智慧教育人工智能應(yīng)用分析

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摘要：人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，帶動了各行各業(yè)的發(fā)展。其中與教育的深度融合，擴(kuò)展了教育功能，提高了教學(xué)效率和教育管理服務(wù)，推進(jìn)了教育教學(xué)改革。本文通過介紹人工智能的發(fā)展，闡述智慧教育的概念和表現(xiàn)特征，探討了人工智能在個(gè)性學(xué)習(xí)、教學(xué)評價(jià)和管理服務(wù)等教育活動中的應(yīng)用，對人工智能在智慧教育中的重要作用做了展望。

關(guān)鍵詞：人工智能；智慧教育；應(yīng)用

國務(wù)院在2017年的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出，要發(fā)展“智能教育”，利用智能技術(shù)加快人才培養(yǎng)和教學(xué)改革，構(gòu)建智能學(xué)習(xí)的新型教育體系，推動人工智能技術(shù)在教學(xué)、管理和資源建設(shè)方面的應(yīng)用。2019年北京召開的“國際人工智能與教育”大會上，在賀信中提出，我國要高度重視人工智能技術(shù)和教育的深度融合，以此推動教育變革創(chuàng)新。因此，充分發(fā)揮人工智能在教育應(yīng)用中智能化、個(gè)性化和多元化特征，加快我國教育水平的提升，是未來智慧教育的發(fā)展方向。

一、人工智能的發(fā)展

人工智能是把多門學(xué)科綜合在一起，形成的一種應(yīng)用技術(shù)，它主要借助計(jì)算機(jī)的運(yùn)算存儲功能，模擬人類大腦思維方式，從而獲得諸如人類思維、判斷、學(xué)習(xí)的能力。人工智能研究的領(lǐng)域很廣范，包括圖像技術(shù)、語音技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)等；實(shí)際應(yīng)用包括語言識別、人臉識別、圖像識別、專家系統(tǒng)、智能機(jī)器人等。目前，人工智能雖然與人類靈活的思維方式還存在很大的差距，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器通過自主學(xué)習(xí)，模擬人類的聽覺、視覺、語言表達(dá)及思維，最終能夠具有人類簡單的思維方式，能夠自動完成一些適應(yīng)性和靈活性的任務(wù)，從而對人類的工作和生活提供幫助。近年來，由于云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等前沿技術(shù)的不斷進(jìn)步，人工智能得到不斷成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓展，其在教育方面的應(yīng)用逐年增強(qiáng)。利用人工智能，可以實(shí)現(xiàn)師生對教學(xué)、服務(wù)個(gè)性化、定制化的要求，滿足管理人員對校園可視化、精細(xì)化管理要求，通過機(jī)器自主學(xué)習(xí)，可以完成教學(xué)趨勢、校園管理的自動分析，并且自動提出解決問題的參考方案，提高教學(xué)和管理效率。

二、智慧教育的特征

智慧教育是指在教學(xué)、管理和科研等教育領(lǐng)域，以移動通信、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的信息技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代教育理論，提升教育的智慧水平，打造智能化、感知化的新型教育模式。智慧教育是一個(gè)龐大系統(tǒng)，它包括智慧校園、智慧教學(xué)、智慧科研、智慧服務(wù)、智慧評價(jià)等多個(gè)核心要素。與傳統(tǒng)的信息化教育相比較，智慧教育具有以下特征：一是智慧化的教學(xué)環(huán)境。智慧教育系統(tǒng)的學(xué)習(xí)環(huán)境利用各種傳感器設(shè)備及物聯(lián)網(wǎng)、RFID等技術(shù)感知并采集各種信息。這些廣泛獲取的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，按照設(shè)定的算法進(jìn)行分析處理，可以為智能環(huán)境調(diào)節(jié)和學(xué)習(xí)者行為分析提供必要的參考。二是開放化的教學(xué)過程。在智慧教育系統(tǒng)中，運(yùn)用多媒體和云計(jì)算技術(shù)，使學(xué)習(xí)過程變得完全開放。學(xué)習(xí)者不受時(shí)間、空間限制，借助智能終端設(shè)備，能夠隨時(shí)獲取優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源。三是精準(zhǔn)化的教學(xué)方案。智慧教育通過獲取學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，分析學(xué)習(xí)者的興趣愛好、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)效果，可以對不同的學(xué)習(xí)者采取不同的教學(xué)策略，有針對性地對其進(jìn)行差異化教學(xué)習(xí)，幫助不同的學(xué)習(xí)者獲得更好的學(xué)習(xí)過程。

