《人工智能技术及应用》课件-第6章AI+教育-因材施教

时间：2020-9-8AI+教育——因材施教第06章人工智能+教育的五个典型场景早教机器人早教机器人教育AI的技术构成6.16.26.36.4自然、全过程教育大数据采集1学生行为分析2智能教学36.1教育AI的技术构成私人教练4自然、全过程教育大数据采集1通过学生历史答题记录，AI可以随时评测某个知识点的掌握情况，输出对知识点掌握情况的预估，进而根据预估明确下一步推送的具体路径。在人工智能中，我们主要用行为分析。传统的教室根本没有办法将教学过程清晰地展示出来，教师既不能对教学过程进行科学分析，又很难为学生提供个性化的教学体验。通过AI技术，图像、语音、文字等数据就可以被很好地识别出来，并形成一个数据汇集平台。在表情识别技术的基础上，借助摄像头捕捉学生上课时的情绪（例如快乐、愤怒、悲伤、平静等）及行为（例如听课、举手、点头、摇头、做练习等）。给予每一个学生充分的关注。学生行为分析2智能教学3智能教育是教育AI的核心，AI可基于学习情况进行个性化的推送学习方案。根据历史学习记录进行下一步推送主要基于强化学习。何为强化学习？比如游戏策略中根据游戏画面选择动作使得分最多就是最好的强化思想。而对于学校来说，教育AI根据学生情况的反馈，推送学习的内容，学生完成后进行反馈，这是最大化知识掌握程度的过程，也是强化学习的过程。私人教练4私人教练模块是手段，是最终实现教育AI的步骤，即具体如何实施。学生今天做什么题，推送什么样的知识点。运用学习模拟器可以自动构造学生的学习数据，在有一定的数据后再根据智能教学的模块，对比真实的学生去指导学习，从而提升效率。传统教育模式下老师布置作业的方式是：“请同学们完成XX页第一题到第十题。”私人教练传统方式布置作业而有了大数据的分析帮助，老师可以做到对每个学生的个性和特点都有了充分的了解，有针性地布置个性化作业，实现几代教师的教学梦想——因材施教。老师可根据不同题目的考点和学生答题情况，准确了解每个学生的知识漏洞，有效诊断学生的学习问题，继而进行针对性讲练。AI模式布置作业6.2早教机器人随着AI的不断发展，各种各样的早教智能机器人也应运而生。但是，大多数早教智能机器人更像智能玩具，只可以提供“智能对话”等常规功能，而对于更加高级的人机互动、想象力塑造等方面，则显得无能为力。“布丁豆豆”是一个真正融入了AI的早教机器人。“布丁豆豆”是由ROOBO旗下的布丁机器人团队研发的。与别的早教智能机器人有所不同，“布丁豆豆”依托于“AI+OS”机器人系统的技术优势，让孩子真正体会到有形之爱。只要是孩子提出的问题，“布丁豆豆”都可以亲切地回答提高教学的创新性6.2.1增加教学的科技感6.2.26.3AI时代的教师职责提高教学的创新性1在当下这个AI时代，教师必须拥有一定的危机意识，一旦有了这样的意识，教师就会想方设法提升教学的创新性。那么，教学的创新性究竟应该如何提升呢？。在传统教学当中，教师一般都会采取启发式、情景式等方法，让学生学会应该掌握的知识。但这些方法很难让学生主动地接受知识，而且还不利于培养学生的各方面能力。因此需要实现教学方法的创新，教师既让学生“学会”知识，又让学生“会学”知识，而其中最关键的是学习方法的指导。具体来说，教师应该教会学生怎样获取和巩固知识及怎样将这些知识应用到具体问题中去。提高教学的创新性1创新教学方法创新师生关系在传统的师生关系当中，教师处于主动状态，而学生则处于被动状态，长此以往，学生的主体地位、创新精神、创新思维难免会被扼杀，所以要想提高教学的创新性，教师就必须将自己的主导作用充分发挥出来，与学生形成一种平等、合作的关系。让自己成为学生探索知识的助力者。同时，保证学生的主体地位，让学生自主、轻松、活泼地进行学习和思考，并从中培养学生的创新能力。

