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天下无双,汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支持下的新式“双师讲堂”研讨,cvt

2019-04-03 09:45:22 投稿人 : admin 围观 : 180 次 0 评论
汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”研讨

摘要:智能技能能够加速教育办法革新,能够促进学生的特性化学习,是未来教育的根底。人机协同教育可天下无双,汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”研讨,cvt以发挥教师与人工智能的不同优势,促进学生的特性化展开。未来学校怎么促进教师与人工智能教育机器人作为“双师”协同教育是值得研讨的问题。因而,能够依据人工智能教育机器人的运用场景,剖析人工智能要害技能对人工智能教育机器人的支撑,在云核算渠道根底和边际核算环境框架下,构建人工智能机器人支撑的新式“双师讲堂”环境,进一步给出人工智能教育机器人支撑的新式“双师讲堂”学习进程和运用,并依据该讲堂环境下人工智能教育机器人教育运用施行的相关事例,评论讲堂运用作用及其相关办法。人工智能教育机器人是人工智能技能集成化、具象化的讲堂表现,能够作为讲堂中的另一名“教师”人物,构成一种新的人机协同的“双师讲堂”教育形状。在未来教育傍边,教师需求了解“人机协同”才智教育环境,展开重视“育人”的教育活动,一同培育学生“人机协同”的知道和才能,为人工智能年代社会的人才需求打下杰出根底。

要害词:人机协同; 人工智能; 智能教育机器人; 新式“双师讲堂”; 讲堂教育; 边际核算

作者:汪时冲; 方海光; 张 鸽; 马 涛(1.首都师范大学教育学院,北京 100048;2. 北京市海淀区教育网络与数据中心,北京 100048)

人工智能教育机器人支撑下的

新式“双师讲堂”研讨

——兼论“人机协同”教育规划与未来展望

一、引言及问题的提出

新一代人工智能环境下的教育机器人能够直接效劳于中小学学生学习,发动学习资源的灵敏性,一同记载学习者的学习进程,监督学习者的学习质量,能够起到深度特性化才智学习的支撑作用。[1] 2016年《全球教育展开机器人展开白皮书》将教育机器人分为机器人教育以及教育效劳机器人,并指出教育效劳机器人是具有教与学智能的效劳机器人。[2]2017年7月,《新一代人工智能展开规划》指出要运用智能技能加速推进人才培育办法、教育办法革新,构建包含智能学习、交互式学习的新式教育体系。[3]2018年11月,《人工智能+教育》蓝皮书剖析了智能机器人能够支撑智能学习进程,智能教师助理将代替教师日常作业中重复的、单调的、规矩的作业。[4]

人工智能技能的前进使得机器人智能化、人性化的特色也越来越明显。[5]国外有研讨指出,教育机器人首要用于供给言语、科学或许技能教育。[6]国内有研讨指出,教育机器人产品能够分为十二类,其间运用于家庭的如儿童文娱教育火伴以及家庭智能助理已有相关产品,讲堂机器人助教和机器人教师处于概念性阶段。总的来说,教育机器人能够在教育活动中扮演导师、东西或许火伴的人物。教育机器人能够在教育活动中扮演导师、东西或许火伴的人物。[7]作为导师人物,麻省理工大学开发的教育机器人能够依据孩子的学习风格、特性以及游戏进程中的学习、心情状况而决议自己的举动来更好地作为导师的人物来辅佐孩子们进行学习。[8]作为火伴人物,有研讨运用混合实际技能和教育机器人规划了一个具有实在场景的体系,教育机器人在使命中扮演实在的火伴互动人物,对终究的学生表现有积极影响。[9]作为东西人物,我国的机器人教育首要包含机器人比赛和机器人教育,机器人能够成为学生概括才能进步和立异实践才能展开的重要认知促进东西。[10]

“人工智能+教育“年代,人工智能技能将作为未来教师作业的有机组成部分,经过人机协作,辅佐其结束日常作业,结束高效教育。[11]“双师讲堂”作为协同教育的一个分支,最原始的办法是安排优秀教师录制了教育资源光盘,配送到乡村中小学,部分代替了现场教育的教师的教育使命。[12] 2013年人罗永浩的爱人尹丽川大附中、友成基金会以及国家根底教育联盟在人大附中的初一数学教育中正式实践了“双师讲堂”的教育办法。[13]现在常见的“双师讲堂”,是由长途的授课教师经过大屏幕对线下教室的学生结束直播授课,一同线下班有一位教导教师在班内担任维护讲堂秩序、答疑、安置作业等作业,国内许多操练安排均是运用此办法。也有研讨提出“双师”效劳的概念,所谓“双师”是指每位学生除了在校时间取得本学校教师供给的面临宁夏理工学院怎么样面实体教育效劳,还能够在课外凭借网络对本身学科问题和优势进行确诊的根底上,为每个学科配有在线教师,供给一对一在线教导。[14]

