淺析人工智能在教育教學中的應用

摘 要：目前，教育教學應緊隨人工智能的發展，推動教學變革和創新，構建實現個性化學習與終身化發展的教育體系，推動教育由低層次、粗放型向高層次、精準型轉變。人工智能應用于課程教學活動，堅持把智能素養和高階能力作為人才培養的關鍵目標，建立符合學生認知水平的人工智能課程體系，達到全面育人的效果。人工智能時代，學生主動調整自身學習計劃。

關鍵詞：人工智能;教學模式;教學系統

現今智能化是當今社會發展的新方向，也是信息化發展的新特征。隨著人工智能、物聯網、大數據及云計算等技術的迅猛發展，推動著教育革命。學校是作為國家人才培養的基地，隨著我國經濟和科技的不斷發展，社會對人才的需求提出了新的要求。因此學校也要緊跟時代發展的腳步，進而不斷創新，對教學系統提出新的要求，在功能上要求教學系統能夠不斷擴充，培養出更符合社會需求的人才。

1 人工智能對教育的影響

《新一代人工智能發展規劃》提出，“利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系?！薄秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》強調“培養創新型、復合型、實踐型人才”?！督逃畔⒒笆濉币巹潯窂娬{“要依托信息技術營造信息化教學環境，促進教學理念、教學模式和教學內容改革，推進信息技術在日常教學中的深入、廣泛應用，適應信息時代對培養高素質人才的需求”。

尤其是人工智能對教育的影響日益凸顯，重點為教育改革提供了新方法，推動教育教學的轉型，促進教育教學質量的提升。語音識別、智能視覺、人機交互、等人工智能技術在各個領域廣泛應用，人工智能時代已然來臨。國務院2017年出版的《新一代人工智能發展規劃》[1]和教育部2018 年印發的《教育信息化2.0行動計劃》[2]均有提出利用人工智能等新興技術促進教育發展。當前我國教育信息化飛速發展，國家高度重視利用新興技術推動教育行業的發展，教育人工智能蓬勃興起。

2 構建實現個性化教學模式

目前，教育教學應緊隨人工智能的發展，推動教學變革和創新，構建實現個性化學習與終身化發展的教育體系，推動教育由低層次、粗放型向高層次、精準型轉變。隨著互聯網的高速發展以及新媒體的普及，能便捷實現在多媒體設備上進行學習，也讓線上教育成逐漸成為一種常態化的學習方式。計算機技術的飛速發展使得人工智能技術能應用的領域也越來越廣。隨著技術的成熟及社會需要，人工智能也被逐漸地應用到教育領域。如利用人工智能的自然語言處理與XML 技術結合，可以使得教學資源的智能檢索更為高效;以及利用計算機輔助評價（Computer Assisted Assessment，簡稱CAA）輔助教學智能測評等[1]。人工智能可以利用計算機去對人的思維模式、推理及演算方法以及決策進行模擬，讓計算機擁有近似于人類大腦的部分功能，完成一些以往只能通過人類的智慧才能完成的工作，一定程度上代替人力完成相關任務，為提高教學效率帶來了極大的便捷，實現有的放矢的教學。

隨著在線學習，特別是慕課、超星等智能教學平臺的飛速發展，在線學習平臺記錄下學習者所產生的大量的數據化、結構化這些面向教學和學習過程的后臺數據是進行學習成果分析的有效來源。基于教學平臺的數據利用人工智能技術進行學習分析，實時監管學習者的學習情況，進而實施針對性教學，以適應學習者差異化的學習特征，促進其個體發展。大量的研究聚焦于學習者的在線學習心理、行為分析及學習績效預測等。

然建立在線下的智慧課堂（Smart Classrooms）是在先進信息化技術支持下構建的個性化、數字化、智能化的新型學習環境[5]，具有主動感知教學情境、自動采集分析數據、適配性推送學習資源、學習工具多樣化等特征。智慧教室為教師的教學決策和學生的學習機會提供了多元化的、多維度的數據支持，是學生素質培養和能力發展的智能化空間。學者Angeli等在課堂中利用數據挖掘方法對不同認知風格的學習者的問題解決過程進行了對比分析，該方法可為課堂教學的研究和教學設計的優化提供支持[6]。

基于理論和實證（踐）研究在理論結合實踐的基礎上，設計的基于人工智能的多媒體課堂智能教學系統，教師可以根據不同學生的水平發布不同的學習資源與任務，在課堂上相應地設置基于各自任務的課堂活動和課堂作業，避免同一種標準要求下挫傷學生學習積極性的現象，而且該系統可以融入各種類型的教學資源。

