《基于AI技術(shù)下的個性化實踐教學(xué)研究》11000字

第1章緒論1.1課題研究背景與意義疫情防控期間，各個大中小學(xué)都經(jīng)歷了一場網(wǎng)路在線教學(xué)的變革，然而也體會到了在線課堂中實踐教學(xué)的局限性，一是網(wǎng)路實踐教學(xué)公共資源不夠豐富，二是大多實踐仿真教學(xué)過程管理和監(jiān)督較難，并且不易檢測和評估學(xué)生實踐學(xué)習效果或目標達成度。若能將AI技術(shù)應(yīng)用于實踐課程網(wǎng)路教學(xué)中，將能有效解決以上問題，并能增加學(xué)習趣味，增強學(xué)生與老師面對面互動的體驗，適時檢測并指導(dǎo)糾正學(xué)生實踐錯誤，解決實踐中遇到的故障，提高學(xué)生學(xué)習興趣和積極性。通過研究探索人工智能技術(shù)的技術(shù)特點和特色。針對于不同水平學(xué)生和不同老師，研究人工智能技術(shù)在個性化教育學(xué)習領(lǐng)域中的應(yīng)用，驅(qū)動學(xué)生和老師之間的聯(lián)動，從而達到傳統(tǒng)教學(xué)不能達到的成效，相對于傳統(tǒng)言傳身教教育，來展現(xiàn)人工智能技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)教育的優(yōu)勢和效率，加深學(xué)生對新事物新知識的理解和認識當變革不斷加速，不確定性因素愈來愈多，未來學(xué)生的心理、精神的發(fā)展，一定會成為這個社會所面臨的一個突出挑戰(zhàn)。這就需要去探索研發(fā)，在數(shù)字時代需要建立什么樣的文化共識，從而發(fā)展新的教育理念，讓更多的學(xué)生在不同地域，不同家庭都能夠在數(shù)字時代獲得平衡學(xué)習發(fā)展，達到理想的學(xué)習效果，所有這些問題的解決，都需要政府、學(xué)者、企業(yè)界等共同攜手，才能一起面對從未踏足的人工智能教育領(lǐng)域。1.1.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀人工智能近期在國內(nèi)的發(fā)展,它作為一種重要的教學(xué)方法,長期以來一直倡導(dǎo)教育學(xué)者,但主要是我國應(yīng)試教育環(huán)境,很難根據(jù)不同認知水平的學(xué)生,他們的質(zhì)量和學(xué)習能力制定具體的、有針對性的學(xué)習方案。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，因材施教的可行性大大提高。人工智能技術(shù)可以根據(jù)學(xué)生的歷史學(xué)習大數(shù)據(jù)預(yù)測學(xué)生未來的學(xué)習表現(xiàn)，并智能推薦最適合學(xué)生的知識內(nèi)容，從而有效顯著提高學(xué)生的學(xué)習效果。許多中小學(xué)已經(jīng)開始提供與人工智能相關(guān)的課程，在教室中引入人工智能，并與中小學(xué)的課堂教學(xué)進行深度整合。在開展程序設(shè)計教育的過程中，我們將通過舉辦人工智能和機器人競賽，吸引更多的社會力量參與計算機輔助教學(xué)程序和游戲的開發(fā)和推廣，并創(chuàng)建娛樂性和娛樂性的智能教育。此外，一些地方高校創(chuàng)建了人工智能專業(yè)，對“人工智能+教育”的呼聲做出了有效反應(yīng)，并形成了“人工智能+”聯(lián)合職業(yè)培訓(xùn)的新動態(tài)模型。同時，一些重點高校開始建立人工智能學(xué)院，開設(shè)人工智能專業(yè)，并進行碩士，博士研究生注冊，達到了培養(yǎng)綜合型人才的目標。在“Internet+”快速發(fā)展的背景下，許多本地研究人員已經(jīng)將Internet和教學(xué)模型進行了整合，以進行相關(guān)的理論和實踐應(yīng)用研究。1.1.2國外發(fā)展現(xiàn)狀隨著互聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)的出現(xiàn)，如何將互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)相結(jié)合也是國外學(xué)者的研究熱點，國外學(xué)者對智慧教室的研究比較早，可追溯到1988年由羅納德.雷西尼奧提出的“Smart-class-room”(R.C,1988)。通過對IEEE數(shù)據(jù)庫的期刊論文進行檢索，以“smartclassroom”,“Intelligentclassroom”和“Classroomoftomorrow”為關(guān)鍵詞，來分析目前國外學(xué)者對智慧教室的研究現(xiàn)狀。