智慧教育之探索

王銘軍

摘要：該文通過分析教育應(yīng)用的發(fā)展趨勢，介紹了教育應(yīng)用的發(fā)展狀況，在深度學(xué)習(xí)技術(shù)越來越發(fā)展的今天，教育應(yīng)用要堅持與人工智能深度融合，改變現(xiàn)有人才培養(yǎng)和教育模式，開啟智慧教育時代，針對不同的學(xué)習(xí)者推送個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以教育應(yīng)用為載體，大力發(fā)展自適應(yīng)教學(xué)，從而提升人類的人工智能素質(zhì)，為社會的進步發(fā)揮應(yīng)有的作用。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);智慧教育;教育應(yīng)用

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2018）34-0102-02

1 引言

智慧教育應(yīng)用不斷涌現(xiàn)是基于人工智能相比于上世紀之長足的進步而發(fā)生的，盡管很多理智的人們認為，目前人工智能還處于初級階段。教育應(yīng)用的場景非常豐富，比如，教育管理與決策、教學(xué)事務(wù)管理、校園事務(wù)管理、學(xué)生事務(wù)管理以及學(xué)生評價與考試測評等等。在面向機器人教育編程應(yīng)用方面，很多企業(yè)推出了可視化編程的機器人教育產(chǎn)品，這些機器人可以通過編程實現(xiàn)與機器人互動，同時還可以制作成手機APP應(yīng)用來控制機器人，而且還利用語音實現(xiàn)人機之間的交互[1]。在教學(xué)方面，出現(xiàn)了智慧導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用，可以作為教學(xué)助理系統(tǒng)應(yīng)用于課堂教學(xué)中，回答學(xué)習(xí)者提出的問題。同時，基于教育大數(shù)據(jù)，了解學(xué)習(xí)者的知識水平、學(xué)習(xí)層次和興趣愛好，從而為學(xué)習(xí)者提供個性化的服務(wù)。

近幾年來，隨著深度學(xué)習(xí)發(fā)展，人工智能越來越受到人們的關(guān)注，其與教育應(yīng)用相融合的程度也越來越緊密，并展現(xiàn)出廣闊的前景。一些學(xué)者認為人工智能+教育將會是未來教育和在線教育發(fā)展的方向，并認為機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)將深度進入中國高等教育領(lǐng)域，并影響未來中國高校人才的培養(yǎng)。

2 智慧教育應(yīng)用的發(fā)展

通過近幾年的發(fā)展，深度學(xué)習(xí)技術(shù)與教育應(yīng)用融合已經(jīng)是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，而且越來越多的教育應(yīng)用如雨后春筍，這些教育應(yīng)用主要覆蓋以下幾個方面[2]：

1）跟蹤學(xué)習(xí)者學(xué)情

這類教育應(yīng)用是基于深度學(xué)習(xí)算法對學(xué)習(xí)者的各類學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)進行跟蹤學(xué)習(xí)。其實質(zhì)是通過了解學(xué)習(xí)者對知識學(xué)習(xí)和掌握的過程或者進度，來盡可能推測出學(xué)習(xí)者未來所獲得的學(xué)習(xí)成果。當然，這一預(yù)測過程如果按傳統(tǒng)的方式——建立數(shù)學(xué)模型來進行跟蹤預(yù)測是一個很有難度的事情，由于人類的認知機制是非常難以建立數(shù)據(jù)模型的，這是人類的思維復(fù)雜性決定的，而如果采用簡單的數(shù)學(xué)模型常常無法準確預(yù)測。而在深度學(xué)習(xí)中有一種算法RNN，這種算法可以接受時間上的維度，通過以時間為線索對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)知識的前后差別情況進行學(xué)習(xí)，從而跟蹤學(xué)習(xí)者不同時間段的學(xué)習(xí)情況，最后預(yù)測學(xué)習(xí)者下一步學(xué)習(xí)進程。

2）教學(xué)者之智能助理

由于教學(xué)者工作繁忙，還要花費許多時間用于解答學(xué)習(xí)者的各類問題，而這些問題中許多是重復(fù)或相類似的問題，因此，有學(xué)者研究并開發(fā)了用于解惑的教育應(yīng)用，可以非?？焖贉蚀_地通過論壇或電郵回復(fù)學(xué)習(xí)者的相關(guān)問題，這一教育應(yīng)用類似于問答機器人。其實，本質(zhì)上該應(yīng)用是基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，通過問題和相應(yīng)回復(fù)的學(xué)習(xí)，形成深度學(xué)習(xí)模型，利用模型準確回答問題。

3）智能測評系統(tǒng)

考試的測評是一個很繁瑣的過程，傳統(tǒng)的人工考試測評是基于人工進行測評，由于人的主觀性以及客觀條件的影響，可能或多或少會產(chǎn)生一定的測評錯誤，而測評錯誤對于學(xué)習(xí)者來說是不公平的，可能對學(xué)習(xí)者造成傷害。因此，利用人工智能技術(shù)研發(fā)智能評測系統(tǒng)就是一個很有意義的工作。目前，很多相關(guān)的教育應(yīng)用在人工智能技術(shù)的支撐下得以研發(fā)。如，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)的智能機器閱卷應(yīng)用系統(tǒng)，可以對中英文作文題進行批閱。這樣的教育應(yīng)用是很有挑戰(zhàn)性的，對于中文母語作文來說，不僅要判別作文中的文字、用詞以及語法進行評判，而且還要對作文的立意、段落的銜接以及文章的通順等更復(fù)雜的情況進行判別，這確實是一個很難完成的工作，然而，通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)可以初步達到這樣的評測。

