人工智能在教育领域应用浅析.pdf
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1、人工智能在教育领域应用浅析人工智能在教育领域应用浅析李培林1,张成爽,于龙3(1.山东电子职业技术学院,2.山东省科技服务发展推进中心,山东济南2 5 0 10 1;3.政和科技股份有限公司,山东济南2 5 0 0 14;山东济南 2 5 0 0 0 0)【摘要随着计算机软硬件技术的发展,人工智能在教育行业中的应用越来越广泛。目前世界上已经有许多国家制定了相关政策,以促进人工智能技术在学校教育中的应用。人工智能在教育教学中的应用主要体现在教育的过程以及教育的范围和内容。本文简要论述了人工智能技术在教育领域的应用及发展,包括教与学的创新、有效的教学方法和智慧校园生活方式等。从不同的应用方面分析了
2、人工智能给教育带来的变化。探讨了想要更好地推动人工智能在教育中的应用所面临的挑战和潜力。【关键词人工智能;学校教育;教育技术【中图分类号TP18D0I:10.16640/ki.37-1222/t.2023.04.013文献标识码A文章编号】10 0 6-7 5 2 3(2 0 2 3)0 4-0 0 7 4-0 5人工智能与教育,建议各国制定相应政策,探索一、概述人工智能是一门涉及信息学、逻辑学、认知、思维、系统科学和生物学的交叉学科。它已经在知识处理、模式识别、机器学习、自然语言处理、博奔论、自动化、自动化编程、专家系统、知识库、智能机器人等领域取得了很大进展。计算机硬件能力的快速提升,加上
3、互联网的飞速发展,使人工智能进入了一个稳定发展的阶段。2019年,人工智能与教育国际会议在北京举行。来自世界各地的人工智能领域专家就该主题进行了激烈的讨论。普遍认为人工智能现在已经渗透到了各行各业,促进了社会的发展和经济增长的转型,改变了人类生产生活方式甚至学习方式。在这次会议上,正式发布了北京共识-实施人工智能促进教育创新的有效战略和实践。目前,世界上许多国家都非常关注人工智能在教育中的应用。美国发布了国家机器智能战略计划,明确表示将为人工智能技术在教育领域提供所需的政策和资金支持。新加坡教育总体规划提出建立智能学习环境,培养未来负责任的数字学习者。印度出台了国家人工智能战略,将教育列为实施
4、人工智能技术的五大基本领域之一。我国政府高度重视人工智能与教育的融合与发展,大力推进信息化教育。教育现代化取得了显著进展。随着时间的推移,人工智能在教育中的发展趋势是必然的,未来将有越来越多的人工智能技术应用于教育 3。收稿日期 2 0 2 2-12-2 9【作者简介】李培林(198 1一),男,山东电子职业技术学院,助理工程师。通讯作者:张成爽(198 6 一),男,硕士,山东省科技服务发展推进中心,信息系统项目管理师。于龙(19 8 8 一),男,硕士,政和科技股份有限公司,高级工程师。-74-山东工业技术2 0 2 3年第4期(总第312 期)积累逐渐增加,人工智能会越“聪明”,在适应二
5、、人工智能在教育中的应用学生的学习上也会越准确。这样就形成了一个良目前,美国基于人工智能教育教学方面的产性循环,学生的学习效率会越来越高,效果会越品有很多,其中包括:MetaMind使用深度学习算来越好,自信心也会增强。自2 0 11年成立以来,法来识别个人智力下降的早期迹象,然后开发个一家在美国和澳大利亚被称为“智能麻雀”的公性化的学习路径,在最小化风险的同时最大化他司一直致力于为学校和教师开发适应性教学工们的潜力。Nuance用于帮助写作和语音识别困具。他们的产品是集课程设计、在线学习、实时难的孩子。Knewton用于自适应学习技术。Cognii反馈、自适应学习、大数据分析、在线协作学习用
