近年來(lái)，人工智能(Artificial Intelligence，AI)受到了全社會(huì)的普遍關(guān)注，并被提升到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度。人工智能時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，AI技術(shù)正在悄然改變著傳統(tǒng)行業(yè)的方方面面，如何應(yīng)對(duì)人工智能帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)已成為各行各業(yè)都必須面對(duì)的問(wèn)題，教育行業(yè)也不例外。科大訊飛肩負(fù)著建設(shè)“國(guó)家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺(tái)”的重要使命，積極探索AI技術(shù)與教育的融合創(chuàng)新應(yīng)用。基于對(duì)我國(guó)教育信息化發(fā)展現(xiàn)狀的深入分析，以及對(duì)AI技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用趨勢(shì)的前瞻預(yù)測(cè)，科大訊飛圍繞教育主場(chǎng)景推出了人工智能核心技術(shù)服務(wù)及其應(yīng)用產(chǎn)品，在廣泛的實(shí)踐過(guò)程中取得了良好的應(yīng)用效果。
一、人工智能教育應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)狀
1、新時(shí)代呼喚個(gè)性化教育理念與模式
在工業(yè)化時(shí)代，以規(guī)模化、機(jī)械化和程序化為主要特征的生產(chǎn)模式，要求通過(guò)教育來(lái)培養(yǎng)大量具備基礎(chǔ)知識(shí)技能、具有嚴(yán)格服從精神的高度專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化人才。而在AI技術(shù)日益滲透到各行各業(yè)的當(dāng)今時(shí)代，生產(chǎn)過(guò)程已由單一、重復(fù)的流水線生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模、個(gè)性化、自動(dòng)化的智能制造模式。社會(huì)更需要?jiǎng)趧?dòng)者具備創(chuàng)新能力，BBC(英國(guó)廣播公司)援引牛津大學(xué)學(xué)者Osborne等關(guān)于“人工智能對(duì)未來(lái)職業(yè)的可替代率”的數(shù)據(jù)體系進(jìn)行職業(yè)預(yù)測(cè)：不僅那些可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化訓(xùn)練的人才如電話銷售員會(huì)被大量替代(可替代率達(dá)99.0%)，“程式化強(qiáng)、重復(fù)性高”的高級(jí)腦力工作如會(huì)計(jì)師也會(huì)被大量替代(可替代率達(dá)97.6%)，而只有那些強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)新、溝通和深入思考”工作如軟件開發(fā)人員被替代的可能性低(可替代率僅8.0%)。可見，當(dāng)前教育的重要任務(wù)就是培養(yǎng)創(chuàng)新人才。
創(chuàng)新人才的培養(yǎng)離不開個(gè)性化的教育方式。心理學(xué)家林崇德認(rèn)為，創(chuàng)新型人才應(yīng)具備創(chuàng)造性的個(gè)性品質(zhì)。尊重個(gè)性品質(zhì)的發(fā)展，就是保護(hù)人才的創(chuàng)新能力。美國(guó)心理學(xué)家特爾曼對(duì)800名男性兒童做了長(zhǎng)達(dá)30年的追蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)成就較大的前20%群體與成就較小的后20%群體在性格、情感、興趣、愛(ài)好、自我意識(shí)等個(gè)性特征方面存在顯著差異，前者的個(gè)性特征得到了充分的發(fā)展 。由此可見，培養(yǎng)創(chuàng)新人才需正視并尊重智力水平、性格特征、興趣愛(ài)好等個(gè)性差異，同時(shí)在遵循身心發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，選擇最適宜的發(fā)展方式來(lái)促進(jìn)個(gè)人成長(zhǎng)。總之，創(chuàng)新人才離不開個(gè)性化的教育培養(yǎng)，未來(lái)教育必將走向個(gè)性化。
2、人工智能推動(dòng)教育的個(gè)性化從理論構(gòu)想到落地實(shí)踐
