人工智能開(kāi)啟“互聯(lián)網(wǎng)+教育”新模式

李昭涵 中國(guó)信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所工程師

金樺 中國(guó)信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所高級(jí)工程師

劉越 中國(guó)信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所高級(jí)工程師

人工智能開(kāi)啟“互聯(lián)網(wǎng)+教育”新模式

李昭涵 中國(guó)信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所工程師

金樺 中國(guó)信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所高級(jí)工程師

劉越 中國(guó)信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所高級(jí)工程師

人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步促進(jìn)了其與教育行業(yè)的融合發(fā)展與應(yīng)用創(chuàng)新，以人工智能為核心的新興信息技術(shù)不僅有助于均衡教育資源、提高教學(xué)效率、改進(jìn)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，而且正在逐步實(shí)現(xiàn)真正意義上的個(gè)性化學(xué)習(xí)。可以說(shuō)，人工智能將成為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”取得突破式發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力量。本文梳理分析了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，并對(duì)目前人工智能技術(shù)與教育行業(yè)的結(jié)合成果進(jìn)行了介紹，最后對(duì)未來(lái)人工智能與教育行業(yè)在學(xué)習(xí)者模型領(lǐng)域、教學(xué)模型領(lǐng)域及特定學(xué)習(xí)領(lǐng)域的融合應(yīng)用前景進(jìn)行了分析及展望。

人工智能；互聯(lián)網(wǎng)+教育；個(gè)性化學(xué)習(xí)；STEAM教育

1 引言

AlphaGo在與李世石的“人機(jī)圍棋大戰(zhàn)”中勝出，使越來(lái)越多的大眾把目光投向人工智能領(lǐng)域。人工智能自20世紀(jì)40年代發(fā)展至今已有70余年，近幾年，深度學(xué)習(xí)技術(shù)在圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等領(lǐng)域的長(zhǎng)足進(jìn)步推動(dòng)人工智能進(jìn)入了嶄新的發(fā)展階段。Gartner最新公布的2017年重大科技發(fā)展趨勢(shì)表明：“未來(lái)將是以智能為核心、通過(guò)數(shù)字化實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代”，人工智能將無(wú)處不在。

如今，人工智能已經(jīng)或正在顛覆性地改變著許多行業(yè)和領(lǐng)域，并且悄然滲透進(jìn)大眾生活：從Siri到指紋解鎖、人臉識(shí)別，從在線翻譯助手到智能機(jī)器人、無(wú)人駕駛汽車等，人工智能正逐漸融入電商零售、金融、交通、教育、醫(yī)療健康、個(gè)人助理等多個(gè)領(lǐng)域，并展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。2016年8月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，明確指出：“要在基于大數(shù)據(jù)分析的類人智能方向取得重要突破”、“并在教育、辦公、醫(yī)療等關(guān)鍵行業(yè)形成示范應(yīng)用”。教育作為知識(shí)密集型行業(yè)，人工智能將成為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”突破式發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+教育”現(xiàn)狀和問(wèn)題

早在2500年前，孔子就提出了“有教無(wú)類，因材施教”的教育理念。如今，讓每個(gè)人都能平等接受教育并享受到個(gè)性化的教學(xué)指導(dǎo)，一直是廣大教育工作者為之努力奮斗的目標(biāo)。互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的不斷進(jìn)步突破了時(shí)間和空間限制，讓優(yōu)質(zhì)教育資源得以科學(xué)配置與整合；信息化、互聯(lián)網(wǎng)化、智能化的技術(shù)手段，豐富了教學(xué)形式與場(chǎng)景，極大地改善了教育體驗(yàn)；以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、AR/VR為代表的新技術(shù)應(yīng)用，越來(lái)越創(chuàng)造性地突破教育外延，促使線上、線下融合加深，也讓互聯(lián)網(wǎng)重塑傳統(tǒng)教育逐步成為可能。

“互聯(lián)網(wǎng)+”對(duì)傳統(tǒng)教育的重塑主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）均衡教育資源、實(shí)現(xiàn)教育公平

