
- 收藏
- 加入书签
人工智能与教育教学深度融合的探索研究
摘要:本文充分利用工业界趋于完善成熟的现代人工智能技术、算法,探究人工智能技术在教育领域的组合使用,通过人工智能“+”智慧校园框架建设将 5G、物联网、人工智能、边缘计算等技术与教育的深度融合,创建以人为本的校园泛在智能感知环境,构建智能化服务资源,搭建教育资源及决策服务平台,旨在促进智慧校园建设发生重大变革,使得教学环境智能化、教师服务社会化、人才培养个性化、教学评价多样化、学校管理科学化。
关键词:人工智能;智慧校园;边缘计算;边云协同
新时代教育系统智慧化校园建设,要体现校园的智慧化,将从多个维度迈向智能化。人工智能“+”智慧校园,使各方面校园服务智能化得以体现的同时,更多的智慧化建设体现在关注人才的成长过程。校园智能化建设目前更多的注重校园服务便捷、教育、教学、管理等方面利用大数据和数字化技术逐步智能改进[1]。智能技术在学生的身体素质提升及心理健康成长方面的关注及应用相对短缺。人工智能“+”智慧校园建设更可能实现适应个性化发展人才培育模式的建立,有可能掀起学校教育模式变革的新浪潮。
一、智慧校园建设着重解决的问题
智慧校园建设的主要目标之一是实现个性化教学,当前的智慧校园要实现以学生为本位的个性化教学资源设计、推送及评价依然行走在路上。个性化教学的方式方法虽在局部层面有所体现,但在细节方面如面部表情、动作等还存在着盲区。这些盲区不容易被普通技术获取,使得数据分析、衡量与评测结果出现偏颇,所以系统的获取学生在教室的学习行为、教师对学生学习状态的掌握、课后教学反馈信息等有很大的难度。
人工智能“+”智慧校园数据库中采集到师、生的大量数据,甚至包含学生家庭成员的信息、合作企业的信息等,其中不乏一些诸如身份、身体状况的涉及个人保密的一些信息,这些在集中储存、分析、传输、管理过程中是否会出现数据安全问题而带来不必要的法律纠纷也是当前智慧校园建设的困惑。
二、智慧校园的实现方式
1.创建以人为本的校园泛在智能感知环境
智能+智慧校园的智能化体现,能在多大程度上改善教育生态,取决于教育感知空间以及通讯体系的建设。首先在师生活动场所的智能学习环境创设层面,可基于5G、情感计算、语音识别、人脸识别、机器学习、智能传感、虚拟与增强实现等方面的技术系统布局智慧教室、智慧实验室、智慧运动场、智慧教学云平台等,创建随时随地的沉浸式学习环境,智能监测记录学生在校园各个角落的活动和行为、教学区生活区的情感及学习过程中的学习注意力状态,再充分发挥智能教辅系统和智能伙伴助手的辅助支持作用,达到学生的学习、行为、心里等主动智能提示和助力教师因材施教有的放矢。其次,注重物联网、5G教育专网的集成与整合,在数据云平台上建立智能互联、互通的虚拟学习空间,利用大数据技术结合适当的算法为学生推送适合自身的学习资源和有效学习方法,基于体检数据和个人终端采集的体育运动、睡眠状况等健康数据智能配餐推送,从而形成智能互联学习、生活服务环境和线上线下相结合的泛在智能校园空间,提高教师学生的生活、工作、学习质量。
2.推进智能时代教育资源及决策服务平台搭建
智慧校园的建设质量取决于教育人工智能资源及决策服务的实时提供。因此要搭建满足教职员工及师生学习、生活、交流需求为中心的智能辅助决策及智能服务提供的服务平台。首先,在提供充足的教育资源建设方面,学校通过政策倾斜,鼓励全校教师录制精品课程的同时,充分利用5G教育专网整合全国乃至全球的在线精品课程、网络公开课等成形的教育资源外,智能收集专业研讨会、对等专业所涉行业企业的培训等资源,利用大数据智能分析和算法将教育资源进行有效的整合,分门别类建立教育资源池存储教育资源信息,依据个性化的需求进行智能分配信息资源。智能监测师生资源需求和使用行为等情况,动态把握师生教育资源的需求,从而智能地对资源进行请求和响应,形成专业类教育知识图谱,及时输送和供给。其次,在智能教育决策方面,可利用人工智能大数据分析的技术优势以及智能教师助理辅助教学实施情况,实现师生教育状况、行为规范及心里健康等方面的诊断与定位。基于师生的教与学过程中的状况和行为特征,循环叠加优化智能算法,实现对学生综合素养、心理健康状态、知识逻辑关系、知识薄弱点和学习障碍等方面的智能评价,让师生个体选择最适合的方式来解决全面均衡成长,特长个性培养的问题,提升人工智能教育、教学决策的科学性。
3.统筹大数据的治理,优化算法构建智能化数字资源服务
人工智能“+”智慧校园建设的数据处理能力是智慧化校园建设的核心,他决定了智慧化校园智能水平的程度,其数据存储、分析、处理体系的建设,是校园智能应用发挥功能最为关键的基础性支撑,因此,学校应建设专门的大数据存储、分析、处理平台,这种平台也叫做“校园教育云平台”。合理设计各种算法的运用,在数据资源的管理与应用上,综合使用大数据分析、分布式计算、机器学习、云计算等技术,全面、精准地采集校园内的各类数据数据并智能分类存储。为了满足师生生活、工作、学习服务的需求,要实时监测教职员工和学生学习、生活工作方面的所需求的资源和资源使用的方向,对监测采集的数据进行智能评估与分析,让数字资源更有效地在校园流动和使用。
智能“+“智慧校园建设本着以人为本并能提供主动智能的服务,充分发挥互联网的作用,建设智能化、智慧化的现代校园教学、生活环境。云计算技术、物联网技术、5G网络移动通信技术、大数据技术以及智能传感技术、边缘计算、网络切片技术等可以很好地支持智慧校园建设,满足校园中教师、学生、管理教师工作、学习、生活的需求,这能改变教育领域的数据及信息生态环境[33]。
参考文献
[1] 赵磊磊,张黎,代蕊华. 智慧校园的智能升级:基于人工智能的智慧校园J. 现代教育技术 ,2020,11 :26-32.
[2] 中华人民共和国教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知.
[3]罗旭东;文晓浩.基于人工智能及大数据的学生行为分析模型[J].教育观察,2019,221–223.
本文为河北外国语学院校级课题“人工智能与教育教学深度融合的探索研究”的最终研究成果。课题编号:【HW2023121】