論文選取截止時間為2019年12月，共找到492條結(jié)果。研究主題主要包括智慧教室、教學(xué)模式、應(yīng)用實踐以及系統(tǒng)設(shè)計等方面。目前國外對智慧課堂的研究主要集中在以下三個方面:一是國外學(xué)者關(guān)注的是智慧課堂學(xué)習模式的構(gòu)建，這是以學(xué)習活動本身為基礎(chǔ)的。拉尼亞的研究認為，帶有線交互界面的移動終端可以幫助兒童發(fā)展他們的學(xué)習和社交技能。二是如何在智慧課堂中利用信息工具促進學(xué)生的學(xué)習。MattRattp等人認為，學(xué)生可以在課堂上使用無線智能等設(shè)備，增加課堂的參與性，進行有效的深度學(xué)習。第三，學(xué)生的學(xué)習風格應(yīng)該是個性化、獨立性和多樣化的。約翰的研究鼓勵學(xué)習者在“智慧課堂”中按照自己的節(jié)奏學(xué)習，或只獲取與自己需求相關(guān)的知識和技能。1.2課題研究主要內(nèi)容本課題主要研究人工智能技術(shù)在現(xiàn)階段智慧教育領(lǐng)域的發(fā)展及改進方案，研究內(nèi)容包括AI技術(shù)的問題與優(yōu)勢，AI技術(shù)+課堂教育的效果，AI系統(tǒng)在監(jiān)督的不足及其改進方案。AI技術(shù)的未來展望。對論文各章的內(nèi)容做如下安排：第一章為緒論，簡要介紹了課題研究的背景和國內(nèi)外現(xiàn)狀，并介紹了人工智能教育的目的、課題來源、現(xiàn)如今已有的案例、研究意義和方向。第二章為基于AI技術(shù)下的個性化實踐教學(xué)研究，介紹了具體AI教學(xué)的流程框架和方案，從預(yù)習、授課、作業(yè)、糾錯整個學(xué)習過程和AI技術(shù)結(jié)合的方案研究，智能設(shè)備和教室學(xué)習終端結(jié)合，打造出多元與個性化的AI課程教育模式。第三章為人機共教，研究了基于人工智能跟蹤教學(xué)實踐模式，以及在實踐情況下如何讓老師和AI技術(shù)充分融合的方案方法，以及人工智能時代下課堂如何傳授傳統(tǒng)知識。以及讓虛擬現(xiàn)實與人工智能相結(jié)合在實驗課程中充分發(fā)揮實踐作用的方案說明。第四章內(nèi)容為AI技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用的展望與思考，分析AI教育現(xiàn)存的幾大問題，并提出AI技術(shù)在未來教育領(lǐng)域的思考與展望。1.2.1AI技術(shù)在各個網(wǎng)絡(luò)課程APP的應(yīng)用案列目前，計算機的計算智能已經(jīng)發(fā)展得很成熟。感知智能的主要應(yīng)用是收集和區(qū)分現(xiàn)實世界的信息具體表現(xiàn)在語音識別、圖像識別、手勢識別、自然語言處理、自然語言處理等方面。例如，科大訊飛的語音識別系統(tǒng)，百度AI的圖像識別技術(shù)，都十分成熟。認知智能是在感知智能的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展起來的，是否有一定深度的學(xué)習能力，能夠理解聲音、圖像、手勢的內(nèi)在含義行分析時，對信號發(fā)送者的情緒、習慣、行為動機做出粗略的判斷。認知智能技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了初步成效，但仍處于整體視野之中勘探階段。本文主要探討了基于感知智能和認知智能的人工智能技術(shù)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中的應(yīng)用。AI技術(shù)在從根源上改變著技術(shù)與人的關(guān)系，重新塑造各個技術(shù)領(lǐng)域，和深化改變整個網(wǎng)絡(luò)教學(xué)領(lǐng)域格局，塑造教育生態(tài)系統(tǒng)，成為世界各國政府、教育部門、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等。近年來，從智能輔導(dǎo)系統(tǒng)到智能學(xué)習環(huán)境，再到人工智能教師，用人工智能技術(shù)進行教育革命，不斷注入活力，在重新塑造新的教育生態(tài)的同時，也為教學(xué)注入活力，教師的知識和能力結(jié)構(gòu)對教師提出了新的要求。人工智能技術(shù)改變了教學(xué)環(huán)境和教學(xué)模式，對教師提出了更高的要求。