论人工智能技术发展及其在教育中的应用*
王有学 高 洁
（北京市海淀区教育科学研究院，北京100080）
摘 要 ：近几年来，人工智能被各国视为推动国家发展的核心技术之一，我国《新一代人工智能发展规划》的提出也明确了这一技术在增强国家综合国力的地位，第一次明确了人工智能与教育的关系、人工智能对教育的作用，从宏观上指明了发展方向和落实措施。本研究通过查阅文献资料，对人工智能的诞生及发展、各国近几年对于人工智能的相关政策文件、人工智能的关键技术、人工智能在教育领域的内涵及应用做了简要的归纳总结，进一步整理人工智能自发展开始到教育领域应用的过程，总结出当前人工智能在教育领域研究的不足，旨在对其他研究者提供参考作用。
关键词 ：人工智能；关键技术；教育应用；人工智能+教育
一、人工智能的诞生及发展
“人工智能（Artificial Intelligence，AI）”学科正式诞生于1956年夏，由约翰·麦卡锡等科学家第一次提出。最早定义：人工智能是拥有模拟能够被精确描述的学习特征或智能特征的能力的机器[1]。1950年，艾伦·图灵在《计算机器与智能》中阐述了AI[2]。就教育领域而言，1925年，美国心理学家设计了第一台自动教学机器，可自动对学生进行测试和记分，学生可自定学习步调[3]。
我国许多学者认为人工智能是计算机学科的分支，也是多种学科的交叉和边缘学科；是像人一样理性思考和行动的系统；是模仿人脑的思维活动来解决只有人类专家才能解决的复杂问题；是智能机器所执行的通常与人类智能有关的功能[4][5][6]。贾积友认为，人工智能是人们使用机器模拟人类和其它生物的自然智能[7]。我国《人工智能标准化白皮书（2018 版）》：“人工智能是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统”[8]。本研究中人工智能定义采用此表述。
人工智能的发展阶段有研究认为，分为起步阶段（上世纪50年代-60年代末）、停滞阶段（上世纪70年代）、曲折发展阶段（20 世纪80年代初-21 世纪初）和高速发展阶段（21 世纪10年代-迄今）[9][10]; 马玉慧等认为，人工智能自1956年提出以来，历经最开始盲目追捧到20 世纪七八十年代发展瓶颈、备受冷落，再到90年代的缓慢发展，近几年又重新引起重视，目前已被视为推动社会快速稳定发展的主要核心技术力量之一[11]。潘云鹤认为，人工智能走进被各领域大量应用的2.0 时代[12]。徐贵宝认为人工智能经历过三次大浪潮：上世纪50年代的计算智能时代、上世纪80年代的感知智能时代、21 世纪的认知智能时代[13]。还有学者认为，人工智能和人工智能教育（AIE）发展阶段分为：萌芽阶段、诞生阶段、黄金阶段、第一次低谷、繁荣阶段、第二次低谷和现在发展阶段七个阶段[14]。我国《人工智能标准化白皮书（2018版）》认为，有三个发展阶段：20 世纪50年代到80年代、20 世纪80年代到90年代末、21 世纪初至今[8]。
人工智能史上教育也有应用。1958年IBM 用磁鼓连接打印机进行二进制算术教学；1960年自动教学用程控逻辑研制并使用；1966年美国斯坦福大学与IBM 合作开发IBM1500 教学系统；以及之后的TICCIT、PLATO II等CAI 教学系统，还开发出各类专家系统、虚拟教学系统、智能授导系统、智能问答系统等等[6]。
二、人工智能发展的驱动力
近几年，国内外针对人工智能战略都采取了一些举措，发布了一系列报告、政策及文件，相关内容不再赘述，根据现有的文献和资料整理如下：表1是国外人工智能发展主要举措，表2是国内人工智能发展主要举措，表3为国内外人工智能部分典型应用。
人工智能教育应用主要技术是指这些应用于教育过程的技术、工具、程序或系统，即以人工智能技术来支持或帮助教育教学目标的实现、问题的解决，促进教育过程最优化。其与教育融合分为三种模式：人工智能主体性融入模式、人工智能功能性嵌入模式、人工智能辅助技术手段模式[6]。
表1 国外人工智能发展主要举措
表2 国内人工智能发展主要举措
表3 国内外人工智能部分典型应用
三、人工智能关键技术及其在教育中的应用
As a conclusion,only if the black women break through the cage of race and gender,accept and reconstruct their identities,can they gain the real emancipation and respect.
