人工智能在中學(xué)輔助教育中的應(yīng)用前景探索

萬邦睿　張黎黎

[摘 要]人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的分支，隨著近年來的蓬勃發(fā)展已給各行各業(yè)帶來具有深遠(yuǎn)意義的影響。文章分析了中學(xué)教育的現(xiàn)狀和存在的問題，探索了人工智能在中學(xué)輔助教育中的一個(gè)應(yīng)用，介紹了智能輔助教育系統(tǒng)的作用、特征、優(yōu)勢，并對(duì)市場前景做出了預(yù)測。

[關(guān)鍵詞]人工智能；中學(xué)輔助教育；教育資源

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.197

1 中學(xué)教育現(xiàn)狀

教育乃立國之本，而中學(xué)教育乃是重中之重。一方面，中學(xué)生處于青春的成長期，各項(xiàng)綜合素質(zhì)逐漸完善中，中學(xué)教育意義和責(zé)任重大；另一方面，中學(xué)教育仍然是應(yīng)試教育為主，仍然需要面對(duì)千軍萬馬過獨(dú)木橋的“中考”“高考”，中學(xué)教育很大程度左右了學(xué)生的未來。

目前的中學(xué)教育資源，分為公共教育資源——公辦/民辦學(xué)校教育，和社會(huì)教育資源——私人家教、補(bǔ)習(xí)班等，有如下兩個(gè)特點(diǎn)。

1.1 學(xué)生得到的公共教育資源不足

學(xué)校班級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成是：一名班主任教師，多名科任教師。在大多數(shù)學(xué)校中，無論是班主任教師，還是科任教師，均會(huì)承擔(dān)其他班級(jí)的教學(xué)任務(wù)?？梢钥闯?，教師資源是非常有限的，加上“中考”“高考”的上線壓力，教師往往會(huì)將有限的精力分散關(guān)注在所有的學(xué)生上，每個(gè)學(xué)生得到的公共教育資源并不多。

1.2 學(xué)生獲取的社會(huì)教育資源不公

學(xué)生若在學(xué)校無法獲取更多的教育資源，將不得不轉(zhuǎn)向社會(huì)教育資源去求助。據(jù)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生參與社會(huì)教育資源的成本在200元/小時(shí)，學(xué)習(xí)費(fèi)用成本過高，進(jìn)一步造成普通學(xué)生的社會(huì)教育資源也無法獲取。

本文要探討的，正是通過人工智能這一現(xiàn)代信息化技術(shù)，構(gòu)建智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，使中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

2 智能輔助學(xué)習(xí)

2.1 人工智能簡介

人工智能（Artificial Intelligence）是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科，能夠?qū)θ说囊庾R(shí)、思維等信息過程進(jìn)行模擬。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近年來大數(shù)據(jù)技術(shù)的成功應(yīng)用，人工智能在越來越多的行業(yè)展現(xiàn)出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機(jī)器人“阿爾法”、微軟助理機(jī)器人“小娜”等為代表的虛擬智能機(jī)器人，能像人那樣思考，也具備超過常人的智能。

在國內(nèi)，人工智能在教育領(lǐng)域的理論研究和教學(xué)實(shí)踐表現(xiàn)得越來越活躍，盡管人工智能并不是為教育專門研發(fā)的，但是人工智能的不斷發(fā)展，使得其在教育中的應(yīng)用也越來越廣泛，教育的智能化一直是教育界和教育技術(shù)領(lǐng)域的理想和目標(biāo)。

2.2 智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)

智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其表現(xiàn)形式是能夠?yàn)槊總€(gè)學(xué)生，配備一個(gè)虛擬教師。學(xué)生能夠通過電子設(shè)備（如手機(jī)、計(jì)算機(jī)），與虛擬教師進(jìn)行交流對(duì)話，咨詢虛擬教師各學(xué)科的問題，并得到有效的學(xué)習(xí)輔助。

該智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，具備以下幾個(gè)特征。

2.2.1 虛擬教師跨學(xué)科能力

與傳統(tǒng)的教師專一某一學(xué)科不同，虛擬教師并沒有學(xué)科邊界劃分。只要學(xué)習(xí)系統(tǒng)研發(fā)出某一學(xué)科的學(xué)習(xí)算法，該虛擬教師就能夠獲取該門學(xué)科的能力。

2.2.2 虛擬教師深度自學(xué)習(xí)

