原创《人工智能在教育领域的应用》
本文是人工智能毕业论文提纲范文跟人工智能和教育领域和应用研究相关论文如何写。
高姝睿
（华中师范大学教育信息技术学院,湖北武汉430079）
摘 要：随着现代信息技术的迅猛发展,人工智能在教育领域的应用也在逐步深入.介绍了人工智能的概念及其相关研究领域,分析了人工智能对教育、教学过程产生的影响和作用,并对目前人工智能在教育领域中的具体应用进行了阐述.
关键词：人工智能；机器智能；智能代理
中图分类号：G434
文献标识码：A文章编号：16727800(2018)01000603
收稿日期：20171120
基金项目：
作者简介：高姝睿（1997）,女,天津人,华中师范大学教育信息技术学院学生,研究方向为教学设计、在线学习.
伴随着现代信息技术的飞速发展,人工智能,作为现代计算机应用的一个重要组成部分［1］正逐步应用于教育领域,教育手段业已从传统的教育技术迈向教育信息技术时代［2］.在教育过程中运用人工智能技术提供的先进教育教学手段,可以形成新的教学模式,营造理想的学习环境,激发学生的学习兴趣,提升教师的教育水平和学生的学习效率［3］.人工智能在教育领域的应用,对于推动教育发展改革和教育现代化进程产生了深远的意义.
1人工智能及其研究领域
人工智能（Artificial Intelligence,简称AI）也称机器智能,它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性的交叉学科和前沿学科［4］.人工智能是计算机科学的一个分支,那么,从计算机应用系统角度来看,人工智能是研究如何制造出智能机器或智能系统,实现模拟人类智能活动的能力,以延伸人们智能的科学［2］.因此,人工智能具有人类知识和行为, 并具有学习、推断、判断来解决问题、记忆知识和了解人类自然语言的能力.
通俗地讲,人工智能就是要研究如何使机器具有能听、会说、会看、会写、可思维、会学习等人类思维能力的一门科学.而就本质而言,人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟.人工智能不是人的智能,但能像人那样思考、也可能超过人的智能.
人工智能的根本目标就是要使机器模拟人类的思维,从而胜任一些需要人类智能才能完成的复杂工作.人工智能研究领域十分广泛,已经呈现了多元化的发展态势.目前已在知识处理、模式识别、自然语言处理、博弈、自动定理证明、自动程序设计、专家系统、知识库、智能机器人等多个领域取得举世瞩目的成果［2］,并在深度学习、智能控制、数据挖掘及人工神经网络等方面取得重大进展.
2人工智能对教育教学产生的影响和作用
人工智能技术运用于教育领域,它虽然不能改变教育过程的实质,但它可以改变教育过程原有的组织序列,影响教育者解决教育教学问题的思路［5］,从而引发教学模式的变革和教学及学习效果的重大飞跃.
2.1促进教学资源开发和建设
信息技术的发展,使学生接受教育的方式发生变革.学习过程突破了传统课程对学习资源和方式的封闭性限定,除在课堂听取教师授课以外,学生可以在更广阔的网络渠道和媒体平台获取所需的知识和技能.而与此同时,人工智能技术则通过先进的智能化管理系统将教师的授课过程连同教师的知识、教学技能以及教学方法传播到这些渠道和平台,使更多优秀教师的课程被合理安排和重复利用.人工智能为教师提供了展示和发展自我的平台,促使教师不断完善自身的教学资源,避免了人力资源的浪费,更好地促进了教学资源的开发和建设.
2.2实现学习高效化和个性化
现代信息技术飞速发展的今天,利用互联网检索信息已成为人们获取知识的重要途径.但在广阔的网络海洋中查找信息时常会出现无关信息过多或检索结果排序混乱的情况.而智能代理技术凭借它对检索内容的知识学习、分析、理解等,可以主动、高效地从网络信息空间中发现并收集用户所需信息,实现检索的智能化.从而避免了大量无关信息的涌现,使学习者节省了检索时间,有效提高了信息检索的精准度和知识选取效率.同时,在教学和学习过程中,人工智能技术能够根据每个学生的学习习惯和知识水平“量身”制定出最适宜的教学和学习策略；同时发现并根据学生存在的问题,提出问题解决方案和对策,有利于因材施教和学习个性化的实现.
