淺談人工智能技術(shù)如何助力教育教學(xué)

李輝雄

人工智能技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域非常多，在教育教學(xué)中應(yīng)用也越來越普遍。下面我們就從模式識別技術(shù)、自然語言理解技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)這四個領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用來分析如何利用人工智能技術(shù)來提高教育教學(xué)效率、促進(jìn)學(xué)生個性化及自主學(xué)習(xí)及簡化教學(xué)工作任務(wù)。

一、人工智能模式識別技術(shù)助力教育教學(xué)管理

目前人工智能在教育教學(xué)管理中的應(yīng)用主要有兩個：一個是師生跟蹤、人臉考勤等，另一個是學(xué)生課堂內(nèi)外行為檢測、表情分析等;這些都屬于人工智能模式識別技術(shù)的范疇。

具體應(yīng)用實例為圖像識別技術(shù)可完成教師的考勤，促進(jìn)教風(fēng)建設(shè);智能跟蹤攝像機(jī)搭配行為分析技術(shù)可督促學(xué)生自律，規(guī)范學(xué)生課內(nèi)外日常行為。比如通過海康威視智能跟蹤攝像機(jī)的人臉識別功能，搭配智能圖像分析技術(shù)，實現(xiàn)對教師授課畫面智能捕捉，同時可自動將實際上課科目與排課系統(tǒng)進(jìn)行比對，遏制教師曠課或私自調(diào)課，為課堂督導(dǎo)提供參考數(shù)據(jù)，助力學(xué)校教風(fēng)建設(shè)。通過科達(dá)人臉考勤攝像機(jī)，以無感知的方式地準(zhǔn)確考核每一個學(xué)生的課堂出勤狀況;可解決學(xué)校教育教學(xué)管理中學(xué)生曠課、教師上課遲到、私下調(diào)換課等難點(diǎn)痛點(diǎn)。此外，學(xué)生在課堂內(nèi)外的表現(xiàn)比如出勤情況、行為檢測、表情分析可通過智能圖像分析技術(shù)提供豐富的數(shù)據(jù)，自動統(tǒng)計分析、總結(jié)并輸出結(jié)果。班主任可根據(jù)分析軟件提供的準(zhǔn)確量化數(shù)據(jù)結(jié)果及參考解決方案，更好完成班級課堂內(nèi)外紀(jì)律管理，促進(jìn)學(xué)風(fēng)建設(shè)。科任教師則可以根據(jù)統(tǒng)計各個學(xué)生整堂課的表情反映的信息，并據(jù)此修改教學(xué)內(nèi)容及方式，以適合學(xué)生學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效果。

二、人工智能自然語言理解技術(shù)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

自然語言理解主要是研究如何使計算機(jī)能夠理解和生成自然語言的技術(shù)。自然語言理解在教育教學(xué)中應(yīng)用有：機(jī)器翻譯、人機(jī)對話等。

隨著自然語言處理技術(shù)以及語義分析技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器翻譯經(jīng)常應(yīng)用于學(xué)生自主學(xué)習(xí)語言類科目;例如學(xué)生英語單詞學(xué)習(xí)可以借助金山公司發(fā)布的金山詞霸、金山快譯等軟件實現(xiàn)英漢互譯;學(xué)生英語寫作方面則可以借助英語作文智能批改應(yīng)用軟件;用手機(jī)對英語作文隨拍隨傳，軟件自動識別手寫單詞，自動批改評分，對語法、單詞等錯誤進(jìn)行批注;這些應(yīng)用能讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力進(jìn)一步提高。

而當(dāng)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中遇到問題時，借助基于自然語言處理技術(shù)構(gòu)建的人機(jī)對話系統(tǒng)可以對問題和答案進(jìn)行分詞處理、模板匹配自動對問題和答案進(jìn)行課程類別判斷，返回相似度最大的答案;更好地服務(wù)于學(xué)生，體現(xiàn)出學(xué)習(xí)的自主化。同時有條件的學(xué)校則可借助訊飛開發(fā)的人機(jī)對話系統(tǒng)進(jìn)行中高考口語聽說考試訓(xùn)練;學(xué)生隨時可以通過人機(jī)對話系統(tǒng)對自己的口語進(jìn)行評測。

