人工智能对学习障碍儿童具有积极作用
学习障碍（Learningdisabilities，LD）源于神经发育异常，是一种由生物、心理、环境等因素共同作用，具有高度异质性的临床综合征，表现为智力正常的儿童在获取与使用听、说、读、写或数学能力上有明显困难。据美国精神疾病诊断与统计手册研究显示，5%—17%的学龄儿童符合学习障碍的标准。临床与调查研究发现，学习障碍儿童普遍存在焦虑、抑郁、退缩等内化问题行为，以及攻击、违纪、偷窃等外化问题行为。与学习障碍有关的问题作为一种社会现象，给儿童、家庭及社会带来的影响不容忽视，它会导致儿童产生违纪，甚至严重的违法行为，影响儿童学业与人际交往，妨碍家庭正常生活、危害社会安全。随着学习障碍研究的发展与新技术的涌现，学习障碍的鉴别与干预研究也发生动态变化。研究发现，人工智能技术在学习障碍儿童诊断与干预方面发挥了突破性作用。
提高学习障碍儿童诊断精准性
研究发现，人工智能技术在学习障碍儿童诊断方面发挥了巨大的运用价值。人工智能可视化、丰富生动的呈现方式不仅能引起学习障碍儿童的好奇，促使学习障碍儿童积极配合研究，同时，其高度仿真的机器人模型与超高的性能，有助于提高学习障碍鉴别的科学性与精准性。
1.通过儿童情绪和行为反应进行鉴别。欧亨荣（NihalOuherrou）等人的研究发现，通过在虚拟学习环境（VirtualLearningEnvironments）中使用信息交流技术（InformationandCommunicationTechnology，ICT），识别不同学生在学习过程中的面部表情，可以鉴别个体是否为学习障碍儿童。研究对42名学生（其中，实验组14人，对照组28人）在玩课堂游戏时的七种基本面部表情分析（愤怒、厌恶、恐惧、快乐、悲伤、惊讶和中性），发现虚拟教学环境中存在情绪差异，与正常儿童相比，学习障碍儿童表现出更多的负面情绪。苏鲁尔（AmanySobhySorour）等学者发现，有学习障碍的儿童和没有学习障碍的儿童在课堂行为表现上存在显著差异。此外，穆斯塔法（HassanM.H.Mustafa）通过人工智能技术识别学习障碍儿童的情绪、行为等反应，发现学习障碍儿童存在如注意力不集中、缺乏自信、较少参与课堂互动等现象。可见，通过虚拟教学环境，可以从学生的面部表情和行为反应来鉴别个体是否为学习障碍患者。
2.通过模拟人类思维的智能系统进行鉴别。赛义德（KhaledNasserElsayed）认为，在课堂教学中，教师需要花费大量精力在学业成绩靠后的学生身上，包括课堂反应、作业完成情况等，而这些均可以通过“专家系统”来解决。同时，我们也可以将学习障碍儿童通过“专家系统”进行诊断。诊断方式为：系统将识别该案例（即学生）的知识结构等形成框架，然后从知识库中检索与该框架匹配的案例，并使用它作为与新案例匹配的模型，再利用“专家系统”逐项诊断。当学生被诊断为障碍儿童且明确障碍类型时，则由“专家系统”解释障碍原因，并提出解决办法。解决办法如：由“专家系统”通过人机互动的方式，参与学习障碍儿童问题解决过程，并提供有针对性的帮助（如专家参与儿童获取和使用新知识的过程，帮助学习障碍儿童进行实例训练并及时归纳总结）。当匹配失败时，则系统将继续在其余列表中进行检索，直至成功。可见，“专家系统”可以采用分类技术，逐步对学习障碍儿童进行诊断。此外，戴维（JulieM.David）等人的研究发现，学习障碍受一种或多种未知因素的影响，因此，鉴别个体是否是学习障碍者是一项复杂的任务。而调查法等传统方式鉴别会因数据缺失、施测过程难以控制等因素，导致鉴别缺乏真实性。因此，可以通过模糊逻辑或神经模糊系统，将有关联的缺失值纳入新的算法和主成分分析（PrincipalComponentAnalysis，PCA），利用PCA计算缺失值，进行降维处理，以提升鉴别的准确性。模糊逻辑是一个概念系统，其原理和方法是模仿人脑的推理思维，将不确定或模糊性信息，利用分类器、模糊模型和神经模糊模型，对数据的一致性进行评价，进而提高学习障碍鉴别的精准性。不难看出，随着人工智能的不断发展，其新型技术已在学习障碍儿童诊断中发挥创新型和前瞻性作用。
