淺談人工智能在教育中的應(yīng)用

魏瑋

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

關(guān)鍵詞：人工智能;應(yīng)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(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門技術(shù)【1】。美國麻省理工學(xué)院溫斯頓教授認(rèn)為：“人工智能就是研究如何使計算機(jī)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(shè)擁有一定智能的計算機(jī)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(yīng)用

（一）人工智能教育的普及

在高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，人工智能為選修課程。人工智能代表了信息技術(shù)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(jī)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(shù)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(jié)構(gòu)化問題;但也有一些難以用固定形式來描述，而是根據(jù)經(jīng)驗來求解的非結(jié)構(gòu)化問題[2]。人工智能則是解決非結(jié)構(gòu)化的一類有效技術(shù)?，F(xiàn)行教育中開設(shè)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(xué)生了解和認(rèn)識人工智能技術(shù)，并且體驗非結(jié)構(gòu)化問題的解決過程。各地近年來積極舉辦智能機(jī)器人技能提升活動，鼓勵學(xué)生積極參與，提高學(xué)生對人工智能的興趣，開拓學(xué)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(jī)器人教育

“人工智能初步”被列為高中信息技術(shù)課程中的選修模塊，作為智能信息技術(shù)專題設(shè)置，在高中通用技術(shù)課程中也將“簡易機(jī)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(xué)校積極開展機(jī)器人課程，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下基礎(chǔ)。機(jī)器人教育是指學(xué)習(xí)、利用機(jī)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(jī)器人學(xué)科教學(xué)，指將機(jī)器人學(xué)看成是一門學(xué)科和作為新時代青年應(yīng)該掌握的技能文化。以專門課程或?qū)W科滲透整合的方式，讓學(xué)生了解機(jī)器人的概況、原理基礎(chǔ)、硬件結(jié)構(gòu)、以及應(yīng)用等基本知識，掌握機(jī)器人的程序設(shè)計和拼裝。鼓勵學(xué)生通過學(xué)習(xí)聯(lián)系生活，初步掌握智能家電的使用和維護(hù)，甚至可以自主開發(fā)軟件機(jī)器人，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展。

機(jī)器人輔助教學(xué)，指師生以機(jī)器人為主要教學(xué)媒介進(jìn)行教學(xué)活動。例如，俄羅斯的Eidos Medicine公司制造的一款“患者模擬機(jī)器人”，這款機(jī)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(guān)節(jié)運(yùn)動。醫(yī)學(xué)院學(xué)生在教師指導(dǎo)下可以在該機(jī)器人上進(jìn)行心肺復(fù)蘇、除顫儀訓(xùn)練和插管操作等練習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和實踐操作能力。

機(jī)器人管理教學(xué)，指利用機(jī)器人協(xié)調(diào)、指揮和控制課堂教學(xué)、教務(wù)、學(xué)校人事等方面的管理工作。機(jī)器人通過課堂教學(xué)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(xué)評估等，并迅速反饋給教師、學(xué)生和家長。同時，機(jī)器人擁有的高速運(yùn)算、數(shù)據(jù)批量處理、人機(jī)對話等功能，在學(xué)校教學(xué)計劃制作、課程課表編排、學(xué)籍學(xué)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(xué)設(shè)計自動化技術(shù)

教學(xué)設(shè)計自動化簡單地說是用計算機(jī)輔助和指導(dǎo)教師完成教學(xué)設(shè)計，利用計算機(jī)的教學(xué)設(shè)計自動化工具可對內(nèi)容進(jìn)行某些“批量處理”與數(shù)據(jù)加工，從而減少同類教學(xué)設(shè)計過程中人工的重復(fù)性勞動負(fù)擔(dān)。例如WebQuest有相應(yīng)的WebQuest模板，教師只需要按步驟將教學(xué)內(nèi)容填入其中，就可生成WebQuest教學(xué)網(wǎng)站，顯著降低了教師制作和設(shè)計網(wǎng)站的難度。

（四）智能教學(xué)系統(tǒng)

智能教學(xué)系統(tǒng)是一種適應(yīng)性教學(xué)系統(tǒng)，它依靠人工智能技術(shù)讓計算機(jī)扮演教師，針對不同特征、不同需求的學(xué)習(xí)者傳授知識和提供指導(dǎo)。包括專家模塊（知識庫）、學(xué)生模塊、教學(xué)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(xué)生的知識;學(xué)生模型明確學(xué)生的知與不知以及認(rèn)知特點;教學(xué)模塊則解決怎么教的問題。因此智能教學(xué)系統(tǒng)實際上是通過“怎樣按學(xué)生的信息進(jìn)行教學(xué)”的教學(xué)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(wǎng)絡(luò)教育和信息時代的發(fā)展，傳統(tǒng)教育已經(jīng)滿足不了學(xué)習(xí)者多樣的需求，人工智能技術(shù)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(jī)器人教學(xué)為例，雖然已經(jīng)被納入了高中信息技術(shù)課程的選修模塊，但是卻受到了諸多制約：如教育機(jī)器人產(chǎn)品缺乏規(guī)范性、資金嚴(yán)重缺乏都給普及增加了難度;機(jī)器人教學(xué)所使用的“教材”質(zhì)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(jìn)行的研究[5]。因此人工智能在教育中的應(yīng)用還處于初級階段。

結(jié)語：人工智能自誕生以來，其研究領(lǐng)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(yīng)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(xiàn)

[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(shù)課程中人工智能教育[J].新鄉(xiāng)教育學(xué)院學(xué)報，2006，（19）：124-125.

[3]彭紹東.論機(jī)器人教育[J].電化教育研究，2002，（6）：3-7.

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

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