人工智能技术对教育教学的影响

许鹏飞

摘要：随着人工智能的快速发展和日益普及，人工智能正在教育教学领域产生深远的影响。本文从知网关键词“人工智能”+“教育”的搜索发文量统计结果出发，首先引出人工智能和教育是相辅相成的关系，并举宿迁学院人工智能专业的主要课程为例，阐述高校对人工智能人才的培养方案，然后分类说明人工智能技术在几种教育系统中的应用，最后从宏观层面、中观层面和微观层面进行总结，说明人工智能技术在教育教学领域中的巨大潜力。

关键词：人工智能；教育；教学；影响

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.21.106

0引言

人工智能（AI）在全世界日常生活中的使用呈指數级增长。例如，人工智能科学家目前正在利用机器学习、计算机建模和概率统计中的新方法来改进财务决策，并使用决策理论和神经科学来推动更有效的医疗诊断的发展。2017 年国务院正式印发《新一代人工智能发展规划》，明确了人工智能的国家战略地位。人工智能是现代互联网快速发展中的一项重要创新，随着人工智能的快速发展和日益普及，教育领域也在悄悄发生变化，人工智能正在对教育产生深远的影响，这必将在未来几十年继续下去。在人工智能时代长大的学生和儿童对人工智能系统有着不同的期望，这对提高教育效果有很大的帮助。支持手势、触摸和语音交互的新型人工智能设备界面可以允许越来越小的孩子访问各类数字内容和服务。随着人工智能的发展，教育格局也开始发生变化。世界各地越来越多的教育项目将数字文化纳入课程。关于人工智能的科普、技术普及读物也已出现，人工智能教材已经开始走进小学生的课堂，小学课堂的“教”与“学”改变了小学生的学习方式 。孩子们了解人工智能知识，建立正确的科技价值观和科学的方法论，为将来人工智能的研究和应用做好准备，在知网搜索关键词：“人工智能”+“教育”、出版年度范围：2015到2022，搜索结果总共有10778条文献记录。图1为主题为“人工智能”+“教育”的发文量（篇）统计。

从图1中可以看出，主题为“人工智能”+“教育”的论文发表量每年都在不断攀升。教育是经济生产力和竞争力的关键驱动力，因此，有必要探究人工智能将如何在教育政策背景下改变学习、工作和就业。当代人工智能的迅速发展和在各个领域的广泛应用，必将激发、凝聚全社会的学习智慧、教育资源，创生出各种改善社会异化、教育异化的有效行为和变革教育的强大力量。

就像早期电力被发现并带来工业革命一样，人工智能技术也将带来另一场工业革命。除了教育外，人工智能技术巨大影响的四个领域是制造业、专业服务业、金融服务业和批发零售业。第七次全国人口普查后，中国人口共141178万人，截至2021年12月，我国网民规模达10.32亿，较2020年12月增长4296万，互联网普及率达73.0%。这个数字代表了收集各类数据的潜力，而人工智能技术对数据的需求也越来越大。人工智能已经成为我国的新动力，我国已经设定了到2030年成为人工智能研究全球领导者的目标，对科学研究的不断投资将是我国突破和利用人工智能技术的关键。人工智能技术可以改变工作性质、创造人与机器之间的新关系，继续扩大和超越现有的资本和劳动能力，以快速推动我国的经济增长。

1人工智能与教育的关系

1.1教育发展的未来包含在人工智能及其发展中

随着高等教育发展，教育从学历教育向知识教育发展是必然趋势，也就是从学历导向以学历教育为主，转为非学历导向以继续教育培训为主。

1.2通过现代教育和知识体系促进人工智能的持续发展

人工智能的基础是计算机程序和基本数据结构，其本质是人类的理性认知。目前各个高校都在开设智能专业，讲授计算机、人工智能、智能科学的基本理论、使学生掌握智能信息处理与智能系统分析、设计、开发的方法，具备跟踪计算机领域前沿技术发展的能力，具有综合运用人工智能技术知识和技能进行科学研究、工程技术开发，解决复杂智能系统工程问题的能力，促进人工智能技术的持续发展。表1是宿迁学院人工智能专业主要课程。

1.3考核类型：S为考试，C为考查

从表1中可以看出，毕业生需要了解人工智能学科的理论前沿与发展动态，能将人工智能理论用于解决人工智能领域设计、开发等相关复杂工程问题，设计满足特定需求的系统、功能模块或系统流程。人工智能在教育领域可以提供更个性化的服务和更灵活的学习方式，它可以为教师和学习者提供各类有趣的学习工具，使我们不仅能够对所学内容做出反应，而且能够对所学内容以及感受做出及时反馈。它可以帮助学习者发展就业市场所需的知识和技能，也可以帮助教师创造更复杂的教学环境。

