智能個稅知識問答機器人賦能智能教育的應用研究

基金項目：無錫市科學技術協會軟課題：數實融合賦能無錫制造業數字化轉型升級的路徑研究（編號：KX-23-C074）。

摘要：人工智能在教育領域的應用正在重塑教育的新形態。通過應用自然語言處理和AI技術，可以構建個稅知識問答機器人，用于個人所得稅知識的教學環境中。這種機器人可以幫助學生進行個性化學習，提升他們的數字素養。同時，教師可以通過收集學生提出的問題數據，實施精準教學。利用這一創新的教育模式，有助于培養更多的創新型財稅人才。這種機器人的應用促使教育進入了一個新階段，以更高效和個性化的方式推動學生的學習。

關鍵詞：智能知識問答機器人；教育數字化；人工智能；教學改革

根據科技部等六部委在2022年7月發布的支持建設“人工智能+教育”示范應用場景的政策指引，以及科技部在2022年8月發布的關于支持建設新一代人工智能示范應用場景的通知中特別提到的智能教育，人工智能在教育領域的應用成為教育數字化創新發展的研究方向。本文的主要研究方向是探討在職業教育的專業課程中應用智能知識問答機器人的效果。通過分析“職業教育+人工智能”的場景創新應用，可以發現這種應用對于培養創新型財稅人才具有重要意義。同時，本文還提出了專創融合的育人模式，以進一步增強培養創新型財稅人才的效果。這種育人模式將個稅知識問答機器人融入專業課程中，為學生提供個性化的教學支持與指導，從而提升他們的學習效果和創新能力。整體而言，人工智能在教育中的應用對于推動教育的數字化創新發展起到積極的促進作用。

一、相關研究

（一）智能教育研究

2017年國務院35號文件《新一代人工智能發展規劃》中明確了智能教育的含義。智能教育是指利用智能技術加快推動人才培養模式和教學方法改革，構建包括智能學習和交互式學習在內的新型教育體系[1]。這個定義包括三個方面：一是利用技術推動教育變革，促進新型教育體系的建設；二是開發和提供智能化、交互性的學習環境；三是提供智能化、精準化的教育服務[2]。

由于以人工智能為代表的智能技術推動了未來社會職業的加速變遷，大部分職業崗位預計會采用適應人工智能的人機協同工作模式，人機智能協同將成為職業存在的新形態。因此，職業教育的人才培養模式需要重塑[3]。首先，應積極構建人機協同的智能教學模式，實現真實教師和虛擬教師的協同教學，以實現對學生的全方位輔導。這一模式旨在培養跨學科復合型應用人才，使他們具備良好的數字素養[4]。其次，人機協同智能的結構將成為智能新結構，這必然會改變學生的學習方式和教學方法[5]。因此，研究人工智能對教學方法和教學模式的改革具有重要的意義。通過深入研究智能教育的應用，可以推動教育領域向更高效和個性化的方向發展。

（二）智能知識問答機器人在智能教育中應用研究

根據2018年教育部發布的《教育信息化2.0計劃》，我國要加強智能教學助手、教育機器人、智能學伴等關鍵技術的研究與應用。目前，國內在智能知識問答機器人應用方面具有豐富的實踐經驗。學者們已經將智能知識問答機器人應用于外語教學和C語言編程教學。在國外，智能知識問答機器人已經被應用于計算機學科教學、人工智能教學和語言教學，并且還被應用于教學管理咨詢和教學評估。智能知識問答機器人不僅可以在學生端扮演導師、助手、陪伴者和評估者的角色，還可以協助教師生成高質量的教學設計方案，助力教師的專業發展，構建真正意義上的雙師課堂[6]。

基于以上研究基礎，筆者在個人所得稅教學中嘗試應用智能知識問答機器人，這也屬于人工智能技術在教學中的場景創新應用。智能知識問答機器人在教學應用中的方式是構建人機協作的課堂，特別是實現本地教師與機器人教師協同工作的雙師課堂模式。這種模式能夠有效提升教學效果，讓學生獲得更好的學習體驗。

二、智能個稅知識問答機器人的設計思路

（一）系統總體設計圖

智能個稅知識問答機器人系統由Bot服務子系統和Bot管理子系統兩部分構成。

Bot服務子系統主要是為用戶（學生）提供Bot服務。學生通過用戶界面（UI）界面提出問題。這些問題經過自然語言理解（NLU）處理，系統可以理解學生的意圖，并進行命名實體抽取，從問題中提取出具體的實體名稱。然后，意圖和實體名稱被傳遞給對話系統，在結合上下文信息的基礎上，計算出學生問題所對應的答案標簽。根據答案標簽，系統會在知識數據庫中搜索相應的答案。如果系統無法給出答案，會進入第二輪對話流程，對學生的問題進行進一步確認，并嘗試再次搜索答案。如果學生問題超出了機器人的能力范圍，系統會建議學生“請聯系老師進行直接咨詢”。

