智能教育產品：構筑基于AIoT的智慧教育新生態

王一巖 鄭永和

(北京師范大學 科學教育研究院，北京 100875)

一、引 言

隨著以物聯網、大數據、云計算、人工智能、5G為代表的新興智能技術的快速發展，智能時代的教育教學逐漸呈現智能化、精準化、個性化的特點，為新時代教學理念的革新和人才培養模式的變革提供了新的驅動力。在此背景下，智能教育產品的研發與應用逐漸受到國內外智能教育研究機構和互聯網教育企業的關注。從智能教育產品的價值定位來看，無論是數據挖掘、學情分析、學習者建模還是個性化的資源推薦和學習路徑規劃，其最終目標都是面向學習者真實的學習需求，為其提供適切的學習支持服務，而智能教育產品通過對多種智能技術的有效匯聚和協同作用，能夠打破智能技術研發的“孤島”，構建基于“人機交互、情境感知、數據采集、學業診斷、學情分析、學生畫像、精準干預”多位一體的系統化、智能化解決方案，實現對多元學習場景的智能感知和深度融通，構建面向多元學習時空的智能教育數據生態，以此為智能時代教育服務水平的提升和教學模式的優化提供底層技術支持，構筑基于人工智能物聯網(AIoT)的智慧教育新生態。因此，在智能技術與教育教學深度融合的時代背景下，如何構建面向智能時代教育改革發展的智能教育產品研發與應用模式，明確智能教育產品的研發現狀與應用前景，探究智能教育產品對教育改革發展的核心作用，是當前階段智能教育產品相關研究需要解決的關鍵問題。本文通過對以上問題的解答，系統分析智能教育產品的價值定位、核心功能、應用前景和發展趨勢，以期為后續相關研究的開展提供借鑒。

二、智能教育產品研發與應用的動因

(一)智能教育產品是智能技術教育應用的根本落腳點

智能教育產品的研發與應用是智能技術與教育教學深度融合的重要場景和關鍵途徑，物聯網、大數據、云計算、人工智能等新興智能技術應用的最終目標是要以教育數據為抓手，探究教育發展的底層規律，明確學生真實的學習需求，進而實現智能化的教育服務供給，促進學生個性化學習。而智能教育產品的研發是智能技術教育應用的根本落腳點，能夠對數據挖掘、學情分析、學習者建模、資源推薦、人機交互等智能技術進行有機整合，形成面向復雜教育問題的系統化解決方案，提升智能技術對教育教學實踐的服務能力，并以智能教育產品應用的實際問題為依據對智能技術的研發方向進行修正。從這個層面來講，智能教育產品的研發與應用能夠彌合智能技術研發和智慧教育應用之間的間隙，實現“問題”導向和“需求”導向之間的協調統一(鄭永和，王一巖，2021)，一方面從教育研究的科學問題出發對智能技術教育應用的關鍵任務進行梳理，另一方面以國家教育事業發展重大問題的解決為導向，從“提高教育質量、保障教育公平”的遠景目標出發對智能技術在其中的潛在價值和核心功用進行梳理，以此為教育智能技術的研發理清方向，提升智能技術對教育改革發展的服務能力。

(二)智能教育產品是驅動智能教育服務體系變革的重要抓手

智能教育產品的研發與應用能夠在極大程度上變革傳統的教與學生態，構建“資源供給、學業診斷、學生畫像、個性服務”一體化的智慧教育服務新生態，促進教育供給能力的系統變革，以此為教育改革發展提供新的驅動力。其一，通過對互聯網海量教學資源的精準表征和智能聚合，對多模態教學資源之間的邏輯關系進行梳理，明確教學資源和學科知識點之間的映射關系，為教學資源的個性化推送提供支持；其二，通過對學習者與智能教育產品交互數據的采集分析，對其進行智能化的學業診斷，明確學習者知識、能力、學習態度、學習風格、學習動機的發展狀況，全方位、綜合化地智能測評學習者學業發展狀況；其三，通過對學習者全周期、多場景、全方位的跟蹤測評，實現面向多元學習場景的常態化數據采集和融合分析，對學習者的知識、認知和情感發展狀況進行智能化的精準測評，構建動態的學習者模型，以此對學習者的學習需求進行精準預測，并為其制定個性化學習方案。智能教育產品應用的核心目標在于通過智能技術的應用實現泛在化的情境感知、動態化的學業測評、精準化的數據采集和智能化的教育服務，以此打造人工智能教育大腦，實現教育規模化和個性化的協調統一，促進學習效率的提升和學習生態的變革。

