吳曉如 王 政

?

人工智能教育應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)與實(shí)踐案例*

吳曉如 王 政

（科大訊飛股份有限公司，安徽合肥 230088）

文章首先從人工智能時(shí)代社會(huì)發(fā)展對(duì)人才需求的角度入手，指出個(gè)性化是人工智能時(shí)代教育應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)，并介紹了教育應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀，指出人工智能技術(shù)推動(dòng)了個(gè)性化教育從理念走向?qū)嵺`。接著，文章描述了智能教育的核心服務(wù)，即從學(xué)習(xí)個(gè)性化、教學(xué)精準(zhǔn)化和管理科學(xué)化等三個(gè)方面推動(dòng)教育走向個(gè)性化。最后，文章介紹了智能教育核心服務(wù)在用戶(hù)終端產(chǎn)品中的應(yīng)用集成與案例實(shí)踐。

人工智能；智能教育應(yīng)用；個(gè)性化；智能教育核心服務(wù)；AI助手

引言

近年來(lái)，人工智能（Artificial Intelligence，AI）受到了全社會(huì)的普遍關(guān)注，并被提升到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度。人工智能時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，AI技術(shù)正在悄然改變著傳統(tǒng)行業(yè)的方方面面，如何應(yīng)對(duì)人工智能帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)已成為各行各業(yè)都必須面對(duì)的問(wèn)題，教育行業(yè)也不例外?？拼笥嶏w肩負(fù)著建設(shè)“國(guó)家新一代人工智能開(kāi)放創(chuàng)新平臺(tái)”的重要使命，積極探索AI技術(shù)與教育的融合創(chuàng)新應(yīng)用?；趯?duì)我國(guó)教育信息化發(fā)展現(xiàn)狀的深入分析，以及對(duì)AI技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用趨勢(shì)的前瞻預(yù)測(cè)，科大訊飛圍繞教育主場(chǎng)景推出了人工智能核心技術(shù)服務(wù)及其應(yīng)用產(chǎn)品，在廣泛的實(shí)踐過(guò)程中取得了良好的應(yīng)用效果。

一人工智能教育應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)狀

1 新時(shí)代呼喚個(gè)性化教育理念與模式

在工業(yè)化時(shí)代，以規(guī)?；?、機(jī)械化和程序化為主要特征的生產(chǎn)模式，要求通過(guò)教育來(lái)培養(yǎng)大量具備基礎(chǔ)知識(shí)技能、具有嚴(yán)格服從精神的高度專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化人才[1]。而在AI技術(shù)日益滲透到各行各業(yè)的當(dāng)今時(shí)代，生產(chǎn)過(guò)程已由單一、重復(fù)的流水線生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模、個(gè)性化、自動(dòng)化的智能制造模式[2]。社會(huì)更需要?jiǎng)趧?dòng)者具備創(chuàng)新能力，BBC（英國(guó)廣播公司）援引牛津大學(xué)學(xué)者Osborne等關(guān)于“人工智能對(duì)未來(lái)職業(yè)的可替代率”的數(shù)據(jù)體系進(jìn)行職業(yè)預(yù)測(cè)：不僅那些可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化訓(xùn)練的人才如電話銷(xiāo)售員會(huì)被大量替代（可替代率達(dá)99.0%），“程式化強(qiáng)、重復(fù)性高”的高級(jí)腦力工作如會(huì)計(jì)師也會(huì)被大量替代（可替代率達(dá)97.6%），而只有那些強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)新、溝通和深入思考”工作如軟件開(kāi)發(fā)人員被替代的可能性低（可替代率僅8.0%）[3]?？梢?jiàn)，當(dāng)前教育的重要任務(wù)就是培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)離不開(kāi)個(gè)性化的教育方式。心理學(xué)家林崇德[4]認(rèn)為，創(chuàng)新型人才應(yīng)具備創(chuàng)造性的個(gè)性品質(zhì)。尊重個(gè)性品質(zhì)的發(fā)展，就是保護(hù)人才的創(chuàng)新能力。美國(guó)心理學(xué)家特爾曼對(duì)800名男性?xún)和隽碎L(zhǎng)達(dá)30年的追蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)成就較大的前20%群體與成就較小的后20%群體在性格、情感、興趣、愛(ài)好、自我意識(shí)等個(gè)性特征方面存在顯著差異，前者的個(gè)性特征得到了充分的發(fā)展[5]。由此可見(jiàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才需正視并尊重智力水平、性格特征、興趣愛(ài)好等個(gè)性差異，同時(shí)在遵循身心發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，選擇最適宜的發(fā)展方式來(lái)促進(jìn)個(gè)人成長(zhǎng)。總之，創(chuàng)新人才離不開(kāi)個(gè)性化的教育培養(yǎng)，未來(lái)教育必將走向個(gè)性化。

