時間：2024-03-25 09:56:41
序論：在您撰寫人工智能與教育時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞 人工智能 網(wǎng)絡(luò) 專家系統(tǒng)
中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A
0引言
20 世紀以來，計算機的發(fā)展日新月異，不斷更新?lián)Q代，以最早期的機械運行方式為基礎(chǔ)，經(jīng)歷了電子管時代、晶體管時代直到集成電路，時至今日已涉及到人們生活、工作和學習的各個方面，伴隨著計算機的出現(xiàn)并逐步普及應(yīng)用，人們又開始力圖根據(jù)認識水平和技術(shù)條件，試圖用機器來代替人的部分腦力勞動，以提高征服自然的能力。
1人工智能的概念
人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI，也稱機器智能?！叭斯ぶ悄堋币辉~最初是在1956年的Dartmouth學會上提出的。它是計算機科學、控制論、信息論、神經(jīng)生理學、心理學、語言學等多種學科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學科。主要探討如何運用計算機模仿人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設(shè)計、學習、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動，并以此解決如咨詢、診斷、預測、規(guī)劃等需要人類專家才能處理的復雜問題。通俗的說，人工智能可以分為兩部分來理解，即“人工”和“智能”，顧名思義就是人造的智能。人工智能是研究如何制造智能機器或智能系統(tǒng)來模擬人類智能活動的能力，以延伸人們智能的科學。
2人工智能和教育的關(guān)系
（1）人工智能和教育的關(guān)系。人工智能以及人工智能科學從1956年誕生起，其研究和應(yīng)用領(lǐng)域就與教育緊密相關(guān)。人工智能就是研究讓計算機接受教育、提高智能的科學技術(shù)。AI的研究成果又反過來應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，并可以改進我們的生活。比如應(yīng)用到教育過程中，促進教育的工作效率（減少教師的數(shù)量和工作時間、甚至直接提高受教育者的智能）。還可以產(chǎn)生新的教學模式，如網(wǎng)上學習共同體、合作學習等。（2）人工智能在教育中的應(yīng)用。人工智能原理和技術(shù)從誕生起就應(yīng)用于教育，其產(chǎn)品通常稱作智能指導系統(tǒng)ITS或者智能計算機輔助教學ICAI。
ICAI系統(tǒng)可以采用多種形式。從根本上講，它是在保證學生和程序靈活性的方式下，應(yīng)用人工智能原理和技術(shù)，組織安排教學系統(tǒng)的各種成分。它并不是根據(jù)預先輸入的問題、預先想到的解答、預先指定的分支等進行工作，而是根據(jù)學生學習時積累的知識而工作。它的一般工作準則和標準，是依賴本身的知識結(jié)構(gòu)和近期活動事件，如學生回答的歷史記錄。許多ICAI系統(tǒng)都具有這樣的重要特點，即能夠?qū)崿F(xiàn)與學生的自然語言對話。
3人工智能與網(wǎng)絡(luò)教育的融合
隨著人工智能的理論與技術(shù)發(fā)展，其在教育中的應(yīng)用日漸擴大，例如Internet上的web站點，其網(wǎng)頁的組織形式，就包含智能的原理。目前人工智能在教育領(lǐng)域特別是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用主要有以下幾個方面：
（1）ICAI。計算機輔助教學（CAI）是由程序教學發(fā)展而來。但是以程序教學為理論基礎(chǔ)開發(fā)的CAI課件，在推理機制和學生模型方面存在不足，因而不能根據(jù)不同學生的實際情況進行動態(tài)調(diào)整，缺乏靈活的應(yīng)變能力。
借鑒人工智能中的專家系統(tǒng)知識，由于專家系統(tǒng)中包含知識庫和推理機兩個基本模塊，在一般專家系統(tǒng)中再加入一個“學生模型”模塊，就構(gòu)成智能計算機輔助教學（ICAI）系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。其中推理機的作用相當于現(xiàn)實教學中的教師，它可以根據(jù)知識庫中的內(nèi)容和學生模型推斷出每個學生的學習能力、認知特點和當前知識水平，根據(jù)學生的不同特點選擇最適當?shù)慕虒W內(nèi)容與教學方法，并可對學生進行有針對性的個別指導，提高教學效果。
（2）智能。在我們傳統(tǒng)的教學過程中，最經(jīng)典的教學模式是以教師為主，教師講、學生聽，它是一種單向溝通模式。這種教學模式的優(yōu)點是有利于教師主導作用的發(fā)揮，便于教師組織、監(jiān)控整個教學活動進程，便于師生之間的情感交流，因而有利于系統(tǒng)的科學知識的傳授，并能充分考慮情感因素在學習過程中的重要作用。
上世紀90年代以來，隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，強調(diào)以學生為中心的建構(gòu)主義學習理論日益流行。這種理論強調(diào)在教師主導下以學生為中心的學習，即一種“主導――主體”教學結(jié)構(gòu)。在這種教學并重的結(jié)構(gòu)中，教師是教學過程的組織者、是良好情操的培養(yǎng)者；學生是信息加工與情感體驗的主體，是知識意義的主動建構(gòu)者；教學媒體既是輔助教師教的演示工具，又是促進學生自主學習的工具。
在網(wǎng)絡(luò)遠程教學中，為實現(xiàn)上述教學模式，把人工智能中的智能體（Agent）技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)遠程教學中，并逐漸成為在教學領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化的一種主流技術(shù)。
關(guān)鍵詞：人工智能；音樂教育；智能樂器；大數(shù)據(jù)
1引言
隨著人工智能技術(shù)的不斷進步，重新塑造音樂使得音樂教育的學科素養(yǎng)培育、審美感知、藝術(shù)表現(xiàn)和文化理解變得更有支持和創(chuàng)意。探索應(yīng)用人工智能技術(shù)推進音樂教學的改革與發(fā)展有具有十分重要的意義。本文通過研究與實踐，引導學生學會用科學的方法培育計算思維創(chuàng)作音樂，用科學的意境欣賞音樂陶冶學生的音樂審美感，用科學的評價提升音樂課堂教學效率。通過這些措施，可以使學校音樂教育精準地開展因材施教差異化教學，彰顯音樂教育的特色。
2人工智能與音樂
人工智能技術(shù)與音樂教育有機融合，豐富了課堂教學資源，拓展了智能樂器的功能，提升了音樂教育技術(shù)手段。它支持個性化學習，可以觀察音樂課堂學習，分析音樂的旋律與節(jié)拍，有效評價教學效果，激發(fā)音樂教師運用人工智能技術(shù)創(chuàng)新音樂教學的熱情，發(fā)揮教師在課堂教學中的主導作用。
2.1樂器的智能化
樂器是學習音樂的重要工具。樂器植入人工智能技術(shù)，形成了智能化樂器。它能夠大量儲存多種樂器的音樂數(shù)據(jù)。尤其是在音樂鍵盤中運用，功能的提升特別突出，應(yīng)用于音樂教學中引發(fā)了多種形式的教學模式。例如，圖1顯示了融合多媒體計算機、主控系統(tǒng)、音樂課堂教學智能評價系統(tǒng)將多部電子鋼琴連接起來的智能樂器實驗室。通過語音室方式授課，可以實現(xiàn)多種樂器的分組教學。這在傳統(tǒng)的音樂課堂上是無法完成的。
2.2智能化樂曲創(chuàng)作