一个完美的问题情境设计可以让学生对问题有更加强烈的兴趣，这是提升学生创造力的一个重要条件。为此，教师先要营造一个比较舒适的教育氛围，形成一个可以吸引学生的良好环境，同时还要根据不同学科的具体情况，使问题情境得到进一步创新。

在AI时代，创新似乎是一个非常关键的字眼，只有不断创新、积极创新，才可以跟上潮流，这一点对教师也同样适用。具体来说，教师必须尽快提高教学的创新能力，才能在一定程度上保证自己不被AI取代，才能在AI时代中找到属于自己的那一方天地。提高教学的创新性1创新问题情境AI时代与大数据时代相伴相随，数据是AI得以顺利运行的基础，AI进入了传统课堂，也就意味着大数据进入了传统课堂。大数据已经成了教师必备的一项新的教学基本功，而大数据时代的教师及其自身所附带的工匠精神，也将会被赋予新的核心内涵——“数据精神”。随着AI的不断发展，自然语言处理技术（NLP,NaturalLanguageProcessing）的能力也越来越强。相关数据显示，2012年，自然语音处理的错误率约为33%，截至2016年，自然语言处理的错误率已经下降到5%左右。未来，这一错误率肯定还会更低，与此同时，自然语言处理的效率则会更高。在教育领域，借助自然语言处理技术，教学语言转化为文字已经成为可能，具体来说，教师的讲解话语，可以被自动识别并转化为板书。教师的教学效率将会比之前有大幅度提升，从而让老师为学生教授更多、更有趣的知识。讲数据故事让知识不再抽象NLP提高讲课效率增加教学的科技感2

构建一个内容模型，并对其进行进一步优化，便可以创立知识图谱，从而帮助学生更容易，也更准确地发现适合自己的内容。国外已经出现了这方面的应用，其中比较典型的是分级阅读平台。据了解，分级阅读平台会为学生推荐最合理的阅读材料，同时还会把阅读和教学联系在一起。更重要的是，阅读材料后面还附带小测验，并会生成相关阅读数据报告，这样教师就可以更好地掌握学生的阅读情况。英语阅读神器Newsela（下载地址：/content/18/0202/16/32023634_727218610.shtml）抓取来自多家主流媒体的文章，然后派专人将这些文章改写为难度系数不同的版本，最后提供给处于不同学习阶段的学生。Newsela上的每篇文章从难到易分为5个版本，这里的不同难度是通过对生词量进行调节来实现的。因此，使用Newsela的学生并不需要担心自己的词汇量不够，只要用手指上下滑动便可轻松切换文章的难度，非常方便。增加教学的科技感2借知识图谱丰富教学内容视频23.早教机器人6.4人工智能+教育的五个典型场景基于对教育领域需求的分析，梳理了“人工智能+教育”的五个典型应用场景：（1）智能教育环境。利用普适计算技术实现物理空间和虚拟空间的融合、基于人工智能技术作为智能引擎，建立支持多样化学习需求的智能感知能力和服务能力，实现以泛在性、社会性、情境性、适应性、连接性等为核心特征的泛在学习。（2）智能学习过程支持。各类人工智能技术的支持下，构建认知模型、知识模型、情境模型，并在此基础上针对学习过程中的各类场景进行智能化支持，形成诸如智能学科工具、智能机器人学伴与玩具、特殊教育智能助手等学习过程中的支持工具，从而实现学习者和学习服务的交流、整合、重构、协作、探究和分享。如小智机器人，基于深度学习的语音唤醒以及远场语音交互能力，WIFI加红外的组合，通吃传统和新兴的智能家电，实现一机智能。6.4人工智能+教育的五个典型场景（3）智能教育评价。人工智能技术不仅仅会在试题生成、自动批阅、学习问题诊断等方面发挥重要的评价作用。（4）智能教师助理。人工智能将替代教师日常工作中重复的、单调的、规则的工作，缓解教师各项工作的压力，成为教师的贴心助理。人工智能技术还可以增强教师的能力，使得