2 人工智能推動(dòng)教育的個(gè)性化從理論構(gòu)想到落地實(shí)踐

教育走向個(gè)性化的第一步是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)的個(gè)性化，即能夠根據(jù)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、興趣愛(ài)好、風(fēng)格習(xí)慣、文化背景等個(gè)性化要素，結(jié)合國(guó)家教育方針與社會(huì)人才需求，量身定制學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)計(jì)劃。推動(dòng)個(gè)性化學(xué)習(xí)需要掌握足夠多的背景信息，并進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)建模分析和智能決策計(jì)算，才可能達(dá)成預(yù)期效果，鑒于其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，2015年新媒體聯(lián)盟《地平線報(bào)告（基礎(chǔ)教育版）》就將個(gè)性化學(xué)習(xí)列為具有相當(dāng)困難的挑戰(zhàn)性工作[6]。而隨著深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用、腦科學(xué)研究的不斷進(jìn)步與突破，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等相關(guān)技術(shù)的支撐下，人工智能技術(shù)被快速地應(yīng)用到社會(huì)各領(lǐng)域中，如面向教育領(lǐng)域的、基于人工智能的信息化系統(tǒng)（即“智能教育應(yīng)用”）可充分利用教育行業(yè)大數(shù)據(jù)，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)頂級(jí)的專(zhuān)家知識(shí)體系，以達(dá)到一流專(zhuān)家的水平。據(jù)此，智能教育應(yīng)用一方面可從海量的學(xué)生行為數(shù)據(jù)中，敏銳地識(shí)別每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)和訴求，并制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)策略；另一方面可從良莠不齊的海量學(xué)習(xí)資源中找到合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并推薦給學(xué)習(xí)者；最終，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)的個(gè)性化。由此可見(jiàn)，在人工智能的支撐與推動(dòng)下，教育的個(gè)性化必然會(huì)由理論構(gòu)想逐步轉(zhuǎn)為落地實(shí)踐，個(gè)性化也將成為智能教育應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3 人工智能教育應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀

作為個(gè)性化教育發(fā)展基礎(chǔ)的教育信息化，近年來(lái)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，據(jù)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》統(tǒng)計(jì)：我國(guó)中小學(xué)的互聯(lián)網(wǎng)接入率達(dá)到87%，多媒體教室普及率達(dá)到80%；優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源日益豐富，信息化教學(xué)逐步普及；教師及學(xué)校管理者的信息化意識(shí)與能力顯著增強(qiáng)[7]。隨著教育信息化應(yīng)用的普及與推廣，傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式發(fā)生了很大的改變，促進(jìn)了教育公平并提高了教育教學(xué)質(zhì)量，但在應(yīng)對(duì)教育個(gè)性化的挑戰(zhàn)時(shí)仍顯得有些力不從心，具體表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：①學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程未能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化，學(xué)生不能充分了解自己，教師又難以關(guān)注到每個(gè)學(xué)生，因此在課堂內(nèi)外，即便有信息化應(yīng)用的支持，也只能獲得標(biāo)準(zhǔn)化的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)策略指導(dǎo)；②教師的教學(xué)過(guò)程未能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化，教師以一人之力難以從預(yù)習(xí)、聽(tīng)課、復(fù)習(xí)、自學(xué)、作業(yè)、考試等各類(lèi)場(chǎng)景應(yīng)用中，觀察并掌握全班所有學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)、學(xué)習(xí)行為與學(xué)業(yè)成果，更不能精準(zhǔn)地指導(dǎo)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)，③學(xué)校的管理過(guò)程未能實(shí)現(xiàn)科學(xué)化，學(xué)校的各類(lèi)數(shù)據(jù)分散在不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)之中，相互間數(shù)據(jù)未能融合，學(xué)校的決策管理過(guò)程難以得到數(shù)據(jù)的全面支撐，學(xué)校在數(shù)據(jù)割裂的狀態(tài)下，也難以為教學(xué)精準(zhǔn)化與學(xué)習(xí)個(gè)性化提供有力的管理支撐。