4）語言學(xué)習(xí)輔助

將人工智能技術(shù)應(yīng)用于不同語言之間交流方面已經(jīng)不是什么新聞，這樣的教育應(yīng)用很多。如，百度翻譯，谷歌翻譯，以及有道翻譯等。這些教育應(yīng)用不僅提供不同語言之間的翻譯服務(wù)，還可以進行語言學(xué)習(xí)，如，背單詞，訓(xùn)練口語以及實時翻譯等等。隨著語音識別技術(shù)的發(fā)展，通過語音合成技術(shù)就可以直接進行有聲翻譯了。所以，現(xiàn)在的語言學(xué)習(xí)可以利用機器來進行學(xué)習(xí)，不僅方便，而且不厭其煩。

深度學(xué)習(xí)+教育的各類應(yīng)用還將不斷出現(xiàn)，在未來隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，教育應(yīng)用必然越來越個性化、自適應(yīng)化和自學(xué)習(xí)化。

3 深度學(xué)習(xí)是教育應(yīng)用之創(chuàng)新動力

每一個時代有這個時代的象征性標志，正如蒸汽機的產(chǎn)生標志著人類進行工業(yè)化時代一樣，人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用標志著人類進入了新的一次工業(yè)化革命。上一次工業(yè)化革的是簡單手工業(yè)勞動者的命，而這一次工業(yè)化革的是一切非智能化的Things的命。隨著時代的發(fā)展，將會有越來越多的智能化設(shè)備來取代人類的體力和腦力勞動，教育應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該順應(yīng)時代的要求，不斷地加強各類教育應(yīng)用的研發(fā)，提升人類整體素質(zhì)，推動整個教育系統(tǒng)的提升和變革，為人類的教育事業(yè)提供新的發(fā)展方向和機遇。所以，在這個時代，教育應(yīng)用應(yīng)該著重注意提升以下幾個方面的發(fā)展[3]：

1）加強人工智能與教育應(yīng)用的融合力度

教育應(yīng)用的智能化是必然趨勢。這種趨勢是建立在人工智能與教育應(yīng)用深度融合的基礎(chǔ)之上的。教育應(yīng)用必須挖掘人工智能技術(shù)的潛力，加大二者的融合力度。教育應(yīng)用智能化能更大程度地幫助用戶達到預(yù)定的目標，同時還可以代替簡單重復(fù)的人類大腦思維，從而為教育教學(xué)活動增加智能的支撐。這些支撐體現(xiàn)在：使教育管理人員從繁忙重復(fù)的數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計工作中解放出來;使教育工作者從機械重復(fù)的批改試卷工作中解脫出來;使教學(xué)工作更個性化、更適合學(xué)習(xí)者的特點，從而達到精準化教學(xué)、個性化和自適應(yīng)學(xué)習(xí)以及高效率地練習(xí)。

2）加大教育應(yīng)用在教育教學(xué)中的應(yīng)用，變革現(xiàn)有教育理念

從政策和技術(shù)角度鼓勵智能化教育應(yīng)用的推廣和落地，改革現(xiàn)有的教育教學(xué)模式和理念，基于智能化教育應(yīng)用來創(chuàng)新教育教學(xué)模式。改變目前教學(xué)模式，教學(xué)者課堂上課模式可以多樣化，如課前、課中和課后利用智能化教育應(yīng)用進行教育教學(xué)，發(fā)揮人工智能的能動作用，一方面增強學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的興趣，另一方面增強學(xué)習(xí)的多樣化和多樣性特征，使學(xué)習(xí)者在輕松愉快中學(xué)習(xí)，在高效合理中進行學(xué)習(xí)活動，將精力盡可能地用于創(chuàng)新的思維活動，避免簡單單調(diào)的死記硬背的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式。

3）充分利用智能教育應(yīng)用，著重開發(fā)創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是社會發(fā)展的不竭動力，創(chuàng)新是人類特有的精神活動。因此智能教育應(yīng)用應(yīng)該充分挖掘?qū)W習(xí)者的創(chuàng)新能力，開發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造動力，并且讓學(xué)習(xí)者掌握創(chuàng)新方法，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新思維方式。教育應(yīng)用重點要教育人類學(xué)習(xí)人工智能所不能的領(lǐng)域。在人工智能技術(shù)中，要充分利用強化學(xué)習(xí)這一技術(shù)，突破人類的認知限制，開拓一個個嶄新的領(lǐng)域。因此，教育應(yīng)用要起到開啟人類智慧，擴展人類學(xué)習(xí)的創(chuàng)新發(fā)展模式的作用。

4 結(jié)語

在深度學(xué)習(xí)技術(shù)越來越發(fā)展的時代，教育應(yīng)用要堅持與人工智能深度融合，改變現(xiàn)有人才培養(yǎng)和教育模式，開啟智慧教育時代，針對不同的學(xué)習(xí)者推送個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以教育應(yīng)用為載體，大力發(fā)展自適應(yīng)教學(xué)，從而提升人類的人工智能素質(zhì)，為社會的進步和人類的進步發(fā)揮應(yīng)有的作用。

參考文獻：

[1]萬海鵬，汪丹. 基于大數(shù)據(jù)的牛頓平臺自適應(yīng)學(xué)習(xí)機制分析——“教育大數(shù)據(jù)研究與實踐專欄”之關(guān)鍵技術(shù)篇[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)， 2016， 26（5）：5-11.

[2]劉勇，李青，于翠波. 深度學(xué)習(xí)技術(shù)教育應(yīng)用：現(xiàn)狀和前景[J]. 開放教育研究， 2017，23（5）：113-120.

[3]王亞飛，劉邦奇. 智能教育應(yīng)用研究概述[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)， 2018（1）：5-11.

[4]祝智庭，彭紅超. 深度學(xué)習(xí)：智慧教育的核心支柱[J]. 中國教育學(xué)刊， 2017（5）：36-45.

【通聯(lián)編輯：王力】