人工智能在教育方面的作用精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇人工智能在教育方面的作用，期待它們能激發您的靈感。

篇1

關鍵詞：人工智能；教育變革；智慧教育

近年來大數據、云計算等信息技術飛速發展，人工智能在一些特殊領域（如圖像識別、語音識別、自然語言等）不斷取得突破性進展。人工智能作為新的技術驅動力正引發第四次工業革命，為醫療、教育、能源、環境等關鍵領域帶來新的發展機遇。人工智能專家預測，人工智能在通用技術領域可能尚不能替代人類，但在一些特殊領域，人工智能將會淘汰現有的勞動力。在國外，許多國家紛紛把人工智能作為國家發展的重要競爭戰略，我國學者也密切關注著人工智能的最新理論進展和實踐應用，國務院于2017年7月頒布《新一代人工智能發展規劃》，明確人工智能發展的重點策略。“人工智能變革教育”的潮流，引發了教育研究領域的“人工智能熱”。當前全球范圍內，人工智能在教育領域的大量研究和應用催發形成了教育人工智能概念。目前梳理學術上關于研究人工智能與教育的文獻主要集中于：

（一）教育理念的革新。“人機一體”將成為未來新的教育方式[1]，由新技術和新手段的出現所應運而生的智慧教育[2]，將對原有教育進行改進和完善。智能技術在改變教育的手段和環境的同時，還有利于構建出系統解決教育問題的教育新體系，從而真正觸及教育的根本[3]。

（二）關注技術的革新。機器深度學習、智能學習的算法、視覺識別以及智能語言識別這些基礎技術的突破，為人工智能的教育應用奠定了堅實的基礎[4]。

（三）探究教育的應用。人工智能在學校教育中的學業測評、交叉學科、角色變化等應用領域具有巨大潛力，教師角色內涵也將在與人工智能的協同共存中發生改變。AI監課系統能夠數據化、可視化評估教師的授課情況，將人工智能技術的運用滲透到整個教學過程中，教師可以根據評分實時調整授課內容，以促進個性化學習，從而提升教學效果。教育深受技術發展的影響，新技術融入教育并促進教育方式的轉變已成為必然趨勢。一方面技術為教育提供了新的、更加廣闊的可能性；另一方面技術具有變革人類的教育方式與學習方式的能力。然而，技術是一把“雙刃劍”，如何獲取或實現以人工智能為代表的新興信息技術所擁有的特征、優勢與功能，使其在教育中最大限度地發揮其應有的價值呢？人工智能技術如何繼續被安全使用到教育領域？如何通過教育變革來促進新興信息技術在教育教學中的廣泛與深入應用，實現教育深層次革命等問題，是目前需要關注和探討的主要問題。

1人工智能時代下教育變革的背景

1.1人工智能的內涵及具備的強大能力

人工智能最早由美國達特茅斯學院于1956年提出，其研究主要包括機器人、圖像識別、自然語言處理、語音識別等，實質是一種自動感知、學習思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學習、推斷與革新的能力，推動了圖像識別、自然語言處理等方面的技術突破。人工智能同時具有理性判斷力、超強的工作力，只要電力供應不斷，幾乎可以無限制地工作下去，而且適應不需要情感投入的工作。它的超強能力，源于三個重要的技術：深度學習、大數據和強算力。

1.2人工智能時代的機遇和挑戰

人工智能在精力、記憶力、計算力、感知力以及進化力等方面與人類相比，具有突出優勢。在醫藥領域，人工智能的出現使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫療資源，解決醫療診斷領域診斷質量不均衡、醫生資源不足等問題。在教育領域，人工智能促進教學質量進一步提升、教師角色多樣化、學生學習能力的提升；為教育研究提供新技術和數據支撐；極大拓展了教育研究新視域；使教育在立德樹人方面、教育方法創新方面、教育手段和環境方面以及教育服務供給方式方面均發生改變。然而，看到人工智能以其強大的處理能力帶來機遇的同時，也需要正視人工智能帶來的新挑戰。在人工智能浪潮沖擊下，如何借助人工智能發展的機遇推進教育的變革與創新？人工智能技術如何繼續被安全使用？首先，人工智能專家大都認為，人工智能將會淘汰大量現有的依靠非腦力勞動為生的勞動力，需要培養人工智能時代的新型勞動力。而且，人工智能技術本身的不太成熟使很多人工智能技術只是應用在兒童教育領域，再者，人工智能潛在的道德倫理問題缺乏法律制度規范。除此之外，人工智能時代將對社會結構以及人的地位構成挑戰。綜上所述，人工智能時代所帶來的機遇是大于挑戰的。教育需適應人工智能技術所帶來的突破和飛躍，不斷調整和更新教育的方向和目標，實現育人成人的發展目標。