综上所述,本研讨中界说的新式“双师讲堂”,是指人工智能教育机器人和教师一同在讲堂傍边承当教育作业,人工智能教育机器人承当教师部分教育使命,并供给特性化学习效劳的一种新式的讲堂办法。国内关于人工智能教育机器人作为讲堂助教或许作为教师人物的研讨较少,有关人工智能教育机器人在讲堂中的讲堂环境研讨描绘较为含糊。本研讨旨在从已有的技能根底上,体系剖析新式“双师讲堂”的环境,并构建了新式“双师讲堂”学习进程,在怎么教育规划和怎么施行人工智能教育机器人支撑的新式“双师讲堂”运用方面进行探求。

二、人工智能教育机器人的提出

人工智能、语音辨认及仿生科技三项技能的老练度是展开教育机器人的要害技能。[15]

人工智能作为交叉学科,其运用范畴概括为核算机视觉、自然言语了解与沟通、认知与推理、机器人学、博弈、机器学习等六大范畴。2018年《人工智能标准化白皮书》中说到人工智能智能的要害技能有:机器学习、常识图谱、自然言语处理、人机交互、核算机视觉、生物特征辨认、虚拟实际和增强实际。[1看书假文雅6](1)机器学习是现代智能技能中的重要办法之一,研讨从观测数据(样本)动身寻觅规则,运用这些规则对数据或无法观测的数据进行猜测。依据学习办法、学习办法以及算法的不同,机器学习分为有监督学习、无监督学习和强化学习。(2)常识图谱本质上是结构化的语义常识库,是一种由节点和边组成的图数据结构,以符号办法描绘物理国际中的概念及其彼此联系,其根本组成单位是“实体—联系—实体”三元组,以及实体及其相关“特色—值”对。(3)自然言语处理研讨能结束人与核算机之间用自然言语进行有用通讯的各种理论和办法。怎么了解和发作人类自然言语,包含语音和文字两种办法,而文字又包含词语形状、语法、语义、语用和华章五个层次,相当于进步核算机的言语智能。(4)人机交互技能除了传统的根本交互和图形交互外,还包含语音交互、情感交互、体感交欧美日本互及脑机交互等技能。(5)核算机视觉旨在模仿人类的视觉体系,去从数字图画或视频中取得对视觉资料的高水平了解,包含了办法辨认、图画处理、图画剖析、机器视觉等。(6)机器人学首要涉及到机器人本体安排、运动学和动刘明豹力学、传感技能、操控技能、人工智能、信息交互、运动规划、运用工程以及多机器人和谐协作等方面。详细研讨内容包含机械结构规划及驱动、操控体系的树立、感知体系的树立、运动规划和操控。[17][1rouwen8][19]

大数据技能的快速展开促进了人工智能的展开,给劳动力商场带来了严重改变,有些作业岗位会被机器人代替,未来社会的许多作业需求专业人士与机器人一同展开,这需求社会广泛培育思想灵敏、习惯力强的劳动者,使其具有核算机根本操作才能和软技能,足以担任与机器打交道的作业,学会与习惯人机协同环境,终究人与机器人协同作业将成为常态。[20][21]人工智能技能将引发教育教育体系各要素及其联系发作革新。在智能机器引进学习后,教育交互将结束的人人、人机等多维互动、人和机器一同作业,会引发学习者不同的学习体会。[22]因为机器学习技能的展开,机器能够经过强化学习技能测验做出决议计划,决议计划的好与坏由教育者和学习者点评,点评的成果作为奖励与赏罚来调试报答函数,经过人机协同的优化,然后生成最优决议计划算法。[23]经过这种人和机器一同决议计划的办法,教师与人工智能将发挥各自优势,协同结束特性化教育、容纳的教育、公正的教育与终身教育,促进人的全面展开。[24]