教育走向個(gè)性化的第一步是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)的個(gè)性化，即能夠根據(jù)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、興趣愛(ài)好、風(fēng)格習(xí)慣、文化背景等個(gè)性化要素，結(jié)合國(guó)家教育方針與社會(huì)人才需求，量身定制學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)計(jì)劃。推動(dòng)個(gè)性化學(xué)習(xí)需要掌握足夠多的背景信息，并進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)建模分析和智能決策計(jì)算，才可能達(dá)成預(yù)期效果，鑒于其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，2015年新媒體聯(lián)盟《地平線報(bào)告(基礎(chǔ)教育版)》就將個(gè)性化學(xué)習(xí)列為具有相當(dāng)困難的挑戰(zhàn)性工作。而隨著深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用、腦科學(xué)研究的不斷進(jìn)步與突破，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等相關(guān)技術(shù)的支撐下，人工智能技術(shù)被快速地應(yīng)用到社會(huì)各領(lǐng)域中，如面向教育領(lǐng)域的、基于人工智能的信息化系統(tǒng)(即“智能教育應(yīng)用”)可充分利用教育行業(yè)大數(shù)據(jù)，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)頂級(jí)的專家知識(shí)體系，以達(dá)到一流專家的水平。據(jù)此，智能教育應(yīng)用一方面可從海量的學(xué)生行為數(shù)據(jù)中，敏銳地識(shí)別每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)和訴求，并制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)策略;另一方面可從良莠不齊的海量學(xué)習(xí)資源中找到合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并推薦給學(xué)習(xí)者;最終，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)的個(gè)性化。由此可見，在人工智能的支撐與推動(dòng)下，教育的個(gè)性化必然會(huì)由理論構(gòu)想逐步轉(zhuǎn)為落地實(shí)踐，個(gè)性化也將成為智能教育應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)。
3、人工智能教育應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀
作為個(gè)性化教育發(fā)展基礎(chǔ)的教育信息化，近年來(lái)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，據(jù)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》統(tǒng)計(jì)：我國(guó)中小學(xué)的互聯(lián)網(wǎng)接入率達(dá)到87%，多媒體教室普及率達(dá)到80%;優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源日益豐富，信息化教學(xué)逐步普及;教師及學(xué)校管理者的信息化意識(shí)與能力顯著增強(qiáng)[7]。隨著教育信息化應(yīng)用的普及與推廣，傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式發(fā)生了很大的改變，促進(jìn)了教育公平并提高了教育教學(xué)質(zhì)量，但在應(yīng)對(duì)教育個(gè)性化的挑戰(zhàn)時(shí)仍顯得有些力不從心，具體表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：
①學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程未能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化，學(xué)生不能充分了解自己，教師又難以關(guān)注到每個(gè)學(xué)生，因此在課堂內(nèi)外，即便有信息化應(yīng)用的支持，也只能獲得標(biāo)準(zhǔn)化的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)策略指導(dǎo);
