挑戰與前景:基于智能化評估的人工智能專業學生能力認證

錢 琨 宋校能 梁 峭 張 欣

(江南大學 a.人工智能與計算機學院; b.體育部; c.設計學院,江蘇 無錫 214121)

在當今信息科技迅猛發展的時代背景下,人工智能作為一股引領變革的重要力量,正深刻地改變著各個領域的面貌,教育領域也不例外。在這個數字化和智能化的時代,教育不再局限于傳統的課堂教學,而是要更好地培養學生適應未來社會發展需求的能力。特別是在人工智能領域,學生需要掌握復雜的技術和概念,具備創新思維和解決問題的能力,以應對日益復雜的技術和社會環境。

隨著人工智能技術的飛速發展,教育領域也迎來了前所未有的創新機遇[1]。在這個數字化時代,傳統的教育評估方式逐漸暴露出局限性,而基于智能化評估的人工智能專業學生能力認證正嶄露頭角,引發了廣泛的討論。這一領域旨在探索克服傳統評估方法中的主觀性、標準化等問題,并通過結合人工智能技術和教育評估原則,為學生的真實水平提供更為準確、客觀的認證。然而,這一新興領域也面臨著一系列挑戰,涉及技術、倫理、隱私等多個方面。本文將深入探討基于智能化評估的人工智能專業學生能力認證的挑戰與前景,旨在揭示其在教育改革中的潛在價值和發展方向。

1 立德樹人任務下學生能力認證的重要性與挑戰

立德樹人的根本任務對人才培養提出了要求[2],而學習能力認證是其中較為重要的一個環節。傳統的學習能力認證評估方法是指那些不依賴現代技術和人工智能的方法,通常應用在紙質考卷、面試、實驗和其他傳統教育場景中,以評估學生的學習能力和知識水平。學生能力認證在現代教育體系中具有重要性,它對學生、教育機構和社會都有積極的影響,但同時也面臨一些挑戰。

1.1 學生能力認證的重要性

首先,學生能力認證通過標準化的評估方法,能夠更客觀、準確地衡量學生在不同領域的知識、技能和能力水平,有助于教師建立起對學生實際能力水平的清晰認識。同時,學生能力認證也可以成為學生學習的動力來源,一旦學生知道自己將接受評估,就會投入更多的時間和精力來學習,從而提高自己的能力。因此,學生能力認證有助于學生設定明確的學習目標,以提高他們的能力水平和職業素養。另外,學生能力認證可以幫助雇主和教育機構等全面快速地了解學生的能力水平,這在職業招聘、升學選拔及國際交流等方面具有重要作用。更重要的是,能力認證的結果可為教育機構提供反饋,幫助他們了解課程設置、教學方法和教材是否有效,從而促使其不斷改進,以提供更優質的教育。

1.2 學生能力認證的挑戰

學生能力認證面臨多種挑戰,這些挑戰可能影響評估的準確性、公平性和實施效果。首先,學生的學習風格、背景和能力不同,因而采用單一的評估方法和認證方式可能無法充分考慮個體差異,容易影響評估的準確性和公平性。也就是說,標準化測試難以全面衡量學生的創造和批判性思維、團隊合作能力、實際問題的解決能力等非傳統技能。

另外,一些評估過于應試性,導致學生僅僅為了通過認證而機械地記憶知識,而不是真正地理解和應用。隨著知識和技能的快速發展,評估內容可能很快過時,無法準確地反映當前行業或領域的要求。為了克服這些挑戰,學生能力認證需要綜合考慮多種評估方法,注重學生綜合能力的培養,并采取反作弊措施,確保評估的公平性和準確性,不斷更新評估內容以適應市場快速發展的需求。

2 智能化評估學生能力認證的挑戰

智能化評估方法是指利用人工智能(Artificial Intelligence,AI)和相關技術來進行評估和分析的方法。基于智能化評估的人工智能專業學生能力認證作為一項前沿的教育創新,雖然存在潛在的優勢,但也面臨著一些挑戰。