“人工智能+”教育就是人工智能与教育的深度融合与发展[15]。根据知网检索发现，虽然人工智能应用于教育领域的研究很早就有，但主要集中在2016-2017年，中文文献研究相对较少，如何落实到实际教学中还有很长的路，当前学术界人工智能在教育领域更多是从技术角度出发，较少的从教育的视角去研究[16]。
我国2018年1月发布的《人工智能白皮书（2018版）》中对人工智能关键技术进行了详细分类，其中，将关键技术分为机器学习（核心技术）、知识图谱、自然语言处理（重要方向）、人机交互（重要外围技术）、计算机视觉、生物特征识别和虚拟现实/增强现实这7 项。人工智能在教育领域的典型应用很多，综合闫志明[18]和陈凯泉[20]研究者的文献可以得出，人工智能在教育的应用主要有：智能代理与自主学习、智能教学系统与专家系统、教育数据的挖掘与智能化分析、眼部跟踪和面部表情识别、基于游戏教学系统、应用虚拟现实技术构建仿真实验环境、教育机器人、智能导师、智能伙伴、实时跟踪与反馈的智能测评、学习分析与学习者数字肖像等。
自由和秩序是市场经济的基础，秩序要求政府建立完善的市场法律制度，保障市场交易的预期，维护公共利益。而自由意味着政府尽可能少的干预，由市场主体自主判断、自主决策，市场主体希望来自于法律制度的约束越少越好，自由宽松的市场环境有助于充分激活市场主体的活力。因为管制越少，市场主体进入市场的成本越少，从而增强资本的流动性和提高市场配置资源的效率。
1.2.4 加强安全管理。精神分裂症病患可能存在敏感、多疑、妄想、幻听等症状，为自己或他人造成伤害，故而在无陪护护理中，需对病患住院安全性作出评估，并增设对应的保障，如监控、门禁、巡视、呼叫等，尽量避免风险事故的发生。同时，加强病房巡视力度，预防一些睡眠少的病患睡醒后出现躁动；一旦出现躁动情绪，需作镇静处理，维持病房相对安静。
反思阶段涵盖了STEAM教育中的五门学科，实现学生核心素养的融合发展。教师引导学生思考发现了什么？学到了什么？用了什么科学原理？使用了哪种工具？表达对本次课程所涉及知识的观点，分享对本次课程最感兴趣的地方。学生巩固知识，完善了认知结构，培养了批判质疑精神、勤于反思精神以及实践创新精神，从文化基础、自主发展、社会参与三大方面发展六大核心素养。
闫志明提出了教育人工智能（EAI），是AI 与学习学科结合形成的新领域[17]，重在通过AI 技术，更透彻深入地理解学习如何发生，如何受到外界各因素影响，进而为学习者高效学习创造条件[18]。随着智慧教育、智慧学习、智慧校园等词语的提出，在所有“智慧”理念的背后，都离不开“智能”技术的支撑[19],陈凯泉从AI 这一学科的角度提出人工智能教育是培养能够发现问题、综合运用多学科知识解决问题的创新人才，推进学生学习人工智能技术、形成人工智能学科的话语体系和思维方式[20]。
吴永和从孕育条件、主要特征和作用三方面系统的构筑和丰富了“人工智能+教育”的内涵，认为其具有创新驱动、重塑结构、开放生态、尊重个性、服务智能、自治演进六大特征，提出“人工智能+教育”视域下的智能教育，是教育信息化的深度融合和创新发展的突破口、教育信息化与教育教学深度融合的胶合剂，起到优化教育信息化流程、促进教育改革，是教育发展、创新的技术动力[15]。
综上所述，人工智能在教育中的应用可以从三种角度理解：一是作为一门专业学科，学习人工智能这门包含深度学习、语音识别等众多技术的“大技术”，学习人工智能的理论和技术原理，并会制作人工智能工具；二是作为教学辅助工具，将拥有人工智能技术的软件、设备、产品与教学过程融合，帮助教学活动更有效的发生；三是作为教育管理工具，使用人工智能教育管理软件、平台或设备等，帮助教育部门人员管理教育中需要的人、物和事，使教育管理更高效。人工智能是从学习它，到应用它，再到改造它，最后还要学习它造福人类的过程。
四、结语
人工智能在教育领域的研究为两大类：一是对教育人工智能的理论如内涵、应用领域、发展趋势等的探讨，分析了人工智能为教育发展带来的挑战和机遇；二是对教育人工智能的某些具体领域，如智能导师系统、教育机器人等的研究。就整体而言，人工智能在教育领域的实践研究还较少，缺少对人工智能如何在教育领域落地和应用的探索[22]。就专门的人工智能技术为主的立体化综合场——智能教室的研究鲜少，人工智能课程目前也处于初步阶段。
参考文献 ：
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中图分类号 ：G434
文献标识码： A
文章编号： 1671-7503（2019）07-0006-04
* 本文系北京市教育科学规划2018年度一般课题“中小学人工智能的教育应用及学习环境创建研究”（编号CDHB18388）的研究成果。
[编辑：郑方林]
标签：人工智能论文; 关键技术论文; 教育应用论文; 人工智能+教育论文; 北京市海淀区教育科学研究院论文;