要尊重“異質(zhì)思維”,同樣的問題,學(xué)生會(huì)給出差異化、個(gè)性化的答案;目前“機(jī)器人老師”在閱卷、批改作業(yè)的時(shí)候會(huì)有明顯的局限性,可能更適用于客觀題卻不適用于主觀題。

不可否認(rèn),最初機(jī)器是用來輔助人工教學(xué)的,未來的趨勢則是人輔助機(jī)器,而這個(gè)過程會(huì)一次次重塑考、學(xué)、教、管的服務(wù)流程。未來,當(dāng)進(jìn)入強(qiáng)人工智能和超人工智能時(shí)代,機(jī)器人更像是老甚至在許多方面超越老師。

機(jī)器人當(dāng)老師

城鄉(xiāng)、區(qū)域教育鴻溝,擇校問題,學(xué)區(qū)房問題,都是教育教學(xué)資源不均衡導(dǎo)致的,歸根到底是優(yōu)秀教師的稀缺,而智能教育機(jī)器人則是解決這一問題的有力工具。“機(jī)器人老師”不僅有助于解決師資不足和師資結(jié)構(gòu)不合理等難題,還能大大緩解社會(huì)矛盾,促進(jìn)教育公平。

目前國內(nèi)已涌現(xiàn)出像魔力學(xué)院這樣的創(chuàng)業(yè)公司。幾年前魔力學(xué)院創(chuàng)始人張海霞從北大畢業(yè)時(shí),她的畢業(yè)論文是國內(nèi)最早對人工智能教學(xué)進(jìn)行研究的學(xué)術(shù)論文,同時(shí)在上大學(xué)期間,她就已經(jīng)是新東方出國留學(xué)部最好的英語老師。這種雄厚的技術(shù)和教學(xué)背景,讓她成為國內(nèi)最早一批人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者。

“與大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)教育領(lǐng)域的產(chǎn)品不同,魔力學(xué)院從一開始,我們要解決的問題就是用人工智能機(jī)器替代老師進(jìn)行講課。曾經(jīng)有很多投資人建議我們妥協(xié)一下,暫時(shí)用真人老師講課,后面再一步步地進(jìn)化到人工智能老師,但我們從來沒有妥協(xié)。”張海霞說。

直到2016年3月,魔力學(xué)院第一個(gè)商業(yè)化的版本上線,企業(yè)開始有了第一筆收入,成為全球在人工智能老師這個(gè)領(lǐng)域第一家產(chǎn)品上線的創(chuàng)業(yè)公司,也是第一家實(shí)現(xiàn)了持續(xù)收入和盈利的創(chuàng)業(yè)公司。至今,在人工智能老師這個(gè)領(lǐng)域,魔力學(xué)院的相關(guān)產(chǎn)品仍然是惟一能從教、學(xué)、練、測各個(gè)維度提供人工智能老師教學(xué)的公司。

目前在新東方也開始這樣的實(shí)驗(yàn),教室里沒有人類老師上課,機(jī)器人將重要知識點(diǎn)經(jīng)過搜集和教學(xué)設(shè)計(jì)后,用非常幽默的方式向?qū)W生傳授,從課堂效果來看,“學(xué)生很愿意聽”。

新東方教育集團(tuán)董事長俞敏洪認(rèn)為,未來10年內(nèi),教師七成教學(xué)內(nèi)容一定會(huì)被機(jī)器取代。不過,缺少人類老師的教學(xué)必然不完整,因?yàn)檎n堂教學(xué)不光是把知識點(diǎn)告訴學(xué)生,更需要對學(xué)生開展知識融合、創(chuàng)造性思維、批判性思維等能力訓(xùn)練。對于這些思維方式的訓(xùn)練教學(xué),機(jī)器人老師還無法勝任。“未來的課堂將是機(jī)器人智能教學(xué)、老師情感和創(chuàng)新能力的發(fā)揮及學(xué)生學(xué)習(xí)的三者結(jié)合。”