2人工智能與教育變革

2.1人工智能與教育目的的變革

人工智能帶來的巨變不僅影響人類未來如何發展，而且極大釋放了人類的生產力，這些在一定程度上使得人類需要重新思考教育是何目的。人工智能影響教育目的的變革主要表現在：第一，人工智能可能會使人類陷入精神危機。這源于兩方面的結果：一方面，人工智能將取代大部分人的工作崗位，工作的喪失將會導致人的價值和尊嚴喪失。另一方面，人工智能技術的發展將可能導致所有基于自由主義的想法破產，轉而人類所擁有的價值和尊嚴可能轉化為一種“算法”，人工智能帶來的職業替代風險在教育領域同樣存在，主要是對教師角色的挑戰。第二，人工智能有利于培養人的學習能力。從某種角度上講，人工智能剝奪人的就業機會，但同時，人工智能助教機器人將協助教師實現個性化指導，從而有利于將學習的過程視為尋求自我價值和意義的過程。除此之外，人工智能有利于使教育注重培養人的精神能力，這種精神能力大致包括實踐動手能力、價值追求能力以及創造能力，從而有利于學生知識以便于更好地完善自我、豐富自我，使教育跳脫“知識為本”的陷阱，發揮“立德樹人”的正向作用。

2.2人工智能與學習方式的變革

第一，深度學習。深度學習也稱為深度結構學習或者深度機器學習，是一類算法的集合。深度學習概念的提出，一方面尊重了教學規律，另一方面也是應對人工智能時代下的挑戰。深度學習在機器學習、專家系統、信息處理等領域取得了顯著成就，提倡學教并重、認知重構、反思教學過程，進而達到解決問題的目的。第二，個性化學習。個性化學習區別以往傳統班級課堂授課，尊重學生的個性發展，因材施教。人工智能技術與大數據的應用有利于學生享受個性化的學習服務，可提供個性化的學習內容，可視化分析學生的學習數據，快速提高學生的學習效率。第三，自適應學習。自適應學習是指人工智能基于對個體學習進行快速反饋的基礎上，根據學習者特征，為其推薦個性化的學習資源和學習路徑，從而最大程度上適應學生的學習狀態，是實現個性化學習的重要手段。人工智能技術有利于快捷、科學地判斷學生的學習狀態，進行學習反饋；持續收集學生的學習數據，其中包括學習目標、學習內容；高效地為學生提供海量的學習資源。

2.3人工智能與學習環境的變革

首先，有利于搭建靈活創新的學校環境。不僅可以使空間規劃更具彈性，而且可以調節性增強物理環境。其次，人工智能時代的教育區別于以往傳統教育強調的統一秩序，更注重個體的用戶體驗。創客空間、創新實驗室等學習環境的不斷增加以及人工智能技術的不斷發展，個性化的空間環境與學習支持將改變目前學習的學習空間環境。除此之外，隨著對話交互技術的逐漸成熟與不斷普及，有利于實現虛實結合的立體化實時交互。VR、AR等技術的同步協作也有利于搭建新的學習環境，滿足學習者的一系列要求。腦機互動技術的突破有利于實現將人工智能植入人腦，從而改變人類自然語言的交流方式。最后，人工智能通過即時、準確、高效的大數據分析有利于進行精準且個性的學習評價與反饋。人工智能將綜合收集所有同學的學習記錄，互相比對、優化，從而進行綜合提升。更為重要的是，人工智能的人臉識別以及語音識別技術可以運用到教師的教學過程中，進行學生的學習情緒感知，學習狀況的了解，從而促進學生學習的科學化；智慧校園、智慧圖書館等的出現，為教學環境的建設提供重要參考。

3人工智能在教育領域的應用

人工智能被認為是最有潛力和影響力的教育信息化技術，將通過人工智能數據挖掘分析、3D打印、模擬仿真等技術的應用，實現人工智能與教育的深度融合，對計算機輔助教學、個性化教育服務、教育人工智能生態環境等產生根本影響。2018年《地平線報告》（高等教育版本）指出了教育領域的信息化發展，未來一段時間內將通過人工智能與信息技術的結合，進而影響教育階段的不同過程。具體見表1所示。