常识图谱、自然言语处理、人机交互、核算机视觉、机器人学别离针对了详细的运用范畴,而机器学习包含其延申的深度学习是结束运用所需用到的中心办法,是人工智能技能的办法层面的技能。学校中的人工智能教育机器人因为智能技能的打破,它能够成为数字化环境或许才智学习环境的一个组成部分。其能够作为教师的“助教”来结束教育媒体的简略运用,也能够作为“导师”的人物教育常识内容,答复学生问题、为学生创设情境、办理学习使命、供给特性化的学天下无双,汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”研讨,cvt习资源,从而参与并引导学生的特性化学习或许协作学习。概括要害技能和运用范畴来看,人工智能教育机器人用到的要害技能首要为前五类以及运用范畴傍边的机器人学。为了研讨人工智能教育机器人存在的教育运用,本研讨将人工智能教育机器人中用到的要害技能及其运用进行了体系剖析,如表1所示。

表1 人工智能教育机器人中的要害技能及讲堂的典型运用

要害技能

运用于人工智能教育机器人

讲堂的典型用处

机器学习

机器人获取学生数据,经过机器学习的办法从数据中发现学习规则,为学习者建模供给了一种有用处径。

学习者剖析等

常识图谱

以常识图谱的学习内容为根底,教育机器人能够为学生供给特性化的学习途径

特性化学习

学习妨碍确诊与剖析

自然言语处理

机器人辨认教师或许学生的语音,而且能够结束简略的学生答疑

主动命题与阅览,讲堂答疑等

人机交互

经过文字、语音、动作、表情敞开与人工智能教育机器人的互动

情境创设等

核算机视觉

能够辨认出如学生作业的相片信息,能够经过生物特征辨认剖析学生的表情,判别学生实时的学习状况

情感核算,主动阅览

心情检测等

机器人学

优化机器人的外观,使得机器人做出和实在人类相同的动作以及神态,更有利于人机之间的可持续性交互

经过目光等微表情以及言语的表述与学生进行深层次沟通沟通

从表1中能够看出,人工智能教育机器人在讲堂的典型用处是智能技能的概括结束,它不是人工智能某项技能的单方面延伸,是各种技能的集成。机器学习和常识图谱的结合,能够使得学习者建模愈加精准,特性化学习途径愈加精确;自然言语处理与核算机视觉的结合,能够对学习者的相片办法的作业或许试卷进行主动修改,大大地减轻了教师的作业量;人机交互与机器人学的结合,能够使得学习者在与人工智能教育机器人进行交互的进程中愈加顺利。本研讨中的人工智能教育机器人是具有教与学效劳的实体机器人,能够在才智学习环境下供给灵敏的学习资源,结束学习效劳的支撑,一同也是各种智能学习软件体系的集成体,结束数据的实时反应和剖析。它在讲堂上协助教师结束教育活动,辅佐教师办理讲堂,其融入讲堂傍边,打破了原有的教育形状,构成了一种双师主体加学习者的教育形状。

三、人工智能天下无双,汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”研讨,cvt教育机器人构建的新式“双师讲堂”体系环境

在新式“双师讲堂”中,各种传感器、智能移动终端(pad、手机)、可穿戴设备等会发作许多的数据,尽管能够将这些数据上传到云端进行处理,但若教师需求实时的数据反应,会受制于云端的效劳速度,教师无法依据反应信息了解学生的实时状况。传统的教育数据如智能终端数据、互联网阅读发作的数据、传统的成果数据等,一般由教师或许教育办理者发送到云渠道上,云渠道接收到运用恳求之后将成果反应给教育研讨者。可是,许多数据一同上传到云渠道,会耗费许多的核算资源,云效劳的推迟带来的危险会影响教师关于讲堂傍边实时特性化教育的需求。针对该现象,能够运用边际设备已具有的核算才能,将运用效劳的部分核算使命从云端移到边际设备上履行,本研讨傍边首要的边际设备为人工智能教育机器人。边际核算是指在网络边际履行核算的一种新式核算模型, 边际核算中边际的下行数据表明云效劳, 上行数据表明万物互联效劳, 遇见小偷机敏送客而边际核算的边际是指从数据源到云核算中心途径之间的恣意核算和网络资源。边际核算开发渠道一般包含网络、核算、存储、运用四个层面,在智能讲堂傍边,这几个层面能够集成到新式“双师讲堂”环境傍边,由人工智能教育机器人作为核算、存储、运用的主体,从而结束呼应教育运用事务、核算并存储数据的内循环进程。