2.3提高教学质量和效率
人工智能运用于教学过程之中,通过计算机可以向学生展示大量图文并茂的信息和数据,为学生理解和掌握所学知识提供了方便；虚拟助手可以帮助教师完成繁杂的教学设计,图像识别技术能够将老师从繁重的批改作业和阅卷工作中解放出来,从而使教师摆脱“机械劳动”的困扰,让他们能拥有更多的时间和精力关注教与学的活动；语音识别和语义分析技术可以辅助教师进行英语口试测试并可以纠正、改进学生的英语发音；人机交互技术的运用能够让机器人助教与学生在线沟通交流、答疑解惑［6］；而借助虚拟现实和计算机视觉,可以让学生足不出户接受手把手的实践性教学等［7］.这些都大大提高了教学质量和效率.
2.4提升信息素养和思维能力
人工智能代表着信息技术的前沿,同时,信息技术的广泛应用又迫切需要人工智能技术的发展.目前国内本科院校几乎都开设了人工智能选修课,力图通过人工智能教育,让学生体验、了解人工智能的知识与技术,培养学生多种思维方式,提高信息获取、加工、处理、评价等能力,从而达到提高信息素养的目的.同时,通过人工智能教育,学生可以尝试向专家系统提出学习上遇到的疑难问题,而系统得到学生的指令,可以根据推理的逻辑进程,即时将答案呈现给学生,让学生感觉就像老师正在给他（她）面对面地授课一样.在这个过程中,学生可以充分体验人类专家的求解思路和推理风格,有助于他们分析、理解、判断和求解问题能力的提高［4］.
第1期高姝睿：人工智能在教育领域的应用研究
高姝睿：人工智能在教育领域的应用研究
第1期
3人工智能在教育领域的具体应用
专家系统是目前人工智能中最活跃、最有成效的一个研究领域,它是一种具有特定领域内大量专门知识与经验从而能够解决该领域中复杂问题的程序系统［2］.目前,专家系统在教育领域中的应用最为广泛,而专家系统与教育相结合的主要形式就是智能教学系（Intelligent Tutoring System,简称 ITS）.除此之外,人工智能在教育中的应用还包括：智能代理技术（Intelligent Agent）、智能化考试系统（Intelligent Examination System）、虚拟现实技术（Virtual Reality）等方面.
3.1智能教学系统
智能教学系统是指通过利用互联网计算机人工模拟技术,将优秀的教育教学专家的教学资源和教研成果（专家系统）经科学分析、智能判断和整合,形成一个有目的地提供即时、有效、全面且有针对性的教学系统.该系统涉及人工智能、计算机科学、认知科学、教育学、心理学和行为科学［2］等多种科学领域,具有综合性和适应性.它的主要作用是借助人工智能技术,让计算机扮演教师的角色实施个别化教学、向不同需求、不同特征的学习者传授知识、提供指导.
智能教学系统由专家模块（知识库）、学生模块、教学模块和智能接口4部分构成,各部分具体功能详见图1.
图1智能教学系统各模块组成
运用智能教学系统,可以实现发现式学习、探究式学习和协作式学习等多种教与学的方式,从而提高了教师的教学效率,也有助于学生个性化学习及探究、创新能力的培养.
3.2智能代理技术
智能代理技术又被称为智能体［9］,它是一种包括知识域库、数据库、解释推理器以及各个代理（Agent）之间的通讯的软件实体,具有高度智能性和自主学习性.它能够基于知识库的训练,通过感知、学习、推理以及行动模仿人类的行为.同时,它可以根据用户的自定义准则,主动地通过智能化代理服务器为用户搜集需要的信息,然后利用代理通信协议把加工过的信息按时推送给用户,并能推测出用户的意图,自主制订、调整和执行工作计划.
智能代理技术包含许多如答疑、作业发布、考试、交互等子系统,这些子系统各自都有用来存储信息的数据库,通过智能技术,这些子系统的数据库可以相互链接,实现信息资源的共享.智能技术通过分析这些信息可以发现学习者的兴趣爱好信息、点击知识点信息统计、交互日志等个性化特征,并根据这些特征“量身”制定出适合学习者的学习方案,有助于教师及时掌握学习者学习过程中的动态信息.