2人工智能技术在教育系统中的应用

2.1智能教育系统

人工智能技术已用于智能教育系统，如模糊逻辑、决策树、贝叶斯网络、神经网络、遗传算法和隐马尔可夫模型。例如，在一些教学系统中，主要关注点是仔细检查和评估学生的特征，以生成学生的个人资料，目的是评估他们的整体知识水平，这个评估结果可以作为教师因材施教教学方法的依据。人工智能方法也用于促进诊断过程的完成，以便调整课程内容以满足每个学生的需求，其中一些方法可以从学生学习的行为中进行调整。基于模型（比如学习者数学知识、认知需求、情感情绪状态等）的智能系统可以更加灵活，它使用机器学习技术、基于大数据集的自训练算法和神经网络，使他们能够就向不同的学习者提供不同的学习内容。智能教育系统提供最符合学习者认知需求的学习活动，学习者提供学习控制权，以帮助学生培养自我调节技能，使学习者得到适当的挑战和强化，并提供有针对性的及时反馈。 智能教育系统科学地、有针对性地对每一个学生的知识状态进行有效追踪，及时发现学生的知识断点和薄弱点，为学生量身定制个性化的学习路径。

2.2协作学习系统

任何形式的合作都可以比单纯的学习更好地促进学习成果，比如在一起进行项目的两名学生之间或参与在线课程的学生社区之间。协作学习之所以有效，是因为它激励参与者表达并证明自己的想法，反思其他人的想法，参与者带来了不同但互补的知识和技能，每位参与者有虚拟同伴（与学习者认知水平相似的人工学生，但能够引入新想法），通过建设性对话解决分歧，最后达成共识。协作学习也可以提高动机，如果学生关心他们所在的群体，他们就会更多地参与到任务中，从而获得更好的学习成果。尤其在疫情期间，参与者很少现场见面，这是人工智能在教育领域可以做出贡献。机器学习或马尔可夫建模等人工智能技术已被用于确定有效的协作问题解决策略。此外，还可以利用人工智能技术，如机器学习和浅文本处理来分析和总结讨论，以便配备一名指导教师来引导学生进行富有成效的合作。例如，该系统可能会向指导教师提供警报，告知他们可能需要他们干预或支持的重大事件（例如学生偏离主题或重复误解）。

2.3智能教学专家系统

专家系统作为一种在特定领域具有大量知识和经验的智能计算机程序系统，能够根据过去的事件和经验进行推理和预判断，并合理地揭示推理结果，它是人工智能应用研究中最成熟的领域之一，应用专家系统辅助完成在线教学也是人工智能与教育结合发展的关键，使用专家系统可以解决该知识领域的各种问题。传统的网络教学依赖于网络资源，网络资源量庞大，质量水平参差不齐，学生很难专注于学习过程，学习效率偏低。学校可以通过引入智能教学专家系统，关注教师以往的教学经验和智慧，利用虚拟现实或人机交互，帮助估计学生学习内容、学习效率和学习习惯的统计分布。同时，基于有效的教学方法，它也可以来避免学生在学习过程中经常犯的错误。由于其强大的数据存储和分析计算能力，可以改善人脑在遗忘和逻辑相关性方面存在个体差异的事实，并在以往事实和经验的基础上形成合理的推理和判别。用户还可以通过人机交互界面与专家系统进行交互，通过交互界面，学习者将省去从冗余的图书馆数据和专家经验中选择有用信息的过程，直接进入基于专家经验的实施预判断过程，大大提高了学习效率。专家系统应用后，通过结合专家系统对网络教育系统的运行、学生的认知情况，构建统一的学习认知模型，并生成个别学困生的报告，采取有针对性的引导策略和智能故障诊断，帮助学困生更好地适应性学习和强化学习。

2.4职业教育系统

随着人工智能的发展，职业教育面临前所未有的压力和发展机遇，人工智能对职业教育的影响是深刻而长期的，原有的职业教育人才培养模式将难以适应未来产业发展的需要。在未来十年，人工智能可能会取代数百万个工作岗位，其中大多数是职业教育培训岗位。随着基础工作被人工智能接管，社会和企业将对职业教育人才培养的质量提出更高的要求。因此，未来职业教育必须升级职业教育人才培养模式，重构专业人才的知识结构和知识体系。随着人工智能的不断发展，教育资源的科学配置和整合日益增多。由于人工智能的发展，现在可以通过关注职业教育的更高维度价值，例如学生的创造力、好奇心、多学科思维能力、批判性思维和问题解决能力，更加关注职业学生的个性化学习。人工智能的发展将基于对学生优缺点以及个性特征的分析，对学生的学习习惯和行为习惯可以纠正，教学可以根据学生的能力定制化。

3結论

随着人工智能在我们的生活中发挥着重要作用，人工智能教育的问题变得越来越重要。本文总结了人工智能的普及及其对教育教学方法和学习系统的影响，人工智能与教育的关系和人工智能技术在教育系统中的应用。人工智能支持的学习技术，即基于机器学习、教育数据挖掘或学习分析等技术的解决方案，在教育系统的各个层面都有着巨大的潜力：在宏观层面（学校组织），数据挖掘和分析可以帮助优化评估和规划等过程。在中观层面（课堂教学），人工智能可以实现评估、评分、辅导和课堂管理的新方法。在微观层面（学习过程），智能学习应用程序通过允许实施更个性化的学习方式和辅助系统以及自动预测、性能评估和学习建议，具有广阔的市场空间和应用前景。

参考文献

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