導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇人工智能教育功能，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

一、網(wǎng)站的構(gòu)建 

 

1.網(wǎng)站框架設(shè)計 

我國高中階段人工智能教育還處于起步階段，據(jù)調(diào)查，全國已開設(shè)人工智能課程的中學(xué)不超過十所。事實上，對于人工智能這一前沿學(xué)科，大部分信息技術(shù)教師還缺乏足夠的了解，因此對于該課程的開設(shè)也一直處于觀望狀態(tài)。考慮到人工智能教育的實際情況以及網(wǎng)站的主要對象，我們以高中信息技術(shù)選修課教材《人工智能初步》為基礎(chǔ)，按教學(xué)內(nèi)容設(shè)置和劃分欄目，同時又圍繞“學(xué)人工智能、教人工智能、用人工智能、機(jī)器人專題”四大專題進(jìn)行內(nèi)容重組。當(dāng)然，網(wǎng)站的基本架構(gòu)并非一成不變，它需要在實際應(yīng)用中進(jìn)行檢驗與修正，最終實現(xiàn)網(wǎng)站的完美架構(gòu)。依據(jù)上述思路建構(gòu)的網(wǎng)站基本框架如圖1所示。 

2.網(wǎng)站的欄目設(shè)計 

 

新聞欄目以圖文的形式人工智能發(fā)展的最新情況，這是激發(fā)并維持廣大師生關(guān)注人工智能的基礎(chǔ)，也是師生獲取最新信息的窗口。子欄目“中國動態(tài)”“歐美動態(tài)”等分別介紹了各地區(qū)最新的人工智能信息，尤其是機(jī)器人產(chǎn)品的新聞。子欄目“會議論壇”，“比賽通知”為師生、參與比賽提供服務(wù)。 

論文欄目是作為資源型網(wǎng)站的基礎(chǔ)。子欄目“教學(xué)研究”主要面向從事人工智能教育的研究者和教師，探討教學(xué)方法、分析教學(xué)案例、推薦教材和參考書，為更好的開展人工智能教學(xué)提供理論依據(jù)。子欄目“學(xué)習(xí)樂園”主要面向?qū)W生，展示活動實錄、闡述學(xué)習(xí)感受，聆聽專家意見，為更好的學(xué)習(xí)人工智能提供事實參考，教師也通過“學(xué)習(xí)樂園”來了解學(xué)生的所思所感所想。子欄目“賽事規(guī)則”介紹了各個地區(qū)和各級機(jī)器人比賽的一些規(guī)則，有利于師生更好的進(jìn)行人工智能的教與學(xué)。 

資源、視頻、圖庫、酷站：這四個欄目是資源型網(wǎng)站的核心。尤其是資源模塊中的子欄目“電子書刊”“教學(xué)課件”“人工智能軟件”分別以不同的文件格式向師生提供教與學(xué)的資源，使其能快速準(zhǔn)確地獲取符合需求的資源，免去了在因特網(wǎng)上盲目搜索出現(xiàn)大量冗余信息的麻煩。網(wǎng)站整合了文本、視頻、圖片等多媒體信息，以豐富多彩的形式呈現(xiàn)資源，增強(qiáng)了網(wǎng)站的吸引力和信息的可閱讀性。 

愛問欄目是作為學(xué)習(xí)型網(wǎng)站的基礎(chǔ)，也是本網(wǎng)站的一大特色。“愛問”是采用了模仿“百度知道系統(tǒng)”的程序設(shè)計，更注重知識的答疑解惑。我們將此欄目劃分為“學(xué)人工智能”“教人工智能”“用人工智能”“機(jī)器人問題”四個子欄目，師生可根據(jù)各自的需要進(jìn)行提問、回答問題、搜索問題等操作。同時，設(shè)立了積分制，激發(fā)師生提問和回答問題的熱情。 

用戶中心欄目是學(xué)習(xí)型網(wǎng)站的核心。作為一個專題網(wǎng)站，必然要十分強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的功能。子欄目“網(wǎng)絡(luò)書簽”的功能可以使學(xué)習(xí)者記錄自己所瀏覽過的或所感興趣的網(wǎng)頁，便于在下次登陸后繼續(xù)學(xué)習(xí)。在子欄目“信息”功能中，學(xué)習(xí)者可以新聞、論文、資源、愛問等信息，待管理員審核通過后即可在網(wǎng)站中顯示出來。另外，教師也可在教學(xué)過程中通過此模塊要求學(xué)生提交作業(yè)，便于教師隨時隨地的批改作業(yè)。 

 

二、網(wǎng)站的訪問數(shù)據(jù)分析 

 

人工智能教育專題網(wǎng)站從開設(shè)至今將近8個月的時間，已經(jīng)有超過1萬的獨立訪客訪問了本站，我們選取了最近訪問的2000位獨立訪客進(jìn)行研究。通過對地域、被檢索方式、受訪頁面及回頭率的分析，可為網(wǎng)站下一步的改進(jìn)與完善提供依據(jù)，為其他人工智能教育類網(wǎng)站的建設(shè)，在網(wǎng)站的用戶類型，網(wǎng)站的內(nèi)容選擇與更新，網(wǎng)站的推介宣傳等方面提供參考與借鑒。 

 

1.地域分析 

在統(tǒng)計到的訪問該網(wǎng)站的地域中，國外共有12個國家訪問了本網(wǎng)站。國內(nèi)除西藏、澳門之外，其他省份、直轄市、特別行政區(qū)都有訪問過本網(wǎng)站，這為我們今后在高中普及人工智能教育提供了有力的依據(jù)。但是，通過圖2的數(shù)據(jù)我們也可看到，各個地區(qū)間的訪問量差距較大，并且訪問量靠前的幾個省份基本上是沿海地區(qū)，而中部和西部地區(qū)的訪問量比較少，所以在今后的工作中不僅要加強(qiáng)網(wǎng)站本身的建設(shè)和宣傳，更要把人工智能教育的理念推廣到中部和西部地區(qū)，使那里的中小學(xué)師生也接觸人工智能的知識，激發(fā)他們對信息技術(shù)美好前景的向往。 

2.被檢索方式分析 

搜索引擎是網(wǎng)絡(luò)上最常用的獲取資源的方式。掌握用戶使用搜索引擎的情況，有助于了解網(wǎng)站的被檢索方式。統(tǒng)計搜索關(guān)鍵字的次數(shù)，有助于了解網(wǎng)站被檢索訪問的原因。在專題網(wǎng)站建設(shè)完成后，向“百度”、“Google”等大型搜索引擎系統(tǒng)提交收錄網(wǎng)頁申請是極其必要的，它有利于提高網(wǎng)站的知名度和訪問量。而在網(wǎng)站中增加“人工智能”，“prolog 源程序”等文字內(nèi)容，將會有利于用戶在盲目搜索時能訪問到該專題網(wǎng)站。 

3.受訪頁面分析 

受訪頁面是指用戶訪問該專題網(wǎng)站時所停留的頁面。通過對受訪頁面的統(tǒng)計，使我們能夠掌握用戶相對較為關(guān)注網(wǎng)站的哪些內(nèi)容。表1數(shù)據(jù)中“學(xué)人工智能”占23.82%，“資源下載”占了16.32%，表明用戶對人工智能的知識還不是很了解，對人工智能的認(rèn)識還停留在“學(xué)”的層面，遠(yuǎn)未達(dá)到“教”的程度。人工智能教育類網(wǎng)站在建設(shè)中，如果能提供大量的人工智能的基礎(chǔ)知識以及豐富的可下載資源，將會顯著提高網(wǎng)站的受歡迎度以及用戶的認(rèn)可度。 

4.回頭率分析 

在網(wǎng)站訪問統(tǒng)計中，通常將距離上次訪問超過12小時的再次訪問記錄為一次回頭。通過對回頭率的統(tǒng)計（表略）看出該專題網(wǎng)站的粘性不是很高，尤其是3次回訪以上的用戶還不多。通過對部分用戶訪談后了解到，網(wǎng)站的更新速度慢，資源較少，內(nèi)容偏難是其不愿進(jìn)行多次回訪的主要原因。所以，人工智能教育類網(wǎng)站在維護(hù)期間要注意內(nèi)容的時效性、豐富性、通俗性才能保證網(wǎng)站訪問的可持續(xù)性。 

 

 

三、網(wǎng)站建設(shè)的若干思考 

 

目前國內(nèi)外有關(guān)人工智能的專題網(wǎng)站不多，針對人工智能教育的網(wǎng)站更少。在可供借鑒的成熟案例較少、研究又處于剛起步階段的情況下，有必要對我們的工作進(jìn)行反思總結(jié)。通過上述訪問數(shù)據(jù)的分析，以及在人工智能教育專題網(wǎng)站建設(shè)的準(zhǔn)備階段，實施階段及運(yùn)行階段的實踐，我們認(rèn)為在建設(shè)人工智能教育類網(wǎng)站時應(yīng)當(dāng)注意以下幾個問題。 

1. 充分關(guān)注用戶信息 

訪問量是綜合類或門戶類網(wǎng)站的生命線，應(yīng)當(dāng)盡可能地拓寬訪問者的類型與層次。但人工智能作為一門新興學(xué)科，其專題網(wǎng)站的學(xué)科性特點甚至比普通的專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站還要突出，因此單從訪問量上來說，它是無法和門戶類網(wǎng)站相比的。所以在建設(shè)的初期首先就要考慮的網(wǎng)站的對象問題，也就是要關(guān)注哪類人訪問了網(wǎng)站。只有準(zhǔn)確的掌握了用戶的信息才能更好提供用戶需要的資源。 

在這里，人工智能教育專題網(wǎng)站是通過以下三種手段來獲取用戶信息的。 

第一，用戶必須注冊才能訪問網(wǎng)站，注冊的內(nèi)容包括年齡、身份、學(xué)歷，電子郵件等內(nèi)容。 

第二，在網(wǎng)站中設(shè)立“網(wǎng)站調(diào)查”欄目，可以對“你是如何知道本站的”，“你覺得本站建設(shè)的如何”等內(nèi)容教學(xué)在線調(diào)查。 

第三，通過“中國站長站”等專業(yè)的數(shù)據(jù)收集程序來獲取用戶基本信息，可收集到用戶地域、受訪問頁面、用戶回頭率等信息。只有掌握了準(zhǔn)確的用戶信息，才能更好的為用戶提供服務(wù)。 

2.與用戶攜手共建網(wǎng)上資源 

人工智能的子學(xué)科門類眾多，僅高中教材《人工智能初步》中就有知識及其表達(dá)、推理與專家系統(tǒng)、人工智能語言與問題求解等多個主題。而且我國的人工智能研究相對薄弱，很多資料都是外文的。任何一個人要很熟練的掌握人工智能的各個內(nèi)容是很困難也是不現(xiàn)實的。我們通過一年多的實踐也體會到，僅僅依靠課題組成員很難保證網(wǎng)站資源庫內(nèi)容的全面性和針對性。所以在網(wǎng)站最新一次改版中，我們增加了用戶的信息功能，使得用戶自己可以新聞、添加文章，上傳資源，只要經(jīng)過管理員審核即可在網(wǎng)站中顯示。 

另外，在人工智能教學(xué)過程中，我們也充分利用學(xué)生的優(yōu)勢，要求學(xué)生以作業(yè)的形式提交文本和視頻資源，并將作業(yè)的數(shù)量和質(zhì)量作為考察學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一個指標(biāo)。這些舉措保證了網(wǎng)站內(nèi)容更新的時效性和內(nèi)容的針對性。用戶所的就是用戶所關(guān)注的，用戶所關(guān)注的就是網(wǎng)站所要收集的。 

3.通過多種形式充分發(fā)揮網(wǎng)站作用 

目前，全國高中開設(shè)了“人工智能初步”選修課的學(xué)校極少，教師手頭上可供選擇的教材也只有5套。從專題網(wǎng)站上統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來看，雖然網(wǎng)站目前的用戶主要是教師，但“學(xué)人工智能”頁面訪問量卻遠(yuǎn)多于“教人工智能”。從這些情況看，單靠幾個人工智能教育類的專題網(wǎng)站無法從根本上解決高中人工智能教育現(xiàn)階段所面臨的窘境。所以，在條件允許的情況下，可以通過研修班、會議論壇等形式組織教師進(jìn)行面對面的交流。 

例如，我們就在2007年5月25日至27日在浙江師范大學(xué)舉辦了全國首屆“高中人工智能課程研修班”，來自全國十個省市的70余位信息技術(shù)教師及教研員參加了研修班的學(xué)習(xí)。在研修活動中，教師不僅學(xué)習(xí)了人工智能的知識，也對人工智能教育的現(xiàn)狀及發(fā)展過程中遇到的問題做了充分了探討和交流。本次研修活動結(jié)束后，人工智能教育專題網(wǎng)站則成了學(xué)員們交換信息、交流體會、共享資源的有效平臺。 

 

四、結(jié)束語 

 

總之，借助專題網(wǎng)站的平臺作用開展各種活動，不僅彌補(bǔ)了人工智能教育網(wǎng)站缺乏面對面交流和互動的缺點，也為把網(wǎng)站資源建設(shè)的更具針對性提供了有效幫助。 

 

參考文獻(xiàn)： 

[1]張劍平. 關(guān)于人工智能教育的思考[J] .電化教育研究.2003，（1）. 