(三)智能教育產品是推動智能時代學習模式變革的核心驅動力

進入教育改革發展新時期，我國教育領域的主要矛盾已經由稀缺的優質教育資源與人們日益增長的高質量教育需求之間的矛盾，轉變為優質、均衡、個性、終身教育發展同落后的教育供給體系和教育服務模式之間的矛盾(鄭永和等，2021)。在此背景下，如何為學習者提供適切的學習資源和個性化學習方案，是教育個性化、終身化、均衡化發展需要解決的關鍵問題。而智能教育產品的應用為此問題的解決提供了技術手段，包括通過多樣化智能教育產品的應用，構建面向多元學習場景、滿足學習者多樣化學習需求的智能教育服務體系；通過學習指令的識別與智能應答、多模態學習交互數據的采集和分析、學業水平診斷和人格特質識別、學習意圖識別和學習需求預測，實現個性化的資源推薦和學習路徑規劃，為學習者提供適切的學習方案，以此助力學習模式的變革、學習理念的革新和學習生態的重構。從本質上講，智能教育產品的推廣和普及能有效改善當前民眾高質量的教育需求和低水平的教育服務供給之間的矛盾，有效解決區域性教育資源分布不均、網絡學習資源獲取困難、疑難問題無法及時解決等問題，幫助教育不發達地區的學生獲取高質量的教育資源和及時的教學輔助，在更大程度上保障教育公平、提升教育質量，為構建“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會奠定堅實基礎。

三、智能教育產品的概念內涵、核心功能與角色定位

(一)智能教育產品的概念內涵

智能教育產品旨在以物聯網、大數據、人工智能、邊緣計算、5G等新興智能技術為依托，以構建面向學習者多樣化學習需求的智能教育服務體系為愿景，以革新智能時代的人機協同學習模式為目標，打造基于新興智能技術的“軟硬件一體化的機器智能實體”，通過學習意圖識別與應答、學習情境感知與計算、學習數據采集與匯聚、學習畫像構建與更新、學習需求分析與預測、學習服務生成與推送，為學習者打造智能化的學習助手和學業導師，通過人與機器的自然交互精準識別學習者真實的學習意圖和學習需求，為學習者提供智能化的學業輔助和個性化教學輔導，提升智能教育服務的供給水平，打造基于AIoT的智慧教育新生態。其核心思想是利用人工智能技術幫助機器模擬人類對外界信息的感知、加工和意義建構模式(王一巖等，2021)，利用多模態交互的思想和方法實現機器與學習者之間的自然交互(田陽等，2019)，進而提升機器的智能化水平，幫助機器模擬專家教師的經驗和方法來為不同學習需求和特征的學習者傳授知識和技能，為學習者打造智能化的“AI助手”“AI教師”和“AI學伴”(周琴等，2020)。以智能教育產品為抓手提升智能技術對教育改革發展的服務能力，打造面向智慧教育發展的產品生態、資源生態、數據生態、服務生態，重構智能時代的教育服務供給體系，實現教育規模化和個性化的協調統一，在更大程度上保障教育公平、提升教育質量。