除了民辦教育在積極引入機(jī)器人老師,我國的“福州造”教育機(jī)器人已在部分城市的學(xué)校開始“內(nèi)測”,今后有望向全國中小學(xué)推廣。這款教育機(jī)器人除了幫助老師朗誦課文、批改作業(yè)、課間巡視之外,還能通過功能強(qiáng)大的傳感器靈敏地感知學(xué)生的生理反應(yīng),扮演“測謊高手”角色。一旦和“學(xué)生機(jī)”綁定,可更清楚地了解學(xué)生對各個(gè)知識點(diǎn)的掌握情況。

對于機(jī)器人老師,國外早有應(yīng)用。2009年,日本東京理科大學(xué)小林宏教授就按照一位女大學(xué)生的模樣塑造出機(jī)器人“薩亞”老師。“薩亞”皮膚白皙、面龐清秀,皮膚后藏有18臺微型電機(jī),可以使面部呈現(xiàn)出6種表情。她會(huì)講大約300個(gè)短語,700個(gè)單詞,可以對一些詞語和問題做出回應(yīng),還可以學(xué)會(huì)講各種語言。“薩亞”給一班10歲左右的五年級學(xué)生講課,受到新奇興奮的孩子們的極大歡迎。

教育是塑造靈魂的特殊職業(yè),教師是人類靈魂的工程師,面對的都是活生生的具有不同個(gè)性情感的學(xué)生,在價(jià)值觀塑造和創(chuàng)新思維啟發(fā)方面,“機(jī)器人老師”有著明顯的局限性。盡管機(jī)器人老師不知疲倦,知識淵博,能平等地對待學(xué)生,加上它的特殊身份能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力,然而機(jī)器人永遠(yuǎn)無法完全替代“真正的人類教師”。

當(dāng)老師們從繁重的重復(fù)性工作中解放出來,實(shí)際上可以將更多的時(shí)間和精力花在富有創(chuàng)造性的工作上。比如培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和情商,激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的熱情,鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考,形成自己的價(jià)值觀和思想體系,成為有美好人格和創(chuàng)新能力的個(gè)體。

實(shí)際上,老師充當(dāng)?shù)氖且粋€(gè)引導(dǎo)者、啟發(fā)者的角色,老師做的應(yīng)該是“準(zhǔn)備環(huán)境-引導(dǎo)孩子-觀察-改進(jìn)環(huán)境-再引導(dǎo)-退出-再觀察”。極少干預(yù)和不斷引導(dǎo),讓孩子能最大限度地?fù)碛歇?dú)立性、專注度和創(chuàng)造力。

機(jī)器人進(jìn)課堂是大勢所趨。不久的將來,人類老師將負(fù)責(zé)進(jìn)行情感、心理、人品、人格上的健康教育和品德教育,以及各類知識的融會(huì)貫通、學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而知識教育這部分,將會(huì)以“機(jī)器換人”的形式讓渡給人工智能。這將對老師提出更高的要求,因?yàn)槌R教育外的這些教學(xué)內(nèi)容,需要由真正有能力的老師來傳授。“老師要避免被機(jī)器取代,就要先避免自己成為機(jī)器。”

可見,教師需要快速適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)需要,熟練使用各類領(lǐng)先科技產(chǎn)品,提升綜合素質(zhì),這將決定教師本人的去與留,更是教育希望與未來的關(guān)鍵所在。

個(gè)性化教育

因材施教在我國已有2000多年歷史,但在我國應(yīng)試教育大環(huán)境下,根據(jù)學(xué)生不同的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)能力以及自身素質(zhì)來制定個(gè)性化學(xué)習(xí)方案,真是說易行難。當(dāng)傳統(tǒng)思想與尖端科技相結(jié)合,因材施教的可行性有了大幅提高。人工智能介入后,個(gè)性化教育有兩條實(shí)現(xiàn)途徑。

