浅析人工智能在教育教学中的应用

摘 要：目前，教育教学应紧随人工智能的发展，推动教学变革和创新，构建实现个性化学习与终身化发展的教育体系，推动教育由低层次、粗放型向高层次、精准型转变。人工智能应用于课程教学活动，坚持把智能素养和高阶能力作为人才培养的关键目标，建立符合学生认知水平的人工智能课程体系，达到全面育人的效果。人工智能时代，学生主动调整自身学习计划。

关键词：人工智能;教学模式;教学系统

现今智能化是当今社会发展的新方向，也是信息化发展的新特征。随着人工智能、物联网、大数据及云计算等技术的迅猛发展，推动着教育革命。学校是作为国家人才培养的基地，随着我国经济和科技的不断发展，社会对人才的需求提出了新的要求。因此学校也要紧跟时代发展的脚步，进而不断创新，对教学系统提出新的要求，在功能上要求教学系统能够不断扩充，培养出更符合社会需求的人才。

1 人工智能对教育的影响

《新一代人工智能发展规划》提出，“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。”《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》强调“培养创新型、复合型、实践型人才”。《教育信息化“十三五”规划》强调“要依托信息技术营造信息化教学环境，促进教学理念、教学模式和教学内容改革，推进信息技术在日常教学中的深入、广泛应用，适应信息时代对培养高素质人才的需求”。

尤其是人工智能对教育的影响日益凸显，重点为教育改革提供了新方法，推动教育教学的转型，促进教育教学质量的提升。语音识别、智能视觉、人机交互、等人工智能技术在各个领域广泛应用，人工智能时代已然来临。国务院2017年出版的《新一代人工智能发展规划》[1]和教育部2018 年印发的《教育信息化2.0行动计划》[2]均有提出利用人工智能等新兴技术促进教育发展。当前我国教育信息化飞速发展，国家高度重视利用新兴技术推动教育行业的发展，教育人工智能蓬勃兴起。

2 构建实现个性化教学模式

目前，教育教学应紧随人工智能的发展，推动教学变革和创新，构建实现个性化学习与终身化发展的教育体系，推动教育由低层次、粗放型向高层次、精准型转变。随着互联网的高速发展以及新媒体的普及，能便捷实现在多媒体设备上进行学习，也让线上教育成逐渐成为一种常态化的学习方式。计算机技术的飞速发展使得人工智能技术能应用的领域也越来越广。随着技术的成熟及社会需要，人工智能也被逐渐地应用到教育领域。如利用人工智能的自然语言处理与XML 技术结合，可以使得教学资源的智能检索更为高效;以及利用计算机辅助评价（Computer Assisted Assessment，简称CAA）辅助教学智能测评等[1]。人工智能可以利用计算机去对人的思维模式、推理及演算方法以及决策进行模拟，让计算机拥有近似于人类大脑的部分功能，完成一些以往只能通过人类的智慧才能完成的工作，一定程度上代替人力完成相关任务，为提高教学效率带来了极大的便捷，实现有的放矢的教学。

随着在线学习，特别是慕课、超星等智能教学平台的飞速发展，在线学习平台记录下学习者所产生的大量的数据化、结构化这些面向教学和学习过程的后台数据是进行学习成果分析的有效来源。基于教学平台的数据利用人工智能技术进行学习分析，实时监管学习者的学习情况，进而实施针对性教学，以适应学习者差异化的学习特征，促进其个体发展。大量的研究聚焦于学习者的在线学习心理、行为分析及学习绩效预测等。

然建立在线下的智慧课堂（Smart Classrooms）是在先进信息化技术支持下构建的个性化、数字化、智能化的新型学习环境[5]，具有主动感知教学情境、自动采集分析数据、适配性推送学习资源、学习工具多样化等特征。智慧教室为教师的教学决策和学生的学习机会提供了多元化的、多维度的数据支持，是学生素质培养和能力发展的智能化空间。学者Angeli等在课堂中利用数据挖掘方法对不同认知风格的学习者的问题解决过程进行了对比分析，该方法可为课堂教学的研究和教学设计的优化提供支持[6]。

基于理论和实证（践）研究在理论结合实践的基础上，设计的基于人工智能的多媒体课堂智能教学系统，教师可以根据不同学生的水平发布不同的学习资源与任务，在课堂上相应地设置基于各自任务的课堂活动和课堂作业，避免同一种标准要求下挫伤学生学习积极性的现象，而且该系统可以融入各种类型的教学资源。

