浅析人工智能在教育领域中的应用现状及发展方向

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　　[摘           要]  随着科学技术的发展，人工智能已逐步渗入社会的各个领域。其中，人工智能正在促进教育领域向智能化发展，对教育工作者的教学方式也产生了较大的影响。通过文献研究法和案例研究法，以人工智能软件“作业帮”为研究对象，探析人工智能在教育领域中的应用现状，并对人工智能在教育领域中的发展方向进行探讨。
　　[关    键   词]  人工智能;教育领域;作业帮;现状;发展
　　[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）19-0180-02
　　 近年来，人工智能应用领域不断扩大，理论和技术日益成熟，人工智能时代已经到来，当前人工智能除了应用于军事、农业、商业以及工业等众多领域外，也已经逐步进入学生的学习生活中，并利用其自身的优点给教育工作和学生带来积极的作用。例如，随着学生的多元化学习需求不断增加，各类学习软件或平台不断涌现，给学生的学习带来了极大的便利和帮助。其中，近年来在学生当中十分受欢迎且最具影响力的学习软件“作业帮”便是基于人工智能的学习软件。在学习过程中，学生如果遇到不能理解或是无法解答的题目，只要将题目拍下来并上传到“作业帮”或直接口头输入题目，学生便能立即得到题目答案和详解。因此，学生无论何时何地都可以利用拍照、语音等方式来搜索材料，达到随时随地进行学习的目的。本文首先通过文献研究法，对人工智能在教育领域中的应用主要方式进行了梳理，结合案例研究法，以人工智能软件“作业帮”为研究对象，从学习积极性、精准减负和学习方式变革三个方面浅析人工智能在教育领域中的应用，以供相关教育工作研究人员参考。
　　 一、人工智能在教育领域中的应用方式
　　 人工智能在教育领域中的应用仍处于起步阶段，人们将机器
　　的高效率与人的智慧有效结合，并以此影响社会的发展。近些年，人工智能技术始终保持着较快的发展速度，而将其应用到教育领域，在教育教学中发挥巨大的作用，并以此促进人性化与个性化的教学的发展，将教学活动与科技发展紧密联系，这是教育领域一次重大的创新活动。对人工智能在教育领域的应用，具体的形式主要有如下四种。
　　 （一）智能测评
　　 在传统教育模式下，教师的工作内容重点有两方面，一是课堂教学，二是批改作业。其中，教师对学生作业的批改需要耗费较多的时间和精力，然而在大数据技术、文字识别技术、语义分析技术的推动下，自动批改作业已经在现实中得以实现。智能测评能够在很大程度上对批改的流程进行简化，这也是对传统评测方法的重大变革，其速度更快，同时效率更高，并且非常准确，将教师从繁重的作业批改中解放出来，使之将更多的精力放在课堂教学中，有效促进教学效率的提升。
　　 （二）智能导师系统
　　 智能导师系统属于自适应学习系统之一，正是由于该系统的出现，传统教学模式下教师向学生单向灌输的模式在很大程度上得到了转变，能够收获更好的教学效果。该系统能够按照不同学生对学习内容的掌握程度，有针对性地制定相应的学习计划，同时突出学生个性化的学习方式，通过更为丰富的学习资源，帮助学生更加快速地掌握知识点，达成具体的学习目标。通过智能导师系统，甚至可以对学生的表情进行分析，并从中了解学生的学习状态，通过反馈机制使教师能够更加清楚学生对课堂教学内容的掌握程度，利用一种情感感知对其进行预测和
　　调节。实际上，智能导师系统在现阶段的发展尚不成熟，基本上在自学与答疑方面应用较多，但在课堂教学方面的应用却相
　　对较少，若要对其进行更好的应用，仍然要注重技术层面上的改进与优化。
　　 （三）教育仿真游戏
　　 在现代教育理念中强调素质教育，因而课堂气氛不应是死
　　气沉沉，而应更多地以寓教于乐的方式呈现出来。在人工智能快速发展的背景下，教育仿真游戏也并非是传统意义上娱乐活动，其所具有的针对性更强，通过游戏的方式促进教育教学的开放性，基于仿真环境创建一些数字化游戏，使学生能够对学习拥有更
　　高的热情。学生通过智能仿真游戏能够对事物形成一种全新的认识，同时观察能力与思维能力也能得到很好的锻炼，促进学生主动地发现问题和解决问题。基于仿真游戏环境，学生通过对不同角色的扮演，能够对学习更加投入，饶有兴趣地参与到学习活动中，以此获得新的知识。在教学中引入仿真游戏，可以将一些抽象的知识以具体的形式展现出来，使学生形成更为直观的认识
　　和感受，可以有效增强学生的注意力，使学生对专业知識的学习更加扎实与深入。
　　 （四）教育机器人
　　 教育机器人所涉及的学科较多，应用多学科知识和技术，研发出的教育机器人在辅助教学方面所发挥的作用显而易见，能够有效增添课堂情趣，激发学生的创新能力，依托信息技术增强学生对知识与信息的获取能力。在具体教学应用中，教育机器人是一种智能化的教学工具，对教师开展教学活动能够形成有力的补充，学生也能够通过这种人机交互主动寻求问题的答案，促进自我学习能力的提升。教育机器人能够感知到学生情绪的变化，如果是与学生有较多交流的情况下，可以更加准确地把握学生的学习效果，有利于实现因材施教，使学生能够从与智能机器人的交流中感受到知识的无穷魅力。