提升学习障碍儿童干预有效性
如今，人工智能技术已成为推动社会快速稳定发展的主要技术力量之一。人工智能特别是机器学习技术已应用于特殊教育研究，如智能辅导系统，在一定程度上提高诊断学习障碍科学性的同时，通过有效干预，能够帮助学习障碍儿童克服困难，提升家庭和社会应对学习障碍的能力。
1.使用信息与通信技术进行学业干预。亚当斯（Adams）等人使用该技术发现，ICT可通过学习障碍儿童的学习动机与学业有效性进行干预。在学习动机方面，欧亨荣等人研究发现，ICT可以通过强化完成学业任务的独立性、确保高质量的自主学习、参与课堂讨论、与同伴一起学习、获得同伴和老师的认可等途径，提高学习障碍儿童的学习动机。此外，卡菲（JamalElKafi）等人提出了新的适应性学习方法（Adaptativelearningapproach），如根据障碍者的学习风格和认知能力，为个体提供自适应智能对话系统，让儿童参与互动对话，以更好地进行学习体验。实质上，智能对话系统或“聊天机器人”是一个程序，其目的是通过模仿人类老师，尽可能使用接近人类自然语言与学习障碍儿童保持互动与沟通，交谈时间为几分钟或更长。通过给学习障碍者一种与人交谈的印象，提升儿童的自信心，进而提高学习效率。
2.对虚拟教学环境中学生情绪与行为反应进行干预。越来越多的研究者关注情绪反应对学习障碍干预研究的重要性。赛斯卡（MohamedSathik）和乔纳森（SofiaG.Jonathan）认为，虚拟教学环境中的消极与积极情绪，有助于了解学生对学习任务的理解。此外，有学者提出情绪在学习过程中的反应过程，即理解学生情绪的情感辅导系统（AffectiveTutoringSystem，ATS），使用ATS进行面部表情识别不需要教师等的参与，便可以了解学生的真实情绪反应。这表明，情绪可能在学习过程中扮演着非常重要的角色，依赖学习障碍儿童的情绪反应，在虚拟课堂环境互动过程中进行干预，有助于根据学习障碍儿童的情感状态调整环境，提高学业任务表现。此外，布德罗（KyleBoudreaux）通过人工智能语音命令进行行为干预取得了一定进展。
综上所述，人工智能的发展为特殊教育研究提供了创新型与前瞻性的研究思路、方法与工具；对学习障碍儿童心理与行为的研究成果运用于人工智能领域，同时推动了人工智能对特殊教育对象研究的进步。通过对人工智能、特殊教育及心理学三大学科领域的新近研究成果的交叉研究，可以更好解决现实中特殊教育儿童存在的心理与行为问题，逐步推进三个学科领域面临的问题。同时，这种结合也将推动彼此的发展，提升各自社会应用价值，解决儿童现存问题，提升家庭幸福感，减少社会安全隐患。（本文系内蒙古自治区高等学校青年科技英才支持计划（NJYT-19-B20）阶段性成果）（作者单位：西北师范大学心理学院；内蒙古师范大学心理学院）
谈国内外人工智能教育研究现状
谈国内外人工智能教育研究现状时间：2023-04-0700:06:35
摘要：人工智能（ArtificialIntelligence）正以飞快的速度在发展，与此同时也很大影响着教育发展，引领教育迈向“人工智能教育”的新阶段将成为它的使命。通过对比国内外的政策文件以及目前的探究现状，为“人工智能教育”的实际发展提供可操作的路径，进一步建构人工智能新时代背景下的人才培养体系。
关键词：人工智能；人工智能教育；人才培养体系