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關鍵詞 人工智能 網絡 專家系統

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

0引言

20 世紀以來，計算機的發展日新月異，不斷更新換代，以最早期的機械運行方式為基礎，經歷了電子管時代、晶體管時代直到集成電路，時至今日已涉及到人們生活、工作和學習的各個方面，伴隨著計算機的出現并逐步普及應用，人們又開始力圖根據認識水平和技術條件，試圖用機器來代替人的部分腦力勞動，以提高征服自然的能力。

1人工智能的概念

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI，也稱機器智能。“人工智能”一詞最初是在1956年的Dartmouth學會上提出的。它是計算機科學、控制論、信息論、神經生理學、心理學、語言學等多種學科互相滲透而發展起來的一門綜合性學科。主要探討如何運用計算機模仿人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設計、學習、思考、規劃以及問題求解等思維活動，并以此解決如咨詢、診斷、預測、規劃等需要人類專家才能處理的復雜問題。通俗的說，人工智能可以分為兩部分來理解，即“人工”和“智能”，顧名思義就是人造的智能。人工智能是研究如何制造智能機器或智能系統來模擬人類智能活動的能力，以延伸人們智能的科學。

2人工智能和教育的關系

（1）人工智能和教育的關系。人工智能以及人工智能科學從1956年誕生起，其研究和應用領域就與教育緊密相關。人工智能就是研究讓計算機接受教育、提高智能的科學技術。AI的研究成果又反過來應用到我們日常生活的各個方面，并可以改進我們的生活。比如應用到教育過程中，促進教育的工作效率（減少教師的數量和工作時間、甚至直接提高受教育者的智能）。還可以產生新的教學模式，如網上學習共同體、合作學習等。（2）人工智能在教育中的應用。人工智能原理和技術從誕生起就應用于教育，其產品通常稱作智能指導系統ITS或者智能計算機輔助教學ICAI。

ICAI系統可以采用多種形式。從根本上講，它是在保證學生和程序靈活性的方式下，應用人工智能原理和技術，組織安排教學系統的各種成分。它并不是根據預先輸入的問題、預先想到的解答、預先指定的分支等進行工作，而是根據學生學習時積累的知識而工作。它的一般工作準則和標準，是依賴本身的知識結構和近期活動事件，如學生回答的歷史記錄。許多ICAI系統都具有這樣的重要特點，即能夠實現與學生的自然語言對話。

3人工智能與網絡教育的融合

隨著人工智能的理論與技術發展，其在教育中的應用日漸擴大，例如Internet上的web站點，其網頁的組織形式，就包含智能的原理。目前人工智能在教育領域特別是網絡環境下的應用主要有以下幾個方面：

（1）ICAI。計算機輔助教學（CAI）是由程序教學發展而來。但是以程序教學為理論基礎開發的CAI課件，在推理機制和學生模型方面存在不足，因而不能根據不同學生的實際情況進行動態調整，缺乏靈活的應變能力。

借鑒人工智能中的專家系統知識，由于專家系統中包含知識庫和推理機兩個基本模塊，在一般專家系統中再加入一個“學生模型”模塊，就構成智能計算機輔助教學（ICAI）系統的基本結構。其中推理機的作用相當于現實教學中的教師，它可以根據知識庫中的內容和學生模型推斷出每個學生的學習能力、認知特點和當前知識水平，根據學生的不同特點選擇最適當的教學內容與教學方法，并可對學生進行有針對性的個別指導，提高教學效果。

（2）智能。在我們傳統的教學過程中，最經典的教學模式是以教師為主，教師講、學生聽，它是一種單向溝通模式。這種教學模式的優點是有利于教師主導作用的發揮，便于教師組織、監控整個教學活動進程，便于師生之間的情感交流，因而有利于系統的科學知識的傳授，并能充分考慮情感因素在學習過程中的重要作用。

上世紀90年代以來，隨著多媒體和網絡技術的迅速發展，強調以學生為中心的建構主義學習理論日益流行。這種理論強調在教師主導下以學生為中心的學習，即一種“主導――主體”教學結構。在這種教學并重的結構中，教師是教學過程的組織者、是良好情操的培養者；學生是信息加工與情感體驗的主體，是知識意義的主動建構者；教學媒體既是輔助教師教的演示工具，又是促進學生自主學習的工具。

在網絡遠程教學中，為實現上述教學模式，把人工智能中的智能體（Agent）技術應用到網絡遠程教學中，并逐漸成為在教學領域實現智能化的一種主流技術。

篇3

關鍵詞：人工智能；機器學習；教育應用

一、前言

當前的人工智能雖然還不夠完善但其在人類的發展進程中起到了巨大的作用。因為其具有了超強的學習和分析的能力，在個人以及人工智能較量的過程中人工智能一直都是處在領先的地位，為此可以利用到人工智能來促進到人類社會的快速發展。