3 实现以学生为主体的教学模式

在学生学习的过程当中，教师依然是教学过程的主导。因此，除了“翻转课堂”等新型的授课模式之外，大部分的传统课堂仍采用教师讲授，学生听这种传统的灌输型的教学模式。学生在这种情况下，大部分变成了被动的学习，这就可能使得学生在学习的过程中缺乏明确的目标和自主学习的能力等一系列问题，从而一定程度上让教学效果大打折扣。同时，在这样的教学过程中，老师传授给学生的知识以讲述理论和方法体系为主，然学生的主观能动性得不到施展。长此以往，学生主体地位不够突出的状况愈发严重，也由此带来了一系列的负面影响。人工智能在教学中的应用将会使这一现象得到逐渐改变。例如，人工智能可以根据不同学生的学习差异化为学生提供更为针对性的教学内容，实现分层教学，在大数据的指导下制定不同学习特征的与学生相匹配的学习方案，这就为个性化教学的实现提供了可行性的技术支持。这就使得学生能自主选择他们感兴趣的学习资源和学习方式，通过这种方式可以提高学生的学习兴趣，进而促进学习效果。而智能教学系统正是实现个性化教学的重要科技手段和有效途径。

人工智能应用于课程教学活动，坚持把智能素养和高阶能力作为人才培养的关键目标，建立符合学生认知水平的人工智能课程体系，达到全面育人的效果。人工智能时代，学生主动调整自身学习计划。第一，多学科融合。积极发展跨领域多元化学科，分析、综合及评价人工智能，培养学生综合思维。第二，思维能力。人工智能产生并积累大量知识数据，通过系统培养，学生掌握一定的人工智能技术，提高学习效率。第三，拓宽视野。人工智能时代，单一知识技能不能满足工作岗位需求，教育应引导学生积极涉猎多元知识，在拓展视野的同時激发创造力、想象力。第四，提高素养。虽然学生还尚未具备参与人工智能技术研发的能力，但在运用人工智能技术指导学习的过程中，也能提高科学素养。

4 待进一步开发的人工智能教学系统

国内外关于人工智能教学应用和智能教学系统研究已经相当成熟，也取得了显著的成果。尤其是国内学者的研究已经初具规模，但也存在一定的不足。譬如从研究领域来看，本科教育中的研究较多，而对教育，尤其是广播影视节目制作专业的人工智能应用研究不多，基于人工智能的多媒体课堂智能教学系统研究更是少之又少。有譬如从研究方法来看，仍旧是经验介绍多，理论提升少;定性阐述多，实证研究少;概述研究多，数据分析少;实证研究虽己出现并得到重视，但仍显缺乏。

基于人工智能的多媒体课堂智能教学系统的构建及实践，主要是构建一个基于人工智能的多媒体课堂智能教学系统在课堂教学中的应用。

一是进行智能教学系统中的学生模型相关技术研究，包括学生学习兴趣模型研究（含学习兴趣信息的获取、学习兴趣模型的表示）、学生学习风格模型研究、学生认知能力模型研究、学生知识掌握模型研究、学生模型构建研究、个性化认知学生模型等。

二是进行智能教学系统的教学测评算法研究，包括测试题目模型的选择、测试题库的建立和维护、测评结果的分析等。

三是智能教学系统的设计与实现，包括系统整体设计（含学习内容的分类与组织、系统功能框架）、子系统设计、建题算法实验测试与分析（含试题库构建、试题结构设计、建题参数设定、算法测试结果、建题算法测试分析）。

四是以专业某门核心课程为例，进行智能教学系统的应用，包括课堂教学情境分析（含学习者分析、教学者情况分析、学习环境分析）、教学活动设计（含教学目标设计、教学内容设计）、课堂教学实施、教学反思（含学习过程反思、教学过程反思）等。

参考文献

[1]国务院印发《新一代人工智能发展规划》[J].广播电视信息，2017（8）：17.

[2]任友群.走进新时代的中国教育信息化———《教育信息化2.0行动计划》解读之一[J].电化教育研究，2018，39（6）：27-28.

[3]武满芳.人工智能技术在教学中的应用[J].电脑信息与维护，2020.

[4]基于人工智能的课堂教学行为分析方法及其应用，刘清堂——2019.9《中国电化教育》总第392期，21

[5]唐烨伟，庞敬文等.信息技术环境下智慧课堂构建方法及案例研究[J].《中国电化教育》，2014，（11）：23-29.

[6]Angeli C，Howard S，et al.Data mining in educational technology classroom research：Can it make a contribution？[J].Computers&Education，2017，113（5）：226-242.

[7]張洁.人工智能在课程教学中的应用[J].林区教学，2019.

[8]赵智兴，段鑫星.人工智能时代高等教育人才培养模式的变革：依据、困境与路径[J].西南民族大学学报（人文社科版），2019，40（02）：

213-219.

[9]曹培杰.智慧教育：人工智能时代的教育变革[J].教育研究，2018，39（08）：121-128.

[10]王文静，庄西真.人工智能视阈下职业教育的机遇、困厄与出路[J].中国职业技术教育，2018（22）：33-37.

[11]沈东.人工智能时代职业教育人才培养创新研究[J].大陆桥视野，2018（11）：78-79+82.

[12]李秋斌.人工智能背景下高职人才培养的思考[J].职教论坛，2018（10）：132-136.

[13]沈言锦.人工智能背景下的职业教育发展困境及对策研究[J].学理论，2018（09）：217-218.

作者简介

杨希（1981-），女，汉，湖南大众传媒职业技术学院讲师，研究方向：影视节目制作。