现代教育中人工智能的应用
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【摘要】随着科技的高速发展以及教育在社会中地位的不断提高，人工智能在现代教育中的应用也备受关注。教育人工智能一方面增强了学生的学习兴趣，提高了学生的学习效率，另一方面提高了教师的教学准确度和有效性。本文探讨了人工智能在教育中的主要应用形式，阐述了人工智能的意义，并分析人工智能在现代教育中应用的发展趋势。
【关键词】人工智能 教育 应用 前景
【基金项目】海南省自然科学基金117109。
【中图分类号】G40 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）13-0040-02
1.引言
随着科技的发展，人工智能作为计算机科学的一个重要组成部分，已逐渐渗透到社会的各个领域。自二十一世纪初，人工智能进入高速发展阶段，教育信息化的概念也逐渐深入人心，教育人工智能也得到了越来越多人的重视[1-4]。
近年来，随着人工智能的日趋完善，其对教育教学改革和促进教育现代化过程中将发挥重要作用已形成共识。
2.人工智能在现代教育中的应用形式
2.1智能教学系统
在教育技术学中，智能教学系统处于重要地位。该系统基于人工智能技术，可以在一定程度上代替教师的作用，能够自主的指导学生学习知识与技能，提高学生学习的主动性与便利性。
智能教学系统由三个基本模块组成：领域知识模块、学生模型和教师模型。领域知识模块又称为专家模块，它包含了需要传授给学生的知识和技能，具体包括学生需要学习的基本概念、规则以及解决问题的策略。目前我国教育界已经在这方面有所突破，如在计算机技能考试中已经可以对学生的操作进行跟踪和测评。学生模型主要应用于管理学生相关信息库，由此测定出学生的学习水平和认知特点[5]。当学生学习新知识时，它会对其之前的学习情况进行评估测试，并给学生提供最合适的学习内容，从而达到最佳的学习效果。教师模型又称为教学策略模块，能够在一定程度上实现教师的功能，它可以针对每个学习者的特点提供合适的学习活动和教学策略。如美国国防高级研究计划署赞助开发的一种模拟专家和新手之间互动的数字导师系统，能够帮助学习者获得所需的技能，从而极大地减少了训练新手成为技术技能专家所需的时间[6]。
2.2智能测评系统
测评是教学活动中必不可少的，就像考试需要老师评分和作业需要老师批改一样。但是，如何能让老师从繁重的阅卷和批改作业的工作中解放出来，从而能够用更好的精神状态从事更有意义的工作呢？智能测评系统的出现改善了这一现状，不仅减轻了教师的负担，而且有效的提高了教学效率。
2.2.1智能阅卷系统
智能阅卷系统是基于图像识别、云计算与大数据分析的系统。该系统主要为基础教育服务，通过对学校的作业和考试数据进行分析和采集，可以让教师准确的了解学生的学习情况，不但能提高学生的学习质量，也能提高教师的工作效率。目前，基于这一系统而创建的教育平台有很多，例如，上海易教智能阅卷系统，它主要包括智能阅卷平台和阅卷大师（教师客户端）。智能阅卷平台可以将上传的学生试卷数据设置统计分析指标进行多维度数据分析，自动生成各类统计分析报表。教师通过分析报表可以对学生的知识掌握情况有非常直观的了解，能够及时掌握学生学习的重难点和学生成绩的波动情况，从而针对性的设置教学策略，帮助学生攻克难点。教师客户端的阅卷大师可以自动识别试卷的客观题，并准确的赋予分值，主观題部分则需要教师批改赋分。这些都是通过智能扫描仪实现的，扫描完成后会通过智慧评价平台统计出总分数，不但减轻了教师的负担，阅卷的质量也会更加的精准高效。
2.2.2智能口语测评系统
基于语音识别技术的智能口语测评系统能够对考生的语音、语调等进行多维度的评判，并能生成卷面评测报告，指出考生答卷中的错误，从而让考生能够针对性的练习改正。操作该测评系统需要计算机与耳机连接，通过人机对话完成听力和口语测试，测试完成后系统会自动给出评分。例如，基于这一系统所开发的大学英语四六级口语考试系统可以极好地改善我国学生学习英语环境匮乏的问题，从而提高学生的英语口语水平。另外，我国普通话智能测试系统也对普通话的普及产生了重要影响。
2.3教育游戏
人工智能在教育方面的快速发展也开启了教育游戏的狂潮。在这个电子设备普及化的时代，学生需要面对很多来自网络世界的诱惑，其中已经有不少学生因沉迷于网络游戏、网络视频等而荒废学业。教育游戏属于益智休闲类游戏，它的开发改变了学生们以往枯燥、单调的学习模式，学生可以通过玩游戏来获取知识，不仅具有教育性也具有娱乐性，有利于激起学生学习的兴趣。
最早提出教育游戏的是美国，自八十年代发展到今天，它早已形成了完整的系统和操作规范。而我国对教育游戏的研究相对较晚，其中比较出名的有：盛大公司研发的我国首款网络教育游戏《学雷锋》;北京娱教网络有限公司的“k12play快乐教育”;北京中教电信有限公司开创的《真知探索》等等[7]。另外，《乐萌学堂之家有小宠》是我国第一款手机教育游戏，通过玩游戏来学习课本中的知识而得到孩子们的喜爱。
