肖媚娇

[摘           要]  从去年开始，人工智能技术已经成为全国职业院校技能大赛教学能力比赛的研究热点，如何利用人工智能技术突破课堂的教学重难点成为每个教师钻研的方向。针对全国计算机一级考证的理论题难以提分这个教学难点，制作了一个基于人工智能技术的刷题手机应用程序，基于人工智能的知识表示、机器学习技术，对无忧考证系统中的361道题目梳理出其知识点，然后将题目分别对应到每个知识点上，录制每个知识点的微课视频。利用这个系统，学生能根据知识点去刷题，并将错题自动收藏到错题集中，以便再次刷错题，直到把错题做正确为止。

[关    键   词]  人工智能;机器学习;知识表示;教学难点;错题集;全国计算机一级考证

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）34-0142-02

教育人工智能，简称E-AI，集合师资、内容、工具，为学习者提供“私人定制”的智能教育教学学习生态系统，它是将人工智能与学习科学相结合而形成的一个新的研究方向。2017年7月，我国国务院发布《新一代人工智能发展规划》，将人工智能研究提升到国家战略层面，可见人工智能对教育的重要性。由此看出人工智能技术是教育界当前的研究热点，人工智能本身是计算机科学的一个分支，是一个模拟人类能力和智慧行为的跨领域学科，而人工智能辅助教学也需要加入教育学、心理学的技术。

一、人工智能技术辅助教学的应用实践

既然都是计算机科学技术，那么其本质都是人将重复工作的模块交给计算机去完成，而我们人则做一些顶层设计和资源开发的工作。

在学科教学领域，有很多人工智能系统逐步投入市场。以高一数学为例，要在这份试卷上拿到满分，关键是熟练掌握所有的知识点及其题目。于是题库研发人员就组织全国名教师梳理出初一数学的所有知识点，然后每个知识点配以相关的单一知识点的有代表性、不重复的题目，然后将这些题目从低、中、高难度进行划分。

当学生刷这些题目的时候，人工智能系统的智能关键体现在这两个地方：（1）学生做综合知识题的时候，如果出错，它会提供每道题目的讲解视频及该知识点的讲解视频;（2）学生做综合知识题的时候，如果出错，系统就判断出学生的哪个知识点没有掌握，进而给他推送该知识点的讲解视频，并推送该知识点的低、中、高难度的题目，直到学生掌握为止。

从以上应用实践我们可以看出，教育人工智能给教育带来三大重要变革：（1）教师的角色从机械、重复化的讲解转变为更具有挑战性的工作，如知识点的梳理、知识点和题目的高效讲解;（2）学生的个性化高效学习真正能得到实现;（3）从教育管理的角度，科组集中备课，每个教师负责擅长的那一部分，最后形成集大家之所长、质量很高的一套资源。

二、人工智能技术辅助教育使用的相关技术

（一）知识表示

即研究知识的组织，主要是从知识、技能这两方面建立范式。

1.知识

将人类对某一个知识点的理解梳理出一个范式。如百度百科，它用以表示动物的范式是定义、形态特征、栖息环境、生活习性、分布范围、繁殖方式、亚种分化、种群现状等。

2.技能

解决某一个问题的常用步骤。第一种类型是线性步骤，比如百度经验，它展示出解决某一个问题的若干步骤;第二种类型是非线性步骤，里面包含很多的判断条件，比如云鲸机器人，它的扫地步骤是：（1）建立模型并生成扫地路线;（2）沿着扫地路线进行扫地，那么当遇到障碍物时，它的前置摄像头会进行扫描，判断障碍物的大小，采取不同的路线。

（二）机器学习

研究从数据中挖掘信息，从信息中归纳知识，实现统计描述、相关分析、聚类、分类、规则关联、预测、可视化等功能。目前很多人工智能辅助系统都能实现对学生学业成绩的评定，比如借助英语跟读功能能发现学生的读音、语调等错误，借助英语单词本将本节课学生要掌握的单词，通过测试，将学生没掌握的单词放入艾宾浩斯单词本中，给予学生3次复习机会，学生回头去复习，如果正确则减少一次复习机会，如果错误则增加一次复习机会，学生不断地去复习，直到这个单词的复习机会为0，则将这个单词剔除单词本。