人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）在很大程度扩充了人类身体和大脑无限的潜能。世界围棋冠军李世石和柯洁连续战败于“阿尔法狗”，这使得新一轮的发展热潮在全球性人工智能界掀起了热浪。这几年，很多知名学者在国内陆续开展了有关方面的探索，如，教育人工智能（EAI），闫志明等提出，这一理论划分了教育人工智能的内涵（闫志明等，2017）；智慧教育时代我国人工智能教育应用的发展路径（马玉慧等，2017）；刘清堂等对智能教学技术的发展与展望进行了研究（刘清堂等，2016）。由此看来，人工智能作为一项崭新的技术，将会使教育迎来“人工智能教育”的新征程。人工智能的探索，在国外的发展历程比国内相对较早，所以比国内的技术要更加稳定成熟。人工智能的绝大一部分研究所涉及到的主要部分，又在人工智能的应用方面占据了各个领域。那么，教育作为不可或缺的一部分，已经深深地被人工智能技术带来的便利性所引导。实际上，人工智能教育现阶段早已应用，人工智能教育任何有可能性的发展我们都必须密切关注，作为一名新时代的高等学校的教育工作者，开拓自己的视野，争取走在时代的前列，就必须密切关注着人工智能教育任何有可能性的发展。
1国内外研究现状对比分析
1.1国内研究现状
一般所说的“人工智能教育”，是人工智能与教育的深度融合与发展（吴永和等，2017）。新时代环境下对于“人工智能教育”的研究正在热火朝天地进行着，这时期产生了非常多的研究成果。现在看来，主要应用的方式为“人工智能+教育”，通过将人工智能应用于教育领域，达到提高教育教学质量的目的。本文将把人工智能教育领域的相关调查研究成果作为基础，通过对其进行关键字词的共词网络图分析，以透视“人工智能教育”的学术内涵。以“中国知网”作为主要的检索方式，将“人工智能教育”作为概念的介入点进行搜索，期刊来源限定为核心期刊和CSSCI，时间区间为2000年—2018年，共得到结果48篇。人工智能和教育的融合有着无限可能性。“人工智能教育”人们关注的更多是教育的应用。随着科学技术的发展，人工智能在网路和远程教育中得到了越来越多的应用。其中，机器学习、智能教育以及图像技术处理是“人工智能教育”的基础组成部件。在此基础上，计算机辅助教学、决策支持系统和智能教育系统也得到了迅猛发展。此外，该模式也将触角伸到“互联网+”教育，情感教育等热门教育方向。信息技术、教育应用和学习过程共同出现的次数较多，与很多关键词联系紧密。这表明信息技术、教育应用和人工智能在同一篇文章中一起大量的存在，这也受到了研究者广泛关注。这从总体上说明了“人工智能教育”的研究重点，因此与之相关的研究也围绕其开展。
1.2国外研究现状
美国白宫科技政策办公室于2016年10月了《为人工智能的未来做好准备》报告。在美国，人工智能目前发展的情况以及未来或许会出现的一些疑问，可能存在的市场潜力这篇报告从以下7个层面进行了分析：（1）在交通运输国民的医疗层面的保障，解决了极端的效率低的问题。在公共事务方面，大大改善了国民的生活水平。（2）联邦政府建议，为了提高服务水平和办公效率，应在政府中广泛使用人工智能技术。（3）保障社会的公共安全对于人工智能的应用是首要需要遵守的条件，完善良好的管理制度以利于更好地监管产品后续的管理。（4）人工智能技术的发展离不开联邦政府的长时间的基础投资和对于从业人员的基础培养，巨大的市场需求对于研究人员以及技术专业的需要，需要政府和学校采取有效的措施来满足。（5）人工智能的应用给人们带来了很多便利，机器的自动化操作让人们解放了双手，但有一些行业和人群会因此受到一些潜在的负面影响。（6）在公平性、安全性与治理方面，人工智能被用来控制现实设备，并使人类开始对安全问题产生关注。（7）全球问题，例如：灾害预防、气候变化等，人工智能可以提供解决的新思路。针对人工智能研发，《国家人工智能研发战略规划》提出：（1）人工智能研究的可持续性发展与投资。（2）人与智能的有效性平衡。（3）人工智能的道德性、法律性的提出以及处理其社会性影响。（4）保证人工智能安全的系统环境。（5）开发用于人工智能训练及测试的共享公共数据集环境。（6）人工智能技术测试根据制定的标准和相关参照。（7）对于人力资源的需求性。