为了结束特性化学习以及精准教研,数据是不行短少的,怎么处理各项数据,结束讲堂的实时特性化教育以及长时间的特性生涯规划,这需求边际核算与云核算在全学习进程傍边彼此协同。学生发作的各项数据集成在“人工智能教育机器人”端,大多数特性化教育是经过云渠道加大数据渠道生成反应成果,关于边际核算在教育傍边的运用研讨较少。经过对边际核算与云核算根本了解,人工智能教育机器人能够作为边际核算的终端设备有以下长处:

榜首点是缓解云渠道的压力,每天学校傍边会发作许多的数据,其间有价值的要害数据是有限的。有些数据的生命周期能够只存在于讲堂的几十分钟内,这些暂时数据的价值只存在于讲堂傍边,这不需求长时间存储。有些数据的结构都是半结构化的或许非结构化数据,这些数据的清洗在云端是一个大的问题。人工智能教育机器人作为边际终端,它代理了云核算渠道的一些事务如数据处理与剖析。作为智能技能的概括体,它能够结束详细的智能运用,而云核算渠道能够对该运用进行生命周期的办理以及更新迭代等作业。第二点是添加教育恳求的呼应才能,讲堂傍边,人工智能教育机器人直接在师生周围供给效劳,这种近距离确保了较低的网络延时。此外,人工智能教育机器人的网络一般是散布式的本地网络,简略的网络散布下降了网络的动摇,为网络传输速度供给了确保。在特性化教育运用傍边,如果是经过云渠道呼应该需求,一旦用户恳求过多,必然会下降功率,教师在讲堂傍边没有过多时间等候云渠道的反应成果。所以在讲堂上,人工智能教育机器人能够很好地满意教师的实时需求,结束人机协同的高效性、实时性。第三点是维护师生的数据安全,在物联网年代,数据的安全隐私也是值得重视的问题,数据上传到大数据渠道之后,有危险被第三方运用。云核算办法下,一切的数据都在数据中心,教育研讨者很陈键明难对数据的拜访与运用进行细粒度的操控,而边际核算傍边,一切隐私数据的存储和运用都在人工智能教育机器人傍边。教育研讨者能够将隐私数据约束在防火墙内jrr托尔金,将一些处理后的数据、且需求云渠道核算的数据上传到云端,这种办法能够确保数据的安全。能够构建如图1所示的人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”环境模型。

汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”研讨

图1 人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”体系环境

该环境傍边,最上层的是云渠道和大数据渠道。关于才智学校来说,每天发作的数据量是极端巨大的,光依托学校的效劳器关于学校是一个沉重的担负,这时分需求用到云核算渠道和大数据剖析渠道。中心是边际核算渠道,边际核算渠道包含网络域、核算体系、存储设备、运用效劳。网络域能够是学校的学校网,各个人工智能教育机器人傍边也能够设置一个网关,结束网络的高速传输。核算体系、存储、运用效劳等悉数集成到人工智能教育机器人傍边。其他收集设备(智能移动终端、可穿戴设备、摄像设备)与人工智能教育机器人经过物联网的手法联合,人工智能教育机器人本身获取或许从其他收集设备获取讲堂实时天下无双,汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”研讨,cvt数据后,进行内部存储。向云渠道发送效劳恳求取得答应之后,进行数据的预处理并进行剖析。处理剖析结束,人工智能教育机器人将数据可视化并呈现给师生,终究将这些实时数据缓存在本地。课后,人工智能教育机器人能够将其间已处理、有价值的数活佛虹化飞走的视频据上传到云核算渠道和大数据渠道上,uiiuii这样既优化了云核算渠道上的数据清洗作业,也在必定程度上确保了数据的有用性,有利于后期的大数据剖析成果的精确性。

四、人工智能教育机器人支撑的新式“双师讲堂”学习进程环境剖析

人工智能教育机器人蕴含了多种人工智能技能,不同的技能能够结束不同的功用,不同技能之间的整合也使得人工智能教育机器人愈加智能化、主动化。从才智学习环境的视点来说,人工智能教育机器人是学习内容、学习活动、教育活动、学习时空的载体。有人工智能教育机器人的新式“双师讲堂”构成了一个闭环的效劳支撑体系,教师与学生之间的“引导——反应”的交互联系相同也适用于人工智能教育机器人与学生之间的联系。新式“双师讲堂”的起点是以教师为起点,教师向人工智能教育机器人发送运用恳求,人工智能教育机器人呼应该恳求并反应相关成果。教师能够向机器人发送“了解学生实时学习进展”、“学生心情现状”等需求,机器人依据学生反应的数据,进行处理剖析之后呈现给教师。