二、相關概念闡述

人工智能又稱AI，是模擬物種智能應用的技術實現和科學。機器智能的科研市場領域包括各種圖像和語言結構的快速識別，以及使用語言直接處理和服務機器人。它不僅相當于人類行為的智能，還可以系統地模擬物種的思維，并將在幾年內超越歷史上的物種。在未來，機器人不斷學習，以使仿人機器人模仿人類的學習方式，在這一過程，獲得新的各種知識，智能機器人的學習過程更快，可以實現對海量綜合數據的深入分析。此外，人工智能機器人不僅可以獲得更準確的結果，而且具有獨特且更快的信號傳輸速率。許多科學家有能力超越人類自身。在深入思考核心問題時，實際上，很多人因為機器人是人類設計的，所以不可能超越人類的歷史，但是人工智能機器人可能具有集成的學習功能，因此這種可能性將變得非常大。人工智能機器人具有繼續學習技術的能力，沒有人能夠預測學習數據后的整體智能水平。

三、人工智能視域下機器人學習的適切性

在當前的文化和教育生活環境中，由于智能教育的興起，大數據情境系統功能可以為學生綜合分析和選擇各種類型的信息，從而重用具有潛在影響的知識可以促進智能教育的發展。智能機器人繼續學習，但借助計算機來分析綜合數據，例如，以完全掌握規則并進行非常有效的分析和預測。可以看出，機器人正為人類智能教育而學習更有益。在教育中，信息化的進程在今天的時代，智能教育無疑已經成為吸引學生在學習過程中的重要因素。將學習與先進技術核心技術結合起來的方法有很多。人工智能機器人必然會給文化教育生態系統帶來幫助。向人工智能機器人學習的方式很多，學校教師可以提高和教育的整體質量和效率，學生也可以贏得符合自身市場需求的學習服務，這有助于減輕學生和家長的負擔。

四、人工智能視域下機器人學習的應用創新研究

從人工智能技術的角度來看，智能機器人學習是目前世界上最先進的技術。大數據在教育相關領域的應用具有很好的業務前景。人工智能機器人持續學習的應用可以幫助一些學生實現相關知識與數據之間的聯系。

（一）機器人學習與教育之間的融合僅從當前的現象來看，大多數教師不了解核心技術，而了解該技術的人也不了解教育，這很容易導致無法在教育與核心之間形成良好的關系。因為技術研發人員不了解教育，所以不能從教育的多個角度審視開發過程，優秀的教師也不能從技術角度回應數據的全面發展。在人工智能開發領域，機器人應該深入地整合到學習和教育中。組織技術實施和教育核心領域的相關人員進行直接溝通和交流，使人工智能機器人在學習和應用過程中能夠更充分地認識到技術研發和生產人員的過程。

（二）機器人學習在學習場景方面的應用人工智能在學校教育領域的應用，因其未來的發展趨勢而呈現出明顯的趨勢。然而，隨著學校教育核心領域的許多專業學科的介入，對學習人工智能機器人的要求將越來越高。當你開始學習同一個主題時，需要在同一個應用程序中逐步建立不同的場景。這對機器人來說更難在未來繼續學習，但也是最值得創新的。仿人機器人普遍對大量綜合數據進行深入分析，分析每個學習內容主題的特點和各部分學生的特點，并采取相應的更有針對性的基本教學方法，提高同學教育的速度和效率。

（三）機器人學習對于智慧環境創新方面的應用首先，由于文化教育市場中的數據種類繁多且缺乏正常秩序，這也增加了在大型集成數據系統中分析和處理文化和教育數據的難度。其次，在隨后的數據處理過程中，隨著時間的推移會遇到數據隱私問題，如何保護數據隱私是另一個需要注意的關鍵問題。因此，在教育的相關領域，大綜合數據的后續處理以改善文化教育和質量，并確保在教育中最終數據的合理使用，必須在許多方面進行協調與合作，從而促進共享的合法性。最后，必須有效地確保可以長期保持教育中的數據情況并實現流程標準化。有可能實現最終數據的統一，這將大大降低全面數據交換的總體成本，并努力實現數據的無縫集成。數據的最終數據主要是由于目標學生的地區差異，以滿足同一學生學習知識的不同需求。

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關鍵詞：人工智能；智能化計算機輔助教學；專家系統；知識庫

中圖分類號：TP18文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2007)12-21667-02

The Application of Artificial Intelligence in Education

HU Ji-li,YIN Yun-xia

( Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei 230038,China)

Abstract:As a result of the interpenetration of older branches into each other, scientific theories and their application of Artificial Intelligence have expanded into nearly all the areas of human activity. This paper introduces the application of Artificial Intelligence in education, especially deals with Intelligence Computer Aided Instruction based on the artificial Intelligence.