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”在一定程度上打破了時(shí)空、地域、經(jīng)濟(jì)、文化的壁壘，將優(yōu)質(zhì)教育資源與先進(jìn)學(xué)習(xí)模式傳遞給每一位求知者，尤其是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)習(xí)者。例如，MOOC模式在線學(xué)習(xí)平臺(tái)將廣大學(xué)生與海量課程相連接，學(xué)生能夠更加方便地獲取其感興趣的教學(xué)資源，使線上自主學(xué)習(xí)模式成為傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的有效補(bǔ)充。同時(shí)，隨著教育資源數(shù)字化、在線化、共享化程度的不斷加快與加深，教育公平的愿景也將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

（2）提高教/學(xué)效率、打造個(gè)性教育

互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的不斷進(jìn)步，使教育活動(dòng)從各個(gè)環(huán)節(jié)上得到優(yōu)化和完善，從而提高了教師的教學(xué)效率與學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。例如，教育O2O平臺(tái)搭建起學(xué)生與老師的溝通橋梁，提升了學(xué)生快速找到好老師的效率；題庫(kù)類、拍照答疑類工具產(chǎn)品，通過(guò)改善教學(xué)過(guò)程中的練習(xí)自測(cè)及輔導(dǎo)答疑過(guò)程體驗(yàn)，提高了學(xué)習(xí)效率與輔導(dǎo)效率；再如借助大數(shù)據(jù)分析、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，個(gè)性化、精準(zhǔn)化教育取得顯著進(jìn)展。此外，人工智能、AR/ VR等新技術(shù)與傳統(tǒng)教育也在不斷融合發(fā)展，自適應(yīng)學(xué)習(xí)、沉浸式教學(xué)等技術(shù)與應(yīng)用均有所突破。

但應(yīng)當(dāng)看到，“互聯(lián)網(wǎng)+”只是在淺層次實(shí)現(xiàn)了對(duì)教育服務(wù)的融合滲透，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮在線市場(chǎng)作用，初步解決了教育上的“可獲得性”（Accessibility）、“靈活性”（Flexibility）和“可支付性”（Affordability）等問(wèn)題。然而，教育和學(xué)習(xí)是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，其核心“交互性”（Interactivity）問(wèn)題一直未得到有效解決，這也是互聯(lián)網(wǎng)與教育行業(yè)融合后出現(xiàn)課程完成率低、教/學(xué)效果令人堪憂的根本原因。教育產(chǎn)品的交互性不僅是簡(jiǎn)單的產(chǎn)品界面交互，更是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷獲得反饋的過(guò)程，這種交互性體現(xiàn)為滿足老師和學(xué)生的交互、學(xué)生之間的交互以及學(xué)生與系統(tǒng)內(nèi)容的交互。其中，學(xué)生與系統(tǒng)內(nèi)容的交互又是重中之重，平臺(tái)或系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠針對(duì)每個(gè)學(xué)生個(gè)體接受度、理解力等有所不同，給予差異性學(xué)習(xí)規(guī)劃及指導(dǎo)，扮演智能學(xué)習(xí)引擎角色。只有實(shí)現(xiàn)了教育產(chǎn)品的智能反饋與智能互動(dòng)，互聯(lián)網(wǎng)對(duì)傳統(tǒng)教/學(xué)方式的革新才指日可待、與傳統(tǒng)教育的融合滲透才能進(jìn)一步加深。互聯(lián)網(wǎng)從來(lái)不是單純的解決連接問(wèn)題，更多的還應(yīng)解決在習(xí)慣、效率、技術(shù)等其他層面上的問(wèn)題，借助圖像/語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)義識(shí)別、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)，人工智能將成為互聯(lián)網(wǎng)重塑傳統(tǒng)教育的重要驅(qū)動(dòng)力量。

3 人工智能時(shí)代教育的現(xiàn)在和未來(lái)