2.1 主觀性與客觀性平衡

盡管智能化評估可以降低一部分主觀性,但設計合適的評估標準仍然是一個挑戰。如何平衡客觀性和主觀性,確保評估的公正性和準確性,尤其在主觀性較強的領域,例如,在創造性思維評估中,是一個需要解決的問題。

目前,可以使用主客觀多種評估方法,從不同維度全面了解學生的能力和表現。首先,在主觀性評估中,要明確評估標準和指導方針,以減少評估者主觀判斷的影響。其次,在客觀性評估中,要確保數據的準確性和可信度,避免因數據質量問題導致評估偏差。最后,基于主客觀評估結果,教育專家可在主觀性評估中提供專業意見,確保評估的合理性和準確性。另外,在評估過程中要保持透明度,公開評估的方法、標準和依據,以提高評估結果的可信度。

2.2 數據隱私和安全

數據隱私和安全在智能化評估和教育技術領域是至關重要的問題[3]。評估過程涉及學生的個人數據,例如,作業、答題記錄等。保護學生數據的隱私和安全,防止數據泄露和濫用,是需要高度重視的問題[4]。

個人信息泄露及被濫用可能會給個體與學校造成較大的損失。因此,大到政府的立法立規、系統的加密技術研發,小到學生的個人信息保護,都需要重視。然而,技術的發展是永無止境的,法律也可能存在漏洞,這些都大大增加了數據安全保護的難度。

2.3 技術成熟度與反作弊機制

實現智能化評估需要依賴先進的人工智能技術,例如,自然語言處理、機器學習和計算機視覺。因此,確保這些技術在教育環境中的準確性和穩定性,以及解決可能出現的技術難題,是一個重要挑戰。

另外,人工智能系統的性能提升需要獲取大量有效的有標簽數據集,這是目前智能化系統無法普及的關鍵問題之一。而前期的數據采集獲取需要較為嚴格的實驗環境,對文字、圖片,特別是視頻等數據打標簽的任務較為耗時,且需要大量勞動力。如果數據無法統一,那么算法就需要有針對性地進行改進,這也大大增加了智能評估系統的研發。

而在初期,基于深度學習技術的智能化系統存在一些漏洞,智能化評估可能面臨作弊問題[5]。學生可能借助技術手段欺騙系統,從而獲得不真實的評估結果。因此,亟須開發有效的反作弊機制,并在評估中結合更多的實際應用項目。

2.4 教師角色與教學方法的變革

智能化評估可能會影響傳統教學模式,教師角色可能從傳統的知識傳授者轉變為指導者和指導學習者的合作伙伴。讓學校和教師做出適應性調整[6],摒棄傳統思維也是一項挑戰。

教師不能一成不變,需要根據學生的不同學習風格、興趣和需求,為其提供個性化的學習支持和指導,設計有吸引力和有意義的學習體驗,結合教學資源和多種教學方法,促進學生的積極參與。同時,隨著軟硬件資源的豐富,教師需要有效地利用數字工具來提高教學效果。教師要緊跟時代方向,積極嘗試新的教學策略,并在實踐中不斷改進。最重要的是,教師應充分認識到,只有持續了解最新的教育理論和方法,并通過實踐驗證,才能提升自身的教學能力。

為進一步提升學生的能力,教學方法的變革是關鍵。傳統的教學方式趣味性不足,且大多是填鴨式教學,究其根本,是學生的參與感和獲得感不強。這就需要教師引入趣味性、互動性和多媒體資源,以激發學生的學習興趣和積極性;或者采用合作學習、小組討論等方式,促進學生之間的互動分享。