2构建“人工智能教育”人才培养体系
2.1“人工智能教育”的业态趋向
以学习者为主体的教育模式，能够帮助教师定制教育模式、个性化受教育者短期以及远期培养。这样的“人工智能教育”，需要学校、企业、政府之间通力合作才能实现。而学校是“人工智能教育”的主要应用阵地，能够为受教育者提供丰富且内容完善的教学资料、先进的教学理论，同时还能够正确地提出理论指导数据；同时，学校也是企业“人工智能教育”此类产品的主要的应用对象。企业应该依托先进的技术，以教育为导向，研发并提供多样化、个性化的教育产品和服务。并依据学校教育的反馈数据，不断改进产品和服务，使其逐渐迎合教育市场和社会的需求，促进学校“人工智能教育”的发展。政府是推动“人工智能教育”正确发展的导向，一方面要为“人工智能教育”产品和服务制定市场标准与政策，规范市场，另一方面也要为学校“人工智能教育”提供科学的导向与指导意见。
2.2“人工智能教育”知识储备措施
2.2.1推广基础教育中的人工智能活动基础教育目前已经在为“人工智能+教育”的教育路径提供发展的基础环境。现阶段，中小学生是国家未来发展的根基，让其学习相关的知识显得非常重要。这就要求学校和政府作出调整，在中小学时期可以设立与人工智能有关的课程，例如，科学技术课程，或者具有开拓性、探究性的学习课程。其能够使得学生具备一些基础知识，帮助学生能够了解人工智能，提高其对人工智能技术的正确认知。
2.2.2完善高校人工智能学科教育框架高等教育能够在“人工智能教育”理念下，为该领域的发展提供人才保障。高校是“人工智能教育”进行各类研发的主要实验场所，因此，需要改善人工智能学科现有的整体知识架构，不断完善人工智能专业种类，同时专门设计人工智能类课程，随着人工智能理论探索的深入，不断推动人工智能教育的实施。高等院校是各种创新人才的发源地，可在部分高校建立人工智能教育试点，同时可以在试点高校建立以人工智能为主的实验室，大力吸引人工智能学科相关高技术人才，通过这些人才的通力合作，逐步优化人工智能培养的专业知识体系以及学科组成。
2.2.3打造人工智能的高端人才队伍人工智能的发展和技术倚重高端人才，培养具有创新能力和研究精神的专业高技术含量人才至关重要，其是“人工智能教育”能够长远、快速发展的依靠。组建“人工智能教育”高端人才队伍，要坚持培养与引进两手把握。一方面，培育高水平研发团队以及实验室。着重支持和培养具有领导能力的领军人才，加强此类技术的基础研究、细化应用研究等。另一方面，还应该加大高端人才的吸引力度。通过重大研发任务和基地平台建设，实现人工智能国际高端人才和创新队伍精准引进。
3结语
人类处于知识改变命运的时代，各类技术正呈现大融合的状态。人工智能从一定程度上帮助人类进行思考，是人类社会发展的重要助力。而将其应用在教育领域，不仅能够更好地提高学生的学习效率，也可以将教师、学校的管理力度提高一个档次。然而，该技术在教育领域的发展还需要不断地努力才可以。
参考文献：
[1]闫志明,唐夏夏,秦旋,等.教育人工智能(EAI)的内涵,关键技术与应用趋势*——美国《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研发战略规划》报告解析[J].远程教育杂志,2017,35(001):26-35.
