基于人工智能的“互联网+教育”新模式探究

基于人工智能的“互联网+教育”新模式探究作者：石平

来源：《发明与创新.教育信息化》2017年第08期

【摘要】人工智能在近两年内的“井喷式”发展为其与教育行业的融合发展与应用创新提供了先决技术条件。以人工智能为核心的新兴信息技术将成为教育资源的均衡化、教学的差异化、个性化的重要助推力。本文梳理分析了“互联网+教育”模式的缺点，介绍了人工智能的定义与发展状况，并基于人工智能目前的技术水平提出了利用人工智能解决其缺点的具体方法，同时设计了基于人工智能“互联网+教育”新模式的整体架构，最后对未来人工智能与教育的结合提出了展望。

【关键词】人工智能；“互联网+教育”；教育模式；个性化教育

随着AlphaGo 在“人机围棋大战”中先后战胜李世石和柯洁，越来越多的大众把目光投向人工智能（Artificial Intelligence，AI）领域。Alphago的棋艺之高超，只是近来人工智能技术飞速发展的一个缩影。2016年由于大数据、云计算的飞速发展，从而促成了人工智能产业的爆发，因而被称为人工智能元年。全球已有数千亿美元投入人工智能的相关研究，这个数目还将在未来继续扩大。可喜的是，这项技术离我们的生活并不遥远，从Siri到指纹解锁、人脸识别，从在线翻译助手到智能机器人、无人驾驶汽车等，人工智能正逐渐融入电商零售、金融、交通、教育、医疗健康、个人助理等多个领域，并展现出巨大的应用潜力。2016年 8月，国务院在《“十三五”国家科技创新规划》中明确指出：“要在基于大数据分析的类人智能方向取得重要破”、“并在教育、办公、医疗等关键行业形成示范应用”。不难预见，教育作为知识密集型行业，人工智能将成为“互联网+教育”突破式发展的重要驱动力。

一、“互联网+教育”模式的现状与问题

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）》指出：“新课程改革应注重因材施教，关注学生不同特点和个性差异，发展每一个学生的优势潜能。”然而，由于教师数量有限、差异化教育资源短缺，学生差异化也缺乏客观的评价标准，所谓“差异化教育”（Individual Education）至今仍基本是一句空话。“互联网+教育”无疑是一个既有利于教育的差异化与个性化，也有利于教育资源的公平化的教育模式。目前，越来越多的中学建立了自己的网上平台并逐渐投入使用。

（一）互联网相对于传统教育的优势

1. 均衡教育资源，实现教育公平

互联网可以在一定程度上打破时间、地域、经济与文化的界限，让不同经济发展水平地区的孩子们享受到相同的教育资源。例如，借助网上的MOOC平台（Massive Open Online Courses即大型开放性网络课程），学生们可以方便地接触各种在线教育资源，在网上完成作业与提问，这些都是对课堂学习的一个很好的补充。

2. 提高教学效率，促进差异化教育

由于班级中每个学生的基础与能力的差异，对同一堂课的接受水平往往是不同的。由于教师只有一个，不可能兼顾所有的学生，这也是实现“因材施教”的方针所面临的最大的矛盾。而互联网的确可以在一定程度上解决这个问题。接受慢一些的同学可以在课后观看本堂课的教学视频，重点观看不懂的部分；接受快一些的同学则可以提前预习下一课。甚至一些学有余力的中学生还可以接触一些大学的课程，早日明确自己的专业兴趣和理想，为将来选择专业打下基础。

（二）“互联网+教育”模式的问题与不足

即便互联网可以在一定程度上解决我国教育中的一些矛盾，但应该看到，“互联网+教育”模式也存在着不足：

1. 在线资源本身无法根据学习者的情况做出调整

由于网上学习的效率过度依赖学生的自主学习能力和自我评价能力，现有的网络教学资源种类和形式多样反而会给中学生带来了困惑。因为中学生这一群体本身具有特殊性，由于智力因素、认知方式、学习需求动机、自制力、知识水平等各种差异，网络教育资源选择越多，中学生越不能基于自己的情况选择自己到底需要什么。

2. 互联网教育对于学习的监督不力

爱玩是大部分未成年人的天性。许多中学生自制力差，自主学习的动力不强，打开电脑可能更愿意上网、聊天和打游戏，极易受到干扰而影响学习效果。如果没有管理与监督系统，“互联网+教育”会产生适得其反的效果。

虽然互联网在重塑传统教育的过程中还有上述问题，但它的确具备许多优势，也必然是未来的发展方向。能否找到一种新的教育模式，既继承其优点，又规避其缺点呢？人工智能就是现阶段最好的答案。

二、基于人工智能的智慧教育新模式探索

（一）人工智能的定义与发展现状

人工智能是“研究如何用计算机模仿人脑所从事的推理、证明、识别、理解、涉及、学习、思考、规划以及问题求解等思维活动，来解决需要人类专家才能处理的复杂问题” 的一门学科，过去只有人类才能做到的独特的思维活动，而今可以通过人工智能基本技术（搜索技术、推理技术、归纳技术和联想技术等）在计算机中一定程度地实现。而研究人工智能的目的，就是利用人工智能技术代替重复性的劳动，更好地为人类服务。

目前，人工智能已经应用于生活的方方面面：智能搜索引擎、实时在线地图、电商商品推荐、Siri手机语音助手等都运用了人工智能技术。另外，作为一名英语教师，自然更加关注人工智能在英语教学中的应用。比如北京大学教育学院副教授贾积有所开发的人工智能英语教学体系软件就是一大突破性成果。这是国内第一个模拟英语语言交流情境的智能英语教学系统，该系统最大的特色在于将自然语言理解、智能代理等人工智能技术应用于计算机辅助语言教学系统中，并将其融于英语教学实践中。近两年来，人工智能的发展更是超过了过去十年的总和，技术的进步，使得人工智能与教育行业的结合势必更加紧密与深入，为“互联网+教育”带来颠覆性的新突破。

（二）人工智能与教育的结合

目前，人工智能与教育科技的结合主要有四个可能的技术方向，即数据采集（语音识别、图像识别、传感器等）、数据处理（语义识别、大数据、自适应、认知计算、情感计算等）、机器学习（深度学习）与人机界面（AR/VR、机器人、3D 打印）。从具体的应用来看，主要有作业自动批改与布置、拍照搜题与在线答疑、智能测评、实时监督这四个方面，它们共同为差异性、个性化的学习提供了有效的保障。

1. 作业自动批改与布置

目前，采用基于卷积神经网络（Conventional Neural Network简称CNN）的深度学习（deep learning）方法来利用数据对机器进行训练是人工智能研究的一大热点之一。只要将所有的题库上传网络，经过基于这些数据的深度学习的“作业批改系统”将了解所有题目的所有解法，不仅可以对作业的正确与否加以评判，还可以生成作业分析报告提供给老师，让老师了解课堂上的知识点盲区与每位同学的掌握情况。

另外，目前教育差异化的一大阻碍就在于一个班级的每个学生都需要完成相同的作业。然而事实上不同学生可能因为不同的掌握情况需要不同的作业。人工智能使得作业的差异化布置成为可能——批改作业之后，根据作业出错的点所对应的知识点可以再布置一份补充作业，这份补充作业是针对每个同学的知识盲点的。这样，不同程度的学生都将有着最高的学习效率。

2. 拍照搜题与在线答疑