摘 要：在社會信息化快速發(fā)展的背景下，人工智能與教育有效深度結合，能為人類的教育事業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻。在基礎教育領域，人工智能主要從傳統(tǒng)教育方式難以發(fā)力之處入手，幫助廣大教育工作者取得更大的突破。本文以華東師范大學小花獅智適應學習系統(tǒng)為例，歸納描述了人工智能在基礎教育中的應用及表現(xiàn)的全面性、針對性、共向性以及趣味性。

關鍵詞：人工智能；智能教育；小花獅智適應學習系統(tǒng)

作者簡介：張曉姝（2000—），女，西南民族大學數(shù)學學院。

一、智能教育簡介

人工智能是全球新一輪科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動力，它正在推動一場比工業(yè)革命發(fā)展速度更快、涉及范圍更廣、顛覆性更強的社會變革，促使經(jīng)濟社會各領域從數(shù)字化、網(wǎng)絡化向智能化加速升級。作為引領未來發(fā)展的重要驅(qū)動力，人工智能正深刻改變著我們的生產(chǎn)生活和教育教學方式。教育是國之大計、黨之大計，現(xiàn)今世界各國都非常重視人工智能給教育理念、教育模式和辦學體系帶來的深刻影響，積極地探索人工智能與教育深度融合的實現(xiàn)路徑。計算機視覺、機器學習、知識圖譜、自然語言處理等前沿技術和教育的結合日趨緊密，人工智能時代下的智能教育正在成為促進教育資源均衡化、服務個性化、治理現(xiàn)代化的重要抓手和創(chuàng)新引擎。

在過去，信息技術尚未發(fā)展成熟，傳統(tǒng)教育中出現(xiàn)學生厭學、課堂教學很難個性化、優(yōu)秀教師無法服務所有學生、學生理解疑難知識困難、在主要學科教學中缺乏學生系統(tǒng)的學習和創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)必要的安排和部署、教學和學習評價缺乏科學的路徑和量化的標準、課堂教學無法實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)均衡等教育共性、本質(zhì)的問題［1］。在人工智能背景下，教育發(fā)生了革命性的改變，智能技術的發(fā)展催生了智能教育。人工智能作為一種智能技術，可與教育深度融合，聚焦打造智能教育，推動數(shù)據(jù)歸集和共享。換句話說，智能教育是利用智能技術加快推動人才培養(yǎng)模式、教學方法改革，構建包括智能學習、交互式學習的新型教育體系［2］。

二、小花獅智適應學習系統(tǒng)簡介

小花獅智適應學習系統(tǒng)是由華東師范大學上海智能教育研究院組織跨學科專家團隊，基于人工智能學習、學科知識圖譜和自適應學習，共同研發(fā)建設的學習系統(tǒng)。該系統(tǒng)突破了現(xiàn)有其他在線學習系統(tǒng)的局限，基于智能算法動態(tài)迭代的知識圖譜，實施大規(guī)模個性化學習，實現(xiàn)學生在知識、能力和情感三個維度的協(xié)同發(fā)展。

系統(tǒng)中數(shù)學學科知識圖譜覆蓋義務教育全階段，其運行原理是對學科整體內(nèi)容進行結構化整合，形成初步的學科知識圖譜，并且在這一過程中形成對學科內(nèi)容的直觀表述以及外化知識點間的聯(lián)系，螺旋式地拓展和加深學習內(nèi)容。而后，系統(tǒng)整理學生學習后臺記錄數(shù)據(jù)，借助人工智能算法分析，形成知識路徑矩陣，動態(tài)迭代生成新的知識圖譜，以此為學生提供最優(yōu)學習路徑。（如圖1）

“知識路徑動態(tài)迭代”是系統(tǒng)工作的核心部分，在這一部分中，系統(tǒng)將依據(jù)每個學生的發(fā)展需求，在學習內(nèi)容上，注重學科核心素養(yǎng)能力導向，通過生動的視頻動畫講解，知識內(nèi)容聯(lián)系生活實際，體現(xiàn)知識間的關聯(lián)性，讓學生在學習的過程中逐漸形成和發(fā)展學科核心素養(yǎng)。在學習形式上，系統(tǒng)采用主題闖關、人機交互的方式，激發(fā)學生學習的興趣與熱情。在教學講解上，系統(tǒng)注重啟發(fā)式教學，激發(fā)學生學習的主觀能動性，引導學生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題，利用觀察、數(shù)值計算、邏輯推理等方法分析問題和解決問題，促進學生理解和掌握學科的基礎知識和基本技能。在整個學習過程中，系統(tǒng)會按照動態(tài)迭代生成的知識路徑矩陣，為每個學生規(guī)劃當前最優(yōu)學習路徑，通過視頻學習、答題闖關、做題鞏固、學習診斷分析的循環(huán)方式，對學習路徑進行科學化、智能化調(diào)整。（如圖2）