綜上所述,教師作為變革的推動者和引導者,需要不斷更新自身的教學理念和方法,以適應不斷變化的教育環境。

2.5 倫理和公平性

在智能化評估和教育技術的應用中,倫理和公平性是兩個關鍵的價值觀[7]。確保評估和技術應用的倫理可靠及公平地對待所有參與者,對維護教育的公正至關重要。

在倫理問題方面,評估技術應確保學生的隱私得到尊重,不會對他們的個人權利造成侵犯。收集的數據應該僅用于明確的目的,不得在未經授權的情況下用作其他途徑。尤為重要的是,智能化評估的算法可能會受到性別、種族和社會地位等偏見的影響。

在公平性方面,如上文所述,數據在智能評估中較為重要。數據不準確,評估結果必然存在誤差;即使數據準確,在評估過程中也可能存在不透明和無法解釋等問題。

值得一提的是,目前的人工智能算法對異常數據的評估會產生較大誤差。這意味著智能評估系統可能無法全面涵蓋人類的情感、創造性等方面,這與培養更全面人才的教育教學目標相違背。因此,需要教育機構、技術開發者、政策制定者和社會各界共同努力,建立明確的倫理準則和法規,使用包容性數據和算法,以及開展倫理審查和用戶參與,以解決倫理和公平性問題。

2.6 社會認可和合法性

智能化評估的認證方式需要得到教育機構、學生和社會多方的認可。為了確保其合法性和可信度,需要建立相關的認證標準和機制。

學校和教師的認可對智能化評估和教育技術的成功應用至關重要。他們只有認可了這些技術的有效性和學生學習的價值,才能積極主動地去使用相應的技術,完成相應的任務。另外,學生只有感受到智能化的能力認證系統對個人學習和發展的積極影響,才能在教育中實現可持續發展。社會的輿論和態度也影響智能化評估和教育技術的應用,一旦形成反面的社會輿論,將導致這些技術被扼殺在搖籃中。

智能化評估系統首先要符合相關的法律法規,并遵循相應的倫理準則,只有在確保其安全的情況下,才能讓學生和教師共同參與。這不是一朝一夕能完成的,需要教育界、學生、家長、政府和社會各界的緊密合作。

總的來說,基于智能化評估的人工智能專業學生能力認證雖然具有創新性和潛在優勢,但也面臨著多方面的問題與挑戰。通過克服這些挑戰,這一認證方式有望為教育體系帶來實質性的改進,為學生提供更準確、個性化的能力認證,促進學生在人工智能領域的發展。

3 智能化評估學生能力認證的前景

盡管智能化評估方法在教育領域存在上述挑戰,但基于AI技術的強大能力,智能化評估系統具有廣闊的前景,既可為學生提供個性化、有效的學習支持,又可為教育機構和教育者提供更準確的數據。

3.1 基于機器學習技術的能力評估

機器學習(Machine Learning,ML)是AI領域的主流分支,旨在通過使用數據和統計技術驅使計算機系統自動從經驗中學習,改進其性能。與傳統統計方法不同,ML的主要思想是讓計算機從數據中學習模式和規律,然后根據這些學習結果作出決策或預測[8]。

ML的主要應用有自然語言、語音及圖像的識別,這些技術被廣泛應用于各個領域。在教學領域,ML可以通過獲取對應的數據對教師進行輔助教學,并對學生的能力進行多方位精準的認證。

例如,利用自然語言處理技術對文本數據進行分析,例如,文本分類和情感分析等。在教育領域,可以用于自動評估學生的作業[9],也可通過語音識別分析學生的學習態度、情緒和動機,幫助教育者更好地了解學生的心理狀態。另外,可以利用計算機視覺技術分析圖像和視頻數據,例如,在課堂或在線學習環境中使用面部表情分析技術,捕捉學生的情緒,以了解他們對課程內容的理解程度和感興趣程度。

3.2 基于軟件平臺的智能評估系統

使用機器學習算法可以從數據中學習模式,并用于預測、分類、聚類等任務。由此,可以研發一系列針對具體任務的智能系統,用以評估學生的能力。

3.2.1智能化問答系統 基于自然語言處理和知識圖譜技術構建智能問答系統[10],可用于解答學生的問題和提供相關參考信息。

智能化問答系統可以理解和處理自然語言,使學生用自然的語言方式提問,而不需要使用特定的關鍵詞或語法。系統通過整合大量的知識庫、數據庫、文本和數據,能夠理解問題的上下文信息,并基于先前的對話歷史提供精準的回答。值得一提的是,這種即時獲得答案的方式,對學生能力的提升有很大幫助,可作為教師輔助教學的有效方式。

