人工智能背景下教育生态系统的构建

2019-09-27王荣华

山东农业工程学院学报 2019年8期

王荣华

（安徽广播电视大学安徽合肥 230022）

0.引言

自我国进入21世纪以来，人工智能技术的发展，使其在各个领域中发挥着越来越重要的作用，与此同时，人工智能技术与教育领域之间的结合也变得愈加深入，并已经成为教育领域的主要形式之一，在个性化辅导、智能评测等方面起到非常显著的作用。在2017年，国务院出台了关于人工智能的发展规划文件，这标志着人工智能的发展与创新速度正日益加快，并为智能化教育指明了未来发展方向。现阶段，诸多专家与学者都纷纷对人工智能背景下教育生态系统进行了相关研究，马玉慧等人便对人工智能背景下的教育生态系统应用的路径进行了研究，此外，刘清堂等人也对人工智能背景下教育生态系统的技术框架体系发展做出了展望。由此可见，我国已经迈入了人工智能与教育相结合的新时期，从而为教育生态系统的构建奠定了深厚的基础。

1.人工智能背景下教育生态系统构建的驱动力

1.1 政策驱动

自人工智能概念被提出以后，历经半个多世纪的发展，其在各个领域中发挥的巨大作用，使其深受人们的关注与重视。为了促进人工智能的发展与应用，许多国家都纷纷出台了许多政策来予以支持，比如，美国OSTP 便于2016年先后发布了两份报告，以指导人工智能的未来发展，从而为人工智能在全球化的发展带来了深远的影响。2009年与2013年，欧盟又先后启动了蓝脑计划与人脑计划，并于2016年推出了六大平台，以促进人工智能在各个领域中的发展。我国也对人工智能的发展与应用表现出高度的关注与重视，并陆续颁布了一系列的政策来推动人工智能发展，如中国制造2025、“十三五”国家科技创新规划等，这些政策的颁布，无疑为人工智能背景下教育生态系统的构建奠定了有利的发展条件，为教育生态系统提供了重要的驱动力量。

1.2 领域驱动

科技企业是推动人工智能发展的重要中坚力量，在科技企业的大力推动下，人工智能发展速度异常迅猛，并在汽车制造、环境保护、智能家居等诸多领域中展现出巨大的应用优势，比如，人工智能技术在汽车制造领域中的应用，使无人驾驶汽车得以出现，进而在提高了汽车驾驶安全的同时，也使交通状况得到了优化。人工智能技术还能用于辅助诊断、精准医疗等方面，这些应用都使人们充分意识到人工智能所具有的巨大潜能，并大力推动人工智能在各个领域中的研究与应用，从而为人工智能在教育领域的发展奠定了良好的基础。

2.人工智能背景下教育生态系统的研究现状

在人工智能背景下，教育生态系统的研究现状可从两个方面来进行研究，分别是关键字词的云图研究与关键词共词网络图研究。以下便对从这两个方面来分析人工智能背景下教育生态系统的研究现状。

2.1 关键字词的云图研究

在关键字词的云图方面，主要包括确定高频关键词、生成关键词云图与云图初步分析三个阶段。利用SATI3.0 工具能够对高频关键词进行统计分析，从而生成人工智能背景下教育生态系统中的高频关键词，如人工智能、专家系统、网络教育、信息技术、教育技术、远程教育等。在高频关键词生成以后，会依据其频次在WordArt 在线云图生成工具中进行导出，并进行相应的设置，以得到教育生态系统中的高频关键词云图。在得到高频关键词云图后，对云图的研究包括对人工智能背景下的教育应用形式、人工智能技术在教育领域中的关键应用技术以及教育目标进行充分的分析，以使传统教育中存在的不足能够得到有效弥补，并侧重于对学生能力的培养，使学生的信息素养得以提升，进而使学生的个性化学习需求得到有效满足，以此保证智慧教育目标得以顺利实现。

2.2 关键词共词网络图研究

在关键词共词网络图方面，可利用SATI3.0 工具来对人工智能背景下教育生态系统中的高频关键词共词矩阵进行生成，然后将该矩阵导入到UCINET 分析软件当中去，并在一系列的操作以后得到关键词共词网络图。对于关键词共词网络图的研究主要集中在三个方面：其一是现阶段人工智能背景下教育领域中的研究热点，这些研究热点都和关键词之间有着紧密的联系；其二是对人工智能背景下教育生态系统的未来研究趋势进行研究；其三是对人工智能背景下教育生态系统中的过渡区域进行研究，如学生模型、机器学习、智能教学等都是其过渡区域，其是将人工智能和教育联系在一起的桥梁。