一是構(gòu)建知識圖譜。構(gòu)建和優(yōu)化內(nèi)容模型,建立知識圖譜,讓學(xué)生可以更容易地、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)適合自己的內(nèi)容。國外這方面的典型應(yīng)用是分級閱讀平臺,推薦給學(xué)生適宜的閱讀材料,并將閱讀與教學(xué)聯(lián)系在一起,文后帶有小測驗(yàn),并生成相關(guān)閱讀數(shù)據(jù)報(bào)告,老師得以隨時(shí)掌握學(xué)生閱讀情況。

Newsela將新聞與英語學(xué)習(xí)融為一體。通過科學(xué)算法衡量讀者英語水平,抓取來自《彭博社》《華盛頓郵報(bào)》等主流媒體的內(nèi)容,由專人改寫成不同難度系數(shù)的版本。LightSail也是相同應(yīng)用,不過它的閱讀材料是出版書籍,它收集了適合K12學(xué)生閱讀的來自400多個(gè)出版商的8萬多本圖書。

2015年底Newsela用戶量超過400萬,LightSail和紐約市教育局、芝加哥公立學(xué)校、丹佛公立學(xué)校等機(jī)構(gòu)達(dá)成了合作,而目前我國沒有如此規(guī)模、與官方達(dá)成合作的個(gè)性化閱讀學(xué)習(xí)平臺。

二是自適應(yīng)學(xué)習(xí)。人工智能可以從大量的學(xué)生中收集數(shù)據(jù),預(yù)測學(xué)生未來表現(xiàn),智能化推薦最適合學(xué)生的內(nèi)容,最終高效、顯著地提升學(xué)習(xí)效果。當(dāng)一個(gè)學(xué)生閱讀材料并回答題時(shí),系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生對知識的掌握情況給出相關(guān)資料。系統(tǒng)知道應(yīng)該考學(xué)生什么問題,什么樣的方式學(xué)生更容易接受。系統(tǒng)還會(huì)在盡可能長的時(shí)間內(nèi)保留學(xué)生信息,以便未來能給學(xué)生帶來更多的幫助。

在美國喬治計(jì)算機(jī)學(xué)院,有一門課叫“人工智能概論”。這門課是艾薩克?格爾教授創(chuàng)建的。他有一個(gè)教學(xué)助理叫吉爾。這個(gè)課程的特點(diǎn)是以問答方式授課,學(xué)生提問,老師和助教回答。第一年就有大約1000多名學(xué)生參與,提出了超過1萬個(gè)問題,其中40%的問題是由助教吉爾回答的。讓學(xué)生驚奇的是,吉爾竟然是一個(gè)機(jī)器人,而且教了他們整整一個(gè)學(xué)期。格爾教授采用IBM沃森界面,創(chuàng)建了這個(gè)AI驅(qū)動(dòng)的BOT交互系統(tǒng),也開發(fā)了整個(gè)課程的內(nèi)容和形式。

篇4

2016年1月,美國佐治亞理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院的教授AshokGoel,借助IBM的Watson人工智能系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)在線機(jī)器人JillWatson,并將其作為課程教學(xué)助理。其目的是幫助教師回答學(xué)生通過在線論壇提出的大量課程問題。通過幾個(gè)月的反復(fù)調(diào)試,JillWatson的回答已經(jīng)能夠達(dá)到97%的正確率。現(xiàn)在,機(jī)器人助教已經(jīng)可以直接與學(xué)生溝通,不需要真人助教的幫助。這項(xiàng)人工智能在教育中的使用,解決了AshokGoel教授的助教人數(shù)不夠,難以及時(shí)回答學(xué)生提問的困境,增加了學(xué)生參與在線學(xué)習(xí)的興趣,提高了在線學(xué)習(xí)的留存率。

這只是人工智能在教育領(lǐng)域的小試牛刀。雖然有專家預(yù)測在未來十年內(nèi)不會(huì)看到人形機(jī)器人替代教師進(jìn)入課堂,不過地平線報(bào)告2016年基礎(chǔ)教育版和2107年高等教育版都預(yù)測未來五年內(nèi)人工智能將會(huì)在教育行業(yè)普及。