Key words:Artificial Intelligence;CAI;expert system;knowledge base

1 引言

人工智能作為當今世界三大尖端技術(空間技術、能源技術和人工智能技術)之一，是計算機科學的一個分支，它的目標是構造能表現出一定智能行為的。人工智能是一門極富挑戰性的科學，從事這項工作的人必須懂得計算機知識、心理學和哲學、機器學習、計算機視覺等。總的說來，人工智能的目的就是讓計算機這臺機器能夠像人一樣思考。人工智能的研究更多的是結合具體領域進行的，主要研究領域有專家系統、機器學習、模式識別、自然語言理解、自動定理證明、自動程序設計、機器人學、博弈、智能決定支持系統和人工神經網絡。它總的來說是面向應用的，隨著人工智能的誕生和發展， 人們開始把計算機用于教學領域。同時， 自七十年代以來， 有教學能力的專家系統得到研制。人工智能技術與專家系統的成就， 促使人們把問題求解、知識表示這些技術引入計算機輔助教學(CAI) ， 這便是智能型計算機輔助教學(CAI)。

近幾十年來， 隨著人工智能技術的日漸成熟， 它的一些研究成果被陸續應用到教學領域， 推進了教育發展改革和教學現代化進程。人工智能在教學系統的重要性也已形成共識。

2 人工智能在教育中的作用

目前在教育技術中涉及到AI的主要有以下領域：

2.1 知識的表示與訪問

基于人工智能的知識表示是以知識為對象，以計算機的軟硬件和計算機科學及人工智能和專家系統技術為工具，以哲學、心理學和邏輯學等為方法和指導，將知識表達成計算機可以直接處理的“知識庫”，使用“計算機的智能”來模擬人類專家或“人類智能”，對知識進行快速、精確、自動、科學的處理。它不屬于通常的“數據管理或信息管理”的“數據”層次，而是屬于“知識處理”或“知識”的智能化層次。其主要內容是對于知識進行形式化的表示、自動化的推理，智能化的教學或創造。計算機輔助教育是其中重要的組成部分。

2.2 符號計算

符號計算包括數值計算、符號計算和函數作圖。其代表軟件是Mathematica，當該軟件在1988年第一次，對科技及很多其他領域的計算機使用方式產生了深刻的影響。Mathematica 1.0時，商業周報將其列入當年最重要的十大新產品名單。這標志著現代科技計算的開始。Mathematica也被大量地用于教育:有成百上千的課程，從高中課程到研究生課程用它作基礎。隨著各種學生版的，Mathematica也已成為全世界各種不同專業學生的重要工具。

2.3 對學生錯誤的自動診斷

采用人工智能技術，使得教學過程中系統可以自動診斷學生的學習水平，不僅能發現學生的錯誤，而且能指出學生錯誤的根源，從而做出有針對性的輔導或學習建議。而且根據學生的特點自動選擇教學內容，自動調整教學進度，自動選擇教學策略與方法。

2.4 實現智能性超媒體教學系統

超媒體系統有理想的教學環境，容易激發學生的學習興趣和學習主動性，但不能保證達到預期的學習目的，而且由于不了解所要教的對象，所以不能做到有針對性的指導，不能因材施教。智能輔助教學系統正好與此相反。將二者結合起來，就可實現性能互補，從而研究制出新一代高性能的智能超媒體教學系統。

3 人工智能應用于教育的新方向：ICAI

3.1 傳統CAI的不足

傳統的CAI由于其集成性、交互性、多媒體性等特點，在教學中可以極大地激發學生的學習動機，提高教師的教學效率和學生的學習效率。但在使用過程中，CAI的一些弱點也逐漸暴露出來。主要表現有:

(1)缺乏人機交互能力

現有CAI 大多以光盤作為信息的載體， 將教材中的內容以多媒體的形式展現出來， 教學信息是按預置的教學流程機械式地提供給學生的， 學生接受起來很被動。而且在課堂教學中， 一般也只能通過教師按預定的課件流程進行操作， 無論學生還是教師都不能很好地參與教與學的過程， 因此人機交互沒有很好地實現。

