教育人工智能:前沿進展與機遇挑戰(zhàn)
發(fā)布時間：2021-07-21 06:27
人工智能作為新的技術驅動力正引發(fā)第四次工業(yè)革命,其技術轉化和實踐應用在科技和教育領域掀起了一場全新的改革浪潮。本文從人工智能技術角度出發(fā),研究了當前人工智能在教育領域的技術和應用轉移,從教、學、考、評、管五大應用場景梳理分析了目前教育人工智能的前沿進展,并對其發(fā)展趨勢進行了預測。未來在教育領域,人工智能技術將促進教師角色改變,推動素質教育改革和教育研究走向科學;同時,人工智能技術本身的不完善及潛在的道德倫理問題也是不容忽視的挑戰(zhàn)。
【文章來源】：高等工程教育研究. 2020,(02)北大核心CSSCI
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
教育信息化發(fā)展階段
AIEd覆蓋教、學、考、評、管全流程,針對教學機構、教師、學生等不同主體構建不同的教育AI場景,廣泛應用于各個學齡段以及職業(yè)教育、在線教育等各類細分領域,比較典型的是課堂教學輔助、拍照搜題、走班排課、智能化批改、在線自動測評系統(tǒng)、教育機器人等。(一) 教。
智能教學系統(tǒng)(Intelligent Teaching System, ITS)是AI在教育領域研究最早和應用最廣泛的技術方向之一。基于OCR識別、自然語言處理、數(shù)據(jù)挖掘等技術,ITS在整個學習過程中能夠提供智能推薦服務,學情分析服務,錯因診斷以及決策支持服務。舉例來說,當前在國際上影響較大的ITS是由孟菲斯大學AI研究所歷經(jīng)十五年研究開發(fā)的AutoTutor系統(tǒng),它通過自然語言與學生對話進而幫助他們學習物理和計算機知識,此外還可通過識別面部表情和身體姿勢自動跟蹤學習者的認知和情緒,并以自適應方式對認知失衡和認知混亂進行干預以促進深度學習。該團隊結合當下最前沿的AI成果對AutoTutor系統(tǒng)進行補充研發(fā)和更新,已經(jīng)衍生出十余種智能教學系統(tǒng)如AutoMentor,DeepTutor,Guru,MetaTutor,ARIES,SKOPE-IT等。[23]目前ITS與元認知技能訓練、情感探測、眼動指標、3D模擬等結合,已被廣泛運用于物理、生物、醫(yī)學、批判性思維、閱讀、寫作、書法等領域。[24]自適應學習系統(tǒng)是從智能教學系統(tǒng)發(fā)展而來的,是AI在教育領域中的新應用[25];自適應學習系統(tǒng)能夠應對用戶不斷變化的學習和知識狀態(tài),實時互動尋找最優(yōu)方案。該系統(tǒng)在學生實時交互大數(shù)據(jù)的基礎上構建學習模型,進行學習分析、推薦學習資源、采取相應教學策略,從而使學生達到個性化學習的目的。國外自適應學習起步早,應用廣,涵蓋了包括早幼教、K12、高等教育及職業(yè)教育領域,如kidaptive, AdaptedMind、I-Ready, area9, LINGVIST,Knewton等(圖3)。舉例而言,Knewton在全球的教育、語言培訓及企業(yè)培訓得到了廣泛的運用,其主要的運行流程是在Knewton平臺基礎上嵌套機構和學校的學習系統(tǒng),將自己的課程材料以Knewton的體系數(shù)字化,通過科學采集教學數(shù)據(jù),精準識別每個學生的薄弱知識點,通過評估學生對材料的掌握程度,動態(tài)推薦合適的學習路徑和內(nèi)容,以滿足學生個性化的學習需求,并預測未來的學習程度,保障高效的學習效果。[26]國內(nèi)自適應產(chǎn)品代表有專注于K12領域智能個性化輔導的松鼠AI,在線1對1深耕初高中數(shù)學的學吧課堂,積累龐大語音數(shù)據(jù)庫的英語流利說,留學考試輔導機構智課網(wǎng)等。伴隨著AI程度的加深,接下來將是AI助力自適應教育的黃金十年。2. 拍照搜題。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]人工智能促進智慧教育,提升人才培養(yǎng)質量[J]. 鄭慶華. 高等工程教育研究. 2019(04)
[2]人工智能創(chuàng)新與中國高等教育應對(下)[J]. 劉進,呂文晶. 高等工程教育研究. 2019(02)
[3]人工智能創(chuàng)新與中國高等教育應對(上)[J]. 劉進,呂文晶. 高等工程教育研究. 2019(01)
[4]大數(shù)據(jù)背景下高等教育治理轉型:機遇、挑戰(zhàn)與應對策略[J]. 湯貝貝,薛彥華. 重慶高教研究. 2019(02)
[5]智能時代的教育[J]. 李德毅,馬楠,秦昆. 高等工程教育研究. 2018(05)
[6]國內(nèi)自適應學習系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀綜述[J]. 吳偉敏,陳佳艷. 江蘇商論. 2018(03)
[7]人工智能教育應用的現(xiàn)狀分析、典型特征與發(fā)展趨勢[J]. 梁迎麗,劉陳. 中國電化教育. 2018(03)
[8]人工智能在醫(yī)學教育領域的應用研究[J]. 衛(wèi)榮,馬鋒,侯夢薇,劉欣然,蘭欣,李曉亮,樊林. 醫(yī)學教育研究與實踐. 2017(06)
