人工智能在開放教育中的應用探索研究

吳楚婷 田西雨

（國家開放大學 北京 100039）

引言

現如今，我國的教育體系急需改革。為此，將人工智能系統應用到教育體系中，以便于教育體系中的教師隊伍的重新建設以及后續發展。人工智能對于開放教育的應用，更是從根本上對于人才培養的模式進行改革。

一、人工智能

1.人工智能的意義

人工智能是通過計算機技術對人的思維意識進行模擬的一個系統。隨著科技的發展，人工智能系統的應用范圍越來越廣泛。圍棋機器人“阿爾法”作為虛擬智能機器人的代表，不僅可以像人類一樣思考問題，還擁有超越人類的智慧。雖然最初的人工智能系統并不是為了教育體系專門設計研發的，但隨著社會的進步，智能化教育體系也在不斷發展[1]。

2.人工智能的系統構造與關鍵技術

人工智能的系統，主要是由提供基礎設施、數據信息、處理信息以及調節系統四個方面構成，通過信息以及價值兩個方面進行系統的架構。而人工智能的關鍵技術則是包含了圖譜的知識、機器學習、計算機的視覺以及人機交互等。圖譜的知識是一種對數據信息的結構進行描述的知識，此項技術主要適用在專家在進行評估預測卻無法清晰傳達心中所想的時候，知識圖譜是人工智能技術的核心技術，在關于數據的安全保障中起著非常重要的作用，人工智能系統的知識信息庫和推理計算的功能運轉都需要知識圖譜的支持。機器學習就涉及非常多領域的應用了，此項技術主要是通過計算機技術進行人類的思維行為的模擬，通過不斷的新的信息捕捉在自身性能上進行改善，通過大量數據的采集以及反復的模擬訓練尋找解決問題的途徑。計算機通過對于人類視覺的模擬進行對于圖片視頻類信息的數據采集，對采集的信息進行整理分析。此項技術的應用較為常見，如自動駕駛以及機器人都應用了此項技術。人機交互，顧名思義，就是人類與計算機進行信息的交換行為實現，除了之前的認知心理，還有體感語音，以及情感的交互行為。

二、開放教育的特點

1.多樣化的學習方式

開放教育的教學形式多種多樣，所以學生的學習形式也是多樣化的。大多數選擇進行開放教育的學生都是已經參加工作的，他們沒有時間以及精力去接受全日制的高等教育的學習方式，只能根據自己的時間去選擇相應的教育方式，選擇開放教育的學生可通過自身的實際情況進行最后的決定，可以選擇的開放教育的形式有如網課自學、線下面授以及遠程網絡等等。開放教育與傳統教育形式不同之處，就在于時間地點的可選擇性。開放教育并不被學校的教學時間所約束，對于學習的時間要求并不嚴苛較為自由，但有少部分的專業的學習還是需要全日制的學習方式來實現。綜合考量，開放教育的學習時間以及地點靈活度較高，學習的形式方法較為多樣，可供參考的選項較多，是實現終身學習理念的重要途徑[2]。

2.依靠個人自主學習

全日制的普通高等教育的學校需要對學生進行較為嚴格的全日制管理，而開放教育則是不同的，接受開放教育的學生大多數時間并不在學校里進行接受教育輔導，而是在平時空閑下來的時間進行自主化的學習。因為接受開放教育的學生基本上都是成年人，他們可以根據時間分配進行自主學習，成年人的自覺性較高，不需要老師的監督管理。開放教育給學生的時間以及選擇空間較多，以便于學生去根據自身的實際情況進行工作生活以及學習時間的合理分配以及安排。在這種情況下，教師就更不用進行過多的約束管理。在一個需要根據自己的情況進行自主學習的環境，就需要學生自覺地去繼續學習，自己進行學習計劃的制定以及對于目標的執行，通過自主學習，使個人能力得到提升[3]。