②教師的教學(xué)過(guò)程未能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化，教師以一人之力難以從預(yù)習(xí)、聽課、復(fù)習(xí)、自學(xué)、作業(yè)、考試等各類場(chǎng)景應(yīng)用中，觀察并掌握全班所有學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)、學(xué)習(xí)行為與學(xué)業(yè)成果，更不能精準(zhǔn)地指導(dǎo)每位學(xué)生的學(xué)習(xí);
③學(xué)校的管理過(guò)程未能實(shí)現(xiàn)科學(xué)化，學(xué)校的各類數(shù)據(jù)分散在不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)之中，相互間數(shù)據(jù)未能融合，學(xué)校的決策管理過(guò)程難以得到數(shù)據(jù)的全面支撐，學(xué)校在數(shù)據(jù)割裂的狀態(tài)下，也難以為教學(xué)精準(zhǔn)化與學(xué)習(xí)個(gè)性化提供有力的管理支撐。
二、人工智能教育應(yīng)用的發(fā)展對(duì)策與舉措
鑒于人工智能時(shí)代教育應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)展現(xiàn)狀，智能教育應(yīng)用必須在教育主場(chǎng)景中解決阻礙教育走向個(gè)性化的關(guān)鍵問(wèn)題，才能真正推動(dòng)個(gè)性化教育由理念到實(shí)踐的發(fā)展。
1、用AI技術(shù)解決阻礙教育走向個(gè)性化的關(guān)鍵問(wèn)題
①通過(guò)智能推薦引擎解決學(xué)習(xí)過(guò)程個(gè)性化的問(wèn)題。智能推薦引擎一方面基于對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)的全面掌握，準(zhǔn)確刻畫學(xué)生的個(gè)性特征與學(xué)習(xí)需求;另一方面基于對(duì)學(xué)習(xí)資源內(nèi)容和使用狀況的智能分析，實(shí)現(xiàn)資源特性的標(biāo)簽化;最終根據(jù)每個(gè)學(xué)生的真實(shí)需求，智能化推送合適的學(xué)習(xí)資源，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程的個(gè)性化。
②通過(guò)智能學(xué)情分析解決教學(xué)過(guò)程精準(zhǔn)化的問(wèn)題。智能學(xué)情分析技術(shù)一方面匯聚了單個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)風(fēng)格、知識(shí)點(diǎn)掌握情況等信息，使教師能夠精準(zhǔn)掌握學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)需求;另一方面統(tǒng)計(jì)了班級(jí)整體的學(xué)習(xí)氛圍狀況、薄弱知識(shí)點(diǎn)分布、成績(jī)分布等學(xué)情信息，使教師能夠精準(zhǔn)掌握班級(jí)整體的學(xué)習(xí)需求;最終為合理規(guī)劃教學(xué)資源、恰當(dāng)選取教學(xué)方式提供專業(yè)指導(dǎo)意見，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的精準(zhǔn)化。
③通過(guò)智能決策支持解決管理過(guò)程科學(xué)化的問(wèn)題。智能決策支持一方面實(shí)現(xiàn)了校園數(shù)據(jù)的打通、匯聚與交換，形成學(xué)生、班級(jí)、學(xué)校多級(jí)數(shù)據(jù)體系;另一方面實(shí)現(xiàn)了校園數(shù)據(jù)的規(guī)整與加工，并基于業(yè)務(wù)場(chǎng)景創(chuàng)建校園數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，創(chuàng)建分析、度量、診斷、預(yù)測(cè)等各類模型，生成可視化分析圖;最終為學(xué)校管理者提供基于數(shù)據(jù)與模型的決策建議，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的管理過(guò)程的科學(xué)化。
2、將解決個(gè)性化教育核心問(wèn)題的AI技術(shù)打造成核心服務(wù)
為系統(tǒng)性提升教育應(yīng)用對(duì)個(gè)性化教育的支撐能力，研究中將人工智能相關(guān)技術(shù)進(jìn)行封裝，并整合為開放服務(wù)，供面向具體教育場(chǎng)景的應(yīng)用產(chǎn)品集成與調(diào)用，稱為“智能教育核心服務(wù)”(Core Services for AI in Education)，如圖1所示。智能教育核心服務(wù)，依托“智能教育平臺(tái)”提供的AI技術(shù)能力與大數(shù)據(jù)處理能力[8]，面向具體教育場(chǎng)景，提供“技術(shù)”與“業(yè)務(wù)”兩大類服務(wù)。
(1)智能教育技術(shù)類核心服務(wù)
