國內基礎教育人工智能技術應用的現狀、熱點以及趨勢
——基于近十年CNKI核心數據庫的文獻知識圖譜分析

王小旭

（沈陽師范大學 新聞與傳播學院，遼寧 沈陽 110034）

0 引言

近年來，國家對于人工智能的發展也越來越重視，2017年7月，國務院發布《新一代人工智能發展規劃》，在該文件中明確指出了人工智能的發展對于教育行業發展的重要性。2018年5月，教育部發布了《教育信息化2.0行動計劃》，再次強調了發展智能教育的重要性，開啟了智能教育時代。2020年3月，美國高等教育信息化組織發布的《2020年地平線報告：教與學版》，再次強調了人工智能技術在教育中的重要作用。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

研究數據的收集來源于中國知網（CNKI）數據庫，在高級檢索頁面中主題詞設定為“人工智能”并含“教育”。學科設定為“社會科學Ⅱ輯”中的社會科學理論與方法、社會科學及統計學、教育理論與教育管理、高等教育；“信息科技”中的無線電電子學、電信技術、計算機硬件技術、計算機軟件及計算機應用和互聯網技術。時間跨度為2010年1月1日至2020年3月15日。期刊來源選取“核心期刊”和“CSSCI”。共檢索到914篇，剔除不符合主題的文獻，共得到792篇作為研究樣本。

1.2 研究方法

本研究利用CiteSpace V軟件進行可視化分析，繪制了2010年以來國內人工智能教育的作者、機構合作圖譜，關鍵詞共現圖譜等，對現有的文獻進行定量和定性分析。知識圖譜是通過“圖”和“譜”的雙重特征與性質，基于科學知識對象顯示其發展進程和結構關系，通過可視化知識圖形和序列化的知識譜系，呈現知識元或知識群之間網絡結構互動交叉演化或衍生等諸多復雜的關系。本文除了采用文獻研究法之外，還采用了對比分析法，通過對不同的文獻進行對比分析，了解人工智能教育的應用現狀以及特點。

2 研究現狀、熱點以及發展趨勢

2.1 現狀

（1）作者和合作機構分析。對人工智能基礎教育領域的作者和機構進行分析，可以較全面地了解該領域的研究情況。在CiteSpace V軟件中，節點類型（Node Types）選擇作者（Author）和機構（Institution），Top N設置為50，可獲取作者的發文量。根據普賴斯定律，核心作者的發文量N=0.749（ηmax）1/2，其中ηmax表示發文量最多作者的發文數，普賴斯認為如果一個作者發文量≥N，那么他就是該領域的核心作者，如果核心作者的發文總量超過總發文量的50%，表示該領域內已經形成了核心團隊[1]。

（2）合作機構分析。在 CiteSpace V軟件中，查詢和了解到相關的合作機構信息，北京師范大學教育學部、華東師范大學教育學部、東北師范大學信息科學與技術學院、天津大學研究學院是具有代表性的學術機構，其中天津大學教育學院的研究成果最多，處于知識圖譜的核心位置。

2.2 研究熱點與趨勢分析

運行CiteSpace V 軟件，選取2010—2020年，時間切片為1，節點類型為關鍵詞，閾值設置為Top30，使用突現詞算法，得出人工智能領域突現詞信息。在 CiteSpace V中某聚類包含的突發節點越多，該領域越活躍，能代表該領域的新興趨勢[2]。

2010—2013年開始出現的突現詞為機器人、學習和問題解答。張國民在信息技術課程中利用虛擬機器人進行教學時發現，學生學習了程序設計的基本知識和機器人相關知識的同時，也實現了學生對于程序設計的興趣的提升[3]。王竹立從歷史、認知心理學和現實主義3個視角，分析了技術與個體學習之間的關系[4]。2014—2015年開始出現的突現詞為MOOC、學校和學堂。該時期，MOOC、學校和學堂成為研究熱點。2017—2018年開始出現的突現詞為個性化學習、教育現代化、產教融合和教育信息化2.0。何克抗對利用人工智能技術如何促進個性化學習進行的詳細、深入的論述。謝青松解釋了人工智能時代的職業教育如何深化產教融合，有機銜接產業鏈。2018年后開始出現的突現詞為人工智能時代、教育變革、智能時代。這一時期，人工智能時代、教育變革、智能時代成為研究熱點。

2.3 人工智能在基礎教育中的應用

（1）機器人教學。人工智能在基礎教育領域研究的相關高頻詞有學科核心素養、機器人、人工智能教育、教育信息化、STEM教育和計算思維，這些詞匯的出現都與機器人教學有關，由此可見，機器人教學的應用愈加廣泛[5]。如中國人民大學附屬中學從計算、感知、認知、創新等層面，構建了金字塔形的中小學“STEAM+人工智能教育”課程體系[6]，溫州中學創建了創客空間實驗室，在中小學教學的過程中，很多教師也會引入人工智能技術開展機器人教學，進而提升教學效率和教學質量。（2）VR教學技術。VR虛擬現實教學（VR教學）技術，可以提供多維交互體驗的服務需求，拓展學習邊界，從而為學習者提供更有效的學習支持服務。知識圖譜技術與大數據分析，采用思維導圖（腦圖）促進對知識的理解。（3）輔助教師完成教學工作。基礎教育以傳授知識為主，重點考查學生對各門學科知識點的掌握，人工智能目前已逐漸替代教師完成一部分的工作，比如，人工智能可以幫助教師完成學生的試卷的檢閱以及錯誤的批改工作，同時，人工智能也可以完成一些簡單的教學工作。同時，人工智能技術還可以輔助教學完成備課工作，教師可以輸入所要備課的內容，人工智能技術可以完成相關教學內容的搜索，并依據內容的難度進行分類，進而滿足教師的個性化備課需求。

3 研究結果

（1）人工智能得到迅速發展和提升。首先，我國人工智能教育從2010年以來一直處于平穩發展階段，直到2017年，隨著《新一代人工智能發展規劃》文件的發布，關于人工智能的研究得到迅速提升。（2）人工智能教育的應用也越來越廣泛。人工智能教育應用在2016年再次進入大眾的視野，該技術快速發展將會推動人工智能教育應用研究，擴大人工智能教育應用的范圍，同時其中的智能導師系統、智能評測系統、教育仿真游戲、教育機器人和虛擬現實教育出現，很大的程度上減輕了教師的負擔，提高教學效率。（3）得到更多家長的認可。近幾年來，隨著我國居民收入水平的提升以及教育支出比例的提升，家庭對于孩子的教育工作的重視程度也越來越高，家長們都渴望得到更加優質的教學資源，而隨著人工智能教育的發展以及人工智能教育所凸顯出來的優勢的增多，人工智能教育逐漸地滿足了家長們的這些需求。同時，人工智能教育也得到了家長們的認可。（4）發展愈加人性化。人工智能教育應用也將會越來越人性化，采用人工智能教育技術不僅能夠代替傳統的工作下的人工工作的方式，同時也會更加關注使用者的心理和情感變化。采用人工智能開展教學工作，不僅可以與學習者之間開展互動，同時還能隨時隨地、時時刻刻的關注著學習者的情緒和心理波動，變得更加的人性化。

4 結語

本文結合人工智能技術的發展現狀、熱點以及發展趨勢，詳細地為大家闡述了人工智能在基礎教育中的具體應用，希望可以讓更多人了解人工智能技術在基礎教育工作中的應用現狀。