人工智能赋能教育新篇章

摘要：本文深入探讨了智能体在中小学教育领域的创新应用，着重分析了智能体作为教学助手、个性化学习平台、自动化管理工具和教学评估系统的角色，并通过“智慧小院士”这一案例展示了智能体在实际教学中的有效性及其对学生学习体验的积极影响。

关键词：智能体 教育技术 教学助手 个性化学习

在21 世纪的教育领域，人工智能技术正逐渐成为推动教学创新的重要驱动力。特别是在中小学教育阶段，智能体（agents）作为人工智能技术的杰出代表，正以其独特的优势为教学方法带来革命性的变化。智能体不仅能够作为教师的辅助工具，提高教学效率，还能为学生提供个性化的学习体验，推动教育模式向更加智能化、高效化的方向发展。

一、智能体概述

智能体，作为人工智能技术的代表，是一种能够执行任务和解决问题的软件系统。在教育领域，智能体的应用不仅局限于个性化学习辅导，还扩展到了教学管理、评估等多个方面。智能体的特性包括自适应性（根据环境变化和用户行为调整行为）、交互性（能用自然语言交流，理解并回答用户问题）、学习能力（通过精细学习的算法，从数据中学习并改进其性能）和决策能力（在给定的条件下作出逻辑决策，生成对应的内容）等。

在教育领域，智能体更多是辅助教师，成为科研工具的助手或某一项工作的助手，比如可以利用智能体进行作文批改、名著探究等教学活动，提高教学效率和效果，其应用涵盖了教学、管理和学生辅导等多个应用场景。

（1）教学助手。智能体可作为教师助手辅助教学活动。例如在课堂上，智能体通过语音识别和自然语言处理技术实时回答问题，提供即时反馈和补充资料，不仅可以减轻教师的负担，还能提高学生的学习积极性和参与度。

（2）个性化学习。每个学生的学习能力和兴趣爱好都不同，传统的教学模式难以满足所有学生的需求。智能体能根据学生学习进度和兴趣提供个性化学习建议和资源。例如为学生推荐合适的学习材料，设计个性化的学习计划，帮助学生更有效地学习。

（3）自动化管理。在学校管理方面，智能体可以帮助自动化地处理重复性和繁琐的任务。例如可自动生成通知、管理出勤记录、安排课程表等，不仅提高了管理效率，还减少了人为错误的可能性。

（4）教学评估。智能体可辅助进行教学评估。通过分析学生的作业、考试成绩和课堂表现，智能体为教师提供详细评估报告，帮助了解学生学习情况并及时调整教学策略。

二、智能体设置

1. 智能体的基础形成过程

“智慧小院士”（ 图1） 是专为科技教育活动设计的智能体，它体现了智能体在实际教育场景中的创新应用，以下是以“智慧小院士”为例的智能体的生成细节和步骤。

（1）基本信息设置。为智能体定义一个明确的角色和主题，例如“智慧小院士”专注于科技教育活动，提供活动介绍并解答相关问题。

（2）配置信息。在这一阶段，设置智能体的功能类别，如工具类或游戏类等，并定义其能力，如文件管理、邮件撰写或会议记录等。

（3）模型能力选择。根据智能体的角色和功能，选择合适的模型能力，如思维导图生成、论文检索流程图制作等。

（4）界面订制。订制智能体的用户界面，包括语言选择、开场白和预制问题，以及是否开启下一步问题的提示等。

（5）知识库配置。上传相关文本内容到智能体的知识库中，使其能够根据这些信息提供准确的回答和建议。

（6）高级配置。调整智能体的算法参数，如温度参数，以控制回答的随机性和创造性。

（7）测试与优化。在实际使用中测试智能体的性能，并根据反馈进行优化，以确保其能够有效辅助教学活动。

2. 智能体运转情况分析

（1）智能体架构与界面。①浏览器窗口：左侧用于访问知识库、搜索引擎、相关研究文献等资源；右侧用于同时管理多个任务或搜索会话。②文本编辑器：中间部分的文本编辑器用于显示智能体处理结果，或供用户输入指令和问题（图2）。

