人工智能驅(qū)動下的自適應(yīng)本科教育新模式

李鴻鵬 劉怡秀

【摘要】? ? 隨著人工智能的快速發(fā)展，教育正經(jīng)歷從信息時代邁向智能時代，“人工智能+教育”的研究與應(yīng)用不斷深入，人工智能和教育的融合創(chuàng)新已經(jīng)成為未來教育變革的重要趨勢。本文以我國發(fā)布的新時代人工智能發(fā)展與十九大會議中提出的雙一流建設(shè)基本任務(wù)為指引，分別研究了本科教育為什么需要人工智能以及人工智能如何開啟自適應(yīng)本科教學(xué)新模式，以期能夠為未來本科教育提供更加個性化、人性化以及創(chuàng)新化的教育模式。

【關(guān)鍵詞】? ? 人工智能? ? 本科教育? ? 個性化教育? ? 自適應(yīng)

引言：

人工智能是自動化的感知、學(xué)習(xí)、思考與決策的智慧系統(tǒng)。隨著人工智能（Artificial Intelligence，AI）時代的到來，教育正經(jīng)歷從信息時代邁向智能時代，時代這種時代背景與特征的轉(zhuǎn)變對我國本科教育體系提出了全新的挑戰(zhàn)。同時，我國針對新時代人工智能技術(shù)的應(yīng)用提出了全新的發(fā)展規(guī)劃，著重關(guān)注人才培養(yǎng)模式和教學(xué)方法改革措施，致力于將人工智能技術(shù)解決方案落實在教學(xué)管控的全流程內(nèi)，如管理、內(nèi)容建設(shè)等，確保未來本科教育體系能夠得到全面革新[1]。同時，我國十九大會議也提出了加強本科與相關(guān)學(xué)科的一流化建設(shè)，確保高等教學(xué)應(yīng)用體系能夠向內(nèi)涵化轉(zhuǎn)變，提高對新時代背景的適應(yīng)能力。在這些背景條件下，一流本科教學(xué)體系的建設(shè)屬于未來發(fā)展的關(guān)鍵任務(wù)，在實際發(fā)展過程中需要解決大量存在影響的挑戰(zhàn)性問題。如，“以本為本”，全面落實“四個回歸”及高等院校如何培養(yǎng)高質(zhì)量本科人才等問題。那么如何將新一代人工智能與本科教育進行深度融合，使本科教學(xué)體系能夠得到全面革新，進一步提高其授課服務(wù)的質(zhì)量與精準化程度，增強整體教學(xué)的個性化級別，已經(jīng)成為本科院校重點關(guān)注的時代性主題[2]。本文針對當前人工智能時代對本科教育的改革進行了分析，進而重新審視本科教育為什么需要人工智能，并對人工智能與本科教育的深度融合進行了分析。

一、本科教育為什么需要人工智能

現(xiàn)階段，本科教育教學(xué)改革雖然取得了一定的成績，但問題仍然存在，例如知識傳授方式單一、教學(xué)內(nèi)容千篇一律、個性化教學(xué)流于表面、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式不完善等。具體來講，首先在知識的傳授方式上，目前的本科教學(xué)體系的實施過程主要依靠教師載體進行處理，其屬于組織與發(fā)起的結(jié)合體，是課堂的絕對中心。這種體系無法有效激發(fā)學(xué)生個體的主觀能動性，容易導(dǎo)致他們在學(xué)習(xí)過程中處于被動狀態(tài)，最終降低整體授課效果。同時，此類教學(xué)方式缺乏教師與學(xué)生以及學(xué)生與學(xué)生之間的交流互動，不利于本科知識的進一步傳承與發(fā)展。

其次，在實際教學(xué)階段，課程老師需要嚴格按照相關(guān)規(guī)劃內(nèi)容進行授課。在這種情況下，本科教學(xué)內(nèi)容可能會出現(xiàn)過時問題，無法達到隨時革新的效果，最終出現(xiàn)落后于時代的負面情況。同時由于現(xiàn)階段大部分高校重科研輕教學(xué)，導(dǎo)致高校教師工作重心偏科研，沒有較多時間與學(xué)生進行知識研討，各年實際授課內(nèi)容存在單一化問題，教師受限于教學(xué)規(guī)劃，無法對內(nèi)容授課順序進行靈活調(diào)整。