繼續(xù)探索教學(xué)模式、策略及智能學(xué)習環(huán)境，改進個性化教學(xué)的設(shè)計、實施和評價。人工智能技術(shù)已經(jīng)改變了人類知識的概念，這就需要教師以之為基礎(chǔ)教學(xué)需要對教學(xué)內(nèi)容進行重構(gòu)，將硬知識、軟知識和人工智能相結(jié)合“灰色知識”的獲取，“灰色知識”與人工智能的人機協(xié)作它可以將知識整合在一起，構(gòu)建新的教學(xué)內(nèi)容知識體系。AI漢語教學(xué)課堂是現(xiàn)階段人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的一項成果和實例。教師是知識的傳播者，在教學(xué)過程中發(fā)揮著重要的作用。教師的能力決定了教學(xué)能力的水平。教師信息能力的培養(yǎng)是人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育教學(xué)中推廣和應(yīng)用的重點。因此，教師應(yīng)不斷學(xué)習，提高教師適應(yīng)信息、社會發(fā)展的能力和教師專業(yè)水平的建設(shè)刻不容緩。AI漢語課堂是孔子學(xué)院與好未來教育集團共同打造的首個人工智能漢語平臺，運用機器自身學(xué)習，自然語言的處理能力，人機交互等技術(shù)，以達到傳統(tǒng)真人的授課效果，提高老師與學(xué)生之間的互動頻率，可以監(jiān)視和關(guān)注每一位學(xué)生的學(xué)習狀態(tài)，為其提供課堂智慧學(xué)習環(huán)境，再對其進行學(xué)習成果的智能測評分析、評價與反饋。AI漢語課堂的實踐運用致力于解決優(yōu)質(zhì)師資分布不均問題，縮小不同地域之間的漢語教學(xué)差距。為每一位漢語學(xué)習者提供個性化的學(xué)習支持，通過問答的形式為學(xué)生提供知識學(xué)習，提高使用者理解、表達能力。這種全新的人工智能教育模式以陪伴機器人為使用者提供陪伴類的教學(xué)服務(wù)模式，在語言的交流與互動中學(xué)習知識，利用機器人代替老師進行簡單的漢語語言教學(xué)。樂教樂學(xué)智慧教學(xué)教育平臺也是基于人工智能技術(shù)進行教學(xué)的應(yīng)用案例，主要智慧功能包含對于學(xué)生點到點的教學(xué)管理，智能化教學(xué)資源整合，特色智慧生動，教學(xué)工具，家庭和學(xué)校的教育互聯(lián)共享，家長隨時隨地的了解學(xué)生的學(xué)習生活狀態(tài)。樂教樂學(xué)APP是當今數(shù)字校園一體式解決方案，AI信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，實現(xiàn)教學(xué)信息化、管理現(xiàn)代化、服務(wù)人性化。 第2章基于AI技術(shù)下的個性化實踐教學(xué)研究2.1個性化學(xué)習模式特點研究方案定制中小學(xué)階段的學(xué)習主要分為大致4個階段：預(yù)習、授課、完成作業(yè)、糾錯。要利用人工智能技術(shù)逐個對每位學(xué)生的學(xué)習情況進行對癥下藥，以達到理想的學(xué)習效果。第一預(yù)習階段：利用智能設(shè)備對當天的預(yù)習要求進行指導(dǎo)，AI系統(tǒng)界面里應(yīng)有打卡簽到步驟，各個科目預(yù)習要求指示，觀看疑難問題老師提前錄制的視頻，預(yù)習效果監(jiān)測與預(yù)習問題解答，以讓各個學(xué)生自身了解自己預(yù)習存在的問題。老師同時也能在智慧AI平臺后端上進行監(jiān)視，了解學(xué)生存在的預(yù)習問題。以便在課堂上進行針對性的備課和講解。第二AI課堂階段：老師利用屏幕廣播功能進行投屏，學(xué)生利用智能設(shè)備進行接收，可以做到讓后排或者視線不好的同學(xué)也能清晰了解到老師所用的課件及知識點。當老師提問時，老師可以以截圖的方式上傳到每個同學(xué)AI平板上，讓每個同學(xué)平等參與到課堂中，參與到答題。學(xué)生提交完答案可以實時顯示在AI智慧黑板上，老師能打開任意一個典型答案進行批注講解。進行課堂講解后，AI技術(shù)進行進一步的對全班同學(xué)錯誤進行分析。得出全班同學(xué)在此問題上的薄弱點進行改進給出具體建議。同時對做的相對較好的地方進行進一步強化，舉一反三。第三完成作業(yè)階段：基于預(yù)習階段存在的問題進行AI技術(shù)分析，分析得出該天的家庭作業(yè)的內(nèi)容，進行個性化對癥下藥。