ＡＩ教育應用研究的回顧與反思

【摘要】本文分析了1994-2005年間教育技術主要期刊中有關AI教育應用的論文，回顧并反思了教育技術界對人工智能在教育應用方面研究的現狀。通過研究發現：近年來有關人工智能教育應用方面的研究，呈明顯增加的態勢；相關的研究基本把握到技術發展的脈搏，但開發性研究相對較少，特別是成型的智能教學系統開發的研究還需要加強。

【關鍵詞】回顧與反思，人工智能，教育技術，Agent，知識工程

【中圖分類號】G40-057

【文獻標識碼】A

【論文編號】1009—8097（2006）04—0076—04

一、引言

人工智能（Artificial Intelligence—AI）已經與多媒體技術、網絡技術、數據庫技術等有效的融合，為提高學習效率和效度提供了有力的技術支持，而引起教育技術界廣泛關注。為了把握國內教育技術界十余年在人工智能技術教育應用方面的相關研究的脈絡，窺視人工智能在教育技術領域應用水平和發展動態，加速人工智能技術在我國教育技術界的應用進程，有必要對我國教育技術界十年來與人工智能教育應用相關的研究成果進行回顧，并結合人工智能技術的最新成果對教育和教學應用現狀進行反思。

二、研究材料

本文選用1994年1月到2005年5月，11年間《中國電化教育》、《電化教育研究》、《中國遠程教育》和《現代教育技術》四個有影響的期刊作為研究材料，從應用領域追溯源技術的向度窺視教育技術界對人工智能技術關注的深度和廣度。通過對刊物中有關人工智能在教育技術中的應用的論文的分析，可以獲得很多關于人工智能應用趨向的重要信息。此外，選用了《計算機仿真》、《計算機應用》期刊以及《人工智能新進展：1994》和《中國人工智能進展：2003》兩個年度的人工智能方向的論文集，以從源技術研究到應用領域擴展向度來窺視人工智能教育應用研究的深度和廣度。

三、研究方法與工具

本文主要采用文獻調研法和內容分析法，并抽取有代表性的資料樣本進行意向性分析（特征分析）、趨勢分析（發展分析）、比較分析等；再按照分析維度對樣本進行量化處理（評判記錄和信度分析）；最后運用統計方法進行處理。由于這兩種研究方法選取分析的重點和采用的手段不同，所以我們綜合采用兩種研究方法，對研究材料進行了分析。

四、結果分析

（一）文章總量上的宏觀分析

從表1的統計結果可以看出，1994到2005這11年間，教育技術界的四個期刊發表的人工智能與教育應用關系比較密切的文章將近100篇，與《中國人工智能進展》和《人工智能新進展》兩期刊相比，仍然相差較大，同計算機仿真和計算機應用更是相差甚遠（《計算機仿真》和《計算機應用》統計的是兩種刊物中，與人工智能領域相關的所發表的文章），這個結果從一個側面反映了，人工智能源技術研究界對教育應用關注的程度要高于教育技術研究界對人工智能教育應用的關注程度。

（二）發表論文的時序分析

圖1的統計結果表明，我國教育技術界對人工智能教育應用關注程度，總體呈現逐年遞增的態勢（在2001年出現統計上的個體差異）。

各個刊物分年度統計結果表明，《中國電化教育》和《電化教育研究》兩個期刊是最早關注人工智能技術教育應用的，表現了對新技術的敏感，四個期刊從99年開始與該研究相關研究的論文明顯增多并呈現出持續性，2004年所發表的文章比94到99年這6年的總和還要多，表明了教育技術研究界對人工智能教育應用方面的關注程度明顯提高。

（三）文章內容分析

表1 分刊統計

圖1 教育技術四個期刊每年發表文章統計

11年來教育技術研究者所關注的范圍相當廣泛(見表2)，體現了研究取向的多元化。通過詳細統計分析，我們仍然能夠發現，人工智能教育應用方面的研究還是遵循ICAI（智能計算機輔助教學）—AI與網絡教學—ITS、智能答疑、智能評價—Agent技術及其應用—多元智能—知識工程，這一線索。當然，其中也包含著其它的一些研究問題，如智能學習、智能管理等。