二人工智能教育應(yīng)用的發(fā)展對(duì)策與舉措

鑒于人工智能時(shí)代教育應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)展現(xiàn)狀，智能教育應(yīng)用必須在教育主場(chǎng)景中解決阻礙教育走向個(gè)性化的關(guān)鍵問(wèn)題，才能真正推動(dòng)個(gè)性化教育由理念到實(shí)踐的發(fā)展。

1 用AI技術(shù)解決阻礙教育走向個(gè)性化的關(guān)鍵問(wèn)題

①通過(guò)智能推薦引擎解決學(xué)習(xí)過(guò)程個(gè)性化的問(wèn)題。智能推薦引擎一方面基于對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)的全面掌握，準(zhǔn)確刻畫(huà)學(xué)生的個(gè)性特征與學(xué)習(xí)需求；另一方面基于對(duì)學(xué)習(xí)資源內(nèi)容和使用狀況的智能分析，實(shí)現(xiàn)資源特性的標(biāo)簽化；最終根據(jù)每個(gè)學(xué)生的真實(shí)需求，智能化推送合適的學(xué)習(xí)資源，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程的個(gè)性化。

②通過(guò)智能學(xué)情分析解決教學(xué)過(guò)程精準(zhǔn)化的問(wèn)題。智能學(xué)情分析技術(shù)一方面匯聚了單個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)風(fēng)格、知識(shí)點(diǎn)掌握情況等信息，使教師能夠精準(zhǔn)掌握學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)需求；另一方面統(tǒng)計(jì)了班級(jí)整體的學(xué)習(xí)氛圍狀況、薄弱知識(shí)點(diǎn)分布、成績(jī)分布等學(xué)情信息，使教師能夠精準(zhǔn)掌握班級(jí)整體的學(xué)習(xí)需求；最終為合理規(guī)劃教學(xué)資源、恰當(dāng)選取教學(xué)方式提供專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的精準(zhǔn)化。

③通過(guò)智能決策支持解決管理過(guò)程科學(xué)化的問(wèn)題。智能決策支持一方面實(shí)現(xiàn)了校園數(shù)據(jù)的打通、匯聚與交換，形成學(xué)生、班級(jí)、學(xué)校多級(jí)數(shù)據(jù)體系；另一方面實(shí)現(xiàn)了校園數(shù)據(jù)的規(guī)整與加工，并基于業(yè)務(wù)場(chǎng)景創(chuàng)建校園數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，創(chuàng)建分析、度量、診斷、預(yù)測(cè)等各類(lèi)模型，生成可視化分析圖；最終為學(xué)校管理者提供基于數(shù)據(jù)與模型的決策建議，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的管理過(guò)程的科學(xué)化。

2 將解決個(gè)性化教育核心問(wèn)題的AI技術(shù)打造成核心服務(wù)