篇2

作為新一輪科技革命的代表，人工智能（AI）技術(shù)已經(jīng)或正在顛覆性地改變著許多行業(yè)和領(lǐng)域，而教育就是其中之一。來自谷歌的世界頂尖的人工智能專家團(tuán)隊將AI的智能l展劃分成了三級：第一級是“弱人工智能”，只能夠?qū)Ｗ⒃谝粋€特定領(lǐng)域，如下圍棋；第二級是“強(qiáng)人工智能”，能夠達(dá)到或超過人類水準(zhǔn)；第三級是比人類聰明1000萬倍的人工智能。

目前，“弱人工智能”已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面：搜索引擎、實時在線地圖、手機(jī)語音助手、智能客服等都運(yùn)用了人工智能技術(shù)。盡管人工智能要從感知、行為和認(rèn)知三個維度全面模擬甚至超越人類，還有很長的路要走，但目前的AI憑借強(qiáng)大的計算能力、存儲能力和大數(shù)據(jù)處理能力，已經(jīng)改變著傳統(tǒng)教育模式與教育形式，在破解教育資源不均、提高教育效率和教學(xué)質(zhì)量、提供個性化精準(zhǔn)化教學(xué)、優(yōu)化教育評價系統(tǒng)等方面將發(fā)揮重要作用。

浙江西湖高等研究院人工智能研究室主任于長斌認(rèn)為，人工智能下一步應(yīng)用可能是遠(yuǎn)程教育、自我強(qiáng)化教育，甚至是教育領(lǐng)域的機(jī)器換人。從人工智能現(xiàn)階段研究成果來看，機(jī)器人做數(shù)學(xué)題、英語題完全沒有問題，有科學(xué)家還成功用人工智能自動生成科研和學(xué)術(shù)論文，其中有一些甚至被期刊錄用。

高考機(jī)器人

在今年6月7日的“高考”中，人工智能機(jī)器人AI-Maths在數(shù)學(xué)科目的兩套試題考試中分別取得了105分和100分的成績。整個答題過程中，機(jī)器人不聯(lián)網(wǎng)、不連接題庫、無人工參與，全由機(jī)器人獨立完成解答。研究人員表示，由于AI-Maths在識別自然語言時遇到了一些困難，導(dǎo)致部分考題失分。

AI-Maths先后解答了2017年數(shù)學(xué)科目高考的北京文科卷和全國Ⅱ卷的試題，分別用時22分鐘和10分鐘，北京文科卷得分105分，全國Ⅱ卷（數(shù)學(xué)）得分100分。對這臺機(jī)器人來說，解答一道題目的時間最快不到一秒。此前總共做了不到500套試卷，大約12000道數(shù)學(xué)題。而一個中國學(xué)生，按照每天10道數(shù)學(xué)題估算，到高考前已經(jīng)做了大約30000道數(shù)學(xué)題。

考試結(jié)果顯示，這臺高考解題機(jī)器人在不依賴大數(shù)據(jù)的前提下，邏輯分析能力遠(yuǎn)超人類，但在文意理解、多樣性思維上要比人類遜色得多。參與閱卷的資深數(shù)學(xué)老師表示，AI-Maths相當(dāng)于中等成績水平的高中畢業(yè)生，失分主要是因為“讀不懂題目”，遇到一些人類語言（而非數(shù)學(xué)語言）時，無法理解。

專家指出，這次機(jī)器人不得高分的原因較多，首先這個機(jī)器人并沒有代表機(jī)器人的最高水平，其次機(jī)器人沒有聯(lián)網(wǎng)，不能夠聯(lián)想自己的知識，這樣得低分也是理所當(dāng)然的了。經(jīng)過更多的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)以后，未來AI-Maths會取得更好的成績。

該機(jī)器人是由成都準(zhǔn)星云學(xué)科技有限公司研發(fā)的一款以自動解題技術(shù)為核心的人工智能系統(tǒng)，誕生于2014年。該公司參與了科技部的863“超腦計劃”。

同時進(jìn)行的另一場機(jī)器人高考測試中，學(xué)霸君的Aidam首次與6名高考理科狀元在北京同臺PK，解答2017年高考文科數(shù)學(xué)試題。Aidam的成績?yōu)?34分，6名狀元的平均分為135分。Aidam答題耗時9分47秒。為了展示，Aidam當(dāng)天答題放慢了六倍速度，平時每道題完成時間應(yīng)該在7-15秒。

從2014年開始，國內(nèi)人工智能引領(lǐng)者科大訊飛就聯(lián)合了包括北大、清華等在內(nèi)的超過30家科研院校和企業(yè)，共同開啟了一項隸屬國家863計劃的“高考機(jī)器人”項目，他們希望通過這個項目的實施，研制出能夠參加高考并在2020年考上北大、清華的智能機(jī)器人?！俺X計劃”匯集了國內(nèi)近60%的人工智能專家，其重點就是要研究突破機(jī)器的知識表達(dá)、邏輯推理和在線學(xué)習(xí)能力。

目前，高考機(jī)器人在英語學(xué)習(xí)方面也取得階段性成果：一是翻譯，已經(jīng)能夠讓翻譯能力達(dá)到高考入門水平。二是在廣東地區(qū)的英語高考、中考場景中，在發(fā)音準(zhǔn)不準(zhǔn)、填空題選擇題，判斷你懂不懂知識上，機(jī)器已經(jīng)超過人工。三是口語作文實現(xiàn)突破。比如給學(xué)生一個題目《My Mother》，現(xiàn)在AI機(jī)器的評測打分已經(jīng)比人類打分更精準(zhǔn)。

有人提出了一個十分滑稽的問題，那就是人工智能要是通過高考考上大學(xué)，是不是意味著我們的教育培養(yǎng)出來的就是考試的機(jī)器？這個問題的邏輯不一定嚴(yán)密，但巧妙地折射出了現(xiàn)行教育體制的一些問題。如果以應(yīng)試為主的教育方式不改變，智能機(jī)器取代老師幾乎是必然。更可怕的是，這樣的教育培養(yǎng)出的人也將被智能機(jī)器淘汰。

AI閱卷批改作業(yè)

面對龐大的考生規(guī)模和多種多樣的考試，專家和老師閱卷成為一個獨特的景觀。從傳統(tǒng)的紙筆閱卷到網(wǎng)上閱卷，再到今天的機(jī)器智能閱卷，AI可以輕松解決繁重復(fù)雜的閱卷難題，大大提高閱卷的效率和質(zhì)量。

通過對試卷進(jìn)行數(shù)字化掃描、格式化處理，轉(zhuǎn)換成機(jī)器可識別的信號，機(jī)器就能按閱卷專家的評判標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行自動化閱卷，還可以自動檢測出空白卷、異常卷，并給出最終的評閱報告及考試分析報告。原來三個月的工作，現(xiàn)在一周就能完成，而且更準(zhǔn)確、公正。

中國教育部考試中心對“超腦計劃”的閱卷工作進(jìn)行了驗證，結(jié)果是，在“與專家評分一致率、相關(guān)度”等多項指標(biāo)中，機(jī)器均優(yōu)于現(xiàn)場人工評分。

除了代替人工閱卷，人工智能還可以幫老師做批改作業(yè)、備課等重復(fù)枯燥的工作，不僅節(jié)省大量時間，還可以減少工作量。

語音識別和語義分析技術(shù)的進(jìn)步，使得自動批改作業(yè)成為可能，對于簡單的文義語法，機(jī)器可以自動識別糾錯，甚至是提出修改意見，這將會大大提高老師的教學(xué)效率。

今年兩會期間，科大訊飛董事長劉慶峰在提案中提到，科大訊飛的英語口語自動測評、手寫文字識別、機(jī)器翻譯、作文自動評閱技術(shù)等已通過教育部鑒定并應(yīng)用于全國多個省市的高考、中考、學(xué)業(yè)水平的口語和作文自動閱卷。而基于國家“十三五”863“基于大數(shù)據(jù)的類人智能關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)”階段性成果構(gòu)建的“訊飛教育超腦”已在全國 70% 地市、1 萬多所學(xué)校應(yīng)用。

國外也有多個智能測評公司和實踐案例。GradeScope是美國加州伯克利大學(xué)一個邊緣性的產(chǎn)品，它旨在簡化批改流程，使老師們更專注于教學(xué)反饋。目前有超過150家知名學(xué)校采用該產(chǎn)品。MathodiX是美國實時數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果評測網(wǎng)站，算法會對每一步驟都進(jìn)行檢查、反饋。

美國教育考試服務(wù)中心（ETS）是世界上最大的私營非盈利教育考試及評估機(jī)構(gòu)，已經(jīng)成功將AI引入SAT和GRE論文批改，同人類一起扮演評卷人角色。

計算機(jī)科學(xué)家喬納森研發(fā)了一款可進(jìn)行英語語法糾錯的軟件，不同于其他同類型軟件的是，它能夠聯(lián)系上下文去理解全文，然后做出判斷，例如各種英語時態(tài)的主謂一致，單復(fù)數(shù)等。它將提高英語翻譯軟件或程序翻譯的準(zhǔn)確性，解決不同國家之間的交流問題。

雖然人工智能可以閱卷、批改作業(yè)，但誠如《信息時報》刊發(fā)的《推廣“機(jī)器人老師”可為廣大教師減壓》一文所言：教育需要尊重“異質(zhì)思維”，同樣的問題，學(xué)生會給出差異化、個性化的答案；目前“機(jī)器人老師”在閱卷、批改作業(yè)的時候會有明顯的局限性，可能更適用于客觀題卻不適用于主觀題。

不可否認(rèn)，最初機(jī)器是用來輔助人工教學(xué)的，未來的趨勢則是人輔助機(jī)器，而這個過程會一次次重塑考、學(xué)、教、管的服務(wù)流程。未來，當(dāng)進(jìn)入強(qiáng)人工智能和超人工智能時代，機(jī)器人更像是老甚至在許多方面超越老師。

機(jī)器人當(dāng)老師

城鄉(xiāng)、區(qū)域教育鴻溝，擇校問題，學(xué)區(qū)房問題，都是教育教學(xué)資源不均衡導(dǎo)致的，歸根到底是優(yōu)秀教師的稀缺，而智能教育機(jī)器人則是解決這一問題的有力工具。“機(jī)器人老師”不僅有助于解決師資不足和師資結(jié)構(gòu)不合理等難題，還能大大緩解社會矛盾，促進(jìn)教育公平。

目前國內(nèi)已涌現(xiàn)出像魔力學(xué)院這樣的創(chuàng)業(yè)公司。幾年前魔力學(xué)院創(chuàng)始人張海霞從北大畢業(yè)時，她的畢業(yè)論文是國內(nèi)最早對人工智能教學(xué)進(jìn)行研究的學(xué)術(shù)論文，同時在上大學(xué)期間，她就已經(jīng)是新東方出國留學(xué)部最好的英語老師。這種雄厚的技術(shù)和教學(xué)背景，讓她成為國內(nèi)最早一批人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者。

“與大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)教育領(lǐng)域的產(chǎn)品不同，魔力學(xué)院從一開始，我們要解決的問題就是用人工智能機(jī)器替代老師進(jìn)行講課。曾經(jīng)有很多投資人建議我們妥協(xié)一下，暫時用真人老師講課，后面再一步步地進(jìn)化到人工智能老師，但我們從來沒有妥協(xié)。”張海霞說。

直到2016年3月，魔力學(xué)院第一個商業(yè)化的版本上線，企業(yè)開始有了第一筆收入，成為全球在人工智能老師這個領(lǐng)域第一家產(chǎn)品上線的創(chuàng)業(yè)公司，也是第一家實現(xiàn)了持續(xù)收入和盈利的創(chuàng)業(yè)公司。至今，在人工智能老師這個領(lǐng)域，魔力學(xué)院的相關(guān)產(chǎn)品仍然是惟一能從教、學(xué)、練、測各個維度提供人工智能老師教學(xué)的公司。

目前在新東方也開始這樣的實驗，教室里沒有人類老師上課，機(jī)器人將重要知識點經(jīng)過搜集和教學(xué)設(shè)計后，用非常幽默的方式向?qū)W生傳授，從課堂效果來看，“學(xué)生很愿意聽”。