表2文章的研究內容統計

其中，從1994年到世紀之交，教育技術界的廣大研究者，主要關注的是與ICAI領域的相關研究。主要涉及人工智能對教學設計的影響、在教育應用中引入人工智能理論等，與實踐相關的研究中也只是將關注點放在對當時已有的教學系統或教學系統設計的智能化上，從一定程度上表現出了人工智能理論在教育技術中應用的理論研究與實踐相結合的趨向。由于人工智能技術本身的限制（如開發工具和平臺的限制），技術開發仍然比較薄弱，成型的可供實踐教學使用的智能化輔助教學系統相對來說比較少，即使部分開發出的系統，由于技術或硬件條件的限制，真正投入到教學實踐的也不多，更多的研究還是停留在理論層面的探索和實驗階段。

步入21世紀之際，人工智能教育應用與網絡技術融合的研究隨之增多。主要是人工智能技術的網絡教學應用策略的探討、基于WEB的智能網絡教學模型框架的探索和構建等等，涉及到網絡教學可以應用人工智能技術來解決的很多薄弱環節（主要有《關于網絡教學平臺智能化開發的技術可行性初析》、《人工智能的網絡教學應用策略》、《智能化提升現代遠程教育水準的重要途徑—遠程教育領域AI應用前瞻》等共9篇）。

隨著人工智能研究的不斷深入和對傳統教學技術和理念的不斷反思，智能導學系統、智能答疑系統、智能考試與評價系統等直接關系著教學應用的深層問題的相關研究也不斷出現，充分發揮了人工智能技術在教學中應用的優勢。如：《關于采用Agent技術構建遠程教育智能導學系統的研究》、《論分布式學習環境下的智能授導系統發展》和《CELTS標準在網絡智能授導系統中的應用》等共20篇，主要是關于智能教學系統的研究與開發；而《智能答疑系統的設計與實現》、《國內外智能答疑系統的比較研究》、《基于智能Agent的在線答疑系統的設計》等主要是關于智能答疑方面的探索和實踐；《基于計算智能的智能考試理論研究》、《基于WEB的智能教學系統評價》、《智能化遠程考試系統的研究與實踐》、《工程圖形考試的自動評判系統研究與開發》等7篇則主要是關于智能測試和評價系統的研究和開發。

Agent技術作為近幾年分布式人工智能(DAI)等領域研究的熱點之一，人們引入了許多心理學和人類行為學的概念，這使Agent具有了很強的智能性和人性化的色彩，而且易維護和擴展。^[1]因此，Agent其本身的優勢以及對學生、教師的活動和行為自動預測和控制的可行性，對于培養學習者的多元智能，提升學習者的自主性和積極性具有現實意義。同時也豐富了教學模式和策略，引發了教育技術研究者對教學角色的思考。所以，在近5年里有關Agent技術、多元智能與網絡教學的研究，基于Agent技術的遠程教學系統的設計與開發，網絡協作學習中智能代理模型的研究，多Agent系統的遠程教學模式研究等，受到教育技術界的廣泛關注，并在四個期刊上占有相當大的篇幅。

近來，作為人工智能的一個熱點研究領域——知識工程逐漸納入教育技術研究者的研究視野。由于知識工程主要涉及到“軟計算、Agent、自然語言理解、邏輯與推理、形象思維研究、基于事例的推理、機器學習、知識本體論等領域”^[2]，在知識經濟時代即將來臨之際，很可能成為教育技術界關注的熱點研究領域。

（四）相關研究屬性分類統計

與該研究相關的論文屬性，筆者主要將其歸為理論、技術闡述性研究和教學應用實踐研究兩類，而將報道、常識、知識性表述歸為其它類。

表3 文章分類統計

注：后四種刊物統計的是人工智能研究界對人工智能教育應用方面的研究。《計算機仿真》86篇取樣8篇；《計算機應用》198篇取樣18篇

表3統計結果表明，教育技術研究界對人工智能教育應用的相關研究中，有關應用的理論和人工智能技術闡述性的研究占了較大比例，而技術應用或者開發智能系統的相關研究，相對于前者來說較少，況且，即使是涉及到成型系統，也僅僅是給出了其理論框架，真正開發出實用系統的文章更是鳳毛麟角。事實說明，在教育技術研究界，研究者把很大的精力放在人工智能技術的引入的理論研究的層面，或者說仍然處于技術到應用領域的引入期。

而人工智能研究界對人工智能教育應用方面的研究的關注程度要高于教育技術研究界（見表1結果），而且從研究屬性統計結果也表明，相對教育技術研究界來說，人工智能研究者所進行的實踐應用研究占有較高的比例，說明其在技術應用和拓展方面具有相當的潛力和積淀。