3.1 什么是人工智能

人工智能（ArtificialIntelligence，AI）作為前沿科學(xué)和交叉學(xué)科，國(guó)際上目前尚無(wú)統(tǒng)一定義，一般來(lái)說(shuō)可認(rèn)為人工智能是研究和開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新興技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，其主要研究?jī)?nèi)容包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能是對(duì)人類意識(shí)及思維過(guò)程的模擬，它雖不是人類智能，但能模擬人類的思考過(guò)程，甚至有可能超越人類的智慧。

業(yè)界研究者普遍認(rèn)為，人工智能的發(fā)展將經(jīng)歷弱人工智能、與人類智能相當(dāng)?shù)摹皬?qiáng)人工智能”和全面超過(guò)人類智能的“超人工智能”3個(gè)階段。目前，弱人工智能已經(jīng)應(yīng)用于生活的方方面面：智能搜索引擎、實(shí)時(shí)在線地圖、Siri手機(jī)語(yǔ)音助手等都運(yùn)用了人工智能技術(shù)，教育領(lǐng)域的拍照搜題、智能口語(yǔ)測(cè)評(píng)、語(yǔ)音學(xué)習(xí)助手等也已深入教學(xué)應(yīng)用。隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟與強(qiáng)大，人工智能與教育行業(yè)的結(jié)合勢(shì)必更加緊密與深入，為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”帶來(lái)顛覆性的新突破。

3.2 人工智能與教育的結(jié)合

目前，以人工智能為核心的教育科技開(kāi)始從數(shù)據(jù)采集（語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、傳感器等）、數(shù)據(jù)處理（語(yǔ)義識(shí)別、大數(shù)據(jù)、自適應(yīng)、認(rèn)知計(jì)算、情感計(jì)算等）和人機(jī)界面（AR/VR、機(jī)器人、3D打印）3方面與教育行業(yè)開(kāi)展深度結(jié)合與應(yīng)用，逐步增強(qiáng)教學(xué)智能性與互動(dòng)性。融合應(yīng)用主要集中在作業(yè)自動(dòng)批改、拍照搜題類在線答疑、智能測(cè)評(píng)和個(gè)性化學(xué)習(xí)4個(gè)方向。目前結(jié)合點(diǎn)較為分散且大多數(shù)產(chǎn)品尚處探索階段，但已有部分產(chǎn)品開(kāi)始投入應(yīng)用、接受市場(chǎng)驗(yàn)證，并取得了較為顯著的成效。

（1）作業(yè)自動(dòng)批改

語(yǔ)義分析技術(shù)的進(jìn)步使得作業(yè)自動(dòng)批改成為可能，對(duì)于簡(jiǎn)單的文義語(yǔ)法機(jī)器可以自動(dòng)識(shí)別及糾錯(cuò)，甚至是提出修改意見(jiàn)，并根據(jù)學(xué)生的作業(yè)結(jié)果為教師自動(dòng)生成詳細(xì)的學(xué)情報(bào)告。目前，已有許多教育產(chǎn)品開(kāi)始嘗試這一功能，隨著技術(shù)的不斷完善，大規(guī)模應(yīng)用作業(yè)自動(dòng)批改將有效分擔(dān)教師的教學(xué)壓力，顯著提高教學(xué)效率。

（2）拍照搜題、在線答疑

借助智能圖像識(shí)別技術(shù)，拍照搜題功能在教育產(chǎn)品中獲得了突破式發(fā)展，并已具備了一定的應(yīng)用規(guī)模。學(xué)生在遇到難題時(shí)只需用手機(jī)拍照上傳到云端，系統(tǒng)在一到兩秒內(nèi)就可以反饋出答案和解題思路。目前，這類應(yīng)用不僅能識(shí)別機(jī)打題目，手寫題目的識(shí)別正確率也已提高至70%以上。拍照搜題不僅豐富了學(xué)生的答疑輔導(dǎo)方式，更提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，極大增強(qiáng)了學(xué)生的自主式學(xué)習(xí)能力。

（3）智能測(cè)評(píng)

