人工智能在开放教育中的应用探索研究

吴楚婷 田西雨

（国家开放大学 北京 100039）

引言

现如今，我国的教育体系急需改革。为此，将人工智能系统应用到教育体系中，以便于教育体系中的教师队伍的重新建设以及后续发展。人工智能对于开放教育的应用，更是从根本上对于人才培养的模式进行改革。

一、人工智能

1.人工智能的意义

人工智能是通过计算机技术对人的思维意识进行模拟的一个系统。随着科技的发展，人工智能系统的应用范围越来越广泛。围棋机器人“阿尔法”作为虚拟智能机器人的代表，不仅可以像人类一样思考问题，还拥有超越人类的智慧。虽然最初的人工智能系统并不是为了教育体系专门设计研发的，但随着社会的进步，智能化教育体系也在不断发展[1]。

2.人工智能的系统构造与关键技术

人工智能的系统，主要是由提供基础设施、数据信息、处理信息以及调节系统四个方面构成，通过信息以及价值两个方面进行系统的架构。而人工智能的关键技术则是包含了图谱的知识、机器学习、计算机的视觉以及人机交互等。图谱的知识是一种对数据信息的结构进行描述的知识，此项技术主要适用在专家在进行评估预测却无法清晰传达心中所想的时候，知识图谱是人工智能技术的核心技术，在关于数据的安全保障中起着非常重要的作用，人工智能系统的知识信息库和推理计算的功能运转都需要知识图谱的支持。机器学习就涉及非常多领域的应用了，此项技术主要是通过计算机技术进行人类的思维行为的模拟，通过不断的新的信息捕捉在自身性能上进行改善，通过大量数据的采集以及反复的模拟训练寻找解决问题的途径。计算机通过对于人类视觉的模拟进行对于图片视频类信息的数据采集，对采集的信息进行整理分析。此项技术的应用较为常见，如自动驾驶以及机器人都应用了此项技术。人机交互，顾名思义，就是人类与计算机进行信息的交换行为实现，除了之前的认知心理，还有体感语音，以及情感的交互行为。

二、开放教育的特点

1.多样化的学习方式

开放教育的教学形式多种多样，所以学生的学习形式也是多样化的。大多数选择进行开放教育的学生都是已经参加工作的，他们没有时间以及精力去接受全日制的高等教育的学习方式，只能根据自己的时间去选择相应的教育方式，选择开放教育的学生可通过自身的实际情况进行最后的决定，可以选择的开放教育的形式有如网课自学、线下面授以及远程网络等等。开放教育与传统教育形式不同之处，就在于时间地点的可选择性。开放教育并不被学校的教学时间所约束，对于学习的时间要求并不严苛较为自由，但有少部分的专业的学习还是需要全日制的学习方式来实现。综合考量，开放教育的学习时间以及地点灵活度较高，学习的形式方法较为多样，可供参考的选项较多，是实现终身学习理念的重要途径[2]。

2.依靠个人自主学习

全日制的普通高等教育的学校需要对学生进行较为严格的全日制管理，而开放教育则是不同的，接受开放教育的学生大多数时间并不在学校里进行接受教育辅导，而是在平时空闲下来的时间进行自主化的学习。因为接受开放教育的学生基本上都是成年人，他们可以根据时间分配进行自主学习，成年人的自觉性较高，不需要老师的监督管理。开放教育给学生的时间以及选择空间较多，以便于学生去根据自身的实际情况进行工作生活以及学习时间的合理分配以及安排。在这种情况下，教师就更不用进行过多的约束管理。在一个需要根据自己的情况进行自主学习的环境，就需要学生自觉地去继续学习，自己进行学习计划的制定以及对于目标的执行，通过自主学习，使个人能力得到提升[3]。