為系統(tǒng)性提升教育應(yīng)用對(duì)個(gè)性化教育的支撐能力，研究中將人工智能相關(guān)技術(shù)進(jìn)行封裝，并整合為開(kāi)放服務(wù)，供面向具體教育場(chǎng)景的應(yīng)用產(chǎn)品集成與調(diào)用，稱(chēng)為“智能教育核心服務(wù)”（Core Services for AI in Education），如圖1所示。智能教育核心服務(wù)，依托“智能教育平臺(tái)”提供的AI技術(shù)能力與大數(shù)據(jù)處理能力[8]，面向具體教育場(chǎng)景，提供“技術(shù)”與“業(yè)務(wù)”兩大類(lèi)服務(wù)。

圖1 智能教育核心服務(wù)

（1）智能教育技術(shù)類(lèi)核心服務(wù)

該類(lèi)服務(wù)面向具體的教育應(yīng)用場(chǎng)景，從技術(shù)的角度實(shí)現(xiàn)對(duì)人工智能通用技術(shù)的封裝與定制，使各類(lèi)教育應(yīng)用產(chǎn)品能夠迅速集成交互界面友好、接口簡(jiǎn)單易用的AI技術(shù)與服務(wù)。從應(yīng)用產(chǎn)品的角度來(lái)看，借助該類(lèi)服務(wù)可以快速獲得AI能力，因此也被稱(chēng)為“人工智能代理（AI Agent）”，其主要功能包括：①人機(jī)交互技術(shù)，指研究人和計(jì)算機(jī)之間的信息交換，包括語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、情感交互等具體領(lǐng)域技術(shù)；②自然語(yǔ)言理解技術(shù)，指研究能實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間用自然語(yǔ)言進(jìn)行有效通信的理論和方法，包括機(jī)器翻譯、機(jī)器理解、問(wèn)答系統(tǒng)等具體領(lǐng)域技術(shù)；③知識(shí)圖譜技術(shù)，本質(zhì)上是構(gòu)建語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，指研究將各類(lèi)信息連接在一起形成關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，并利用網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)系分析與解決問(wèn)題的技術(shù)；④生物特征識(shí)別技術(shù)，指通過(guò)個(gè)體生理特征或行為特征對(duì)個(gè)體身份進(jìn)行識(shí)別認(rèn)證的技術(shù)，包括語(yǔ)音識(shí)別、指紋識(shí)別、人臉識(shí)別等具體領(lǐng)域技術(shù)等。

（2）智能教育業(yè)務(wù)類(lèi)核心服務(wù)

該類(lèi)服務(wù)面向具體的教育應(yīng)用場(chǎng)景，從業(yè)務(wù)的角度實(shí)現(xiàn)人工智能通用技術(shù)與業(yè)務(wù)流程的融合，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程的個(gè)性化、教學(xué)過(guò)程的精準(zhǔn)化和管理過(guò)程的科學(xué)化等具體業(yè)務(wù)要求，使應(yīng)用產(chǎn)品能夠快速獲得開(kāi)展個(gè)性化教育的必要能力。從應(yīng)用產(chǎn)品的角度來(lái)看，該類(lèi)服務(wù)掃除了開(kāi)展個(gè)性化教育的技術(shù)障礙，使應(yīng)用系統(tǒng)可圍繞服務(wù)展開(kāi)業(yè)務(wù)，因此也被稱(chēng)為“人工智能助手（AI Assistant）”，其主要包括以下三種服務(wù)：①智能推薦服務(wù)。在自適應(yīng)考試、智能口語(yǔ)評(píng)測(cè)、全學(xué)科閱卷等人工智能技術(shù)的支撐下，充分利用用戶(hù)的學(xué)業(yè)診斷數(shù)據(jù)、用戶(hù)行為數(shù)據(jù)，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)習(xí)慣以及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，通過(guò)用戶(hù)畫(huà)像、資源畫(huà)像及構(gòu)建知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的個(gè)性化推薦。該服務(wù)被廣泛地應(yīng)用于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課后練習(xí)等相關(guān)場(chǎng)景的產(chǎn)品應(yīng)用中。②學(xué)情分析服務(wù)。實(shí)現(xiàn)了各類(lèi)學(xué)情數(shù)據(jù)和教師教學(xué)數(shù)據(jù)的打通、匯聚、規(guī)整與分析，并在數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)的支撐下，使教師不僅能夠全面掌握學(xué)生個(gè)人的學(xué)情信息，還能夠全面掌握全班學(xué)生的學(xué)情分布狀況。該服務(wù)被廣泛地應(yīng)用于包括教學(xué)預(yù)設(shè)、課堂教學(xué)、備課與教研等相關(guān)場(chǎng)景的產(chǎn)品應(yīng)用中。③決策支持服務(wù)?；谟脩?hù)教育管理數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)及相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)，利用BI（Business Intelligence）分析、業(yè)務(wù)建模、數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)管理決策活動(dòng)的數(shù)據(jù)支撐，并提供監(jiān)控、模擬和模型預(yù)測(cè)等功能。該服務(wù)被廣泛地應(yīng)用于學(xué)校的校園管理、區(qū)域的教育管理與教育治理等相關(guān)場(chǎng)景。