在實際的教學場景當中，教師利用自適應學習系統(tǒng)給學生布置自主學習任務，當學生收到任務后在系統(tǒng)中開始個性化的自主學習時，系統(tǒng)會將知識體系分解為多個小知識點，并根據(jù)學生的歷史學習軌跡和知識掌握情況，推薦學生當前最佳的學習節(jié)點。在學生確定要學習某個知識點后，該節(jié)點也會為學生提供個性化的視頻，而學生在觀看學習視頻的同時，可記下重點或不理解的問題，并做出反饋。在學生完成視頻學習后，系統(tǒng)會根據(jù)對當前學生發(fā)展水平的診斷分析，提供不同難度、不同數(shù)量的鞏固練習題。學生在答題過程中，智能診斷算法持續(xù)跟蹤學生的答題情況，當檢測到學生的學習狀態(tài)已經(jīng)趨于穩(wěn)定時，則停止并呈現(xiàn)對應的診斷分析報告。在學生了解自己的答題情況并做出調(diào)整的同時，教師在系統(tǒng)后臺也可以實時查看班級學生個體的自主學習分析報告，為撰寫或修改教學方案提供參考材料，從而為學生提供精準、科學、全面的教學方案。

在線下課堂中，教師可利用智適應學習系統(tǒng)組織學生進行單元復習。系統(tǒng)可提供觀看視頻或答題鞏固兩種復習模式。在復習過程中系統(tǒng)會根據(jù)智能診斷算法的實時分析，為每個學生匹配不同難度、數(shù)量的復習題。完成復習后，系統(tǒng)會評估診斷學生當前的學習狀態(tài)，并提供個性化的學習建議，促進學生對知識的深入學習。教師可以借助系統(tǒng)提供的學習數(shù)據(jù)，完善教學環(huán)節(jié)。

三、智能教育在小花獅智適應學習系統(tǒng)中的體現(xiàn)

（一）智能教育的全面性——有教無類

人工智能在基礎教育領域能夠得到應用與發(fā)展，實際上是由于應用場景創(chuàng)新帶動了智能技術等相關信息技術產(chǎn)生了有效組合。在創(chuàng)新場景下，情景想象、數(shù)據(jù)匯總、直觀思維得以體現(xiàn)，教育資源變得更均衡，這充分體現(xiàn)了智能教育的全面性，與著名教育家孔子提出的“有教無類”教育思想相符。

在小花獅智適應學習系統(tǒng)中，學科知識圖譜從小學擴展到初中，覆蓋義務教育全階段。無論何時何地，學生只要具備使用條件便可進入系統(tǒng)學習，打破了優(yōu)質(zhì)教育資源傳播的空間限制與時間限制，實現(xiàn)了教育資源的全面共享，有助于基本公共教育服務均衡化，彌合數(shù)字鴻溝，促進教育公平，縮小區(qū)域、城鄉(xiāng)、學校、群體之間的教育差距，構建服務全民的終身教育體系，推進正規(guī)教育、非正規(guī)教育與非正式教育等多種學習成果的認證、積累與轉換［3］。

（二）智能教育的針對性——因材施教

在傳統(tǒng)教育中，因材施教這個目標較難實現(xiàn)，這是因為每個學生都有獨特的個性、愛好和思維方式。而智能教育則為因材施教創(chuàng)造了條件，可以讓學習變得更加個性化、細節(jié)化，這也是智能教育與傳統(tǒng)教育最大的區(qū)別。智能教育系統(tǒng)能智能化分析學生的學習數(shù)據(jù)，獲取學生的具體需求，打破傳統(tǒng)教育單一化的教學方式，使每個學生都按照自己的節(jié)奏學習。