新東方教育集團(tuán)董事長俞敏洪認(rèn)為，未來10年內(nèi)，教師七成教學(xué)內(nèi)容一定會被機(jī)器取代。不過，缺少人類老師的教學(xué)必然不完整，因為課堂教學(xué)不光是把知識點告訴學(xué)生，更需要對學(xué)生開展知識融合、創(chuàng)造性思維、批判性思維等能力訓(xùn)練。對于這些思維方式的訓(xùn)練教學(xué)，機(jī)器人老師還無法勝任?！拔磥淼恼n堂將是機(jī)器人智能教學(xué)、老師情感和創(chuàng)新能力的發(fā)揮及學(xué)生學(xué)習(xí)的三者結(jié)合?！?/p>

除了民辦教育在積極引入機(jī)器人老師，我國的“福州造”教育機(jī)器人已在部分城市的學(xué)校開始“內(nèi)測”，今后有望向全國中小學(xué)推廣。這款教育機(jī)器人除了幫助老師朗誦課文、批改作業(yè)、課間巡視之外，還能通過功能強(qiáng)大的傳感器靈敏地感知學(xué)生的生理反應(yīng)，扮演“測謊高手”角色。一旦和“學(xué)生機(jī)”綁定，可更清楚地了解學(xué)生對各個知識點的掌握情況。

對于機(jī)器人老師，國外早有應(yīng)用。2009年，日本東京理科大學(xué)小林宏教授就按照一位女大學(xué)生的模樣塑造出機(jī)器人“薩亞”老師?！八_亞”皮膚白皙、面龐清秀，皮膚后藏有18臺微型電機(jī)，可以使面部呈現(xiàn)出6種表情。她會講大約300個短語，700個單詞，可以對一些詞語和問題做出回應(yīng)，還可以學(xué)會講各種語言?！八_亞”給一班10歲左右的五年級學(xué)生講課，受到新奇興奮的孩子們的極大歡迎。

教育是塑造靈魂的特殊職業(yè)，教師是人類靈魂的工程師，面對的都是活生生的具有不同個性情感的學(xué)生，在價值觀塑造和創(chuàng)新思維啟發(fā)方面，“機(jī)器人老師”有著明顯的局限性。盡管機(jī)器人老師不知疲倦，知識淵博，能平等地對待學(xué)生，加上它的特殊身份能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，然而機(jī)器人永遠(yuǎn)無法完全替代“真正的人類教師”。

當(dāng)老師們從繁重的重復(fù)性工作中解放出來，實際上可以將更多的時間和精力花在富有創(chuàng)造性的工作上。比如培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和情商，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的熱情，鼓勵學(xué)生獨立思考，形成自己的價值觀和思想體系，成為有美好人格和創(chuàng)新能力的個體。

實際上，老師充當(dāng)?shù)氖且粋€引導(dǎo)者、啟發(fā)者的角色，老師做的應(yīng)該是“準(zhǔn)備環(huán)境-引導(dǎo)孩子-觀察-改進(jìn)環(huán)境-再引導(dǎo)-退出-再觀察”。極少干預(yù)和不斷引導(dǎo)，讓孩子能最大限度地?fù)碛歇毩⑿?、專注度和?chuàng)造力。

機(jī)器人進(jìn)課堂是大勢所趨。不久的將來，人類老師將負(fù)責(zé)進(jìn)行情感、心理、人品、人格上的健康教育和品德教育，以及各類知識的融會貫通、學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而知識教育這部分，將會以“機(jī)器換人”的形式讓渡給人工智能。這將對老師提出更高的要求，因為除知識教育外的這些教學(xué)內(nèi)容，需要由真正有能力的老師來傳授?！袄蠋熞苊獗粰C(jī)器取代，就要先避免自己成為機(jī)器。”

可見，教師需要快速適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)需要，熟練使用各類領(lǐng)先科技產(chǎn)品，提升綜合素質(zhì)，這將決定教師本人的去與留，更是教育希望與未來的關(guān)鍵所在。

個性化教育

因材施教在我國已有2000多年歷史，但在我國應(yīng)試教育大環(huán)境下，根據(jù)學(xué)生不同的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)能力以及自身素質(zhì)來制定個性化學(xué)習(xí)方案，真是說易行難。當(dāng)傳統(tǒng)思想與尖端科技相結(jié)合，因材施教的可行性有了大幅提高。人工智能介入后，個性化教育有兩條實現(xiàn)途徑。

一是構(gòu)建知識圖譜。構(gòu)建和優(yōu)化內(nèi)容模型，建立知識圖譜，讓學(xué)生可以更容易地、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)適合自己的內(nèi)容。國外這方面的典型應(yīng)用是分級閱讀平臺，推薦給學(xué)生適宜的閱讀材料，并將閱讀與教學(xué)聯(lián)系在一起，文后帶有小測驗，并生成相關(guān)閱讀數(shù)據(jù)報告，老師得以隨時掌握學(xué)生閱讀情況。

Newsela將新聞與英語學(xué)習(xí)融為一體。通過科學(xué)算法衡量讀者英語水平，抓取來自《彭博社》《華盛頓郵報》等主流媒體的內(nèi)容，由專人改寫成不同難度系數(shù)的版本。LightSail也是相同應(yīng)用，不過它的閱讀材料是出版書籍，它收集了適合K12學(xué)生閱讀的來自400多個出版商的8萬多本圖書。

2015年底Newsela用戶量超過400萬，LightSail和紐約市教育局、芝加哥公立學(xué)校、丹佛公立學(xué)校等機(jī)構(gòu)達(dá)成了合作，而目前我國沒有如此規(guī)模、與官方達(dá)成合作的個性化閱讀學(xué)習(xí)平臺。

二是自適應(yīng)學(xué)習(xí)。人工智能可以從大量的學(xué)生中收集數(shù)據(jù)，預(yù)測學(xué)生未來表現(xiàn)，智能化推薦最適合學(xué)生的內(nèi)容，最終高效、顯著地提升學(xué)習(xí)效果。當(dāng)一個學(xué)生閱讀材料并回答題時，系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生對知識的掌握情況給出相關(guān)資料。系統(tǒng)知道應(yīng)該考學(xué)生什么問題，什么樣的方式學(xué)生更容易接受。系統(tǒng)還會在盡可能長的時間內(nèi)保留學(xué)生信息，以便未來能給學(xué)生帶來更多的幫助。

篇3

【關(guān)鍵詞】人工智能 網(wǎng)絡(luò)教育 具體應(yīng)用

1 網(wǎng)絡(luò)教育模式的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 網(wǎng)絡(luò)教育的優(yōu)勢

網(wǎng)絡(luò)教育模式是對傳統(tǒng)課堂教育模式的更新與演進(jìn)，傳統(tǒng)課堂教育模式具有交流便捷、課堂管理方便的優(yōu)勢，但是也受到空間和時間的雙重限制，需要繳納昂貴的場地和設(shè)施費(fèi)用，難以追趕新時期人們快捷的工作步伐。網(wǎng)絡(luò)教育通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳遞，在繼承和發(fā)展了傳統(tǒng)課堂優(yōu)勢的同時，彌補(bǔ)了缺點和不足，在虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，擺脫了有關(guān)時間、空間、身份等諸多限制，促進(jìn)了教育手段的創(chuàng)新，為人們提供了更多接受教育的機(jī)會，促進(jìn)了國民教育水平的提高。

1.2 網(wǎng)絡(luò)教育存在的問題

網(wǎng)絡(luò)教育的問題主要體現(xiàn)在以下方面：

1.2.1 操作平臺的局限性

網(wǎng)絡(luò)教育登錄界面的首頁，一般包含著課程選擇、成績查詢、習(xí)題演練、師資介紹等基本內(nèi)容，這容易導(dǎo)致眾多網(wǎng)絡(luò)教育平臺具有相同的首頁模板和計算機(jī)程序，不同平臺、不同學(xué)科、不同專業(yè)沒能充分體現(xiàn)出其獨一無二的課程特色。操作平臺具有局限性，無法充分體現(xiàn)人性化特色和該課程的特殊化要求。

1.2.2 教學(xué)方式的一致性

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，一般采用計算機(jī)程序設(shè)定好的流程，授課、復(fù)習(xí)、習(xí)題演練、期末考試、綜合評估為基本程序，流程化操作，無法根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和成績要求制定相應(yīng)的教學(xué)方式。教學(xué)評價流程過于死板，無法像教師一樣考慮其他綜合因素進(jìn)行分析，這就容易導(dǎo)致考試系統(tǒng)的公平性、評分的合理性受到質(zhì)疑，無法體現(xiàn)教學(xué)權(quán)威性。

1.2.3 服務(wù)系統(tǒng)的落后性

網(wǎng)絡(luò)教育是以計算機(jī)的軟件程序為表現(xiàn)載體，將教學(xué)課程和學(xué)習(xí)方式相融合。隨著知識體系更新?lián)Q代的不斷加快，學(xué)術(shù)糾錯的發(fā)生，課程及時更新也是十分重要的。但是網(wǎng)絡(luò)教育服務(wù)系統(tǒng)具有一定的落后性和延時性，傳遞的知識和答疑手段相對落后，影響著網(wǎng)絡(luò)教育的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

2 人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的具體應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)教育缺陷的存在，其重要原因是教育流程系統(tǒng)的“剛性”無法符合學(xué)習(xí)者不同的教學(xué)需求，不懂得如何具體因人而異、因材施教；而人工智能“柔性”的工作特點，可以有綜合考慮各種影響因素，并及時調(diào)節(jié)，恰好是對缺陷的補(bǔ)充。事實證明，人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的具體應(yīng)用也取得了較好的效果，主要體現(xiàn)在以下方面：

2.1 專家系統(tǒng)的應(yīng)用

專家系統(tǒng)是對智能教學(xué)系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)以及先進(jìn)的智能化硬件設(shè)備的總稱。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教育是流程化、規(guī)范化的，智能化教學(xué)系統(tǒng)是對每個流程應(yīng)用智能化手段，促進(jìn)教學(xué)過程的科學(xué)性。

2.1.1 智能決策系統(tǒng)。

在課程開始之前，增設(shè)智能決策功能即智能決策系統(tǒng)，類似于學(xué)校的入學(xué)考試，對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、成績水平、智力狀況進(jìn)行基本的分析和了解，以學(xué)生能力而不是教師要求為教學(xué)依據(jù)，制定合理的教學(xué)計劃和學(xué)習(xí)方案；通過智能化設(shè)計，確定學(xué)習(xí)成績分階段測試計劃、智力開發(fā)方案和考試模擬系統(tǒng)等，通過這些方式，實現(xiàn)對學(xué)生能力的充分開發(fā)。

2.1.2 智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)

這是通過對學(xué)生一定時期學(xué)習(xí)環(huán)境的營造，通過對環(huán)境內(nèi)各影響因素施加措施，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供優(yōu)質(zhì)條件。影響因素包括教師、學(xué)習(xí)資源、外部因素等，一旦學(xué)生學(xué)習(xí)沒有達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，教師模塊就會對學(xué)生的動態(tài)行為做出科學(xué)正確的指導(dǎo)，并向正確的學(xué)習(xí)軌跡糾正；學(xué)生學(xué)習(xí)所需要的參考資料、試卷分析、時事熱點等，會根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展情況及時更新資料庫；學(xué)生在學(xué)習(xí)中遭遇困境，系統(tǒng)會根據(jù)智能化發(fā)揮引導(dǎo)和提醒功能。

2.1.3 智能教學(xué)系統(tǒng)和智能化硬件設(shè)備

智能教學(xué)系統(tǒng)和智能化硬件設(shè)備分別是智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的軟件和硬件載體。智能教學(xué)系統(tǒng)是智能決策和智能導(dǎo)學(xué)子系統(tǒng)的綜合，是幾種不同模式的組合與搭配，最終出現(xiàn)適合學(xué)生自身的學(xué)習(xí)模式，并且讓系統(tǒng)關(guān)系更加穩(wěn)固；硬件系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和載體，包括傳輸設(shè)備中的路由器、交換機(jī)設(shè)備，終端的打印機(jī)、攝像頭等。

2.2 其他人工智能系統(tǒng)的應(yīng)用

2.2.1 語言處理系統(tǒng)

