楊帆

摘要：隨著人工智能的發(fā)展，人工智能教育也取得了快速發(fā)展。本文統(tǒng)計(jì)了從 2000年1 月1日至2016年12月31日的文獻(xiàn)，采用spss18.0和Excel2016進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，對(duì)17年間民族教育相關(guān)的541篇期刊論文從論文數(shù)量上看對(duì)人工智能教育的研究熱度、文獻(xiàn)來(lái)源、高頻關(guān)鍵詞聚類分析與研究熱點(diǎn)和高頻關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜和熱點(diǎn)關(guān)系分析四個(gè)維度進(jìn)行研究。最后對(duì)人工智能教育提出研究趨勢(shì)和反思。

關(guān)鍵詞：人工智能;教育;人工智能教育;聚類分析;知識(shí)圖譜

一、引言

信息技術(shù)快速發(fā)展促使教育信息化快速推進(jìn)，進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段—智慧教育（黃榮懷，2014）。人工智能技術(shù)的發(fā)展，自1956年提出以來(lái)，歷經(jīng)最開始的盲目追捧，到20世紀(jì)七八十年代遭遇發(fā)展瓶頸、備受冷落，再到90年代的緩慢發(fā)展等幾個(gè)階段的起伏，近幾年重新引起了人們的重視（馬玉慧，2017）。而隨著Google公司的基于深度學(xué)習(xí)的AlphaGo在2016年和2017年分別戰(zhàn)勝了韓國(guó)和中國(guó)兩位世界圍棋冠軍，人們對(duì)人工智能的熱情又被重新點(diǎn)燃。人工智能簡(jiǎn)而言之就是用機(jī)器模擬和延伸人的智能，它可代替或者輔助人類完成諸多人類腦力和體力無(wú)法完成的工作，具有極其廣泛的應(yīng)用價(jià)值（鄒會(huì)來(lái)，2017）。當(dāng)前，人工智能已在多個(gè)領(lǐng)域開始試用，并在某些領(lǐng)域已經(jīng)取得突出的成績(jī)（武晶晶，2017）。教育作為社會(huì)中的一個(gè)重要部分，社會(huì)技術(shù)發(fā)展到人工智能階段，教育正在探索一條與人工智相結(jié)合的道路。教育與人工智能合作創(chuàng)新的運(yùn)用，最直接結(jié)果就是誕生了智能教學(xué)系統(tǒng)（Farag HE&El-Saadany E F，2012）?？偟膩?lái)說(shuō)，利用人工智能技術(shù)推動(dòng)教育發(fā)展是大的趨勢(shì)，本文將利用近些年文獻(xiàn)，來(lái)對(duì)這一趨勢(shì)進(jìn)行研究與分析。

二、數(shù)據(jù)來(lái)源、研究方法和研究工具

首先，數(shù)據(jù)來(lái)源。我國(guó)各類期刊上刊登的關(guān)于人工智能教育的論文和期刊有許多，為了使研究的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確并具有較高的可信度，本研究以國(guó)內(nèi)最大的學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)---中國(guó)知網(wǎng)（CKNI）為數(shù)據(jù)來(lái)源，對(duì)“主題為‘人工智能并且‘教育”，時(shí)間跨度從 2000 年 1 月 1 日至 2016 年 12 月 31 日的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，共檢索出 566 篇期刊論文。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，通過(guò)人工法刪除重復(fù)發(fā)表的論文、通知、和相關(guān)度不大的論文 25 篇，得到有效的期刊論文541篇。其次，研究方法。本研究主要采用文獻(xiàn)計(jì)量法對(duì)17年間民族教育相關(guān)的541篇期刊論文從論文數(shù)量上看對(duì)人工智能教育的研究熱度、文獻(xiàn)來(lái)源、高頻關(guān)鍵詞聚類分析與研究熱點(diǎn)和高頻關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜和熱點(diǎn)關(guān)系分析四個(gè)維度進(jìn)行研究。最后，研究工具。本研究主要采用 spss18.0 和 Excel2016 進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。

三、研究綜述

第一，從論文數(shù)量上看對(duì)人工智能教育的研究熱度。論文的發(fā)表數(shù)量基本能夠表明某一個(gè)研究領(lǐng)域的理論水平和發(fā)展速度（李昭涵，2016）。通過(guò)檢索 2000 年-2016 年間在中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄的論文，由圖1中藍(lán)色折線圖可以看出在2000年發(fā)表9篇，2001-2006年，每年基本發(fā)表20篇左右。2007-2015年，每年基本發(fā)表30-40篇，2016年有一個(gè)激增，發(fā)表了81篇?；仡櫲斯ぶ悄芙逃陌l(fā)展，和人工智能的發(fā)展是離不開的。人工智能雖然在1956年就已經(jīng)被提出，但是受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，直到2016年，也就是被大家公認(rèn)的人工智能的元年（A.W.Tony Bates）。因?yàn)殡S著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的發(fā)展，人工智能得以飛速發(fā)展，同時(shí)，人工教育也獲得了發(fā)展（王益，2007）。