智能測(cè)評(píng)是指利用人工智能技術(shù)對(duì)可被數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化的教/學(xué)行為及數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試、分析與評(píng)價(jià)，目前已取得初步應(yīng)用。一是利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的英語(yǔ)口語(yǔ)智能測(cè)評(píng)，此類語(yǔ)音測(cè)評(píng)軟件能夠在用戶跟讀的過(guò)程中，及時(shí)對(duì)發(fā)音做出測(cè)評(píng)并指出發(fā)音不準(zhǔn)的地方，通過(guò)反復(fù)測(cè)評(píng)訓(xùn)練提升用戶口語(yǔ)水平；二是利用大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的學(xué)情智能測(cè)評(píng)，通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程及學(xué)習(xí)成效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析學(xué)生知識(shí)、能力結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)需求的差異化特點(diǎn)，幫助學(xué)生與教師獲取真實(shí)有效的改進(jìn)依據(jù)。通過(guò)學(xué)情智能測(cè)評(píng)，學(xué)生可以清楚看到問(wèn)題所在，學(xué)習(xí)更高效；教師可以針對(duì)具體情況對(duì)癥下藥，選擇不同教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，實(shí)施不同教學(xué)方式，進(jìn)一步提高教、學(xué)的針對(duì)性、有效性和科學(xué)性。

（4）個(gè)性化學(xué)習(xí)

個(gè)性化學(xué)習(xí)是指以反映學(xué)生個(gè)性差異為基礎(chǔ)，以促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展為目標(biāo)的學(xué)習(xí)范式。利用大數(shù)據(jù)可以詳細(xì)描述每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特性，構(gòu)建完整的學(xué)生畫像，因此可以與自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，為每個(gè)學(xué)生創(chuàng)建個(gè)性化的自適應(yīng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)與學(xué)習(xí)路徑，推送適合每個(gè)學(xué)生的差異化學(xué)習(xí)內(nèi)容與課程規(guī)劃。另外，提供個(gè)性化教學(xué)服務(wù)的虛擬學(xué)習(xí)助手會(huì)像學(xué)生的私人家教一樣，盡可能地從情感、行為和認(rèn)知層面模擬一位優(yōu)秀教師的教學(xué)過(guò)程。

3.3 人工智能開(kāi)啟“互聯(lián)網(wǎng)+教育”新模式

隨著更多維度和更大量級(jí)的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)匯聚、更高效的數(shù)據(jù)處理方法以及更具互動(dòng)性的人機(jī)界面的發(fā)展，今后人工智能在教育領(lǐng)域?qū)⑿纬牲c(diǎn)面結(jié)合的產(chǎn)品演進(jìn)模式與系統(tǒng)化、智能化的產(chǎn)品應(yīng)用潮流，人工智能將不斷革新改變傳統(tǒng)教育的學(xué)習(xí)范式，開(kāi)啟教育新模式。

從教/學(xué)過(guò)程中學(xué)習(xí)者、教學(xué)者的角色分類出發(fā)，未來(lái)人工智能與教育行業(yè)的融合應(yīng)用將主要?jiǎng)澐譃閷W(xué)習(xí)者模型（Learner Model）與教學(xué)模型（Pedagogical Model）兩大領(lǐng)域。同時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)化、普遍化的傳統(tǒng)教育內(nèi)容（如應(yīng)試教育內(nèi)容、職業(yè)教育內(nèi)容等）之外，某些特定學(xué)習(xí)領(lǐng)域（DomainModel）也成為人工智能與之結(jié)合的熱點(diǎn)，同樣具有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α＿@里就在充分考慮教學(xué)角色與特定教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對(duì)人工智能在學(xué)習(xí)者模型領(lǐng)域、教學(xué)模型領(lǐng)域和特定學(xué)習(xí)領(lǐng)域3方面的創(chuàng)造性革新進(jìn)行分析與展望。