三、人工智能在智慧教育中的應(yīng)用

人工智能從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)界面多個(gè)方面深度融合并應(yīng)用到教育領(lǐng)域中，有助于給學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化和智能化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高教學(xué)效率。智慧教育中人工智能的運(yùn)用，從根本上改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，增強(qiáng)了教學(xué)的互動性與智能性。人工智能在智慧教育中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）運(yùn)用人工智能構(gòu)建多樣化的學(xué)習(xí)情境人工智能可以為學(xué)習(xí)者構(gòu)建多樣化的學(xué)習(xí)情境。例如，通過虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)場景與虛擬空間的結(jié)合，用全息和動態(tài)畫面，使學(xué)習(xí)者獲得更加真實(shí)直觀的具身體驗(yàn)，真正實(shí)現(xiàn)具身化學(xué)習(xí)情境。此外，學(xué)習(xí)者還可以通過智能教學(xué)系統(tǒng)和智能測評系統(tǒng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和測試。智能教學(xué)系統(tǒng)是運(yùn)用人工智能構(gòu)建的一種自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其通過建立各種模型與知識庫進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)自主指導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行知識技能學(xué)習(xí)。智能測評是通過文字識別、語音識別、圖像識別等技術(shù)，完成作業(yè)和試卷自動批改，并對成績進(jìn)行分析，提供教學(xué)診斷評估及下一步教學(xué)建議。

（二）運(yùn)用人工智能提供更科學(xué)的教學(xué)評價(jià)運(yùn)用人工智能進(jìn)行教學(xué)評價(jià)，能夠突破文本結(jié)構(gòu)的局限，直觀展現(xiàn)學(xué)習(xí)者的脈絡(luò)聯(lián)系，加深學(xué)習(xí)者對所學(xué)內(nèi)容的個(gè)性化認(rèn)識。人工智能可以建構(gòu)一個(gè)具有精密層級邏輯關(guān)系的三維空間知識結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，用來描繪學(xué)習(xí)者的知識狀態(tài)，記錄學(xué)習(xí)水平和特點(diǎn)，并以此給不同學(xué)習(xí)者提供不同的學(xué)習(xí)測試內(nèi)容。人工智能通過跟蹤測試，準(zhǔn)確獲得學(xué)習(xí)者知識結(jié)構(gòu)掌握情況。同時(shí)，運(yùn)用不同算法模型，從元認(rèn)知、高階認(rèn)知、生理心理等多角度，對教學(xué)者和學(xué)習(xí)者進(jìn)行教學(xué)綜合評價(jià)。

（三）運(yùn)用人工智能保障更高效的管理服務(wù)人工智能可實(shí)現(xiàn)智能化教學(xué)和行政決策管理。通過對各種教學(xué)數(shù)據(jù)、測評數(shù)據(jù)、校園環(huán)境數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測，智能教學(xué)平臺能夠使用智能算法模型為教學(xué)者和學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的服務(wù)。同時(shí)，在維護(hù)校園安全和隱患分析預(yù)警方面，智慧管理系統(tǒng)通過多維度整理分析收集到的數(shù)據(jù)，給管理者提供科學(xué)的管理決策。例如通過人臉識別等技術(shù)對校園及周邊環(huán)境、師生行為的有效監(jiān)控，及時(shí)預(yù)防和處理問題；通過傳感技術(shù)對學(xué)校供電、供水、供氣等重點(diǎn)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)把異常預(yù)警信息傳輸給管理員，提醒管理員及時(shí)確認(rèn)和處理。

四、結(jié)語

人工智能與現(xiàn)代教育的深度融合，為智慧教育提供了廣泛的應(yīng)用空間。同時(shí)，我們也認(rèn)識到，當(dāng)前人工智能在智慧教育中的應(yīng)用還處于初始階段，人工智能還只是教育的一種輔助工具。要實(shí)現(xiàn)真正意義的智慧教育，還需要進(jìn)一步發(fā)掘人工智能的教育功能，為現(xiàn)代教育提供更廣泛的支持。

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作者：孫宇 單位：貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院