(2)缺乏教師與學生的互動

現有的CAI 課件在學生自學、進行操作使用時，如何學習都是學生自己的事。教師不能完全了解學生的情況，學生在碰到問題時，也不能向教師求助，師生之間是互相封閉的，軟件所起的積極效果大打折扣。同時由于缺乏網絡支持，現有的絕大多數CAI 課件是在單機環境下運行的，它們無法利用網絡的優勢使知識內容快速更新，也更無法提供便捷的學習討論空間、隨時隨地的師生交流方式以及遠程教學實現的條件。

(3)缺乏智能性

要想面對不同情況的學生進行不同程度的教學過程， 使學生的學習變為主動， 并能由系統自動地提供助學信息而有選擇地學習，要想使教師的教學能積極地參與進去并根據系統提供的信息按照學生的認知模型為其準備最適合的學習內容， 給予不同方式的教學模式與方法， 沒有智能性的CAI 課件系統， 是很難實現以上目的并達到良好教學效果的。由此可見，現有的CAI 隨著人們要求的提高， 已經不能盡如人意。因此以智能CAI 為代表的新的計算機輔助教學系統將是教師在教育技術上需要不斷探求、努力實現的發展方向索。

3.2 ICAI－人工智能與多媒體技術的結合

為了克服傳統CAI的缺點，需要在知識表示、推理方法和自然語言理解等方面應用人工智能原理。因此很多專家提出了智能計算機輔助教學(ICAI)，智能計算機輔助教學(Intelligence Computer Assisted Instruction－ICAI)以認知學為理論基礎。將人工智能技術應用于CAI，是智能化的CAI。在ICAI系統中，允許學生與計算機進行較自由的對話，學生的應答不限于數字或簡單的短語。系統能夠判定學生應答的正確程度，并給予適當的反饋，而不是簡單地說“對”或“錯”。ICAI的宗旨在于利用現有計算機技術實現較好的人工智能，模仿人類的交互方式、思維習慣及情緒流動，修飾和掩蓋計算機的缺陷。

3.3 ICAI的優點

(1)將教學內容與教學策略分開，根據學生的認知模型提供的信息，通過智能系統的搜索與推理，動態生成適合于個別化教學的內容與策略。

(2)通過智能診斷機制判斷學生的學習水平，分析學生產生錯誤的原因，同時向學生提出更改建議、以及進一步學習內容的建議。

(3)通過對全體學生出現的錯誤分布統計，智能診斷機制將向教師提供教學重點、方式、測試重點、題型的建議。

(4)為教師提供友好的教學內容、測試內容維護界面，無需改變軟件的結構即可調整教學策略。

(5)通過對學生認知模型、教學內容、測試結果的智能分析，向教學督導人員提供對任課教師教學業績評價的參考意見。可以說，一個理想、完美的ICAI系統就是一個自主、優秀的“教師”。

3.4 ICAI的標準

以現有的科學技術水平而言，短時期內顯然無法實現具備上述全部功能的ICAI系統。一般認為，只要具有下列一個或幾個特征的CAI系統就可以稱之為ICAI系統。

(1)能自動生成各種問題與練習。

(2)根據學生的學習水平與學習情況選擇與調整學習內容和進度。

(3)在了解教學內容的基礎上自動解決問題，生成解答。

(4)具有自然語言生成與理解能力，以便實現比較自由的教學問答系統，提高人機交互的主動性。

(5)對教學內容有解釋咨詢能力。

(6)能診斷學生錯誤，分析原因并采取糾正措施。

(7)能評價學生的學習行為。

(8)能評價教師的教學行為。

不難看出，ICAI與傳統的CAI相比，更加符合教育教學的規律，切合學生的認知習慣，具有明顯的優越性。

3.5 ICAI的結構

ICAI主要由三個模塊組成:專家系統模塊、教師模塊和學生模塊。

(1)知識庫

知識庫是實現知識推理與專家系統的基礎，而建造知識庫的前提則是要解決知識的形式化，人工智能技術在教育中的應用表示以及知識的訪問與調用問題。因此，知識的表示與訪問是人工智能的核心技術之一，也是將AI引入教育領域必須首先解決的一個難題。

ICAI中的資源庫應該包括以下一些內容:

①多媒體素材庫:包括所要呈現的知識的一些素材，包括:文本、圖像、聲音、動畫及數字影象等多媒體教學資源。這些用于多媒體數據庫管理，便于分類、增刪、修改及查詢等操作。

②教學內容庫:教學內容庫用于存放教學內容，包括領域知識庫(含輔助知識庫、提示幫助庫、練習題庫，和測試題庫)。這些教學內容，包括習題和試題分章、節、課及知識點等有序存貯。供專家決策系統調用。