經典的智能教育產品主要包括智能導學系統、教育機器人、教育智能體、自適應學習平臺等。近年來，隨著人工智能技術的快速發展和智能硬件的逐步成熟，智能手機、平板電腦、電子白板等設備的教育應用越發廣泛，逐步出現一系列相對成熟的智能教育產品。當前常見的智能教育產品可大致分為三類：1)智能感知類，如智能手表、智能手環、智能座椅、腦機接口、眼動儀等。這類產品具備較強的感知和交互功能，它通過采集學習者的行為、心理和生理信息數據，以“量化自我”的思想實現對學習過程和學習行為的精準刻畫；2)智能輔助類，如翻譯筆、掃描筆、故事機、點讀機、智能音箱、錯題打印機、智能手機、平板電腦等。這類產品具備一定的學習輔助功能，能夠幫助學習者完成簡單、重復性的工作，如單詞查詢、資源檢索、拍照搜題、作業批改等，減輕學習者的學習負擔；3)智能服務類，如學習機、家教機、智能作業燈、智能教育本等，具有代表性的是科大訊飛的AI學習機、字節跳動的大力智能家教燈。這類產品具有相對完善的學習輔助、學業診斷和教學輔導功能，能通過采集學習行為數據實現對學習者知識、能力的精準測評，進而實現系統化的學情分析，并為學習者提供個性化的資源推薦和學習路徑規劃服務，助力學生實現個性化學習。從整體看，我國智能教育產品的研發雖然發展歷程短，但已初具規模，市場前景整體較好，科大訊飛、騰訊、百度、字節跳動等互聯網企業在智能教育產品的研發方面投入了大量的人力物力，未來一段時間內會有大量成熟的智能教育產品出現，共同助力我國教育改革發展的實踐進程。

(二)智能教育產品的核心功能

圖1 智能教育產品的核心功能

1.學習意圖識別與應答

智能教育產品對學習者學習意圖的識別主要通過語音交互、文本輸入、指尖點擊等交互行為數據智能化診斷評估學習者的學習意圖，主要包括：指尖點讀、發音練習、單詞聽寫、拍照搜題、資源檢索、文本翻譯、作業批改、智能答題等。智能教育產品通過語音識別、圖像識別、語義分析、智能對話、交互分析等技術模擬人類對外界信息的感知、加工和意義建構，診斷和識別學習者真實的學習意圖，為其提供及時有效的教學輔助。

2.學習情境感知與計算

學習情境的感知與計算是智能教育領域需要解決的關鍵問題，也是智能教育產品應用需要關注的核心要點之一。學習情境的感知旨在對特定學習時空條件下人、機、物、環境等實體狀態的信息進行全時空、多角度的精準采集，精準刻畫特定學習場景下的實體要素及其相互之間的關聯關系，實現對學習現象的有效還原和對學習規律的科學解釋；通過智能教育產品的應用對學習者在不同學習內容、學習資源、學習任務、學習活動、學習環境、學習設備、學習服務、學習環境條件下學習過程和學習結果數據的建模分析，實現基于情境感知的全時空、多主體教育建模，實現對教育情境的智能感知和有效還原。比如，利用智能教育產品的空間定位功能識別學習場景，利用溫度、光線、濕度傳感器記錄物理環境信息，利用學習論壇的評論、點贊、回復數據記錄社會交互信息等。

3.學習數據采集與匯聚

學習數據的采集與匯聚是智能教育產品需要關注的核心問題。智能教育產品應用的最終目標是變革現有的教育服務供給體系，提升智能教育服務的供給能力，而實現這一目標需要在更深層次上幫助機器了解學習者的學習興趣、學習風格、學習偏好、學習態度、學習的自我效能感等特征。因此，這需要從更廣泛的層面實現面向多元學習主體的多模態數據感知與融合，利用智能感知技術實現智能采集學習者學業測評數據、心理測評數據、學習行為數據、生理信息數據，并對多元學習情境下的學習數據進行實時匯聚和精準分析，實現面向不同教育產品、不同學習主體、不同學習情境的數據采集與融通，如利用教育智能筆記錄學習者的筆跡、筆尖壓力數據，利用智能手環、腦機接口技術記錄學習者的生理信息數據，利用學習者與智能教育產品的交互數據記錄學習者的學習流數據等。