語言處理系統(tǒng)在人工智能領(lǐng)域是一種應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)，系統(tǒng)內(nèi)部擁有錄音模塊、語言識別模塊、轉(zhuǎn)換模塊和輸出模塊。學(xué)生向錄音系統(tǒng)發(fā)出聲音，語言識別和轉(zhuǎn)換模塊將語言轉(zhuǎn)化為文字顯示在計算機(jī)界面上。就目前的技術(shù)來說，語言處理系統(tǒng)可以處理簡單口語和書面語言，局限在普通話，隨著語言庫的升級，語言處理系統(tǒng)的功能會越來越強(qiáng)大。這一功能的出現(xiàn)，對學(xué)生學(xué)習(xí)語言口語和減少文字任務(wù)有很大的幫助。

2.2.2 知識庫系統(tǒng)

知識庫系統(tǒng)是對知識和數(shù)據(jù)的整合、匯總和儲存，學(xué)生僅依靠記憶中對知識的只言片語和殘損記憶，發(fā)揮知識庫強(qiáng)大搜索功能，自動分辨出關(guān)鍵詞，并提供完整的數(shù)據(jù)。這對學(xué)生學(xué)習(xí)記錄的查找和知識的復(fù)習(xí)有很大幫助，也有助于系統(tǒng)的升級和完善。

3 促進(jìn)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的具體措施

3.1 加大資金支持

資金支持是發(fā)展新科技的堅實保證，政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)該重視人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育發(fā)展中的巨大作用，提供政策的優(yōu)惠和資金撥款，給予場地和設(shè)備的支持。有了資金的支持，可以吸引優(yōu)秀人才開展系統(tǒng)研發(fā)和技術(shù)升級工作，可以為人工智能的應(yīng)用提供高性能、高水平、先進(jìn)的硬件設(shè)施保障。

3.2 開展教學(xué)實施

應(yīng)該積極促進(jìn)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的教學(xué)實施活動，通過一線學(xué)習(xí)的監(jiān)測和實驗，推動新技術(shù)的普及與應(yīng)用。在相關(guān)專業(yè)院校安裝人工智能軟件，也是促進(jìn)教學(xué)實施的有效途徑。

4 結(jié)束語

綜上所述，人工智能是一項應(yīng)用廣泛，可研究性強(qiáng)的計算機(jī)前沿技術(shù)。通過人工智能相關(guān)技術(shù)的研究，能夠解決網(wǎng)絡(luò)教育中存在的諸多問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率，方便老師的教學(xué)管理，以及對教育教學(xué)模式將產(chǎn)生深刻影響。

參考文獻(xiàn)

[1]馮佳.虛擬機(jī)技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2011（17）.

[2]王世剛，王紀(jì)鳳，尚玉蓮，趙學(xué)軍.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011（01）.

[3]劉健.人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用探索[J]. 計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2014（06）.

[4]陳建鋒.人工智能及其在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究.2015（03）.

作者簡介

篇4

2 人工智能的發(fā)展概述

50年代，人工智能的概念首先提出后，相繼出現(xiàn)了一批顯著的成果，如機(jī)器定理證明、跳棋程序、求解程序、USP表處理語言等，在這一階段，人工智能專家重視問題求解的方法，忽視了知識的重要性，導(dǎo)致在機(jī)器翻譯等方面出現(xiàn)了失敗，使人工智能走入了低谷。從60年代末到70年代，專家系統(tǒng)的出現(xiàn)，使人工智能研究出現(xiàn)了新。隨著第五代計算機(jī)的研制，人工智能得到了很大的發(fā)展，這一時期人工智能的主要方向就是制造智能機(jī)器人。80年代末，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)得到飛速發(fā)展。到90年代，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別是國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人工智能開始由單個智能主體研究轉(zhuǎn)向基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式人工智能體的研究，另一方面因為計算機(jī)速度的不斷提高、存儲容量的不斷擴(kuò)大，計算機(jī)的硬件有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，許多原來無法完成的工作都能實現(xiàn)，因此，人工智能出現(xiàn)新的。其中有些技術(shù)已經(jīng)實用化，人工智能深入到社會上生活的各個領(lǐng)域。

3 英語教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計分析

隨著大學(xué)英語教學(xué)水平及大學(xué)新生英語水平的不斷提高，教育部對大學(xué)教學(xué)大綱有了新的規(guī)定，對大學(xué)英語教學(xué)有了新的要求，對非英語專業(yè)學(xué)生有了更高的要求， 在這種情況下，有多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持的計算機(jī)輔助的大學(xué)英語教學(xué)迅速發(fā)展，這種教學(xué)方式旨在將傳統(tǒng)課堂教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合起來，實行網(wǎng)絡(luò)課程和傳統(tǒng)課堂的優(yōu)勢互補(bǔ)，但是，目前的英語計算機(jī)輔助教學(xué)存在著種種問題，主要表現(xiàn)一下幾個方面：

（1）師資不足問題。學(xué)生增多及英語小班化教學(xué)引起了師資短缺，英語教師精力不足，要從根本上解決這個問題就是要在有限師資下，提高教學(xué)質(zhì)量，有針對性教學(xué)。

（2）學(xué)生基礎(chǔ)知識不牢固問題。在大學(xué)教學(xué)改革下，英語教學(xué)的重點己經(jīng)有了轉(zhuǎn)移，教師沒有多余的時間和精力給學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識，比如詞匯、語法，基礎(chǔ)知識在一定程度上阻礙了學(xué)生英語水平的提高，因此，要高效率幫學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

（3）學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識不足問題。自主學(xué)習(xí)包含自我監(jiān)控、自我指導(dǎo)、自我強(qiáng)化三個過程，要采取有計劃的或已經(jīng)熟練達(dá)到自動化程度學(xué)習(xí)的方法，督促學(xué)生定時有效的安排學(xué)習(xí)時間，使學(xué)生通過自我監(jiān)控、反饋和調(diào)節(jié)實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。

4 英語教學(xué)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析

本系統(tǒng)采用B/S模式（瀏覽器/服務(wù)器）的體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建基于internet的網(wǎng)上教學(xué)輔助系統(tǒng)。系統(tǒng)包括兩個兩個模塊：大學(xué)英語教學(xué)輔助專家系統(tǒng)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)。整個系統(tǒng)包括四種用戶：領(lǐng)域?qū)＜?、英語教師、學(xué)生、系統(tǒng)管理員。用戶登錄時，根據(jù)不同的身份擁有不同的模塊操作權(quán)限。

系統(tǒng)管理員：主要是指系統(tǒng)擁有者指定的對系統(tǒng)進(jìn)行日常維護(hù)的人員，主要權(quán)限包括用戶管理（對教師用戶、學(xué)生用戶、領(lǐng)域?qū)＜矣脩暨M(jìn)行查詢、增加、刪除、修改）、題庫管理（添加、查詢、修改、刪除）、修改密碼等。

領(lǐng)域?qū)＜遥褐妇哂卸嗄杲虒W(xué)經(jīng)驗的資深英語教師，能夠透徹分析英語試題中所涉及到的知識點、程度、確定度，能給出訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時所需要的既定格式的樣本。主要權(quán)限包括知識庫維護(hù)（對靜態(tài)知識庫和動態(tài)知識庫進(jìn)行添加、查詢、修改、刪除）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本維護(hù)（添加、查詢、修改、刪除）、密碼修改等。

教師：指普通英語教師，每個英語教師都有指定的班級和學(xué)生，主要權(quán)限有組織考試、上傳考試結(jié)果、分析指定學(xué)生群體的知識點掌握情況等。

篇5

中圖分類號：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2007)12-21667-02

The Application of Artificial Intelligence in Education

HU Ji-li,YIN Yun-xia

( Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei 230038,China)

Abstract:As a result of the interpenetration of older branches into each other, scientific theories and their application of Artificial Intelligence have expanded into nearly all the areas of human activity. This paper introduces the application of Artificial Intelligence in education, especially deals with Intelligence Computer Aided Instruction based on the artificial Intelligence.

Key words:Artificial Intelligence;CAI;expert system;knowledge base

1 引言

人工智能作為當(dāng)今世界三大尖端技術(shù)(空間技術(shù)、能源技術(shù)和人工智能技術(shù))之一，是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，它的目標(biāo)是構(gòu)造能表現(xiàn)出一定智能行為的。人工智能是一門極富挑戰(zhàn)性的科學(xué)，從事這項工作的人必須懂得計算機(jī)知識、心理學(xué)和哲學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺等。總的說來，人工智能的目的就是讓計算機(jī)這臺機(jī)器能夠像人一樣思考。人工智能的研究更多的是結(jié)合具體領(lǐng)域進(jìn)行的，主要研究領(lǐng)域有專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、自然語言理解、自動定理證明、自動程序設(shè)計、機(jī)器人學(xué)、博弈、智能決定支持系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它總的來說是面向應(yīng)用的，隨著人工智能的誕生和發(fā)展， 人們開始把計算機(jī)用于教學(xué)領(lǐng)域。同時， 自七十年代以來， 有教學(xué)能力的專家系統(tǒng)得到研制。人工智能技術(shù)與專家系統(tǒng)的成就， 促使人們把問題求解、知識表示這些技術(shù)引入計算機(jī)輔助教學(xué)(CAI) ， 這便是智能型計算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)。

近幾十年來， 隨著人工智能技術(shù)的日漸成熟， 它的一些研究成果被陸續(xù)應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域， 推進(jìn)了教育發(fā)展改革和教學(xué)現(xiàn)代化進(jìn)程。人工智能在教學(xué)系統(tǒng)的重要性也已形成共識。

2 人工智能在教育中的作用

目前在教育技術(shù)中涉及到AI的主要有以下領(lǐng)域：

2.1 知識的表示與訪問

基于人工智能的知識表示是以知識為對象，以計算機(jī)的軟硬件和計算機(jī)科學(xué)及人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)為工具，以哲學(xué)、心理學(xué)和邏輯學(xué)等為方法和指導(dǎo)，將知識表達(dá)成計算機(jī)可以直接處理的“知識庫”，使用“計算機(jī)的智能”來模擬人類專家或“人類智能”，對知識進(jìn)行快速、精確、自動、科學(xué)的處理。它不屬于通常的“數(shù)據(jù)管理或信息管理”的“數(shù)據(jù)”層次，而是屬于“知識處理”或“知識”的智能化層次。其主要內(nèi)容是對于知識進(jìn)行形式化的表示、自動化的推理，智能化的教學(xué)或創(chuàng)造。計算機(jī)輔助教育是其中重要的組成部分。

2.2 符號計算

符號計算包括數(shù)值計算、符號計算和函數(shù)作圖。其代表軟件是Mathematica，當(dāng)該軟件在1988年第一次，對科技及很多其他領(lǐng)域的計算機(jī)使用方式產(chǎn)生了深刻的影響。Mathematica 1.0時，商業(yè)周報將其列入當(dāng)年最重要的十大新產(chǎn)品名單。這標(biāo)志著現(xiàn)代科技計算的開始。Mathematica也被大量地用于教育:有成百上千的課程，從高中課程到研究生課程用它作基礎(chǔ)。隨著各種學(xué)生版的，Mathematica也已成為全世界各種不同專業(yè)學(xué)生的重要工具。

2.3 對學(xué)生錯誤的自動診斷

采用人工智能技術(shù)，使得教學(xué)過程中系統(tǒng)可以自動診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，不僅能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯誤，而且能指出學(xué)生錯誤的根源，從而做出有針對性的輔導(dǎo)或?qū)W習(xí)建議。而且根據(jù)學(xué)生的特點自動選擇教學(xué)內(nèi)容，自動調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，自動選擇教學(xué)策略與方法。

2.4 實現(xiàn)智能性超媒體教學(xué)系統(tǒng)

超媒體系統(tǒng)有理想的教學(xué)環(huán)境，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，但不能保證達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目的，而且由于不了解所要教的對象，所以不能做到有針對性的指導(dǎo)，不能因材施教。智能輔助教學(xué)系統(tǒng)正好與此相反。將二者結(jié)合起來，就可實現(xiàn)性能互補(bǔ)，從而研究制出新一代高性能的智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)。

3 人工智能應(yīng)用于教育的新方向：ICAI

3.1 傳統(tǒng)CAI的不足

傳統(tǒng)的CAI由于其集成性、交互性、多媒體性等特點，在教學(xué)中可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，提高教師的教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。但在使用過程中，CAI的一些弱點也逐漸暴露出來。主要表現(xiàn)有:

(1)缺乏人機(jī)交互能力

現(xiàn)有CAI 大多以光盤作為信息的載體， 將教材中的內(nèi)容以多媒體的形式展現(xiàn)出來， 教學(xué)信息是按預(yù)置的教學(xué)流程機(jī)械式地提供給學(xué)生的， 學(xué)生接受起來很被動。而且在課堂教學(xué)中， 一般也只能通過教師按預(yù)定的課件流程進(jìn)行操作， 無論學(xué)生還是教師都不能很好地參與教與學(xué)的過程， 因此人機(jī)交互沒有很好地實現(xiàn)。