虛擬教師的“智能”來源于三方面。一是學(xué)生基本信息檔案，該檔案涵蓋了從小學(xué)教育開始的學(xué)科成績、綜合能力、愛好特長等，虛擬教師得到學(xué)生的人物畫像。二是虛擬教師對(duì)學(xué)生的自學(xué)習(xí)，每一次雙方的溝通交流，虛擬教師都能夠不斷更新發(fā)展學(xué)生的畫像。三是虛擬教師對(duì)學(xué)校課堂內(nèi)容的自學(xué)習(xí)，虛擬教師并不是獨(dú)立于學(xué)校教育存在的，而是作為學(xué)習(xí)教育資源的一個(gè)補(bǔ)充，虛擬教師能夠掌握課堂進(jìn)展、作業(yè)部署、考試動(dòng)態(tài)等信息。

2.2.3 接近自然語義的溝通

學(xué)生與虛擬教師之間，可以通過自然語義的語音和文字進(jìn)行溝通，如 “今天數(shù)學(xué)作業(yè)第2題不會(huì)”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他計(jì)算輔助手段為補(bǔ)充，如上傳某道數(shù)學(xué)題圖片，虛擬教師通過圖形識(shí)別匹配，給出該題的解題思路和講解。

2.3 優(yōu)勢分析

智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，有三大核心優(yōu)勢。

一是“即學(xué)即問”，相比目前的學(xué)校教育和社會(huì)教育，學(xué)生在學(xué)習(xí)遇到困難時(shí)，只有有限的時(shí)間與教師交流，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)生將不受空間、時(shí)間限制，隨時(shí)隨地可以與虛擬教師互動(dòng)，獲取充足的教育資源。

二是“定制教學(xué)”，相比目前的教育形式，課堂上教師與學(xué)生是一對(duì)多的關(guān)系，教師不可能專為某個(gè)學(xué)生定制教學(xué)方案，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)虛擬教師與學(xué)生是一對(duì)一的關(guān)系，虛擬教師能夠更了解學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的具體情況制訂最佳學(xué)習(xí)方案。

三是“受眾廣闊”，相比目前的公共教育資源緊缺、社會(huì)教育資源費(fèi)用昂貴，智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)一旦推廣，受眾學(xué)生可無限增加，邊際效應(yīng)非常明顯。并且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特有的水平擴(kuò)展能力，能夠隨著學(xué)生人數(shù)的增加而增加，支撐廣大的學(xué)生輔助學(xué)習(xí)。

2.4 前景預(yù)測

筆者比較看好人工智能在中學(xué)輔助教育中的落地前景，除了前文所述的人工智能技術(shù)發(fā)展，為中學(xué)教育帶來的價(jià)值外，當(dāng)前國家政策和社會(huì)環(huán)境也非常有利。

第一，未來10年國家政府和教育部門會(huì)大幅增加在教育信息化產(chǎn)業(yè)上的投入，隨著《國家中長期教育改革和發(fā)展綱要（2010—2020年）》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》等相關(guān)規(guī)劃相繼出臺(tái)，各級(jí)地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產(chǎn)業(yè)的投入，人工智能+云計(jì)算是重中之重，人工智能技術(shù)的興起必將教育信息化推向一個(gè)新的高度。

第二，教育信息化逐漸成為風(fēng)口，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究《中國在線教育市場前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2015年在線教育市場規(guī)模大約為479億美元，而這一數(shù)字在2020年預(yù)計(jì)將增長到504億美元。這個(gè)持續(xù)迅猛增長的市場正在吸引越來越多的創(chuàng)意和資本，教育領(lǐng)域中的人工智能也很快會(huì)成為熱點(diǎn)，涉足其中的高科技公司也會(huì)越來越多。

3 結(jié) 論

本文通過智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，探索了人工智能在中學(xué)輔助教育中的一個(gè)應(yīng)用。雖然沒有介紹具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)研發(fā)，但對(duì)現(xiàn)狀痛點(diǎn)、應(yīng)用前景做了綜合性分析概述，相信隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展、教育領(lǐng)域的融合開放，本文探索的這個(gè)應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)于市場，使廣大中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]何維貴.利用現(xiàn)代化教學(xué)手段打造高效課堂[J].廣西教育（中等教育），2013（6）.

[2]王斐.人工智能在中學(xué)教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2013（4）.

[3]吳文鐵.人工智能教育對(duì)于培養(yǎng)中學(xué)生信息素養(yǎng)的作用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2008，4（35）.

[4]王大武，張權(quán)科.淺談中學(xué)信息技術(shù)課程中人工智能的教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2008，25（2）.