（2）数据处理与交互。①处理时间：智能体在处理用户输入时表现出显著的处理时间（如“耗时16 736 ms ｜13 480 Tokens”），包括自然语言解析、数据检索和推理等。②输入与输出：用户输入通过“User Input”接收，处理后的信息则以中文形式展示在文本编辑器中。此外，处理过程中还涉及对知识库的搜索（如“已搜索知识库3.6s”），显示了对现有数据资源的有效利用。

（3）技能要求与任务分配。①回答问题：智能体被设计为能够根据用户提问，在知识库中搜索相关答案，并以清晰的数据和科学原理为依据进行解答。②详尽解释：对于每个问题，智能体不仅需要提供答案，还要给出详尽的知识解释，以确保用户能够理解。③任务限制：智能体仅回答与北京“小院士”科技教育活动相关的问题，这表明它具有明确的任务范围和应用场景。

（4）性能与优化。①处理速度：尽管智能体在处理过程中耗费了较长时间，但显示了优化空间的存在，例如通过改进数据检索算法、增加计算资源或优化软件架构缩短处理时间。②反馈机制：通过“一键反馈”功能，用户可以就智能体的表现提供反馈，有助于进一步改进和优化。

三、“智慧小院士”智能体案例

“智慧小院士”智能体在设计和运行上表现出了高度的专业性和针对性，能够在复杂的信息环境中为特定用户群体提供高质量的问题解答和知识支持。“智慧小院士”智能体的输出，首先要保证内容准确性与质量，其回答基于“严谨的数据和科学原理”，且强调了知识来源的权威性（优先来源于“知识库”，然后是搜索引擎，如“必应”）；而从描述中可以看出，智能体不仅提供答案，还确保答案的解释详尽易懂，这对于用户理解问题和答案至关重要。其次，智能体还要做到任务相关性的专注，“智慧小院士”限制在回答与北京“小院士”科技教育活动相关的问题，这种专注性确保了回答的高相关性和专业性。在“智慧小院士”智能体的辅助下，教师指导学生进行科技教育活动的选题变得更加高效和精准。

利用知识库获取选题灵感。“智慧小院士”智能体内置了丰富的知识库，涵盖了科技教育活动的多个领域和主题。教师可以通过与智能体的交互，快速获取与当前教学需求相关的选题灵感。例如，教师可以询问智能体关于最新科技发展趋势、热门科研话题或学生感兴趣的科学问题，智能体将根据知识库的内容提供有针对性的回答和建议。

智能筛选与匹配。智能体不仅能提供选题灵感，还能根据教师的具体需求和学生的实际情况，进行智能筛选与匹配。教师可以输入学生的年龄、兴趣、学习水平等信息，智能体将基于这些信息，为教师推荐最适合学生的选题方向。这种个性化的匹配方式有助于激发学生的学习兴趣，提高他们参与科技教育活动的积极性和有效性。

提供选题分析与指导。在确定了初步的选题方向后，教师可以利用智能体提供的选题分析与指导功能，进一步细化选题。智能体可以根据选题的关键词和主题，为教师提供相关科研背景、研究现状、潜在的研究问题和可能的解决方案等信息。这些信息有助于教师更深入地了解选题，从而为学生制订更加详细和可行的研究计划。

实时互动与反馈。在整个选题过程中，教师可以与智能体进行实时互动，获取即时反馈和建议。智能体能够根据教师的提问和反馈，不断调整和优化其回答和建议，以确保教师能够获得最准确、最有用的信息。这种实时互动的方式有助于教师更加灵活地应对选题过程中的各种挑战和问题。

下面以“智慧小院士”智能体的主要功能为例进行说明。

1. 辅助教师进行科技类的教育课题研究（图3）

2. 辅助学生进一步分析“小院士”活动中研究的选题与导向（图4）

3. 进一步了解“小院士”的申报说明和细节（图4）

综上所述，“智慧小院士”智能体在辅助教师指导学生进行选题方面发挥了重要作用。它提供了丰富的知识库和智能功能，帮助教师快速获取选题灵感、进行智能筛选与匹配、提供选题分析与指导，以及实时互动与反馈。这些功能不仅提高了教师的工作效率和质量，还为学生提供了更加个性化、高效和有趣的科技教育活动体验。随着技术的不断进步和应用的不断深化，“智慧小院士”智能体将在未来教育中发挥更加重要的作用。