4.學生畫像構建與更新

學生畫像，又叫學習者建模，是近年智能教育領域關注的核心話題，旨在依據學習者的知識技能、認知行為、情感體驗等特征挖掘分析并構建相應的數學模型(王小根等，2021)，反映學習者學習過程的思維活動、學習方法、對新知識的響應和應用等特征。目前研究者大多基于學習者的行為、生理、心理數據，利用行為分析、認知診斷、知識追蹤、情感計算等方法表征學習者的“知識、認知、情感”狀況，以此反映學習者深層次的知識建構模式、認知發展規律和情感發生機制(黃濤等，2020)。當前階段智能教育產品的研發大多具備基本的學習意圖識別、學習數據采集和學習服務供給等功能，但對學習者內在認知發展狀況的準確評估和對學習者學習興趣、學習風格、學習動機、學習偏好的精準發現才是智能教育服務的核心，只有在對學習者潛在特征要素進行深層次挖掘評估和動態化建模分析的基礎上才能夠了解學習者真實的學習需求，并為其提供適切的支持服務。

5.學習需求分析與預測

它通過學習數據的采集和學習者模型的構建，對學習者的知識掌握程度、認知發展狀況進行精準測評，對其學習偏好和學習風格進行精準分析，在此基礎上對學習者潛在的知識、能力薄弱點進行智能診斷，并結合最近發展區理論對學習者的發展潛能進行精準預測(劉寧等，2020)，以此智能化地診斷評估學習者的學習需求，為設計個性化學習方案提供參考。

6.學習服務生成與推送

學習服務的生成與推送是智能教育產品應用的核心，也是智能教育研究的關鍵落腳點。個性化學習服務的生成主要通過采集與分析學習過程數據，實現智能化學業診斷，構建精準化學習者模型，并通過學習需求和學習資源、學習路徑之間的精準匹配，為學習者提供精準化的學業診斷、資源推薦和學習路徑規劃服務，助力學生實現個性化學習。智能化學習服務能力的提升是智能教育產品研發的核心要點，它通過對智能教育產品服務能力的精準測評，檢驗智能技術教育應用的成效，并以此為基礎探測智能教育產品的薄弱環節，為后期研發提供修正依據。

(三)智能教育產品的角色定位

1.助學者：智能化的學習輔助

智能教育產品的學習輔助功能主要體現為幫助學習者利用教育產品的智能化、便捷化、高效化、及時化特征完成自身需要經過重復機械勞動才能完成的工作，比如，單詞查詢、句子翻譯、資源檢索、在線搜題、作業批改、錯題本整理等。這些工作不僅耗費學習者大量的認知資源，而且對學習者認知水平的提升沒有太大幫助，在一定程度上增加了學習者的學業負擔。智能教育產品作為模擬、延伸和拓展人類智能的機器智能實體，能在一定程度上替代學習者完成這些低層次、單調性、重復性的工作(余勝泉等，2019)，在極大程度上將學習者從枯燥乏味的重復勞動中解放出來，以智能化、及時化、精準化的學習應答為學習者提供科學有效的學習支持服務，留出更多時間給學習者從事創造性的腦力勞動，最大程度地提升學習效率。

2.導學者：個性化的教學輔導

智能教育產品的教學輔導功能主要體現為答疑和輔導功能。它通過精準分析學習者的學習過程和學習結果數據，智能診斷學習者的知識、能力薄弱點，系統解答學習者的疑難問題，并針對學習者學業發展的潛在問題為其設計個性化的學業提升方案，助力提升學生學業水平。在這個意義上這是賦予了智能教育產品“AI教師”的角色，利用機器智能為學習者提供AI智能教師， 通過解答學生問題和監測學習路徑分析學生潛在認知水平的發展狀況，精準化測評分析學習者的學業發展狀況，構建面向學生個體學業發展的個性化成長檔案。這一方面能夠針對學生現有知識、能力的薄弱點為其提供精準化的學業問題解決方案，另一方面能夠針對學生學業發展的潛在問題為其制定個性化的學業提升方案，幫助學生獲得學業的長遠發展。