（1）學(xué)習(xí)者模型領(lǐng)域

該領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注以學(xué)習(xí)者為中心的教育產(chǎn)品與應(yīng)用，并把促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)、實(shí)現(xiàn)因材施教作為重要目標(biāo)。據(jù)Technavio預(yù)測(cè)，2020年全球“人工智能+教育”在學(xué)習(xí)者模型領(lǐng)域的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到6300萬(wàn)美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)40%。

如果說(shuō)現(xiàn)有的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”方式解決的是“知識(shí)送達(dá)”問(wèn)題，那么基于人工智能的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”將重點(diǎn)解決交互式自適應(yīng)學(xué)習(xí)難題，并最終實(shí)現(xiàn)因材施教。智能化的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)是學(xué)習(xí)者模型領(lǐng)域的關(guān)鍵與核心，它將顯著改變現(xiàn)有的學(xué)習(xí)范式。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)利用算法處理獲取到的各類信息，通過(guò)“生成適應(yīng)性內(nèi)容”與“獲取并分析反饋數(shù)據(jù)”兩個(gè)步驟的不斷迭代，逐步進(jìn)化成為與學(xué)習(xí)者越來(lái)越契合的適應(yīng)性“家教”。事實(shí)上，許多傳統(tǒng)教育機(jī)構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)教育研究者為了給學(xué)習(xí)者提供更智能的學(xué)習(xí)選擇，早已在其產(chǎn)品中應(yīng)用了自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)。從廣義上說(shuō)，任何能夠通過(guò)學(xué)生的反饋而推薦不同題目或知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)，都意味著具有“自適應(yīng)學(xué)習(xí)”功能，但本文所強(qiáng)調(diào)的是基于人工智能的、更加成熟的、具有一定技術(shù)深度的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

具備人工智能能力的自適應(yīng)學(xué)習(xí)解決方案顯然也是個(gè)性化學(xué)習(xí)的有效方案之一。在擁有優(yōu)質(zhì)教學(xué)內(nèi)容的前提下，自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)通過(guò)提供學(xué)習(xí)路徑和精準(zhǔn)內(nèi)容推送，為學(xué)習(xí)者帶來(lái)真正意義上有反饋、有互動(dòng)且智能化的高效學(xué)習(xí)模式。

學(xué)習(xí)路徑

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)路徑可以理解為基于知識(shí)圖譜的知識(shí)點(diǎn)跳轉(zhuǎn)。完善的基于人工智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，首先會(huì)通過(guò)專家預(yù)設(shè)的知識(shí)圖譜進(jìn)行階段性使用，再根據(jù)使用后學(xué)生留下的海量行為數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，然后得到準(zhǔn)確客觀的知識(shí)圖譜。最終，系統(tǒng)將以優(yōu)化后的知識(shí)圖譜，為學(xué)生匹配最佳學(xué)習(xí)路徑。

內(nèi)容推送

正如智能搜索、電商平臺(tái)的個(gè)性化推薦一樣，智能化的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)也應(yīng)能夠根據(jù)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄，推斷學(xué)生的能力水平和問(wèn)題所在，為學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容個(gè)性化推送，其核心關(guān)鍵在于對(duì)當(dāng)前學(xué)習(xí)路徑下的特定學(xué)生推送最合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容。為了使推送內(nèi)容與學(xué)生的水平相匹配，需要對(duì)內(nèi)容的難度以及學(xué)生的水平進(jìn)行客觀地測(cè)量，這需要將復(fù)雜理論算法與人工智能技術(shù)充分結(jié)合才能得以實(shí)現(xiàn)。

（2）教學(xué)模型領(lǐng)域

該領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注教學(xué)模式與場(chǎng)景下可以提高教學(xué)質(zhì)量的教育產(chǎn)品與應(yīng)用，口語(yǔ)語(yǔ)音測(cè)評(píng)、學(xué)情智能測(cè)評(píng)、考試評(píng)測(cè)方法（Assessment）、虛擬學(xué)習(xí)助手等應(yīng)用都屬于該領(lǐng)域范疇。據(jù)Technavio預(yù)測(cè)，2020年全球“人工智能+教育”在教學(xué)模型領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3100萬(wàn)美元。

