肖媚嬌

[摘? ? ? ? ? ?要]? 從去年開始，人工智能技術(shù)已經(jīng)成為全國職業(yè)院校技能大賽教學(xué)能力比賽的研究熱點，如何利用人工智能技術(shù)突破課堂的教學(xué)重難點成為每個教師鉆研的方向。針對全國計算機一級考證的理論題難以提分這個教學(xué)難點，制作了一個基于人工智能技術(shù)的刷題手機應(yīng)用程序，基于人工智能的知識表示、機器學(xué)習(xí)技術(shù)，對無憂考證系統(tǒng)中的361道題目梳理出其知識點，然后將題目分別對應(yīng)到每個知識點上，錄制每個知識點的微課視頻。利用這個系統(tǒng)，學(xué)生能根據(jù)知識點去刷題，并將錯題自動收藏到錯題集中，以便再次刷錯題，直到把錯題做正確為止。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 人工智能;機器學(xué)習(xí);知識表示;教學(xué)難點;錯題集;全國計算機一級考證

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）34-0142-02

教育人工智能，簡稱E-AI，集合師資、內(nèi)容、工具，為學(xué)習(xí)者提供“私人定制”的智能教育教學(xué)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，它是將人工智能與學(xué)習(xí)科學(xué)相結(jié)合而形成的一個新的研究方向。2017年7月，我國國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，將人工智能研究提升到國家戰(zhàn)略層面，可見人工智能對教育的重要性。由此看出人工智能技術(shù)是教育界當(dāng)前的研究熱點，人工智能本身是計算機科學(xué)的一個分支，是一個模擬人類能力和智慧行為的跨領(lǐng)域?qū)W科，而人工智能輔助教學(xué)也需要加入教育學(xué)、心理學(xué)的技術(shù)。

一、人工智能技術(shù)輔助教學(xué)的應(yīng)用實踐

既然都是計算機科學(xué)技術(shù)，那么其本質(zhì)都是人將重復(fù)工作的模塊交給計算機去完成，而我們?nèi)藙t做一些頂層設(shè)計和資源開發(fā)的工作。

在學(xué)科教學(xué)領(lǐng)域，有很多人工智能系統(tǒng)逐步投入市場。以高一數(shù)學(xué)為例，要在這份試卷上拿到滿分，關(guān)鍵是熟練掌握所有的知識點及其題目。于是題庫研發(fā)人員就組織全國名教師梳理出初一數(shù)學(xué)的所有知識點，然后每個知識點配以相關(guān)的單一知識點的有代表性、不重復(fù)的題目，然后將這些題目從低、中、高難度進行劃分。

當(dāng)學(xué)生刷這些題目的時候，人工智能系統(tǒng)的智能關(guān)鍵體現(xiàn)在這兩個地方：（1）學(xué)生做綜合知識題的時候，如果出錯，它會提供每道題目的講解視頻及該知識點的講解視頻;（2）學(xué)生做綜合知識題的時候，如果出錯，系統(tǒng)就判斷出學(xué)生的哪個知識點沒有掌握，進而給他推送該知識點的講解視頻，并推送該知識點的低、中、高難度的題目，直到學(xué)生掌握為止。

從以上應(yīng)用實踐我們可以看出，教育人工智能給教育帶來三大重要變革：（1）教師的角色從機械、重復(fù)化的講解轉(zhuǎn)變?yōu)楦哂刑魬?zhàn)性的工作，如知識點的梳理、知識點和題目的高效講解;（2）學(xué)生的個性化高效學(xué)習(xí)真正能得到實現(xiàn);（3）從教育管理的角度，科組集中備課，每個教師負(fù)責(zé)擅長的那一部分，最后形成集大家之所長、質(zhì)量很高的一套資源。

二、人工智能技術(shù)輔助教育使用的相關(guān)技術(shù)

（一）知識表示

即研究知識的組織，主要是從知識、技能這兩方面建立范式。

1.知識

將人類對某一個知識點的理解梳理出一個范式。如百度百科，它用以表示動物的范式是定義、形態(tài)特征、棲息環(huán)境、生活習(xí)性、分布范圍、繁殖方式、亞種分化、種群現(xiàn)狀等。

2.技能

解決某一個問題的常用步驟。第一種類型是線性步驟，比如百度經(jīng)驗，它展示出解決某一個問題的若干步驟;第二種類型是非線性步驟，里面包含很多的判斷條件，比如云鯨機器人，它的掃地步驟是：（1）建立模型并生成掃地路線;（2）沿著掃地路線進行掃地，那么當(dāng)遇到障礙物時，它的前置攝像頭會進行掃描，判斷障礙物的大小，采取不同的路線。

（二）機器學(xué)習(xí)

研究從數(shù)據(jù)中挖掘信息，從信息中歸納知識，實現(xiàn)統(tǒng)計描述、相關(guān)分析、聚類、分類、規(guī)則關(guān)聯(lián)、預(yù)測、可視化等功能。目前很多人工智能輔助系統(tǒng)都能實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)業(yè)成績的評定，比如借助英語跟讀功能能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的讀音、語調(diào)等錯誤，借助英語單詞本將本節(jié)課學(xué)生要掌握的單詞，通過測試，將學(xué)生沒掌握的單詞放入艾賓浩斯單詞本中，給予學(xué)生3次復(fù)習(xí)機會，學(xué)生回頭去復(fù)習(xí)，如果正確則減少一次復(fù)習(xí)機會，如果錯誤則增加一次復(fù)習(xí)機會，學(xué)生不斷地去復(fù)習(xí)，直到這個單詞的復(fù)習(xí)機會為0，則將這個單詞剔除單詞本。