第四階段批改訂正：次日學(xué)生返校后，利用AI智能學(xué)習終端進行批量作業(yè)批改，校內(nèi)無需手機，學(xué)生會受到屬于個人定制的作業(yè)數(shù)據(jù)報告，同時AI技術(shù)通過大數(shù)據(jù)分析老師也會得到班級為單位的作業(yè)報告，以對學(xué)生存在的問題和錯誤，再進行人工教授從而達到理想的學(xué)習效果。按需個性化教學(xué)是基于人工智能技術(shù)，在分析學(xué)生個性特征的基礎(chǔ)上，掌握學(xué)生的學(xué)習需求上，為學(xué)生定制個性化學(xué)習內(nèi)容，提供個性化學(xué)習。如上所述，教師可以通過考試運用數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習分析等技術(shù)，掌握學(xué)生的學(xué)習狀況和學(xué)習策略，認知學(xué)習能力，即把握每個學(xué)生的個性特點和學(xué)習需要提供了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，教師需要運用人工智能，推送技術(shù)是為具有不同個性特征和學(xué)習需要的學(xué)生量身定做的，不同的學(xué)習內(nèi)容，教師也需要考慮學(xué)習內(nèi)容的難度，是否適度，數(shù)量是否合適，呈現(xiàn)方式是否合適問題。教師也可以使用智能指導(dǎo)、智能助手等進行學(xué)習，目的是為了對學(xué)生提供個性化的學(xué)習提示，幫助學(xué)生們明確學(xué)習思路并進行調(diào)整，整合學(xué)習風格，降低對于自身學(xué)習難度。個性化學(xué)習是國內(nèi)乃至世界范圍內(nèi)未來教育所不可避免的發(fā)展基本趨勢特點，AI追蹤學(xué)習環(huán)境考驗改變和打破傳統(tǒng)的固有的學(xué)習模式和傳統(tǒng)的以班級學(xué)習的組織學(xué)習方式，為學(xué)生提供各種各樣靈活多變的學(xué)習模式和方法，開辟新型的個性化學(xué)習路徑，致力于滿足到每一個學(xué)生個性化或自適應(yīng)的學(xué)習要求，讓每個用心學(xué)習的學(xué)生的潛力和長處得到良好的發(fā)展。例如，人工智能可以根據(jù)每一名學(xué)生的學(xué)習表現(xiàn)和效率進行分析，判定學(xué)生的學(xué)習效果層次，將學(xué)習者分為不同的群體進行分層次教學(xué)，在同一年級的同一門科目中，基于人工智能技術(shù)的教學(xué)方案定制，也將打破傳統(tǒng)的教學(xué)約束和形態(tài)，每一個學(xué)生在同一門科目中的學(xué)習的進度，學(xué)習內(nèi)容，為其提供的學(xué)習方法和方案都可能都截然不同，甚至能實現(xiàn)一人一課表的教學(xué)和學(xué)習模式。圖2.1AI智能學(xué)習方案研究流程圖2.2個性化學(xué)習與人工智能技術(shù)應(yīng)用實例在個性化學(xué)習應(yīng)用實例方面，國內(nèi)外已經(jīng)涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的個性化時間案例，美國佛蒙特布里斯托爾聯(lián)合高中生生涯個性化規(guī)劃教育、英國劍橋郡格高中生涯個性化規(guī)劃教育能夠針對每一個學(xué)生特征設(shè)計針對性教學(xué)、我國上海育才中學(xué)從課程改革角度推展展開個性化學(xué)習、北京十一學(xué)校的選課走班制度。這些按例的成功實施都表明了個性化學(xué)習在初高中中學(xué)教育中的可行性，毫無疑問的推進和深化了了個性化學(xué)習的理論和實踐。中國的“智能適應(yīng)學(xué)習”概念起源于又學(xué)教育，教育的本質(zhì)是以人工智能技術(shù)為支撐的適應(yīng)性科學(xué)習，智能自適應(yīng)學(xué)習是指使用人工智能技術(shù)來檢測學(xué)生，學(xué)習的現(xiàn)狀和知識水平，并預(yù)測其未來的學(xué)習。聰明地推薦最好的學(xué)習內(nèi)容和學(xué)習方法，符合學(xué)生個性化學(xué)習理念的學(xué)習路徑。和智慧自適應(yīng)學(xué)習系統(tǒng)是指以數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式進行智能識別，學(xué)生的學(xué)習風格等個性特征，以及新知識圖譜等的運用技術(shù)對學(xué)生的學(xué)習情況進行深度診斷，提供實時、動態(tài)、智能、個性化的指導(dǎo)，滿足學(xué)生的個性化需求學(xué)習系統(tǒng)。