三、人工智能对开放教育的影响

1.推动开放教育的发展

近年来，随着互联网技术飞速发展，人工智能被应用到各个领域，通过与教育体系进行融合，对教育体系的发展产生了深远的影响。人类文明的不断进步推动着教育体系的不断变化，未来社会的发展前景是需要借助于新兴的科技力量进行的，而学生需要具备终身学习的准备以及观念，养成主动学习、自我更新的良好习惯。而对于进行人工智能设计创造者则会作为高端人才，成为未来社会精英的后备力量。人工智能对于学生学习环境也有所改变，传统教学都是在学校的教室里进行的，而人工智能系统可以让学生实现随时随地学习，不仅可以学习任何自己感兴趣的内容，也可以利用人工智能系统追踪学生的学习进度，科学系统地规划学生的学习路径，让人们做到真正意义上的开阔眼界。而且，在进行智能化的教学中，教学资源的共享能够让学生身心得到全面发展，借助此项技术实现教育的发展进程[4]。

2.通过技术创新，提升教学质量

因为现代科技的发展进程较快，我们都被数字化的环境所包围。这种情况之下，观看教师教学的途径也非常多，这就让学习变得更加简单，借此激发了学习的兴趣，提高学习效率。技术的创新让开放教育的资源丰富多样，执行时便捷高效，以便于开放教育的质量的提升。开放教育对比传统教育还有一项人数上的优势，因为不受影响教学环境，所以进行开放教育的人数普遍规模较大。在人数众多时，就会因为个人的基础良莠不齐，导致学生之间出现差异性。正是这种差异性的产生，使学生之间共同学习、互帮互助。技术创新对于教师而言是一项非常好的教学工具，借此可以调动学生学习的积极性。智能教师对比传统教师对于人体面部表情的捕捉更加敏锐，通过表情就可以表达出在课堂中学生的学习状态，进行教学节奏的调整，通过这种方式为学习提供支持，促进教学质量的提升。

3.为教育的改革创新做出铺垫

我们正处于大数据时代，而受到数据信息的影响，教育体系也正在为创新改革做出转变。大数据的收集可以通过对学生的了解，结合学生的自身实际情况对教学内容以及教学节奏方面做出修改，尽可能地满足学生的个性化学习，真正实现因材施教。根据用户的日常喜好进行数据信息的采集，则可以根据用户喜好对其进行学习资源的推荐，支持学生网上的个性化学习。通过网络平台进行数据分析，对于学生的学习情况会更加全面。研究表明，文科生主要依靠平台所提供的学习资源，而理科生在使用平台时对于各种信息的搜索就较为平均全面，通过以上的结果，可以针对教学方案的制定进行修正，这对于教师的教学工作起到了非常重要的作用。

四、人工智能在开放教育中的应用

1.通过新兴科技，打造沉浸式虚拟学习环境

处于大数据为主导的环境中，学习形式的多样性也通过人工智能系统得以实现，开放教育需要利用现代化的科学技术为现代教育提供更新颖的教学模式，也就是从视觉空间上使学生可以身临其境地学习。这种技术可以对于没有图片的书籍进行情境的补充。在进行人工智能教学之前的应用技术是多媒体教学技术，通过制作各种生动有趣的教学软件，去吸引学生们在课堂上的注意力，以便于提升学生的学习兴趣。通过图片视频等形式为学生做出情境展示，将知识的文字化传授转变为象形思维，不仅可以加深学生的印象，还能提高学生学习的效率。当在人工智能系统在教育系统之中进行应用之后，智能化的视觉空间不仅为教学资源进行了大量的填充，在提供相关信息时不再只局限于文字与音响方面。虽然对于传统模式的教学方式冲击较大，但并不能完全地替代传统教学，而是起到了一个非常好的补充作用，改变了以往传统教学内容单一形式老旧的教学模式，整体的学习气氛更加生动活泼，从根本上激发学生的学习兴趣，从而提高学习质量以及学习效率。在进行实际教学的时候，对于企业的案例教学较少，以至于学生在进行学习与实践的结合效果较差，对于学习状态以及学习效果都有所降低。学校可以通过加大与企业之间的联系，进行智能化视觉空间教学，加强学生的学习与实践的联系。