　　 二、人工智能在教育领域中的应用案例研究——以答题软
　　件“作业帮”为例
　　 人工智能作为一种以数学和计算机为基础的科技，已经应 　　用到了中学生的学习生活中，并且发挥了重要的作用。目前，在学习方面，人工智能主要通过各类学习软件来实现其在学习上的
　　应用。下面，笔者将以“作业帮”为例，从学习积极性、精准减负和学习方式变革三个方面浅析人工智能在教育领域中的应用。
　　 （一）学习的积极性视角下人工智能的应用
　　 学习的积极性是影响授课效果的因素之一。在学习过程中，若学生积极自主，则可以很好地接受和掌握知识;反之，如若消极拖拉便会影响学习的最终效果。那么，人工智能又是如何提高学生的学习积极性的呢？实际上，很多学生不能很好地认清自身的学习状况，导致在制定学习计划时出现较多的困惑。然而，人工智能则很好地解决了这个问题。人工智能通过帮助学生归纳考点和制定学习计划，使学生能有适合自己的学习和复习计划，这样不仅为学生节省时间带来便利，也提高了学生自主学习的积极性。例如，在学习软件“作业帮”当中，“作业帮”通过人工智能来分析学生的做题情况，进而为学生制定出适合个人的复习计划。因而，学生不必在如何制定学习计划方面花过多的心思。此外，拍照搜題和语音输入等人工智能的学习方式也给学生省去了不少麻烦，在提高学生的学习积极性中有重要作用。
　　 （二）精准减负视角下人工智能的应用
　　 近年来，教育部一直提倡给义务教育阶段的学生减负，即简化课堂知识内容、减少课后作业，然而这样的学习模式之下带来的后果是学生基础知识不扎实、课后复习难度加大，最终可能导致学生无法牢固地掌握知识。那么，在现在中学生普遍负担大的情况下如何给中学生精准减负、强化薄弱点来巩固知识呢？答案就是运用人工智能。通过将人工智能应用到学习管理中，学生可以有效地了解自己的强项和弱项，对强项的训练适当减少，对弱项的训练则适当增加。例如学习软件“作业帮”，学生在“作业帮”上进行数学复习，“作业帮”则通过人工智能分析学生做过的数学题，对学生对目前的数学知识的掌握情况进行分析，从而得出学生目前在数学这一科的学习情况。至此，“作业帮”便可以通过人工智能为学生制定相应的复习计划，合理分配对已掌握知识和薄弱知识点的复习时间。如此一来，学生便不用盲目地进行复习而减轻了学习负担，同时又能抓住薄弱点来进行强化和巩固。由此看来，人工智能对学习备考中的减负和巩固有重要作用。
　　 （三）学习方式视角下人工智能的应用
　　 以课后复习为例，在传统的课后复习中，通常是学生在课堂上跟随教师进行复习，另一个则是学生课后自主复习。然而在这两种复习方式中，前者学生无法专门根据自己的实际情况来得到老师的有效帮助;后者的问题是，离开教师的专业性指导，学生也许无法确认自己的复习是否合理，“作业帮”则很好地解决了这个问题。学习软件“作业帮”具有拍照搜题的功能，因而学生在课后独立进行复习时，将有疑惑的题目拍照上传至“作业帮”，“作业帮”便可以依据人工智能中的图像识别技术来识别图片上的题目，接着从“作业帮”资料库中导出该题目的答案和解答过程。另外，“作业帮”还具有的语音输入功能，学生也可以通过语音来输入题目，“作业帮”依靠人工智能的语音识别历能来识别学
　　生的语音信息，然后对语音进行分析和导出相应的答案和解析。可见，拍照搜题和语音搜题的人工智能学习方式的效率远远比手动输入题目或逐一向教师请教的学习方式要方便且高效。
　　 三、展望人工智能在教育领域中的发展方向
　　 综上所述，随着人工智能等新型技术在教育领域的深度应
　　用，因材施教变得更加精确，通过人工智能技术，可以有效锻炼学生的思维，使之在逻辑思维方面更加缜密，同时又在一定程度上锻炼了学生与人交流的能力，使之在有效的沟通与协调下建立良好的合作关系，并由此对信息化形成更为深入的认识与理解，使教育资源更加丰富，增强这些资源的共享与互通，促进学生综合素质与能力的提升。如今，在国家大力提倡“互联网+”的背景下，“互联网+教育”的一个发展方向就是在教育中更多地应用人工智能，同时也将有更多的人投入这一创新活动中，使教育也能同步进入人工智能的新时代。针对教育领域引入人工智能，所反映出的是一种时代的进步，更是一种教育模式的创新与发展。人工智能还能够构建并完善教师的知识库，并以此使教师在向学生传授知识的过程中发挥辅助的作用，达到更为理想的学习效果，帮助学生树人成才。信息技术的发展速度总是让人难以预料，人们根据现有研究资料能够推断出未来人工智能在教学应用过程中可以饱含情感与学生交流互动，教育创造力方面会有一定突破，认知智能方面会进一步发展。随着科技的发展和时代的进步，未来的教育将会在人工智能的影响下更加个性化、人性化与创新化。
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