人工智能技術在孤獨癥兒童教育教學中的運用研究

摘要：當前，孤獨癥兒童的教育教學工作面臨著諸多挑戰，而人工智能技術的發展為解決這些問題提供了新的可能性。通過文獻綜述的方式，探討了人工智能技術在孤獨癥兒童教育教學中的應用，并提出了相應的策略和方法，旨在幫助特殊教育工作者更有效地支持孤獨癥兒童的學習和發展。

關鍵詞：孤獨癥兒童；教育教學；人工智能技術；應用

2024年11月，教育部辦公廳發布的《關于加強中小學人工智能教育的通知》明確人工智能教育的總體要求，強調要以人工智能引領構建以人為本的創新教育生態。

孤獨癥譜系障礙（Autism Spectrum Disorder，ASD）是一種神經發育障礙，其特點是社會交往和溝通能力受損，以及興趣和行為的限制與重復性。結合孤獨癥兒童的特點，人工智能在這一領域展現出巨大的潛力。個性化教學內容成為關鍵，通過系統算法篩選，學生可獲取適合其學習風格的內容。但是，人工智能技術在特殊教育教學的實踐中也面臨著一些挑戰和問題，其中包括推廣、應用和倫理問題等，以及特殊教育教師對人工智能的接受程度與操作使用熟練程度，這些都影響著人工智能技術在特殊教育教學中的應用效果。

近年來，人工智能技術在孤獨癥兒童教育教學中的應用逐漸受到關注。針對孤獨癥兒童的社交特點和溝通能力，一些研究利用自然語言處理技術，開發出能夠模擬孤獨癥兒童語言特點和溝通方式的人工智能對話系統與應用軟件，以期在教師和家長無法給予充分陪伴的時候，與孤獨癥兒童進行全程陪伴式的交互溝通，以便提升他們的溝通能力和適應能力。

有研究顯示，生成式人工智能技術不僅可以用于孤獨癥兒童的社交和行為訓練，也可以用于解決他們在個體學習過程中遇到的具體障礙。基于人機交互技術的教育干預尤其被認為是實現孤獨癥兒童康復的新途徑。虛擬現實、增強現實、多媒體、智能機器人與自然人機交互等技術在孤獨癥兒童教育干預中的相關應用研究已取得重要進展。這些技術的應用為孤獨癥兒童提供了更加豐富和多樣化的學習與訓練環境，有助于提高他們的學習效率和興趣。

一、人工智能技術在孤獨癥兒童教育實踐的應用研究

人工智能技術在孤獨癥兒童教育中的應用和研究主要表現在機器人圖形編程技術、虛擬代理與人類實踐者的結合、深度學習與人機交互系統、個性化輔助工具以及計算機輔助技術等多個方面。

（一）機器人圖形編程技術在孤獨癥兒童執行功能中的干預應用

近年來，隨著高校與一線特殊教育學校的合作越來越密切，機器人技術在孤獨癥兒童干預中的應用越來越廣泛，不僅能夠進行早期診斷、監測記錄，還能在情緒識別、社交技能訓練、行為矯正和游戲互動等方面發揮作用。特別是基于機器人圖形化編程技術的孤獨癥兒童執行功能干預模式，對孤獨癥兒童執行功能具有良好的干預效果。

（二）人工智能虛擬代理與普通教師或特殊教育工作者結合進行教育教學

生成式人工智能技術有望在一定程度上解決某些地區特殊教育學校或融合教育中特殊教育師資力量不足和教學資源不足的困境，為孤獨癥兒童所在的家庭給予一定的幫助。將人工智能虛擬代理與人類實踐者即普通教師或特殊教育工作者實現深度融合，可以有效支持孤獨癥兒童的社會交流技能。

（三）人機交互系統可以承擔教師的一部分任務

人機交互系統可以通過實時識別孤獨癥兒童的面部表情和刻板動作，設計相應的機器人交互行為，并在深度學習的過程中不斷強化識別功能，對孤獨癥兒童做出更好的反饋，從而改善其癥狀。該系統可以輔助教師或康復人員，以緩解師資力量緊缺的現狀，減輕孤獨癥兒童的家庭壓力、學校的教學壓力和政府的財政壓力。