而Bot管理子系統負責管理機器人的相關設置和功能。它可以幫助管理員對機器人進行配置、維護知識數據庫和訓練模型，以及監控機器人的運行狀態和性能。通過這樣的機制，智能個稅知識問答機器人系統可以為學生提供快速、準確的個稅知識答案，從而提升學生的學習效果和體驗。

（二）Bot服務子系統

1. NLU模型介紹

NLU起到意圖識別和實體抽取作用。如圖1所示，該系統的NLU模塊主要分為幾個步驟：即訓練數據經過結巴分詞和向量化等預處理后，在特征提取的基礎上，通過實體抽取模型和意圖理解模型來最終實現對學生問題的意圖識別和實體抽取。

2.對話管理的模型介紹

這部分主要涉及對話管理的策略。系統采用了兩種模型進行協同作業：基于規則的對話模型和基于深度神經網絡的對話模型。基于規則的模型依據rules的數據預測用戶答案類別。深度學習的模型采用的是transformer模型。最后計算兩種模型的confidence，取其高者，如果兩者相同，則優先選擇深度網絡的模型結果來判斷答案的類別。

（三）Bot管理子系統

Bot管理子系統的主要任務涉及兩個方面：監控上線Bot的運行情況和分析運行數據并生產報表。其中運行數據主要是Bot的問答數據，主要分析Bot的訪問量，準確率，經常訪問問題的列表等。從訪問數據來可以推測學生的知識掌握情況。

（四）問答數據的準備

問答數據主要基于教材基礎知識，并結合教學過程中的易錯知識點、重難點等學生不容易掌握的知識點進行整理和答案歸納，形成問題和答案的數據格式。這些問答數據可以用于NLU模型和對話模型的訓練。

1. NLU模型的訓練數據

NLU 模型的輸入是用戶問題，輸出是意圖和實體名稱。因此需要制作訓練數據，并通過AI技術進行擴充。

2.對話模型的訓練數據

對話模型的輸入是意圖和實體名稱，輸出是答案的類別。因此也需要制作訓練數據，并通過AI技術進行擴充。

（五）智能個稅知識問答機器人系統訓練及部署

該系統可以在GPU上訓練和部署，也可以在CPU上訓練和部署，本文采用CPU進行，具體環境如下：

· 操作系統：Ubuntu；

· Python版本：3.8；

· Tensorflow版本：12.02、系統部署。

整個系統部署在阿里云服務器上，7x24小時運行。這樣部署目的在于學生可以隨時隨地進行預習和復習，鞏固知識。

三、 智能個稅知識問答機器人用于教學實踐應用

（一）學生利用課余時間搜集示范性數據

學生可以利用多種途徑，例如網絡搜索、實地采訪、校企合作企業調研、參與職業周志愿者活動等，調查與個人所得稅相關的實際問題。這些問題可以是結構化的，也可以是非結構化的。學生需要將搜集到的問題進行標注、整理和分類，劃分為不同的知識類別。

（二）課堂上師生共同探討搜集到的問題及答案

在學生搜集到的問題中，一部分是常識性問題，而另一部分是開放性問題，例如針對特定案例納稅人的納稅籌劃方案等。針對常識性問題，學生可以通過查閱教材或國家稅務總局網站等途徑找出答案。而對于開放性問題，則可以按照問題的分類，在課堂教學中相應章節的內容中插入相關案例，并采用案例教學法或情景教學法進行討論，引導學生一起探索解決問題的方法。這個過程也為個稅知識問答機器人的訓練提供了可比較的數據集，有助于機器人的智能訓練和優化。

（三）課后學生進行分組測試個稅知識機器人的智能程度

學生可以針對自己小組開發的個稅知識問答機器人進行測試，并通過提問問題、觀察機器人的回答和行為來評估其智能程度。通過不斷測試和反饋，小組成員參與到個稅機器人的Python編程語言運行和機器學習訓練迭代的過程中，逐漸提高個稅機器人的智能水平。