該類服務(wù)面向具體的教育應(yīng)用場(chǎng)景，從技術(shù)的角度實(shí)現(xiàn)對(duì)人工智能通用技術(shù)的封裝與定制，使各類教育應(yīng)用產(chǎn)品能夠迅速集成交互界面友好、接口簡(jiǎn)單易用的AI技術(shù)與服務(wù)。從應(yīng)用產(chǎn)品的角度來(lái)看，借助該類服務(wù)可以快速獲得AI能力，因此也被稱為“人工智能代理(AI Agent)”，其主要功能包括：
①人機(jī)交互技術(shù)，指研究人和計(jì)算機(jī)之間的信息交換，包括語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、情感交互等具體領(lǐng)域技術(shù);
②自然語(yǔ)言理解技術(shù)，指研究能實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間用自然語(yǔ)言進(jìn)行有效通信的理論和方法，包括機(jī)器翻譯、機(jī)器理解、問(wèn)答系統(tǒng)等具體領(lǐng)域技術(shù);
③知識(shí)圖譜技術(shù)，本質(zhì)上是構(gòu)建語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，指研究將各類信息連接在一起形成關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，并利用網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)系分析與解決問(wèn)題的技術(shù);
④生物特征識(shí)別技術(shù)，指通過(guò)個(gè)體生理特征或行為特征對(duì)個(gè)體身份進(jìn)行識(shí)別認(rèn)證的技術(shù)，包括語(yǔ)音識(shí)別、指紋識(shí)別、人臉識(shí)別等具體領(lǐng)域技術(shù)等。
(2)智能教育業(yè)務(wù)類核心服務(wù)
該類服務(wù)面向具體的教育應(yīng)用場(chǎng)景，從業(yè)務(wù)的角度實(shí)現(xiàn)人工智能通用技術(shù)與業(yè)務(wù)流程的融合，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程的個(gè)性化、教學(xué)過(guò)程的精準(zhǔn)化和管理過(guò)程的科學(xué)化等具體業(yè)務(wù)要求，使應(yīng)用產(chǎn)品能夠快速獲得開展個(gè)性化教育的必要能力。從應(yīng)用產(chǎn)品的角度來(lái)看，該類服務(wù)掃除了開展個(gè)性化教育的技術(shù)障礙，使應(yīng)用系統(tǒng)可圍繞服務(wù)展開業(yè)務(wù)，因此也被稱為“人工智能助手(AI Assistant)”，其主要包括以下三種服務(wù)：
①智能推薦服務(wù)。在自適應(yīng)考試、智能口語(yǔ)評(píng)測(cè)、全學(xué)科閱卷等人工智能技術(shù)的支撐下，充分利用用戶的學(xué)業(yè)診斷數(shù)據(jù)、用戶行為數(shù)據(jù)，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)習(xí)慣以及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，通過(guò)用戶畫像、資源畫像及構(gòu)建知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的個(gè)性化推薦。該服務(wù)被廣泛地應(yīng)用于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課后練習(xí)等相關(guān)場(chǎng)景的產(chǎn)品應(yīng)用中。
②學(xué)情分析服務(wù)。實(shí)現(xiàn)了各類學(xué)情數(shù)據(jù)和教師教學(xué)數(shù)據(jù)的打通、匯聚、規(guī)整與分析，并在數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)的支撐下，使教師不僅能夠全面掌握學(xué)生個(gè)人的學(xué)情信息，還能夠全面掌握全班學(xué)生的學(xué)情分布狀況。該服務(wù)被廣泛地應(yīng)用于包括教學(xué)預(yù)設(shè)、課堂教學(xué)、備課與教研等相關(guān)場(chǎng)景的產(chǎn)品應(yīng)用中。
③決策支持服務(wù)。基于用戶教育管理數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)及相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)，利用BI(Business Intelligence)分析、業(yè)務(wù)建模、數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)管理決策活動(dòng)的數(shù)據(jù)支撐，并提供監(jiān)控、模擬和模型預(yù)測(cè)等功能。該服務(wù)被廣泛地應(yīng)用于學(xué)校的校園管理、區(qū)域的教育管理與教育治理等相關(guān)場(chǎng)景。