三、人工智能對開放教育的影響

1.推動開放教育的發展

近年來，隨著互聯網技術飛速發展，人工智能被應用到各個領域，通過與教育體系進行融合，對教育體系的發展產生了深遠的影響。人類文明的不斷進步推動著教育體系的不斷變化，未來社會的發展前景是需要借助于新興的科技力量進行的，而學生需要具備終身學習的準備以及觀念，養成主動學習、自我更新的良好習慣。而對于進行人工智能設計創造者則會作為高端人才，成為未來社會精英的后備力量。人工智能對于學生學習環境也有所改變，傳統教學都是在學校的教室里進行的，而人工智能系統可以讓學生實現隨時隨地學習，不僅可以學習任何自己感興趣的內容，也可以利用人工智能系統追蹤學生的學習進度，科學系統地規劃學生的學習路徑，讓人們做到真正意義上的開闊眼界。而且，在進行智能化的教學中，教學資源的共享能夠讓學生身心得到全面發展，借助此項技術實現教育的發展進程[4]。

2.通過技術創新，提升教學質量

因為現代科技的發展進程較快，我們都被數字化的環境所包圍。這種情況之下，觀看教師教學的途徑也非常多，這就讓學習變得更加簡單，借此激發了學習的興趣，提高學習效率。技術的創新讓開放教育的資源豐富多樣，執行時便捷高效，以便于開放教育的質量的提升。開放教育對比傳統教育還有一項人數上的優勢，因為不受影響教學環境，所以進行開放教育的人數普遍規模較大。在人數眾多時，就會因為個人的基礎良莠不齊，導致學生之間出現差異性。正是這種差異性的產生，使學生之間共同學習、互幫互助。技術創新對于教師而言是一項非常好的教學工具，借此可以調動學生學習的積極性。智能教師對比傳統教師對于人體面部表情的捕捉更加敏銳，通過表情就可以表達出在課堂中學生的學習狀態，進行教學節奏的調整，通過這種方式為學習提供支持，促進教學質量的提升。

3.為教育的改革創新做出鋪墊

我們正處于大數據時代，而受到數據信息的影響，教育體系也正在為創新改革做出轉變。大數據的收集可以通過對學生的了解，結合學生的自身實際情況對教學內容以及教學節奏方面做出修改，盡可能地滿足學生的個性化學習，真正實現因材施教。根據用戶的日常喜好進行數據信息的采集，則可以根據用戶喜好對其進行學習資源的推薦，支持學生網上的個性化學習。通過網絡平臺進行數據分析，對于學生的學習情況會更加全面。研究表明，文科生主要依靠平臺所提供的學習資源，而理科生在使用平臺時對于各種信息的搜索就較為平均全面，通過以上的結果，可以針對教學方案的制定進行修正，這對于教師的教學工作起到了非常重要的作用。

四、人工智能在開放教育中的應用

1.通過新興科技，打造沉浸式虛擬學習環境

處于大數據為主導的環境中，學習形式的多樣性也通過人工智能系統得以實現，開放教育需要利用現代化的科學技術為現代教育提供更新穎的教學模式，也就是從視覺空間上使學生可以身臨其境地學習。這種技術可以對于沒有圖片的書籍進行情境的補充。在進行人工智能教學之前的應用技術是多媒體教學技術，通過制作各種生動有趣的教學軟件，去吸引學生們在課堂上的注意力，以便于提升學生的學習興趣。通過圖片視頻等形式為學生做出情境展示，將知識的文字化傳授轉變為象形思維，不僅可以加深學生的印象，還能提高學生學習的效率。當在人工智能系統在教育系統之中進行應用之后，智能化的視覺空間不僅為教學資源進行了大量的填充，在提供相關信息時不再只局限于文字與音響方面。雖然對于傳統模式的教學方式沖擊較大，但并不能完全地替代傳統教學，而是起到了一個非常好的補充作用，改變了以往傳統教學內容單一形式老舊的教學模式，整體的學習氣氛更加生動活潑，從根本上激發學生的學習興趣，從而提高學習質量以及學習效率。在進行實際教學的時候，對于企業的案例教學較少，以至于學生在進行學習與實踐的結合效果較差，對于學習狀態以及學習效果都有所降低。學校可以通過加大與企業之間的聯系，進行智能化視覺空間教學，加強學生的學習與實踐的聯系。