3.2.2自動化測驗和考試系統 基于在線平臺,自動化測驗和考試可以實時評估學生的知識水平,系統可以根據學生的答案自動評分,并提供即時反饋。具體來說,學生可以提交項目作品,系統使用機器學習技術分析這些作品,并從中獲得更多關于學生理解和表達能力的信息,評估學生在問題解決、創新性思維和實際應用方面的能力。該機器學習系統可以根據學生的回答情況動態調整問題的難易程度,從而提供適應性更強的測驗。另外,系統可以提供虛擬實驗模擬,讓學生在虛擬環境中進行實驗,從而評估他們的實驗設計方案和執行能力。

3.3 智能化評估的優點

在教育領域,可以使用智能化方法評估學生的學習進度、興趣和需求,從而進行更精準的教學和輔導[11]。隨著這些技術的不斷發展和演進,為教育領域提供了更多的創新方法和工具,可以更好地滿足學生的學習需求,更好地提高教師的教育教學效果,促進教育的全面發展。

3.3.1學生能力的個性化評估 智能化評估系統能夠根據學生的學習風格、進度和弱點調整問題的難度,為教師提供個性化的評估。智能化評估可以根據學生的實際能力和需求來定制認證標準,更準確地反映每個學生的知識和技能水平。例如,智能化評估可以通過設計開放式的項目任務,要求學生在一定時間內解決實際問題,然后通過分析他們的項目成果、代碼和解決方案評估他們的技能水平。

3.3.2能力認證系統的智能化反饋 傳統的筆試評估方式只能對短時間內的學習水平進行評估,無法有效評估大量學生長時間段的學習能力。利用深度學習等ML技術,對獲取的學生作業或答案等相關數據進行存儲并分析,可快速生成個性化的反饋。智能化評估的反饋結果可幫助學生發現自身的弱點并挖掘優勢,幫助學生調整學習路徑,提供更具針對性的學習和培訓。

值得一提的是,智能化反饋可以采用不同的形式,例如,文字、圖像、語音等,以滿足個體多樣化的學習和認知方式。但需要注意的是,反饋系統要注重個體隱私的保護。

3.3.3學生培養的可持續性發展 在人工智能領域,技術不斷更新,持續學習和職業發展至關重要[12]。智能化評估可以為大量學生提供持續學習的認證,幫助他們緊跟時代發展,通過啟發性的教育,提高學生創新與解決問題的能力。同時,基于智能化評估的結果,學校和招聘單位也可以迅速了解學生的強項和薄弱點,學校可以及時改進課程教學模式,用人單位可以實現精準招聘。

另外,如果智能化評估的認證標準得到廣泛認可,那么學生可以更方便地將學分轉移到其他學校或機構,甚至獲得國際認可。由此,學生能力和學校教學質量可以得到提升,招聘單位可以實現可持續發展,進而形成一個良好的循環體系,有助于社會的發展。

綜上所述,使用AI技術對大量數據進行分析,從中提取關鍵信息和模式,可以很好地對學生能力進行評估。但是,也需要注意諸如算法偏見、數據隱私等問題,這需要教育專家、人工智能專家和倫理學家等專家的跨學科合作,以確保評估的公平、準確和可持續性。

4 結語

基于智能化評估的人工智能專業學生能力認證具有廣闊的前景,但也面臨著諸多挑戰。這種方法可以提供準確、客觀、多維度的能力評估,有助于學生更好地適應快速變化的人工智能領域。綜合而言,隨著技術的進步和教育模式的改變,基于智能化評估的認證方法將有助于促進教育的創新和改革。