3.督學者：精準化的學情監管

智能教育產品的學情監管功能主要體現為記錄學生學習表現，包括學習過程的行為投入、認知投入、情感投入等，以此反映學習者學習過程的綜合表現。它通過采集分析學生的學業表現數據和學習投入數據并可視化呈現，實現對完整學習過程的有效還原，構建面向學習者個體的智能化學習檔案。這一方面可以從更深層次上了解學習者的知識、能力薄弱點，探究其學習動機、學習風格、學習偏好等潛在特征的發展狀況，并為其制定個性化的學業發展規劃；另一方面便于家長、教師及時了解學生的學習動態和學業表現，以便提前發現潛在的學困生。

4.伴學者：及時化的陪伴溝通

智能教育產品的陪伴溝通功能包含兩層含義：其一，利用智能教育產品的即時通訊功能，家長可及時與學生進行語音、視頻通話，學生也可隨時聯系家長、教師、同學；其二，智能教育產品通過擬人化的語音交互和表情模擬為學習者提供接近真人的溝通體驗，可幫助學習者提升學習的趣味性。這在極大程度上緩解了學習的枯燥感，為學習者打造智慧化的學習伙伴，消除學習的孤立感，從而為學習者提供悅趣化的學習體驗，在更大程度上激發學習者的學習興趣。

四、智能教育產品研發與應用的研究愿景

AIoT技術的核心在于通過匯聚物聯網、大數據、人工智能、云計算等技術的核心優勢，實現萬物智聯化、數據化，以“數據”作為智能時代信息交換和流通的智力資源，實現不同用戶群體、不同終端設備、不同系統平臺、不同應用場景之間的互融互通，構建基于AIoT的智能生態體系。智能教育產品的應用能夠充分發揮AIoT技術的核心優勢，以智能教育產品的情境感知功能為依托，實現對多元學習場景中“人、機、物、環境”的泛在感知和智能互聯，通過教育數據的智能采集、分析、匯聚和融合，實現對學習需求的全面測評、學習主體的精準建模、學習現象的有效還原、學習服務的智能推送，為學習者提供“產品、資源、數據、服務”一體化的智慧學習支持服務，進而實現“學校、家庭、場館、戶外”多元學習場域的深度融通，構筑“學生、教師、家長”共同參與的智慧教育學習社區，重構基于AIoT的智慧教育新生態。

(一)實現“人—機—物—環境”的泛在感知和智能互聯

智能教育領域AIoT技術的應用主要通過智能教育產品的應用對智慧學習場景的人、機、物、環境等要素進行智能感知和精準分析，實現對真實教育場景中人(學生和教師)、機(教學設備和教學服務)、物(教學內容和教學資源)、環境(時空環境和社會情境)的泛在感知和智能互聯，幫助機器了解課堂教學生態系統的表征形態和運行邏輯，并以此為基礎解讀課堂教學的發生機理。其一，實現對教育情境構成要素的智能感知和精準建模。利用智能教育產品的情境感知功能可實現對學習過程中學習者、教師、教學內容、教學資源、教學服務、教學活動、教學環境的智能感知和精準建模(黃志芳等，2015)，構建面向智慧教育發展的多層次、細粒度數據指標模型，實現對教育情境各構成要素的全時空、多維度、精準化建模分析。其二，實現多源異構數據的匯聚和融合。它通過對人、機、物、環境各要素的精準刻畫，實現面向真實教育場景的多源異構數據的匯聚和融合，以動態的教育數據流模型模擬教學生態系統的演化過程，強化教育情境構成要素之間的互融互通，打造基于AIoT的智能教育數據生態，實現對教育過程的有效還原和對教育現象的科學解釋。其三，理清智能教育生態系統的運行機制。智能教育產品的廣泛應用，能實現對多元學習時空的智能感知和精準建模，打造基于AIoT的智慧教育大腦，有效還原智慧教育生態系統中數據和信息的流轉模式，并以此為基礎挖掘分析智慧教育生態系統的運行模式，在更深層次上明確智慧教育生態系統的演化規律，進而為精準化的教育治理和教育供給提供支持。