四人工智能教育應(yīng)用的實(shí)踐案例

科大訊飛作為教育技術(shù)引領(lǐng)企業(yè)，通過(guò)人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，為廣大教育用戶(hù)提供了覆蓋“教、學(xué)、考、評(píng)、管”的全場(chǎng)景產(chǎn)品體系，且產(chǎn)品已在全國(guó)10000多所學(xué)校應(yīng)用并形成體系。合肥市某省屬重點(diǎn)中學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“該?！保┲饕诮逃鲌?chǎng)景中常態(tài)化應(yīng)用了科大訊飛的智能教學(xué)、智能學(xué)習(xí)和智能管理系統(tǒng)，從而形成了一系列典型特色的人工智能教育應(yīng)用案例。下面將以該校2014級(jí)的35個(gè)班、共1937名學(xué)生為例，介紹其人工智能教育的應(yīng)用情況。采集的行為數(shù)據(jù)時(shí)段是2016年2月22日至2016年7月5日。

1 智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

智能教學(xué)系統(tǒng)集成了智能教育核心服務(wù)中的學(xué)情分析服務(wù)。該系統(tǒng)采集了班級(jí)所有學(xué)生的行為數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)和學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)，并提交給學(xué)情分析服務(wù)；學(xué)情分析服務(wù)通過(guò)后臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析與智能技術(shù)處理，形成對(duì)學(xué)生個(gè)體與學(xué)生整體的畫(huà)像，生成可視化的學(xué)情分析報(bào)告并提供給教師。教師根據(jù)學(xué)情報(bào)告中的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確規(guī)劃教學(xué)路徑、精確設(shè)計(jì)教學(xué)策略，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的精準(zhǔn)化。智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用模式如圖2所示。

圖2 智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用模式

圖3 作文練習(xí)錯(cuò)誤類(lèi)型分析圖

本研究以該校英語(yǔ)學(xué)科C老師某節(jié)作文課的智能教學(xué)過(guò)程為例，來(lái)介紹智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用，其具體過(guò)程是：①利用AI代理完成英語(yǔ)作文練習(xí)作業(yè)的批改與數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)AI助手自動(dòng)生成班級(jí)與個(gè)人關(guān)于本節(jié)課的學(xué)情分析報(bào)告。其中，學(xué)情分析包括各類(lèi)分析指標(biāo)，以圖3所示的“作文練習(xí)錯(cuò)誤類(lèi)型分析圖”為例，該指標(biāo)可幫助C老師全面了解班級(jí)作文練習(xí)中的薄弱點(diǎn)分布狀況。②C老師針對(duì)全班學(xué)情分析報(bào)告中出現(xiàn)的低分組高頻薄弱點(diǎn)（如拼寫(xiě)錯(cuò)誤）和高分組高頻薄弱點(diǎn)（如成分缺失錯(cuò)誤）進(jìn)行精準(zhǔn)講評(píng)。③學(xué)生根據(jù)個(gè)人學(xué)情報(bào)告和老師講評(píng)，在線對(duì)作文進(jìn)行修改，包括訂正原有錯(cuò)誤、修改完善作文表達(dá)等。④學(xué)生修改完成后，AI助手再次向C老師提供班級(jí)和個(gè)人報(bào)告、向?qū)W生提供個(gè)人報(bào)告，以讓雙方得到實(shí)時(shí)反饋和效果評(píng)價(jià)，便于學(xué)生及時(shí)更改、教師進(jìn)一步推送資源。⑤通過(guò)上傳、共享等方式，C老師將修改后的優(yōu)秀作文分享至全班，學(xué)生利用AI助手分組討論并學(xué)習(xí)優(yōu)秀作文的寫(xiě)作、詞句表達(dá)等來(lái)取長(zhǎng)補(bǔ)短、精準(zhǔn)提升寫(xiě)作水平。借助于AI代理和AI助手，整個(gè)寫(xiě)作的教學(xué)過(guò)程由此實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)的目的。

