國內(nèi)基礎(chǔ)教育人工智能技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀、熱點(diǎn)以及趨勢
——基于近十年CNKI核心數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)知識圖譜分析

王小旭

（沈陽師范大學(xué) 新聞與傳播學(xué)院，遼寧 沈陽 110034）

0 引言

近年來，國家對于人工智能的發(fā)展也越來越重視，2017年7月，國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，在該文件中明確指出了人工智能的發(fā)展對于教育行業(yè)發(fā)展的重要性。2018年5月，教育部發(fā)布了《教育信息化2.0行動計(jì)劃》，再次強(qiáng)調(diào)了發(fā)展智能教育的重要性，開啟了智能教育時代。2020年3月，美國高等教育信息化組織發(fā)布的《2020年地平線報告：教與學(xué)版》，再次強(qiáng)調(diào)了人工智能技術(shù)在教育中的重要作用。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)的收集來源于中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫，在高級檢索頁面中主題詞設(shè)定為“人工智能”并含“教育”。學(xué)科設(shè)定為“社會科學(xué)Ⅱ輯”中的社會科學(xué)理論與方法、社會科學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)、教育理論與教育管理、高等教育；“信息科技”中的無線電電子學(xué)、電信技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件及計(jì)算機(jī)應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。時間跨度為2010年1月1日至2020年3月15日。期刊來源選取“核心期刊”和“CSSCI”。共檢索到914篇，剔除不符合主題的文獻(xiàn)，共得到792篇作為研究樣本。

1.2 研究方法

本研究利用CiteSpace V軟件進(jìn)行可視化分析，繪制了2010年以來國內(nèi)人工智能教育的作者、機(jī)構(gòu)合作圖譜，關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜等，對現(xiàn)有的文獻(xiàn)進(jìn)行定量和定性分析。知識圖譜是通過“圖”和“譜”的雙重特征與性質(zhì)，基于科學(xué)知識對象顯示其發(fā)展進(jìn)程和結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過可視化知識圖形和序列化的知識譜系，呈現(xiàn)知識元或知識群之間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)互動交叉演化或衍生等諸多復(fù)雜的關(guān)系。本文除了采用文獻(xiàn)研究法之外，還采用了對比分析法，通過對不同的文獻(xiàn)進(jìn)行對比分析，了解人工智能教育的應(yīng)用現(xiàn)狀以及特點(diǎn)。

2 研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)以及發(fā)展趨勢

2.1 現(xiàn)狀

（1）作者和合作機(jī)構(gòu)分析。對人工智能基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的作者和機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，可以較全面地了解該領(lǐng)域的研究情況。在CiteSpace V軟件中，節(jié)點(diǎn)類型（Node Types）選擇作者（Author）和機(jī)構(gòu)（Institution），Top N設(shè)置為50，可獲取作者的發(fā)文量。根據(jù)普賴斯定律，核心作者的發(fā)文量N=0.749（ηmax）1/2，其中ηmax表示發(fā)文量最多作者的發(fā)文數(shù)，普賴斯認(rèn)為如果一個作者發(fā)文量≥N，那么他就是該領(lǐng)域的核心作者，如果核心作者的發(fā)文總量超過總發(fā)文量的50%，表示該領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)形成了核心團(tuán)隊(duì)[1]。

（2）合作機(jī)構(gòu)分析。在 CiteSpace V軟件中，查詢和了解到相關(guān)的合作機(jī)構(gòu)信息，北京師范大學(xué)教育學(xué)部、華東師范大學(xué)教育學(xué)部、東北師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、天津大學(xué)研究學(xué)院是具有代表性的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，其中天津大學(xué)教育學(xué)院的研究成果最多，處于知識圖譜的核心位置。

2.2 研究熱點(diǎn)與趨勢分析

運(yùn)行CiteSpace V 軟件，選取2010—2020年，時間切片為1，節(jié)點(diǎn)類型為關(guān)鍵詞，閾值設(shè)置為Top30，使用突現(xiàn)詞算法，得出人工智能領(lǐng)域突現(xiàn)詞信息。在 CiteSpace V中某聚類包含的突發(fā)節(jié)點(diǎn)越多，該領(lǐng)域越活躍，能代表該領(lǐng)域的新興趨勢[2]。

2010—2013年開始出現(xiàn)的突現(xiàn)詞為機(jī)器人、學(xué)習(xí)和問題解答。張國民在信息技術(shù)課程中利用虛擬機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)時發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)了程序設(shè)計(jì)的基本知識和機(jī)器人相關(guān)知識的同時，也實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對于程序設(shè)計(jì)的興趣的提升[3]。王竹立從歷史、認(rèn)知心理學(xué)和現(xiàn)實(shí)主義3個視角，分析了技術(shù)與個體學(xué)習(xí)之間的關(guān)系[4]。2014—2015年開始出現(xiàn)的突現(xiàn)詞為MOOC、學(xué)校和學(xué)堂。該時期，MOOC、學(xué)校和學(xué)堂成為研究熱點(diǎn)。2017—2018年開始出現(xiàn)的突現(xiàn)詞為個性化學(xué)習(xí)、教育現(xiàn)代化、產(chǎn)教融合和教育信息化2.0。何克抗對利用人工智能技術(shù)如何促進(jìn)個性化學(xué)習(xí)進(jìn)行的詳細(xì)、深入的論述。謝青松解釋了人工智能時代的職業(yè)教育如何深化產(chǎn)教融合，有機(jī)銜接產(chǎn)業(yè)鏈。2018年后開始出現(xiàn)的突現(xiàn)詞為人工智能時代、教育變革、智能時代。這一時期，人工智能時代、教育變革、智能時代成為研究熱點(diǎn)。