6、于虚拟学习助手和个性化学习程序。Quizlet用和智能教练于一体的平台。教师可以利用在线平于自适应学习。Volley是一个知识引擎,可以综台上的工具和内容库来设计课程,教学过程的各合课程和测试结果,并发现企业员工之间的知识个环节都可以加人与学生互动的元素,让学生通差距。ThinksterMath是一个定制的辅导程序,可过完成课程中的一些“任务”来掌握知识。以跟踪工作中的每一步。Blippar结合计算机视觉通过这些交互,系统可以随时收集学生的智能和增强现实,可以提高学生在课堂上学习的学习数据,跟踪学生的学习进度,发现学生学习效率,Kidaptive是一个自适应学习平台,帮助教的瓶颈和难点,从而实
7、时反馈和强化。对于更小育机构收集数据,增加学习者的参与。Carnegie的孩子,一些公司在适应性学习系统中加人了Learning利用人工智能和机器学习来帮助学生发游戏化,让枯燥的学习变得更有趣。美国公司展对数学的更深层次的概念理解。Kidsense是一“DreamBox Learning”设计了一个在游戏中学习款专为幼儿设计的语音文本转换工具。Century数学的平台。该平台基于学生在游戏中的表现和Tech提供个性化学习计划,利用认知神经科学互动,促进学生的数学学习。并根据学生的学习和数据分析来减少教师的工作量。Querium提供进度调整内容和习题,让学生在不自觉的情况下STEM教育的定制辅导
8、课程。从这些应用产品可完成年级要求的所有数学课程。以看出,人工智能技术在教育中的目的主要包括2.个性化学习评估和提高。随着人工智能技术的进步及其在教育领域的应用发展,课堂教学技术也发生了很大变化。越来越多的人工智能教育产品被应用到学校教育中。人工智能教育应用的典型场景包括:智能导师辅助个性化教与学、智能助手如教育机器人、儿童家庭伴侣、智能评估、教育数据挖掘与智能分析、学习分析与学习、数字画像等。文献研究表明,人工智能技术在教育中的应用主要包括以下几个方面:自适应学习、个性化学习、自动评分系统、间隔提醒、教师反馈、虚拟教师、增强现实/虚拟现实、精准阅读、智能校园和远程学习。1.自适应学习在自适应
9、学习中,使用人工智能来收集和分析学生的学习数据,并概述每个学生的学习风格和特点,然后自动调整教学内容、模式和节奏,以满足他们的需求 5 。随着时间的推移,数据的个性化学习是指可以根据每个学习者的需求优化学习速度和教学方法的各种教育项目。这种体验是根据不同学习者的学习偏好和具体兴趣量身定制的。这种人工智能教育程序可以适应个人的学习节奏,并继续提供更复杂的任务,以加快他们的学习进程。因此,不管是学习效率高的还是学习效率低的学生都可以按照自己的节奏进行学习。Holotescu设计并开发了MOOC(大规模开放在线课程)Buddy教学机器人,为学习者提供有针对性的、个性化的学习资源。Bayne还开发了智
10、能助教Botty,可以在教学过程中帮助教师,使课堂教学活动更有效。这些教育项目将在自动更正作业、在线答题和智能评价等许多方面提供帮助。3.自动评分系统自动评分系统是一种基于人工智能的专业计算机程序,它模拟教师在教育环境中为学生的任-75-人工智能在教育领域应用浅析务打分。可以用来评估学生对知识的掌握情况,分析他们的答案并提供反馈,开发个性化的培训项目等。许多人工智能教育应用程序都在使用这个程序。通过学习测试,系统自动提供学习者的评价分数。这种方法一方面可以帮助教师更好地了解学生的学习情况,另一方面,也可以让学生更加明确自己的学习成绩和知识掌握水平。在教育应用程序中使用自动评分系统的例子之一是以