教育行業(yè)已有的人工智能研究和應(yīng)用

Woolf等人在2013年提出了人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)努力解決“五大挑戰(zhàn)”:①為每一個(gè)學(xué)習(xí)者提供虛擬導(dǎo)師:無處不在地支持用戶建模、社會(huì)仿真和知識表達(dá)的整合。②解決21世紀(jì)技能:協(xié)助學(xué)習(xí)者自我定位、自我評估、團(tuán)隊(duì)合作等。③交互數(shù)據(jù)分析:對個(gè)人學(xué)習(xí)、社會(huì)環(huán)境、學(xué)習(xí)環(huán)境、個(gè)人興趣等大量數(shù)據(jù)的匯集。④為全球課堂提供機(jī)會(huì):增加全球教室的互聯(lián)性與可訪問性。⑤終身學(xué)習(xí)技術(shù):讓學(xué)習(xí)走出課堂,進(jìn)入社會(huì)。

過去十年,一些研究者對人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用做了大量的探索。相關(guān)的研究成果包括:①跟蹤學(xué)習(xí)者的思維步驟和解決問題的潛在目標(biāo)結(jié)構(gòu)(Anderson等,1995);②診斷誤解和評估學(xué)習(xí)者的理解域(VanLehn,1988);③提供及時(shí)的指導(dǎo)、反饋和解釋(Shute,2008);④促進(jìn)高效學(xué)習(xí)的行為,如自我調(diào)節(jié)、自我監(jiān)控和自我解釋(Azevedo&Hadwin,2005);⑤以合適的難度水平和最適當(dāng)?shù)膬?nèi)容來規(guī)劃學(xué)習(xí)活動(dòng)(VanLehn,2006)。

這些研究,基本上使用到了人工智能的每一項(xiàng)技術(shù)——自然語言處理、不確定性推理、規(guī)劃、認(rèn)知模型、案例推理、機(jī)器學(xué)習(xí)等。“智能導(dǎo)師系統(tǒng)”就是基于這些研究和技術(shù)而開發(fā)的人工智能教育應(yīng)用。類似的成熟產(chǎn)品包括Tabtor(hellothinkster.com)、CarnegieLearning(carnegielearning.com)和FrontRow(frontrowed.com)。2014年,加拿大西蒙弗雷澤大學(xué)的一項(xiàng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用智能導(dǎo)師系統(tǒng)的學(xué)習(xí)者比使用其他教學(xué)方法的學(xué)習(xí)者獲得的成績更高。

人工智能在教育行業(yè)的新發(fā)展

教育行業(yè)的三種類型(內(nèi)容、平臺和評估)的服務(wù)商都在經(jīng)歷著一場變革。內(nèi)容出版商面臨紙質(zhì)印刷到數(shù)字出版和開放教育內(nèi)容的挑戰(zhàn)。學(xué)習(xí)平臺正試圖區(qū)分自適應(yīng)、個(gè)性化和數(shù)據(jù)分析的功能。評估供應(yīng)商則繼續(xù)探尋從多項(xiàng)選擇題測試轉(zhuǎn)向更具創(chuàng)新性的問題類型。人工智能將為這三種類型教育服務(wù)商帶來新的發(fā)展思路和契機(jī),同時(shí)也惠及教育生態(tài)系統(tǒng)中的所有利益相關(guān)者。學(xué)生通過即時(shí)反饋和指導(dǎo)提高學(xué)習(xí)效率,教師將獲得豐富的學(xué)習(xí)分析和個(gè)性化指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn),父母能夠低成本地為孩子改進(jìn)職業(yè)前景,學(xué)校能夠規(guī)模化提高教育質(zhì)量,政府能夠提供負(fù)擔(dān)得起的教育。2017年,人工智能將在以下領(lǐng)域發(fā)揮其效益。

1.人工智能批改作業(yè)

批改作業(yè)和試卷是一件乏味的工作,這通常會(huì)占據(jù)教師大量的時(shí)間,而這些時(shí)間本可以更多地用于與學(xué)生互動(dòng)、教學(xué)設(shè)計(jì)和專業(yè)發(fā)展。

