趙麗華 陳競?cè)?/p>

（長江大學(xué) 教育學(xué)院，湖北 荊州434000）

1950年，英國科學(xué)家艾倫·圖靈（Alan Turing）發(fā)表論文《計(jì)算機(jī)器與智能》，展開了早期人工智能探索[1]。1956年，在美國達(dá)特茅斯學(xué)院會(huì)議上,與會(huì)專家提出機(jī)器模擬人類智能的議題及“人工智能”（Artificial Intelli?gence，AI）一詞。70年代以后逐漸形成了諸多人工智能的子領(lǐng)域。近40年來，國內(nèi)有關(guān)人工智能的研究逐漸增多，有關(guān)人工智能教育應(yīng)用的研究也日益引起人們的重視。本文擬運(yùn)用Bicomb2.01、SPSS21.0、Excel 等軟件，對(duì)近40年我國人工智能教育應(yīng)用研究的成果進(jìn)行總結(jié)分析并展望未來研究趨勢(shì)，以進(jìn)一步深化人工智能教育應(yīng)用的研究。

一、近40年人工智能教育應(yīng)用研究的回顧

本文以中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫為文獻(xiàn)來源，以Bi?comb2.01、Excel、SPSS21.0 等軟件為工具進(jìn)行分析。在CNKI 中，以“主題”為限制條件，以“人工智能”和“教育”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，剔除會(huì)議、通知等非論文后得到640條結(jié)果；以“關(guān)鍵詞”為限制條件，以“人工智能教育”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，剔除會(huì)議、通知等非論文后得到126 條結(jié)果，共計(jì)766 條結(jié)果，時(shí)間跨度從1978年至2019年3月中旬。

首先，在CNKI 中以NoteFirst 格式導(dǎo)出文獻(xiàn)并存入文件夾，將766 條結(jié)果放入Bicomb2.01 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。接著根據(jù)高頻詞界分方法統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵詞及頻次，并建立高頻詞的共現(xiàn)矩陣。最后，在SPSS21.0 中對(duì)共現(xiàn)矩陣進(jìn)行聚類分析，得到關(guān)鍵詞聚類樹狀圖。本文高頻條目的截取采用“H 指數(shù)（H index）”法，即按詞頻降序排列的高頻條目列表中序號(hào)為h 的條目的詞頻大于等于h，其后各條目的詞頻小于h，取h 為截取高頻次的閾值[2]。

（一）相關(guān)著作多，主要為教育技術(shù)學(xué)教材及科普類書籍

以讀秀網(wǎng)為檢索平臺(tái)，取“人工智能教育”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，匹配到相關(guān)著作3467 種，取“人工智能教育應(yīng)用”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，匹配到相關(guān)著作2304 種。按照內(nèi)容分析，近40年以來出版的書籍主要分教育技術(shù)學(xué)教材、人工智能歷史發(fā)展及影響、對(duì)未來人工智能教育應(yīng)用的展望。這些書籍或?yàn)榭破疹?、或?yàn)榻滩念?，主要涉及人工智能技術(shù)應(yīng)用而較少系統(tǒng)地論述人工智能的教育應(yīng)用，反映出我國人工智能的教育應(yīng)用還處于初步發(fā)展期。

（二）研究分為三個(gè)階段，且發(fā)文量自2016年起急劇增加

將Bicomb2.01 中對(duì)“年份”的統(tǒng)計(jì)結(jié)果導(dǎo)入Excel 中并生成圖1所示分布圖。近40年來，人工智能教育應(yīng)用發(fā)文情況分為三階段。第一階段：1984年-2002年（初步發(fā)展期）。此時(shí)人工智能在教育方面應(yīng)用的探索初步興起，有關(guān)人工智能教育應(yīng)用研究較少，年均發(fā)文數(shù)量10篇以內(nèi)。第二階段：2003年-2015年（穩(wěn)步增長期）。自進(jìn)入21世紀(jì)以來，有關(guān)人工智能教育應(yīng)用的研究逐漸增多，達(dá)到一個(gè)小高峰，年均發(fā)文數(shù)量在30 篇左右。第三階段：2016年至今（急劇增長期）。2016年至今，人工智能教育應(yīng)用的相關(guān)研究急劇增加，2017年發(fā)文數(shù)量達(dá)到221 篇，2018年發(fā)文數(shù)量高達(dá)675 篇，進(jìn)入2019年發(fā)文熱度依舊，截至3月中旬，發(fā)文數(shù)量已經(jīng)達(dá)到58 篇。反映隨著人工智能研究的深入，人工智能教育應(yīng)用的研究也引起廣泛關(guān)注。

