淺談人工智能教育發展的必要性

張冰冰，高娜，韓曉越，姜德君

（沈陽大學師范學院，遼寧沈陽 110044）

1 發展人工智能教育的背景

人工智能的歷史由來已久，早在1956年在達特茅斯學院舉辦的以此會議上，計算機專家約翰·麥卡錫提出了“人工智能”一詞，這被認為是人工智能誕生的標志。也是經過三次浪潮，第一次是20世紀50年代末到20世紀80年代初，第二次為20世紀80年代初至20世紀末；第三次為21世紀初至今。正如潘云鶴院士在“全球人工智能高峰論壇”上所言[1]，60余年來，機器定理證明、機器翻譯、模式識別、專家系統博弈、神經網絡學習和機器人七個領域迅速發展，積累起的技術基礎支撐起了模擬醫生、模擬翻譯者、模擬下棋的人，有的技術還能摸擬人或生物的各種動作。

如今，從siri到指紋解鎖、人臉識別、在線翻譯助手、智能機器人等，人工智能進入了電商零售、金融、交通、醫療健康、個人助理等多個方面。國內外也都對人工智能進行積極的布局，2016年美國發布 《美國國家人工智能研究與發展策略規劃》英國發布《人工智能：未來決策制定的機遇與影響》法國2017年4月份制定人工智能發展戰略。我國許多企業在積極實行人工智能技術，如百度在2016年入選MIT的科技評論，在語音搜索，無人車，無人駕駛，自動翻譯以及人工智能在各種商業服務中正在積極布局，阿里巴巴在廣告的自動設計和刷臉支付上實現了人工智能”。同時中國政府也開始聚焦人工智能，2017年7月印發了 《新一代人工智能發展規劃》。 為搶抓人工智能發展的重大戰略機遇，構筑我國人功智能發展的先發優勢。明確提出完善人工智能教育體系后，人工智能技術加速其在教育領域的應用。

2 為什么要發展人工智能教育

2.1 發展人工智能教育是促進學生個性化發展的要求

我國 《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2012—2020年）》指出樹立多樣化人才觀念，尊重個人選擇，鼓勵個性發展，不拘一格培養人才。大自然之所以精彩是在于它的千姿百態的差異性，對于人類世界也是一樣，如果想要它能夠精彩紛呈，就要注重個性化發展[2]?！皬膶W習中心的內在本質來看，個性化是基本方向。過去整個教育是以教師為中心的，是以教為中心的。所以是教師控制著整個教育的流程，控制著整個學習的過程”?？偸且贫ê靡惶讟藴屎湍繕?，讓所有的學生都朝著這一個目標發展，而如果其中有學生偏離這個目標或者努力并不是朝著這個目標，就會被冠以“差學生”“壞孩子”的名號。而顯少的對學生的具體情況，年齡特點，興趣愛好，特長等方面表現出更多的關心和尊重?！度珖彝ソ逃隣顩r調查報告（2018）》顯示，學生和班主任都認為家長最關注孩子的學習，學生認為家長對自己最關注的方面是學習情況、身體健康、人身安全。96.2%的四年級學生和95.8%的八年級學生表示家長對自己成績期望至少是“班里中等”，僅有3.8%的四年級學生和4.2%的八年級學生認為家長對自己成績的期望是“考多少名都可以”同時，四年級、八年級班主任認為家長關注學生的方面是考試成績，遠高于對愛好和特長發展、心理狀況、人際交往等方面的關注。然而，八年級學生最希望父母關注的三個方面實際上是興趣愛好活特長、心理狀況和身體健康。

從以上報告可以看出，中國現在對于學生個性化發展的培養還是缺乏，由于受到傳統教育理念根深蒂固的影響。然而對于現代社會的發展，經濟、政治各個方面都要求要對學生更好地進行個性化的培養。無論對于政治還是對于經濟，都需要更多的創新才能更好地進行。同時促進學生的個性化發展不僅是國家發展的需要，也是學生身心健康發育的自然需求。因而充分尊重小學生的個性化發展，進行有效的教育，使學生能夠自然地釋放天性，是他們自己形成的個性能夠充分得到發展，從而形成良好的性格是非常重要的。

而個性化學習是技術與教育高度融合的高級階段的表現方式，我國現正處于教育信息化高速發展的時期，基礎設施的建設已經達到完備階段，教師的教育理念和方法也得到了很大的轉變，但是現在仍然只停留在了將信息化教學當成一種工具階段，還沒能達到教育信息化與教學的真正融合。中國的信息化方向將和人工智能緊密結合起來，很多信息化的專家認為，信息化的第一階段是數字化；第二階段是網絡化；第三階段是智能化。中國現在正處于網絡化，而網絡化一定會轉向智能化。所以要充分利用人工智能對學生個性化發展的作用。

