浅谈人工智能在教育中的应用

魏玮

摘 要：人工智能是计算机科学的一个分支，要求计算机接受教育，提高智能，同时又反过来应用到人类生活的各个领域。随着人工智能技术发展，如何将它应用于教育，让科技进步带动教育进步，是一个需要探讨的问题。

关键词：人工智能;应用;教育;发展现状

一、什么是人工智能

人工智能（Artificial Intelligence），简写AI，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技术【1】。美国麻省理工学院温斯顿教授认为：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”從中可以看出人工智能是通过研究人类活动规律，来建设拥有一定智能的计算机系统，并且让该系统去完成以往只有人才能完成的工作。

二、人工智能在教育中的具体应用

（一）人工智能教育的普及

在高中信息技术课程标准中，人工智能为选修课程。人工智能代表了信息技术发展的前沿，越来越受到国际上各个国家的重视，2019年世界机器人大会刚刚在北京落幕，取得了喜人的成果，这也是信息技术未来的发展方向之一。现实世界中大部分问题可以用形式化的方法来描述和求解，这些称为结构化问题;但也有一些难以用固定形式来描述，而是根据经验来求解的非结构化问题[2]。人工智能则是解决非结构化的一类有效技术。现行教育中开设人工智能课程，主讲人工智能基本语言和解决智能化问题的基本策略，可以让学生了解和认识人工智能技术，并且体验非结构化问题的解决过程。各地近年来积极举办智能机器人技能提升活动，鼓励学生积极参与，提高学生对人工智能的兴趣，开拓学生的思维，也体现了国家对科技创新教育的支持和对创新人才培养的重视。

（二）机器人教育

“人工智能初步”被列为高中信息技术课程中的选修模块，作为智能信息技术专题设置，在高中通用技术课程中也将“简易机器人制作”列为选修课，由此可见高中教育希望更多有条件的学校积极开展机器人课程，为培养创新型人才打下基础。机器人教育是指学习、利用机器人，优化教育效果及师生劳动方式的理论和实践[3]，大致可以分为以下三种类型：

机器人学科教学，指将机器人学看成是一门学科和作为新时代青年应该掌握的技能文化。以专门课程或学科渗透整合的方式，让学生了解机器人的概况、原理基础、硬件结构、以及应用等基本知识，掌握机器人的程序设计和拼装。鼓励学生通过学习联系生活，初步掌握智能家电的使用和维护，甚至可以自主开发软件机器人，促进学生创新发展。

机器人辅助教学，指师生以机器人为主要教学媒介进行教学活动。例如，俄罗斯的Eidos Medicine公司制造的一款“患者模拟机器人”，这款机器人外观上非常像真人，它会眨眼、出汗、咳嗽、尖叫、流血、排尿、癫痫，甚至可以模拟人的关节运动。医学院学生在教师指导下可以在该机器人上进行心肺复苏、除颤仪训练和插管操作等练习，提高了学生的学习效率和实践操作能力。

机器人管理教学，指利用机器人协调、指挥和控制课堂教学、教务、学校人事等方面的管理工作。机器人通过课堂教学大数据的采集、分析和处理，如课堂实况记录、师生考勤、课堂教学评估等，并迅速反馈给教师、学生和家长。同时，机器人拥有的高速运算、数据批量处理、人机对话等功能，在学校教学计划制作、课程课表编排、学籍学分管理统计、阅卷与成绩分析、教职员工工作绩效考评等方面发挥了积极作用。

（三）教学设计自动化技术

教学设计自动化简单地说是用计算机辅助和指导教师完成教学设计，利用计算机的教学设计自动化工具可对内容进行某些“批量处理”与数据加工，从而减少同类教学设计过程中人工的重复性劳动负担。例如WebQuest有相应的WebQuest模板，教师只需要按步骤将教学内容填入其中，就可生成WebQuest教学网站，显著降低了教师制作和设计网站的难度。

（四）智能教学系统

智能教学系统是一种适应性教学系统，它依靠人工智能技术让计算机扮演教师，针对不同特征、不同需求的学习者传授知识和提供指导。包括专家模块（知识库）、学生模块、教学模块和智能接口四部分。其中专家系统包含了系统试图交给学生的知识;学生模型明确学生的知与不知以及认知特点;教学模块则解决怎么教的问题。因此智能教学系统实际上是通过“怎样按学生的信息进行教学”的教学策略来实现系统的智能[4]。

三、人工智能在教育中的发展现状

随着网络教育和信息时代的发展，传统教育已经满足不了学习者多样的需求，人工智能技术本身就具有巨大的优势，也在发展中不断趋于成熟。但是人工智能与现代教育的融合还不够密切，还存在很多问题。以机器人教学为例，虽然已经被纳入了高中信息技术课程的选修模块，但是却受到了诸多制约：如教育机器人产品缺乏规范性、资金严重缺乏都给普及增加了难度;机器人教学所使用的“教材”质量不高;师资队伍良莠不齐;教育行政部门不够重视，缺少从教育视角进行的研究[5]。因此人工智能在教育中的应用还处于初级阶段。

结语：人工智能自诞生以来，其研究领域越来越广泛。相比人工智能本身的发展来说，人工智能在教育中的应用也是多样化的，可是在实践中还是处于比较落后的阶段。这就需要所有的教育者、研究者共同努力，为这个问题寻求可行的解决办法，从而将人工智能和教育的潜力最大限度地发挥出来。

参考文献

[1]史忠植，王文杰.人工智能[M].北京：国防工业出版社，2007：1.

[2]段东辉.浅谈信息技术课程中人工智能教育[J].新乡教育学院学报，2006，（19）：124-125.

[3]彭绍东.论机器人教育[J].电化教育研究，2002，（6）：3-7.

[4]徐陶冶，姜学军.浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用[J].科技信息，2011，（11）.

[5]张剑平，王益.机器人教育：现状、问题与推进策略[J].中国电化教育，2006，（12）：65-68.