(2)學生模塊

學生模塊主要包括以下三個模塊:學生登陸模塊、學生水平評價模塊和學生監督模塊。

①學生登陸模塊:利用該模塊主要用于學生使用ICAI時登錄，第一次登錄時學生輸人姓名、性別、年齡、學歷等相關信息，然后對學生進行詢問，選擇合適的測驗題對學生進行初測推薦學習計劃。當再次登錄時，系統根據保存的信息安排合適的學習內容。

②學生水平評價模塊:學生水平測試模塊用于評價某一教學單元學習完后測試成績。通過測試等因素分析，可以比較確切地了解學生的具體情況，從而制定出合理的教學策略和教學過程

③學習監測模塊:學習檢側模塊用于監測記錄學生的日常學習情況，記錄學生學習某教學單元時的參數值，并記錄在學生檔案中。包括:學生目前學習單元號；學習方式；正常學習、練習、提前瀏覽、學后復習；學習時間；學生提示問題的類型和次數；學生本次練習出錯次數。

(3)專家決策模塊

CAI中的專家決策系統可以看作專家系統中的推理機。專家系統是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領域，它是一種具有特定領域內大量知識與經驗的程序系統，它應用人工智能技術，模擬人類專家求解問題的思維過程求解領域內的各種問題，其水平可以達到甚至超過入類專家的水平。計算機中存有人類專家的知識并具有推理能力，從而可解決診斷、規劃、調度、預報、決策等要靠人類專家才能完成的任務。

成功的例子如:① DENDRL系統的性能已超過一般專家的水平，可供數百人在化學結構分析方面的使用;②MYCIN系統可以對血液傳染病的診斷治療方案提供咨詢意見經正式鑒定結果，對患有細菌血液病、腦膜炎方而的診斷和提供治療方案已超過了這方面的專家。

ICAI根據學生模塊提供的學生學習情況，通過智能系統的搜索與推理，得出智能化的教學方法與教學策略，能夠較科學地評估學生的學習水平，還可以通過分析學生以往的學習興趣和學習習慣，預測學生的知識需求和常犯錯誤，動態地將不同的學習內容、學習方法與不同的學生匹配，智能地分析學生錯誤的原因，進而有針對地提出合理的教學建議、學習建議以及改進方法，既提高了學生學習的滿意度，激發了學生的學習熱情，也對教師教學提供了客觀的依據和科學的方法。

4 結束語

由此可見人工智能技術已經逐步應用于計算機輔助教學中，與教學現代化有著密切的關系。人工智能技術的發展也必將會對ICAI 的發展起到巨大推動作用。近幾年來，人工智能的研究者們嘗試著使學生脫離“輔導學習”的過程來接受新知識，而采用“通過活動進行學習”的方式。在教學的其他方面，人工智能技術還可以建立人類推理模型學習工具等諸多的運用， 展示出越來越好的實用性。隨著Internet 的發展，虛擬現實技術的廣泛應用， ICAI 也將得到進一步的完善。21 世紀的教育教學手段將是以智能化CAI 為主線，多學科、多方位發展的新技術的體現。這種手段產生了人機交互、人機共生等全新概念，使人類擴展了自己的能力，促進了教育領域方方面面的改革。

參考文獻：

[1]王萬森.人工智能原理及其應用[M].北京:電子工業出版社,2000.

篇5

關鍵詞：人工智能；教育；新模式；改革；構想

教育是著眼于未來的事業，教育的首要任務就是為未來社會培養相適應的合格人才。隨著人工智能的誕生和發展，我國已經開始將人工智能應用于教育領域，并顯示出人工智能對于彌補當前教育存在的種種缺陷和不足，推動教學現代化和教育發展改革進程起著越來越重要的作用。在現代醫學發展中，工程科學與臨床醫學不斷融合，相互進步。近幾年，隨著人工智能技術，機器人技術，虛擬與增強現實技術，3D打印技術與醫學不斷的融合發展，衍生出一系列的醫學診療技術，儀器，大大推進了醫學發展。從2013年到2017年，國務院、發改委、FAD連續發文，多次提及醫療走智能化、云化的趨勢，為推動智能醫療領域保駕護航。智能與醫學的結合已經是大勢所趨，因此，為培養大量智能醫學人才極有必要對智能醫學教育新模式進行深入研究。

一、目前醫學教育以及醫學人才培養狀況

智能醫學工程是一門將人工智能、傳感技術等高科技手段綜合運用于醫學領域的新興交叉學科，研究內容包括智能藥物研發、醫療機器人、智能診療、智能影像識別、智能健康數據管理等。