目前,人工智能批改作業(yè)已經(jīng)相當(dāng)接近真人教師了,除了選擇題、填空題外,作文的批改能力已經(jīng)大幅提高。美國斯坦福大學(xué)已經(jīng)成功開發(fā)出一種機(jī)器學(xué)習(xí)程序,能夠批改8~10年級的作文。隨著圖像識別能力的大幅提高,手寫答案的識別也接近可能。就連占有美國標(biāo)準(zhǔn)化考試60%市場份額的全球最大教育企業(yè)——培生公司也認(rèn)為,人工智能已經(jīng)可以出現(xiàn)在教室并提供足夠可信的評估。據(jù)培生公司近期的報(bào)告IntelligenceUnleashed推測,人工智能軟件所具有的廣泛的、定制的反饋能夠最終淘汰傳統(tǒng)測試。

2.人工智能實(shí)現(xiàn)一對一輔導(dǎo)

自適應(yīng)學(xué)習(xí)軟件已經(jīng)能為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)支撐。據(jù)2011年VanLehn的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),人工智能在某些特定主題和方法上比未經(jīng)訓(xùn)練的導(dǎo)師更具有效性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),人工智能導(dǎo)師能在學(xué)生出錯(cuò)的具體步驟上給予實(shí)時(shí)干預(yù),而不是就整個(gè)問題的答案給予反饋(Corbett&Anderson,2001;Shute,2008)。

自適應(yīng)學(xué)習(xí)在拉美地區(qū)正在興起。AndréUrani市政學(xué)校的學(xué)生使用人工智能軟件Geekie觀看在線課程(視頻和練習(xí))。Geekie為學(xué)生提供每一步的實(shí)時(shí)反饋,并隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)展來傳授更為精細(xì)的課程內(nèi)容。

早在1984年,本杰明·布盧姆的研究就提出一對一輔導(dǎo)能帶來更好的學(xué)習(xí)效果。而人工智能技術(shù)可以模擬一對一輔導(dǎo),以更好地跟蹤、適應(yīng)和支持個(gè)體學(xué)習(xí)者。這將是人工智能在教育中更高層次的個(gè)性化學(xué)習(xí)應(yīng)用。例如,比爾·蓋茨看好的人工智能聊天機(jī)器人或個(gè)人虛擬導(dǎo)師,能在學(xué)生面臨挑戰(zhàn)時(shí)提供強(qiáng)有力的支持,隨時(shí)隨地回答學(xué)生的提問;還可以為學(xué)生訂制學(xué)習(xí)方案和規(guī)劃職業(yè)發(fā)展路徑,并引導(dǎo)學(xué)生走向成功。更重要的是,人工智能可以匹配聊天機(jī)器人或虛擬導(dǎo)師的面孔和聲音來滿足學(xué)生個(gè)人喜好。對比網(wǎng)頁界面的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng),這才是真正做到了一人一導(dǎo)師。

3.人工智能關(guān)注學(xué)生情感

2016年地平線報(bào)告高等教育版把情感計(jì)算列為教育技術(shù)發(fā)展普及的重要方向。也就是說,人工智能不僅限于模擬人類傳遞知識,還能通過生物監(jiān)測技術(shù)(皮膚電導(dǎo)、面部表情、姿勢、聲音等)來了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中的情緒,適時(shí)調(diào)整教育方法和策略。例如,機(jī)器人導(dǎo)師捕捉到學(xué)生厭煩的面部表情時(shí),就可以立即改變教學(xué)方式努力激發(fā)他們的興趣。這種關(guān)注情感的人機(jī)交流為學(xué)生營造一個(gè)更真實(shí)的個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境,更好地維持了學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)。美國匹茲堡大學(xué)開發(fā)的AttentiveLearner智能移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)就能通過手勢監(jiān)測學(xué)生的思想是否集中。突尼斯蘇斯國家工程學(xué)院的研究人員正在研究開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的人工智能教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠識別學(xué)生在任何地方開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的面部表情,以優(yōu)化遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)過程。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),人工智能還可以關(guān)注學(xué)生的心理健康。當(dāng)前已經(jīng)有使用人工智能來為自閉癥兒童提供有效支持的案例。例如,倫敦知識實(shí)驗(yàn)室在Topcliffe小學(xué)開展試驗(yàn),讓自閉癥學(xué)生與半自動(dòng)虛擬男孩安迪開展互動(dòng)交流,研究人員發(fā)現(xiàn)患有自閉癥的學(xué)生在社交能力方面有進(jìn)步。