四、智能個稅知識問答機器人在課堂教學中的作用

（一）以學生為中心，促進學生個性化學習

智能個稅知識問答機器人在輔助教師教學過程中起到了促進學生個性化學習的作用。課前，通過機器人的問答功能，可以收集學生的個性化學情信息。課中，教師和學生共同探討實際問題，解決學生提出的問題，從而驗證課前學生的提問，并激發學生對課程內容的拓展思考。在智能機器人中，提出拓展性問題，從而促使學生進一步深入學習。教師還可以從學生提出的問題中搜集個性化學習行為數據和學習進度數據，進行增值評價。通過這樣的方式，促進了學生的主動學習，滿足了學生的個性化需求。

（二）促進學生的深度思考，加強師生的數字素養

作為一種新型的數字技術教學工具，智能個稅知識問答機器人需要教師和學生具備一定的數字素養。根據學校的人才培養方案，針對大數據與會計專業學生的課程體系，增加了Python財務基礎和財務大數據等內容，培養學生的數字素養。學生可以理解機器人的源代碼，并在此基礎上添加智能機器人深度學習的素材，通過深度學習，智能機器人可以變得更加智能化，并能夠提出有關稅務咨詢的問題。這樣的學習過程促進了學生的深度思考，同時也增強了教師和學生的數字素養。

（三）有助于教師的產研學用

在引導學生使用智能個稅知識問答機器人進行問題搜集、模型訓練和評估智能程度的過程中，教師積極開展產研學用的合作。教師可以將科研成果轉化為實際應用，推動智能個稅知識問答機器人在市場上的應用。同時，這也有利于教師發揮創新潛能，鼓勵更多的教師和學生積極挖掘人工智能科研成果，進行場景創新和實踐應用。通過產研學用的合作，能夠促進人工智能場景創新項目的真正落地。

五、應用效果研究

（一）激發學生學習積極性，提高學生數字化素養

在筆者進行的教學實踐中，應用智能個稅知識問答機器人激發了學生的學習積極性。通過機器人的問答功能，學生可以隨時提問并獲得答案，這促使學生主動思考和學習。根據我收集的數據，每個學生平均提問了93次，這表明學生對使用智能機器人輔助學習持有較高的興趣和參與度，從而提高了他們的數字化素養。

（二）助力教師開展精準教學，學生對教學滿意度提升

智能個稅知識問答機器人還為教師提供了寶貴的教學數據。通過收集學生的問題，教師可以提前了解學生的學情和學習需求，從而能夠有針對性地備課和開展精準教學。此外，通過調查問卷的反饋結果，得知90%的學生支持使用智能問答機器人進行學習，他們認為這種教學模式能夠改善教學效果。學生還提出了讓機器人涵蓋更廣泛內容的建議，這為進一步優化機器人的智能程度提供了有價值的反饋。

（三）深入挖掘和探索專創融合育人模式

在個人所得稅章節的教學過程中，筆者發現將人工智能技術納入專業課程是完全可行的。因此，相關工作者應該通過多種方式深入挖掘和探索學科與人工智能的融合。利用智能機器人等人工智能工具完善課程體系和教學手段，支持財稅課程與前沿技術的連接，創新人才培養模式，這對培養創新型財稅人才具有重要意義。通過專創融合育人模式的實踐，可以在學生中培養創新思維和應用能力，提升他們在人工智能領域的競爭力。

六、結束語

綜上所述，隨著ChatGPT的火爆和基于預訓練大模型的對話機器人相關技術的迅猛發展，智能問答機器人在教育領域的應用也日益受到關注。通過融合職業教育垂直領域的數據，并采用指令微調和價值觀對齊等方法，智能問答機器人有望在具體的教育場景中提供更加智能、精準、公平公正、富有溫度的智能教育。

作者單位：盧艷 江蘇信息職業技術學院

參" 考" 文" 獻

[1]國務院辦公廳 國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知[EB/OL].（ 2017-07-08）.https：//www.gov.cn/gongbao/content/2017/content_5216427.htm

[2]郭紹青，華曉雨.論智慧教育與智能教育的關系[J].西北師范大學學報：社會科學版，2022（11）：139-147.

[3]王博.智能時代的職業變遷趨勢與職業教育人才培養機制變革[J].職教論壇.2022（7）：15-22.

[4]周馳亮，方緒軍.人工智能背景下職業教育教學改革的三重邏輯：起點、挑戰與路徑[J].中國職業技術教育，2022（20）：33-39.

[5]祝智庭，彭紅超，雷云鶴.智能教育：智慧教育的實踐路徑[J].開放教育研究，2018（8）：13-24.

[6]陳凱泉，胡曉松.對話式通用人工智能教育應用的機理、場景、挑戰與對策[J].遠程教育雜志，2023（03）：21-41.

[7]楊兵，尹加琪.現狀與發展：智能問答機器人促進學習的反思[J]. 中國電化教育，2018（12）：31-38.