（三）模式識別

研究被識別物的語音、語調(diào)、語速、圖像、人臉、情感、物體大小等模式的識別，如百度導(dǎo)航App的小度機器人，能準(zhǔn)確識別人的語言，順利與人對話。

（四）自然語言處理

研究如何理解和產(chǎn)生人類自然語言，包括語音和文字兩種形式。在英語學(xué)習(xí)中，衍生出很多基于人工智能的App，比如網(wǎng)易有道詞典筆能通過掃描文字將其他語言翻譯成中文。

三、人工智能技術(shù)支持下的一級考證教學(xué)實踐

全國計算機等級考試一級考試是一門理論題與操作題相結(jié)合的考試，理論題一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。我非常希望能制作一個針對一級考證理論題的智能刷題系統(tǒng)，有以下三個功能。

1.對知識點有清晰的梳理，能按照知識體系去梳理出理論題的考點，并且都有對應(yīng)的微課講解視頻。

2.將題庫中一共361道題目分別對應(yīng)每一個知識點。

3.具備錯題收集功能，將學(xué)生做錯的題目匯總到錯題集中，每刷對一次就從錯題集中刪除該題。

4.具有教師端和學(xué)生端，教師能實時看到學(xué)生的完成情況。

我借助一款智能試題App，實現(xiàn)全國計算機一級考證人工智能系統(tǒng)。具體做法如下。

（一）知識點梳理

通過對2020年無憂考證軟件中的所有理論題目進行分析，我梳理出以下知識點。

（二）刷題軟件

為什么需要一款專門的刷題軟件？由于考證時間緊張，我們上課更多的時間在操作題的教學(xué)上，而針對理論題的復(fù)習(xí)，我們只能利用課后刷題的方式去完成。雖然無憂有其對應(yīng)的手機版App，但仍存在三個問題：（1）知識點的梳理不夠細(xì)致，里面對應(yīng)的題目較亂，很多題目都放錯知識點了;（2）只適合個人學(xué)習(xí)，沒有教師端;（3）需要收費，這是我們不能使用的根本原因。因此我們需要制作一款適合任課教師導(dǎo)入自己歸納出的知識點和搜集到的題目的手機應(yīng)用程序。

我使用了一款免費的手機App就能很好地解決這個問題。首先新建一個教師賬號，然后新建一門課程。

接著我主要使用兩個功能：一是課件功能，二是題庫功能。課件功能：教師可以導(dǎo)入微課視頻，方便學(xué)生反復(fù)觀看教師錄制好的高效講解視頻，從而掌握好每一個知識點;題庫功能具體有三個功能：（1）學(xué)生能根據(jù)知識點去導(dǎo)入對應(yīng)的題庫，然后學(xué)生便能一個個知識點地去刷對應(yīng)的題目;（2）教師可以抽取每個知識點中的部分題目組成試卷，能從學(xué)生的完成情況中看出哪些題目是學(xué)生常錯的，從而加入試卷中;（3）當(dāng)學(xué)生刷完一個知識點后，系統(tǒng)能將他做錯的題目歸入錯題集中，學(xué)生可以打開錯題集進行復(fù)習(xí)，直到做對全部錯題為止。

通過這個人工智能復(fù)習(xí)系統(tǒng)，我發(fā)現(xiàn)我所任教的2018級學(xué)前教育8班的理論題的綜合測試成績有了明顯的提高，在滿分是20分的情況下，其平均分從原來的7.34分提高到18.72分。學(xué)生反饋說：“原來學(xué)習(xí)理論題，教師講知識點都是一整章書，然后布置對應(yīng)的練習(xí)題，感覺做起來很多內(nèi)容記不住，現(xiàn)在將知識點一個個挑出來，講完一個知識點就做對應(yīng)的幾道題目，題目不多，知識點也就一個，我通過這種小步走的講練結(jié)合的方式就能徹底地弄懂這一個知識點。對于綜合測驗，我第一次可能還會錯比較多，但只要堅持一天天刷錯題，就能越刷越少錯題，直到完全掌握，這讓我很有刷題的興趣。我堅持每天刷題，越刷越少，直到教師不管出里面哪一道題目，我都能做到滿分?！?/p>

總之，這種人工智能技術(shù)輔助一級考證理論題教學(xué)，實現(xiàn)了三個教學(xué)效果：（1）提高學(xué)生個性化教學(xué)效率;（2）激發(fā)學(xué)生刷題興趣;（3）班級刷題情況全過程教師清晰可控。

在中職領(lǐng)域乃至整個計算機科學(xué)技術(shù)的教學(xué)領(lǐng)域，我認(rèn)為分為三種類型的技能：一是軟件操作，二是編程，三是理論。在上面的應(yīng)用實踐中我嘗試了如何使人工智能技術(shù)去輔助學(xué)生掌握理論知識。接下來我將開展更多的研究，比如針對軟件操作技能，我將開發(fā)一個基于軟件操作步驟的人工智能系統(tǒng)，助力學(xué)生掌握固定的軟件操作方法，從而形成熟練的技能，特別是學(xué)生出現(xiàn)操作失誤的時候，系統(tǒng)能提醒學(xué)生出錯，實實在在地幫助中職學(xué)生提高編程能力。

參考文獻：

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[3]許亞鋒，高紅英.面向人工智能時代的學(xué)習(xí)空間變革研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2018（1）：48-60.

編輯 原琳娜