第二，從文獻(xiàn)來(lái)源來(lái)看。表1中列出了文獻(xiàn)來(lái)源前10名的發(fā)文單位。在541篇有關(guān)人工智能教育的期刊論文中，計(jì)算機(jī)教育發(fā)表的最多，發(fā)表了24篇，約占4.4%。其次依次為中國(guó)電化教育、現(xiàn)代教育技術(shù)、中國(guó)教育信息化、電化教育研究、中國(guó)遠(yuǎn)程教育、電腦知識(shí)與技術(shù)、遠(yuǎn)程教育雜志、現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究、福建電腦。從以上主要文獻(xiàn)來(lái)源可以看出，關(guān)于人工智能教育的研究主要集中在計(jì)算機(jī)和教育相關(guān)的期刊雜志中。因?yàn)槿斯ぶ悄芤彩腔谟?jì)算機(jī)技術(shù)，當(dāng)人工智能與教育結(jié)合的時(shí)候，則計(jì)算機(jī)相關(guān)雜志和教育技術(shù)相關(guān)雜志會(huì)更加關(guān)注一些。

第三，高頻關(guān)鍵詞聚類分析與研究熱點(diǎn)。將541篇文獻(xiàn)關(guān)鍵詞合并，共2860個(gè)，其中不同關(guān)鍵詞個(gè)數(shù)為1834個(gè)。依據(jù)高頻關(guān)鍵詞閾值計(jì)算公式式N=，代入D值1834計(jì)算出N值為42.825，即詞頻數(shù)為43（含）以上的為高詞頻關(guān)鍵詞（李昭涵，2016）。按這樣的標(biāo)準(zhǔn)只有1個(gè)，即“人工智能”。這一個(gè)關(guān)鍵詞顯然不足以構(gòu)成人工智能教育研究的熱點(diǎn)詞群，原因是采樣文獻(xiàn)量嚴(yán)重不足，故必須根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)放大高頻關(guān)鍵詞范圍。筆者選擇頻次8以上的28個(gè)關(guān)鍵詞研究17年來(lái)人工智能教育的熱點(diǎn)。