智能樂器不僅能夠儲存樂器音色，而且還能用指令對各種音色播放進行控制，各種音色按照指令進行演奏。這種創(chuàng)作功能是以往其他樂器都無法比擬的[1]。例如，能唱出《月亮代表我的心》十七聲部的合唱團，很好聽，但很難。運用智能樂器按指令合成該十七聲部音樂則輕而易舉。2.2.1機器學習生成樂曲人工智能技術(shù)賦能智能樂器，使得機器學習的功能日趨進步。機器學習在音樂領(lǐng)域所做的事情，就是提取音樂作品的“數(shù)據(jù)”，輸入給定模型學習音樂的“特征”，再對音樂數(shù)據(jù)進行分析和編排。例如，如果輸入的是《梨園金曲》民族音樂，則機器就能學會民族音樂的曲調(diào)特征，生成掌握特征模型的民族音樂作品。2.2.2用軟件生成樂譜使用MuseScore3forMac軟件可以制作樂譜，在工具欄選擇對應(yīng)時值的音符輸入音符。例如，在MuseScore3窗口輸入如圖2所示的“我和我的祖國”樂譜，再導出MP3文件進行播放。2.2.3代碼生成樂曲用Python代碼生成曲子，要借助音樂標準格式MIDI—樂器數(shù)字接口，運用Python-midi庫編寫程序，編譯MIDI文件生成音樂。例如，生成一個簡單樂譜的MIDI文件需要使用Python-midi，其中：Pattern對象表示樂譜；Track對象表示音軌，通常樂譜都有多條軌道組成，每種樂器是一個軌道；midi.NoteOnEvent表示每個音符的開端，在參數(shù)表中可以定義每個音符的音長和音高；midi.NoteOffEvent表示每個音符的結(jié)束。參考代碼如下：importmidi#定義patternpattern=midi.Pattern()#定義軌道track=midi.Track()#添加軌道到patternpattern.append(track)#音符開始，并定義位置、音量、音高on=midi.NoteOnEvent(tick=0,velocity=50,pitch=midiG_3)track.append(on)#音符結(jié)束off=midi.NoteOffEvent(tick-100,pitch=midi.G_3)track.append(off)#軌道結(jié)束eot=midi.EndOfTrackEvent(tick=1)track.append(eot)#存儲midi.write_midifile("example.mid",pattern)程序運行結(jié)果生成了如圖3所示的簡單音符：這樣如圖2的“我和我的祖國”樂譜，也可以通過Python代碼生成MIDI文件。
3AI賦能音樂課堂
在AI賦能的音樂教育環(huán)境，促使音樂教學實踐變革以及學生學習音樂方式。例如，圖4所示的集音樂創(chuàng)作教學及教學評價于一體的“智能化音樂課堂教學評價系統(tǒng)”，在教學設(shè)計的優(yōu)化、教學方法的高效、教學手段的更新、教學評價的智能、教學策略的調(diào)整方面都具有借鑒意義[2]。
3.1大數(shù)據(jù)學習
大數(shù)據(jù)云計算可以將所有音樂家們音樂數(shù)據(jù)存儲在云中，運用人工智能技術(shù)為學生提供更多有價值的音樂數(shù)據(jù)。學生通過音樂云學習音樂知識，欣賞音樂魅力、體驗音樂節(jié)奏、理解音樂韻律。它使得優(yōu)質(zhì)音樂教學資源跨越校園，開放延伸音樂教學，遠程輻射共享資源。這樣就擴展了學生的視野，音樂知識的來源無限擴大，整個音樂云皆有學生的學習教材。特別是大數(shù)據(jù)音樂云不僅可以推送給學生更多的即興音樂和更多的音樂信息，還能指導音樂愛好者創(chuàng)作出雅正、健康的音樂作品。
3.2個性化學習
人工智能技術(shù)從音樂學習行為數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)分析與運用、個性化學習評價多方位幫助學生定制個性化的學習成長路徑。推送在線音樂教育資源，指導表演建議樂器學習技巧。搭建音樂教育虛擬課堂，匹配音樂教學資源，實現(xiàn)因材施教的個性化學習，支持一對一的教學輔導和群組式討論。通過這些措施提高教學質(zhì)量和效率。
3.3教學評價智能化
運用人工智能技術(shù)將多個音樂輔助教學設(shè)備連接的音樂創(chuàng)作教學系統(tǒng)，基于音樂課堂教學的學生學習特質(zhì)分析與教學效果分析的音樂課堂教學管理系統(tǒng)，來實現(xiàn)音樂教學的全程智慧管理，使音樂學習更有效率。例如，在虛擬音樂課堂樂器教學可以變成一對多的自選教學模式，使課堂變得輕松、愉快。教師可以開啟課堂教學觀察模塊，捕捉每位學生同步練習的音準、節(jié)奏、力度數(shù)據(jù)，分析判斷將評價信息同步反饋，給出學習指導建議。3.3.1創(chuàng)作教學模塊“智能化音樂課堂教學評價系統(tǒng)”中的音樂創(chuàng)作教學模塊，集視、聽、練和反饋評價為一體，適時演示教師教學作品和評價學生練習作品。例如，在進行《我和我的祖國》授課時導入電影片段，欣賞“我和我的祖國”音樂的表現(xiàn)形式、演唱形式以及歌曲風格，可以使學生更好地體驗作品的創(chuàng)作意境，激發(fā)創(chuàng)作意識。使用MuseScore創(chuàng)作“我和我的祖國”三聲部習作音樂，并能儲存、刻錄，編輯等二度創(chuàng)作。3.3.2課堂教學評價模塊音樂課堂教學評價有著傳統(tǒng)音樂教學評價無法比擬的靈活性、客觀性和實用性。從大數(shù)據(jù)分析角度獲取音樂課堂教與學相關(guān)數(shù)據(jù)，對學生的音樂基本素養(yǎng)與學習態(tài)度進行科學分析判斷。例如，以創(chuàng)作《紅河谷》中的和聲與音樂作品風格內(nèi)容的“編配伴奏音樂”教學過程為例。課前在“課堂教學評價模塊”上安排學生根據(jù)作品風格完成伴奏的音樂；播放制作好的《紅河谷》MIDI音樂（在第二和第六個小節(jié)缺失編配和弦）；使學生感受、探討大小三和弦的表現(xiàn)力，形成對大小三和弦的感知。然后要求學生試著用MuseScore為《紅河谷》缺失的兩小節(jié)選配和弦，以適合歌曲的伴奏風格。學生需要邊哼唱歌曲邊試著套用不同的伴奏風格，找到他們認為最恰當?shù)暮拖野樽囡L格，說出理由并提交[3]。評價系統(tǒng)將學生提交的作業(yè)比照音樂要素進行評價。及時反饋學習評價的信息，并對學生的學習進程制定一個個性化的學習方案[4]。同時通過教學反饋深度優(yōu)化決策模型，促進教師實時改進教學策略，提高教學效率和效果，提升教學質(zhì)量。
4結(jié)語
人工智能技術(shù)在音樂教育領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，為傳統(tǒng)的音樂教育模式注入了活力，為音樂教師創(chuàng)新音樂教學理念開辟了新思路[5]，為因材施教提供了新的適合學生學習的音樂教學模式。人工智能在音樂教育模式方面的探索，不僅給音樂教育教學的發(fā)展帶來了物質(zhì)技術(shù)層面的進步，還從音樂教學層面促進計算思維培育開辟新途徑。這對音樂教育理念、教學手段、教學方式和方法以及拓展學生音樂視野、學習音樂、享受音樂、創(chuàng)造音樂等都帶來深刻的變化和積極的影響。
參考文獻
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近兩年，“AlphaGo”連勝全世界的圍棋名將，被媒體廣泛報道。人工智能開始成為社會關(guān)注的熱點，引起人們的廣泛興趣，并令人深信不疑。
在剛剛結(jié)束的2017年高考，學霸君與準星云學兩家企業(yè)的“高考機器人”分別拿出了 134 分和 105 分的高考文科數(shù)學成績。在做題方面，機器可能已經(jīng)超越了不少人類。正是這樣一件事，同樣引發(fā)了人們的深度討論與思考。
的確，隨著理論和技術(shù)的日益成熟，人工智能開始受到產(chǎn)業(yè)資本的熱捧，語音識別、機器視覺、智能控制、智能檢索、智能互聯(lián)、專家系統(tǒng)、自動規(guī)劃等應(yīng)用步伐加速。金融、電商零售、醫(yī)療健康、交通、個人助理等多個領(lǐng)域都可以看到人工智能的應(yīng)用，人工智能已然開始取代工廠工人、客戶服務(wù)等重復性工作。人工智能在教育領(lǐng)域同樣擁有巨大的應(yīng)用潛力，隨著知識表示方法、機器學習與深度學習、自然語言處理、智能、情感計算等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，人工智能將在學校管理、校園安全、課堂管理、智能助教、自動閱卷、自適應(yīng)教學等方面發(fā)揮作用。
