淺談人工智能在教育中的應用

魏瑋

摘 要：人工智能是計算機科學的一個分支，要求計算機接受教育，提高智能，同時又反過來應用到人類生活的各個領域。隨著人工智能技術發(fā)展，如何將它應用于教育，讓科技進步帶動教育進步，是一個需要探討的問題。

關鍵詞：人工智能;應用;教育;發(fā)展現(xiàn)狀

一、什么是人工智能

人工智能（Artificial Intelligence），簡寫AI，是研究、開發(fā)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(tǒng)的一門技術【1】。美國麻省理工學院溫斯頓教授認為：“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作。”從中可以看出人工智能是通過研究人類活動規(guī)律，來建設擁有一定智能的計算機系統(tǒng)，并且讓該系統(tǒng)去完成以往只有人才能完成的工作。

二、人工智能在教育中的具體應用

（一）人工智能教育的普及

在高中信息技術課程標準中，人工智能為選修課程。人工智能代表了信息技術發(fā)展的前沿，越來越受到國際上各個國家的重視，2019年世界機器人大會剛剛在北京落幕，取得了喜人的成果，這也是信息技術未來的發(fā)展方向之一。現(xiàn)實世界中大部分問題可以用形式化的方法來描述和求解，這些稱為結構化問題;但也有一些難以用固定形式來描述，而是根據(jù)經驗來求解的非結構化問題[2]。人工智能則是解決非結構化的一類有效技術。現(xiàn)行教育中開設人工智能課程，主講人工智能基本語言和解決智能化問題的基本策略，可以讓學生了解和認識人工智能技術，并且體驗非結構化問題的解決過程。各地近年來積極舉辦智能機器人技能提升活動，鼓勵學生積極參與，提高學生對人工智能的興趣，開拓學生的思維，也體現(xiàn)了國家對科技創(chuàng)新教育的支持和對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重視。

（二）機器人教育

“人工智能初步”被列為高中信息技術課程中的選修模塊，作為智能信息技術專題設置，在高中通用技術課程中也將“簡易機器人制作”列為選修課，由此可見高中教育希望更多有條件的學校積極開展機器人課程，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下基礎。機器人教育是指學習、利用機器人，優(yōu)化教育效果及師生勞動方式的理論和實踐[3]，大致可以分為以下三種類型：

機器人學科教學，指將機器人學看成是一門學科和作為新時代青年應該掌握的技能文化。以專門課程或學科滲透整合的方式，讓學生了解機器人的概況、原理基礎、硬件結構、以及應用等基本知識，掌握機器人的程序設計和拼裝。鼓勵學生通過學習聯(lián)系生活，初步掌握智能家電的使用和維護，甚至可以自主開發(fā)軟件機器人，促進學生創(chuàng)新發(fā)展。

機器人輔助教學，指師生以機器人為主要教學媒介進行教學活動。例如，俄羅斯的Eidos Medicine公司制造的一款“患者模擬機器人”，這款機器人外觀上非常像真人，它會眨眼、出汗、咳嗽、尖叫、流血、排尿、癲癇，甚至可以模擬人的關節(jié)運動。醫(yī)學院學生在教師指導下可以在該機器人上進行心肺復蘇、除顫儀訓練和插管操作等練習，提高了學生的學習效率和實踐操作能力。

機器人管理教學，指利用機器人協(xié)調、指揮和控制課堂教學、教務、學校人事等方面的管理工作。機器人通過課堂教學大數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，如課堂實況記錄、師生考勤、課堂教學評估等，并迅速反饋給教師、學生和家長。同時，機器人擁有的高速運算、數(shù)據(jù)批量處理、人機對話等功能，在學校教學計劃制作、課程課表編排、學籍學分管理統(tǒng)計、閱卷與成績分析、教職員工工作績效考評等方面發(fā)揮了積極作用。

（三）教學設計自動化技術

教學設計自動化簡單地說是用計算機輔助和指導教師完成教學設計，利用計算機的教學設計自動化工具可對內容進行某些“批量處理”與數(shù)據(jù)加工，從而減少同類教學設計過程中人工的重復性勞動負擔。例如WebQuest有相應的WebQuest模板，教師只需要按步驟將教學內容填入其中，就可生成WebQuest教學網站，顯著降低了教師制作和設計網站的難度。

（四）智能教學系統(tǒng)

智能教學系統(tǒng)是一種適應性教學系統(tǒng)，它依靠人工智能技術讓計算機扮演教師，針對不同特征、不同需求的學習者傳授知識和提供指導。包括專家模塊（知識庫）、學生模塊、教學模塊和智能接口四部分。其中專家系統(tǒng)包含了系統(tǒng)試圖交給學生的知識;學生模型明確學生的知與不知以及認知特點;教學模塊則解決怎么教的問題。因此智能教學系統(tǒng)實際上是通過“怎樣按學生的信息進行教學”的教學策略來實現(xiàn)系統(tǒng)的智能[4]。

三、人工智能在教育中的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著網絡教育和信息時代的發(fā)展，傳統(tǒng)教育已經滿足不了學習者多樣的需求，人工智能技術本身就具有巨大的優(yōu)勢，也在發(fā)展中不斷趨于成熟。但是人工智能與現(xiàn)代教育的融合還不夠密切，還存在很多問題。以機器人教學為例，雖然已經被納入了高中信息技術課程的選修模塊，但是卻受到了諸多制約：如教育機器人產品缺乏規(guī)范性、資金嚴重缺乏都給普及增加了難度;機器人教學所使用的“教材”質量不高;師資隊伍良莠不齊;教育行政部門不夠重視，缺少從教育視角進行的研究[5]。因此人工智能在教育中的應用還處于初級階段。

結語：人工智能自誕生以來，其研究領域越來越廣泛。相比人工智能本身的發(fā)展來說，人工智能在教育中的應用也是多樣化的，可是在實踐中還是處于比較落后的階段。這就需要所有的教育者、研究者共同努力，為這個問題尋求可行的解決辦法，從而將人工智能和教育的潛力最大限度地發(fā)揮出來。

參考文獻

[1]史忠植，王文杰.人工智能[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007：1.

[2]段東輝.淺談信息技術課程中人工智能教育[J].新鄉(xiāng)教育學院學報，2006，（19）：124-125.

[3]彭紹東.論機器人教育[J].電化教育研究，2002，（6）：3-7.

[4]徐陶冶，姜學軍.淺談基于專家系統(tǒng)的人工智能在教育領域中的應用[J].科技信息，2011，（11）.

[5]張劍平，王益.機器人教育：現(xiàn)狀、問題與推進策略[J].中國電化教育，2006，（12）：65-68.