11、色列音乐教育应用程序 7。这款应用程序更注重课堂教学,为教师和学生提供教学和评价工具,从教到学再到实践,利用现代先进技术改变音乐教育的方方面面。Wolfie自带的自动评分系统,帮助音乐教育者引导学生纠正习题中的错误,为教师和学生提供了一种完全不同的音乐教育和学习互动方式。4.间隔提醒当一个人要忘记所学知识时,可以通过定时重复提醒来加强理解和记忆,这是一种行之有效的解决方案。这方面的例子是波兰发明家彼得沃兹尼亚克,他提出了一个基于间隔效应的教育应用程序。这款应用会追踪人们在什么时候学了什么。通过人工智能,这款应用可以确定用户何时最有可能忘记某样东西,并建议用户修改。只需稍加修改,就能确保信息在人
12、脑中储存数年。因此对加强理解和记忆,人工智能的教育应用程序也是可以胜任的。5.虚拟教师近年来,基于人工智能技术的发展,一些企业家开始利用人工智能为学生提供在线的“虚拟导师”,以帮助孩子学习。在乔治亚理工学院,学生们被一位名叫JillWatson的助教迷住了,她快速而准确地回答了学生的问题。然而,学生们并不知道沃森女士的真实身份实际上是一台装有IBM人工智能系统的计算机。在伦敦也有一家名为“wizzEducation”的公司,它的旗舰产品“Mathswhiizz”是一款在线辅导软件,很受欢迎。公司设计了与学校课程表一致的课外学习课程。在学习过程中,学生可以随时提问。虚拟教师将逐步为学生解答问题,
13、并根据学生的反馈调整答案,-76-直到学生掌握所学知识。同时,该系统还为家长提供了实时的汇报,让家长可以随时了解孩子的学习进度,更好地了解孩子是否能跟上学校的进度,或者在学习过程中遇到困难等等。该系统允许父母对孩子进行学习监督,而且父母也可以通过在线互动鼓励甚至奖励孩子。因此,基于人工智能的机器人导师前景广阔,有望最终取代人类教师。在长时间的教育项目实践中,通过收集学生和教师对学习过程的反应情况,人工智能系统能够向学生和教师提供有价值的反馈。然后通过人们投入其中的学习时间来提升用户体验。消费者与系统的交互,直接影响到如何创建和更新建议。随着人工智能学习技术过程的自动化,教师亲自向学生提供直接支
14、持,教学将变得更加容易。人工智能被视为通过试错法进行学习的“中性”工具。在老师面前失败可能会让学生感到尴尬。但是当使用虚拟学习环境时,这个问题就完全消除了。大规模开放在线课程作为一种在传统课堂时间之外实时教育和评估学生的手段,也越来越受到欢迎。特别是在专业和终身学习发展领域。它通过使用深度学习、自然语言处理和其他方法来评估学生的投人程度、行为和结果。逐步淘汰面对面的交流,取而代之的是新的人工之智能平台,通过调整,它们可以适应教师、学生和教育机构的要求9。到2 0 2 5 年,预计约5 0%的学习管理系统(lms)将纳入人工智能功能。除了课程的主要资源,教师将有机会获得更为广泛的为其特定学生量身
15、定制的教育材料。到本世纪2 0 年代中期,教育行业预计将在10 年的时间里成为一个价值6 0 亿美元的行业。学生们可以不用打印任何东西就能完成在线课程,他们的教授也可以随时查看他们的研究结果,并快速给出反馈,从而帮助学生更好地理解他们的家庭作业。自主代理可以通过使用增强辅导来显著提高教学和指导的有效性。由于智能助手提高了自适应学习能力,学生将能够按照自己已的速度和时间表进行学习。6增强现实(AR)虚拟现实(VR)在教育中使用增强现实(AR)/虚拟现实(VR)山东工业技术2 0 2 3年第4期(总第312 期)的好处是显而易见的。课堂不再局限于小教室、级计算机系统。一旦项目完成,智能校园将能够白
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