面向未來，我們不禁要問，人工智能是否能夠改變教育？人工智能在教育領(lǐng)域?qū)⑨尫旁鯓拥臐摿?？本期策劃，我們邀請上海海事大學魏忠，探討人工智能視角下的未來教育，從人工智能的教育本體、對學科的影響、對教育技術(shù)的改變、對教育價值的重新定位幾個方面進行了系y思考與分析。江蘇師范大學智慧教育學院周寶、楊現(xiàn)民結(jié)合人工智能在教育中的典型應(yīng)用，探討人工智能對學校管理及教學帶來的革命性影響。華東師范大學第二附屬中學劉黨生，從技術(shù)與教育的關(guān)系延伸到人工智能，并對非生物智能介入教育的未來趨勢進行了預測；重慶市江津區(qū)聚奎小學校劉春林、重慶市聚奎中學校張渝江從教育教學實際出發(fā)，介紹了人工智能軟件如何溫柔地改變教育。上海市位育中學陳凱從教育哲學的角度，探討了人工智能如何作用于思維、認知、學習，并進行了反思。
“這是最好的時代，這是最壞的時代；這是智慧的時代，這是愚蠢的時代。”人工智能時代的鐘聲已經(jīng)敲響，我們還在工業(yè)時代的迷夢中尋找教育的未來。誰曾想到，未來來得如此之快，我們是否準備好做出改變？未來，我們需要什么樣的人才？我們需要什么樣的教育？我們不妨想象一下，未來10年、20年的教育將發(fā)生怎樣的改變？也許一個嶄新的時代并不會留給我們那么長時間去形成新的教育生態(tài)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：人工智能；教育；新模式；改革；構(gòu)想
教育是著眼于未來的事業(yè)，教育的首要任務(wù)就是為未來社會培養(yǎng)相適應(yīng)的合格人才。隨著人工智能的誕生和發(fā)展，我國已經(jīng)開始將人工智能應(yīng)用于教育領(lǐng)域，并顯示出人工智能對于彌補當前教育存在的種種缺陷和不足，推動教學現(xiàn)代化和教育發(fā)展改革進程起著越來越重要的作用。在現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展中，工程科學與臨床醫(yī)學不斷融合，相互進步。近幾年，隨著人工智能技術(shù)，機器人技術(shù)，虛擬與增強現(xiàn)實技術(shù)，3D打印技術(shù)與醫(yī)學不斷的融合發(fā)展，衍生出一系列的醫(yī)學診療技術(shù)，儀器，大大推進了醫(yī)學發(fā)展。從2013年到2017年，國務(wù)院、發(fā)改委、FAD連續(xù)發(fā)文，多次提及醫(yī)療走智能化、云化的趨勢，為推動智能醫(yī)療領(lǐng)域保駕護航。智能與醫(yī)學的結(jié)合已經(jīng)是大勢所趨，因此，為培養(yǎng)大量智能醫(yī)學人才極有必要對智能醫(yī)學教育新模式進行深入研究。
一、目前醫(yī)學教育以及醫(yī)學人才培養(yǎng)狀況
智能醫(yī)學工程是一門將人工智能、傳感技術(shù)等高科技手段綜合運用于醫(yī)學領(lǐng)域的新興交叉學科，研究內(nèi)容包括智能藥物研發(fā)、醫(yī)療機器人、智能診療、智能影像識別、智能健康數(shù)據(jù)管理等。
智能醫(yī)學工程的畢業(yè)生掌握了基礎(chǔ)醫(yī)學、臨床醫(yī)學的基礎(chǔ)理論，對智慧醫(yī)院、區(qū)域醫(yī)療中心、家庭自助健康監(jiān)護三級網(wǎng)絡(luò)中的醫(yī)學現(xiàn)象、醫(yī)學問題和醫(yī)療模式有較深入的理解，能熟練地將電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)，應(yīng)用于醫(yī)療信息大數(shù)據(jù)的智能采集、智能分析、智能診療、臨床實踐等各個環(huán)節(jié)。實驗教學正是融合型創(chuàng)新人才的最好培養(yǎng)方式。智能醫(yī)學人才的培養(yǎng)需要各學科間的相互交融更為緊密，學生的創(chuàng)新應(yīng)用能力才能得到更好的培養(yǎng)。與此同時，由于絕大部分醫(yī)工結(jié)合的專業(yè)大部分歸屬與工科學院下，缺乏必要的臨床經(jīng)驗，因而學生不能很好的把握新技術(shù)的應(yīng)用。
而國內(nèi)相關(guān)人才缺口還非常大，目前，國內(nèi)僅僅有生物醫(yī)學工程、醫(yī)學信息工程等工科專業(yè)培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合人才。但是囿于培養(yǎng)時間與培養(yǎng)模式，他們往往只能針對具體某一方向，并且目前的培養(yǎng)體系還多著重于工學技術(shù)的研究，缺乏臨床實踐。
二、智能+醫(yī)學教育的必要性探究
2.1技術(shù)進步對醫(yī)療人員的診療幫助
以癌癥的治療為例，由于針對癌癥藥物的研究何藥物數(shù)量非常巨大，對于普通醫(yī)生在短時間內(nèi)難以進行準確的判斷針對癌癥的研究和藥物數(shù)量非常巨大，具體來說，目前已有800多種藥物和疫苗用于治療癌癥。但是，這對于醫(yī)生來說卻有負面的影響，因為有太多種選擇可供選擇，使得為病人選擇合適的抗癌藥物變的更加困難。同樣，精確醫(yī)學的進步也是非常困難的，因為基因規(guī)模的知識和推理成為決定癌癥和其他復雜疾病的最終瓶頸。今天，許多受過專業(yè)訓練的醫(yī)學研究員需要數(shù)小時的時間來檢查一個病人的基因組數(shù)據(jù)并作出治療決定。
上述問題在擁有工學、醫(yī)學雙背景的醫(yī)生手中已經(jīng)不是問題，通過目前日漸成熟的AI技術(shù)，對于大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)進行檢索，通過可靠的編程手段，通過人工智能技術(shù)，建立完備的醫(yī)療數(shù)據(jù)庫，幫助醫(yī)生進行診療。據(jù)調(diào)查，美國微軟公司已經(jīng)研制出幫助醫(yī)生治療癌癥的人工智能機器，其原理是對于所有關(guān)于癌癥的論文進行檢索，并提出對于病人治療最有效的參考方案，它可以通過機器學習來幫助醫(yī)生找到最有效，最個性化的癌癥治療方案，同時提供可視化的研究數(shù)據(jù)。
2.2智能醫(yī)學對于新時代醫(yī)生培養(yǎng)的影響
人工智能通過計算機可為學生提供圖文并茂的豐富信息和數(shù)據(jù)，一方面加強了學生的感性認識，加強了對所學知識的理解和掌握，從而提高了教學質(zhì)量。同時，人工智能可幫助教師完成繁雜的、需適應(yīng)各種教學的教學課程、課件等設(shè)計，使教師將更多的精力專注于學與教的行為和過程，從而提高教學效率。正如前面所述例子，智能網(wǎng)絡(luò)模塊化學習平臺可使教學擺脫以往對于示教病例的依賴，拓展了學生們的學習空間和時間，可極大地提高醫(yī)學學習效率和教學質(zhì)量。
教育與人工智能相結(jié)合將會創(chuàng)新教育方式和理念。北京師范大學何克抗教授在《當代教育技術(shù)的研究內(nèi)容與發(fā)展趨勢》中提到當代教育技術(shù)的五大發(fā)展趨勢之一就是“愈來愈重視人工智能在教育中應(yīng)用的研究”。結(jié)合上述人工結(jié)合上述人工智能在醫(yī)學教育中的創(chuàng)新作用，下面就人工智能結(jié)合醫(yī)學學教育新模式提出一些構(gòu)想。
三、交叉醫(yī)學人才的培養(yǎng)
3.1建立智能醫(yī)學人才培養(yǎng)體系的必要性
目前智能醫(yī)學的研發(fā)和臨床還存在隔閡，臨床醫(yī)生并沒有很好地理解人工智能，無法從實踐出發(fā)提出人工智能能夠解決的方向，而人工智能的產(chǎn)業(yè)界熱情高漲，卻未必能踩準點，所以產(chǎn)業(yè)界需要和臨床深度溝通融合，才能真正解決看病難、看病貴的問題，緩解醫(yī)療資源緊張。目前，國內(nèi)僅僅有生物醫(yī)學工程、醫(yī)學信息工程等工科專業(yè)培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合人才。