C老師將此次英語(yǔ)作文教學(xué)重點(diǎn)放在教學(xué)設(shè)計(jì)上，并通過(guò)AI助手精準(zhǔn)掌握學(xué)生學(xué)情，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體的個(gè)性化教學(xué)；同時(shí)，借助AI助手，學(xué)生也獲得了個(gè)性化作文的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，他們?cè)谡n堂上進(jìn)行小組討論、個(gè)性化練習(xí)作文，極大地調(diào)動(dòng)了寫(xiě)作的積極性，也顯著地提升了英語(yǔ)寫(xiě)作水平。據(jù)后期統(tǒng)計(jì)，在2016年7月初的月考中，該班的英語(yǔ)作文平均分較2月初的月考作文分?jǐn)?shù)提高了15%。

2 智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

智能教學(xué)系統(tǒng)集成了智能教育核心服務(wù)中的智能推薦服務(wù)。該系統(tǒng)基于學(xué)生的基礎(chǔ)信息和學(xué)情信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，并通過(guò)行為建模、經(jīng)歷建模，結(jié)合學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的行業(yè)建模生成學(xué)科知識(shí)圖譜，為學(xué)生規(guī)劃科學(xué)的學(xué)習(xí)路徑，同時(shí)在自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)的幫助下，為學(xué)生智能化推薦教師和系統(tǒng)提供的微課資源、試題資源、課件資源和其它學(xué)習(xí)資源，輔助學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)。智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用模式如圖4所示。

圖4 智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用模式

圖5 M同學(xué)使用智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)后準(zhǔn)確率對(duì)比

本研究以該校2014級(jí)M同學(xué)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程為例，來(lái)介紹智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用，其具體過(guò)程是：①AI代理通過(guò)圖文識(shí)別等技術(shù)，自動(dòng)收集M同學(xué)平時(shí)的習(xí)題練習(xí)數(shù)據(jù)與考試測(cè)試數(shù)據(jù)，并借助AI統(tǒng)計(jì)其薄弱知識(shí)點(diǎn)，完成對(duì)M同學(xué)的認(rèn)知診斷。②基于散落的知識(shí)點(diǎn)并結(jié)合知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的先后次序關(guān)系，AI助手構(gòu)建了M同學(xué)的學(xué)情知識(shí)圖譜，通過(guò)圖譜可以找出M同學(xué)的元認(rèn)知缺失情況，并形成可視化的學(xué)習(xí)效果，效果可用圖譜上的不同顏色節(jié)點(diǎn)來(lái)表示，由此也就形成了M同學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的個(gè)性化路徑。③AI助手根據(jù)個(gè)性化路徑，按知識(shí)點(diǎn)先后次序有針對(duì)性地向M同學(xué)推送數(shù)學(xué)微課視頻與鞏固性習(xí)題；在完成推薦的資源后，M同學(xué)再次進(jìn)入“數(shù)據(jù)收集—診斷建?！獋€(gè)性化推薦—數(shù)據(jù)再收集”的個(gè)性化線上學(xué)習(xí)閉環(huán)。④在線下，數(shù)學(xué)老師通過(guò)M同學(xué)不同顏色的學(xué)情知識(shí)圖譜，針對(duì)其薄弱知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)、布置任務(wù)等，形成線下學(xué)習(xí)微循環(huán)。由此借助于AI代理和AI助手，M同學(xué)用線上線下、集中和自主等多種學(xué)習(xí)方式補(bǔ)齊自身短板，展開(kāi)個(gè)性化學(xué)習(xí)。