三、人工智能教育應(yīng)用的實(shí)踐案例
科大訊飛作為教育技術(shù)引領(lǐng)企業(yè)，通過(guò)人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，為廣大教育用戶提供了覆蓋“教、學(xué)、考、評(píng)、管”的全場(chǎng)景產(chǎn)品體系，且產(chǎn)品已在全國(guó)10000多所學(xué)校應(yīng)用并形成體系。合肥市某省屬重點(diǎn)中學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“該校”)主要在教育各場(chǎng)景中常態(tài)化應(yīng)用了科大訊飛的智能教學(xué)、智能學(xué)習(xí)和智能管理系統(tǒng)，從而形成了一系列典型特色的人工智能教育應(yīng)用案例。下面將以該校2014級(jí)的35個(gè)班、共1937名學(xué)生為例，介紹其人工智能教育的應(yīng)用情況。采集的行為數(shù)據(jù)時(shí)段是2016年2月22日至2016年7月5日。
1、智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐
智能教學(xué)系統(tǒng)集成了智能教育核心服務(wù)中的學(xué)情分析服務(wù)。該系統(tǒng)采集了班級(jí)所有學(xué)生的行為數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)和學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)，并提交給學(xué)情分析服務(wù);學(xué)情分析服務(wù)通過(guò)后臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析與智能技術(shù)處理，形成對(duì)學(xué)生個(gè)體與學(xué)生整體的畫像，生成可視化的學(xué)情分析報(bào)告并提供給教師。教師根據(jù)學(xué)情報(bào)告中的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確規(guī)劃教學(xué)路徑、精確設(shè)計(jì)教學(xué)策略，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的精準(zhǔn)化。智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用模式如圖2所示。
本研究以該校英語(yǔ)學(xué)科C老師某節(jié)作文課的智能教學(xué)過(guò)程為例，來(lái)介紹智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用，其具體過(guò)程是：
①利用AI代理完成英語(yǔ)作文練習(xí)作業(yè)的批改與數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)AI助手自動(dòng)生成班級(jí)與個(gè)人關(guān)于本節(jié)課的學(xué)情分析報(bào)告。其中，學(xué)情分析包括各類分析指標(biāo)，以圖3所示的“作文練習(xí)錯(cuò)誤類型分析圖”為例，該指標(biāo)可幫助C老師全面了解班級(jí)作文練習(xí)中的薄弱點(diǎn)分布狀況。
②C老師針對(duì)全班學(xué)情分析報(bào)告中出現(xiàn)的低分組高頻薄弱點(diǎn)(如拼寫錯(cuò)誤)和高分組高頻薄弱點(diǎn)(如成分缺失錯(cuò)誤)進(jìn)行精準(zhǔn)講評(píng)。
③學(xué)生根據(jù)個(gè)人學(xué)情報(bào)告和老師講評(píng)，在線對(duì)作文進(jìn)行修改，包括訂正原有錯(cuò)誤、修改完善作文表達(dá)等。
④學(xué)生修改完成后，AI助手再次向C老師提供班級(jí)和個(gè)人報(bào)告、向?qū)W生提供個(gè)人報(bào)告，以讓雙方得到實(shí)時(shí)反饋和效果評(píng)價(jià)，便于學(xué)生及時(shí)更改、教師進(jìn)一步推送資源。
⑤通過(guò)上傳、共享等方式，C老師將修改后的優(yōu)秀作文分享至全班，學(xué)生利用AI助手分組討論并學(xué)習(xí)優(yōu)秀作文的寫作、詞句表達(dá)等來(lái)取長(zhǎng)補(bǔ)短、精準(zhǔn)提升寫作水平。借助于AI代理和AI助手，整個(gè)寫作的教學(xué)過(guò)程由此實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)的目的。