評(píng)測(cè)方法是教學(xué)模型領(lǐng)域用于提升教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要手段。傳統(tǒng)評(píng)測(cè)方法大多通過(guò)封閉式問(wèn)答方式實(shí)現(xiàn)，因此其中可被標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容正逐步被在線評(píng)測(cè)方法所取代；但對(duì)于開(kāi)放式問(wèn)答內(nèi)容，如作文、申論等，普通在線評(píng)測(cè)方法難以給出有效反饋。不過(guò)，隨著語(yǔ)義分析技術(shù)的逐步成熟，依托人工智能方式可以更加輕松地實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)放式題目的在線評(píng)測(cè)，使學(xué)生更加自主地進(jìn)行練習(xí)與自測(cè)、獲取評(píng)價(jià)與反饋，實(shí)時(shí)提升自身學(xué)習(xí)表現(xiàn)。

個(gè)人助理機(jī)器人的突破式發(fā)展推動(dòng)教學(xué)領(lǐng)域的虛擬學(xué)習(xí)助理研究取得顯著成果。借助自然語(yǔ)言處理和語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，虛擬學(xué)習(xí)助理可扮演起學(xué)生的課外教師角色，為學(xué)生提供精準(zhǔn)解答并分析其學(xué)習(xí)表現(xiàn)。由于基于人工智能的虛擬學(xué)習(xí)助理能夠自動(dòng)分析學(xué)生語(yǔ)音及所提問(wèn)題主干，因此學(xué)生完全可以采用自然語(yǔ)言的方式提問(wèn)，這更加貼合真實(shí)的教學(xué)互動(dòng)。隨著技術(shù)的不斷成熟與系統(tǒng)功能的日趨完善，虛擬學(xué)習(xí)助理將逐步走向廣泛應(yīng)用。

得益于人工智能，機(jī)器與人正逐漸重新分工合作。機(jī)器將發(fā)揮簡(jiǎn)單環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化優(yōu)勢(shì)，完成輔助教學(xué)、簡(jiǎn)單答疑、作業(yè)練習(xí)、測(cè)評(píng)批改等工作；教師則聚焦于教學(xué)設(shè)計(jì)、復(fù)雜決策、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等創(chuàng)造性與人文性內(nèi)容。未來(lái)的教育將是人與人工智能協(xié)作的時(shí)代，其關(guān)鍵是充分發(fā)揮機(jī)器與人類的不同優(yōu)勢(shì)，一方面要借助人工智能完成教育過(guò)程中簡(jiǎn)單重復(fù)的腦力勞動(dòng)，另一方面也要發(fā)揮人類的創(chuàng)新變革、復(fù)雜決策、情感關(guān)懷激勵(lì)等更大優(yōu)勢(shì)。

（3）特定學(xué)習(xí)領(lǐng)域

特定學(xué)習(xí)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注某些具體的垂直細(xì)分學(xué)習(xí)領(lǐng)域，預(yù)計(jì)將主要集中在STEAM教育方向。據(jù)Technavio預(yù)測(cè)，2020年全球“人工智能+教育”在特定學(xué)習(xí)領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1100萬(wàn)美元。