在2016年3月～6月期間，M同學(xué)使用智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)后學(xué)習(xí)效果顯著：一方面，在題量相近時(shí)，個(gè)性化作業(yè)的準(zhǔn)確率（0.88）明顯高于非個(gè)性化作業(yè)的準(zhǔn)確率（0.522），且整個(gè)班級(jí)的答題準(zhǔn)確率平均提升21.6%，具體如圖5所示；另一方面，M同學(xué)在7月初的的數(shù)學(xué)月考中分?jǐn)?shù)提升15.2%，而同期統(tǒng)計(jì)的一個(gè)月作業(yè)時(shí)間卻相對(duì)減少31%。由此可見(jiàn)，使用智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，對(duì)提高答題準(zhǔn)確率、減少作業(yè)負(fù)擔(dān)、提升學(xué)習(xí)效果有明顯作用。

3 智能管理系統(tǒng)

智能教學(xué)系統(tǒng)集成了智能教育核心服務(wù)中的決策支持服務(wù)，主要包括分析：①數(shù)據(jù)采集工具采集區(qū)域或?qū)W校內(nèi)的教學(xué)、學(xué)習(xí)、考試、管理等場(chǎng)景數(shù)據(jù)，并提供給數(shù)據(jù)加工系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)、加工，生成用戶(hù)畫(huà)像，進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)建模；②數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)手段的支撐下，將數(shù)據(jù)進(jìn)行集成展示；③數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供監(jiān)控、預(yù)測(cè)和模擬等功能，輔助管理者進(jìn)行學(xué)?；騾^(qū)域的教育管理和教育治理。智能管理系統(tǒng)的應(yīng)用模式具體如圖7所示。

圖7 智能管理系統(tǒng)的應(yīng)用模式

圖8 師、生的影響力指數(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，學(xué)校管理涉及面廣，故本研究?jī)H以管理領(lǐng)域內(nèi)的師生管理為例，并以該校2014級(jí)學(xué)生為對(duì)象，具體的智能師生管理過(guò)程是：①利用AI代理收集學(xué)生對(duì)教師發(fā)布微課的評(píng)論、點(diǎn)贊數(shù)，學(xué)生對(duì)老師的私信數(shù)，對(duì)教師公告信息的回復(fù)數(shù)，學(xué)生間相互作業(yè)批改、相互提問(wèn)以及私信數(shù)等互動(dòng)數(shù)據(jù)。②利用AI助手對(duì)原始互動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，獲得標(biāo)準(zhǔn)化的師生互動(dòng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行師生畫(huà)像，構(gòu)建該校的師生社交網(wǎng)絡(luò)；在該網(wǎng)絡(luò)中，師、生以節(jié)點(diǎn)表示，不同節(jié)點(diǎn)間的連線表示不同的師生、生生互動(dòng)關(guān)系，節(jié)點(diǎn)連接數(shù)與連接比例可表示互動(dòng)的積極程度。③通過(guò)AI助手，利用圖挖掘算法找到社交網(wǎng)絡(luò)中最具影響力的學(xué)生與老師，計(jì)算出師、生的影響力指數(shù)，如圖8所示。④根據(jù)可視化的師生、生生關(guān)系，以及數(shù)量化的師、生影響力指數(shù)，該校管理者在AI助手的支持下做出相應(yīng)的教育管理制度調(diào)整，如針對(duì)影響力指數(shù)較大的前5位教師進(jìn)行試管理：建立相應(yīng)激勵(lì)機(jī)制，大力加強(qiáng)教學(xué)推進(jìn)工作；建立相應(yīng)教學(xué)資源調(diào)控制度，合理規(guī)劃資源并提升教學(xué)效果；建立相應(yīng)校內(nèi)師生申訴制度，及時(shí)反饋并解決教學(xué)困難。