C老師將此次英語(yǔ)作文教學(xué)重點(diǎn)放在教學(xué)設(shè)計(jì)上，并通過(guò)AI助手精準(zhǔn)掌握學(xué)生學(xué)情，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體的個(gè)性化教學(xué);同時(shí)，借助AI助手，學(xué)生也獲得了個(gè)性化作文的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，他們?cè)谡n堂上進(jìn)行小組討論、個(gè)性化練習(xí)作文，極大地調(diào)動(dòng)了寫作的積極性，也顯著地提升了英語(yǔ)寫作水平。據(jù)后期統(tǒng)計(jì)，在2016年7月初的月考中，該班的英語(yǔ)作文平均分較2月初的月考作文分?jǐn)?shù)提高了15%。
2、智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐
智能教學(xué)系統(tǒng)集成了智能教育核心服務(wù)中的智能推薦服務(wù)。該系統(tǒng)基于學(xué)生的基礎(chǔ)信息和學(xué)情信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，并通過(guò)行為建模、經(jīng)歷建模，結(jié)合學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的行業(yè)建模生成學(xué)科知識(shí)圖譜，為學(xué)生規(guī)劃科學(xué)的學(xué)習(xí)路徑，同時(shí)在自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)的幫助下，為學(xué)生智能化推薦教師和系統(tǒng)提供的微課資源、試題資源、課件資源和其它學(xué)習(xí)資源，輔助學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)。智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用模式如圖4所示。
本研究以該校2014級(jí)M同學(xué)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程為例，來(lái)介紹智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用，其具體過(guò)程是：
①AI代理通過(guò)圖文識(shí)別等技術(shù)，自動(dòng)收集M同學(xué)平時(shí)的習(xí)題練習(xí)數(shù)據(jù)與考試測(cè)試數(shù)據(jù)，并借助AI統(tǒng)計(jì)其薄弱知識(shí)點(diǎn)，完成對(duì)M同學(xué)的認(rèn)知診斷。
②基于散落的知識(shí)點(diǎn)并結(jié)合知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的先后次序關(guān)系，AI助手構(gòu)建了M同學(xué)的學(xué)情知識(shí)圖譜，通過(guò)圖譜可以找出M同學(xué)的元認(rèn)知缺失情況，并形成可視化的學(xué)習(xí)效果，效果可用圖譜上的不同顏色節(jié)點(diǎn)來(lái)表示，由此也就形成了M同學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的個(gè)性化路徑。
③AI助手根據(jù)個(gè)性化路徑，按知識(shí)點(diǎn)先后次序有針對(duì)性地向M同學(xué)推送數(shù)學(xué)微課視頻與鞏固性習(xí)題;在完成推薦的資源后，M同學(xué)再次進(jìn)入“數(shù)據(jù)收集—診斷建模—個(gè)性化推薦—數(shù)據(jù)再收集”的個(gè)性化線上學(xué)習(xí)閉環(huán)。
④在線下，數(shù)學(xué)老師通過(guò)M同學(xué)不同顏色的學(xué)情知識(shí)圖譜，針對(duì)其薄弱知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)、布置任務(wù)等，形成線下學(xué)習(xí)微循環(huán)。由此借助于AI代理和AI助手，M同學(xué)用線上線下、集中和自主等多種學(xué)習(xí)方式補(bǔ)齊自身短板，展開個(gè)性化學(xué)習(xí)。
在2016年3月～6月期間，M同學(xué)使用智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)后學(xué)習(xí)效果顯著：一方面，在題量相近時(shí)，個(gè)性化作業(yè)的準(zhǔn)確率(0.88)明顯高于非個(gè)性化作業(yè)的準(zhǔn)確率(0.522)，且整個(gè)班級(jí)的答題準(zhǔn)確率平均提升21.6%，具體如圖5所示;另一方面，M同學(xué)在7月初的的數(shù)學(xué)月考中分?jǐn)?shù)提升15.2%，而同期統(tǒng)計(jì)的一個(gè)月作業(yè)時(shí)間卻相對(duì)減少31%。由此可見，使用智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，對(duì)提高答題準(zhǔn)確率、減少作業(yè)負(fù)擔(dān)、提升學(xué)習(xí)效果有明顯作用。