2.4教育机器人
随着科技的发展，人们越来越重视在教育方面的科技创新，教育机器人就是为了激发学生的学习兴趣，培养学生的综合能力所开发的。教育机器人主要是由机器人本身、控制软件和教学课程组成的。
教育机器人在国外已经发展的较为成熟，早在1994年，麻省理工学院为了完成机器人教育与理科实验的整合，便创办了“设计和建造LEGO机器人”课程。这几年来，国内对机器人教育的研究也有了极大的进展，已经有一些企业能够生产出教育机器人，较为知名的产品有北京乐博机器人、 能力风暴机器人、乐高机器人等。教育机器人的开发不仅可以提高学生的学习兴趣和创新思维，也对增强学生的沟通交流能力有所帮助，有助于学生更好地理解和解决一些复杂的问题。除了上述学习型机器人外，教育机器人还有比赛型机器人。如清理水浮莲的机器人——水体清道夫就属于比赛型机器人，是惠州举行环保主题青少年机器人竞赛时惠东中学学生参赛的作品。 3.现代教育中人工智能应用的意义及发展前景
将人工智能技术应用在教学中，对于学生来说，可以检测学生在学习过程中所遇到的问题以及学习程度，从而给予学生一些合理性的建议，为学生调整出最合适的学习方式。对于老师来说，可以及时了解学生的学习状态，同时对老师制定的教学策略给出有效的建议[8]。同时教育游戏和教育机器人的应用，既满足了学生对游戏和课外知识的痴迷，又使得学生从中学到高于书本的知识，寓教于乐，极大地提高了学习效率。
人工智能的应用中，如何实现完美的人机交互是一直以来所面临的主要问题。目前人工智能在教学中更多的是作为教学辅助手段发挥其优势。要摒弃传统的人工教学，完全实现人工智能教学，需要教育学、心理学、计算机软件和网络技术等多方面的发展与融合，实现智能計算机辅助教学（ICAI）[9]。实现智能计算机辅助教学，一方面要允许学生与计算机进行情感上的交流，从而让系统更加了解学生的心态，能够像人类一样帮助学生解决问题，这样不仅可以帮助学生摆正心态，也可以让学生的学习效率有一定的提升;其次系统能够通过每个学生认知模型所显示的信息，准确地诊断出学生的学习水平并推理出适合该学生的教学策略;最后系统能够及时地向教师反馈学生的学习情况和心理状态，从而使教师能够及时确定教学内容，调整教学策略，极大地提高了教学效率。人工智能在教育中具有巨大的应用潜力，但要使人工智能更好的服务于现代教育，研究者们也面临着知识和技术方面的双重挑战。
4.结束语
在人工智能应用于教育的大背景下，本文主要介绍了目前人工智能在教育中主要应用形式：智能教学系统、智能测评系统、教育游戏和教育机器人。但人工智能在教育方面的发展仍然存在很多问题，无论是作为辅助传统人工教学的手段，还是完全使用教育人工智能，都需要更高水平的教师专业知识、计算机网络技术和软件技术。完全实现教育人工智能的智能计算机辅助教学（ICAI），将是未来人工智能在教育中应用的巨大挑战。
参考文献：
[1]吴吉义，平玲娣.人工智能在现代远程教育中的应用研究[J].技术应用，2008年12月：66-69.
[2]徐陶冶，姜学军.浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用[J].科技信息，2011年第11期，55页转31页.
[3]梁迎丽，刘陈.人工智能教育应用的现状分析、典型特征与发展趋势[J].中国电化教育，2018年3月总第374期，24-30.
[4]姜皓文.浅谈人工智能在教育中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（05）：255.
[5]胡继礼，殷云霞.人工智能技术在教育中的应用[J].电脑知识与技术（学术交流），2007（12）：1667-1668.
[6]Uraikul V. Artificial intelligence and modern network technology[J].Engineering Applications of artifical Intelligence，2016（2）：119-131.
[7]焦加麟，徐良贤，戴克昌.人工智能在智能教学系统中的应用[J]，计算机仿真，2003（8）：49.
[8]钟琦，胡水星.人工智能在教育中的整合应用研究[N].赣南师范学院报，2011年12月第6期：66-69.
[9]胡继礼，殷云霞.人工智能技术在教育中的应用[J].电脑知识与技术，2007（12）：1667-1668.
作者简介：
王露（1995年5月-），河南省登封市人，汉族，女，本科，在校学生，研究方向：电子信息科学与技术。
孙丽（1981.04-），山东省滨州市人，汉族，女，博士研究生，副教授，研究方向：物理学凝聚态物理。
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