（五）研究方法分析

表4的統計結果表明，我國教育技術界在AI教育應用方面的研究目標類型主要集中在理論研究和技術闡述性研究兩方面，技術開發性研究相對于前兩方面來看仍然比較少，評價研究更為鮮見；在研究方法類型方面，仍然以定性的研究為主，比較研究相對較小，定量研究仍為空白。從1994年

到2005年十一年間，從研究方法的統計中未發現有基于時間序列方面的顯著性特征分布（故表4，未列出年度的統計結果）。

表4 我國教育技術界四個期刊十年AI研究類文章研究方法統計

理論研究和技術闡述性研究較多，而開發研究相對較少，說明教育技術界在對AI教育教育應用極度關注的同時，對AI技術支持工具的應用還存在不小的盲區，工具的應用水平還有待引起足夠的關注。

評價性研究、比較研究數量小，至少說明三個方面的問題。其一是，對技術的研究還不夠深入，對技術應用的評價就缺乏足夠的信心；其二是，開發出的成型的智能教學系統或者教學模塊相對較少，可供評價研究的資源匱乏；其三，由于技術被引入至一個應用領域后涉及到評價體系的重新認識和確立，受到AI教育應用水平的限制，其教育應用評價研究及體系確立就自然缺乏依據。

定性研究比較集中而定量研究為空白，說明了教育技術界對AI教育應用方面的研究仍處于啟蒙期，將技術引入教學實踐中并使其發揮應有的作用，還存在著不小的距離，所以，更談不上對一個智能教學模塊或者成型的智能教學系統進行教學應用方面的定量研究了。如：跟蹤學習者學習行為并對其進行定量分析，提出建設性策略；定量分析對某個學科知識體系表征方法上差異，對促進學習結果的影響因素方面的研究；知識目標分類方法上差異在知識傳遞效度方面的定量研究等。

五、結論與反思

分析結果表明，盡管教育技術研究界對AI教育應用研究的研究題材相當廣泛，但仍然能夠發現其隱含的特點和存在的問題。

第一，“技術發展不斷發揮著引導教育技術研究的作用。一種新興技術的出現總是會掀起相應的研究熱潮，引發對技術在教育中應用的探討與評價”^[3]，人工智能技術發展與研究的熱點直接影響著其在教育中應用研究和探討的熱點。越來越多的專家和學者呼吁把人工智能作為教育技術學的重點研究方向之一。

第二，近年來有關這方面論文數量在增加，從某種程度上說明教育技術研究者已經開始廣泛關注這一領域，但是，研究方法上還與技術發展不同步，深層次的應用研究還有待加強，特別是能夠將技術最新成果應用于實際教學活動中去而促進應用水平發展的研究還是太少。

第三，從研究者關注的研究內容方面，越來越重視對ICAI與網絡教學的研究，知識工程也初見端倪。在近幾年中ICAI和ITS的遠程教育研究呈現急劇增長趨勢，對Agent及其應用和智能答疑、智能評價問題的研究也在增多，這些都與網絡技術的迅速發展是不開的。

第四，在研究的角度和所采用的方法上，由于教育技術這個學科比較復雜，研究者學術背景也多種多樣，導致在進行研究時采用的研究方法差別較大。但反映出在開發性研究中的系統開發薄弱，特別是在目前有關AI開發工具已經發展到了一個新的水平的前提下，缺少運用某個開發工具（如：Visual Prolog、C++、Java等）進行的智能教學系統開發的研究，需要引起教育技術研究界的特別重視。

參考文獻

[1] 曲霖潔，劉培玉.基于Agent的網上教學系統的研究[J].電化教育研究，2002，(1)

[2] 黃榮懷，李茂國，沙景榮.知識工程學—一個新的重要研究領域[J].電化教育研究， 2004，(10)

[3] 祝智庭，孟琦.從美國博士學位論文的元分析看教育技術研究趨向[J].電化教育研究，2002，(12)

The Review and Anti-think on Study of AI Applied for Education

——The Review on the Application Study of AI in the Field of Education Technology in the Past 10 Years

Ma YingfengXiao Xiaofei

Education Technology Department ， Shaanxi Normal University， Xi’an Shanxi， 710062

Abstract: This paper analyzed the thesis relevant to AI application in education in the main periodical of education of technology during 1994-2005， reviewed and reflected the actuality of AI application in education and found that there has been a sharp rise in the research of AI application in education in recent years and the researches basically reflects the development of AI technology. But we also found the system development research is inadequate relatively and more realizable intelligent tutoring systems development researches are needed.

Keywords: Artificial inTelligence， Education Technology， Agent， Knowledge Engineering

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