[2]刘清堂,毛刚,杨琳,etal.智能教学技术的发展与展望[J].中国电化教育,2016(6):15.
[3]吴永和,刘博文,马晓玲.ConstructinganEcosystemof“ArtificialIntelligence+Education”%构筑“人工智能+教育”的生态系统[J].远程教育杂志,2017,35(05):27-39.
作者：缪甜佳单位：南京邮电大学
人工智能教育产品 要从教育的外围走入内核
近年来，人工智能（AI）颠覆了传统的学习体验，新型教育体系日渐形成，以AI为核心的教育陪伴类产品的市场规模正日益扩大。随着中小学生暑假的临近，各类人工智能教育产品的营销活动也开始刷屏，其种类多样、功能各异，儿童教育俨然成为人工智能赋落地的重要场景。
那么，目前我国人工智能教育产品处于怎样的发展阶段？对于孩童的教育陪伴，人工智能应该担当什么角色？
AI教育产品正处于高速发展阶段
“与其模拟一个成人大脑，不如先试着模仿孩子。”1950年，艾伦·图灵的这句话先知般的为AI研究开辟了方向。
“可以说，目前的人工智能教育产品正处于一个高速发展的阶段，其中针对幼儿陪伴的人工智能教育产品C端有200多款App，新东方在线、好未来、VIPKID等龙头品牌占领主要市场，作业帮、小猿搜题、掌门一对一、扇贝单词、英语流利说等App享有最多的用户。其中，AI技术应用囊括拍照搜题、分层排课、口语测评、组卷阅卷、作文批改、作业布置等场景。”金少年（北京）教育科技有限公司总经理高宇表示。
具体而言，教育硬件产品的内置应用，在学生端，可陪伴学生养成正确、健康的作业行为习惯，包括健康用眼、健康体态、科学的作业过程管理；在家长端，可辅导学生高效完成作业，减轻负担；在学习效果方面，可通过作业评测培养学生作业能力及学科知识画像，个性化教学，帮助学生提升成绩；在教师端，可连接校内教学平台，在不增加教师工作量的情况下，分享学生作业数据给教师，实现分层及个性化教学。
此外，很多学校还经常用帮助孩子检查作业的AI产品，这类App的主要功能是出题和判断答案是否正确，会根据用户注册信息中的年级和教材，给用户推送相应题目；同时通过拍照或扫一扫孩子完成的作业，App能快速判断出答案是否正确，并收集错题，以便在以后的出题中更有针对性地让孩子进行练习。
除了上述普及度较高的AI教育产品，还有一些产品正在探索寓教于乐的新形式。高宇介绍，比如有一款App是将游戏《我的世界》进行二次开发，加入建筑、化学、生物、自然科学等内容，利用图形化的编程模块和代码两种形式将游戏改造。玩家在游戏中，学习新知识。
研究显示，当把孩子和AI放在一起时，可以看到两者之间的微妙联系。二者都处于快速发展和演变的快车道上，处于智力和能力发展的初期，未来充满着各种可能性。毫不夸张地讲，当代孩童正在被技术哺育成人。
语音交互成为智能早教产品竞争点
“目前，儿童教育AI产品的主要功能大致分为教育、娱乐和陪伴。而儿童教育陪伴AI尚处于探索阶段，还很初级。”远望智库AI事业部部长、图灵机器人首席战略官谭茗洲指出。
少儿教育行业普遍认为，儿童在低龄阶段应着重养成学习习惯与培养自学能力。2岁以下儿童缺乏专注力，2—4岁儿童专注时间为7—12分钟，5—6岁孩子专注时间约15分钟，7到10岁孩子的专注力时间为20分钟。所以要培养少儿形成良好学习习惯，相关AI陪伴教育产品首先要明确在陪伴中起到什么作用，再计划如何做。