3、智能管理系統(tǒng)
智能教學(xué)系統(tǒng)集成了智能教育核心服務(wù)中的決策支持服務(wù)，主要包括分析：
①數(shù)據(jù)采集工具采集區(qū)域或?qū)W校內(nèi)的教學(xué)、學(xué)習(xí)、考試、管理等場(chǎng)景數(shù)據(jù)，并提供給數(shù)據(jù)加工系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)、加工，生成用戶畫像，進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)建模;
②數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)手段的支撐下，將數(shù)據(jù)進(jìn)行集成展示;
③數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供監(jiān)控、預(yù)測(cè)和模擬等功能，輔助管理者進(jìn)行學(xué)校或區(qū)域的教育管理和教育治理。智能管理系統(tǒng)的應(yīng)用模式具體如圖7所示。
在實(shí)際應(yīng)用中，學(xué)校管理涉及面廣，故本研究?jī)H以管理領(lǐng)域內(nèi)的師生管理為例，并以該校2014級(jí)學(xué)生為對(duì)象，具體的智能師生管理過(guò)程是：
①利用AI代理收集學(xué)生對(duì)教師發(fā)布微課的評(píng)論、點(diǎn)贊數(shù)，學(xué)生對(duì)老師的私信數(shù)，對(duì)教師公告信息的回復(fù)數(shù)，學(xué)生間相互作業(yè)批改、相互提問(wèn)以及私信數(shù)等互動(dòng)數(shù)據(jù)。
②利用AI助手對(duì)原始互動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，獲得標(biāo)準(zhǔn)化的師生互動(dòng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行師生畫像，構(gòu)建該校的師生社交網(wǎng)絡(luò);在該網(wǎng)絡(luò)中，師、生以節(jié)點(diǎn)表示，不同節(jié)點(diǎn)間的連線表示不同的師生、生生互動(dòng)關(guān)系，節(jié)點(diǎn)連接數(shù)與連接比例可表示互動(dòng)的積極程度。
③通過(guò)AI助手，利用圖挖掘算法找到社交網(wǎng)絡(luò)中最具影響力的學(xué)生與老師，計(jì)算出師、生的影響力指數(shù)，如圖8所示。
④根據(jù)可視化的師生、生生關(guān)系，以及數(shù)量化的師、生影響力指數(shù)，該校管理者在AI助手的支持下做出相應(yīng)的教育管理制度調(diào)整，如針對(duì)影響力指數(shù)較大的前5位教師進(jìn)行試管理：建立相應(yīng)激勵(lì)機(jī)制，大力加強(qiáng)教學(xué)推進(jìn)工作;建立相應(yīng)教學(xué)資源調(diào)控制度，合理規(guī)劃資源并提升教學(xué)效果;建立相應(yīng)校內(nèi)師生申訴制度，及時(shí)反饋并解決教學(xué)困難。
在2016年7月初，學(xué)校管理者對(duì)師生試管理成效進(jìn)行了統(tǒng)一調(diào)查：通過(guò)統(tǒng)計(jì)并分析學(xué)生成績(jī)發(fā)現(xiàn)，5位教師所教班級(jí)學(xué)生的平均成績(jī)?cè)谌Ｅ琶暇兴嵘?通過(guò)相關(guān)問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)該5位教師的角色認(rèn)同感獲得顯著提升;通過(guò)對(duì)師生的情緒調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生與教師的負(fù)面情緒在逐步消減，而學(xué)習(xí)積極性與教學(xué)積極性則有了顯著提升。
四、結(jié)語(yǔ)
人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為傳統(tǒng)的學(xué)校教育注入了新的活力，推動(dòng)了教學(xué)、學(xué)習(xí)與管理模式的變革，也使得教育在一次又一次的模式變革中不斷由量變走向質(zhì)變。可以預(yù)見的是，學(xué)校將由宣講式的大班教學(xué)模式，逐漸走向更能培養(yǎng)創(chuàng)新精神的、以學(xué)生為中心的個(gè)性化學(xué)習(xí)模式。在人工智能時(shí)代，或?qū)⒖梢哉嬲龑?shí)現(xiàn)我們長(zhǎng)久以來(lái)夢(mèng)寐以求的個(gè)性化教育和因材施教。
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