（四）個性化輔助工具和計算機輔助技術在孤獨癥兒童的教育教學中逐步得到應用

人工智能輔助的個性化輔助工具可以有效提高孤獨癥兒童的教育質量。相較于與人溝通交往，孤獨癥兒童更容易接受電子產品。根據這一特點，相關的計算機輔助技術研究主要關注在語言功能、情緒識別和理解等社會交往技能等方面的干預。這些應用軟件為教師和康復人員提供了海量的數據支持，也為孤獨癥兒童認知和社交技能培養的干預研究提供了新思路。

二、人形機器人技術在孤獨癥兒童教育社交能力方面的應用研究

近年來，人形機器人技術在改善孤獨癥兒童社交能力方面的具體案例和效果評估顯示出了積極的進展與效果。研究發現，孤獨癥兒童對社交機器人或其他人形機器人的興趣和互動反應優于人類治療師。

人形機器人技術在改善孤獨癥兒童的社交能力方面具有潛力和實際效果，可通過提供安全、可控的互動環境，幫助孤獨癥兒童提高社交技能、情緒識別和表達能力以及行為矯正等，激發孤獨癥兒童的興趣，增強他們的社交技能和同理心，從而幫助他們更好地融入社會。

（一）多機器人社交技能訓練

使用多個人形機器人的社交技能訓練程序，旨在通過模擬和溝通等手段使孤獨癥兒童和其他個體熟悉他人的視角，并提高他們的同理心相關水平數據和社交技能水平。

（二）機器人輔助治療

基于生理信號的情感計算模型的應用，機器人能夠根據孤獨癥兒童的情緒狀態調整其行為，從而更有效地支持其康復認知訓練過程。多模態人機交互方式為孤獨癥兒童提供了一個更加個性化和情感化的治療環境。通過模擬人類行為、集成情感計算和游戲化元素，以及提供安全的物理互動機會，機器人不僅能改善孤獨癥兒童的社交能力、專注力和行為能力，還能提高他們的運動技能。

（三）人形機器人干預聯合體感游戲

在孤獨癥兒童干預中應用體感游戲，能夠對孤獨癥兒童的社會技能、動作技能和日常生活技能等方面產生積極影響。利用人形機器人聯合體感游戲對孤獨癥兒童進行干預，能夠使其在情緒狀況和社交行為方面的癥狀有顯著改善。

三、虛擬現實和增強現實技術在孤獨癥兒童學習障礙方面干預或矯正應用的研究

針對孤獨癥兒童的虛擬現實和增強現實技術在學習障礙中的應用研究，主要集中在以下幾個方面。

（一）社交技能訓練

虛擬現實技術通過模擬真實世界的情境，可以為孤獨癥兒童提供一個安全、可控的環境來練習社交互動。而且，虛擬現實技術可以根據孤獨癥兒童社交技能的不斷變化來調整虛擬現實設置的情境，這種技術可以模擬不同的環境，幫助孤獨癥兒童理解和學習社會規則和行為并進行不同情境中的泛化，從而改善其社交能力。

（二）情緒與認知發展

利用孤獨癥兒童的視覺優勢，運用增強現實技術，結合真實場景和虛擬元素，可以根據孤獨癥兒童的情況和生活或學習的情景，隨時隨地進行訓練，從而促進他們的情緒理解和認知發展。

（三）注意力與情緒管理

通過互動游戲或任務游戲，結合現實生活中的各類情境，利用虛擬現實和增強現實技術能夠有效吸引孤獨癥兒童的注意力，并通過游戲的設置和NPC的引導來管理與調節孤獨癥兒童管理自身情緒。這有益于提高孤獨癥兒童的學習動機和社交活動參與度。

（四）輔助診斷與評估

通過分析孤獨癥兒童在虛擬環境中的行為與反應，尤其是在自然情況下無法構建的環境，或某些自然條件不夠充分的地區，比如偏遠地區和貧困地區等，這些技術可以幫助特殊教育工作者更準確地評估孤獨癥兒童的癥狀和需要的干預類型。

（五）教育支持工具

虛擬現實相關游戲是一種新興的教育工具，可以幫助孤獨癥兒童在詞匯學習、數字化閱讀和編程學習等方面取得進步。在科技公司和高校的合作中，此類技術能夠更好地輔助教師提升孤獨癥兒童的教育成果。教育教學中，應用這些技術能夠在多個層面上支持孤獨癥兒童的學習和發展。