圖1 1984-2019.03 論文發(fā)表年度分布圖

（三）發(fā)文期刊以教育技術(shù)領(lǐng)域期刊為主

據(jù)統(tǒng)計(jì)，源自CNKI 的766 篇文章分別由498 種期刊刊登。其中，刊登量大于等于15 篇論文的期刊為高頻期刊，共14 種。如圖2所示，刊載于《中小學(xué)信息技術(shù)教育》的論文有55 篇；刊載于《現(xiàn)代教育技術(shù)》的論文有43篇；刊載于《遠(yuǎn)程教育雜志》的論文有42 篇。這些刊登論文量大于等于15 篇的期刊大部分為教育技術(shù)類期刊，反映人工智能教育應(yīng)用的研究主要存在于教育技術(shù)領(lǐng)域，缺乏跨學(xué)科研究。

圖2 高頻文章來源表

（四）研究單位多為師范院?；蚋咝煼断?，與科研機(jī)構(gòu)的合作較少

根據(jù)Bicomb2.01 分析結(jié)果，1280 位發(fā)文作者（第一作者）來自于802 個(gè)單位，其中，大部分研究單位為師范類高?；蚋咝煼断?、教育技術(shù)系、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，如圖3顯示，陜西師范大學(xué)教育學(xué)院出現(xiàn)11 次，天津大學(xué)教育學(xué)院、中國人工智能學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)各出現(xiàn)10 次，華東師范大學(xué)、北京師范大學(xué)教育學(xué)部各出現(xiàn)9 次，首都師范大學(xué)、華東師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)系各出現(xiàn)7 次；少部分研究單位為企業(yè)，如科大訊飛、滬江等公司。這表明有關(guān)人工智能教育的研究集中在師范類高?；蚋咝煼断?、技術(shù)系，相互之間缺乏合作且與科研機(jī)構(gòu)的合作并不密切。

圖3 高頻單位

（五）研究主題集中在五個(gè)方面

利用Bicomb2.01 統(tǒng)計(jì)高頻關(guān)鍵詞，得到766 個(gè)關(guān)鍵詞，其中高頻關(guān)鍵詞23 個(gè)，如圖4所示?！叭斯ぶ悄堋背霈F(xiàn)頻次為892 次，“人工智能教育”出現(xiàn)頻次為167 次，其他諸如機(jī)器人、智能教育、AI、智慧教育、機(jī)器學(xué)習(xí)等詞也頻繁出現(xiàn)。關(guān)鍵詞反映人工智能教育應(yīng)用研究的核心。

圖4 高頻關(guān)鍵詞

將Bicomb2.01 中產(chǎn)生的高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)矩陣導(dǎo)入SPSS21.0 中進(jìn)行聚類分析，得到的聚類分析樹狀圖如圖5所示。根據(jù)聚類樹狀圖，將關(guān)鍵詞聚合為以下五大主題。

圖5 關(guān)鍵詞聚類樹狀圖

1.人工智能教育的影響

包括教學(xué)、學(xué)習(xí)、人工智能、機(jī)器人、教育，主要介紹人工智能及人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用的歷史及對(duì)教育教學(xué)、學(xué)習(xí)的影響。包括對(duì)教育目標(biāo)、課程、教學(xué)、評(píng)價(jià)、教育管理、教育模式、學(xué)習(xí)方式、人才培養(yǎng)、教師職業(yè)發(fā)展等的影響。人工智能是為擴(kuò)展人的智能而產(chǎn)生的新興技術(shù)科學(xué)。人工智能化教育是人工智能與各種技術(shù)和學(xué)科交叉形成的教育領(lǐng)域（王運(yùn)武等，2018）[3]。機(jī)器人是隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展、機(jī)器人智能發(fā)展熱度下的一種新型教學(xué)和自主學(xué)習(xí)的助手，例如：在幼兒教育領(lǐng)域，有教育啟蒙機(jī)器人、游戲機(jī)器人等。