3.2醫(yī)學人才培養(yǎng)體系初步構(gòu)想
據(jù)悉，目前已經(jīng)有天津大學、南開大學等幾所院校開設(shè)了智能方向的醫(yī)學本科教育，旨在彌補上述缺口，相關(guān)院校也在積極探索新型人才培養(yǎng)方案。應(yīng)當為醫(yī)學生開設(shè)人工智能課程，應(yīng)當培養(yǎng)具備生命科學、電子技術(shù)、計算機技術(shù)及信息科學有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識以及醫(yī)學與工程技術(shù)相結(jié)合的科學研究能力。該專業(yè)的學生主要學習生命科學、臨床醫(yī)學，電子技術(shù)、計算機技術(shù)和信息科學的基本理論和基本知識，充分進行計算機技術(shù)在醫(yī)學中的應(yīng)用的訓練，具有智能醫(yī)學工程領(lǐng)域中的研究和開發(fā)的基本能力。
關(guān)鍵詞：人工智能；教育變革；智慧教育
近年來大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能在一些特殊領(lǐng)域（如圖像識別、語音識別、自然語言等）不斷取得突破性進展。人工智能作為新的技術(shù)驅(qū)動力正引發(fā)第四次工業(yè)革命，為醫(yī)療、教育、能源、環(huán)境等關(guān)鍵領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機遇。人工智能專家預測，人工智能在通用技術(shù)領(lǐng)域可能尚不能替代人類，但在一些特殊領(lǐng)域，人工智能將會淘汰現(xiàn)有的勞動力。在國外，許多國家紛紛把人工智能作為國家發(fā)展的重要競爭戰(zhàn)略，我國學者也密切關(guān)注著人工智能的最新理論進展和實踐應(yīng)用，國務(wù)院于2017年7月頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確人工智能發(fā)展的重點策略。“人工智能變革教育”的潮流，引發(fā)了教育研究領(lǐng)域的“人工智能熱”。當前全球范圍內(nèi)，人工智能在教育領(lǐng)域的大量研究和應(yīng)用催發(fā)形成了教育人工智能概念。目前梳理學術(shù)上關(guān)于研究人工智能與教育的文獻主要集中于：
（一）教育理念的革新。“人機一體”將成為未來新的教育方式[1]，由新技術(shù)和新手段的出現(xiàn)所應(yīng)運而生的智慧教育[2]，將對原有教育進行改進和完善。智能技術(shù)在改變教育的手段和環(huán)境的同時，還有利于構(gòu)建出系統(tǒng)解決教育問題的教育新體系，從而真正觸及教育的根本[3]。
（二）關(guān)注技術(shù)的革新。機器深度學習、智能學習的算法、視覺識別以及智能語言識別這些基礎(chǔ)技術(shù)的突破，為人工智能的教育應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)[4]。
（三）探究教育的應(yīng)用。人工智能在學校教育中的學業(yè)測評、交叉學科、角色變化等應(yīng)用領(lǐng)域具有巨大潛力，教師角色內(nèi)涵也將在與人工智能的協(xié)同共存中發(fā)生改變。AI監(jiān)課系統(tǒng)能夠數(shù)據(jù)化、可視化評估教師的授課情況，將人工智能技術(shù)的運用滲透到整個教學過程中，教師可以根據(jù)評分實時調(diào)整授課內(nèi)容，以促進個性化學習，從而提升教學效果。教育深受技術(shù)發(fā)展的影響，新技術(shù)融入教育并促進教育方式的轉(zhuǎn)變已成為必然趨勢。一方面技術(shù)為教育提供了新的、更加廣闊的可能性；另一方面技術(shù)具有變革人類的教育方式與學習方式的能力。然而，技術(shù)是一把“雙刃劍”，如何獲取或?qū)崿F(xiàn)以人工智能為代表的新興信息技術(shù)所擁有的特征、優(yōu)勢與功能，使其在教育中最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的價值呢？人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用到教育領(lǐng)域？如何通過教育變革來促進新興信息技術(shù)在教育教學中的廣泛與深入應(yīng)用，實現(xiàn)教育深層次革命等問題，是目前需要關(guān)注和探討的主要問題。
1人工智能時代下教育變革的背景
1.1人工智能的內(nèi)涵及具備的強大能力
人工智能最早由美國達特茅斯學院于1956年提出，其研究主要包括機器人、圖像識別、自然語言處理、語音識別等，實質(zhì)是一種自動感知、學習思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學習、推斷與革新的能力，推動了圖像識別、自然語言處理等方面的技術(shù)突破。人工智能同時具有理性判斷力、超強的工作力，只要電力供應(yīng)不斷，幾乎可以無限制地工作下去，而且適應(yīng)不需要情感投入的工作。它的超強能力，源于三個重要的技術(shù)：深度學習、大數(shù)據(jù)和強算力。
1.2人工智能時代的機遇和挑戰(zhàn)
人工智能在精力、記憶力、計算力、感知力以及進化力等方面與人類相比，具有突出優(yōu)勢。在醫(yī)藥領(lǐng)域，人工智能的出現(xiàn)使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫(yī)療資源，解決醫(yī)療診斷領(lǐng)域診斷質(zhì)量不均衡、醫(yī)生資源不足等問題。在教育領(lǐng)域，人工智能促進教學質(zhì)量進一步提升、教師角色多樣化、學生學習能力的提升；為教育研究提供新技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐；極大拓展了教育研究新視域；使教育在立德樹人方面、教育方法創(chuàng)新方面、教育手段和環(huán)境方面以及教育服務(wù)供給方式方面均發(fā)生改變。然而，看到人工智能以其強大的處理能力帶來機遇的同時，也需要正視人工智能帶來的新挑戰(zhàn)。在人工智能浪潮沖擊下，如何借助人工智能發(fā)展的機遇推進教育的變革與創(chuàng)新？人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用？首先，人工智能專家大都認為，人工智能將會淘汰大量現(xiàn)有的依靠非腦力勞動為生的勞動力，需要培養(yǎng)人工智能時代的新型勞動力。而且，人工智能技術(shù)本身的不太成熟使很多人工智能技術(shù)只是應(yīng)用在兒童教育領(lǐng)域，再者，人工智能潛在的道德倫理問題缺乏法律制度規(guī)范。除此之外，人工智能時代將對社會結(jié)構(gòu)以及人的地位構(gòu)成挑戰(zhàn)。綜上所述，人工智能時代所帶來的機遇是大于挑戰(zhàn)的。教育需適應(yīng)人工智能技術(shù)所帶來的突破和飛躍，不斷調(diào)整和更新教育的方向和目標，實現(xiàn)育人成人的發(fā)展目標。
2人工智能與教育變革
2.1人工智能與教育目的的變革
人工智能帶來的巨變不僅影響人類未來如何發(fā)展，而且極大釋放了人類的生產(chǎn)力，這些在一定程度上使得人類需要重新思考教育是何目的。人工智能影響教育目的的變革主要表現(xiàn)在：第一，人工智能可能會使人類陷入精神危機。這源于兩方面的結(jié)果：一方面，人工智能將取代大部分人的工作崗位，工作的喪失將會導致人的價值和尊嚴喪失。另一方面，人工智能技術(shù)的發(fā)展將可能導致所有基于自由主義的想法破產(chǎn)，轉(zhuǎn)而人類所擁有的價值和尊嚴可能轉(zhuǎn)化為一種“算法”，人工智能帶來的職業(yè)替代風險在教育領(lǐng)域同樣存在，主要是對教師角色的挑戰(zhàn)。第二，人工智能有利于培養(yǎng)人的學習能力。從某種角度上講，人工智能剝奪人的就業(yè)機會，但同時，人工智能助教機器人將協(xié)助教師實現(xiàn)個性化指導，從而有利于將學習的過程視為尋求自我價值和意義的過程。除此之外，人工智能有利于使教育注重培養(yǎng)人的精神能力，這種精神能力大致包括實踐動手能力、價值追求能力以及創(chuàng)造能力，從而有利于學生知識以便于更好地完善自我、豐富自我，使教育跳脫“知識為本”的陷阱，發(fā)揮“立德樹人”的正向作用。