(2)缺乏教師與學(xué)生的互動

現(xiàn)有的CAI 課件在學(xué)生自學(xué)、進(jìn)行操作使用時，如何學(xué)習(xí)都是學(xué)生自己的事。教師不能完全了解學(xué)生的情況，學(xué)生在碰到問題時，也不能向教師求助，師生之間是互相封閉的，軟件所起的積極效果大打折扣。同時由于缺乏網(wǎng)絡(luò)支持，現(xiàn)有的絕大多數(shù)CAI 課件是在單機(jī)環(huán)境下運(yùn)行的，它們無法利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢使知識內(nèi)容快速更新，也更無法提供便捷的學(xué)習(xí)討論空間、隨時隨地的師生交流方式以及遠(yuǎn)程教學(xué)實現(xiàn)的條件。

(3)缺乏智能性

要想面對不同情況的學(xué)生進(jìn)行不同程度的教學(xué)過程， 使學(xué)生的學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃樱?并能由系統(tǒng)自動地提供助學(xué)信息而有選擇地學(xué)習(xí)，要想使教師的教學(xué)能積極地參與進(jìn)去并根據(jù)系統(tǒng)提供的信息按照學(xué)生的認(rèn)知模型為其準(zhǔn)備最適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容， 給予不同方式的教學(xué)模式與方法， 沒有智能性的CAI 課件系統(tǒng)， 是很難實現(xiàn)以上目的并達(dá)到良好教學(xué)效果的。由此可見，現(xiàn)有的CAI 隨著人們要求的提高， 已經(jīng)不能盡如人意。因此以智能CAI 為代表的新的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)將是教師在教育技術(shù)上需要不斷探求、努力實現(xiàn)的發(fā)展方向索。

3.2 ICAI－人工智能與多媒體技術(shù)的結(jié)合

為了克服傳統(tǒng)CAI的缺點，需要在知識表示、推理方法和自然語言理解等方面應(yīng)用人工智能原理。因此很多專家提出了智能計算機(jī)輔助教學(xué)(ICAI)，智能計算機(jī)輔助教學(xué)(Intelligence Computer Assisted Instruction－ICAI)以認(rèn)知學(xué)為理論基礎(chǔ)。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于CAI，是智能化的CAI。在ICAI系統(tǒng)中，允許學(xué)生與計算機(jī)進(jìn)行較自由的對話，學(xué)生的應(yīng)答不限于數(shù)字或簡單的短語。系統(tǒng)能夠判定學(xué)生應(yīng)答的正確程度，并給予適當(dāng)?shù)姆答?，而不是簡單地說“對”或“錯”。ICAI的宗旨在于利用現(xiàn)有計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)較好的人工智能，模仿人類的交互方式、思維習(xí)慣及情緒流動，修飾和掩蓋計算機(jī)的缺陷。

3.3 ICAI的優(yōu)點

(1)將教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)策略分開，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知模型提供的信息，通過智能系統(tǒng)的搜索與推理，動態(tài)生成適合于個別化教學(xué)的內(nèi)容與策略。

(2)通過智能診斷機(jī)制判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，分析學(xué)生產(chǎn)生錯誤的原因，同時向?qū)W生提出更改建議、以及進(jìn)一步學(xué)習(xí)內(nèi)容的建議。

(3)通過對全體學(xué)生出現(xiàn)的錯誤分布統(tǒng)計，智能診斷機(jī)制將向教師提供教學(xué)重點、方式、測試重點、題型的建議。

(4)為教師提供友好的教學(xué)內(nèi)容、測試內(nèi)容維護(hù)界面，無需改變軟件的結(jié)構(gòu)即可調(diào)整教學(xué)策略。

(5)通過對學(xué)生認(rèn)知模型、教學(xué)內(nèi)容、測試結(jié)果的智能分析，向教學(xué)督導(dǎo)人員提供對任課教師教學(xué)業(yè)績評價的參考意見?？梢哉f，一個理想、完美的ICAI系統(tǒng)就是一個自主、優(yōu)秀的“教師”。

3.4 ICAI的標(biāo)準(zhǔn)

以現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)水平而言，短時期內(nèi)顯然無法實現(xiàn)具備上述全部功能的ICAI系統(tǒng)。一般認(rèn)為，只要具有下列一個或幾個特征的CAI系統(tǒng)就可以稱之為ICAI系統(tǒng)。

(1)能自動生成各種問題與練習(xí)。

(2)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平與學(xué)習(xí)情況選擇與調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容和進(jìn)度。

(3)在了解教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上自動解決問題，生成解答。

(4)具有自然語言生成與理解能力，以便實現(xiàn)比較自由的教學(xué)問答系統(tǒng)，提高人機(jī)交互的主動性。

(5)對教學(xué)內(nèi)容有解釋咨詢能力。

(6)能診斷學(xué)生錯誤，分析原因并采取糾正措施。

(7)能評價學(xué)生的學(xué)習(xí)行為。

(8)能評價教師的教學(xué)行為。

不難看出，ICAI與傳統(tǒng)的CAI相比，更加符合教育教學(xué)的規(guī)律，切合學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣，具有明顯的優(yōu)越性。

3.5 ICAI的結(jié)構(gòu)

ICAI主要由三個模塊組成:專家系統(tǒng)模塊、教師模塊和學(xué)生模塊。

(1)知識庫

知識庫是實現(xiàn)知識推理與專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而建造知識庫的前提則是要解決知識的形式化，人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用表示以及知識的訪問與調(diào)用問題。因此，知識的表示與訪問是人工智能的核心技術(shù)之一，也是將AI引入教育領(lǐng)域必須首先解決的一個難題。

ICAI中的資源庫應(yīng)該包括以下一些內(nèi)容:

①多媒體素材庫:包括所要呈現(xiàn)的知識的一些素材，包括:文本、圖像、聲音、動畫及數(shù)字影象等多媒體教學(xué)資源。這些用于多媒體數(shù)據(jù)庫管理，便于分類、增刪、修改及查詢等操作。

②教學(xué)內(nèi)容庫:教學(xué)內(nèi)容庫用于存放教學(xué)內(nèi)容，包括領(lǐng)域知識庫(含輔助知識庫、提示幫助庫、練習(xí)題庫，和測試題庫)。這些教學(xué)內(nèi)容，包括習(xí)題和試題分章、節(jié)、課及知識點等有序存貯。供專家決策系統(tǒng)調(diào)用。

(2)學(xué)生模塊

學(xué)生模塊主要包括以下三個模塊:學(xué)生登陸模塊、學(xué)生水平評價模塊和學(xué)生監(jiān)督模塊。

①學(xué)生登陸模塊:利用該模塊主要用于學(xué)生使用ICAI時登錄，第一次登錄時學(xué)生輸人姓名、性別、年齡、學(xué)歷等相關(guān)信息，然后對學(xué)生進(jìn)行詢問，選擇合適的測驗題對學(xué)生進(jìn)行初測推薦學(xué)習(xí)計劃。當(dāng)再次登錄時，系統(tǒng)根據(jù)保存的信息安排合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

②學(xué)生水平評價模塊:學(xué)生水平測試模塊用于評價某一教學(xué)單元學(xué)習(xí)完后測試成績。通過測試等因素分析，可以比較確切地了解學(xué)生的具體情況，從而制定出合理的教學(xué)策略和教學(xué)過程

③學(xué)習(xí)監(jiān)測模塊:學(xué)習(xí)檢側(cè)模塊用于監(jiān)測記錄學(xué)生的日常學(xué)習(xí)情況，記錄學(xué)生學(xué)習(xí)某教學(xué)單元時的參數(shù)值，并記錄在學(xué)生檔案中。包括:學(xué)生目前學(xué)習(xí)單元號；學(xué)習(xí)方式；正常學(xué)習(xí)、練習(xí)、提前瀏覽、學(xué)后復(fù)習(xí)；學(xué)習(xí)時間；學(xué)生提示問題的類型和次數(shù)；學(xué)生本次練習(xí)出錯次數(shù)。

(3)專家決策模塊

CAI中的專家決策系統(tǒng)可以看作專家系統(tǒng)中的推理機(jī)。專家系統(tǒng)是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領(lǐng)域，它是一種具有特定領(lǐng)域內(nèi)大量知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)，模擬人類專家求解問題的思維過程求解領(lǐng)域內(nèi)的各種問題，其水平可以達(dá)到甚至超過入類專家的水平。計算機(jī)中存有人類專家的知識并具有推理能力，從而可解決診斷、規(guī)劃、調(diào)度、預(yù)報、決策等要靠人類專家才能完成的任務(wù)。

成功的例子如:① DENDRL系統(tǒng)的性能已超過一般專家的水平，可供數(shù)百人在化學(xué)結(jié)構(gòu)分析方面的使用;②MYCIN系統(tǒng)可以對血液傳染病的診斷治療方案提供咨詢意見經(jīng)正式鑒定結(jié)果，對患有細(xì)菌血液病、腦膜炎方而的診斷和提供治療方案已超過了這方面的專家。

ICAI根據(jù)學(xué)生模塊提供的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，通過智能系統(tǒng)的搜索與推理，得出智能化的教學(xué)方法與教學(xué)策略，能夠較科學(xué)地評估學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，還可以通過分析學(xué)生以往的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)習(xí)慣，預(yù)測學(xué)生的知識需求和常犯錯誤，動態(tài)地將不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法與不同的學(xué)生匹配，智能地分析學(xué)生錯誤的原因，進(jìn)而有針對地提出合理的教學(xué)建議、學(xué)習(xí)建議以及改進(jìn)方法，既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的滿意度，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也對教師教學(xué)提供了客觀的依據(jù)和科學(xué)的方法。

4 結(jié)束語

由此可見人工智能技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用于計算機(jī)輔助教學(xué)中，與教學(xué)現(xiàn)代化有著密切的關(guān)系。人工智能技術(shù)的發(fā)展也必將會對ICAI 的發(fā)展起到巨大推動作用。近幾年來，人工智能的研究者們嘗試著使學(xué)生脫離“輔導(dǎo)學(xué)習(xí)”的過程來接受新知識，而采用“通過活動進(jìn)行學(xué)習(xí)”的方式。在教學(xué)的其他方面，人工智能技術(shù)還可以建立人類推理模型學(xué)習(xí)工具等諸多的運(yùn)用， 展示出越來越好的實用性。隨著Internet 的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的廣泛應(yīng)用， ICAI 也將得到進(jìn)一步的完善。21 世紀(jì)的教育教學(xué)手段將是以智能化CAI 為主線，多學(xué)科、多方位發(fā)展的新技術(shù)的體現(xiàn)。這種手段產(chǎn)生了人機(jī)交互、人機(jī)共生等全新概念，使人類擴(kuò)展了自己的能力，促進(jìn)了教育領(lǐng)域方方面面的改革。

參考文獻(xiàn)：

篇6

改革傳統(tǒng)教學(xué)模式

田納西州立大學(xué)是一所由政府資助的大學(xué)，地理位置優(yōu)越，其所在地――納什維爾，是醫(yī)療衛(wèi)生、音樂、出版和交通運(yùn)輸?shù)闹匾行模彩敲绹l(xiāng)村音樂的發(fā)源地，素有“Music City USA”之稱，曾在2006年被提名為美國最佳居住地第一名。學(xué)校共提供45個學(xué)士學(xué)位和24個碩士、博士學(xué)位，主要集中在人文科學(xué)、行政管理、心理學(xué)、特殊教育和教學(xué)、生物科學(xué)以及計算機(jī)科學(xué)等七個領(lǐng)域。學(xué)校商學(xué)院在1994年獲得高級大學(xué)商學(xué)院國際協(xié)會認(rèn)證，并同時在本科生和研究生課程兩方面得到了國際認(rèn)可。

在早期發(fā)展階段，由于師資力量嚴(yán)重不足，學(xué)校采取了以人工智能輔助的方式開展教學(xué)活動。如今，田納西州立大學(xué)的人工智能教學(xué)法在美國可謂獨樹一幟。他們在教學(xué)過程中注重從學(xué)生的心理特征出發(fā)，營造了科學(xué)高效的學(xué)習(xí)環(huán)境，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在田納西州立大學(xué)，教師在教學(xué)過程中側(cè)重于營造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)法將文本、圖形、色彩、聲音、影像等信息融為一體，打造形式多樣、內(nèi)容豐富的教學(xué)內(nèi)容，而不是機(jī)械地灌輸書本知識。這對于激活學(xué)生的感知能力，吸引學(xué)生的注意力，以及調(diào)動他們的學(xué)習(xí)興趣等具有十分顯著的作用。在這樣的環(huán)境下，學(xué)生獲取的信息量遠(yuǎn)比傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下要多，學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度也更加積極主動，有效地培養(yǎng)了他們的自主學(xué)習(xí)能力，極大地提高了學(xué)校的教育教學(xué)質(zhì)量。