還有就是在個性化教學(xué)方面，本科教學(xué)階段教學(xué)老師需要根據(jù)自身經(jīng)驗，對學(xué)生進行授課指導(dǎo)。這種方式缺乏充足的客觀數(shù)據(jù)支持，容易導(dǎo)致學(xué)生對知識點的認知出現(xiàn)偏差，同時也無法針對性地制定切實可行的學(xué)習(xí)方案，因而個性化的輔導(dǎo)答疑也就無法進行。

隨著人工智能技術(shù)在近些年的飛速發(fā)展，這些教育難題將得到有效解決。教育信息化已經(jīng)由“互聯(lián)網(wǎng)+”邁入到一個新的發(fā)展階段—智慧教育。人工智能的發(fā)展，使得教育智能化不在處于單一發(fā)展狀態(tài)，而是轉(zhuǎn)變?yōu)榕c教學(xué)體系進行整合，為后續(xù)核心授課流程提供重要支持的基礎(chǔ)模塊。可以認為，人工智能將成為推動未來教育變革與發(fā)展的助推器[3]。

二、人工智能開啟自適應(yīng)本科教學(xué)新模式

隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，教育人工智能化也進入了一個新的發(fā)展階段—自適應(yīng)教育。自適應(yīng)（Adaptive），顧名思義是自動化調(diào)節(jié)與匹配處理的應(yīng)用技術(shù)方案，其在實際落實過程中可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)類型的屬性，進行靈活的規(guī)劃與調(diào)整，使其應(yīng)用方式、基礎(chǔ)順序、內(nèi)部參數(shù)與環(huán)境條件相匹配，達到理想的處理目標[4]。它不是指某項具體技術(shù)，而是多種知識和技術(shù)融合達成的一個結(jié)果[5]。運用人工智能技術(shù)來實現(xiàn)的人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)，這是對傳統(tǒng)自適應(yīng)學(xué)習(xí)的升級，也是對新型學(xué)習(xí)方式的探索，未來的本科教育將會在人工智能的影響下更加個性化、人性化、創(chuàng)新化[6]。本節(jié)基于人工智能的自適應(yīng)教育模式，通過對本科教育教學(xué)中學(xué)生的個性化教育、輔助教學(xué)以及教學(xué)管理三個方面分析人工智能對本科教育造成的影響和變化。

2.1教育模式更加個性化

如果說基于“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的教學(xué)模式解決的是“教育內(nèi)容送達問題”[7]，那么基于人工智能的自適應(yīng)教育模式將主要解決交互式自適應(yīng)學(xué)習(xí)難題，并且針對每一個學(xué)生制定其專屬的學(xué)習(xí)課程、學(xué)習(xí)路徑，學(xué)習(xí)評價也是針對每個人的，這樣就使得教育模式更加個性化。

基于人工智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模式將改變學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑。教師和學(xué)生應(yīng)用新技術(shù)的情況下會產(chǎn)生大量的過程數(shù)據(jù)，例如學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的課程內(nèi)容、教師布置的課后作業(yè)、每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣以及期末考試等數(shù)據(jù)?；谌斯ぶ悄艿淖赃m應(yīng)學(xué)習(xí)模式將結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)將這些數(shù)據(jù)采集起來，并利用相應(yīng)的學(xué)習(xí)算法處理學(xué)習(xí)過程中獲取到的各類數(shù)據(jù)，通過“生成適應(yīng)性內(nèi)容”與“獲取并分析反饋數(shù)據(jù)”兩者的相互迭代，將所有的教育內(nèi)容構(gòu)建成完整清晰的知識圖譜，再依據(jù)學(xué)生使用知識圖譜過程中采集到的海量行為數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，從而獲得準確客觀的知識圖譜。基于人工智能的自適應(yīng)教育模式將以優(yōu)化后的知識圖譜，為學(xué)生匹配最優(yōu)學(xué)習(xí)路徑。

基于人工智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)將改變學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在學(xué)生使用知識圖譜留下海量行為數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，基于人工智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)就能夠根據(jù)每個學(xué)生的天賦、潛能、個性和興趣，通過將優(yōu)化算法與人工智能技術(shù)相結(jié)合，實時反饋系統(tǒng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行實時監(jiān)督與反饋，逐步進化為與學(xué)習(xí)者越來越契合的適應(yīng)性“家教”。

基于人工智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)將改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式?！皡f(xié)作學(xué)習(xí)是一種高效的學(xué)習(xí)方式”，基于人工智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模式能夠構(gòu)建一個師生之間以及生生之間的交流平臺，通過數(shù)據(jù)挖掘，將各方面數(shù)據(jù)相近的人匹配在一起。在交流平臺上，師生之間以及生生之間就可以實時相互協(xié)作解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的各類問題。