STEAM教育是集科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）和數(shù)學(xué)（Mathematics）多學(xué)科交叉融合發(fā)展的綜合性教育，其最初是由美國(guó)政府主導(dǎo)的一項(xiàng)教育計(jì)劃，提倡“動(dòng)手動(dòng)腦的探索式”學(xué)習(xí)過(guò)程。STEAM教育重實(shí)踐、重跨界、重創(chuàng)新的特點(diǎn)尤為突出，可以說(shuō)是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化考試環(huán)境下傳統(tǒng)教育理念的重大轉(zhuǎn)型。未來(lái)，基于人工智能與VR/AR的仿真實(shí)驗(yàn)室、基于高級(jí)機(jī)器人及3D技術(shù)的陪伴/教學(xué)機(jī)器人智能產(chǎn)品以及基于認(rèn)知計(jì)算的復(fù)雜決策輔助系統(tǒng)，都將幫助學(xué)生在游戲化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)中培養(yǎng)邏輯思維和動(dòng)手能力，真正從智能交互的角度完成多學(xué)科、交叉融合的探索式學(xué)習(xí)過(guò)程。例如，現(xiàn)在已有提供編程類應(yīng)用程序的STEAM教育產(chǎn)品面市，學(xué)生可以通過(guò)拖拽、點(diǎn)擊、畫圖等方式，用最簡(jiǎn)單的可視化編程語(yǔ)言對(duì)機(jī)器人行為進(jìn)行編程，下達(dá)指令。

STEAM教育與中國(guó)素質(zhì)教育在理念上異曲同工，在人工智能技術(shù)的推動(dòng)下，中國(guó)傳統(tǒng)素質(zhì)教育的方式也將更加豐富多元。未來(lái)，在小學(xué)、初中、高中等各個(gè)階段，學(xué)生們將在更多的智能化場(chǎng)景中鍛煉邏輯思維、提高動(dòng)手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，同時(shí)也會(huì)有更多的人工智能+STEAM教育產(chǎn)品服務(wù)于學(xué)生與教師，開(kāi)啟素質(zhì)教育新模式。

4 結(jié)束語(yǔ)

人工智能雖已在教育領(lǐng)域的部分應(yīng)用中有所突破，但整體仍處于“弱人工智能”階段，距離實(shí)現(xiàn)從情感、行為到認(rèn)知的多維度全面模擬人類“強(qiáng)人工智能”水平，還有很長(zhǎng)的路要走。盡管如此，我們?nèi)砸陀^看到人工智能所涉及的語(yǔ)音/圖像識(shí)別、語(yǔ)義識(shí)別、大數(shù)據(jù)、自適應(yīng)、機(jī)器人等技術(shù)，與教育領(lǐng)域的應(yīng)用需求有著天然的契合。我們更應(yīng)相信，隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟與深化，傳統(tǒng)教育方式將被顛覆，傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式將被革新，人工智能將從提高教/學(xué)效率、滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)、增強(qiáng)交互與反饋等多方面為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展注入新動(dòng)力。

[1]王喬峰,曹效英,路璐.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式的發(fā)展情況分析[J].中國(guó)教育信息化,2015,15∶9-11.

[2]陳麗.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的創(chuàng)新本質(zhì)與變革趨勢(shì)[J].遠(yuǎn)程教育雜志,2016,04∶3-8.

[3]賈積有.國(guó)外人工智能教育應(yīng)用最新熱點(diǎn)問(wèn)題探討[J].中國(guó)電化教育,2010,07∶113-118.

[4]徐陶冶,姜學(xué)軍.淺談基于專家系統(tǒng)的人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].科技信息,2011,11∶55+31.

[5]鐘琦,胡水星.人工智能在教育中的整合應(yīng)用研究[J].贛南師范學(xué)院學(xué)報(bào),2011,06∶66-69.

Artificial intelligence brings thenewpattern of “Internet+Education”

LI Zhaohan, JIN Hua,LIUYue

The progress of artificial intelligence (AI) technology promotes the integration development and applicationinnovation in education industry. The emerging information technologies, with AI technology as the core, not only helpbalance the educational resources, increase teaching efficiency and improve the learning experience, but also gradually realizingthe true sense of personalized learning.We can say thatAI will become the significant driving force for“Internet + education”development. The paper firstly summarizes present situation and analyzes the existing problems of“Internet + Education”,then introduces the achievements of the combination of AI technology and education industry. Furthermore, the paperalso deals in detail with the analysis and prospects of AI applications in educational industry from three aspects∶ Learnermodel, PedagogicalmodelandDomainmodel.

artificial intelligence；Internet+education；personalized learning；STEMAeducation

2016-11-28）