與此同時，學(xué)校在教學(xué)過程中十分注重新技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)微軟公司剛推出MS Power Point（PPT）時，學(xué)校便嘗試將這種技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中。從教學(xué)實踐來看，基于PPT的教學(xué)課件，具有吸引學(xué)生注意力、刺激學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣的特殊功能。教師們借助該課件強(qiáng)大而生動的演示功能和鏈接功能，將自己多年總結(jié)的教學(xué)內(nèi)容制作成多層次和交互性較強(qiáng)的演示文稿，利用超級鏈接功能將詞匯、語法、語音和圖像等與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，形成了線性和非線性課程教學(xué)體系，極大地豐富和強(qiáng)化了課堂教學(xué)。

隨著PPT形式、顏色、動畫效果等不同的變化，學(xué)生們對課件內(nèi)容產(chǎn)生了越來越大的興趣，對所學(xué)知識的掌握也更牢固。同時，老師還讓學(xué)生將所學(xué)知識自己動手做成幻燈片，拿到班上演示給大家看。學(xué)生在準(zhǔn)備課堂發(fā)言時，會上網(wǎng)查詢相關(guān)文化背景知識，正確使用相關(guān)專業(yè)知識點，既復(fù)習(xí)了所學(xué)知識，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生實際運(yùn)用專業(yè)知識的能力。

近年來，學(xué)校還自主開發(fā)了人工智能化的語言教學(xué)軟件，學(xué)生可以在校內(nèi)的任何一個計算機(jī)終端上鏈接到服務(wù)器上的教學(xué)軟件，從而實現(xiàn)真正意義上的自主學(xué)習(xí)，從根本上改變了傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境。

創(chuàng)設(shè)“人工智能”課堂

田納西州立大學(xué)的教學(xué)人員認(rèn)為，語言學(xué)習(xí)的核心目的是為了形成語言能力，而語言能力的形成是建立在真實語言材料基礎(chǔ)之上的，整個教學(xué)活動必須有一個自然、真實的語言環(huán)境。而在傳統(tǒng)英語教學(xué)中，教師所采用的單詞、句型往往都是教科書上或是詞典上的，與現(xiàn)實生活存在一定的差異，不利于教育教學(xué)水平的提高。

為此，他們在英語教學(xué)活動中大膽引入人工智能技術(shù)，與時俱進(jìn)地吸收當(dāng)前流行的英語詞匯，并且及時更新一些舊詞匯的新用法。通過人工智能教學(xué)系統(tǒng)，教師可以通過多媒體課件，向?qū)W生全方位地展示英語文化、英語語言思維以及英語語言習(xí)慣，幫助學(xué)生理解和掌握英語，從而有效地克服傳統(tǒng)英語教學(xué)存在的缺陷。該系統(tǒng)不僅有助于學(xué)生在有限的課堂時間內(nèi)獲得更多的信息，而且拓展了教學(xué)空間，讓教學(xué)活動從課堂延伸到課外，使學(xué)生們可以自由地調(diào)取多媒體課件，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)英語，從而達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

與此同時，閱讀及寫作能力培養(yǎng)也是田納西州立大學(xué)的一大特色。傳統(tǒng)的閱讀及寫作課主要采用的手段是教師講解，教學(xué)內(nèi)容也大多源自教材，形式單一，內(nèi)容陳舊，很容易讓學(xué)生產(chǎn)生疲勞感。針對這種情況，學(xué)校通過采用人工智能教學(xué)系統(tǒng)，使教育教學(xué)效率明顯提升。教師在教學(xué)中通過引導(dǎo)學(xué)生掌握不同體裁的語篇所具有的不同交際目的及篇章結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生提升閱讀、寫作能力。教學(xué)中，教師將教學(xué)內(nèi)容所屬體裁類型的特點用多媒體一一展示，使學(xué)生有效地掌握不同題材的語篇結(jié)構(gòu)，使他們在閱讀理解相關(guān)體裁的內(nèi)容時，能準(zhǔn)確理解內(nèi)涵，并能夠模仿其特點寫出相同體裁的文章。

借助人工智能系統(tǒng)，田納西州立大學(xué)為學(xué)生們提供了全方位、自主式的學(xué)習(xí)環(huán)境，同時，他們的學(xué)習(xí)進(jìn)度會被計算機(jī)完整地記錄。計算機(jī)會根據(jù)他們各自的學(xué)習(xí)情況，提供適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容，使他們在沒有教師指導(dǎo)的情況下，也能夠順利地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

定制“個性化”學(xué)習(xí)模式

多年來，田納西州立大學(xué)的教育教學(xué)活動一直倡導(dǎo)“自主化、個性化”，力求打造以學(xué)生個體為中心的學(xué)習(xí)模式。在傳統(tǒng)教學(xué)中，由于課時短、教學(xué)內(nèi)容多，教師往往無暇顧及每個學(xué)生的需求和差異，只能夠設(shè)定一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)開展教學(xué)活動，對于學(xué)生的個性發(fā)展是非常不利的。

針對這種情況，學(xué)校進(jìn)行了多元化教學(xué)模式改革，為每個學(xué)生定制“個性化”學(xué)習(xí)模式，使他們擁有更多自主選擇的空間，從而能夠同時滿足不同層次學(xué)生的需求。同時，學(xué)校還從根本上打破了傳統(tǒng)教學(xué)活動受到時間和空間限制的局面，使學(xué)生在課堂上沒有解決的問題，可以通過智能教學(xué)系統(tǒng)加以解決，也可以通過網(wǎng)絡(luò)向教師求助。這樣，他們就有了更為寬廣的思維空間。這對于專業(yè)能力的形成而言，無疑具有十分重要的影響。

篇7

一、前言

當(dāng)前的人工智能雖然還不夠完善但其在人類的發(fā)展進(jìn)程中起到了巨大的作用。因為其具有了超強(qiáng)的學(xué)習(xí)和分析的能力，在個人以及人工智能較量的過程中人工智能一直都是處在領(lǐng)先的地位，為此可以利用到人工智能來促進(jìn)到人類社會的快速發(fā)展。

二、相關(guān)概念闡述

人工智能又稱AI，是模擬物種智能應(yīng)用的技術(shù)實現(xiàn)和科學(xué)。機(jī)器智能的科研市場領(lǐng)域包括各種圖像和語言結(jié)構(gòu)的快速識別，以及使用語言直接處理和服務(wù)機(jī)器人。它不僅相當(dāng)于人類行為的智能，還可以系統(tǒng)地模擬物種的思維，并將在幾年內(nèi)超越歷史上的物種。在未來，機(jī)器人不斷學(xué)習(xí)，以使仿人機(jī)器人模仿人類的學(xué)習(xí)方式，在這一過程，獲得新的各種知識，智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)過程更快，可以實現(xiàn)對海量綜合數(shù)據(jù)的深入分析。此外，人工智能機(jī)器人不僅可以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果，而且具有獨特且更快的信號傳輸速率。許多科學(xué)家有能力超越人類自身。在深入思考核心問題時，實際上，很多人因為機(jī)器人是人類設(shè)計的，所以不可能超越人類的歷史，但是人工智能機(jī)器人可能具有集成的學(xué)習(xí)功能，因此這種可能性將變得非常大。人工智能機(jī)器人具有繼續(xù)學(xué)習(xí)技術(shù)的能力，沒有人能夠預(yù)測學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)后的整體智能水平。

三、人工智能視域下機(jī)器人學(xué)習(xí)的適切性

在當(dāng)前的文化和教育生活環(huán)境中，由于智能教育的興起，大數(shù)據(jù)情境系統(tǒng)功能可以為學(xué)生綜合分析和選擇各種類型的信息，從而重用具有潛在影響的知識可以促進(jìn)智能教育的發(fā)展。智能機(jī)器人繼續(xù)學(xué)習(xí)，但借助計算機(jī)來分析綜合數(shù)據(jù)，例如，以完全掌握規(guī)則并進(jìn)行非常有效的分析和預(yù)測?？梢钥闯?，機(jī)器人正為人類智能教育而學(xué)習(xí)更有益。在教育中，信息化的進(jìn)程在今天的時代，智能教育無疑已經(jīng)成為吸引學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的重要因素。將學(xué)習(xí)與先進(jìn)技術(shù)核心技術(shù)結(jié)合起來的方法有很多。人工智能機(jī)器人必然會給文化教育生態(tài)系統(tǒng)帶來幫助。向人工智能機(jī)器人學(xué)習(xí)的方式很多，學(xué)校教師可以提高和教育的整體質(zhì)量和效率，學(xué)生也可以贏得符合自身市場需求的學(xué)習(xí)服務(wù)，這有助于減輕學(xué)生和家長的負(fù)擔(dān)。

四、人工智能視域下機(jī)器人學(xué)習(xí)的應(yīng)用創(chuàng)新研究

從人工智能技術(shù)的角度來看，智能機(jī)器人學(xué)習(xí)是目前世界上最先進(jìn)的技術(shù)。大數(shù)據(jù)在教育相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用具有很好的業(yè)務(wù)前景。人工智能機(jī)器人持續(xù)學(xué)習(xí)的應(yīng)用可以幫助一些學(xué)生實現(xiàn)相關(guān)知識與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。

（一）機(jī)器人學(xué)習(xí)與教育之間的融合僅從當(dāng)前的現(xiàn)象來看，大多數(shù)教師不了解核心技術(shù)，而了解該技術(shù)的人也不了解教育，這很容易導(dǎo)致無法在教育與核心之間形成良好的關(guān)系。因為技術(shù)研發(fā)人員不了解教育，所以不能從教育的多個角度審視開發(fā)過程，優(yōu)秀的教師也不能從技術(shù)角度回應(yīng)數(shù)據(jù)的全面發(fā)展。在人工智能開發(fā)領(lǐng)域，機(jī)器人應(yīng)該深入地整合到學(xué)習(xí)和教育中。組織技術(shù)實施和教育核心領(lǐng)域的相關(guān)人員進(jìn)行直接溝通和交流，使人工智能機(jī)器人在學(xué)習(xí)和應(yīng)用過程中能夠更充分地認(rèn)識到技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)人員的過程。

（二）機(jī)器人學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)場景方面的應(yīng)用人工智能在學(xué)校教育領(lǐng)域的應(yīng)用，因其未來的發(fā)展趨勢而呈現(xiàn)出明顯的趨勢。然而，隨著學(xué)校教育核心領(lǐng)域的許多專業(yè)學(xué)科的介入，對學(xué)習(xí)人工智能機(jī)器人的要求將越來越高。當(dāng)你開始學(xué)習(xí)同一個主題時，需要在同一個應(yīng)用程序中逐步建立不同的場景。這對機(jī)器人來說更難在未來繼續(xù)學(xué)習(xí)，但也是最值得創(chuàng)新的。仿人機(jī)器人普遍對大量綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，分析每個學(xué)習(xí)內(nèi)容主題的特點和各部分學(xué)生的特點，并采取相應(yīng)的更有針對性的基本教學(xué)方法，提高同學(xué)教育的速度和效率。

篇8

一、人工智能概述

人工智能（Anificail Intelligence）是指利用計算機(jī)軟件技術(shù)與自動化處理的技術(shù)，讓計算機(jī)能夠模擬與擴(kuò)展某些人類特定智能的學(xué)科，最近幾年來發(fā)展非常迅猛，在智能接口，數(shù)據(jù)挖掘，主體系統(tǒng)等方面取得了豐碩的成果。智能接口技術(shù)是研究如何實現(xiàn)人類與機(jī)器的便利溝通，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了文字，語音，自然語言理解等方面實用化的功能。數(shù)據(jù)挖掘則是如何從大量不完備的數(shù)據(jù)中自動生成可應(yīng)用的知識的技術(shù)，在大數(shù)據(jù)時代里將會有非常廣泛的應(yīng)用；主體系統(tǒng)則是指的讓計算機(jī)具備愿望，能力，選擇等心智狀態(tài)的實體，實現(xiàn)計算機(jī)的自主性。從當(dāng)前的應(yīng)用發(fā)展趨勢來看，在未來的5～10年內(nèi)，人工智能將會應(yīng)用在教育，醫(yī)療，管理，生產(chǎn)等絕大多數(shù)的社會領(lǐng)域中，將推動社會的全面發(fā)展與進(jìn)步。在本文中，作者將以高職技能教育為切面，分析人工智能在該領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的前景，并提出建立一套基于人工智能的高等職業(yè)技術(shù)輔助教學(xué)系統(tǒng)的思路，方便進(jìn)行人工智能應(yīng)用的相關(guān)人士研究與借鑒。