2.打造智能化的学习课堂，提高学习效率

进行开放教育的学习的途径基本都是以线上学习为主。传统模式的线上教学是通过学生进行自主在网上搜索学习资料进行浏览，学习方式比较单一。因为是通过网络进行的线上教学，教师与学生的所处地点并不一致，课堂内容大多是老师在上面进行教学，学生在网络的另一边听讲，老师与学生之间缺乏一个有效的交流互动。在这种环境下进行学习时，不仅没有老师的交流，就是同学之间的交流也是近乎于无，因此，学生对于学习的积极性降低，导致学习的效率降低。所以，在进行网络课程的教学活动时，教师需要激发学生对于学习内容的兴趣，通过在网络课堂上增加交流互动，增强学习氛围。通过人工智能系统打造出智能化的网络学习课堂，不仅在教学学习的过程中增添了乐趣同时，促进学生与老师在教学过程中的交流互动。智能化网络课堂是通过两位老师的教学共同完成的，一位是进行课堂辅导的真人老师，另一位就是依附于人工智能系统平台的机器人助教老师。在不授课的期间就由这位机器人助教去协助真人教师进行问题的解答，弥补了传统教学中老师无法对学生的提问进行及时回应的问题，机器人助教还可以对于布置的学习作业以及学习进度进行跟进，对于学生进行及时的学习提醒。

3.智能化学习方案的定制

人工智能系统中的智能化的识别技术以及智能化的推荐技术的应用领域较多，在开放教育系统可以通过智能化识别技术对学生进行学习方案的制定，以此提升学生的学习效率。利用智能识别技术对于学生的数据信息进行采集整理分析，生成一套测试的问题，通过学生的答题情况掌握，学生对于学习内容的掌握情况，以此针对学生进行个性化的教学方案的定制，从教学资源、教学路径以及学习节奏等各个方面设计方案。在此基础上，可以通过智能化的推荐技术，进行对于此，学生的学习资源进行智能化的推荐，根据学生的学习情况智能化的识别系统进行学习方案的及时调整。接受开放教育的学生以参加工作者作为主要群体，普遍从事较为普通的基层工作，通过接受开放教育进行职称以及岗位的提升。有部分学生是自身的综合素质还没有达到提升要求，而另一部分则是某些单位对于学历上有具体的要求。所以，开放教育就是最好的进行自我提升的方式。根据此类学生的需求，系统平台就会通过智能化的推荐技术进行专业知识以及专业技能方面的推送，通过各种专业方面的推送，再对他们进行学以致用的引导。进行开放教育，最重要的就是教学结合实际，这样学生才能把学到的内容加以运用，解决实际工作中遇到的问题，将学到的知识以及实践的结果转化为工作的能力水平，实现自我价值的提升。

4.个性化的题目设计

由于现今的数字化技术发展日趋成熟，对于学生的学习信息的采集方式也是多种多样，这些信息数据经过长期的积累，形成的数据信息非常庞杂。根据收集到的学生信息，通过人工智能系统的计算分析技术对于学生的学习状态以及测试成绩进行分析，针对学生学习时遇到的较为薄弱的知识点，对于测试题目进行个性化的设计，再根据学生的完成情况进行重新的评估。由于开放教育平台对学生的学习行为的分析不够完善，对于学生的学习效果很难得到有效提升，可以根据上述的计算分析技术对学生学习的薄弱方面进行补足。因为在线教学时，老师设计的题目具有普遍性，并不能针对学生进行个性化的题目设计，所以在对学生进行学习效果的测试时，反馈回来的数据信息对于学生的个性教学帮助较小。而个性化的题目教学则会让学生对其薄弱的地方印象深刻，对于学习内容的记忆也更为巩固。在进行题目设计的时候，主要针对学生的薄弱点，促进他们产生学习的动力。学生在整体学习完成后进行测试答题，利用系统给出的详细的评分报告，针对学习不足的方面进行加强。

结语

综上所述，人工智能系统在开放教育中起到非常重要的作用。经过上文的分析可得，人工智能系统在开放教育的应用分为以下四个方面，包括通过利用新兴科技，打造沉浸式虚拟环境学习；打造智能化的学习课堂；智能化学习方案的定制；个性化的题目设计。以此，促进开放教育的人工智能化快速发展。