(二)打造“產品—資源—數據—服務”一體化的智能教育供給模式

智能教育產品的研發是項系統工程，不僅包括硬件產品的開發，還包括與之配套的一系列智能服務，包括教育資源的組織、聚合與供給，教育數據的采集、匯聚與分析，教育服務的計算、生成與推送等，以此打造“產品—資源—數據—服務”一體化的智能教育供給模式，在更大程度上提升教育服務供給水平，為教育質量的提升和教育公平的實現提供支持。其一，打造面向多元學習場景的智能教育產品生態，即打造面向教室、校園、家庭、科技館、博物館等多元學習場景的智能教育產品體系，利用多樣化的智能教育產品實現對復雜教育情境的智能感知和融合分析，針對學習者在不同學習場景下多樣化的學習需求，為其提供基于情境感知的智能化學習支持服務，滿足課堂學習、在線學習、混合學習、移動學習、泛在學習等多樣化學習活動的開展對智能技術教育應用的根本需求，促進教育服務能力的整體提升。其二，創設面向多元學習需求的智能教育資源生態。教育資源的組織和聚合旨在利用知識圖譜的方法對知識點之間的上下位關系、蘊含關系、前后關系進行表示(李振等，2019)，建立學習資源與學科知識圖譜之間的映射關系，進而為教育資源的跨平臺遷移、系統化重組和個性化推薦提供支持(鄭永和等，2021)。在學習者使用智能教育產品的過程中，它可以根據學習者真實的學習需求，智能聚合多模態的教育資源，為學習者提供智能化的資源推薦，提升資源檢索效率，避免海量教育資源給學習者資源檢索和選取帶來的認知負荷。其三，構建面向多元學習時空的智能教育數據生態。智能教育產品的應用旨在以多樣化的智能教育產品為依托，實現對復雜學習場景的智能感知和精準建模。它通過對完整教育情境中“人—機—物—環境”的智能感知和融合計算，實現不同終端設備之間、不同系統平臺之間、不同應用場景之間的互融互通，強化人與人、人與機、人與物、人與環境之間的泛在連接和數據融通，實現面向復雜教育系統的全方位感知與智能分析；通過多源異構數據的采集、分析、匯聚、融合，構建面向多元學習場景深度融合的智能教育數據生態。其四，構筑面向多元學習主體的智能教育服務生態。智能教育產品應用旨在通過指尖點擊、文本輸入、語言交互、表情識別等手段建立人與機器之間的多模態交互通道，實現人與機器的自然交互，幫助機器及時了解學習者的學習意圖和學習需求，并提供擬人化的實時應答，為學習者提供智能化的“智慧學伴”，實現機器智能和人類智能的和諧交互和群智融合。它通過對學習者學習意圖的精準識別和學習需求的智能評估，實現智能化的教育資源組織與聚合，強化學習需求和學習資源、學習路徑的精準匹配，為學習者制定個性化的學習方案，以此革新智能教育服務體系，提升智能教育服務能力，構筑基于AIoT的智慧教育新生態。

