人工智能在在線少兒教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀研究

　　摘要：人工智能技術(shù)日趨成熟，被不斷應(yīng)用于教育領(lǐng)域，但當(dāng)前研究大多面向中學(xué)和高等教育，對(duì)少兒階段的研究較少。文章以知網(wǎng)的核心期刊數(shù)據(jù)庫(kù)為文獻(xiàn)來(lái)源，先對(duì)近五年人工智能技術(shù)在在線少兒教育領(lǐng)域應(yīng)用研究的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，了解其研究熱點(diǎn)，之后從應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用形態(tài)和關(guān)鍵技術(shù)入手，闡述當(dāng)前在線少兒教育領(lǐng)域人工智能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后分析了這一階段在線教育的發(fā)展需求，探討其優(yōu)勢(shì)和不足。

　　關(guān)鍵詞：少兒；在線教育；人工智能應(yīng)用

　　一、引言

　　近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在線教育成為很多家庭選擇的教育方式之一。人工智能技術(shù)日趨成熟，不斷應(yīng)用于教育領(lǐng)域，為教育帶來(lái)了巨大的變化。然而，當(dāng)前人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用更多集中在中學(xué)和高等教育學(xué)段，對(duì)少兒階段的研究較少，且不夠深入[1]。本文通過(guò)梳理文獻(xiàn)，進(jìn)一步了解人工智能在在線少兒教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀。首先對(duì)近五年的文獻(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，了解研究熱點(diǎn)。之后從人工智能技術(shù)在在線少兒教育領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用形態(tài)和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)入手，闡述當(dāng)前人工智能在在線少兒教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后分析這一階段在線教育的發(fā)展需求，分析其優(yōu)勢(shì)和不足。

　　二、文獻(xiàn)檢索

　　以知網(wǎng)的核心期刊數(shù)據(jù)庫(kù)為文獻(xiàn)來(lái)源，通過(guò)高級(jí)檢索的方式進(jìn)行檢索，檢索主題詞的組合分別為“人工智能”和“教育”、“AI”和“教育”、“人工智能”和“在線教育”、“AI”和“在線教育”。此外，再單獨(dú)以“人工智能教育”“智能教育”“人工智能+教育”“AI+教育”“人工智能應(yīng)用”等詞條為主題詞進(jìn)行檢索。檢索時(shí)間跨度為2016年1月1日至2020年6月29日，得到文獻(xiàn)362篇，剔除相關(guān)會(huì)議、通知、訪談、專欄等文獻(xiàn)后，得到文獻(xiàn)共計(jì)290篇。對(duì)290篇文獻(xiàn)進(jìn)行深入閱讀和編碼，記錄文章的標(biāo)題、第一作者、應(yīng)用學(xué)段、應(yīng)用學(xué)科、關(guān)鍵詞、發(fā)表時(shí)間、應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用形態(tài)和關(guān)鍵技術(shù)，篩選學(xué)段為學(xué)前、小學(xué)面向3~12歲兒童的研究，最終得到有效文獻(xiàn)51篇。

　　三、研究熱點(diǎn)

　　對(duì)51篇有效文獻(xiàn)按發(fā)文時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，近五年來(lái)，相關(guān)研究逐年增多，2017年至2018年的增長(zhǎng)速度最快，如圖1所示，這與2017年《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)布有關(guān)。在政策的支持下，學(xué)者們迅速開(kāi)展了較多研究，在2019年達(dá)到巔峰，2020年的文獻(xiàn)只有半年發(fā)文量數(shù)據(jù)，因此發(fā)文量較少。

　　1.關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

　　利用CiteSpace軟件進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析。將時(shí)間區(qū)間設(shè)置為2016—2020年，時(shí)間切片設(shè)置為1年，節(jié)點(diǎn)類型選為關(guān)鍵詞。由于有效文獻(xiàn)數(shù)量較少，分析時(shí)保留所有關(guān)鍵詞，得到可視化圖如圖2所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜較為分散，如“應(yīng)用”“自閉癥”“人工智能+”等關(guān)鍵詞距離中心較遠(yuǎn)，中心性較低。“人工智能”集中出現(xiàn)在圖譜的中心位置，輻射在其周圍的關(guān)鍵詞分別為人工智能教育、基礎(chǔ)教育、學(xué)前教育、“互聯(lián)網(wǎng)+”。大數(shù)據(jù)、“人工智能+教育”分別形成了較小的中心，大數(shù)據(jù)周圍輻射了個(gè)性化學(xué)習(xí)、教育機(jī)器人，“人工智能+教育”周圍輻射了關(guān)鍵技術(shù)、深度學(xué)習(xí)和教育應(yīng)用。針對(duì)人工智能的具體內(nèi)容，從技術(shù)角度來(lái)看，“深度學(xué)習(xí)”算法、“人工智能等關(guān)鍵技術(shù)”的研究占有一部分；從教育應(yīng)用的角度來(lái)看，“個(gè)性化學(xué)習(xí)”“教育機(jī)器人”等人工智能的教育應(yīng)用研究也占有一部分，聚集在中心詞人工智能的圖譜周邊。整體而言，關(guān)于人工智能在在線少兒教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究比較分散，且研究的關(guān)鍵詞較為粗略，相關(guān)文章中缺乏更加詳細(xì)深入的關(guān)鍵詞呈現(xiàn)。

