智能教育应用研究概述*

发布时间：2022-10-03 10:56 热度：

　　王亚飞1刘邦奇1,2

　　(1.讯飞教育技术研究院，安徽合肥230088;2.首都师范大学教育学院，北京100048)

　　摘要：文章解析了智能教育应用的概念，从“计算智能+教育”、“感知智能+教育”、“特定领域认知智能+教育”三个层面探讨了智能教育应用的内涵，指出智能教育应用的研究范畴涉及技术、模式与实践三个领域。此外，文章主张打造由建设者、实践者和研究者组成的共同体，构建基于平台的智能教育应用生态系统，并重点探讨了人工智能在教育领域的落地应用问题。最后，文章分析了智能教育应用的社会价值。

　　关键词：人工智能;智能教育;智能教育应用;应用生态

　　【中图分类号】G40-057【文献标识码】A【论文编号】1009—8097(2018)01—0005—07【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2018.01.001

　　引言

　　2016年3月，由Google旗下的深度学习公司DeepMind开发的人工智能围棋程序AlphaGo战胜了世界围棋冠军、职业九段棋手李世石，这一事件轰动了全世界。2016年1月，日本内阁会议审议并通过了《第五期科学技术基本计划(2016-2020)》，提出实现超级智能社会5.0[1]。2016年10月，美国政府出台了《国家人工智能研究与发展策略规划》。2016年12月，英国政府公布了《人工智能：未来决策制定的机遇与影响》的报告。2017年7月，中国政府发布了《新一代人工智能发展规划》。这些人工智能领域的标志性事件通过媒体的广泛报道，得到了产业界及社会大众的普遍关注，吸引了越来越多的研究者对人工智能进行深入探索，也正式宣告第三次人工智能浪潮的兴起，人类正式迈入新的人工智能时代。

　　在人工智能浪潮的影响和渗透下，教育领域也有越来越多的人工智能技术和应用出现：在课堂教学方面，虚拟助教JillWatson被用在300多人的课堂上，代替助教回答学生们的问题;在自适应学习方面，自适应教学平台Knewton能够采集学习者学习过程中的行为数据，并对学生的学习兴趣、知识水平、学习风格、学习进度等做出分析和预测，以提供个性化的学习服务[2];在教育机器人方面，乐高推出的最新一代可编程智能机器人产品MindstormsEV3增强了与智能设备的互动，添加了WiFi模块，可以和iOS、Android设备连接，通过App进行控制。通过改进的麦克和扬声器设备，可以支持人机交互。此外，在考试测评与评价诊断、校园管理及教学管理、教育决策与教育治理等教育场景中，人工智能技术也得到了广泛的应用。人工智能技术推动教育形态与教育模式进行改造与重构，成为教育信息化发展的必然趋势。

　　我国政府于2017年发布的《新一代人工智能发展规划》，明确要求发展智能教育。“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。开展智能校园建设，推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用。开发立体综合教学场、基于大数据智能的在线学习教育平台。开发智能教育助理，建立智能、快速、全面的教育分析系统。建立以学习者为中心的教育环境，提供精准推送的教育服务，实现日常教育和终身教育定制化。”[3]

　　一智能教育应用的概念解析

　　在“智能教育”概念兴起之前，学术界与产业界研究的热点是“智慧教育”。通常认为，“智慧教育”的概念起源于2008年IBM提出的“智慧地球”战略[4]。经过多年的探索研究和建设实践，相关“智慧教育”的认识已变得非常丰富。祝智庭等[5]认为，智慧教育是信息技术支持下为发展学生智慧能力的教育，强调构建技术融合的学习环境，使教师能够高效率教学，使学生能够个性化学习。钟晓流等[6]认为，智慧教育是依托新一代信息技术所打造的泛在化、感知化、一体化、智能化的新型教育生态系统;通过实现教育环境、教育资源和教育管理的智慧化，最终为学生、教师、管理者、家长、社会公众等提供智慧化的教育服务。刘邦奇等[7]则认为，实施智慧教育的关键，是运用新一代信息技术对传统教育信息系统进行重构，汇聚、整合教育数据资源，形成具有智能感知能力、增进交流互动、有利于协作探究的智慧化教育教学环境，以支持智慧的教与学。由此可见，“智能化”是智慧教育的核心内容之一。

　　由于资源数字化和数据的互联互通一直是智慧教育的核心问题，多年来教育部也把这些工作作为教育信息化的建设重点，故“智能化”未能得到应有的重视。以《数字校园综合解决方案2016——智慧校园》一书为例，该书全面汇总了产业界对“智慧校园”产品的理解，通过统计该书涉及的200多个产品，可以发现涉及“智能”相关概念的产品不到15%[8]。为了聚焦于人工智能技术在教育领域中的创新应用，突出智能技术对产品应用形态及应用模式的影响，本专栏采用“智能教育应用”这一术语作为研究的核心概念;同时，针对特定的教育应用领域，又将“智能教育应用”具化为“智能学习”、“智能考试”、“智能评价”等内容。智能教育应用既继承了智慧教育的核心观点、方法与实践，又体现了人工智能时代教育发展的新特征、新要求。结合《新一代人工智能发展规划》的相关阐述，本研究认为“智能教育应用”是聚焦于人工智能在教育领域中创新应用的技术、模式与实践的集合。