智能醫學工程的畢業生掌握了基礎醫學、臨床醫學的基礎理論，對智慧醫院、區域醫療中心、家庭自助健康監護三級網絡中的醫學現象、醫學問題和醫療模式有較深入的理解，能熟練地將電子技術、計算機技術、網絡技術、人工智能技術，應用于醫療信息大數據的智能采集、智能分析、智能診療、臨床實踐等各個環節。實驗教學正是融合型創新人才的最好培養方式。智能醫學人才的培養需要各學科間的相互交融更為緊密，學生的創新應用能力才能得到更好的培養。與此同時，由于絕大部分醫工結合的專業大部分歸屬與工科學院下，缺乏必要的臨床經驗，因而學生不能很好的把握新技術的應用。

而國內相關人才缺口還非常大，目前，國內僅僅有生物醫學工程、醫學信息工程等工科專業培養醫工結合人才。但是囿于培養時間與培養模式，他們往往只能針對具體某一方向，并且目前的培養體系還多著重于工學技術的研究，缺乏臨床實踐。

二、智能+醫學教育的必要性探究

2.1技術進步對醫療人員的診療幫助

以癌癥的治療為例，由于針對癌癥藥物的研究何藥物數量非常巨大，對于普通醫生在短時間內難以進行準確的判斷針對癌癥的研究和藥物數量非常巨大，具體來說，目前已有800多種藥物和疫苗用于治療癌癥。但是，這對于醫生來說卻有負面的影響，因為有太多種選擇可供選擇，使得為病人選擇合適的抗癌藥物變的更加困難。同樣，精確醫學的進步也是非常困難的，因為基因規模的知識和推理成為決定癌癥和其他復雜疾病的最終瓶頸。今天，許多受過專業訓練的醫學研究員需要數小時的時間來檢查一個病人的基因組數據并作出治療決定。

上述問題在擁有工學、醫學雙背景的醫生手中已經不是問題，通過目前日漸成熟的AI技術，對于大量的醫療數據進行檢索，通過可靠的編程手段，通過人工智能技術，建立完備的醫療數據庫，幫助醫生進行診療。據調查，美國微軟公司已經研制出幫助醫生治療癌癥的人工智能機器，其原理是對于所有關于癌癥的論文進行檢索，并提出對于病人治療最有效的參考方案，它可以通過機器學習來幫助醫生找到最有效，最個性化的癌癥治療方案，同時提供可視化的研究數據。

2.2智能醫學對于新時代醫生培養的影響

人工智能通過計算機可為學生提供圖文并茂的豐富信息和數據，一方面加強了學生的感性認識，加強了對所學知識的理解和掌握，從而提高了教學質量。同時，人工智能可幫助教師完成繁雜的、需適應各種教學的教學課程、課件等設計，使教師將更多的精力專注于學與教的行為和過程，從而提高教學效率。正如前面所述例子，智能網絡模塊化學習平臺可使教學擺脫以往對于示教病例的依賴，拓展了學生們的學習空間和時間，可極大地提高醫學學習效率和教學質量。

教育與人工智能相結合將會創新教育方式和理念。北京師范大學何克抗教授在《當代教育技術的研究內容與發展趨勢》中提到當代教育技術的五大發展趨勢之一就是“愈來愈重視人工智能在教育中應用的研究”。結合上述人工結合上述人工智能在醫學教育中的創新作用，下面就人工智能結合醫學學教育新模式提出一些構想。

三、交叉醫學人才的培養

3.1建立智能醫學人才培養體系的必要性

目前智能醫學的研發和臨床還存在隔閡，臨床醫生并沒有很好地理解人工智能，無法從實踐出發提出人工智能能夠解決的方向，而人工智能的產業界熱情高漲，卻未必能踩準點，所以產業界需要和臨床深度溝通融合，才能真正解決看病難、看病貴的問題，緩解醫療資源緊張。目前，國內僅僅有生物醫學工程、醫學信息工程等工科專業培養醫工結合人才。

3.2醫學人才培養體系初步構想

據悉，目前已經有天津大學、南開大學等幾所院校開設了智能方向的醫學本科教育，旨在彌補上述缺口，相關院校也在積極探索新型人才培養方案。應當為醫學生開設人工智能課程，應當培養具備生命科學、電子技術、計算機技術及信息科學有關的基礎理論知識以及醫學與工程技術相結合的科學研究能力。該專業的學生主要學習生命科學、臨床醫學，電子技術、計算機技術和信息科學的基本理論和基本知識，充分進行計算機技術在醫學中的應用的訓練，具有智能醫學工程領域中的研究和開發的基本能力。