　　2.關(guān)鍵詞共現(xiàn)時(shí)區(qū)圖譜

　　在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜的基礎(chǔ)上，生成時(shí)區(qū)可視化圖，得到人工智能在在線少兒教育中應(yīng)用的關(guān)鍵詞共現(xiàn)時(shí)區(qū)圖譜，如圖3所示。

　　四、人工智能在在線少兒教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　1.應(yīng)用場(chǎng)景

　　當(dāng)前人工智能教育應(yīng)用場(chǎng)景分為面向教師和管理者的教學(xué)場(chǎng)景及管理場(chǎng)景、面向?qū)W生的學(xué)習(xí)場(chǎng)景與考試場(chǎng)景[3]四類。實(shí)際上，考試的場(chǎng)景離不開(kāi)對(duì)學(xué)生的測(cè)和評(píng)。因此本文在原來(lái)考的場(chǎng)景中加入評(píng)和測(cè)，將其歸為一個(gè)場(chǎng)景，即考評(píng)測(cè)。本文基于教、學(xué)、管、考評(píng)測(cè)這四種種應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)51篇有效文獻(xiàn)中的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到圖4所示的結(jié)果。當(dāng)前人工智能在在線少兒教育中的應(yīng)用，以教為主要的應(yīng)用場(chǎng)景，其次是教育管理的場(chǎng)景，之后是學(xué)生學(xué)習(xí)的場(chǎng)景，最后是考評(píng)測(cè)的場(chǎng)景。

　　2.應(yīng)用形態(tài)

　　對(duì)文獻(xiàn)中的應(yīng)用形態(tài)進(jìn)行編碼統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用形態(tài)較為分散。此外，不同文獻(xiàn)對(duì)相同的應(yīng)用形態(tài)有不同名稱，如智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)[10]、智能導(dǎo)師系統(tǒng)[11]、智能教學(xué)系統(tǒng)[12]、智能教育平臺(tái)[13]等，其英文名字均為“IntelligentTutoringSystem，簡(jiǎn)稱ITS”。因此，在編碼時(shí)將以上不同名稱的系統(tǒng)統(tǒng)一為自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前主要應(yīng)用形態(tài)有7種，如圖5所示，自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)是最主要的應(yīng)用形態(tài)，其次為智能教育機(jī)器人，之后依次是智能批改評(píng)閱系統(tǒng)、教學(xué)平臺(tái)、智慧課堂、智能測(cè)評(píng)系統(tǒng)、VR/AR。整體而言，應(yīng)用較為簡(jiǎn)單，且各類智能化產(chǎn)品的普適性較低，大多借鑒了其他教育階段的成果[14]。

　　3.應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

　　當(dāng)前，應(yīng)用于教育的人工智能關(guān)鍵技術(shù)[24]包括很多，如深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、教育大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析、教育數(shù)據(jù)挖掘、語(yǔ)音識(shí)別等，但不同學(xué)者對(duì)人工智能在教育中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)主要有哪些，持有不同觀點(diǎn)。為了進(jìn)一步了解當(dāng)前人工智能在教育中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)研究中提及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行編碼。編碼分為兩個(gè)維度，首先是對(duì)關(guān)鍵技術(shù)手段進(jìn)行記錄并對(duì)技術(shù)手段出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，之后采用學(xué)者楊現(xiàn)民提出的人工智能技術(shù)框架[25]按照技術(shù)層級(jí)進(jìn)行編碼。

　　五、應(yīng)用展望

　　人工智能在在線少兒教育領(lǐng)域的運(yùn)用，取得了一些成效和影響，但整體仍處于發(fā)展的起步階段，依然面臨著許多困境。一方面，要大力發(fā)展人工智能產(chǎn)品的研發(fā)力度，合理運(yùn)用人工智能技術(shù)[31]，提高技術(shù)服務(wù)品質(zhì)[32]。不僅關(guān)注學(xué)生的知識(shí)習(xí)得，更要關(guān)注自主學(xué)習(xí)和全面發(fā)展的培養(yǎng)，幫助教師更好地理解學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程，并幫助學(xué)生更加高效地學(xué)習(xí)，促進(jìn)建模能力、實(shí)際問(wèn)題解決能力、協(xié)作能力等高階能力的培養(yǎng)[33]。另一方面，要加強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)管，嘗試進(jìn)行科學(xué)的數(shù)據(jù)共享，最大化發(fā)揮人工智能技術(shù)的價(jià)值。盡管人工智能產(chǎn)品運(yùn)用于在線少兒教育可以有效解決當(dāng)前存在的一些問(wèn)題，但也不能盲目亂用，應(yīng)該以尊重少兒的個(gè)性和尊嚴(yán)為前提，遵循少兒身心發(fā)展的普遍規(guī)律，恰當(dāng)運(yùn)用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)少兒個(gè)性化、適宜性發(fā)展[34]。

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　　[3]上海艾瑞市場(chǎng)咨詢有限公司.AI+教育行業(yè)發(fā)展研究報(bào)告2019年[R].艾瑞咨詢系列研究報(bào)告,2020:43-87.

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　　趙淑霞

《人工智能在在線少兒教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀研究》

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