四、人工智能技術對不同孤獨癥兒童進行個性化教育支持的研究

不同的孤獨癥兒童有著極大的個體差異性，因而人工智能技術在應用時，也需要關注實現基于個體差異性的個性化教育，相關的應用可以通過以下幾個方面來實現。

（一）社會機器人的應用

社會機器人能夠支持孤獨癥兒童的情感體驗，尤其是其積極感受。將孤獨癥兒童納入公共設計過程中，可以確保他們的聲音和訴求被聽到，并感受到被接納，也表明確保機器人的角色是針對用戶需求和要求而設計并滿足其需求，對機器人的設計來講非常重要。

（二）基于多元智能理論的個性化干預

以多元智能理論為依據的教育教學方法可以顯著改善孤獨癥兒童的癥狀，有效提高他們的感覺、交往、運動、語言及自理能力。這為人工智能提供了一個實踐基礎，即通過智能分析和處理不同的孤獨癥兒童個體的行為特點心理特征，可以設計個別化的教育支持，以便提升個性化干預方法的有效性。

（三）社會輔助機器人

有相關研究結合計算機技術的大模型訓練和相關標準化與學習中的社交與實際操作環境的好處，開發旨在補充和輔助人類教師以個性化教育為目標的社會輔助機器人系統來進行教育教學，幫助孤獨癥兒童學習識別和表達情感。這需要深入和廣泛了解大量的目標用戶，進行大數據采集與分析，并在后續的編程與設計中，使社會輔助機器人適應各種孤獨癥兒童的特殊需求。

（四）人工智能的個性化應用

在實現個性化學習方面，人工智能技術可以提供強有力的支持，主要體現在智能識別面部表情或語言情緒狀態、智能分析與處理當前狀態以及智力智能測評等方面，這為孤獨癥兒童的個性化教育提供了技術路徑。

（五）基于“互聯網+”的智能網絡行為干預系統

有科研人員編程和設計了孤獨癥兒童智能網絡行為干預系統，該系統通過互動電子白板、智能拼屏、音視頻網絡傳輸等技術，與孤獨癥教育進行有機結合。互聯網技術和人工智能可以承擔某種輔助教學角色或者工具角色，以便為孤獨癥兒童提供更加靈活和多維互動的學習環境。

五、人工智能技術在孤獨癥教育應用中可能遇到的挑戰和問題

在孤獨癥兒童教育或其他特殊需要兒童的教育教學中使用人工智能技術，可能會遇到多種挑戰和問題，以下是一些具體的解決策略。

（一）健康信息的整合和補充

人工智能作為教育教學輔助工具系統，其需要能夠接收和處理來自醫療機構相關記錄的實時數據，以便更好地支持孤獨癥兒童的教育和發展。

（二）教師和護理人員的培訓

為了有效利用人工智能作為教育教學輔助工具，教師和護理人員應接受相關的技術培訓，培訓內容應包括如何使用人工智能工具進行日常教學活動，以及如何解讀由人工智能生成的反饋和建議。

（三）倫理和隱私問題

在使用人工智能技術作為工具進行教育教學時，必須嚴格遵守數據保護法規，確保所有學生的個人信息得到妥善保護，還需要意識到大語言模型訓練的語料中有可能存在的偏見，并考慮到人工智能決策過程的透明度和公正性，由此避免決策與評價中偏見可能的存在率。

（四）技術可訪問性

確保所有孤獨癥兒童都能平等地訪問人工智能教育工具是非常重要的。一方面，政府或機構需要提供足夠的網絡支持和技術支持服務。另一方面，相關技術人員需要對硬件和軟件進行適當的調整，以滿足不同學生的特殊需求。

（五）跨學科合作

孤獨癥教育教學是一個多學科的領域，涉及教育、心理學、醫學等多個領域。因而在實際應用中，有必要建立一個跨學科的合作平臺，促進不同專業人士之間的信息共享和協作，從而更全面地支持孤獨癥兒童的教育教學。

總之，飛速發展的人工智能技術為孤獨癥兒童的教育教學工作提供了新的可能性。通過個性化的教學設計和智能輔助溝通等策略，可以更好地結合人工智能技術，以滿足孤獨癥兒童的特殊需求，提升其社交交往與溝通能力。

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（責任編輯：趙昆倫）

作者簡介：李為民，沈陽市鐵西區春暉教育集團一級教師。