谭茗洲表示：“儿童教育陪伴AI产品为儿童类产品市场打开一道新的缺口，但这是一个需要技术沉淀和经验积累的领域，目前问题主要表现在：儿童教育陪伴智能产品还是弱人工智能，如语音对话达不到顺畅程度、人机交互体验感差、同类产品差异性不大等。”
就内容而言，AI语音交互已然成为早教产品的竞争焦点。“市面上现有的智能早教产品往往在语音交互体验上不过关，常常出现答非所问的情况。这不是因为机器人听不到、听不懂儿童的语言，而是因为背后缺乏足够的语义库做支撑——机器人不知道怎么回答。”酷旗创始人兼总经理方勇指出。一些大的AI公司提供的是面向各行各业的标准化、通用化的引擎技术，尚没有精力深挖儿童语义这个细分市场。
美国麻省理工学院教授温斯顿认为：“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”即AI必须具备人所特有的部分能力，完成人才能完成的部分复杂工作。而在教育中，一个优秀老师最值得为人称道之处，在于能提供针对性指导来帮助学生查明弊病以期提升，讲课技巧、知识量、技术手段等皆为辅助，这正是AI教育产品努力的方向。
“现在市场上很多产品，打着人工智能教育的旗号但未必真正具有人工智能的技术，只是将各种数据分类整理存放于应用之中，这些只是外围的教育环节，往内核一走，就经不起推敲。”高宇表示。
对孩子的教育陪伴不能完全依赖AI
“人工智能不能只是单一的教或练，而是要触及教育的核心——教与学，只有这样才能解决传统教学的难题，推动未来儿童教育的发展。”高宇表示，对于AI教育陪伴产品，不能光打着AI+教育的口号，而是应该真正在教育产品的内容上下功夫，在大数据的基础上，以学习者为中心，数据化分析学生不懂、不会的知识点，即所谓的“学己所需”；同时AI还要帮助老师实现教学效果的精准化和个性化，即所谓的“因材施教”。AI在充分收集和处理教与学两端的大数据后，才能在具体教学场景之中形成个性化画像，最终实现“以学生为中心”的教育目的。
高宇强调，教育应该是老师、家长、学生共同完成的任务，不能完全交由智能产品，AI教育陪伴产品需要成人的监管。学生在利用智能产品学习时，家长也应进行一定的辅助工作，监督孩子们举一反三自己去复习，绝不能放任不管。
“我们在教学工作中，利用到的一些人工智能教育产品，都是辅助老师的日常教学工作，对于学生思想品德、学习习惯、认知习惯的培养是离不开教师的。目前人工智能产品辅助教学在学校教育中已经有一些尝试，比如人脸识别和安保工作的结合、学生成绩评价分析、智能图书馆和智能科学馆等，均是以人工智能技术服务于教学。”高宇表示。
谭茗洲表示，陪伴型人工智能技术改变了传统教育的育人目标，让一对一的因材施教成为可能。相信未来陪伴型人工智能教育产品可以针对学生具体情况和个体需求提供个性化解决方案；改变整个教学流程，释放教师人力，并基于教学大数据进行决策，实现精准教学的同时使学习速度和灵活性得到进一步提升；从教学质量、教学效率以及教学公平三方面创造教育价值，全方位提升教师、学校以及区域教育系统等教学质量。
文/科技日报记者华凌
编辑/范辉