人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐研究

黃榮翠 于國(guó)龍 黃敏杰 聶小雙 張應(yīng)奎

摘要：隨著教育制度的不斷發(fā)展與成熟，傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端日益顯現(xiàn)。本文以EEG監(jiān)測(cè)技術(shù)為例，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，提出人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐研究。通過EEG注意力監(jiān)測(cè)技術(shù)在教育教學(xué)中的引入、應(yīng)用及發(fā)展，使教學(xué)方案得到有效的改進(jìn)，教學(xué)質(zhì)量得到大幅度提升，為高校的教學(xué)改進(jìn)提供新思路與新方法，解決現(xiàn)階段存在的問題。

關(guān)鍵詞：人工智能; EEG注意力監(jiān)測(cè);教育教學(xué)

中圖分類號(hào)：G304? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）24-0201-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Application and Practice of Artificial Intelligence Technology in Education and Teaching---EEG Attention Monitoring Technology as an Example

HUANG Rong-cui ， Yu Guo-long ， HUANG Min-jie ， NIE Xiao-shuang ， ZHANG Ying-kui

（Guizhou Normal University， School of Mathematics and Big Data， Guiyang 550018， China）

Abstract：With the continuous development and maturity of the education system， The drawbacks of the traditional teaching model are increasingly apparent. This article takes EEG monitoring technology as an example，F(xiàn)or the problems in traditional teaching，The application and practice of artificial intelligence technology in education and teaching are proposed. Through the introduction， application and development of EEG attention monitoring technology in education and teaching， Make effective improvements in the teaching program， The quality of teaching has been greatly improved，Providing new ideas and new methods for the improvement of teaching in colleges and universities Solve the problems at this stage.

Key words： artificial intelligence; EEG attention monitoring; education and teaching

近年來，隨著教育信息化與數(shù)字化發(fā)展的不斷深入與可穿戴設(shè)備的興起[1]，為教育鄰域開辟了一條全新的發(fā)展道路。教育部門出臺(tái)的關(guān)于將軟硬件資源投放到教學(xué)改革中的政策，有效地推動(dòng)了各院校改進(jìn)教學(xué)改革方案的進(jìn)程。目前，智能化技術(shù)逐漸被大眾所接受，在日常生活中，用智能化技術(shù)的產(chǎn)品已然成為當(dāng)前潮流。EEG注意力檢測(cè)技術(shù)作為智能化技術(shù)之一，有著極其重要的地位。當(dāng)前對(duì)腦電信號(hào)的采集與應(yīng)用，已經(jīng)從臨床醫(yī)學(xué)的研究轉(zhuǎn)向各個(gè)鄰域，如教育教學(xué)方面，通過EEG注意力監(jiān)測(cè)技術(shù)分析、記錄學(xué)生的腦信號(hào)，以幫助學(xué)生提高注意力，幫助教師提升課堂教學(xué)品質(zhì)。人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用于實(shí)踐研究的提出，對(duì)解決教育教學(xué)中多種實(shí)際問題意義重大。

1存在的問題

1.1師生之間交流缺乏

在應(yīng)用智能教學(xué)設(shè)備的同時(shí)，學(xué)生常通過自我學(xué)習(xí)、自我考察等方式掌握知識(shí)，遇到問題無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并反饋給老師;老師授課后，難以準(zhǔn)確獲得教學(xué)方案的實(shí)施效果，即授課過程中，老師無法精確觀測(cè)學(xué)生是否注意力集中，課后無法知曉教學(xué)方案是否奏效。師生之間缺乏互動(dòng)交流，導(dǎo)致教學(xué)過程封閉化。