4.人工智能改進(jìn)數(shù)字出版

教科書等課程材料并非總是完美,傳統(tǒng)印刷出版讓課程的修訂變得過于緩慢。這不僅是生產(chǎn)工藝的問題,更主要的是紙質(zhì)課程材料無法快速獲取使用者的反饋來識別缺陷所在。而數(shù)字化出版在人工智能的支撐下能徹底改變這一現(xiàn)狀。

人工智能可幫助使用者快速識別課程缺陷。大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程Coursera的提供者已經(jīng)將這一想法付諸實(shí)踐。當(dāng)發(fā)現(xiàn)大量學(xué)生的作業(yè)提交了錯(cuò)誤的答案時(shí),系統(tǒng)會(huì)提示課程材料的缺陷,進(jìn)而有助于彌補(bǔ)課程的不足。

另一項(xiàng)人工智能在數(shù)字化出版的應(yīng)用是自動(dòng)化組織和編寫教材。這是基于深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)能模仿人類的行為進(jìn)行讀和寫。ScottR.Parfitt博士的內(nèi)容技術(shù)公司CTI就依據(jù)這項(xiàng)技術(shù)幫助教師定制教科書——教師導(dǎo)入教學(xué)大綱,CTI的人工智能引擎能自動(dòng)填充教科書的核心內(nèi)容。

隨著自然用戶界面和自然語言處理在人工智能領(lǐng)域的成熟應(yīng)用,課程材料的數(shù)字化出版也會(huì)有更新的形態(tài)——不再局限于書本或網(wǎng)頁的形式,聊天機(jī)器人和虛擬導(dǎo)師將成為內(nèi)容表達(dá)的更好的方式。

5.人工智能作為學(xué)生

多年的研究表明,教會(huì)別人才是更好的學(xué)習(xí),即learning-by-teaching。美國斯坦福大學(xué)教育學(xué)教授DanielSchwartz正基于這一理念來開發(fā)新的人工智能產(chǎn)品。他聯(lián)合了多個(gè)領(lǐng)域的專家一起開發(fā)了人工智能應(yīng)用——貝蒂的大腦(Betty’sBrain),讓學(xué)生來教貝蒂學(xué)習(xí)生物知識。試點(diǎn)研究發(fā)現(xiàn),使用這一方法來學(xué)習(xí)的學(xué)生比其他學(xué)生成績更好,且在科學(xué)推理上也更勝一籌。

類似的研究和開發(fā)還有瑞典隆德大學(xué)的TimeElf和美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的SimStudent,這兩個(gè)人工智能產(chǎn)品也是基于learning-by-teaching而開發(fā),讓學(xué)生在教會(huì)機(jī)器人知識的過程中深化對知識的理解。

另外,人工智能還推動(dòng)其他教育方法和技術(shù)更好實(shí)現(xiàn)。如讓虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境更具沉浸感;給學(xué)生帶來更多動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì);提供基于豐富學(xué)習(xí)分析的仿真和游戲化學(xué)習(xí)場景等。