2.人工智能的教育應(yīng)用形態(tài)

包括專家系統(tǒng)、智能教育、AI、人工智能技術(shù)、應(yīng)用、教育應(yīng)用。這類主題的文章主要介紹人工智能教育應(yīng)用的案例。如人工智能教育產(chǎn)品、工具、平臺(tái)等。賈積有（2018）介紹了專家系統(tǒng)的作用方式、國內(nèi)外研究成果，并與其團(tuán)隊(duì)用實(shí)驗(yàn)證明了專家系統(tǒng)對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)的積極作用[4]。祝智庭等人（2018）認(rèn)為教育所關(guān)注的智能主要包括認(rèn)知智能、情感智能、志趣智能，智能教育關(guān)注開發(fā)人的各種智能[5]。楊現(xiàn)民等人（2018）構(gòu)建了教育領(lǐng)域人工智能的技術(shù)框架。

3.人工智能關(guān)鍵技術(shù)

包括深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)。這類主題的文章則側(cè)重于介紹人工智能領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，并說明這些技術(shù)如何為教育教學(xué)、管理、學(xué)習(xí)提供支持。機(jī)器學(xué)習(xí)借助計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)中獲取信息獲得知識(shí)并進(jìn)行預(yù)測(cè)（賈積有，2018）[6]。機(jī)器學(xué)習(xí)成為了人工智能領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一[7]。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個(gè)階段（余凱等，2013）[8]。技術(shù)的發(fā)展使得打造適合學(xué)習(xí)者個(gè)人的學(xué)習(xí)方式成為可能，個(gè)性化學(xué)習(xí)成為人工智能關(guān)鍵技術(shù)的代名詞之一。朱永新（2017）基于學(xué)習(xí)中心的內(nèi)在本質(zhì)提出個(gè)性化是未來教育的走向[9]。

4.教育信息技術(shù)的研究

包括教育信息化、智慧教育、未來教育。此類主題的文章介紹人工智能教育應(yīng)用的衍生主題。南國農(nóng)（2002）認(rèn)為教育信息化是在教育中運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)教育現(xiàn)代化的過程[10]。余勝泉（2012）認(rèn)為教育信息化的重點(diǎn)不僅在于發(fā)揮技術(shù)效率的提高作用，更要發(fā)揮技術(shù)改變教育生態(tài)環(huán)境的作用[11]。2018年4月，教育部發(fā)布了《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》。教育信息化致力于實(shí)現(xiàn)教育信息及知識(shí)的共享，同時(shí)也可以促進(jìn)教育公平，緩解教育資源分配不均造成的問題。祝智庭（2018）指出智慧教育在學(xué)習(xí)環(huán)境、教學(xué)和學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)方面起著積極作用[12]。黃榮懷（2014）認(rèn)為智慧教育是教育信息化的進(jìn)階，并論述了智慧教育的三重境界[13]。未來教育探討在人工智能的大背景下，教育的發(fā)展方向、發(fā)展模式和各種可能性。

5.人工智能與學(xué)科教育的融合設(shè)計(jì)