传统的教育进程中,讲堂是由教师、学生、教育内容和教育媒体等四个根本要素组成。在数字化讲堂中,教育媒体是由软件和硬件构成的数字化环境,教育内容不只仅是教科书或许数字教材,还包含如视频、音频的多媒体资料,以及丰厚的网上资源等。在新式“双师讲堂”中,教师和人工智能教育机器人都承当了教育作业,在双师协同的一同还有人工智能教育机器人与数字化环境的协同,能够构建新式“双师讲堂”的学习环境模型,如图2所示。

2 人工智能教育机器人支撑的新式“双师讲堂”学习环境

在此学习环境中,人工智能教育机器人作为教师,它需求承当教师的一部分教育使命,这些教育使命在原先教师或是需求花很大精力结束的或许有些无法经过个人结束的使命,所以教师要清晰自己有哪些需求是人工智能教育机器人的运用能够结束的。其次,人工智能教育机器人也需求与数字化环境相合作,数字化环境作为教师的教育东西而且能够辅佐人工智能教育机器人结束供给或呈现资源的使命。学生在此学习环境中,能够直接对教师和人工智能教育机器人做出反应,也能够先反应到数字化环境傍边再反应到人工智能教育机器人傍边。终究,人工智能教育机器人供给教师原先很难结束的特性化学习支撑,教师则扔掉了重复性作业,重视于引导学生思想、操练学生概括才能,聚集在“育人”的学生中心素质培育。结合前文所说到的环境模型,能够得到人工智能教育机器人支撑的新式“双师讲堂”环境下的讲堂数据交互模型,如图3所示。

图3人工智能教育机器人支撑的新式“双师讲堂”数据交互模型

在此讲堂环境傍边,一切物化的教育媒体都与人工智能教育机器人经过网络衔接。物联网一般分红感知层、牢靠传递层和智能处理层。感知层是数字化环境傍边常见的设备中:如电子课桌、电子白板、可穿戴设备、教室环境传感器、智能移动终端和其他可收集设备。牢靠传递层是学校中的网络或许4G/5G网络。而在“双师讲堂”傍边,智能处理层集成为人工智能教育机器人,渠道效劳这些收集设备与人工智能教育机器人中存在信息活动,首要由收集设备获取到信息,将信息数据化之后传输到人工智能教育机器人傍边,经过人工智能教育机器人进行数据处理,将处理完的算法或许说战略反应到数字化环境傍边,数字化环境接收到相关战略之后施行,以不同的办法呈现、反应给学生。

教师在该教育进程傍边,与学生之间仍然是引导和反应的联系。可是与传统数字化讲堂不同的是,在教育规划的环节需求清晰自己的教育使命以及关于人工智能教育机器人的运用需求,并在人工智能教育机器人上挑选呼应的功用。教黼黻师不需求亲主动手操作多种数字化设备,而是经过人工智能教育机器人一致办理、运用数字化设备。学生在运用数字化设备的进程中会发作呼应的信息,这些信息转化为数据之后由人工智能教育机器人一致反应给教师,教师能够分亚空瘴气别查询其即时需求的信息即可。综上所述,在该教育环节傍边,教师在重视“育人”的一同,也要清晰人工智能教育机器人“教育”的职责。

五、新式“双师讲堂”的规划与施行

(一)新式“双师讲堂”教育规划特征与施行进程

在新式“双师讲堂”张召忠谈克复外蒙古的教育规划进程中,教师需求辨明哪些作业是可重复的、线性的,能够由人工智能教育机器人代替,哪些作业是本身承当。为了新式“双师讲堂”的施行愈加体系有规划,对新式“双师讲堂”的教育规划与传统教育规划进行了比照,如表2所示。