二、人工智能在高職教育教學(xué)領(lǐng)域的典型應(yīng)用及其不足

將人工智能應(yīng)用到教育方面是很久以來的教育現(xiàn)代化的熱點，從最近幾年來的人工智能在教育方面的應(yīng)用來看，主要有三種應(yīng)用的層面：一是智能計算機(jī)輔助教學(xué)（ICAI），它是將人工智能的技術(shù)引入至CAI系統(tǒng)中來，實現(xiàn)更加智能化的教學(xué)支持，減輕教師的工作量。二是智能，即讓某些特定的課程與教學(xué)的內(nèi)容，由人工智能來取代教師進(jìn)行授課，即時答疑，提高教學(xué)的效率；三是智能數(shù)據(jù)庫，對于課程相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用人工智能的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提高數(shù)據(jù)庫的訪問速度與交互功能，便于快速搜索與整理數(shù)據(jù)。但是對于高等職業(yè)技能教學(xué)來說，上述的三大應(yīng)用領(lǐng)域還有些不夠契合，主要體現(xiàn)在如下的方面：

（1）對于學(xué)習(xí)者的活動流程的監(jiān)控與記錄能力不夠。傳統(tǒng)的CAI系統(tǒng)，側(cè)重于對理論思維知識的輔助教學(xué)，而對于學(xué)習(xí)者的身體活動的記錄能力不佳，這樣無法即時準(zhǔn)確地保存技能學(xué)習(xí)過程中與身體活動相關(guān)的數(shù)據(jù)。眾所周知，技能的教學(xué)是與學(xué)習(xí)者身體的活動相關(guān)聯(lián)的，行動數(shù)據(jù)的獲取量不足就會導(dǎo)致無法對學(xué)習(xí)者的技能及其效果進(jìn)行評估與糾偏。

（2）與使用者的交互功能不佳。傳統(tǒng)的人工智能交互是文本與圖像，雖然簡單直觀但形式單一，還無法通過生動的語音和動作與使用者進(jìn)行交互。這樣在教學(xué)輔助方面的效果不盡如人意。

（3）智能水平有待于提升。現(xiàn)代的人工智能輔助系統(tǒng)，雖然已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)的排序、統(tǒng)計、匯總等簡單的操作，但是離真正智能化的工作還有一定的差距。系統(tǒng)無法根據(jù)學(xué)生操作的具體情況做出個性化的情況統(tǒng)計分析，提出個性化的建議。在即時交互方面也還有很大的提升空間。

三、高職技能輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計思路

針對上述教學(xué)人工智能應(yīng)用的不足，結(jié)合高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校的教學(xué)情況，特地提出一套人工智能輔助系統(tǒng)的設(shè)計思路：

（1）使用高級的智能接口技術(shù)實現(xiàn)行動數(shù)據(jù)的采集。

智能接口是為建立和諧的人機(jī)交互環(huán)境，使得人與機(jī)器之間的交流像人與人之間的交流一樣自然和方便。學(xué)習(xí)者在進(jìn)行練習(xí)的過程中，無法像傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式一樣將數(shù)據(jù)錄入至計算機(jī)中，而是需要智能系統(tǒng)通過攝像頭，運(yùn)動傳感器等等高級的智能接口技術(shù)來感知學(xué)習(xí)者的活動，對活動進(jìn)行分析與統(tǒng)計，并轉(zhuǎn)化為大數(shù)據(jù)存放至海量數(shù)據(jù)庫中。至于具體采用哪種智能接口技術(shù)，需要根據(jù)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容而定。

（2）應(yīng)用專家系統(tǒng)對于學(xué)習(xí)者在技能操作中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。專家系統(tǒng)是目前人工智能領(lǐng)域最有實效的一個領(lǐng)域，它是利用人工智能的技術(shù)讓計算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)特定領(lǐng)域內(nèi)的大量知識與經(jīng)驗的系統(tǒng)。利用它來對技能學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，從中提煉出具有個性化的知識體系，發(fā)現(xiàn)學(xué)生與老師都沒有發(fā)覺到的某些特殊的學(xué)習(xí)狀態(tài)，能夠為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)反饋做好充分的準(zhǔn)備。這樣可以使得學(xué)習(xí)的針對性更強(qiáng)，效率更高。

（3）使用智能檢索與生成技術(shù)對于分析結(jié)果進(jìn)行輸出與展示。通過使用人工智能的檢索系統(tǒng)，可以快速地對分析的結(jié)果進(jìn)行展示，可以利用網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境，用生動形象的方式將結(jié)果展現(xiàn)在學(xué)習(xí)者或教師面前，方便掌握學(xué)習(xí)的過程。

四、輔助教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用展望

通過應(yīng)用了上述的基于人工智能的輔助教學(xué)系統(tǒng)，將對于高職院校的教學(xué)產(chǎn)生非常強(qiáng)大與積極的影響。首先，該系統(tǒng)可以將教師從重復(fù)機(jī)械的日常教學(xué)環(huán)境中解放出來，不再通過傳統(tǒng)的測驗，考試，交流等方式獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，由系統(tǒng)監(jiān)控學(xué)習(xí)者在技能培訓(xùn)過程中的一舉一動，自動進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的定性與定量的分析，積極地反饋給教師，從而使得教學(xué)更具備了明確的方向。其次，該系統(tǒng)也會增加技能教學(xué)的趣味性，將培訓(xùn)的活動轉(zhuǎn)化為類似于電子競技的效果，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中隨時可以觀察到自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)，以及與其他同學(xué)的差異，更能夠培養(yǎng)自學(xué)的能力。第三，該系統(tǒng)可以與現(xiàn)有的高職院校校園網(wǎng)實現(xiàn)無縫的對接，將全院校的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的智能加工與挖掘，可以更加方便高職院校的管理工作，也可以方便地擴(kuò)展成為完備的高校智能管理系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

篇9

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.197

1 中學(xué)教育現(xiàn)狀

教育乃立國之本，而中學(xué)教育乃是重中之重。一方面，中學(xué)生處于青春的成長期，各項綜合素質(zhì)逐漸完善中，中學(xué)教育意義和責(zé)任重大；另一方面，中學(xué)教育仍然是應(yīng)試教育為主，仍然需要面對千軍萬馬過獨木橋的“中考”“高考”，中學(xué)教育很大程度左右了學(xué)生的未來。

目前的中學(xué)教育資源，分為公共教育資源――公辦/民辦學(xué)校教育，和社會教育資源――私人家教、補(bǔ)習(xí)班等，有如下兩個特點。

1.1 學(xué)生得到的公共教育資源不足

學(xué)校班級結(jié)構(gòu)的構(gòu)成是：一名班主任教師，多名科任教師。在大多數(shù)學(xué)校中，無論是班主任教師，還是科任教師，均會承擔(dān)其他班級的教學(xué)任務(wù)?？梢钥闯?，教師資源是非常有限的，加上“中考”“高考”的上線壓力，教師往往會將有限的精力分散關(guān)注在所有的學(xué)生上，每個學(xué)生得到的公共教育資源并不多。

1.2 學(xué)生獲取的社會教育資源不公

學(xué)生若在學(xué)校無法獲取更多的教育資源，將不得不轉(zhuǎn)向社會教育資源去求助。據(jù)統(tǒng)計，學(xué)生參與社會教育資源的成本在200元/小時，學(xué)習(xí)費(fèi)用成本過高，進(jìn)一步造成普通學(xué)生的社會教育資源也無法獲取。

本文要探討的，正是通過人工智能這一現(xiàn)代信息化技術(shù)，構(gòu)建智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，使中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

2 智能輔助學(xué)習(xí)

2.1 人工智能簡介

人工智能（Artificial Intelligence）是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，是一門研究運(yùn)用計算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科，能夠?qū)θ说囊庾R、思維等信息過程進(jìn)行模擬。隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近年來大數(shù)據(jù)技術(shù)的成功應(yīng)用，人工智能在越來越多的行業(yè)展現(xiàn)出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機(jī)器人“阿爾法”、微軟助理機(jī)器人“小娜”等為代表的虛擬智能機(jī)器人，能像人那樣思考，也具備超過常人的智能。

在國內(nèi)，人工智能在教育領(lǐng)域的理論研究和教學(xué)實踐表現(xiàn)得越來越活躍，盡管人工智能并不是為教育專門研發(fā)的，但是人工智能的不斷發(fā)展，使得其在教育中的應(yīng)用也越來越廣泛，教育的智能化一直是教育界和教育技術(shù)領(lǐng)域的理想和目標(biāo)。

2.2 智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)

智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其表現(xiàn)形式是能夠為每個學(xué)生，配備一個虛擬教師。學(xué)生能夠通過電子設(shè)備（如手機(jī)、計算機(jī)），與虛擬教師進(jìn)行交流對話，咨詢虛擬教師各學(xué)科的問題，并得到有效的學(xué)習(xí)輔助。

該智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，具備以下幾個特征。

2.2.1 虛擬教師跨學(xué)科能力

與傳統(tǒng)的教師專一某一學(xué)科不同，虛擬教師并沒有學(xué)科邊界劃分。只要學(xué)習(xí)系統(tǒng)研發(fā)出某一學(xué)科的學(xué)習(xí)算法，該虛擬教師就能夠獲取該門學(xué)科的能力。

2.2.2 虛擬教師深度自學(xué)習(xí)

虛擬教師的“智能”來源于三方面。一是學(xué)生基本信息檔案，該檔案涵蓋了從小學(xué)教育開始的學(xué)科成績、綜合能力、愛好特長等，虛擬教師得到學(xué)生的人物畫像。二是虛擬教師對學(xué)生的自學(xué)習(xí)，每一次雙方的溝通交流，虛擬教師都能夠不斷更新發(fā)展學(xué)生的畫像。三是虛擬教師對學(xué)校課堂內(nèi)容的自學(xué)習(xí)，虛擬教師并不是獨立于學(xué)校教育存在的，而是作為學(xué)習(xí)教育資源的一個補(bǔ)充，虛擬教師能夠掌握課堂進(jìn)展、作業(yè)部署、考試動態(tài)等信息。

2.2.3 接近自然語義的溝通

學(xué)生與虛擬教師之間，可以通過自然語義的語音和文字進(jìn)行溝通，如 “今天數(shù)學(xué)作業(yè)第2題不會”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他計算輔助手段為補(bǔ)充，如上傳某道數(shù)學(xué)題圖片，虛擬教師通過圖形識別匹配，給出該題的解題思路和講解。

2.3 優(yōu)勢分析

智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，有三大核心優(yōu)勢。

一是“即學(xué)即問”，相比目前的學(xué)校教育和社會教育，學(xué)生在學(xué)習(xí)遇到困難時，只有有限的時間與教師交流，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)生將不受空間、時間限制，隨時隨地可以與虛擬教師互動，獲取充足的教育資源。

二是“定制教學(xué)”，相比目前的教育形式，課堂上教師與學(xué)生是一對多的關(guān)系，教師不可能專為某個學(xué)生定制教學(xué)方案，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)虛擬教師與學(xué)生是一對一的關(guān)系，虛擬教師能夠更了解學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的具體情況制訂最佳學(xué)習(xí)方案。

三是“受眾廣闊”，相比目前的公共教育資源緊缺、社會教育資源費(fèi)用昂貴，智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)一旦推廣，受眾學(xué)生可無限增加，邊際效應(yīng)非常明顯。并且計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計特有的水平擴(kuò)展能力，能夠隨著學(xué)生人數(shù)的增加而增加，支撐廣大的學(xué)生輔助學(xué)習(xí)。

2.4 前景預(yù)測

筆者比較看好人工智能在中學(xué)輔助教育中的落地前景，除了前文所述的人工智能技術(shù)發(fā)展，為中學(xué)教育帶來的價值外，當(dāng)前國家政策和社會環(huán)境也非常有利。

第一，未來10年國家政府和教育部門會大幅增加在教育信息化產(chǎn)業(yè)上的投入，隨著《國家中長期教育改革和發(fā)展綱要（2010―2020年）》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011―2020年）》等相關(guān)規(guī)劃相繼出臺，各級地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產(chǎn)業(yè)的投入，人工智能+云計算是重中之重，人工智能技術(shù)的興起必將教育信息化推向一個新的高度。

第二，教育信息化逐漸成為風(fēng)口，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究《中國在線教育市場前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》統(tǒng)計，2015年在線教育市場規(guī)模大約為479億美元，而這一數(shù)字在2020年預(yù)計將增長到504億美元。這個持續(xù)迅猛增長的市場正在吸引越來越多的創(chuàng)意和資本，教育領(lǐng)域中的人工智能也很快會成為熱點，涉足其中的高科技公司也會越來越多。

3 結(jié) 論

本文通過智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，探索了人工智能在中學(xué)輔助教育中的一個應(yīng)用。雖然沒有介紹具體的技術(shù)實現(xiàn)、系統(tǒng)研發(fā)，但對現(xiàn)狀痛點、應(yīng)用前景做了綜合性分析概述，相信隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展、教育領(lǐng)域的融合開放，本文探索的這個應(yīng)用將實現(xiàn)于市場，使廣大中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]何維貴.利用現(xiàn)代化教學(xué)手段打造高效課堂[J].廣西教育（中等教育），2013（6）.