2.2人工智能與學習方式的變革
第一，深度學習。深度學習也稱為深度結(jié)構(gòu)學習或者深度機器學習，是一類算法的集合。深度學習概念的提出，一方面尊重了教學規(guī)律，另一方面也是應(yīng)對人工智能時代下的挑戰(zhàn)。深度學習在機器學習、專家系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域取得了顯著成就，提倡學教并重、認知重構(gòu)、反思教學過程，進而達到解決問題的目的。第二，個性化學習。個性化學習區(qū)別以往傳統(tǒng)班級課堂授課，尊重學生的個性發(fā)展，因材施教。人工智能技術(shù)與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用有利于學生享受個性化的學習服務(wù)，可提供個性化的學習內(nèi)容，可視化分析學生的學習數(shù)據(jù)，快速提高學生的學習效率。第三，自適應(yīng)學習。自適應(yīng)學習是指人工智能基于對個體學習進行快速反饋的基礎(chǔ)上，根據(jù)學習者特征，為其推薦個性化的學習資源和學習路徑，從而最大程度上適應(yīng)學生的學習狀態(tài)，是實現(xiàn)個性化學習的重要手段。人工智能技術(shù)有利于快捷、科學地判斷學生的學習狀態(tài)，進行學習反饋；持續(xù)收集學生的學習數(shù)據(jù)，其中包括學習目標、學習內(nèi)容；高效地為學生提供海量的學習資源。
2.3人工智能與學習環(huán)境的變革
首先，有利于搭建靈活創(chuàng)新的學校環(huán)境。不僅可以使空間規(guī)劃更具彈性，而且可以調(diào)節(jié)性增強物理環(huán)境。其次，人工智能時代的教育區(qū)別于以往傳統(tǒng)教育強調(diào)的統(tǒng)一秩序，更注重個體的用戶體驗。創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實驗室等學習環(huán)境的不斷增加以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，個性化的空間環(huán)境與學習支持將改變目前學習的學習空間環(huán)境。除此之外，隨著對話交互技術(shù)的逐漸成熟與不斷普及，有利于實現(xiàn)虛實結(jié)合的立體化實時交互。VR、AR等技術(shù)的同步協(xié)作也有利于搭建新的學習環(huán)境，滿足學習者的一系列要求。腦機互動技術(shù)的突破有利于實現(xiàn)將人工智能植入人腦，從而改變?nèi)祟愖匀徽Z言的交流方式。最后，人工智能通過即時、準確、高效的大數(shù)據(jù)分析有利于進行精準且個性的學習評價與反饋。人工智能將綜合收集所有同學的學習記錄，互相比對、優(yōu)化，從而進行綜合提升。更為重要的是，人工智能的人臉識別以及語音識別技術(shù)可以運用到教師的教學過程中，進行學生的學習情緒感知，學習狀況的了解，從而促進學生學習的科學化；智慧校園、智慧圖書館等的出現(xiàn)，為教學環(huán)境的建設(shè)提供重要參考。
3人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用
人工智能被認為是最有潛力和影響力的教育信息化技術(shù)，將通過人工智能數(shù)據(jù)挖掘分析、3D打印、模擬仿真等技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)人工智能與教育的深度融合，對計算機輔助教學、個性化教育服務(wù)、教育人工智能生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生根本影響。2018年《地平線報告》（高等教育版本）指出了教育領(lǐng)域的信息化發(fā)展，未來一段時間內(nèi)將通過人工智能與信息技術(shù)的結(jié)合，進而影響教育階段的不同過程。具體見表1所示。
【關(guān)鍵字】人工智能；教育；進展
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2008）13―0018―03
人工智能是一門綜合的交叉學科，涉及計算機科學、生理學、哲學、心理學、哲學和語言學等多個領(lǐng)域。人工智能主要研究用人工的方法和技術(shù)，模仿、延伸和擴展人的智能，實現(xiàn)機器智能，其長期目標是實現(xiàn)人類水平的人工智能。[1]從腦神經(jīng)生理學的角度來看，人類智能的本質(zhì)可以說是通過后天的自適應(yīng)訓練或?qū)W習而建立起來的種種錯綜復雜的條件反射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回路的活動。[2]人工智能專家們面臨的最大挑戰(zhàn)之一是如何構(gòu)造一個可以模仿人腦行為的系統(tǒng)。這一研究一旦有突破，不僅給學習科學以技術(shù)支撐，而且能反過來促使人腦的學習規(guī)律研究更加清晰，從而提供更加切實有效的方法論。[3]人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，使人工智能不僅成為學校教育的內(nèi)容之一，也為教育提供了豐富的教育資源，其研究成果已在教育領(lǐng)域得到應(yīng)用，并取得了良好的效果，成為教育技術(shù)的重要研究內(nèi)容。
人工智能的研究更多的是結(jié)合具體領(lǐng)域進行的，其主要研究領(lǐng)域有：專家系統(tǒng)、機器學習、模式識別、自然語言理解、自動定理證明、自動程序設(shè)計、機器人學、博弈、智能決策支持系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能等。[4]目前，在教育中應(yīng)用較為廣泛與活躍的研究領(lǐng)域主要有專家系統(tǒng)、機器人學、機器學習、自然語言理解、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能，下面就這些領(lǐng)域進行闡述。
一 專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，它使用人工智能技術(shù)，根據(jù)某個領(lǐng)域中一個或多個人類專家提供的知識和經(jīng)驗進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以解決那些需要專家決定的復雜問題。[5]專家系統(tǒng)主要組成部分為：知識庫，用于存儲某領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)的專門知識；綜合數(shù)據(jù)庫，用于存儲領(lǐng)域或問題的初始數(shù)據(jù)和推理過程中得到的中間數(shù)據(jù)或信息；推理機，用于記憶所采用的規(guī)則和控制策略的程序，使整個專家系統(tǒng)能夠以邏輯方式協(xié)調(diào)地工作；解釋器，向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為；接口，使用戶與專家系統(tǒng)進行對話。近幾十年來，專家系統(tǒng)迅速發(fā)展，是人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領(lǐng)域，廣泛用于醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探、軍事、石油化工、文化教育等領(lǐng)域。
