张志祯,张玲玲,罗琼菱子,郑葳

• 1:北京师范大学教育学部教育技术学院

摘要(Abstract)：

在设想与推进人工智能的大范围教育应用时,不仅应关注未来、可能与工程技术,还应关注历史、局限与教学过程。为此,本文采用文献综述、历史研究与案例研究方法,从教育教学过程与历史发展角度,而非技术开发、系统架构角度,分析了人工智能对于计算机教育应用的增强与扩展,从教育"应用"完整过程中的人机分工问题呈现人工智能到底"自动化"了什么以及如何"自动化"。利用舒尔曼的教学实践推理框架,以Cognitive Tutor和AutoTutor为例,分析了以专家系统为核心的智能辅导系统的自动化方法;按照实现与应用流程,以Course Signals和WISE+c-Rater为例,分析了以机器学习为核心的学习分析系统和适应性指导系统的自动化方法。人工智能教育应用受限于人工智能技术的常识与符号接地、迁移等难题,智能教学系统则存在设计、开发与迁移、生态化应用、识别与评价等难题。总体上,在教育领域依托人工智能技术实现的自动化程度还很有限,增强教师的设计比替代教师的设计更具现实可能性。

关键词(KeyWords)： 人工智能教育应用;教学自动化;智能教学系统;计算机教育应用;交互主体;媒体工具;专家系统;机器学习;CognitiveTutor;AutoTutor;Course Signals;WISE+c-Rator

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 全国教育科学“十三五”规划课题“大学教学现代化的战略愿景与理论创新研究”(项目编号:BCA180085)

作者(Author): 张志祯,张玲玲,罗琼菱子,郑葳

DOI: 10.13541/j.cnki.chinade.2019.03.002

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• (1)既然本文强调微观教与学活动过程中学生“感知”到的计算机的角色,那也就限定了本文的分析不涉及计算机教育应用中不直接影响教与学活动的应用方式,诸如计算机应用于高利害教学评价(如阅卷)、教育管理与政策决策、校园安保等。
• (1)有关PLATO系统的详细介绍,参见https://en.wikipedia.org/wiki/PLATO_(computer_system)。
• (2)为符合汉语表达方式,本文中“教”常写作“教学”。这里的“教学”并不是“教与学的活动的统一”,而仅指人类个体或者机器支持、促进学习的活动。严格地说,人类个体的“学”涉及主体的认知加工、可创设环境、组织活动诱发,但不能直接设计,更无法被自动化。
• (1)IJAIED创刊于1989年,为庆祝创刊25周年,杂志社选择了过去25卷中34篇高影响力文章(Google学术上引用超过100次),请作者对文章进行回顾反思,形成了两期专刊(Grandbastien, et al., 2016)。这组文章发表的时间跨度为17年(1992—2009年),实证研究(empirical study)21篇(占比61.8%),非实证研究13篇(占比38.2%)。这组文章是20世纪90年代初到2010年左右人工智能教育应用领域最受关注的研究问题、方法与成果的缩影。
• (1)参见麦尔荀伯格与库基耶(2014)第19~20页。
• (1)WISE(Web-based Inquiry Science Environment)是美国加州大学伯克利分校Linn M.教授研究团队持续20余年的研究项目,也是所开发的网络科学探究平台的名称。平台上有系列公开的项目单元,如“热能的传递”“光合作用”等。详见https://wise.berkeley.edu/。自动反馈研究基于已有WISE项目,其教学内容、活动为教师与研究者一起设计、开发,c-Rater为学生的短文回答做自动评分(分类)。