2.3 人工智能在基礎(chǔ)教育中的應(yīng)用

（1）機(jī)器人教學(xué)。人工智能在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域研究的相關(guān)高頻詞有學(xué)科核心素養(yǎng)、機(jī)器人、人工智能教育、教育信息化、STEM教育和計(jì)算思維，這些詞匯的出現(xiàn)都與機(jī)器人教學(xué)有關(guān)，由此可見，機(jī)器人教學(xué)的應(yīng)用愈加廣泛[5]。如中國人民大學(xué)附屬中學(xué)從計(jì)算、感知、認(rèn)知、創(chuàng)新等層面，構(gòu)建了金字塔形的中小學(xué)“STEAM+人工智能教育”課程體系[6]，溫州中學(xué)創(chuàng)建了創(chuàng)客空間實(shí)驗(yàn)室，在中小學(xué)教學(xué)的過程中，很多教師也會引入人工智能技術(shù)開展機(jī)器人教學(xué)，進(jìn)而提升教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。（2）VR教學(xué)技術(shù)。VR虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)（VR教學(xué)）技術(shù)，可以提供多維交互體驗(yàn)的服務(wù)需求，拓展學(xué)習(xí)邊界，從而為學(xué)習(xí)者提供更有效的學(xué)習(xí)支持服務(wù)。知識圖譜技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析，采用思維導(dǎo)圖（腦圖）促進(jìn)對知識的理解。（3）輔助教師完成教學(xué)工作?；A(chǔ)教育以傳授知識為主，重點(diǎn)考查學(xué)生對各門學(xué)科知識點(diǎn)的掌握，人工智能目前已逐漸替代教師完成一部分的工作，比如，人工智能可以幫助教師完成學(xué)生的試卷的檢閱以及錯誤的批改工作，同時，人工智能也可以完成一些簡單的教學(xué)工作。同時，人工智能技術(shù)還可以輔助教學(xué)完成備課工作，教師可以輸入所要備課的內(nèi)容，人工智能技術(shù)可以完成相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的搜索，并依據(jù)內(nèi)容的難度進(jìn)行分類，進(jìn)而滿足教師的個性化備課需求。

3 研究結(jié)果

（1）人工智能得到迅速發(fā)展和提升。首先，我國人工智能教育從2010年以來一直處于平穩(wěn)發(fā)展階段，直到2017年，隨著《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》文件的發(fā)布，關(guān)于人工智能的研究得到迅速提升。（2）人工智能教育的應(yīng)用也越來越廣泛。人工智能教育應(yīng)用在2016年再次進(jìn)入大眾的視野，該技術(shù)快速發(fā)展將會推動人工智能教育應(yīng)用研究，擴(kuò)大人工智能教育應(yīng)用的范圍，同時其中的智能導(dǎo)師系統(tǒng)、智能評測系統(tǒng)、教育仿真游戲、教育機(jī)器人和虛擬現(xiàn)實(shí)教育出現(xiàn)，很大的程度上減輕了教師的負(fù)擔(dān)，提高教學(xué)效率。（3）得到更多家長的認(rèn)可。近幾年來，隨著我國居民收入水平的提升以及教育支出比例的提升，家庭對于孩子的教育工作的重視程度也越來越高，家長們都渴望得到更加優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，而隨著人工智能教育的發(fā)展以及人工智能教育所凸顯出來的優(yōu)勢的增多，人工智能教育逐漸地滿足了家長們的這些需求。同時，人工智能教育也得到了家長們的認(rèn)可。（4）發(fā)展愈加人性化。人工智能教育應(yīng)用也將會越來越人性化，采用人工智能教育技術(shù)不僅能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工作下的人工工作的方式，同時也會更加關(guān)注使用者的心理和情感變化。采用人工智能開展教學(xué)工作，不僅可以與學(xué)習(xí)者之間開展互動，同時還能隨時隨地、時時刻刻的關(guān)注著學(xué)習(xí)者的情緒和心理波動，變得更加的人性化。

4 結(jié)語

本文結(jié)合人工智能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、熱點(diǎn)以及發(fā)展趨勢，詳細(xì)地為大家闡述了人工智能在基礎(chǔ)教育中的具體應(yīng)用，希望可以讓更多人了解人工智能技術(shù)在基礎(chǔ)教育工作中的應(yīng)用現(xiàn)狀。