篇5

關(guān)鍵詞:人工智能;網(wǎng)絡(luò)教育;應(yīng)用;前景

中圖分類號:TP18

“人工智能”一詞最早是在20世紀(jì)50年代末期在Dartmouth學(xué)會(huì)上提出的。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支學(xué)科,但又同時(shí)包含了很多領(lǐng)域的不同學(xué)科,例如生物信息學(xué)、機(jī)械理論學(xué)、數(shù)理推論、語言文化等,它的研究領(lǐng)域非常的廣泛,包括機(jī)器翻譯研究、智能控制研究、專家系統(tǒng)學(xué)、機(jī)器人研究、語言和圖像理解研究、遺傳編程研究、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)研究、航天科學(xué)與應(yīng)用、龐大的信息處理、儲存、管理研究。此后,越來越多的科研人員開始了對人工智能技術(shù)的研究。國際上比較先進(jìn)的研究機(jī)構(gòu)有麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、賓夕法尼亞大學(xué)、耶魯大學(xué)、德國人工智能研究中心、索尼公司等,中國的先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)主要有清華大學(xué)、北京紫光優(yōu)藍(lán)機(jī)器人技術(shù)有限公司、中國科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究院、北京大學(xué)、南京理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京郵電大學(xué)等幾十家機(jī)構(gòu)。

目前,將人工智能應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)教育中是很多研究者關(guān)注的熱點(diǎn),在近些年的研究中取得了很大的進(jìn)步,取得了一些先進(jìn)的成果,但是在研究中也遇到了一些問題,需要研究人員進(jìn)行解決并創(chuàng)新。本文首先介紹了網(wǎng)絡(luò)教育的現(xiàn)狀,探討了人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用,通過研究提出了做好人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的有效措施,最后對人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的發(fā)展前景進(jìn)行展望。

1 網(wǎng)絡(luò)教育的現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對教育的觀念以及接受教育的方式發(fā)生了巨大的改變,“網(wǎng)絡(luò)教育文化”日趨成熟。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給傳統(tǒng)的教育模式帶來新的挑戰(zhàn),它除了將傳統(tǒng)教育模式的一些顯著不足進(jìn)行了改變以外,同時(shí)使教學(xué)更富有吸引力和生氣,吸引更多的人愿意到Internet教學(xué)中來學(xué)習(xí)自己想要的知識,他們可以不受時(shí)間、空間、身份的限制,到這個(gè)虛擬的課堂來進(jìn)行“充電”。但在當(dāng)前,網(wǎng)絡(luò)教育還在初級的發(fā)展階段,在實(shí)際的推廣和應(yīng)用中還存在著一些問題:

(1)在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育的過程中,支持學(xué)習(xí)的服務(wù)系統(tǒng)沒有很好的滿足學(xué)習(xí)者的要求,引導(dǎo)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的手段和給學(xué)習(xí)者答疑的方法都比較落后,服務(wù)的方式受到一些客觀因素的限制;

(2)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很的問題存在,例如空間的分散性差,時(shí)間的流動(dòng)性和自主性差,除此之外,便攜性也比較差等;

(3)目前,雖然網(wǎng)絡(luò)教育中進(jìn)行的考試具有開放性,但是考試的公平公正性、考試類型的科學(xué)性、出題的權(quán)威性都很難保證;

(4)目前來看,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身具有了信息查詢能力,但這種查詢的能力是很有限的。

2 人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用

2.1 智能決策支持系統(tǒng)

智能決策支持系統(tǒng)是在1980年左右由美國的研究大師波恩切克提出來的,是決策支持系統(tǒng)與人工智能技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。目前,由于智能決策支持系統(tǒng)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,在網(wǎng)絡(luò)教育的應(yīng)用和研究方面表現(xiàn)出很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿Α@纾悄軟Q策支持系統(tǒng)在數(shù)字和移動(dòng)圖書館中的得到了廣泛的應(yīng)用,該系統(tǒng)能夠?yàn)閿?shù)字圖書館的管理人員提供決策和管理所需的數(shù)據(jù)、信息,幫助他們明確決策和管理的目標(biāo),通過建立決策模型并加以修改或完善,為數(shù)字圖書館正確、有效的管理和決策提供必要的支持。

2.2 智能教學(xué)系統(tǒng)