在小花獅智適應學習系統(tǒng)中，教師（教育者）向?qū)W生（受教育者）布置自主學習任務時，系統(tǒng)會將知識體系分解為多個小知識點，并根據(jù)學生的歷史學習軌跡和知識掌握情況，推薦學生當前最佳的學習節(jié)點。雖然全體學生的學習主題都相同，但每個學生的學習軌跡都是不同的，自適應學習系統(tǒng)能夠確保當前學習節(jié)點與學生學習情況相匹配，幫助每個學生找到屬于自己的最高效的學習路徑。在系統(tǒng)智能算法的幫助下，針對同一知識點，每個學生在鞏固練習時題目的內(nèi)容、難度及數(shù)量都不同，同時系統(tǒng)也會階段性評估學生目前的學習狀態(tài)，包括知識點的掌握情況以及學科能力素養(yǎng)等，并基于這些診斷信息去定位每個學生的最近發(fā)展區(qū)，從而智能生成個性化學習建議，幫助學生提高學習效率。

（三）智能教育的共向性——教學相長

學術界、產(chǎn)業(yè)界認為，信息化已經(jīng)經(jīng)歷了兩個重要的階段，即數(shù)字化階段和網(wǎng)絡化階段，目前正在進入智能化的高級階段。在這一階段中，人類的智能和人工智能的有效融合，體現(xiàn)了智能教育的共向性。教育者是教育活動的主導者，受教育者是教學活動的主要對象，人工智能可有效地將兩者有機聯(lián)系起來，使兩者共同進步，這就是智能教育的共向性。

人工智能的加入，不僅可以讓學生在后臺及時得到教師反饋的具有針對性的結果，了解自己的學習情況并及時做出相應調(diào)整，而且可以讓教師及時了解到教學效果和學生接受知識的程度。人工智能在一定程度上可以減少教師的教學準備時間，幫助教師根據(jù)學生的學情分析篩選出合適的教學材料，促進教師對教學實踐進行自我反思、對教育方法進行研究，不斷提升專業(yè)綜合素養(yǎng)。

在小花獅智適應學習系統(tǒng)中，在學生進行鞏固練習時，系統(tǒng)會為學生實時記錄過往的錯題，以供學生隨時查看。在課前，教師可登錄系統(tǒng)教師端了解學生的預習情況，實時查看班級學生個體的自主學習分析報告，結合學生平時的學習表現(xiàn)和學習系統(tǒng)評估結果，撰寫或修改教學大綱，為學生提供精準、科學、全面的教學內(nèi)容。

如何實現(xiàn)教育的科學減負與增效提質(zhì)，是目前教育改革的重點之一。以小花獅智適應學習系統(tǒng)的作文智能輔導系統(tǒng)為例，其是教師智能化教學的有效工具，能幫助教師提升作文批改的效率和質(zhì)量，減輕教師負擔。在中小學語文教學中，作文批改一直是一個重要的教學環(huán)節(jié)，想要讓學生的作文充滿活力，讓他們擁有較好的思考能力，并在寫作當中表達真實情感，教師就要對每篇作文進行精批細改。但作文精批細改的時間比較長，難免會影響教師的工作效率和學生的學習效率。故此，教師可以利用智能技術的輔助功能，實現(xiàn)智能化教學。

（四）智能教育的趣味性——寓學于趣

人工智能在各領域中發(fā)揮的作用和特點有較大的不同。在大部分領域中，人工智能強調(diào)的是替代人類進行工作；而在教育領域中，人工智能則更強調(diào)與人的深度融合。智能教育在教學過程中體現(xiàn)了“寓教于樂，寓學于趣”，能將傳統(tǒng)教育中由教師單一講述知識的教學模式變?yōu)槎嘣?、趣味性的教學模式，強調(diào)教育向“關注人”“重過程”轉變，賦予課堂樂趣，激發(fā)學生學習興趣，從而提高教學質(zhì)量。

小花獅智適應學習系統(tǒng)在學習內(nèi)容上，注重學科核心素養(yǎng)能力導向，通過生動的視頻動畫效果講解，從視覺上帶動學生積極學習思考，并將知識內(nèi)容融入生活，層層遞進，理論聯(lián)系實際，促進學生在學習的過程中保持積極向上的正面情緒，逐漸形成和發(fā)展學科核心素養(yǎng)。在學習形式上，系統(tǒng)采用主題闖關、人機交互的形式激發(fā)學生主動學習的興趣與熱情。在學習過程中，系統(tǒng)借助人工智能動態(tài)迭代，為每個學生規(guī)劃當前最優(yōu)學習路徑，引導學生進一步理解知識、掌握知識。

結語

人工智能是引領新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術，也是教育工作者不可忽視的變革力量，其在以人為核心的前提下，推動著智能教育的發(fā)展［4］。華東師范大學小花獅智適應學習系統(tǒng)是人工智能在教育中具有代表性的應用，除此之外，人工智能在教育領域的其他應用還有待深度挖掘與探究。

［參考文獻］

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