3 實現以學生為主體的教學模式

在學生學習的過程當中，教師依然是教學過程的主導。因此，除了“翻轉課堂”等新型的授課模式之外，大部分的傳統課堂仍采用教師講授，學生聽這種傳統的灌輸型的教學模式。學生在這種情況下，大部分變成了被動的學習，這就可能使得學生在學習的過程中缺乏明確的目標和自主學習的能力等一系列問題，從而一定程度上讓教學效果大打折扣。同時，在這樣的教學過程中，老師傳授給學生的知識以講述理論和方法體系為主，然學生的主觀能動性得不到施展。長此以往，學生主體地位不夠突出的狀況愈發嚴重，也由此帶來了一系列的負面影響。人工智能在教學中的應用將會使這一現象得到逐漸改變。例如，人工智能可以根據不同學生的學習差異化為學生提供更為針對性的教學內容，實現分層教學，在大數據的指導下制定不同學習特征的與學生相匹配的學習方案，這就為個性化教學的實現提供了可行性的技術支持。這就使得學生能自主選擇他們感興趣的學習資源和學習方式，通過這種方式可以提高學生的學習興趣，進而促進學習效果。而智能教學系統正是實現個性化教學的重要科技手段和有效途徑。

人工智能應用于課程教學活動，堅持把智能素養和高階能力作為人才培養的關鍵目標，建立符合學生認知水平的人工智能課程體系，達到全面育人的效果。人工智能時代，學生主動調整自身學習計劃。第一，多學科融合。積極發展跨領域多元化學科，分析、綜合及評價人工智能，培養學生綜合思維。第二，思維能力。人工智能產生并積累大量知識數據，通過系統培養，學生掌握一定的人工智能技術，提高學習效率。第三，拓寬視野。人工智能時代，單一知識技能不能滿足工作崗位需求，教育應引導學生積極涉獵多元知識，在拓展視野的同時激發創造力、想象力。第四，提高素養。雖然學生還尚未具備參與人工智能技術研發的能力，但在運用人工智能技術指導學習的過程中，也能提高科學素養。

4 待進一步開發的人工智能教學系統

國內外關于人工智能教學應用和智能教學系統研究已經相當成熟，也取得了顯著的成果。尤其是國內學者的研究已經初具規模，但也存在一定的不足。譬如從研究領域來看，本科教育中的研究較多，而對教育，尤其是廣播影視節目制作專業的人工智能應用研究不多，基于人工智能的多媒體課堂智能教學系統研究更是少之又少。有譬如從研究方法來看，仍舊是經驗介紹多，理論提升少;定性闡述多，實證研究少;概述研究多，數據分析少;實證研究雖己出現并得到重視，但仍顯缺乏。

基于人工智能的多媒體課堂智能教學系統的構建及實踐，主要是構建一個基于人工智能的多媒體課堂智能教學系統在課堂教學中的應用。

一是進行智能教學系統中的學生模型相關技術研究，包括學生學習興趣模型研究（含學習興趣信息的獲取、學習興趣模型的表示）、學生學習風格模型研究、學生認知能力模型研究、學生知識掌握模型研究、學生模型構建研究、個性化認知學生模型等。

二是進行智能教學系統的教學測評算法研究，包括測試題目模型的選擇、測試題庫的建立和維護、測評結果的分析等。

三是智能教學系統的設計與實現，包括系統整體設計（含學習內容的分類與組織、系統功能框架）、子系統設計、建題算法實驗測試與分析（含試題庫構建、試題結構設計、建題參數設定、算法測試結果、建題算法測試分析）。

四是以專業某門核心課程為例，進行智能教學系統的應用，包括課堂教學情境分析（含學習者分析、教學者情況分析、學習環境分析）、教學活動設計（含教學目標設計、教學內容設計）、課堂教學實施、教學反思（含學習過程反思、教學過程反思）等。

參考文獻

[1]國務院印發《新一代人工智能發展規劃》[J].廣播電視信息，2017（8）：17.

[2]任友群.走進新時代的中國教育信息化———《教育信息化2.0行動計劃》解讀之一[J].電化教育研究，2018，39（6）：27-28.

[3]武滿芳.人工智能技術在教學中的應用[J].電腦信息與維護，2020.

[4]基于人工智能的課堂教學行為分析方法及其應用，劉清堂——2019.9《中國電化教育》總第392期，21

[5]唐燁偉，龐敬文等.信息技術環境下智慧課堂構建方法及案例研究[J].《中國電化教育》，2014，（11）：23-29.

[6]Angeli C，Howard S，et al.Data mining in educational technology classroom research：Can it make a contribution？[J].Computers&Education，2017，113（5）：226-242.

[7]張潔.人工智能在課程教學中的應用[J].林區教學，2019.

[8]趙智興，段鑫星.人工智能時代高等教育人才培養模式的變革：依據、困境與路徑[J].西南民族大學學報（人文社科版），2019，40（02）：

213-219.

[9]曹培杰.智慧教育：人工智能時代的教育變革[J].教育研究，2018，39（08）：121-128.

[10]王文靜，莊西真.人工智能視閾下職業教育的機遇、困厄與出路[J].中國職業技術教育，2018（22）：33-37.

[11]沈東.人工智能時代職業教育人才培養創新研究[J].大陸橋視野，2018（11）：78-79+82.

[12]李秋斌.人工智能背景下高職人才培養的思考[J].職教論壇，2018（10）：132-136.

[13]沈言錦.人工智能背景下的職業教育發展困境及對策研究[J].學理論，2018（09）：217-218.

作者簡介

楊希（1981-），女，漢，湖南大眾傳媒職業技術學院講師，研究方向：影視節目制作。