篇10

人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支,是一門研究運(yùn)用計算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科,對它的研究涉及控制論、信息論、系統(tǒng)論、語言學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)等諸多的學(xué)科及領(lǐng)域,是一門綜合性的交叉學(xué)科[1]。

人工智能的研究、應(yīng)用和發(fā)展,在一定程度上代表著信息技術(shù)的發(fā)展方向,同時信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對人工智能技術(shù)的發(fā)展提出了迫切的需求。今天,人工智能的不少研究領(lǐng)域如自然語言理解、模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都走在了信息技術(shù)的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中,并對人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響[2]。

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在大學(xué)教育中是一個非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié),是提高人才素質(zhì)與能力的重要途徑。人工智能課程除了具有較強(qiáng)的專業(yè)性之外,還具有突出的實踐性,為了能深入理解和掌握所學(xué)內(nèi)容,必須把講授和實踐結(jié)合起來。本文結(jié)合該課程實驗教學(xué),將研究型教學(xué)的理念引入到實驗教學(xué),并對教學(xué)過程中的經(jīng)驗和問題加以初步的總結(jié)。

1研究型教學(xué)模式背景

研究型教學(xué)是相對于以單向性知識傳授為主的傳統(tǒng)教學(xué)提出的,是指教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)識積累為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識和能力,自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題,在研究中積累知識、培養(yǎng)能力和鍛煉思維的新型教學(xué)模式。研究性教學(xué)是對現(xiàn)有的大學(xué)課堂教學(xué)模式的突破。有利于開發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)造潛能,提高學(xué)生適應(yīng)社會需要的創(chuàng)造性和創(chuàng)新能力,充分展現(xiàn)現(xiàn)代大學(xué)培養(yǎng)人才、發(fā)展科學(xué)、服務(wù)社會的三大基本職能[3]。

19世紀(jì)初,德國著名教育家洪堡最早提出了教學(xué)與科研相統(tǒng)一的原則,為研究型教學(xué)模式的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)50、60年代,美國著名教育心理學(xué)家布魯納提出了著名的“發(fā)現(xiàn)教學(xué)模式”[4],成為后來探究性學(xué)習(xí)和研究型教學(xué)的先導(dǎo)。20世紀(jì)70年代,美國研究教學(xué)專家薩奇曼正式提出了研究訓(xùn)練教學(xué)模式。他認(rèn)為學(xué)生會本能地對周圍新奇事物發(fā)生興趣,并想方設(shè)法弄清這些新奇事物背后究竟發(fā)生了什么,這是一種進(jìn)行科學(xué)研究的可貴的動力。

自此,研究型教學(xué)理念開始廣泛使用?，F(xiàn)在,哈佛大學(xué)、牛津大學(xué)、劍橋大學(xué)等世界著名大學(xué),都非常注重學(xué)生能力的培養(yǎng),普遍采取了研究型教學(xué)模式。以美國高校為例,雖然美國高校83%的教師在課堂教學(xué)中主要采用講授法進(jìn)行教學(xué),但在整個教學(xué)過程中都滲透著研究型教學(xué)的方法,如積極引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)過程,開設(shè)研究性課程,引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與科研活動等。我國自20世紀(jì)90年代初推出211工程建設(shè)以來,清華大學(xué)、北京大學(xué)、人民大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)等一些重點大學(xué)都提出了建設(shè)世界一流的綜合性研究型大學(xué)的目標(biāo)。這些高校在實現(xiàn)從單向知識傳授的傳統(tǒng)型教學(xué)向關(guān)注創(chuàng)新性教育的研究型教學(xué)轉(zhuǎn)變方面進(jìn)行了許多有益的嘗試。

2研究型實驗教學(xué)

本科教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,還要培養(yǎng)學(xué)生具備基本的科研素質(zhì)。大學(xué)是培養(yǎng)未來一線創(chuàng)新人才的主要基地,必須從本科教學(xué)人手,深入探索研究型教學(xué)的手段和方法,才能滿足未來經(jīng)濟(jì)增長和社會發(fā)展的需要,才能符合建設(shè)研究型大學(xué)的需要。特別是近幾年來我國對科研的投入不斷增加,研究生招生規(guī)模逐年增大,本科高年級學(xué)生打算繼續(xù)讀研的也不在少數(shù)。而人工智能是計算機(jī)相關(guān)學(xué)科非?；钴S的研究課題,其涵蓋的分支非常廣泛,如模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計算智能、統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論等,都是目前國際和國內(nèi)熱門的研究方向。

人工智能課程在計算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中占據(jù)著重要的位置。在專業(yè)理論方面,它承續(xù)了離散數(shù)學(xué)中的邏輯知識;在專業(yè)方法方面,是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計的繼續(xù);在專業(yè)工具方面,是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的生動實例。并且人工智能的每一部分內(nèi)容都可以作為一個深入的研究課題,課堂上講解的內(nèi)容不可能面面俱到,學(xué)生們也不可能對人工智能的每一領(lǐng)域都做很深入的學(xué)習(xí)。并且人工智能涉及很多的數(shù)理邏輯知識,有些顯得難以理解,并且往往讓學(xué)生感到比較枯燥,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就漸漸淡薄,學(xué)生往往被動“聽講”,難以獲得預(yù)期的教學(xué)效果。

針對這一特點,在人工智能教學(xué)中,如何引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)人工智能的知識、激發(fā)學(xué)生的研究興趣,樹立目標(biāo)意識找準(zhǔn)研究方向,為未來的科研工作打下基礎(chǔ),研究型實驗教學(xué)就成為了人工智能課程教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)和必然選擇。

2.1實驗教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生的研究導(dǎo)向

在實驗教學(xué)中,如果照搬一些教材中的例子或習(xí)題教學(xué),一方面學(xué)生們會缺乏興趣,另一方面學(xué)生對這個領(lǐng)域的知識缺乏全面的了解。應(yīng)不斷提出一些學(xué)生們感興趣的開放性課題,比如基于支持向量機(jī)的人臉識別、基于膚色的人臉檢測,基于內(nèi)容的圖像檢索等,培養(yǎng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生們逐漸深入的學(xué)習(xí)某一領(lǐng)域的知識。比如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),在模式識別、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分析、生物信息學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘等眾多領(lǐng)域都取得過成功應(yīng)用,是一種具有強(qiáng)大的非線性學(xué)習(xí)能力的計算智能技術(shù)。然而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法自身也存在著一些缺點,如會有局部最小解、解受初值影響較大、理論解釋不完善等,而支持向量機(jī)在這些方面具有顯著優(yōu)點。我們可以設(shè)計一個人臉識別的實驗,用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)分別實現(xiàn),并作以比較。讓學(xué)生們在了解人工智能新技術(shù)的同時,也培養(yǎng)學(xué)生們?nèi)绾畏治鰡栴}、解決問題的科研能力。

2.2人工智能課程實驗

該課程是一門對實驗技術(shù)有較高要求的課程,對于基本原理和方法的實現(xiàn),要求學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格的計算機(jī)專業(yè)技能訓(xùn)練和培養(yǎng)良好的科研工作作風(fēng)。因此對課程中的技能及技術(shù)性內(nèi)容,除單獨進(jìn)行必要的基礎(chǔ)訓(xùn)練外,還融入到綜合和研究型試驗中,通過多次反復(fù)實驗練習(xí),達(dá)到牢固掌握人工智能原理和人工智能的問題求解技術(shù)的目的。

該課程的實踐環(huán)節(jié)主要是實踐項目,由具備較強(qiáng)工程實踐能力的任課教師和助教負(fù)責(zé),學(xué)生可在全天候開放的專用機(jī)房完成。在實踐環(huán)節(jié)的設(shè)計上,我們嘗試把驗證性實驗和開發(fā)性實驗相結(jié)合,結(jié)合實驗教學(xué)進(jìn)度,安排相應(yīng)的開放實驗,開放性實驗以科學(xué)研究實驗為主。并在課程的教學(xué)過程中,不斷深化和擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容,結(jié)合人工智能學(xué)科的發(fā)展趨勢和本院老師的最新研究成果,對實驗內(nèi)容進(jìn)行更新。

課程主要設(shè)置三種層次的實驗:1)基本原理和算法編程,測試?yán)O(shè)計及程序測試實驗;2)分析綜合實驗;3)研究型設(shè)計實驗。整個實驗包括課前討論、實驗操作、實驗報告、結(jié)果討論、總結(jié)提高等六個環(huán)節(jié)。對于綜合性和研究型實驗,把學(xué)生分成5個人一小組,每小組選做其中的一個。學(xué)生從指導(dǎo)老師處了解到實驗課題后,即著手查資料,研讀文獻(xiàn),鉆研有關(guān)理論。在此基礎(chǔ)上,學(xué)生先提出實驗方案,經(jīng)與老師討論后,即可開始實驗研究。

3實驗平臺的構(gòu)建

民族關(guān)系問題對被訪對象,特別對少數(shù)民族被訪對象是非常敏感的問題,對民族關(guān)系的評價又存在個體層面、群體層面、不同階層人群之間的差異,因此,僅僅以傳統(tǒng)的文獻(xiàn)分析、問卷統(tǒng)計和現(xiàn)場觀察等民族學(xué)方法來進(jìn)行調(diào)查,得到的數(shù)據(jù)會存在較多誤差。

因此結(jié)合本校的民族特色和民族學(xué)領(lǐng)域獨特的研究優(yōu)勢,將信息認(rèn)知技術(shù)引入民族關(guān)系研究,運(yùn)用圖像、心電和腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,將分析的結(jié)果和心理場景測試及民族學(xué)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行相互印證和參數(shù)修正,從而獲得盡可能客觀的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)將有助于建立一個客觀、完備、科學(xué)的民族關(guān)系監(jiān)測體系,并真實全面地評估民族關(guān)系,從而使決策機(jī)構(gòu)及時做出正確的決策?；诙嘈畔⑷诤系拿褡尻P(guān)系監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

目前該平臺已經(jīng)搭建,由北京市公共安全信息監(jiān)測平臺建設(shè)、北京市公共安全信息監(jiān)測平臺建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究、基于多源信息融合的民族信任研究等多個重大項目支撐。在這個平臺的下面,涉及到人臉識別、表情識別,視頻監(jiān)控、認(rèn)識等領(lǐng)域,小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、模糊數(shù)學(xué)、信息融合等人工智能知識得到了具體的應(yīng)用。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好,自愿參加到該平臺下的某一項目,切實對自己所學(xué)知識有一個深刻的理解和掌握。

4結(jié)語

研究型實驗教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,不但使學(xué)生更好地掌握了人工智能的基本概念、基本理論和基本技術(shù),也切實提高了學(xué)生的實際動手能力和編程能力。研究型實驗教學(xué)在實踐過程中還有以下問題需要改進(jìn):

1) 研究型實驗教學(xué)的理念很難普及。很多教師對研究型教學(xué)模式的內(nèi)涵未能準(zhǔn)確把握,把研究型教學(xué)模式等同于學(xué)生實習(xí)或者寫論文。

2) 研究型實驗教學(xué)的輔導(dǎo)老師素養(yǎng)需要提高。研究型實驗教學(xué)作為體現(xiàn)創(chuàng)新教育要求的現(xiàn)代教學(xué)模式,需要的不是知識傳授型的教師,而是高素質(zhì)的研究型教師。教師不僅是單一的教者,更應(yīng)該成為一個學(xué)者,教師不僅要有研究型教學(xué)的教育觀念、快速接受新知識的能力和高超的教學(xué)技能,要能夠合理地規(guī)劃和設(shè)計實驗內(nèi)容。

3) 需要建立一套合理的學(xué)生學(xué)業(yè)和教師績效的評價體系。

參考文獻(xiàn):

[1] 王萬森. 人工智能原理及其應(yīng)用[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[2] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應(yīng)用[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[3] 李得偉,張超,李海鷹. 大學(xué)工科專業(yè)課程實施研究型教學(xué)的探討[J]. 高等教育研究,2009(9):74-75.

[4] 彭先桃.大學(xué)研究性教學(xué)的理念探析[J].教育導(dǎo)刊,2008(3):56-58.

Exploration and Practice of the Research Experiment on Artificial Intelligence

ZHANG Ting, YANG Guo-sheng