2.打造智能化的學習課堂，提高學習效率

進行開放教育的學習的途徑基本都是以線上學習為主。傳統模式的線上教學是通過學生進行自主在網上搜索學習資料進行瀏覽，學習方式比較單一。因為是通過網絡進行的線上教學，教師與學生的所處地點并不一致，課堂內容大多是老師在上面進行教學，學生在網絡的另一邊聽講，老師與學生之間缺乏一個有效的交流互動。在這種環境下進行學習時，不僅沒有老師的交流，就是同學之間的交流也是近乎于無，因此，學生對于學習的積極性降低，導致學習的效率降低。所以，在進行網絡課程的教學活動時，教師需要激發學生對于學習內容的興趣，通過在網絡課堂上增加交流互動，增強學習氛圍。通過人工智能系統打造出智能化的網絡學習課堂，不僅在教學學習的過程中增添了樂趣同時，促進學生與老師在教學過程中的交流互動。智能化網絡課堂是通過兩位老師的教學共同完成的，一位是進行課堂輔導的真人老師，另一位就是依附于人工智能系統平臺的機器人助教老師。在不授課的期間就由這位機器人助教去協助真人教師進行問題的解答，彌補了傳統教學中老師無法對學生的提問進行及時回應的問題，機器人助教還可以對于布置的學習作業以及學習進度進行跟進，對于學生進行及時的學習提醒。

3.智能化學習方案的定制

人工智能系統中的智能化的識別技術以及智能化的推薦技術的應用領域較多，在開放教育系統可以通過智能化識別技術對學生進行學習方案的制定，以此提升學生的學習效率。利用智能識別技術對于學生的數據信息進行采集整理分析，生成一套測試的問題，通過學生的答題情況掌握，學生對于學習內容的掌握情況，以此針對學生進行個性化的教學方案的定制，從教學資源、教學路徑以及學習節奏等各個方面設計方案。在此基礎上，可以通過智能化的推薦技術，進行對于此，學生的學習資源進行智能化的推薦，根據學生的學習情況智能化的識別系統進行學習方案的及時調整。接受開放教育的學生以參加工作者作為主要群體，普遍從事較為普通的基層工作，通過接受開放教育進行職稱以及崗位的提升。有部分學生是自身的綜合素質還沒有達到提升要求，而另一部分則是某些單位對于學歷上有具體的要求。所以，開放教育就是最好的進行自我提升的方式。根據此類學生的需求，系統平臺就會通過智能化的推薦技術進行專業知識以及專業技能方面的推送，通過各種專業方面的推送，再對他們進行學以致用的引導。進行開放教育，最重要的就是教學結合實際，這樣學生才能把學到的內容加以運用，解決實際工作中遇到的問題，將學到的知識以及實踐的結果轉化為工作的能力水平，實現自我價值的提升。

4.個性化的題目設計

由于現今的數字化技術發展日趨成熟，對于學生的學習信息的采集方式也是多種多樣，這些信息數據經過長期的積累，形成的數據信息非常龐雜。根據收集到的學生信息，通過人工智能系統的計算分析技術對于學生的學習狀態以及測試成績進行分析，針對學生學習時遇到的較為薄弱的知識點，對于測試題目進行個性化的設計，再根據學生的完成情況進行重新的評估。由于開放教育平臺對學生的學習行為的分析不夠完善，對于學生的學習效果很難得到有效提升，可以根據上述的計算分析技術對學生學習的薄弱方面進行補足。因為在線教學時，老師設計的題目具有普遍性，并不能針對學生進行個性化的題目設計，所以在對學生進行學習效果的測試時，反饋回來的數據信息對于學生的個性教學幫助較小。而個性化的題目教學則會讓學生對其薄弱的地方印象深刻，對于學習內容的記憶也更為鞏固。在進行題目設計的時候，主要針對學生的薄弱點，促進他們產生學習的動力。學生在整體學習完成后進行測試答題，利用系統給出的詳細的評分報告，針對學習不足的方面進行加強。

結語

綜上所述，人工智能系統在開放教育中起到非常重要的作用。經過上文的分析可得，人工智能系統在開放教育的應用分為以下四個方面，包括通過利用新興科技，打造沉浸式虛擬環境學習；打造智能化的學習課堂；智能化學習方案的定制；個性化的題目設計。以此，促進開放教育的人工智能化快速發展。