1.2 教育教學(xué)智能化薄弱

現(xiàn)階段使用的智能教學(xué)設(shè)備輔助系統(tǒng)無法對(duì)學(xué)生個(gè)人學(xué)習(xí)情況作出正確評(píng)估，在學(xué)生使用系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中，系統(tǒng)無法對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，導(dǎo)致學(xué)生在反復(fù)學(xué)習(xí)的過程中投入不少時(shí)間和精力，卻得不到相應(yīng)的結(jié)果。而且，傳統(tǒng)的教學(xué)系統(tǒng)無法將學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和情況及時(shí)準(zhǔn)確地反饋給教師，導(dǎo)致教師難以找到學(xué)生的難點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，不能給予多種類的教學(xué)方法，具有一定的局限性。

2主要研究?jī)?nèi)容

2.1技術(shù)引進(jìn)，融入EEG注意力監(jiān)測(cè)技術(shù)，監(jiān)測(cè)教學(xué)情況

現(xiàn)階段教學(xué)模式下，由于師生之間交流互動(dòng)的缺乏及教學(xué)智能化的局限性，學(xué)生遇見問題無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并反饋給老師;老師也難以從相關(guān)智能教學(xué)系統(tǒng)中獲取學(xué)生詳細(xì)的學(xué)習(xí)狀況，無法準(zhǔn)確地獲得教學(xué)方案的實(shí)施效果。為此，在教育教學(xué)中引入EEG注意力監(jiān)測(cè)技術(shù)，結(jié)合人工智能技術(shù)與教育教學(xué)解決問題。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師知曉學(xué)生注意力情況的方法單一且結(jié)果不準(zhǔn)確，而EEG可穿戴系統(tǒng)則是利用EEG注意力監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理，通過腦電傳感設(shè)備感應(yīng)被測(cè)學(xué)生的腦波頻率譜、腦電信號(hào)質(zhì)量、原始腦電波，采集學(xué)生的眨眼頻率、放松度及認(rèn)真程度，隨后所得的結(jié)果參數(shù)將由無線傳感設(shè)備收集并發(fā)出，這些預(yù)處理數(shù)據(jù)即可用于反映的該學(xué)生的注意力集中情況。

2.2效果反饋，利用微信平臺(tái)反映注意力監(jiān)測(cè)情況，調(diào)整教學(xué)方案

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來與科技的不斷創(chuàng)新發(fā)展，語言處理、人臉識(shí)別、虛擬技術(shù)等智能技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用與發(fā)展，智能科技設(shè)備在日常生活中早已屢見不鮮，卻時(shí)刻改變著人們的生活方式。微信作為通信娛樂軟件，在人們的生活中得到了廣泛使用。因此，可利用微信平臺(tái)將處理分析后的數(shù)據(jù)發(fā)布，學(xué)生在平臺(tái)查詢自己的注意力集中情況數(shù)據(jù)的同時(shí)，還可通過數(shù)據(jù)對(duì)比、圖表顯示知道自己的專注度變化情況，從而實(shí)現(xiàn)自我改進(jìn)。在教師應(yīng)用于輔助學(xué)生學(xué)習(xí)上，EEG注意力監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠在改變傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，保證教學(xué)方案的合理性與有效性的同時(shí)，幫助教師準(zhǔn)確選擇教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，正確區(qū)分學(xué)生之間的差異，并且提出解決方案。

2.3主要研究思路

2.4工作流程圖

3結(jié) 語

隨著社會(huì)科技技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪忻懿豢煞值囊徊糠?。進(jìn)入 21 世紀(jì)以后，人工智能技術(shù)在自動(dòng)化輔導(dǎo)、智能答疑、準(zhǔn)確評(píng)測(cè)等教育方面的水平空前提升，教育模式與教學(xué)手段得到不斷改進(jìn)與創(chuàng)新。人工智能輔助教學(xué)系統(tǒng)技術(shù)的不斷提高，不僅解決了傳統(tǒng)教育存在的弊端，促進(jìn)了人才培養(yǎng)方案的發(fā)展，也為將來教育教學(xué)領(lǐng)域的不斷改革帶來廣泛而深刻的影響。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】