在2016年7月初，學(xué)校管理者對(duì)師生試管理成效進(jìn)行了統(tǒng)一調(diào)查：通過(guò)統(tǒng)計(jì)并分析學(xué)生成績(jī)發(fā)現(xiàn)，5位教師所教班級(jí)學(xué)生的平均成績(jī)?cè)谌Ｅ琶暇兴嵘煌ㄟ^(guò)相關(guān)問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)該5位教師的角色認(rèn)同感獲得顯著提升；通過(guò)對(duì)師生的情緒調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生與教師的負(fù)面情緒在逐步消減，而學(xué)習(xí)積極性與教學(xué)積極性則有了顯著提升。

五結(jié)語(yǔ)

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為傳統(tǒng)的學(xué)校教育注入了新的活力，推動(dòng)了教學(xué)、學(xué)習(xí)與管理模式的變革，也使得教育在一次又一次的模式變革中不斷由量變走向質(zhì)變?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，學(xué)校將由宣講式的大班教學(xué)模式，逐漸走向更能培養(yǎng)創(chuàng)新精神的、以學(xué)生為中心的個(gè)性化學(xué)習(xí)模式。在人工智能時(shí)代，或?qū)⒖梢哉嬲龑?shí)現(xiàn)我們長(zhǎng)久以來(lái)夢(mèng)寐以求的個(gè)性化教育和因材施教。

[1]李立國(guó).工業(yè)4.0時(shí)代的高等教育人才培養(yǎng)模式[J].清華大學(xué)教育研究,2016,(1):6-15.

[2]徐廣林,林貢欽.工業(yè)4.0背景下傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新思維研究[J].上海經(jīng)濟(jì)研究,2015,(10):107-113.

[3]BBC.Will a robot take your job?[OL].

[4]林崇德,羅良.建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2007,(1):29-33.

[5]郭廣生.創(chuàng)新人才培養(yǎng)的內(nèi)涵、特征、類(lèi)型及因素[J].中國(guó)高等教育,2011,(5):12-15.

[6](美)L·約翰遜.2015年地平線報(bào)告(基礎(chǔ)教育版):技術(shù)驅(qū)動(dòng)教育變革[J].人民教育,2015,(17):71-74.

[7]教育部.教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》的通知[OL].

[8]王亞飛,劉邦奇.智能教育應(yīng)用研究概述[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2018,(1):5-11.

編輯：小西

The Development Trend and Practice Case of Application of Artificial Intelligence in Education

WU Xiao-ru WAGN Zheng

First of all, the article starts from the perspective of the demand for talents in the social development in the era of artificial intelligence, and points out that individuation is the inevitable trend of the development of educational application in the era of artificial intelligence, and it also describes the current situation of the development of educational application and points out that artificial intelligence technology has promoted individualized education from concept to practice. Then it describes the core services for AI in education, which promotes the development of individualized education from three aspects: learning individualization, teaching precision and management scientific. Finally, the application integration and case practice of the core services for AI in education in user terminal products are introduced.

artificial intelligence; AI in education; individuation; core services for AI in education; AI assistant

G40-057

A

1009—8097（2018）02—0005—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.02.001

本文為國(guó)家語(yǔ)委“十三五”重大課題“智能語(yǔ)音及人工智能技術(shù)在語(yǔ)言學(xué)習(xí)中的應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：ZDA135-4）的階段性研究成果。

吳曉如，科大訊飛股份有限公司輪值總裁兼教育BG總裁，博士，研究方向?yàn)槿斯ぶ悄?、現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用、智能教育，郵箱為xrwu@iflytek.com。

2017年12月25日