淺析人工智能在教育教學(xué)中的應(yīng)用

1、    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(dòng)教學(xué)變革和創(chuàng)新，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)與終身化發(fā)展的教育體系，推動(dòng)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(dòng)，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(shí)代，學(xué)生主動(dòng)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(huì)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(dòng)著教育革命。學(xué)校是作為國(guó)家人才培養(yǎng)

2、的基地，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的需求提出了新的要求。因此學(xué)校也要緊跟時(shí)代發(fā)展的腳步，進(jìn)而不斷創(chuàng)新，對(duì)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(huì)需求的人才。1 人工智能對(duì)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(dòng)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?！眹?guó)家中長(zhǎng)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(yíng)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(shí)

3、代對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需求”。尤其是人工智能對(duì)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(dòng)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(shí)別、智能視覺、人機(jī)交互、等人工智能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，人工智能時(shí)代已然來臨。國(guó)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(dòng)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(guó)教育信息化飛速發(fā)展，國(guó)家高度重視利用新興技術(shù)推動(dòng)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(gè)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(dòng)教學(xué)變革和創(chuàng)新，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)與終身化發(fā)展的教育體系，推動(dòng)教育由低層次、

4、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(huì)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(píng)價(jià)（computer assisted assessment，簡(jiǎn)稱caa）輔助教學(xué)智能測(cè)評(píng)等1。人工智能可以利用計(jì)算機(jī)去對(duì)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

5、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(tái)的飛速發(fā)展，在線學(xué)習(xí)平臺(tái)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(tái)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(tái)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(shí)監(jiān)管學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而實(shí)施針對(duì)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(gè)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(jī)效預(yù)測(cè)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(gè)性化、數(shù)字化、智能化的新型學(xué)習(xí)環(huán)

6、境5，具有主動(dòng)感知教學(xué)情境、自動(dòng)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(huì)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(duì)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(duì)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(dòng)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

7、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(dòng)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(shí)，在這樣的教學(xué)過程中，老師傳授給學(xué)生的知識(shí)以講述理論和方法體系為主，然學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到施展。長(zhǎng)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(huì)使這一現(xiàn)象得到逐漸改變。例如，人

8、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(duì)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(gè)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(gè)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(dòng)，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(shí)代，學(xué)生主動(dòng)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(píng)價(jià)人工智能，培養(yǎng)

9、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(shí)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(shí)代，單一知識(shí)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(shí)，在拓展視野的同時(shí)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(guó)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(guó)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(duì)教育，尤其是廣播影視

10、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(gè)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(shí)掌握模型研究、學(xué)生模型構(gòu)建研究、個(gè)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(cè)

11、評(píng)算法研究，包括測(cè)試題目模型的選擇、測(cè)試題庫(kù)的建立和維護(hù)、測(cè)評(píng)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(cè)試與分析（含試題庫(kù)構(gòu)建、試題結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建題參數(shù)設(shè)定、算法測(cè)試結(jié)果、建題算法測(cè)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(dòng)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。參考文獻(xiàn)1國(guó)務(wù)院印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃j.廣播電視信息，2017（8）：17.2任友群.走進(jìn)新時(shí)

12、代的中國(guó)教育信息化教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃解讀之一j.電化教育研究，2018，39（6）：27-28.3武滿芳.人工智能技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用j.電腦信息與維護(hù)，2020.4基于人工智能的課堂教學(xué)行為分析方法及其應(yīng)用，劉清堂2019.9中國(guó)電化教育總第392期，215唐燁偉，龐敬文等.信息技術(shù)環(huán)境下智慧課堂構(gòu)建方法及案例研究j.中國(guó)電化教育，2014，（11）：23-29.6angeli c，howard s，et al.data mining in educational technology classroom research：can it make a contribution？j.computers&education，2017，113（5）：226-242.7張潔.人工智能在課程教學(xué)中的應(yīng)用j.林區(qū)教學(xué)，2019.8趙智興，段鑫星.人工智能時(shí)代高等教育人才培養(yǎng)模式的變革：依據(jù)、困境與路徑j(luò).西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（人文社科版），2019，40（02）：213-219.9曹培杰.智慧教育：人工智能時(shí)代的教育變革j.教育研究，2018，39（08）：121-128.10王文靜，莊西真.人工智能視閾下職業(yè)教育的機(jī)遇、困厄與出路j.中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2018（22）：33-37.