人工智能在教育领域的应用思考

◎韩良晨

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。其研究对象包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域不断扩大。2017年7月国务院发布的《新一代人工智能发展规划》提出：实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，加快人工智能为教育服务的进程。那么，人工智能在教育领域该如何应用呢？

人工智能让教学精准化

1.优势

传统教学模式存在优秀教师成本高、教学水平参差不齐以及“一对多”授课方式无法真正实现精准化教学的痛点，而构建人工智能教学系统能很好地解决这些问题。该系统由大数据云系统+智能平板电脑以及电子白板+互联网组成，分为校长端、教师端、学生端和家长端，四方均可通过智能平板电脑登陆。

（1）由学校单独或联合第三方基于大数据云系统构建学科的知识图谱体系。其特征在于：一是按版本、章节、目录归纳教材知识点结构。二是建立知识点之间的相关性，并推荐知识点。三是每个知识点均配有课程和习题，很多习题涉及多个具有主次之分的知识点，系统会以此为依据，关联到习题推荐。

（2）构建智能化知识点推荐与回溯体系，帮助教师轻松实现精准化教学。一是智能诊断。准确定位薄弱知识点，智能评估问题。其一通过练习题，评估学生当前学习水平，实现精准分类。其二专注需提高的知识点，着重推送难题错题，提升学生学习效率。二是智能治疗。提炼干货内容，推荐深度知识。其一知识点回溯，把各版本教材浓缩成知识点，方便学生回溯学习。其二进阶提升，根据学生当前成绩，提供适合进阶的习题。三是智能预习。提前了解知识，为教学提供参考。教师在开课之前，通过系统向学生发布需预习的课程。系统会对学生预习结果进行测验，提供微课解析。教师再根据预习情况，合理制定精准的新课程教学方案。四是智能课堂。精准化讲课，互动式学习。教师一改传统课堂教学中对每个学生平均发力的教学模式，而是进行侧重点授课，有针对性地发布测试题目。学生也可通过系统进行提问，老师在解答问题的同时保留互动的痕迹。五是智能作业。科学管理作业，有效巩固知识。教师通过系统出题和手动出题结合模式，针对学生薄弱项布置精准化作业。最后系统会对客观题和简单的主观题完成自动判题，为精准化教学提供参考。六是智能学情分析。自动进行学习动态评测，打造专属学习方案。系统会对学生的学习进程进行全程监控，形成学情报告传送给老师与家长。七是智能阅卷。采用人工智能阅卷，精准分析考试数据。人工智能阅卷有效避免了传统阅卷方式耗时长和可能误判的弊端，其通过图像和语言识别系统可以在数秒内阅完一份试卷，并对整个班级的考试情况进行分析归类。同时将相关数据上传到云端，供学校、老师、学生和家长通过移动设备进行查阅。

2.效果分析

人工智能的出现彻底改变了教学现状，让因材施教、精准化教学成为现实。据最新研究表明，对比传统教学模式，人工智能教学的效率是其3倍以上。一是教师教学及辅导时间减少3倍以上，精准化教学覆盖率达90%以上。二是专攻薄弱、易错、待提升等知识点，让每个学生提升10倍左右的学习效率。三是匹配学生当下的学习现状和能力，提升学生的专注力，使及格率提高了11%。四是学习成绩平均1-3个月实现不同幅度的提升。五是精准诊断出学生的知识点盲区，再针对盲区进行专业的微课讲解、专项练习和斩题，通过全方位回溯，使得学习成绩显著提升（见表）。

表 人工智能教学与传统教学模式对比

人工智能让校园管理智慧化

1.优势

在校门区域、主次道路、教室和办公室、学生宿舍及食堂等关键位置安装智能联网摄像头和声光传感器等，通过图像识别、语言识别技术和形态算法、数据分析等人工智能技术，构建校园智慧化管理体系，实现24小时不间断地有效管控校园里的人、物、事。

（1）构建校园公共环境和设施动态管理系统。该系统可以监管校园道路及房间安全、卫生状况，及时给予相关人员提示或考核；监管树木养护，发现乱砍乱摘或缺水等现象及时自动报警；监管建筑物及相关重要资产，发现破坏行为或损坏现象及时报警并留下证据。

（2）构建教师动态管理系统。该系统以教师的岗位职责为标准，对教师出勤、工作状态、工作成绩进行跟踪，发现问题可以通过手机端对老师进行远程提示。

（3）构建学生动态管理系统。该系统对学生行踪轨迹进行管理，如通过进出校园和教室刷脸打卡，随时与班主任、任课教师及家长共享（手机）学生出勤及学习情况，包括学习注意力和参与度，并形成数据报表。

（4）校园安全动态管理。监控外来人员在学校内的行踪轨迹，并与公安系统联网，发现可疑或不法人员及时自动向学校相关负责人员和公安部门报警；监控校园内学生的行为动作，发现欺凌行为或意外伤害情况，及时自动向教师和校方报警，并留下证据；在全校范围内布置防火、防烟监控，做到发现问题及时自动向消防部门和校方负责人员报警。另外，校内广播警报，还可及时自动告知所有校内人员注意躲避，以防造成人员伤害。

2.效果分析

（1）校园管理成本下降。一是人力成本降低。人工智能让安保、考勤、考核等工作都实现了自动化处理，从而大幅度减少用工人数。二是资产损耗下降。所有重要资产都在有效的监控之中，减少了不必要的损失。三是时间成本下降。人工智能系统能够让管理工作实现事前秒速发现，事中快速处置，事后及时反馈。

（2）校园问题发生率下降。由于智慧化校园建立起24小时不间断的全程预防监控机制，所以能够降低很多问题（如安全等）的发生。

（3）校园管理及问题处置的能力提升。由于人工智能让数据更“聪明”，即管理工作中涉及的各类信息会从过去的无序化和碎片化，转变为有序化和集约化。所以管理者可依据数据有效开展工作。如过去学校需要通过老师汇报或管理者巡查后才能了解每个教师的教学情况，而现在只要用一个电脑终端就可以实时了解。