智能教學(xué)系統(tǒng)是在1970年以后迅速發(fā)展起來的,可以為學(xué)習(xí)者提供一種智能的授課環(huán)境,它將計(jì)算機(jī)的模擬功能來體現(xiàn)在整個(gè)教學(xué)過程中,使用人工智能技術(shù)和多媒體技術(shù)等先進(jìn)的教學(xué)手段,共同形成一個(gè)交互式的開放的教學(xué)系統(tǒng),在這個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中,學(xué)生可以主動(dòng)的獲取學(xué)習(xí)知識,系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的個(gè)人情況來進(jìn)行合理和科學(xué)的教學(xué),以達(dá)到最佳的、理想的教學(xué)效果。

2.3 智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)

支持服務(wù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)的重要構(gòu)成要素。建立和維持一個(gè)高效靈活、強(qiáng)有力的支持服務(wù)子系統(tǒng)是有效地開發(fā)、管理和實(shí)施計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育項(xiàng)目的保證。智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)可以創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)習(xí)者方便快捷地調(diào)用各種資源,以獲得學(xué)習(xí)的成功。

2.4 智能硬件網(wǎng)絡(luò)

智能網(wǎng)是20世紀(jì)80年代初期興起的研究課題。隨著網(wǎng)絡(luò)的日益普及,通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí),不僅要求多媒體綜合化的信息處理能力,而且要求網(wǎng)絡(luò)能夠提供高級信息處理能力。就目前的狀況而言,對現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)教育網(wǎng)絡(luò)賦予其一定的“智能”,從硬件性能本身加以提升是一種不乏遠(yuǎn)見的選擇。

3 做好人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的有效措施

3.1 加大資金的支持

對于做好人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用工作,絕對離不開資金的支持,因此各級政府部門應(yīng)該做好相關(guān)的預(yù)算,落實(shí)好國家對于支持人工智能技術(shù)的相關(guān)政策,對于在人工智能技術(shù)發(fā)展中做出突出貢獻(xiàn)的企業(yè)和科研單位要給予一定的資金支持,支持這些企業(yè)、科研單位的研究工作,促進(jìn)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中更好的發(fā)展和應(yīng)用。

3.2 加快人員培訓(xùn)工作,建立技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)

人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用工作具有技術(shù)性、專業(yè)性強(qiáng)等很多特征,因此,必須培養(yǎng)一批高素質(zhì)的人工智能專業(yè)人才,同時(shí)還要對這些人員進(jìn)行全面的業(yè)務(wù)培訓(xùn),使得這些人員既要懂管理,又要精通人工智能的專業(yè)知識,通過全面的業(yè)務(wù)培訓(xùn)和人才引進(jìn),建立人工智能的技術(shù)研究團(tuán)隊(duì),使得這些人的才能得到很好的發(fā)揮,在人工智能方面有所創(chuàng)新,保證人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中得到更好的應(yīng)用。

3.3 加強(qiáng)和先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)的合作

在人工智能技術(shù)研究方面,美國、英國、德國等國家都走在世界的前列,而我國的人工智能技術(shù)研究的能力較低,與上述發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距。因此,如何縮小這種差距,實(shí)現(xiàn)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中更好的應(yīng)用,就需要我們的研究人員加強(qiáng)專業(yè)知識的學(xué)習(xí),和這些國家的先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效的溝通和聯(lián)系,借鑒其先進(jìn)的研究經(jīng)驗(yàn),根據(jù)自己的實(shí)際需要,進(jìn)行一些實(shí)際的合作。

4 結(jié)束語

由于人工智能技術(shù)本身存在著巨大的優(yōu)勢,人工智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也會(huì)不斷地進(jìn)行發(fā)展而趨于成熟,這將極大地改善并且優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教育的學(xué)習(xí)環(huán)境,全面提升網(wǎng)絡(luò)教育的整體教學(xué)質(zhì)量,并有望增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教育的全面開放性。為了做好人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用,需要加大資金的支持,加快人員培訓(xùn)工作,建立技術(shù)研究團(tuán)隊(duì),加強(qiáng)和先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)的合作,使網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的支持服務(wù)更加人性化和擬人化,更加體現(xiàn)以人為本的關(guān)懷精神。

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