(三)強化“學校—家庭—場館—戶外”多元學習場域的深度融通

智能教育產品的應用能夠實現面向“學校、家庭、場館、戶外”的學習情境感知、學習數據采集和學習服務生成，利用AIoT技術實現面向多元學習場景的智能感知和深度融通，為學習活動的發生提供全方位、系統化的學習支持。其一，推動智能教育產品在多元學習場景的廣泛應用。隨著智能技術的快速發展和智能教育產品的快速普及，現階段無論是教室、校園、家庭、科技館、博物館還是戶外，都配備有一定的智能教育產品，學生個人也經常配備有一定的可穿戴或者攜帶便捷的智能教育產品。因此，智能教育產品在很大程度上已遍布學生生活、學習的各個場景，為多元學習場景的泛在感知和深度融通提供了物質基礎，有助于構建基于AIoT的智能教育產品生態，即通過多樣化智能教育產品的應用構建泛在感知、智能增強、多元學習場域深度融通的智慧教育新生態。其二，實現面向多元學習場景的常態化數據采集與匯聚。智能教育產品的應用為教育數據的采集、匯聚和分析提供了物質基礎，利用智能教育產品實現對多元學習情境中學習過程數據的智能化采集分析，精準刻畫學習者在多元學習情境中的行為、認知、情感狀態，實現數據驅動的教育現象的解釋和教育過程的還原，探究學習者在學校、家庭、場館、戶外等多元學習場景中的學習表現，利用多模態數據融合的方法挖掘分析學習者的潛在特征，實現對教育規律的科學詮釋。其三，打造基于情境感知的智能教育服務模式。智能教育產品應用的最終目標是能夠為學習者提供精準、及時、有效的智能教育服務，進而為個性化學習目標的實現提供支持。它通過構建面向多元學習場景的智能教育產品生態，利用情境感知技術智能感知和精準分析課堂、校園、家庭、科技館、博物館、藝術館以及戶外學習場景中復雜的教育情境，實現多元學習場域的深度融通，打造基于情境感知的智能化教育服務模式(吳永和等，2017)，為學習者提供更加精準化、智能化、情境化的資源供給和學習支持，提升教育服務的供給水平，在更大程度上助力學習者個性化學習的實現。

(四)構筑“學生—教師—家長”多端聯動的智慧教育學習社區

隨著智能教育產品技術水平的成熟和學生、教師、家長對其接受度的不斷提升，未來智能教育產品將逐漸走入真實的教育教學場景，服務于學生、家長、教師等多樣化的用戶群體，為學校教育、家庭教育、家校溝通提供有效支持。其一，智能教育產品支撐人機協同教學的有效開展。隨著人工智能與教育教學融合趨勢的不斷加深，智能教育產品作為一種技術中介，逐漸參與課堂教學的各個環節，為教與學活動的開展提供多元的技術支持，實現高效的作業批改、及時的學情分析、科學的問題診斷、精準的教學反饋(鄭永和等，2021)，有利于打造基于“教師—機器智能—學生”三位一體的人機協同教學新生態，助力課堂教學理念的革新和課堂教學模式的變革。其二，智能教育產品幫助家長及時了解學生的學習動態。現有產品大多是面向學生和家長的客戶端應用，家長能及時了解學生在利用智能教育產品開展學習的過程中發起了哪些學習請求，作業完成的質量如何，當天的學習疑難點有哪些，教師對學生的學業評價如何。這在極大程度上幫助家長隨時掌握學生的學習動態，并采取針對性的措施幫助學生解決學習問題，助力學生健康成長。其三，智能教育產品有助于打造家校協同的智慧教育學習社區。智能教育產品的應用不僅能夠為學習者提供系統化的學習支持服務，還能幫助教師和家長及時了解學生的學習動態和潛在的學習問題，并通過教師和家長的有效協商采取針對性的措施助力學生學業發展和人格完善，為學校教育和家庭教育的開展提供充足支持。因此，智能教育產品的應用有助于構筑基于“學生—教師—家長”多端聯動的智慧教育學習社區，強化家庭和學校之間的溝通協商，幫助教師和家長全面了解學生在多樣化學習場景中的學業表現，實現對學習者人格特質的精準識別和對學習者潛在問題的科學發現，助力學生的全面發展。

五、智能教育產品研發與應用的實踐進路

隨著智能教育研究的快速發展和智能教育產品的逐步成熟，未來智能教育產品的應用將在教育教學理論和實踐研究中占日益重要的地位。但當前階段智能教育產品的研發與應用仍然存在智能教育產品不成熟、產品種類稀少、服務場景有限、評價體系不完善、倫理邊界不清晰等問題，后續研究需要重視以下方面：

(一)實現基于多模態交互的智能教育產品研發與改進

人與機器的自然交互是提升智能教育產品質量的核心，也是當前智能教育產品研發需要解決的關鍵問題，能夠在最大程度上為學習者帶來真實的學習體驗，提升人機協同學習的成效。未來智能教育產品的研發需要利用多模態交互技術實現機器與人的自然交互和智能應答，利用語音識別、表情識別、姿態識別、語義分析、生理信息識別技術實現多通道、多模態的數據采集和融合分析，提升機器對學習者學習意圖的識別能力，智能評判學習者的真實學習需求，以實現擬人化的自然交互，為學習者提供更悅趣化的學習體驗。