目前，專家系統(tǒng)在教育中的應(yīng)用最為廣泛與活躍。專家系統(tǒng)的特點通常表現(xiàn)為計劃系統(tǒng)或診斷系統(tǒng)。計劃系統(tǒng)往前走，從一個給定系統(tǒng)狀態(tài)指向最終狀態(tài)。如計劃系統(tǒng)中可以輸入有關(guān)的課堂目標和學科內(nèi)容，它可以制定出一個課堂大綱，寫出一份教案，甚至有可能開發(fā)一堂樣板課，而診斷系統(tǒng)是往后走，從一個給定系統(tǒng)陳述查找原因或?qū)ζ溥M行分析，例如，一個診斷系統(tǒng)可能以一堂CBI（基于計算機的教學，computer-based instruction）課為例，輸入學生課堂表現(xiàn)資料，分析為什么課堂的某一部分效果不佳。在開發(fā)專家計劃系統(tǒng)支持教學系統(tǒng)開發(fā)（ISD）程序的領(lǐng)域中最有名的是梅里爾（Merrill）的教學設(shè)計專家系統(tǒng)（ID Expert）。[6]
教學專家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)學生的特點（如知識水平、性格等），以最合適的教案和教學方法對學生進行教學和輔導。其特點為：同時具有診斷和調(diào)試等功能；具有良好的人機界面。已經(jīng)開發(fā)和應(yīng)用的教學專家系統(tǒng)有美國麻省理工學院的MACSYMA符號積分與定理證明系統(tǒng)，我國一些大學開發(fā)的計算機程序設(shè)計語言、物理智能計算機輔助教學系統(tǒng)以及聾啞人語言訓練專家系統(tǒng)等。[7]
目前，在教育中，專家系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用更多的集中于遠程教育，為現(xiàn)代遠程教育的智能化提供了有力的技術(shù)支撐?；趯＜蚁到y(tǒng)構(gòu)造的智能化遠程教育系統(tǒng)具有以下幾個方面的功能：具備某學科或領(lǐng)域的專門知識，能生成自己的提問和應(yīng)答； 能夠分析學生的特征，評價和記錄學生的學習情況，診斷學生學習過程中的錯誤并進行補救教學；可以選擇不同的教學方法實現(xiàn)以學生為主體的個別化教學。[8]目前應(yīng)用于遠程教育的專家系統(tǒng)有智能決策專家系統(tǒng)、智能答疑專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學資源專家系統(tǒng)、智能導學系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)等。
二 機器人學
機器人學是人工智能研究是一個分支，其主要內(nèi)容包括機器人基礎(chǔ)理論與方法、機器人設(shè)計理論與技術(shù)、機器人仿生學、機器人系統(tǒng)理論與技術(shù)、機器人操作和移動理論與技術(shù)、微機器人學。[9]機器人的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：第一代機器人是以 “示教―再現(xiàn)”方式進行工作；第二代機器人具有一定的感覺裝置，表現(xiàn)出低級智能；第三代機器人是具有高度適應(yīng)性的自治機器人，即智能機器人。目前開發(fā)和應(yīng)用的機器人大多是智能機器人。機器人技術(shù)的發(fā)展對人類的生活和社會都產(chǎn)生了重要影響，其研究和應(yīng)用逐漸由工業(yè)生產(chǎn)向教育、環(huán)境、社會服務(wù)、醫(yī)療等領(lǐng)域擴展。
機器人技術(shù)涉及多門科學，是一個國家科技發(fā)展水平和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化、信息化的重要標志，因此，機器人技術(shù)是世界強國重點發(fā)展的高技術(shù)，也是世界公認的核心競爭力之一，很多國家已經(jīng)將機器人學教育列為學校的科技教育課程，在孩子中普及機器人學知識，從可持續(xù)和長遠發(fā)展的角度，為本國培養(yǎng)機器人研發(fā)人才。[10]在機器人競賽的推動下，機器人教育逐漸從大學延伸到中小學，世界發(fā)達國家例如美國、英國、法國、德國、日本等已把機器人教育納入中小學教育之中，我國許多有條件的中小學也開展了機器人教育。
機器人在作為教學內(nèi)容的同時，也為教育提供了有力的技術(shù)支撐，成為培養(yǎng)學習者創(chuàng)新精神和實踐能力的新的載體與平臺，大大豐富了教學資源。多年來，我國中小學信息技術(shù)教育的主要載體是計算機和網(wǎng)絡(luò)，教學資源單一，缺乏前瞻性。教學機器人的引入，不僅激發(fā)了學生的學習興趣，還為教學提供了豐富的、先進的教學資源。隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，教學機器人種類越來越多，目前在中小學較為常用的教學機器人有：能力風暴機器人、通用機器人、未來之星機器人、樂高機器人、納英特機器人、中鳴機器人等。
三 機器學習
機器學習是要使計算機能夠模仿人的學習行為，自動通過學習來獲取知識和技巧，[11]其研究綜合應(yīng)用了心理學、生物學、神經(jīng)生理學、邏輯學、模糊數(shù)學和計算機科學等多個學科。機器學習的方法與技術(shù)有機械學習、示教學習、類比學習、示例學習、解釋學習、歸納學習和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習等，近年來，知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘是發(fā)展最快的機器學習技術(shù)。機器學習（自動獲取新的事實及新的推理算法）是使計算機具有智能的根本途徑，對機器學習的研究有助于發(fā)現(xiàn)人類學習的機理和揭示人腦的奧秘。[12]
隨著計算機技術(shù)的進步和機器學習研究的深入，機器學習系統(tǒng)的性能大大提高，各種學習算法的應(yīng)用范圍不斷擴大，例如將連接學習用于圖文識別，歸納學習、分析學習用于專家系統(tǒng)等，大大推動了在教育中的應(yīng)用，例如在建構(gòu)適應(yīng)性教學系統(tǒng)中，用機器學習與樸素的貝葉斯分類器動態(tài)了解學生的學習偏好，有較高的準確率[13]?；诎咐耐评恚╟ase-based reasoning，CBR）是一種新興的機器學習和推理方法，其核心思想是重用過去人們解決問題的經(jīng)驗解決新問題，在計算機輔助教育方面，已經(jīng)出現(xiàn)了基于CBR的圖形仿真教育系統(tǒng)，并且，針對個體特征的教育教學方法研究也有所突破。[14]另外，數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)在生物醫(yī)學、金融管理、商業(yè)銷售等領(lǐng)域的成功應(yīng)用，不僅給機器學習注入新的生機，也為機器學習在教育中的應(yīng)用提供了新的前景。
四 自然語言理解
自然語言理解就是研究如何讓計算機理解人類的自然語言，以實現(xiàn)用自然語言與計算機之間的交流。一個能夠理解自然語言信息的計算機系統(tǒng)看起來就像一個人一樣需要有上下文知識以及根據(jù)這些上下文知識和信息用信息發(fā)生器進行推理的過程。[15]自然語言理解包括口語理解和書面理解兩大任務(wù)，其功能為：回答問題，計算機能正確地回答用自然語言提出的問題；文摘生成，計算機能根據(jù)輸入的文本產(chǎn)生摘要；釋義，計算機能用不同的詞語和句型來復述輸入的自然語言信息；翻譯，計算機能把一種語言翻譯成另外一種語言。由于創(chuàng)造和使用自然語言是人類高度智能的表現(xiàn)，因此對自然語言處理的研究也有助于揭開人類高度智能的奧秘，深化對語言能力和思維本質(zhì)的認識。[16]