[9]人工智能與新工科人才培養(yǎng):重大轉向[J]. 陳勁,呂文晶. 高等工程教育研究. 2017(06)
[10]人工智能2.0重塑學習的技術路徑與實踐探索——兼論智能教學系統(tǒng)的功能升級[J]. 陳凱泉,沙俊宏,何瑤,王曉芳. 遠程教育雜志. 2017(05)
本文編號：3294509
【文章來源】：高等工程教育研究. 2020,(02)北大核心CSSCI
【文章頁數(shù)】：11 頁
【部分圖文】：
教育信息化發(fā)展階段
AIEd覆蓋教、學、考、評、管全流程,針對教學機構、教師、學生等不同主體構建不同的教育AI場景,廣泛應用于各個學齡段以及職業(yè)教育、在線教育等各類細分領域,比較典型的是課堂教學輔助、拍照搜題、走班排課、智能化批改、在線自動測評系統(tǒng)、教育機器人等。(一) 教。
智能教學系統(tǒng)(Intelligent Teaching System, ITS)是AI在教育領域研究最早和應用最廣泛的技術方向之一。基于OCR識別、自然語言處理、數(shù)據(jù)挖掘等技術,ITS在整個學習過程中能夠提供智能推薦服務,學情分析服務,錯因診斷以及決策支持服務。舉例來說,當前在國際上影響較大的ITS是由孟菲斯大學AI研究所歷經(jīng)十五年研究開發(fā)的AutoTutor系統(tǒng),它通過自然語言與學生對話進而幫助他們學習物理和計算機知識,此外還可通過識別面部表情和身體姿勢自動跟蹤學習者的認知和情緒,并以自適應方式對認知失衡和認知混亂進行干預以促進深度學習。該團隊結合當下最前沿的AI成果對AutoTutor系統(tǒng)進行補充研發(fā)和更新,已經(jīng)衍生出十余種智能教學系統(tǒng)如AutoMentor,DeepTutor,Guru,MetaTutor,ARIES,SKOPE-IT等。[23]目前ITS與元認知技能訓練、情感探測、眼動指標、3D模擬等結合,已被廣泛運用于物理、生物、醫(yī)學、批判性思維、閱讀、寫作、書法等領域。[24]自適應學習系統(tǒng)是從智能教學系統(tǒng)發(fā)展而來的,是AI在教育領域中的新應用[25];自適應學習系統(tǒng)能夠應對用戶不斷變化的學習和知識狀態(tài),實時互動尋找最優(yōu)方案。該系統(tǒng)在學生實時交互大數(shù)據(jù)的基礎上構建學習模型,進行學習分析、推薦學習資源、采取相應教學策略,從而使學生達到個性化學習的目的。國外自適應學習起步早,應用廣,涵蓋了包括早幼教、K12、高等教育及職業(yè)教育領域,如kidaptive, AdaptedMind、I-Ready, area9, LINGVIST,Knewton等(圖3)。舉例而言,Knewton在全球的教育、語言培訓及企業(yè)培訓得到了廣泛的運用,其主要的運行流程是在Knewton平臺基礎上嵌套機構和學校的學習系統(tǒng),將自己的課程材料以Knewton的體系數(shù)字化,通過科學采集教學數(shù)據(jù),精準識別每個學生的薄弱知識點,通過評估學生對材料的掌握程度,動態(tài)推薦合適的學習路徑和內(nèi)容,以滿足學生個性化的學習需求,并預測未來的學習程度,保障高效的學習效果。[26]國內(nèi)自適應產(chǎn)品代表有專注于K12領域智能個性化輔導的松鼠AI,在線1對1深耕初高中數(shù)學的學吧課堂,積累龐大語音數(shù)據(jù)庫的英語流利說,留學考試輔導機構智課網(wǎng)等。伴隨著AI程度的加深,接下來將是AI助力自適應教育的黃金十年。2. 拍照搜題。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]人工智能促進智慧教育,提升人才培養(yǎng)質量[J]. 鄭慶華. 高等工程教育研究. 2019(04)
[2]人工智能創(chuàng)新與中國高等教育應對(下)[J]. 劉進,呂文晶. 高等工程教育研究. 2019(02)
[3]人工智能創(chuàng)新與中國高等教育應對(上)[J]. 劉進,呂文晶. 高等工程教育研究. 2019(01)
[4]大數(shù)據(jù)背景下高等教育治理轉型:機遇、挑戰(zhàn)與應對策略[J]. 湯貝貝,薛彥華. 重慶高教研究. 2019(02)
[5]智能時代的教育[J]. 李德毅,馬楠,秦昆. 高等工程教育研究. 2018(05)
[6]國內(nèi)自適應學習系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀綜述[J]. 吳偉敏,陳佳艷. 江蘇商論. 2018(03)
[7]人工智能教育應用的現(xiàn)狀分析、典型特征與發(fā)展趨勢[J]. 梁迎麗,劉陳. 中國電化教育. 2018(03)
[8]人工智能在醫(yī)學教育領域的應用研究[J]. 衛(wèi)榮,馬鋒,侯夢薇,劉欣然,蘭欣,李曉亮,樊林. 醫(yī)學教育研究與實踐. 2017(06)
[9]人工智能與新工科人才培養(yǎng):重大轉向[J]. 陳勁,呂文晶. 高等工程教育研究. 2017(06)
[10]人工智能2.0重塑學習的技術路徑與實踐探索——兼論智能教學系統(tǒng)的功能升級[J]. 陳凱泉,沙俊宏,何瑤,王曉芳. 遠程教育雜志. 2017(05)
本文編號：3294509
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