人工智能在教育領域的應用思考

◎韓良晨

人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。其研究對象包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。人工智能從誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域不斷擴大。2017年7月國務院發布的《新一代人工智能發展規劃》提出：實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，加快人工智能為教育服務的進程。那么，人工智能在教育領域該如何應用呢？

人工智能讓教學精準化

1.優勢

傳統教學模式存在優秀教師成本高、教學水平參差不齊以及“一對多”授課方式無法真正實現精準化教學的痛點，而構建人工智能教學系統能很好地解決這些問題。該系統由大數據云系統+智能平板電腦以及電子白板+互聯網組成，分為校長端、教師端、學生端和家長端，四方均可通過智能平板電腦登陸。

（1）由學校單獨或聯合第三方基于大數據云系統構建學科的知識圖譜體系。其特征在于：一是按版本、章節、目錄歸納教材知識點結構。二是建立知識點之間的相關性，并推薦知識點。三是每個知識點均配有課程和習題，很多習題涉及多個具有主次之分的知識點，系統會以此為依據，關聯到習題推薦。

（2）構建智能化知識點推薦與回溯體系，幫助教師輕松實現精準化教學。一是智能診斷。準確定位薄弱知識點，智能評估問題。其一通過練習題，評估學生當前學習水平，實現精準分類。其二專注需提高的知識點，著重推送難題錯題，提升學生學習效率。二是智能治療。提煉干貨內容，推薦深度知識。其一知識點回溯，把各版本教材濃縮成知識點，方便學生回溯學習。其二進階提升，根據學生當前成績，提供適合進階的習題。三是智能預習。提前了解知識，為教學提供參考。教師在開課之前，通過系統向學生發布需預習的課程。系統會對學生預習結果進行測驗，提供微課解析。教師再根據預習情況，合理制定精準的新課程教學方案。四是智能課堂。精準化講課，互動式學習。教師一改傳統課堂教學中對每個學生平均發力的教學模式，而是進行側重點授課，有針對性地發布測試題目。學生也可通過系統進行提問，老師在解答問題的同時保留互動的痕跡。五是智能作業。科學管理作業，有效鞏固知識。教師通過系統出題和手動出題結合模式，針對學生薄弱項布置精準化作業。最后系統會對客觀題和簡單的主觀題完成自動判題，為精準化教學提供參考。六是智能學情分析。自動進行學習動態評測，打造專屬學習方案。系統會對學生的學習進程進行全程監控，形成學情報告傳送給老師與家長。七是智能閱卷。采用人工智能閱卷，精準分析考試數據。人工智能閱卷有效避免了傳統閱卷方式耗時長和可能誤判的弊端，其通過圖像和語言識別系統可以在數秒內閱完一份試卷，并對整個班級的考試情況進行分析歸類。同時將相關數據上傳到云端，供學校、老師、學生和家長通過移動設備進行查閱。

2.效果分析

人工智能的出現徹底改變了教學現狀，讓因材施教、精準化教學成為現實。據最新研究表明，對比傳統教學模式，人工智能教學的效率是其3倍以上。一是教師教學及輔導時間減少3倍以上，精準化教學覆蓋率達90%以上。二是專攻薄弱、易錯、待提升等知識點，讓每個學生提升10倍左右的學習效率。三是匹配學生當下的學習現狀和能力，提升學生的專注力，使及格率提高了11%。四是學習成績平均1-3個月實現不同幅度的提升。五是精準診斷出學生的知識點盲區，再針對盲區進行專業的微課講解、專項練習和斬題，通過全方位回溯，使得學習成績顯著提升（見表）。

表 人工智能教學與傳統教學模式對比

人工智能讓校園管理智慧化

1.優勢

在校門區域、主次道路、教室和辦公室、學生宿舍及食堂等關鍵位置安裝智能聯網攝像頭和聲光傳感器等，通過圖像識別、語言識別技術和形態算法、數據分析等人工智能技術，構建校園智慧化管理體系，實現24小時不間斷地有效管控校園里的人、物、事。

（1）構建校園公共環境和設施動態管理系統。該系統可以監管校園道路及房間安全、衛生狀況，及時給予相關人員提示或考核；監管樹木養護，發現亂砍亂摘或缺水等現象及時自動報警；監管建筑物及相關重要資產，發現破壞行為或損壞現象及時報警并留下證據。

（2）構建教師動態管理系統。該系統以教師的崗位職責為標準，對教師出勤、工作狀態、工作成績進行跟蹤，發現問題可以通過手機端對老師進行遠程提示。

（3）構建學生動態管理系統。該系統對學生行蹤軌跡進行管理，如通過進出校園和教室刷臉打卡，隨時與班主任、任課教師及家長共享（手機）學生出勤及學習情況，包括學習注意力和參與度，并形成數據報表。

（4）校園安全動態管理。監控外來人員在學校內的行蹤軌跡，并與公安系統聯網，發現可疑或不法人員及時自動向學校相關負責人員和公安部門報警；監控校園內學生的行為動作，發現欺凌行為或意外傷害情況，及時自動向教師和校方報警，并留下證據；在全校范圍內布置防火、防煙監控，做到發現問題及時自動向消防部門和校方負責人員報警。另外，校內廣播警報，還可及時自動告知所有校內人員注意躲避，以防造成人員傷害。

2.效果分析

（1）校園管理成本下降。一是人力成本降低。人工智能讓安保、考勤、考核等工作都實現了自動化處理，從而大幅度減少用工人數。二是資產損耗下降。所有重要資產都在有效的監控之中，減少了不必要的損失。三是時間成本下降。人工智能系統能夠讓管理工作實現事前秒速發現，事中快速處置，事后及時反饋。

（2）校園問題發生率下降。由于智慧化校園建立起24小時不間斷的全程預防監控機制，所以能夠降低很多問題（如安全等）的發生。

（3）校園管理及問題處置的能力提升。由于人工智能讓數據更“聰明”，即管理工作中涉及的各類信息會從過去的無序化和碎片化，轉變為有序化和集約化。所以管理者可依據數據有效開展工作。如過去學校需要通過老師匯報或管理者巡查后才能了解每個教師的教學情況，而現在只要用一個電腦終端就可以實時了解。