四、研究趨勢(shì)和反思

從現(xiàn)有的關(guān)于人工智能與教育技術(shù)結(jié)合的資料來(lái)看，人工智能廣泛地應(yīng)用于教育領(lǐng)域是一個(gè)趨勢(shì)。未來(lái)社會(huì)，一定是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)非常發(fā)達(dá)的社會(huì)，網(wǎng)絡(luò)交流、網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)查詢、網(wǎng)絡(luò)瞬時(shí)互動(dòng)和體驗(yàn)將成為常態(tài)化的人的生活方式。此時(shí)的教育絕不是僅僅教會(huì)人知識(shí)或傳授經(jīng)驗(yàn)，而是要傳遞給受眾處理信息和不斷適應(yīng)新技術(shù)變更的能力。這要求教育要慢慢地智能化，即給人們提供學(xué)習(xí)處理信息和學(xué)習(xí)使用新技術(shù)的能力。目前，教育中使用到的人工智能技術(shù)主要從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)互動(dòng)等方面入手，這逐步增強(qiáng)了教育的互動(dòng)性，其中數(shù)據(jù)采集包括語(yǔ)音、圖像、聲音的識(shí)別以及傳感器的應(yīng)用，數(shù)據(jù)處理包括語(yǔ)義識(shí)別、大數(shù)據(jù)分析以及計(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)、情感、評(píng)價(jià)系統(tǒng)的應(yīng)用，人機(jī)互動(dòng)包括虛擬現(xiàn)實(shí)、機(jī)器人、3D打印技術(shù)的應(yīng)用等。而大數(shù)據(jù)與教育的融合性應(yīng)用主要體現(xiàn)在自動(dòng)化作業(yè)審批、在線智能解答、在線智能測(cè)評(píng)、個(gè)性化學(xué)習(xí)互動(dòng)等方面。劉界在其文章中談到，他發(fā)現(xiàn)接受人工智能教學(xué)的學(xué)習(xí)者，相對(duì)于傳統(tǒng)科學(xué)教育的學(xué)習(xí)者而言，具有更強(qiáng)的好奇心和求知欲，具備更多的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)教育和學(xué)校教育中存在模式化培養(yǎng)問(wèn)題，個(gè)性化學(xué)習(xí)的思想應(yīng)運(yùn)而生，而人工智能或許可以為個(gè)性化的學(xué)習(xí)提供一系列的技術(shù)支持。人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用需要學(xué)生慢慢吸取和適應(yīng)，是一個(gè)復(fù)雜的教育過(guò)程。這個(gè)過(guò)程需要具有多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的老師作為人材保證，針對(duì)不同的學(xué)習(xí)提出適合其發(fā)展的學(xué)習(xí)路徑，學(xué)生應(yīng)該是在個(gè)性化的作業(yè)寫作、知識(shí)學(xué)習(xí)、推理訓(xùn)練等過(guò)程中完成學(xué)習(xí)任務(wù)。提高教學(xué)的質(zhì)量、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力是人工智能應(yīng)用于教育的主要目的，而實(shí)際情況也確實(shí)是能夠達(dá)到這樣的目標(biāo)。因?yàn)?，人工智能本身就是要研究人類智慧機(jī)理及機(jī)器模擬人的智能的科學(xué)，在教育中的實(shí)踐就是通過(guò)智能計(jì)算機(jī)向?qū)W生展示大量可供互動(dòng)的圖文信息和數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)者在這一過(guò)程中能夠有充分的感性認(rèn)識(shí)，為其掌握復(fù)雜知識(shí)，形成理性思考提供全方位技術(shù)幫助和體驗(yàn)幫助。從提高學(xué)習(xí)效率來(lái)看，智能計(jì)算機(jī)能夠幫助教師在課程設(shè)計(jì)、課程開發(fā)、資料收集與整理、優(yōu)質(zhì)效果展示等方面提供技術(shù)支持，這將大大縮短教師的備課時(shí)間，提高教師的授課效率;對(duì)于學(xué)生而言，在智能計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下接受知識(shí)和教育，能夠使知識(shí)更加形象、多元地展現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生理解起來(lái)更加容易，接受將更加快速，學(xué)習(xí)效率將大大提高。在未來(lái)社會(huì)，人工智能在教育中的應(yīng)用將更加廣泛，具體來(lái)看：第一，政府將加大在教育領(lǐng)域的信息化和智能化發(fā)展的投入，設(shè)計(jì)一整套教育信息化發(fā)展規(guī)劃。如政府在近十年的規(guī)劃中提出加大信息化投入，扶持教育信息化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各級(jí)地方教育部門將人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)當(dāng)做發(fā)展的重點(diǎn)，在嘗試將其與教育發(fā)展相融合。第二，教育信息智能化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)的重大引擎。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究《中國(guó)在線教育市場(chǎng)前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2015年在線教育市場(chǎng)規(guī)模大約為479億美元，而這一數(shù)字 在2020年預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到504 億美元。由于這一市場(chǎng)的巨大增長(zhǎng)現(xiàn)實(shí)以及日益可見的社會(huì)對(duì)其需求的擴(kuò)大，許多大型資本公司和創(chuàng)意企業(yè)越發(fā)傾向于進(jìn)入此行業(yè)，教育領(lǐng)域的人工智能研發(fā)與投入快速增長(zhǎng)，涉及的高科技公司越來(lái)越多。第三，網(wǎng)絡(luò)教育與人工智能相結(jié)合的目前進(jìn)度和前景相當(dāng)可觀。人工智能與網(wǎng)絡(luò)教育之所以能快速融合，關(guān)鍵在于他們都依賴于計(jì)算機(jī)的使用。網(wǎng)絡(luò)教育中，人與人交流、人與知識(shí)互動(dòng)都需要計(jì)算機(jī)提供技術(shù)支撐，而人工智能能夠把計(jì)算機(jī)的智能化水平提高到新的高度，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教育的越發(fā)便捷化和智能化的開展。只有使計(jì)算機(jī)擁有像人一樣的智商和能力，才可以在保持網(wǎng)絡(luò)教育在空間和時(shí)間上優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，最大地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教育中計(jì)算機(jī)的作用，使計(jì)算機(jī)可以智能地參與教學(xué)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)測(cè)，讓學(xué)生之間自由交流，同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化人機(jī)交互功能。

總之，人工智能應(yīng)用于教育是未來(lái)的趨勢(shì)，越來(lái)越多的專家學(xué)者開始關(guān)注和研究此領(lǐng)域的知識(shí)和理論，更多的是越來(lái)越多的企業(yè)、科技人員和政府部門開始投入更多的興趣和信息進(jìn)入此領(lǐng)域來(lái)發(fā)展自我，推動(dòng)社會(huì)前進(jìn)?？梢韵胍姡磥?lái)社會(huì)的人工智能教育發(fā)展將越發(fā)快速，其對(duì)教育領(lǐng)域的一系列變革所帶來(lái)的影響也將越發(fā)顯現(xiàn)。

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