智能代理技术包括教学策略代理群、教学管理代理群、教学代理群、教师代理群、学生代理群、学生模型数据库及数据库接口、教师模型数据库及数据库接口、教学评价代理群等八个代理模块,这些代理模块能有效解决教育教学中存在的一些缺欠和问题,在教与学的过程中均能发挥强大的作用.
智能代理具有个性化和智能化特征,它可以以教学者、管理者、学习者、监控者、评价者、引导者、导航者和协助者等身份出现,协助学习者完成学习.智能代理技术在教育教学中的应用,在一定意义上为教育教学提供了质量保障和技术支持.
3.3智能化考试系统
作为计算机辅助教学的重要应用智能化考试系统是一种运用人工智能技术来提高教学自动测评效率和效果的在线智能考试软件.智能组卷是智能化考试系统的重要特色,它是将专家系统引入试题组卷,通过进行符号操作,用符号表示知识,把问题概念表示成符号集合［10］,从而能够判定学生应答的正确程度, 并给予适当反馈；同时,智能化考试系统可以进行计算机自适应测试 （CAT）,即在具有一定规模的精选试题组成的题库支持下,按照一定的规则并根据被试者的反应选取试题,直到满足停止条件为止；此外,智能化考试系统还能进行基于 Internet 的远程考试与评价及主观题、技能性非客观题的自动化测评等.智能化考试系统主要通过学生模块、教师模块及管理员模块［11］实现其智能组卷、题库管理、在线考试、网上练习、阅卷、成绩查询及统计分析等一体化功能,各模块具体功能详见图2.
图2智能化考试系统各模块组成
智能化考试系统为教育教学的实施提供了有效的教学检验手段, 实现了智能考试与阅卷,扩大了语义相似度的应用范围［12］,降低了教育的成本,减轻了教师阅卷的负担,方便学生快速掌握自己的学习情况,提高了教学和学习效率,对促进教育社会化和现代化有着十分重要的现实意义.
3.4虚拟现实技术
虚拟现实是由多媒体技术与仿真技术相结合而生成的一种令人感到身临其境、交互式的人工虚拟世界.它综合了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术等多门科学,它将计算机处理的数字化信息变为人所能感受的具有各种表现形式的多维信息［4］.虚拟现实技术在教学中的运用,可以为学生营造一种自主学习的交互环境,从而实现了对知识的主动建构.
虚拟技术在教学上的应用模式有三种：①虚拟课堂.即以学生或教师为虚拟对象的所谓“虚拟大学”；②虚拟实验室.以设备为虚拟对象,即应用计算机建立能客观反映现实世界规律的虚拟仪器用于虚拟实验,可以部分地替代在现实世界难以进行的实验,学生和教师可在计算机上进行虚拟实验和虚拟预测分析［4］；③虚拟校园.运用虚拟现实技术展现一个教学、教务、校园生活的三维可视化的完整的虚拟校园体系,能让人感受到全方位的教学以及校园文化.
虚拟现实技术以真实、互动、情节化的特点体现了其独特的魅力,它使学生形成一种通过自身与信息环境的交互来获得知识和技能的新型学习方式.虚拟现实技术运用于教育领域是教育技术发展的一个飞跃,它对于教学质量和教育效果的提高起到了重要促进作用.
人工智能运用于教育领域,它改变了现代教育的形式和效果,加速了教育现代化进程.可以预见,未来人工智能技术在教育领域的应用研究将不断深入,国内外人工智能专家和教育专家都将更加关注人工智能技术在教育领域的应用和推广.尽管我国教育实现 “智能化”的目标还任重道远,但可以看到,教育环境和教育技术手段的智能化正成为一种必然趋势.
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［12］杨威,张莹鑫,薛二虎.智能在线考试系统的设计与实现［J］.长春师范大学学报,2017(4):2630.
（编辑：邬江华）
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此文结论：该文是一篇大学硕士与人工智能本科人工智能毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料，关于免费教你怎么写人工智能和教育领域和应用研究方面论文范文。