三、人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)

近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型已經(jīng)成為探討社會認(rèn)知、記憶、學(xué)習(xí)等高級心理過程機(jī)制的不可或缺的工具;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在學(xué)習(xí)中應(yīng)用研究也逐漸成熟。

追求學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)，是新課標(biāo)的核心精神。基于學(xué)習(xí)方面研究的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠如同智能助理，實現(xiàn)人的個性化需求。人工智能技術(shù)的興起，更準(zhǔn)確的說是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，讓因材施教看到了極大的希望和曙光。例如科大訊飛神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)個性化教學(xué)產(chǎn)品依據(jù)的是每個學(xué)生日常學(xué)習(xí)的大數(shù)據(jù)，可以把當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)編進(jìn)計算機(jī)進(jìn)行分析。比如學(xué)生所做的試卷、作業(yè)，這是課前和課后銜接的一個重要環(huán)節(jié)，機(jī)器把做完的作業(yè)編成計算機(jī)可以處理、分析的數(shù)據(jù)，有了大量學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)以后，系統(tǒng)可以對學(xué)生進(jìn)行問題診斷，最后給學(xué)生推送個性化的學(xué)習(xí)資源。在這個學(xué)習(xí)過程中逐漸建立每一個孩子自己特有的知識譜圖和最佳的學(xué)習(xí)路徑，成為每個孩子貼身的“老師”。

四、人工智能自動化技術(shù)簡化教學(xué)工作任務(wù)

教師對學(xué)生家庭作業(yè)和考試進(jìn)行評分，需要花費(fèi)大量的時間。而隨著人工智能自動化系統(tǒng)技術(shù)介入，可以快速完成這些任務(wù)，為教師節(jié)省更多時間，同時為縮小學(xué)習(xí)差距提供建議。

英文、中文的作文題已經(jīng)可以利用自動化系統(tǒng)技術(shù)評測，已經(jīng)過多次實驗驗證評測準(zhǔn)確。現(xiàn)在四六級考試中的英文作文若用這個技術(shù)可實現(xiàn)一人一機(jī)來評，它不僅僅減少了老師的負(fù)擔(dān)，更重要的是帶來了數(shù)據(jù)。現(xiàn)在科大訊飛的人工智能技術(shù)可以批閱越來越多的中英文作文題，以后還可以批閱更多領(lǐng)域的題目。未來機(jī)器還可以把更多優(yōu)秀的活動變成一種模型讓計算機(jī)去運(yùn)行，從而代替很多繁瑣的工作。

而類似智學(xué)網(wǎng)之類的閱卷和考情分析自動化技術(shù)可以根據(jù)每個地區(qū)歷年的考試試卷進(jìn)行基因級的知識點(diǎn)分析，將傳統(tǒng)需要一個教研組花上幾個星期的時間才能得到結(jié)果，只需要短短幾秒鐘就能夠分析出所有涉及到的考點(diǎn)，更為強(qiáng)大的是，考情系統(tǒng)還可以根據(jù)算法預(yù)測未來考試的知識點(diǎn)占比和分?jǐn)?shù)占比，并根據(jù)知識點(diǎn)提供海量的真題題庫;這將極大的提高老師在輔導(dǎo)學(xué)生備考過程中的效率。

人工智能技術(shù)近幾年發(fā)展非常迅速;目前有些已經(jīng)可以代替人類工作學(xué)習(xí)。人工智能的研究成果應(yīng)用到教育過程中助力教育教學(xué)，將會促進(jìn)教育的工作效率、產(chǎn)生新的教學(xué)模式。總之，在不久將來隨著人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，將對教育行業(yè)的產(chǎn)生巨大的推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1]張逸凡.人工智能技術(shù)在金融行業(yè)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（23）：258-258.

[2]汪正剛.基于認(rèn)知發(fā)展理論的兒童早教類App設(shè)計開發(fā)研究[D].沈陽航空航天大學(xué)，2017.