智能自適應(yīng)學(xué)習系統(tǒng)的優(yōu)勢在于它可以是最大的，最大化模擬專家教師，為學(xué)生提供個性化定制學(xué)習經(jīng)驗。在現(xiàn)如今國內(nèi)AI網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中，一款叫做ALEKS智能學(xué)習系統(tǒng)在問題定位階段，開放式問題用于診斷，以避免學(xué)生不加思考，快速回答現(xiàn)象，可以有效減少猜測的可能性，獲得更客觀的數(shù)據(jù)。另一款叫做松鼠AI的學(xué)習應(yīng)用程序具有良好的創(chuàng)造性。利用非聯(lián)想知識點的聯(lián)想概念算法識別知識之間的直接和間接關(guān)聯(lián)，從而允許系統(tǒng)通過更少，對考題進行更準確的判斷，并在考后的習題中使用，貝葉斯知識追溯理論測試學(xué)生對知識點的掌握程度條件?？梢钥闯觯悄茏赃m應(yīng)學(xué)習系統(tǒng)通過典型練習對學(xué)習進行監(jiān)控，讓學(xué)生掌握知識點，不僅有效避免了無效盲目的大篇幅的攻略，它還提供實時反饋，為個性化學(xué)習創(chuàng)造了一種有效的方式監(jiān)控機制。從全面的角度評估學(xué)生的學(xué)習效果，報告學(xué)生的學(xué)習情況和效果，并合并測試報告等形式的展示。它是形成性的，這也是一個總結(jié)性的評價。學(xué)生可以使用全面的測試數(shù)據(jù)適合學(xué)習過程和學(xué)習風格，也可以作為下一階段學(xué)習的基本參考參加的考試綜合測試作為在線學(xué)習的最后一環(huán)，是個性測試，學(xué)習提供了評價的標準。學(xué)習者通過測試一來學(xué)習，實踐“點評”在線學(xué)習過程，有效提高學(xué)習效果，提高學(xué)習效率，提高學(xué)習效果。有國外的研究發(fā)現(xiàn)，使用在亞歷克斯學(xué)習數(shù)學(xué)的學(xué)生通過這門課程的比例則不是這樣，使用它的學(xué)生要高出15%，其他研究表明，亞歷克斯的課程可以有效地幫助中下階層的學(xué)生，學(xué)生的化學(xué)成績提高了一個以上等級。圖2.2AI技術(shù)在個性化學(xué)習應(yīng)用導(dǎo)圖

第3章人機共教研究3.1基于人工智能跟蹤的教學(xué)實踐新形態(tài)人機交互主要研究人與計算機之間的信息交換，包括基礎(chǔ)的理論交互，圖形的交互，語言的交互，感情的交互，接觸感交互和腦機計算機交互。語音交互是使用自然的人類語音或機器合成，一種語音和計算機交互的綜合技術(shù)。比如百度中文，它是一款基于人機交互等技術(shù)的智能中文學(xué)習軟件，有智能問答，語音搜索，智能聽寫，背誦檢查，以及其他功能。用戶的語音是通過語音識別和語義理解合成的，是存在于用戶內(nèi)部的真實通信。例如，學(xué)習者通過輸入拼音“李白的詩”來搜索。百度中文將展出李白的所有詩歌，在背誦測試中，老師系統(tǒng)將根據(jù)聲音的輸入提示錯誤，并給出背誦提示，最后生成最終背誦報告。在人工智能時代，教師迫切需要更新教育教學(xué)觀念，傳統(tǒng)的以知識轉(zhuǎn)移為主體的課堂教學(xué)觀念也需要改變。為個性化教育提供大量支持并與學(xué)生互動的學(xué)生。在學(xué)習的過程中有很多學(xué)習資料，比如練習準確性、核對測測試、長期學(xué)習結(jié)果、課堂關(guān)注和學(xué)生樂趣。智慧機器人能夠掌握學(xué)生的學(xué)習特點、需求和大腦特性，根據(jù)學(xué)生的直接需求，機器人進行總結(jié)，以適合每個學(xué)生，為學(xué)生提供個性化的學(xué)習材料，包括學(xué)生的學(xué)習潛力、態(tài)度和學(xué)習效果和風格，再考學(xué)生知識點掌握情況和整體學(xué)習情況，參加考試學(xué)習材料，如分數(shù)，給每個學(xué)生，以發(fā)展自己的個性化學(xué)習，內(nèi)容和措施，可以根據(jù)學(xué)生的具體學(xué)習條件對學(xué)生進行一對一的幫助指導(dǎo)，也就是特殊的教學(xué)?，F(xiàn)在需要注意的是，要根據(jù)大數(shù)據(jù)的變化做出合理的調(diào)整，讓教師學(xué)會與“機器”合作。熟練使用智能人機，進而完成高效教學(xué)。人工智能使學(xué)習者可以隨時隨地學(xué)習，而教育不再是獲取知識的困難和障礙。關(guān)于學(xué)習系統(tǒng)和人工智能的當前概念，應(yīng)該將學(xué)習分為三類：基于問題的學(xué)習，基于項目的學(xué)習和基于產(chǎn)品的學(xué)習。