表2 新式“双师讲堂”教育规划与传统教育规划比照

教育规划的要害

新式“双师讲堂”教育规划

传统教育规划

教育内容剖析

教师能够运用人工智能教育机器人概括多种教材给出教育内容剖析

教师一般依据教材内容以及本身经历剖析

教育方针

从学科的中心素质、信息素质、高阶思想才能、自主学习才能、协作沟通才能等方面考虑,将常识与技能、进程与办法、情感情绪价值观进步到人工智能年代的教育方针

从常识与技能、进程与办法、情感情绪价值观下手

学习者学情剖析

人工智能教育机器人给出的班级全体点评陈述,给出班级全体常识点优缺点,教师惨开智能教育机器人的陈述做出学习者剖析

教师首要依据学生成果以及自我感觉对学习者进行学情剖析

重难点剖析

教师依据智能教育机器人给出的班级点评陈述,给出针对不同班级或许存在的重难点

大多数教育规划重难点是固定的

教育媒体挑选

教师挑选教育媒体,需求清晰哪些媒体由教师亲身操作哪些媒体经过人工智能教育机器人智能操作

由教师挑选并亲身操作教育媒体

教师活动

需求规划“双师”活动并将其精细化,依据教育环节将人工智能教育机器人在影音视频、参阅文件、测验、评论、作业等的呈现方面细分,在答复问题层面人工智能教育机器人能够给出标准的答复,教师能够给出弥补性的延申答复。教师本身的活动更多的是在发问、沟通互动、引领层面,需求留意活动和言语之间的科学性以及逻辑递进

一般依据教育环节将教师活动分隔,首要为教师的言语脚本以及教育行为:辅导、答复问题、鼓舞等

学日子动

将学生本身、学生与学生之间、学生与人工智能教育机器人(包含经过人工智能教育机器人衔接的设备)、学生与教师之间的活动细化

与教师活动并行,首要是学生做操练、答复问题、小组协作等广泛的规划

教育规划的三维方针傍边,常识与技能是归于能够经过回忆或许重复操操练得的,可是进程与办法、情感情绪这两个方面需求教师启示学生进行思想上的操练。人工智能教育机器人尽管能够为辅佐教师,可是教师需求将人工智能教育机器人交融到原有的讲堂环境下。新式“双师讲堂”的教育规划需求满意进程数据化、活动精细化、人机协同化三个特征。

1.剖析数据化

课前阶段需求教师预备学习内容,首要需求对教材和学习者进行剖析。教材剖析层面,人工智能教育机器人能够依据已有的数据给出运用最多的教材剖析,依据不同的常识点,运用常识图谱技能以及数据剖析中聚类等技能,人工智能教育机器人为教师供给班级的全体学习陈述,教师能够了解班级的分层状况以及每类学生的常识掌握状况。教师能够依据本身的判别及人工智能教育机器人供给的陈述对学情有定性和定量的知道。在讲堂中,学生学习进程的数据是进程化的,教师要时间有大数据知道、有杰出的信息素质,会运用大数据技能和人工智能技能,将其表现在教育规划傍边而且在讲堂傍边有所施行,使得教师关于班级全体以及学生个别的剖析都愈加精准。

2.活动精细化

学习活动层面,教师需求清晰的是人工智能教育机器人参与学生的哪些学习活动,学生天下无双,汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”研讨,cvt的学习办法是自主学习仍是协作学习都会有影响。一般地,人工智能教育机器人能够为学生规划特性化的学习使命,这种特性化的学习使命会发作不同的学习成果,但这些成果终究对应到相应的常识点。人工智能教育机器人能够盯梢并剖析学生学习活动中发作的数据,而且直接在本地反应给教师。在这些学习活动傍边,关于依据影音视频、参阅文件、测验、评论、作业等资料这些学习活动的详细操作,教师需求清晰人工智能教育机器人在哪些学习活动中参与程度,以及这些活动的先后次序。

3.人机协同化

人机协同化广义上指的是整个新式“双师讲堂”的各要素,在教与学的进程傍边和谐结束教育方针,结束学习内容、学习活动、教育活动与学习时空之间的和谐。狭义上首要为教师与人工智能教育机器人在新式“双师讲堂”中的协作合作。原有的教育形状一般是“双主”教育办法,现在多了一个教育主体人工智能人工智能教育机器人。教师在教育规划的进程中,需求规划一些一般性问题,这些问题是关闭的有答案的,人工智能教育机器人能够代替回帐族答的,还需求规划一些启示性的没有固定答案的问题,这些问题别离对应着学生的常识层面和情感技能层面。人工智能教育机器人供给的学习支撑尽管是特性的,但也仅限于资源以及操练这些有标准的层面,教师带来的情感沟通以及思想上的引领是机器很难结束的。学习者的点评首要由人工智能教育机器人剖析讲堂中发作的数据给出的,教师依据该堂课的实时点评和之前课程的点评关于学生有全新的点评,这个总评横向是针关于该堂课的维度,纵向是学习者之前讲堂的表现以及全学习进程的维度。在支撑教育的进程中人工智能教育机器人呈现的突发问题,教师需求做好应急预备。

