基于NLP 和NLU 的智能教学系统设计

2022-04-02滑贝贝何鸣皋

无线互联科技 2022年1期

滑贝贝 ,何鸣皋

(1.云南大学职业与继续教育学院,云南昆明 650091;2.云南大学信息技术中心,云南昆明 650091)

0 引言

2021 年教育部印发的《教育信息化中长期发展规划(2021—2035 年)》指出要积极发展“互联网+教育”,加快推进教育的信息化。利用NLP 和NLU 技术创建智慧教学环境,促进学生深度学习,是当前教育发展的新趋势。基于此,在人工智能环境下,结合现代化学习理论和当地教学实际,利用已有的智能教学设备,创建深度教学环境,开发出基于“人工智能+教育”理念的智慧教学系统。在智慧教学环境下,结合现代教育理论进行教学设计,利用计算机辅助教学创建多维互动教学模式。本文对人工智能与学科融合的路径进行了探索。

1 NLU 和NLP 的概念

NLU 和NLP 概念自从出现以来便是人工智能研究的重要子领域之一,也是人工智能领域研究的难点之一,尤其是在教育领域的应用方面。自然语言处理和理解技术,以机器为支持对语言信号进行识别和理解,使语音信号转化为文本和支持命令,它的核心是语言分析技术。自然语言理解的主要作用,就是可以让计算机具有简单理解人类语言的能力,而语音信号经过自然语言处理技术的分析处理,发出指令对智能设备预存的知识库进行搜索,进一步进行知识的搜索与信息的提取[1]。

2 NLP 和NLU 智能教学系统的应用价值

基于NLP 和NLU 等人工智能技术设计的智能教学系统有以下5 点应用价值:第一,构建智能的学习环境促进学生的深度学习,利用人工智能教学的高效性,实现教师的分层教学;第二,利用人工智能教学资源,促进协作式学习[3];第三,利用思辨课堂的生成性,为学习者营造一种可以实现自主学习的深度学习环境,促进学生自主性的深度学习,同时改变传统的教学模式,发挥学生在学习中的主体地位,以全新的形式呈现教学内容;第四,教学设计以时间线的形式,将课前、课中、课后进行连接,实现教学环境与教学模式的双向改变;第五,作为新一轮的教学技术变革为教育注入新的活力,优化了教学过程,实现了资源共享,丰富了教育教学形式。

3 创建智慧教学环境

3.1 硬件——安装智能教学设备

该教学系统是一款基于自然语言处理(NLP)、自然语言理解(NLU)、机器阅读等多种人工智能技术的、具有智能会话能力的智能教学产品。学习者无须亲自掌握复杂的AI 技术,仅通过简单配置,就可以使用教学系统创建自己的会话机器人,并将其部署在不同终端上(如网站、移动App、智能硬件等)。学习者可以在智能教学机器人中配置自己特有的知识库,实现智能问答,也可以通过多轮对话与第三方API 集成实现学生自主学习服务,使用该教学设备创建会话机器人,为学生提供咨询、导航类服务[2]。

3.1.1 智能教学设备内置智能白板——交互性

该智能教学设备集成了微型LED 投影机,能够通过机器视觉自动识别当前环境中的投影幕布、白板、白墙,自动调整角度,增加教学内容的可视面积,解决了以往只能与单个学生或少数学生交互的问题,提高了教学的受众数量,拓展了传播范围。

3.1.2 智能教学设备实现人机“地空协同”——实时监控

智能教学设备与无人机“地空协同”。通过对无人机的全自动控制,扩展该设备的活动范围,提高信息采集能力,增强了教学的交互性。教师向教室内的学生提问时,无人机自动起飞,通过无人机摄像头和智能教学设备的锁定,识别举手回答问题的学生,并携带无线麦克风自动飞到举手学生上空,将麦克风递送给学生。学生回答问题时无人机摄像头拍摄学生画面,传送回教学设备,并通过教学设备的投影机展示。学生回答完毕后,无人机自动返航并通过地面标志物图像识别,自动降落在智能教学设备旁边[3]。

3.1.3 智能教学设备内置数据库——资源共享

少数民族地区可通过利用人工智能开发的智能教学系统帮助构建深度学习环境,让欠发达地区的学生也能有机会接受高质量的教育,把教师从照本宣科的重复性工作中解放出来,把更多的精力投入创新性和启发性的教学活动,进行德育教育和因材施教。