通過使用智能機器人，培養(yǎng)學(xué)生對人工智能機器人的興趣和好奇心，從而增強學(xué)生的自主學(xué)習能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習樂趣。圖3-1AI教學(xué)系統(tǒng)體系框圖3.1.1人工智能機器人虛擬陪練在實踐課程應(yīng)用歐姆龍在博覽會上展出的乒乓球機器人Forpheus是其第五代機器人。歐姆龍在2013年推出了第一代Forpheus。在兩個攝像頭的幫助下，F(xiàn)orpheus可以在不到1/1000秒的時間內(nèi)控制球的時間和向，并通過預(yù)測球的速度、旋轉(zhuǎn)和其他運動軌跡來計算返回的角度。他們有和業(yè)余愛好者連續(xù)練習的水平。2015年，第四代機器人Forpheus被吉尼斯世界紀錄認定為世界上第一個“乒乓球教練機器人”，已經(jīng)能夠發(fā)球和處理簡單的扣球。最新一代的Forpheus進一步優(yōu)化了人工智能算法和機械調(diào)試，將返回誤差降低到0.1毫米以下，并添加了跟蹤人體運動的攝像頭，以評估人體運動的實際水平。利用機器學(xué)習技術(shù)分析球的軌跡，判斷對手的水平，從而調(diào)整自己的水平，力爭與訓(xùn)練選手匹配。3.2虛擬與現(xiàn)實沉浸式AR與VR人工智能教學(xué)(虛擬現(xiàn)實技術(shù))VR技術(shù)在如今已經(jīng)早已成為比較完善和相對成熟的技術(shù)，這一虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以創(chuàng)建一種可供人們直接接觸和體驗的虛擬世界，生成一種模擬的環(huán)境，目前VR技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于課堂之中，現(xiàn)已經(jīng)有建設(shè)的VR教室，使得VR技術(shù)與教學(xué)深度融合，在學(xué)校建設(shè)的VR虛擬教室和VR網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺,還有可用于教學(xué)的VR手機軟件等。在普通高中的地理課程中，受條件限制，多數(shù)時候不能帶學(xué)生出去感受真實地理地形情況，而利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以在不同程度上解決困境。因此,試圖探索虛擬現(xiàn)實技術(shù)和自然地理、人文、區(qū)域旅游地理、地理和環(huán)境保護教學(xué)一體化,特別是使用一些軟件來實現(xiàn)虛擬顯示和實時三維地理模型,從動態(tài)的角度分析地理原則和地理過程,讓學(xué)生感受到真實情況的實際地理位置,培養(yǎng)其核心地理素養(yǎng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以把枯燥和抽象的知識轉(zhuǎn)化為形象記憶,學(xué)生參與個人全面和多角度的方式,使記憶更深刻,而且還為學(xué)生提供動手操作的機會,讓他們可以感受到現(xiàn)實在虛擬世界中,然后加強地理實踐能力。雖然這樣的地理實踐不能完全取代戶外調(diào)查和實地調(diào)查，但從目前的現(xiàn)實來看，虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的地理學(xué)習也將成為未來高中中學(xué)地理教學(xué)的一種全新的輔助教學(xué)手段。許多地理原則必修課我在人教版《自然地理學(xué)》,如地球的宇宙環(huán)境,太陽系,晝夜長度的變化,常見的天氣,水循環(huán),洋流,常見的地貌類型和動態(tài)變化的形成,和自然植被,可以解釋通過使用虛擬現(xiàn)實場景所提供的虛擬現(xiàn)實技術(shù)?，F(xiàn)在以土壤為例來說明VR與教學(xué)的整合。再例如,在中國西北地區(qū)的沙漠化的情況下,虛擬現(xiàn)實可以用來查看位置、地形、景觀和其他中國西北的特點,結(jié)合個人的經(jīng)驗和知識儲備,總結(jié)地理環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的脆弱性在中國西北,并指出相關(guān)國家采取的措施改善生態(tài)環(huán)境在中國西北。AR作為近年來熱門的增強現(xiàn)實技術(shù)，可以將虛擬的三維模型展現(xiàn)在現(xiàn)實生活的世界中并與人們進行交互體驗的新技術(shù)，近年來，娛樂等領(lǐng)域取得了很大的進步。