3.人工智能背景下教育生态系统的构建

3.1 构建条件

在人工智能背景下，教育生态系统的构建是需要其一定的孕育条件的，孕育条件主要包括四个方面，分别是技术基础、理论指导、应用推进以及政策保障。在技术基础方面，人工智能在发展过程中所经历的计算、感知及认知这三个阶段，使人们对人工智能的认识与理解不断加深，从而使人工智能技术变得越来越智能化，这在很大程度上为教育生态系统的构建奠定了坚实的技术基础。在理论指导方面，庙频关键词去图与关键词共词网络图的研究，使人们对人工智能背景下教育生态系统的相关研究变得越来越多，其覆盖面也变得越来越广泛，这些研究既包括教育应用形式、关键技术及目标等方面，又包括研究热点、发展趋势等方面，大量学术研究成果的产生，为人工智能背景下教育生态系统的构建提供了可靠的理论指导。在应用推进方面，诸多科技企业纷纷将教育智能产品在教育领域中进行推广与应用，并注重教育智能产品的研发，在很大程度上促进了教育生态系统的尽快构建。在政策保障方面，我国宏观政策的支持，为人工智能技术在教育领域中的发展与应用提供了可靠的政策保障，其陆续出台的一系列政策，为人工智能背景下教育生态系统的构建创造了有利条件。

3.2 教育生态系统的主要特征

人工智能背景下，教育生态系统是依托于人工智能技术的，其是互联网与教育领域结合后的深化应用。教育生态系统的主要特征分别是创新驱动、重塑结构、开放生态、尊重个性、服务智能与自治演变。在创新驱动方面，其通过人工智能技术在教育领域中的应用创新，来驱动教育生态系统构建。在重塑结构上，人工智能技术在教育领域中的应用，使教育资源结构、师生关系结构得到了重塑与变革，进而使现代教育模式更能与知识经济时代的要求相符。在开放生态上，凭借人工智能技术的应用优势来对教育边界进行拓展，以研发出更多的教育智能产品，能够使教育中的各个要素形成互补局面。在尊重个性上，人工智能技术能够根据师生的教育特征及需求，为师生提供一种高效而又精细化的个性化教育服务。在服务智能上，人工智能技术能够对教学环境进行感知，并依据教育环境、参与对象、文化背景的不同来进行智能化、动态化的教学服务，以使服务水准得到不断的提高。在自治演变上，人工智能背景下的教育生态系统能够进行自治而独立的运作，并对其内部状态与行为做到自主控制。

3.3 教育生态系统的应用形态

在人工智能背景下的教育生态系统中，其共包括应用、技术与业态三大环节，并分别与应用形态、技术架构和业态趋向这三大要素相对应，从而使要素之间能够彼此联系与作用。而教育生态系统的应用形态便是以这三大要素为依托而形成的，其主要分为四种，分别是智能校园、智能教育助理、综合立体化教学场以及智能在线学习教育平台。如图1 所示为教育生态系统中三大要素的关系。

图1 教育生态系统中三大要素的关系

3.4 教育生态系统的技术框架

在教育生态系统的技术框架中，主要是根据应用形态、技术架构及业态趋向这三大要素，使数据充当框架基础，算法充当技术框架的核心，服务作为技术框架的目的，以数据层、算法层和服务层来构建的三层通用技术框架。数据层为技术框架的最底端，其主要用于对各类教育数据进行采集、筛选、整理与存储。算法层为中间层，其是由各类人工智能算法共同组成的，主要是对各类教育数据实施分析、计算与智能化处理。服务层为最顶层，其主要用于对数据处理结果进行接收，并为用户提供种类丰富的教育服务，其能够适用于不同的教学场景和教学角色。在教育生态系统的智能体结构中，智能代理是依据相应的准则，借助于代理服务器来对用户所需信息进行采集，并经代理通信协议加工后向用户进行推送，同时对用户意图进行推测，并对工作计划进行相应的调整、制订与执行。智能体也同样采用三层通用技术框架结构，以实现智能代理的相应教学服务功能。