2.2輔助教學(xué)模式更加完善

傳統(tǒng)的本科教學(xué)模式中，大部分本科院校均采用教師講授、學(xué)生聽取的教學(xué)模式。同時由于授課班級人數(shù)眾多，教師無法在有限的時間內(nèi)逐一了解每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，而為學(xué)生制定專屬于其個人的學(xué)習(xí)方式及研究方向?；谌斯ぶ悄茏赃m應(yīng)學(xué)習(xí)模式可以對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行統(tǒng)計分析，同時向授課教師反饋分析結(jié)果并實施因材施教，教師根據(jù)系統(tǒng)提出的問題相應(yīng)調(diào)整后續(xù)教學(xué)安排。另外基于人工智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)能夠替代教師的一部分機械化的工作，例如批改作業(yè)和試卷、拍照搜題與在線答疑以及智能測評等。這些教學(xué)改革不僅能使教師從繁重瑣碎的勞動中解放出來，把更多的時間投入到學(xué)生公眾中，同時它們共同為差異性、個性化的學(xué)習(xí)提供了有效保障。

另外，由于高校教師對于知識的掌握并不是特別完善的，因此基于人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)模式對每位教師在知識體系的構(gòu)建上可以節(jié)省許多時間，對教師的備課準備工作將是一個高效的助力。同時由于學(xué)生在復(fù)習(xí)及做作業(yè)時不可避免地會遇到一些問題，而授課教師無法時時為學(xué)生進行輔導(dǎo)學(xué)答疑，因此通過智能機器人以及智能化教育平臺不僅可以實時的接收學(xué)生的反饋，對學(xué)生提出的問題做出相應(yīng)的答復(fù)，而且還可以與學(xué)生進行實時在線溝通，起到為教師提供輔助教學(xué)的作用。

2.3教學(xué)管理模式更加精細

以往的本科教學(xué)中，受學(xué)校制度以及教師個人經(jīng)驗的制約，教學(xué)管理通常是以封閉的、依經(jīng)驗的、粗放的形式存在，教師往往只能通過靜態(tài)的、滯后的數(shù)據(jù)對教學(xué)過程進行管理。而基于人工智能的自適應(yīng)本科教學(xué)新模式通過對人工智能大數(shù)據(jù)的采集，可以對教學(xué)過程進行全面地、全方位的精準分析、可視化分析，使教師能夠在上課之前就掌握每一個學(xué)生具體的學(xué)習(xí)情況，做到對每一個學(xué)生的精細化了解。同時基于人工智能的自適應(yīng)本科教學(xué)新模式可以全面收集各主體的相關(guān)內(nèi)容信息，包括學(xué)生個體、家長、授課老師等，甚至還可以容納社會渠道的反饋信息。通過整理與挖掘相關(guān)信息的應(yīng)用價值，能夠為后續(xù)進一步教學(xué)提供細化處理意見，使應(yīng)用時間段的管控能夠達到理想級別，提高教學(xué)模式的應(yīng)用科學(xué)性。例如，在實際教學(xué)階段，通過部署智能化教學(xué)管理系統(tǒng)，可以對本科教學(xué)課程的數(shù)據(jù)進行深度挖掘，并支持直觀的圖形UI顯示，為教師或教研團隊提供互動操作方法。此類管理系統(tǒng)可以對教學(xué)過程進行實時監(jiān)控，有利于智能化診斷與調(diào)節(jié)，降低本科授課管理出現(xiàn)負面問題的概率，達到理想發(fā)展目標。

參? 考? 文? 獻

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[3] 楊現(xiàn)民，張昊，郭利明，林秀清，李新.教育人工智能的發(fā)展難題與突破路徑[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2018（03）：30-38.

[4] 蔡連玉，韓倩倩.人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)及其在學(xué)校教育中的應(yīng)用[J].浙江師范大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2019，44（06）：111-117.

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基金項目：2019年江蘇海洋大學(xué)高等教育科學(xué)研究課題《海洋大學(xué)本科教育人工智能與未來教育研究》（課題編號：GJ2019-04）;

李鴻鵬（1981-），男，黑龍江，講師，博士，主要從事教育人工智能及“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的研究;

劉怡秀（1984-），女，黑龍江，助理研究員，學(xué)士，主要研究方向：教育教學(xué)管理。