虛擬實驗教學(xué)可以在很大程度上緩解場地資源和教師資源有限的情況。例如，位于河西走廊西端的莫高窟以精美的壁畫和雕像而聞名于世。雖然一代另一代工匠畢生致力于保持敦煌文化的活力，但是當游客看壁畫時，僅僅呼吸就會影響他們他的各種因素都會對壁畫造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。公眾開放洞穴稀少，相隔甚遠。并利用AR等技術(shù)再現(xiàn)敦煌文化，通過數(shù)字技術(shù)恢復(fù)的明亮的敦煌壁畫重新出現(xiàn)在世人面前，而不僅僅是破碎的時間和空間的限制縮短了觀眾與文化遺產(chǎn)之間的距離。更讓這些珍貴的國寶被完整地保存了下來。巧合的是，北京故宮就是其中之一跟隨科技潮流，北京紫禁城不久前在網(wǎng)上正式上線博物館AR全景圖”此舉不僅僅是為了順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的趨勢，與此同時，人們也希望北京故宮博物院的AR虛擬現(xiàn)實全景能讓更多的東西成為泡影親自參觀故宮博物院的人可以在網(wǎng)上身臨其境地欣賞故宮，壯麗的景色和深厚的歷史背景。由此看來，將AR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，該方法在實驗教學(xué)中應(yīng)用是極為可行的。VR、AR與人工智能技術(shù)結(jié)合才是未來在教學(xué)環(huán)境的主流與熱潮。在中學(xué)乃至高等教育階段，很多抽象的學(xué)科內(nèi)容需要借助更加形象生動的教學(xué)模式進行教學(xué)，例如化學(xué)分子結(jié)構(gòu)，高中地理教學(xué)模型，完全能利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)來與人工智能技術(shù)結(jié)合更能激發(fā)學(xué)生的理解想象能力，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習的不足之處，從而對癥下藥逐一解決學(xué)習過程中的問題。3-2AR技術(shù)原理流程圖

第4章AI技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用的展望與思考4.1AI技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用的展望結(jié)論與總結(jié)4.1.1AI技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)教育現(xiàn)存三大問題問題之一：先天受限，落地遲緩，公平地說，在目前的AI行業(yè)中，金融、營銷、安全、客服等行業(yè)在AI發(fā)展的IT基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)質(zhì)量、新技術(shù)接受周期等基礎(chǔ)條件方面表現(xiàn)較好，對傳統(tǒng)行業(yè)的商業(yè)化滲透和推廣程度也相對較高。然而，教育行業(yè)由于受數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)標準化、跨媒體互聯(lián)困難、情感計算和認知計算難以突破等制約，自然發(fā)展呈現(xiàn)的規(guī)律確實是慢節(jié)奏的，到目前為止，大多數(shù)解決方案仍然是平庸的。在校外教育方面，網(wǎng)絡(luò)實踐課程教學(xué)的用戶體驗粗糙，教學(xué)效果模糊。用戶接受新技術(shù)的周期很長。因此，更多更加智能化產(chǎn)品值得探索。同時，校內(nèi)的師生信息意識素養(yǎng)相對而言不高，且信息化設(shè)備的使用率和頻率較低，導(dǎo)致關(guān)鍵的數(shù)據(jù)缺失，最終加大了教育領(lǐng)域數(shù)據(jù)挖掘的難度。問題之二：重復(fù)建設(shè)。所謂重復(fù)建設(shè)，體現(xiàn)在當前的“AI+教育”中所謂的“精準監(jiān)控和個性化評估”功能上，探索過于集中，過于集中，甚至少有過度監(jiān)控、過度反饋、過度迎合的辯證反思。目前教育領(lǐng)域的“AI大筐”實際上包含了各種與人工智能相關(guān)或不相關(guān)的技術(shù)，以及各種概念、噱頭甚至興趣訴求。實質(zhì)性的進展和真正的幫助在很大程度上淹沒在了廣泛的統(tǒng)計報道和明顯的虛假繁榮之中。問題之三：審慎不足，導(dǎo)向模糊。