(二)研讨规划事例

本研讨规划了人工智能教育机器人运用的是中学数学讲堂《一元二次方程》,教育的方针是学生知道一元二次方程的概念,能够熟练地把一元二次方程整理成一般办法。讲堂中的运用环境如图3所示。在做学习者剖析的时分,教师依据人工智能教育机器人供给的学情数据对班级的学生有全体的了解,关于班级的学生有一个别系分类。依据这堂课的常识点,运用常识图谱技能将与一元二次方程有关的常识点呈现出来。

人工智能教育机器人为教师供给各式各样的资源,教师依据常识点以及学生的分类状况,为每类学生选不同的资源,对影音视频、参阅文件、测验、作业等在可控范围内进行前期的片面挑选。在学习内容的呈现方面,教师挑选一元二次方程的导入情境,经过语音操控人工智能教育机器人将视频投到电子白板上。学习活动施行进程中,学生观看视频、学习参阅文件、做测验、的逻辑次序教师需求提早规划好。学生先团体观看视频,学习参阅文件等资源时,人工智能教育机器人为学生推送不同的学习资源,经过学生的智能移动终端呈现给学生,学生在智能移动终端上发作的数据传输到人工智能教育机器人傍边,人工智能教育机器人为教师实时反应相应数据。教育活动施行进程中,学生经过智能移动终端将问题传输到人工智能教育机器人里,能答复的问题人工智能教育机器人随机挑选不同的答复办法回应学生,无法辨认的问题反应到教师端。讲堂结束后,人工智能教育机器人依据这堂课多终端反应的数据实时为教师呈现单个学习者的点评陈述以及整个班级的学习状况,从而了解这次讲堂的学生分类状况,为下一次做教育规划供给了可参阅的依据。

图3电子白板和PAD环境下的人工智能教育机器人支撑的新式“双师”讲堂环境

六、定论与“人机协同”研讨展望

新式双师讲堂中人工智能教育机器人承当了部分教师的功能,这意味着人工智能年代学习时空傍边会呈现新式的“人机协同”作业场景。未来的人工智能讲堂,关于教师来说需求做到以下几个方面:

榜首、了解“人机协同”才智教育环境。新式“双师课g2023堂”关于教师来说,了解新式“双师讲堂”不只仅是了解人工智能教育机器人,关于人工智能教育机器人中的体系、以及背面的智能渠道以及大数据渠道包含讲堂傍边运用的多媒体设备以及可穿戴设备都要有所了解。关于相应的才智教育手法也要了解,教师需求承受新式的才智教育手法,主动地去测验“人机协同”的新式讲堂。

第二、重视“育人”层面的教研活动。从中心素名门闺秀在现代养层面来说,人的全面展开表现在人文见识、科学精力、学会学习、健康日子、职责担任、实践立异等层面,这些层面是人的生物、思想、社会特色的表现,也是人工智能教育机器人无法代替教师的中心要害。人工智能教育机器人能结束重复性、机械性的作业,教师怎么聚集有生命特征的作业,结合传统的德智体美劳以及现在的中心素质,这需求学校多展开新式“双师讲堂”中才能培育、价值引领、情感引导的教研活动,促进教师习惯教师功能的改变以及人机协同的分工。

第三、培育学生“人机协同”的知道和才能。新式“双师讲堂”傍边,不只教师有“人机协同”教育场景,学生也有“人机协同”学习场景。人工智能年代,与机器一同学习也是根本的信息素质,关于技能运用也是中心素质傍边的根本要害。教师在本身学习“人机协同”的进程傍边,也要培育学生“人机协同”的知道,为学生在人工智能年代与机器一同作业做出前期的沉淀。教师能够常常安排学生参与人工智能活动,让学生多触摸新式的人工智能教育产品,让学生接收人工智能教育机器人等智能设备成为一种常态。在人工智能年代,社会需求的是能和机器智能一同作业的人,培育学生“人机协同”的知道和才能有助于学生习惯社会需求,顺应年代的趋势和潮流。

本研讨首要剖析了已有的教育机器人在教育中的实践事例,论说了智能年代人工智能的要害技能以及人机协同的相关概念,提出人工智能教育机器人能够在讲堂中的典型用处。依据边际核算的特色,发现人工智能教育机器人作为边际核算的设备集成体,在讲堂傍边能够实实际时数据反应,有利于讲堂的实时特性化教育,也有用办理了讲堂数据,将有价值的数据上传到云端。一同,人工智能教育机器人能够承当教师重复性的作业以及关于讲堂设备的办理作业。依据体系环境模型以及学习进程环境模型,提出了依据学习内容、学习活动、教育活动三个层面上的讲堂施行的考虑,规划了人工智能教育机器人的讲堂运用事例原型。