　　二智能教育应用的内涵

　　基于人工智能技术的发展现状，结合人工智能技术在实际教育场景中的应用深度，本研究将当前已出现的智能教育应用划分为浅层、中层和较深层三个层次，如图1所示。未来，随着通用人工智能(GeneralAI)技术的进步，适用于更多场景与领域的认知智能将不断完善，智能教育应用也将迎来更大的发展，并产生更深层次的作用。

　　三智能教育应用的研究范畴

　　智能教育应用的研究范畴集中在影响智能教育应用建设与落地的三个主要领域：技术领域、模式领域与实践领域。其中，技术领域主要讨论人工智能技术的相关问题，模式领域主要研究教育教学模式的相关问题，而实践领域主要讨论智能教育应用的实践落地问题。1技术领域的研究智能教育应用技术领域的研究主要解决“有哪些人工智能技术可用于教育应用场景中”和“人工智能技术如何应用到教育场景中”等类型的问题。对智能教育应用技术领域的研究来说，不需要关注开发更快的机器学习算法或探究更深入的智能感知、智能推理的技术原理，而需要关注如何利用通用的机器学习算法与成熟的人工智能引擎，来解决实际教育场景中的技术问题;需要关注实际教育应用场景中有哪些教育问题、学科问题和业务问题等可通过人工智能的手段来解决;需要关注人工智能技术特性和应用策略等相关问题。研究人员并不需要精通机器学习算法细节或人工智能技术开发，但应具备理解、识别和选择人工智能技术与方案的能力，特别是应具备在真实的教育场景中总结、归纳与提炼技术需求的能力。

　　四推动智能教育应用落地的措施

　　促进智能教育应用落地需要多方协同，整合各方面的力量，打造实践共同体，构建智能教育应用的生态系统，并为可持续发展提供动力支持和机制保障。

　　1打造实践共同体

　　智能教育应用的落地，一方面依赖于合适的外部要素，包括政策支持、资金到位、人才就绪、技术成熟等;另一方面依赖于合理的内部要素，即建设者、实践者、研究者通过相互协作、互相依存，形成实践共同体，如图2所示。其中，建设者负责应用产品及服务体系的规划、设计与生产，既包括人工智能及教育产业界的技术厂商，也包括主导区域智能教育规划与建设的主管单位(如地方政府、教育局及相关职能部门);实践者负责产品的应用实践，包括各级各类教育机构(如教育局、学校、培训机构)和各类教育领域的用户(如教师、学生、家长、教育管理者等);研究者则负责技术、模式与实践的研究，既包括高校、企业及科研院所的技术研发者和教学科研人员，也包括广大中小学校及培训机构的教研人员。三者组成了利益攸关的实践共同体，其具体关系为：建设者为实践者提供应用产品与服务，实践者为研究者提供实践案例与行为数据，而研究者帮助建设者改进产品技术，帮助实践者提升教学的水平和效益。

　　五智能教育应用的价值所在

　　人类进入蒸汽时代，蒸汽设备开始大规模替代简单的手工劳动;人类进入电气时代，电气设备具备了大规模替代程式化体力劳动的能力;人类进入信息时代，信息化设施开始大规模替代简单的脑力劳动;人类进入智能时代，智能化设施具备了大规模替代程式化脑力劳动的能力。在教育领域，智能教育应用不仅能够促进教育工作的改进与优化，还能够推动教育系统的变革与提升，为人类教育的发展打开全新的视角。

　　1提升教育智能

　　智能教育应用使人工智能成为用户的好助手，在特定场景下，部分替代了程式化脑力劳动，实现为教育活动赋能。如“智能决策引擎”(指自动汇聚、整理、加工数据，并基于推荐模型帮助用户决策)可帮助教育管理者摆脱繁重的数据统计与分析工作，“智能阅卷引擎”(指自动化评分并给出诊断意见)可帮助教师脱离繁重的试卷批改工作，而“智能推题引擎”(指基于学科知识及学生特点，向学生个性化推荐适合的试题)可以实现精准教学、高效练习和个性化学习。

　　参考文献

　　[1]王玲.日本发布《第五期科学技术基本计划》欲打造“超智能社会”[N].光明日报,2016-5-8(8).

　　[2]万海鹏,汪丹.基于大数据的牛顿平台自适应学习机制分析[J].现代教育技术,2016,(5):5-11.

　　[3]国务院.国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[OL].

　　[4]祝智庭.智慧教育新发展:从翻转课堂到智慧课堂及智慧学习空间[J].开放教育研究,2016,(1):18-26.

　　[5]祝智庭,贺斌.智慧教育:教育信息化的新境界[J].电化教育研究,2012,(12):5-13.

　　[6]钟晓流,宋述强,胡敏,等.第四次教育革命视域中的智慧教育生态构建[J].远程教育杂志,2015,(4):34-40.

　　[7]刘邦奇.为学习服务:“互联网+”时代的教育观念、模式及实现途径[J].中国电化教育,2017,(8):39-45.

　　[8]刘雍潜,孙默.数字校园综合解决方案2016——智慧校园[M].北京:教育科学出版社,2016:111-432.

　　[9]科技部.科技部召开新一代人工智能发展规划暨重大科技项目启动会[OL].