(二)打造聯通多元學習場景的智能教育產品生態

智能教育產品的廣泛應用能夠充分發揮AIoT在智慧教育中的技術功用，實現多元學習場景的互聯互通和深度融合，進而為智能教育服務的發生提供物質基礎。這需要打造能夠聯通多元學習場景的智能教育產品生態，使得智能教育產品的應用能夠覆蓋課堂、校園、家庭、場館、戶外等正式和非正式學習場景，實現泛在化的學習情境感知，對多元學習場景的學習過程數據進行精準化的采集分析，實現面向時空融合的學習者建模和學習情境建模，構建基于AIoT的智慧教育新生態。

(三)建構基于智能教育產品的人機協同學習理論體系

智能教育產品與教育教學的深度融合已成為智能時代教育變革的重要表征形態。未來無論是課堂學習還是家庭學習，智能教育產品都將在其中發揮重要作用，借助智能教育產品的資源整合、數據采集、智能診斷和精準服務功能，實現智能教育服務供給水平的不斷優化。智能教育產品支持下的人機協同學習將成為未來教育的重要形式，因此需要從理論層面構建人機協同學習的理論體系，構建智能教育產品支持下的人機協同學習模式，探究人機協同支持下的智慧學習新生態，以此對智能教育產品的應用場景和研發方向進行修正。

(四)劃定智能教育產品應用的倫理邊界

由于智能教育產品出現的時間較短，相關產品也未完全成熟，對產品功能和使用場景的界定也不夠清晰，這對教育教學活動的開展造成了一定的負面影響。近期中共中央辦公廳和國務院辦公廳印發的《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》明確指出，“線上培訓機構不得提供和傳播‘拍照搜題’等惰化學生思維能力、影響學生獨立思考、違背教育教學規律的不良學習方法”(教育部，2021)，這進一步證明了在智能教育產品發展初期劃定智能教育產品應用倫理邊界的緊迫性。這可以通過構建智能教育產品應用的倫理邊界，對智能教育產品應用過程中可能出現的倫理問題進行系統梳理，劃定智能教育產品的應用場景和準入機制，防止智能教育產品的濫用導致學生學習主體地位的喪失，限制學生對“拍照搜題”等功能的過度使用，使智能教育產品的應用能夠嚴格遵循教育教學的基本規律，保證智能教育產品的應用能夠真正促進學生的學習。

(五)構建智能教育產品的評價體系

由于智能教育產品種類繁多，功能定位不盡相同，如何從智能教育產品對學生學業發展的影響機制出發，精準評價智能教育產品的質量，是當前階段需要解決的關鍵問題。因此，構建系統化、精準化的智能教育產品評價體系，劃定智能教育產品實踐應用的準入原則和評價機制，清晰界定智能教育產品的應用場景、功能定位、使用原則、作用機制，保證智能教育產品的研發與應用能夠滿足學習者真實的學習需求是非常必要的。它能為學習者提供適切的支持服務，進而真正促進學習活動的有效發生。

(六)推動優質智能教育產品的快速普及

推動優質智能教育產品的快速普及是提升教育質量、保障教育公平的重要措施，能夠匯聚優質教育資源和智能教育服務，實現面向學習者個體的高效率、綜合化教育服務供給，實現教育規模化和個性化的協調統一。優質智能教育產品的大規模應用能夠在一定程度上緩解區域性師資短缺、教育資源質量低下等問題，構建面向個體發展的人工智能教師，為學生制定個性化的學習方案，助力學生學業水平的整體提升。此目標的實現需要 “學生—教師—企業—政府—社會—科研院所”等社會群體的共同努力，推進合理完善的智能教育產品研發和推廣，通過優質智能教育產品的快速普及提升教育服務的供給水平，共同助力實現教育現代化遠景目標。