实际上,人工智能教育机器人傍边集成了许多人工智能技能,可是各技能的老练度并不相同,其间比较老练的是语音辨认核算,而依据常识图谱的特性化学习引荐以及依据核算机视觉的情感核算等技能还在实践探求进程傍边。此外,人工智能教育机器人进入中小学讲堂傍边,不是打破原有的才智讲堂环境,怎么将新技能适切地融入讲堂傍边,结束新式“双师讲堂”下学生心思展开以及学生的学习爱好和杰出习惯的养成,这是需求重视的问题。因而,人工智能教育机器人关于教师的“人机协同”才能要求较高,在人工智能教育机器人深度交融到中小学讲堂进程中需求教师的人工智能信息素质的进步。鄙人一阶段研讨进程中将聚集到人工智能教育机器人在讲堂中的详细运用实践,包含人工智能教育机器人与讲堂环境的整合,以及各种数据的交融与处理剖析,促进人工tarjiman智能教育机器人与讲堂深度交融,削减教师深重的作业强度,进步教育教育质量,结束规模化的教育公正和优质资源均衡作用。

参阅文献

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https://doi.org/10.13811/j.cnki.eer.2019.02.002.

作者简介

汪时冲,首都师范大学大学硕士研讨生,研讨方向:人工智能教育,教育机器人。邮箱:625306362@qq.com;方海光,职责作者,首都师范大学教授,研讨方向为教育大数据,人工智能教育,智能教育机器人,才智教育等,邮箱:fanghg2013@163.com.张鸽,首都师范大学副教授,硕士生导师,研讨方向为教育理论与教育办理,邮箱:6614912@qq.com。马涛,特级教师,北京市海淀区教育网络与数据中心主任,研讨方向为信息技能教育,移动学习,才智学校运用等,邮箱:3194@263.net。

本研讨得到中心电化教育馆教育信息技能研讨2018年度要点课题“人工智能布景下的教育机器人课程开发与运用研讨”(课题编号:1811120001)的支撑。

Research on the New "Double Teacher Classroom"Supported by Artificial Intelligence Educational Robots

——Discussabout Human-machine Collaboration Instructional Design and Future Expectation

Wang Shichong1, Fang Haiguang1*,Zhang Ge1, Ma Tao2

1(Collegeof Education, Capital Normal University, Beijing Haidian 100048)

2(Educational Network and Data Center, Beijing Haidian100048)

[Abstract] The reformof instructional methods and individualized learning of students can be acceleratedby intelligent technology, which is the basis of future education. Human-machinecollaborative education can exert differentad天下无双,汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”研讨,cvtvantages of teachers and artificial intelligence, and promote the individualizeddevelopment of students. In the future school, how to promote the teacher andartificial intelligence education robot as a "double teacher"collaborative teaching is obviously worth researching. It needs to make it moresystematic and concrete by means of research and model. Aiming at theapplication o老公我要f current artificial intelligence education robot, the impact ofartificial intelligence key technology on artificial intelligence educationalrobot was analyzed. In addition, a new "double teacher classroom"system classroom environment was built based on the concept of cloud computin天下无双,汪时冲、方海光:人工智能教育机器人支撑下的新式“双师讲堂”研讨,cvtgplatform and edge computing development platform. Furthermore, the new"double-teacher classroom" learning process environment supported byartificial intelligence educational robots was given, and the relevant caseprototypes of artificial intelligence educational robot teaching applicationsin the classroom environment were designed, and corresponding thinking wasgiven on how to implement the classroom. The conclusion is that the artificialintelligence educational robot is the integrated and figurative embodiment ofintelligent technology. It can be used as another "teacher" role inthe classroom to form a new instructional form. In the future education, teachers need to be familiar with the"human-machine synergy" smart instructional environment, carry outthe instructional activities that focuson "cultivating people", and at the same time cultivate students'awareness and ability of "human-machine synergy", which is the basisof talent demand in the era of artificial intelligence.

[Keywords]Human-machine Collaboration, Artificial Intelligence, Intelligence EducationalRobot, New "Double Teacher Classroom", Classroom Instruction

来历:《长途教育杂志》2019年02期

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