從國際經(jīng)驗來看，許多國家對教育與技術(shù)的結(jié)合比較謹慎，特別強調(diào)教育的智能化首先要體現(xiàn)其價值，其次才是其工具性，優(yōu)先考慮承載國家共同價值觀和文化基礎(chǔ)的努力。這已經(jīng)成為各國特別是發(fā)達國家發(fā)展智慧教育的共同起點，也塑造了技術(shù)的應(yīng)用方向。相比之下，中國在這一形而上層面上的理性思考還不夠。教育領(lǐng)域很難對人工智能技術(shù)的應(yīng)用提出準確的要求，技術(shù)人員也很難深入理解教育，設(shè)計出符合理性需求的應(yīng)用表格。這是目前人工智能技術(shù)參與教育過程，大力發(fā)展智能教育的最大局限性問題。4.1.2AI技術(shù)+教育展望與思考AI技術(shù)在現(xiàn)階段第四工業(yè)革命的大背景下必將深刻的影響或者領(lǐng)導(dǎo)各個行業(yè)的發(fā)展，AI技術(shù)在機器學(xué)習、問題解決、邏輯推理，自然語言理解、自動編程、專家系統(tǒng)、模式識別、機器學(xué)習算法、數(shù)據(jù)挖掘等人工智能技術(shù)嵌入到各種教學(xué)、學(xué)習、決策等工具中，支持在系統(tǒng)或平臺中構(gòu)建學(xué)習，情境調(diào)節(jié)學(xué)習行為，促進學(xué)習者參與，為學(xué)習者提供學(xué)習支持，評估學(xué)術(shù)水平和構(gòu)建新能力結(jié)構(gòu)，制定個性化的學(xué)習方法等，旨在幫助教師支持差異化教學(xué)元，提高教學(xué)效果，根據(jù)個人實際情況，優(yōu)化教學(xué)方法，需求提供個性化的內(nèi)外結(jié)合的學(xué)習服務(wù)。目前，人工智能教學(xué)應(yīng)用的性能遠遠達不到人們的期望。純粹是關(guān)于碎片和其他缺陷的問題。還需要關(guān)注多樣化問題的應(yīng)用場景，以教學(xué)、培訓(xùn)和測試為核心，改變傳統(tǒng)的人工智能。在教學(xué)應(yīng)用的現(xiàn)狀下，避免人工智能技術(shù)簡單地成為加強應(yīng)試教育的工具。人工智能教學(xué)的應(yīng)用研究主要側(cè)重于教學(xué)或?qū)W習的某些方面，如課文評價，學(xué)習能力的結(jié)構(gòu)評價，適應(yīng)性和個性化學(xué)習系統(tǒng)等，而忽略了學(xué)習者整體素質(zhì)的提高和發(fā)展，而忽略人工智能的理論基礎(chǔ)使老師忽略了對人機協(xié)作教學(xué)機制和模式的研究。因此，在未來的人工智能教學(xué)中，應(yīng)從微觀和宏觀兩個層面來關(guān)注以下研究方向：（一）人工智能與教學(xué)關(guān)系的研究人工智能技術(shù)在教學(xué)情景中的應(yīng)用是促進有效實現(xiàn)教學(xué)目標的基礎(chǔ)，而學(xué)習者的成長則支配著人工智能的教學(xué)內(nèi)容和方法。如何最大程度地發(fā)揮其價值，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于人工智能教學(xué)中的批判性分析和判斷，正確認識不同的學(xué)習經(jīng)歷，并找到人工智能技術(shù)在教學(xué)中發(fā)揮作用的前提和約束。收斂點。有必要研究如何有效地將人工智能技術(shù)整合到教學(xué)中，充分發(fā)揮教師的教學(xué)智慧。（二）人工智能賦于教師的理論基礎(chǔ)研究研究人工智能的基本理論可以分配教師明確技術(shù)可以分配教師和內(nèi)在邏輯和人機協(xié)作教學(xué)學(xué)術(shù)基礎(chǔ),主要涉及人工智能老師組織的本質(zhì)屬性,和它們之間的關(guān)系,需要從技術(shù)哲學(xué)關(guān)于人工智能的本質(zhì),深入分析嵌入人工智能教育系統(tǒng)的內(nèi)在邏輯基礎(chǔ)。對教師群體性質(zhì)的研究主要集中在技術(shù)哲學(xué)上。人性的教育水平分析真人教師本身的結(jié)構(gòu)缺陷和技術(shù)可以分配的現(xiàn)實要求人工智能和老師的關(guān)系分析,需要明確教育生態(tài)系統(tǒng)的人工智能技術(shù)和老師組織的定位和功能,明確自己的優(yōu)勢和劣勢,比如人工智能機械、重復(fù)的任務(wù)。人與教師在批判性思維、社交和情感互動等方面的優(yōu)勢。它為未來人工智能生態(tài)位與教師生態(tài)位的有效整合，即人機協(xié)作的分工與協(xié)作，提供了基本支持。（三）人工智能與教學(xué)相結(jié)合的新形態(tài)模式研究人工智能在