（三）模式识别

研究被识别物的语音、语调、语速、图像、人脸、情感、物体大小等模式的识别，如百度导航App的小度机器人，能准确识别人的语言，顺利与人对话。

（四）自然语言处理

研究如何理解和产生人类自然语言，包括语音和文字两种形式。在英语学习中，衍生出很多基于人工智能的App，比如网易有道词典笔能通过扫描文字将其他语言翻译成中文。

三、人工智能技术支持下的一级考证教学实践

全国计算机等级考试一级考试是一门理论题与操作题相结合的考试，理论题一直是学生学习的难点。我非常希望能制作一個针对一级考证理论题的智能刷题系统，有以下三个功能。

1.对知识点有清晰的梳理，能按照知识体系去梳理出理论题的考点，并且都有对应的微课讲解视频。

2.将题库中一共361道题目分别对应每一个知识点。

3.具备错题收集功能，将学生做错的题目汇总到错题集中，每刷对一次就从错题集中删除该题。

4.具有教师端和学生端，教师能实时看到学生的完成情况。

我借助一款智能试题App，实现全国计算机一级考证人工智能系统。具体做法如下。

（一）知识点梳理

通过对2020年无忧考证软件中的所有理论题目进行分析，我梳理出以下知识点。

（二）刷题软件

为什么需要一款专门的刷题软件？由于考证时间紧张，我们上课更多的时间在操作题的教学上，而针对理论题的复习，我们只能利用课后刷题的方式去完成。虽然无忧有其对应的手机版App，但仍存在三个问题：（1）知识点的梳理不够细致，里面对应的题目较乱，很多题目都放错知识点了;（2）只适合个人学习，没有教师端;（3）需要收费，这是我们不能使用的根本原因。因此我们需要制作一款适合任课教师导入自己归纳出的知识点和搜集到的题目的手机应用程序。

我使用了一款免费的手机App就能很好地解决这个问题。首先新建一个教师账号，然后新建一门课程。

接着我主要使用两个功能：一是课件功能，二是题库功能。课件功能：教师可以导入微课视频，方便学生反复观看教师录制好的高效讲解视频，从而掌握好每一个知识点;题库功能具体有三个功能：（1）学生能根据知识点去导入对应的题库，然后学生便能一个个知识点地去刷对应的题目;（2）教师可以抽取每个知识点中的部分题目组成试卷，能从学生的完成情况中看出哪些题目是学生常错的，从而加入试卷中;（3）当学生刷完一个知识点后，系统能将他做错的题目归入错题集中，学生可以打开错题集进行复习，直到做对全部错题为止。

通过这个人工智能复习系统，我发现我所任教的2018级学前教育8班的理论题的综合测试成绩有了明显的提高，在满分是20分的情况下，其平均分从原来的7.34分提高到18.72分。学生反馈说：“原来学习理论题，教师讲知识点都是一整章书，然后布置对应的练习题，感觉做起来很多内容记不住，现在将知识点一个个挑出来，讲完一个知识点就做对应的几道题目，题目不多，知识点也就一个，我通过这种小步走的讲练结合的方式就能彻底地弄懂这一个知识点。对于综合测验，我第一次可能还会错比较多，但只要坚持一天天刷错题，就能越刷越少错题，直到完全掌握，这让我很有刷题的兴趣。我坚持每天刷题，越刷越少，直到教师不管出里面哪一道题目，我都能做到满分。”

总之，这种人工智能技术辅助一级考证理论题教学，实现了三个教学效果：（1）提高学生个性化教学效率;（2）激发学生刷题兴趣;（3）班级刷题情况全过程教师清晰可控。

在中职领域乃至整个计算机科学技术的教学领域，我认为分为三种类型的技能：一是软件操作，二是编程，三是理论。在上面的应用实践中我尝试了如何使人工智能技术去辅助学生掌握理论知识。接下来我将开展更多的研究，比如针对软件操作技能，我将开发一个基于软件操作步骤的人工智能系统，助力学生掌握固定的软件操作方法，从而形成熟练的技能，特别是学生出现操作失误的时候，系统能提醒学生出错，实实在在地帮助中职学生提高编程能力。

参考文献：

[1]余胜泉.人工智能教师的未来角色[J].开放教育研究，2018（2）：16-28.

[2]贾积有.人工智能赋能教育与学習[J].远程教育杂志，2018（1）：39-47.

[3]许亚锋，高红英.面向人工智能时代的学习空间变革研究[J].远程教育杂志，2018（1）：48-60.

编辑 原琳娜