2.2 發展人工智能教育是技術本身的要求

人工智能主要是研究開發用于模擬、延伸和拓展人的智能的理論方法，技術及應用系統的一門新的技術科學。領域的研究主要包括機器人、語言識別，圖像識別，自然語言處理和專家系統等[4]。“人工智能與教育的深度融合，需要從實際出發，將教育人工智能產品與學校學習真正融合，探索新型教學模式、教學設計模式、學習模式、管理和評價模式等”。下面將從人工智能的三大技術分析人工智能對于教育的作用，包括語音識別與情感計算技術、自然語言處理技術、行為服務的自適應學習技術。

2.2.1 語音識別與情感計算技術

語音識別是現在人工智能領域比較常用的，比如語音搜索一些內容。情感計算則相對比較復雜一些，在我們日常的生活中，人隨時隨地都會有喜怒哀樂的情感起伏變化，那么情感計算研究就是試圖創建一種能感知、識別和理解人的情感，并能針對人的情感做出智能、靈敏、友好反應的計算系統，即賦予計算機像人一樣的觀察、理解和生成各種情感特征的能力。情感計算研究的發展在很大程度上依賴于心理科學和認知科學對人的智能和情感研究取得新進展。在人工智能應用于教育上時，“對學生的聲音、表情、運動、心智等情感數據進行采集，通過語音識別與合成、人臉檢測與對比，情感計算等技術對學生進行分析，以達到對學生充分的了解與認知”。拓展教師的感知范圍。在傳統的教學環境當中，即使經驗再豐富的教師也不可能將每個學生的情感變化都能了然于心，而通過這個技術可以了解學生的情感變化并提供及時的幫助。針對學習者的情緒情感變化，實現個性化學習資源，學習路徑，學習服務的推送，實現學生的個性化發展。

2.2.2 自然語言處理技術

自然語言處理是人工智能的一個重要方向，語言是人類的區別于動物的本質特征，只有人類具有語言特征[5]?！坝米匀徽Z言與計算機進行通信，這是人們長期以來所追求的。因為它既有明顯的實際意義，同時也有重要的理論意義”。人們可以用自己最習慣的語言來使用計算機，而無須再花大量的時間和精力去學習不很自然和習慣的各種計算機語言。而這一技術應用到學校中，可以使人機交互便捷性提升顯著?？梢詫W生作業進行自動批改，對學生的學習狀況做出自動評估，為教師生成詳細的學情報告，進而提出修正意見。這樣可以減輕教師的工作壓力，提高教學效率。也可以讓學生對自我評價有更科學的認識。另外在自然語言技術發展成熟后，人機交互沒有障礙情況下結合智能機器的深度學習特點，可以更好地滿足學生個性化學習的需求，畢竟人的能力是有限的，所以知識再淵博的教師也是術業有專攻，不能都全面了解。但是機器的能力是無限的，機器可以通過深度學習掌握更多的內容。

2.2.3 行為服務的自適應學習技術

自適應學習是指根據學習者的知識能力、認知風格等特征自動安排學習活動和學習內容，并通過對學習者互動的持續分析。也就是說，任何通過不同學生的反應而推薦不同的題目或者知識點的系統，都帶有“自適應學習”功能。自適應在當下也有部分產品應用到了自適應技術。但是在人工智能情境下的自適應系統是更有深度的，更加成熟的。 搜集大數據—構建學習模型—輸出學習建議是實現人工智能自適應學習的基本步驟。首先根據使用后學生留下的海量行為數據進行挖掘，其次得到準確客觀的知識圖譜，最后，系統根據優化后的知識圖譜，為學生匹配最佳學習路徑。人工智能的自適應學習技術應用到學校中可以對小學生進行個性化特征分析、對學生進行測評并智能推送學習內容，個性化學習路徑推薦，學習結果預測等。通過對于學習行為的智能分析，為學習者提供個性化學習服務。

3 結語

通過回顧人工智能發展的歷史，當前政策背景的分析及人工智能技術對教育發展的作用分析可以看出人工智能教育有其發展的必要性，也一定會促進教育的深入發展。但同時在迎接這種發展的同時，也要迎接其挑戰，如人工智能教育必然要依據大數據，如何更好地解決這些數據的安全問題，也要避免教育過度依賴人工智能，避免是師生成為人工智能教育的附庸等一系列問題還需要深層次的分析與解決。總之，在發展過程中，教育要積極運用技術的優勢與潛能，同時直面其挑戰，更好地為社會經濟發展做貢獻。