包括中小學(xué)、人工智能課程、人工智能教育、職業(yè)教育、人才培養(yǎng)等。此類主題的文章側(cè)重于介紹不同階段、不同類型的人工智能教育應(yīng)用。人工智能技術(shù)的發(fā)展給人工智能技術(shù)的教學(xué)提出了新要求，也催生了人工智能課程，目前的研究側(cè)重課程改革與實(shí)踐。在職業(yè)教育領(lǐng)域，2019年2月13日，國務(wù)院發(fā)布了《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》。對(duì)“雙師型”教師需求增大，若有了人工智能的輔助，這種創(chuàng)新性團(tuán)隊(duì)的建設(shè)將會(huì)更加完備。人工智能在職業(yè)教育領(lǐng)域提高了教學(xué)和實(shí)踐的效率，也加速了職業(yè)教育治理的變革與創(chuàng)新[14]。在信息化、智能化技術(shù)的發(fā)展和支撐下,職業(yè)院校人才培養(yǎng)方式將更加智慧化。在人才培養(yǎng)方面，人工智能的教育應(yīng)用包括對(duì)人才的培養(yǎng)、教育、評(píng)價(jià)等的研究。

二、未來人工智能教育應(yīng)用研究的展望

近40年來，無論是在研究領(lǐng)域、研究內(nèi)容、研究技術(shù)的使用、還是在研究論文發(fā)表上，人工智能的教育應(yīng)用研究都取得了很大的進(jìn)步，但仍存在一些不足。如跨學(xué)科研究不夠深入；研究缺乏與學(xué)科教學(xué)改革實(shí)踐的結(jié)合；人工智能教育的歷史發(fā)展和影響的研究論文較多，本土化研究少；研究缺乏合作。本文認(rèn)為未來人工智能教育應(yīng)用研究應(yīng)注重以下四個(gè)方面。

（一）進(jìn)一步開展人工智能教育應(yīng)用的跨學(xué)科研究

雖然，在教育目標(biāo)、課程、教學(xué)、評(píng)價(jià)、教育管理、教育模式、學(xué)習(xí)方式、人才培養(yǎng)、教師職業(yè)發(fā)展以及人工智能教育產(chǎn)品、平臺(tái)等方面已有諸多研究，但是研究視角單一，且發(fā)文期刊主要存在于教育技術(shù)領(lǐng)域，缺乏跨學(xué)科研究。未來，研究應(yīng)廣泛而深入，增加對(duì)不同層次、不同類型教育的研究，同時(shí)利用不同學(xué)科視角和資源優(yōu)勢(shì)開展人工智能教育應(yīng)用的研究。

（二）促進(jìn)人工智能與學(xué)科教學(xué)改革實(shí)踐的結(jié)合

現(xiàn)有關(guān)于人工智能教育應(yīng)用的研究存在技術(shù)性與教育性不平衡的問題，一方面局限于技術(shù)人員對(duì)人工智能技術(shù)的介紹，而缺乏與學(xué)科教學(xué)改革實(shí)踐的有效結(jié)合。另一方面，局限于從事學(xué)科教學(xué)改革實(shí)踐的教師缺乏對(duì)人工智能教育應(yīng)用的理解，而只是進(jìn)行研究的可能性預(yù)測(cè)。為此，需通過培訓(xùn)等方式加強(qiáng)一線教師對(duì)人工智能教育應(yīng)用的深入理解，促進(jìn)人工智能與各學(xué)科具體教學(xué)改革實(shí)踐相適應(yīng)。

（三）加強(qiáng)人工智能教育的本土化研究

歐美等國在人工智能教育應(yīng)用方面的研究較久，已有眾多成果，如在機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、智能教學(xué)系統(tǒng)等應(yīng)用方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。我國研究者在借鑒的同時(shí)要結(jié)合國內(nèi)的教育政策、教育情境、教育者和學(xué)習(xí)者的實(shí)際情況，并充分考慮國家、地方、學(xué)校的教育發(fā)展規(guī)劃和局限進(jìn)行人工智能教育應(yīng)用的研究。

（四）深化“校校合作”和“校企合作”

雖然，近40年來研究人工智能教育應(yīng)用的高校和機(jī)構(gòu)越來越多，但研究分散，相互之間缺乏合作，各高校、企業(yè)的研究優(yōu)勢(shì)沒有充分整合。在今后的研究中，各研究單位應(yīng)積極開展合作，發(fā)掘不同高校、機(jī)構(gòu)或者企業(yè)的資源優(yōu)勢(shì)，形成優(yōu)勢(shì)資源互助合作鏈，促進(jìn)研究進(jìn)一步深化。