自然語言理解最早的研究領(lǐng)域是機器翻譯，隨著應(yīng)用研究的廣泛開展，也為機器人和專家系統(tǒng)的知識獲取提供了新的途徑，例如由MIT研制的指揮機器人的自然語言理解系統(tǒng)SHRDLU就可以接收自然語言，進行人機對話，回答關(guān)于桌面上積木世界中的各種問題。同時，對自然語言理解的研究也促進了計算機輔助語言教學和計算機語言設(shè)計等方面的發(fā)展，例如“希賽可”網(wǎng)絡(luò)智能英語學習系統(tǒng)，這個基于網(wǎng)絡(luò)的“人-機”語境的建立，突破了普通英語教師和傳統(tǒng)的單機的多媒體教學軟件所能具備能力限制，也比建立于網(wǎng)絡(luò)的“人-人”語境更具靈活性，可以為遠程學習者提供良好的英語學習支持，在國內(nèi)第一次系統(tǒng)地將用自然語言進行的人機對話系統(tǒng)應(yīng)用在計算機輔助外語教學上，在國際上也是一種創(chuàng)新。[17]
五 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是在對大腦的生理研究的基礎(chǔ)上，用模擬生物神經(jīng)元的某些基本功能的元件（即人工神經(jīng)元），按各種不同的聯(lián)結(jié)方式組織起來的一個網(wǎng)絡(luò)，其目的在于模擬大腦的某些機理與機制，實現(xiàn)某個方面的功能，例如可以用于模仿視覺、模式識別、聲音信號處理、控制、故障診斷等領(lǐng)域，人工神經(jīng)元是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元。[18]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有兩種基本結(jié)構(gòu)：遞歸（反饋）網(wǎng)絡(luò)和多層（前饋）網(wǎng)絡(luò)，兩種主要學習算法：有指導式學習和非指導式學習。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從模擬人類大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和行為出發(fā)，具有大規(guī)模并行、分布式存儲和處理、自組織、自適應(yīng)和自學習能力，特別適合于處理需要同時考慮許多因素和條件的、不精確和模糊的信息處理問題，[19]這使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有更大的發(fā)展?jié)撃埽壳耙呀?jīng)開發(fā)和應(yīng)用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型有30多種。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在教育中的應(yīng)用大多是與教學專家系統(tǒng)相結(jié)合，以此來改進教學專家系統(tǒng)的性能，提高智能性，使其在教學過程中對突發(fā)問題具有更好的應(yīng)對能力。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在學校管理中也得到應(yīng)用，例如采用誤差反傳算法（BP）的多層感知器已應(yīng)用于高校管理之中。
六 分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence，DAI)
分布式人工智能是分布式計算與人工智能結(jié)合的結(jié)果，研究目標是要創(chuàng)建一種能夠描述自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的精確概念模型，主要研究問題是各Agent之間的合作與對話，包括分布式問題求解和多Agent系統(tǒng)兩個領(lǐng)域。[20]分布式人工智能系統(tǒng)一般由多個Agent組成，每個Agent又是一個半自治系統(tǒng)，Agent之間及Agent與環(huán)境之間進行并發(fā)活動并進行交互來完成問題求解。[21]由于分布式人工智能系統(tǒng)具有并行、分布、開放、協(xié)作和容錯等優(yōu)點，在資源、時空和功能上克服了單智能系統(tǒng)的局限性，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。
分布式人工智能中的Agent和多Agent技術(shù)在教學中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注。在教學中引入Agent可以有效地提高教學系統(tǒng)的智能性，創(chuàng)造良好的學習情境，并能激發(fā)學習者的學習興趣，進行個性化教育。目前，Agent和多Agent技術(shù)多用于遠程智能教學系統(tǒng)，通過利用其分布性、自主性和社會性等特點，提高網(wǎng)絡(luò)教學系統(tǒng)的智能性，使教學資源得到充分利用，并可實現(xiàn)對學習者的學習行為進行動態(tài)跟蹤，為學習者的網(wǎng)絡(luò)學習創(chuàng)造合作性的學習環(huán)境。在網(wǎng)絡(luò)教學軟件中應(yīng)用Agent技術(shù)的一個典型是美國南加利福尼亞大學（USC）開發(fā)的教學Adele（Agent for Distance Education - Light Edition） [22]。Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學軟件中取得的良好效果，促進了研究者對分布式人工智能在教育中的應(yīng)用研究。
綜上所述，科學技術(shù)的發(fā)展將會推動人工智能技術(shù)在教育中應(yīng)用的廣度和深度。從人工智能的應(yīng)用趨勢來看，人工智能在教育中應(yīng)用的擴展可以通過以下三個方面進行：一是人工智能與其他先進信息技術(shù)結(jié)合。人工智能已經(jīng)與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等有效的融合，為提高學習效率和效度提供了有力的技術(shù)支持，而引起教育技術(shù)界廣泛關(guān)注。[23]例如人工智能技術(shù)通過與多媒體技術(shù)相結(jié)合，可以提高智能教學系統(tǒng)的教學效果；與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相結(jié)合，可以提高和改進遠程教育的智能性。二是人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域間的集成。人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域之間并不是彼此獨立，而是相互促進，相互完善，它們可以通過集成擴展彼此的功能和應(yīng)用能力。例如自然語言理解與專家系統(tǒng)、機器人的集成，為專家系統(tǒng)和機器人提供了新的知識獲取途徑。三是人工智能的研究和應(yīng)用出現(xiàn)了許多新的領(lǐng)域，它們是傳統(tǒng)人工智能的延伸與擴展，這些新領(lǐng)域有分布式人工智能與Agent、計算智能與進化計算、數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)以及人工生命等[24]，這些發(fā)展與應(yīng)用蘊藏著巨大潛能，必將對教育產(chǎn)生重要的影響。
技術(shù)發(fā)展不斷發(fā)揮著引導教育技術(shù)研究的作用，一種新興技術(shù)的出現(xiàn)總是會掀起相應(yīng)的研究熱潮, 引發(fā)對技術(shù)在教育中應(yīng)用的探討、評價以及與傳統(tǒng)技術(shù)的對比。[25] 人工智能作為一門交叉的前沿學科，雖然在基本理論和方法等方面存在著爭論，但從其研究成果與應(yīng)用效果來看，有著廣闊的應(yīng)用前景，值得進一步的開發(fā)和利用。
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關(guān)鍵詞：人工智能；英語教育；積極影響；消極影響
人工智能概念是20世紀五六十年代正式提出的，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能已成為一門新的技術(shù)科學。時至今日，人工智能技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了人工智能起步期、專家系統(tǒng)推廣期和深度學習期等階段，而在應(yīng)用領(lǐng)域也取得了重大突破，如Google的無人駕駛技術(shù)和運用深度學習算法的AlphaGo戰(zhàn)勝圍棋冠軍等。除此之外，人工智能已被日益廣泛地應(yīng)用于經(jīng)濟社會各個領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域亦是如此。2018年教育部就印發(fā)了《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，要求進一步提升高校人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和服務(wù)國家需求的能力。因此，人工智能必將不斷被融合到教育領(lǐng)域，并為大學教育變革提供新方式?；谌斯ぶ悄艿臋C器學習、人機交互與知識圖譜等技術(shù)方法，可以為大學英語教師在課堂教學、備課與教學研究等多個方面提供支撐；可以為大學英語教學管理與治理提供決策支持；可以為大學生英語自主學習和教師備課提供智能推薦支撐。目前，學者們已對人工智能對英語教育的影響進行了相關(guān)的研究。如高華偉分析了外語作文智能評閱與形成性評價融合策略；劉洋針對人工智能技術(shù)與高校英語教學的相互關(guān)系，通過調(diào)查問卷和訪談等方式，分析了現(xiàn)有計算機輔助語言學習軟件和系統(tǒng)的不足，并提出了相應(yīng)的解決策略；張艷璐對人工智能在給英語教學帶來機遇的基礎(chǔ)上，探究了人工智能在大學英語教學中的應(yīng)用；趙生學分析了人工智能時代大學英語教學的變革與策略；嚴燕分析了人工智能時代英語教學促進學生深度學習的路徑。在人工智能時代，人工智能技術(shù)必將對大學英語教育領(lǐng)域各個方面產(chǎn)生重大影響，如大學英語人才培養(yǎng)目標、教學內(nèi)容、教學計劃、教學策略、教學模式、成績評價體系與英語領(lǐng)域科研等方面。針對此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，重點從教師和學生兩個層面分析人工智能對大學英語教育的積極影響和消極影響，并提出相關(guān)建議，以期為大學英語教師教學與大學生英語學習提供參考。
一、人工智能的積極影響
人工智能技術(shù)在大學英語教育領(lǐng)域的應(yīng)用，將對大學英語教學資源、教學模式與大學生二語習得等方面產(chǎn)生積極作用，主要體現(xiàn)為以下幾個方面。
（一）豐富了大學英語教與學資源人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為大學英語教與學提供了豐富的資源。如互聯(lián)網(wǎng)上含有豐富的英語視頻與圖片等資源；在線教育平臺也提供了大量的英語課程資源，如中國大學生慕課、雨課堂等，它們各具特色，可為教師與學生提供多樣化選擇。因此，人工智能技術(shù)一方面可為大學英語教師提供豐富的教學素材，同時還可根據(jù)大學生學習目標與學習習慣等為其英語學習提供豐富的課外資料。同時，很多網(wǎng)絡(luò)資源可下載或者回放，這樣可以使得大學生的英語學習不再受到時間與空間的限制。特別是對于教育資源缺乏的地區(qū)而言尤為重要，可以在很大程度上解決教育資源不平衡問題。其中，百度教育大腦的智能備課系統(tǒng)便是典型應(yīng)用案例。其依托百度人工智能、大數(shù)據(jù)和云平臺的優(yōu)勢，整合了豐富的優(yōu)質(zhì)資源。對于教師而言，此平臺可按照教學進度為教師提供經(jīng)過篩選的教學素材，節(jié)省教師的備課時間，提高其工作效率。
（二）豐富了大學英語的教學方式傳統(tǒng)的大學英語授課往往以線下課堂教學方式為主，而人工智能技術(shù)的使用豐富了大學英語單一的教學方式?？衫镁W(wǎng)絡(luò)平臺，如雨課堂、慕課平臺等，開展大學英語線上教學模式或者線上線下混合教學模式。新的教學模式有利于教師在大學英語教學過程中采用不同的教學策略。使用新的教學模式和不同的教學策略可以提高大學生學習英語的興趣，進而有助于提高大學生英語習得的效率。
（三）提高了大學生英語習得的效率由于英語習得是一個復雜的心理過程，與大學生的情感因素、學習動機等密切相關(guān)。采用人工智能技術(shù)的大學英語線上教學方式，使得教師與學生之間不是面對面的交流互動，可以在一定程度上緩解學生焦慮、害怕等情緒，有利于學生的英語學習。動機是英語習得中重要的非智力因素，也是影響大學生英語習得效率的重要內(nèi)在因素之一。學習動機與使用另一種語言的興趣密切相關(guān)。而人工智能技術(shù)采用豐富的英語學習資源以及英語教學方式的多樣化，這些有助于提高學生學習英語的興趣，進而增強學習英語的動力。
（四）形成了大學生英語習得分析數(shù)據(jù)庫人工智能技術(shù)是以大數(shù)據(jù)為依托，可以跟蹤和記錄大學生英語課堂學習和課后學習等各種信息數(shù)據(jù)，進而可形成大學生英語習得數(shù)據(jù)庫?；诖髷?shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)方法，如數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)聯(lián)性分析和回歸預測等，可以挖掘大學生英語學習背后的規(guī)律特征，了解到每個學生的具體情況。進而構(gòu)建每個學生的英語學習畫像，如學生的線上學習狀態(tài)、課程作業(yè)完成情況、測試成績和學習方式等?？蔀榻處熜纬煽梢暬膶W生個體和班級整體的學情分析報告。因此該數(shù)據(jù)庫有利于教師掌握每位學生的英語學習狀態(tài)，掌握學生個體差異，為調(diào)整教學方式、教學方法與策略提供支撐。同時，上述數(shù)據(jù)為大學英語教學與大學生英語習得的研究也提供了數(shù)據(jù)支撐。
二、人工智能的消極影響
人工智能在大學英語教育領(lǐng)域?qū)處熍c學生發(fā)揮著積極的作用，同時對他們也產(chǎn)生了一些消極的影響，主要體現(xiàn)為以下幾個方面：
（一）對教師的消極影響由于大學英語課堂教學存在一定的缺陷，往往需要改進此教學方式。而人工智能技術(shù)的應(yīng)用，雖有助于大學英語教學改革，但還需要教師熟練掌握人工智能相關(guān)技術(shù)的使用，會給信息技術(shù)能力比較薄弱的教師造成壓力。借助人工智能平臺，大學英語教學不受時間、空間和學生人數(shù)等影響，勢必會減少大學英語教師的需求，造成大學英語教師面臨失業(yè)的壓力。進而影響大學英語教師的工作積極性，以及大學英語教學質(zhì)量。
（二）對學生的消極影響根據(jù)語言資本理論與期望價值理論，大學生英語學習的期望價值主要是經(jīng)濟期望價值。而大學生英語學習的期望價值與學習目的和行為密切相關(guān)。比如大學生英語學習經(jīng)濟期望價值主要體現(xiàn)為學習英語對未來找工作很重要，可以增加經(jīng)濟收入。而人工智能技術(shù)在語言領(lǐng)域的應(yīng)用，勢必會影響大學生對英語學習的期望價值。如人工智能翻譯機的出現(xiàn)，使得各種語言之間翻譯非常容易。即使不懂英語，也可使用它進行英語交流。因此，人工智能技術(shù)在英語領(lǐng)域的應(yīng)用，將降低大學生英語學習的期望值，進而影響他們英語學習的興趣與目的。
（三）對師生關(guān)系的消極影響基于人工智能技術(shù)的大學英語教學，將改變傳統(tǒng)的以教師為中心的模式，使得教師在教學過程中的中心地位得到弱化。學生通過人工智能技術(shù)，可以很好地收集到自己需要的各種英語學習資源，如在線課程、英語講座視頻和英語文本資料等，甚至可以通過自學的方式完成英語學習任務(wù)。但這些將弱化教師與學生之間的互動以及情感，從而隔閡了教師與學生之間的關(guān)系。
