文∣徐凤婷

自人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)的概念首次在1956年美国达特茅斯会议上提出后，经60多年的发展，人工智能在物联网、云计算、大数据、5G等新兴技术的驱动下取得了长足的发展，逐渐成为国际竞争的焦点。2017年7月国务院下发的《新一代人工智能发展规划》明确提出实施全民智能教育项目，在中小学设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。[1]2019年5月16日，国际人工智能与教育大会上描绘了人工智能时代教育的发展图景，提出了“人工智能+教育”全球合作发展框架。

伴随着人工智能在教育中的不断深入，广大专家学者在人工智能教育领域也进行了积极的探索和研究。为更清晰地把握当前国内“人工智能+教育”的研究热点与发展趋势，有必要对这些研究成果进行梳理与分析。本研究通过发文量统计、关键词频次及中心度、关键词共现图谱、聚类和时区视图的分析，以窥探近十年国内人工智能在教育领域的研究热点与趋势发展的全貌，为未来基础教育阶段的人工智能教育提供一些思考。

一、研究设计

(一)研究方法与工具

采用文献计量分析法，借助于CiteSpace v.5.5.R2可视化分析工具，基于知识图谱、聚类主题、时区视图等对文献进行定量分析。

(二)数据来源与处理

因现有的关于“人工智能+教育”的期刊文献数量较多，而1993年至2010年的研究文献较少，为更深入了解近十年的研究发展情况，选择2010—2019年的“核心期刊”与“CSSCI”期刊进行分析。对中国知网(CNKI)数据库中的期刊论文进行检索，检索时间为2019年10月19日，采用“高级检索”方式，以主题词“人工智能”并含“教育”或主题词“AI”并含“教育”的方式分别进行检索，剔除会议通知、报道文件等与主题不符的相关文献，得到具有代表性的345篇论文作为研究样本。

二、研究热点分析

(一)发文量统计

图1 国内“人工智能+教育”2010—2019年发文量统计图

通过发文数量分布可在某种程度上了解该领域的研究发展状况。国内近十年“人工智能+教育”的发文量如图1所示。2010—2015年国内研究处于平缓状态，从2016年起，国内研究人工智能教育的文献逐年递增，2017—2018年的发文量暴增，增长90篇。这归结于2017年国内发布的《政府工作报告》及《新一代人工智能发展规划》中明确提到人工智能，国家对人工智能的高度重视进而引起专家学者们对人工智能在教育领域发展的热切关注，2017年被业界称为“人工智能元年”。2019年的发文量只统计到10月19日，共发表了180篇，成为近十年发文量最高的一年。从发文趋势可预测，随着人工智能在教育领域的不断深入，未来几年人工智能教育的研究将持续火热，进入高速发展阶段。

(二)关键词共现图谱

关键词是对文献主要内容的高度概括, 在一定程度上代表着一篇文献的研究中心内容。网络节点的中心度是反映节点核心程度的重要指标之一。[2]通过分析关键词的共现网络、高频次及中心度可以在一定范围内了解研究者的共同关注内容，即研究热点。

图2 国内“人工智能+教育”关键词共现图谱

(三)关键词频次分析

近十年国内“人工智能+教育”的研究文献中高频关键词统计如表1所示， 排名前十的关键词有“人工智能、智能教育、智慧教育、人才培养、教育、大数据、深度学习、高等教育、职业教育、教育大数据”。其中除“人工智能”这一关键词外，频次达20次以上的有“智能教育”与“智慧教育”。

表1 国内“人工智能+教育”高频关键词统计

序号关键词频次序号关键词频次1人工智能2509职业教育122智能教育2410教育大数据113智慧教育2011人工智能+教育114人才培养1612教育应用115教育1613人工智能时代116大数据1514教育人工智能107深度学习1515教育信息化108高等教育1316个性化学习10

(四)关键词中心度分析

分析关键词的中心度可了解关键词在某一领域的研究重要性(如表2所示)。中心度排名前十的关键词为“人才培养、智能教育、互联网+教育、学习空间、地平线报告、EAI(教育人工智能)、职业教育、人机协同、自适应学习、教育人工智能”。从关键词频次及中心度看，关键词“人才培养”“智能教育”处于“人工智能+教育”的核心地位。

表2 国内“人工智能+教育”关键词中心度统计

序号中心度关键词年度序号中心度关键词年度10.44人才培养201790.29自适应学习201820.38智能教育2017100.25教育人工智能201730.38互联网+教育2019110.24教育201840.36学习空间2018120.23智能图书馆201850.35地平线报告2019130.23终身学习201860.33EAI2017140.22混合学习201970.31职业教育2017150.21学习分析201780.30人机协同2018160.20学习2019

(五)研究热点主题

本研究对关键词频次达5次及中心度在0.1以上的关键词进行归纳，分析出近十年“人工智能+教育”的四个研究热点主题为“人工智能+教育”的技术应用、“人工智能+教育”的智能环境、“人工智能+教育”的教育体系、“人工智能+教育”的学习路径。

1.“人工智能+教育”的技术应用

基于“大数据、深度学习、教育应用、人机协同、机器学习、学习分析、自适应学习、区块链、教育大数据”等关键词形成“人工智能+教育”的技术应用主题。当前，以大数据分析、机器学习、深度学习为核心的人工智能，其发挥作用的前提是具有大量的有效数据。数据是人工智能运行的根本。[3]随着人工智能与教育的融合发展，催生出智能化教学平台、智能测评系统、智能机器人等新应用，促进教与学从而实现人机协作教学，提升教学效果。技术与教师的有机结合，依然是人工智能与教育结合的根本之策，人机协同的目的在于使人工智能成为人类智能的自然延伸和拓展，借助人机协同更有效地解决复杂问题，最大化地发挥人工智能在教育中的优势。[4]

当前人工智能处于应用发展期，但尚处于弱人工智能阶段，人工智能只能按照人类设定的程序做某件事，没有自我意识。[5]Lane等学者指出人工智能与教育的融合路径，不仅仅是使用新兴技术去解决教育中的问题，更应该体现出研究者与实践者群体通过跨领域的合作，从更广阔的研究领域和视角共同探究教育问题的本质，寻求洞见、创新方法。[6]人工智能技术融入基础教育需充分考虑技术本身及基础教育的特征，有效结合学校正式教育、家庭教育、课外学习、非正式学习，真正实现人工智能技术赋能于教育发展。教育者需充分理解技术与教育的关系，考虑如何更好地在教学实践过程中将技术服务于教育。

加强新时代的司法所建设，先天不足多、现实困难多，如何破题、如何推进？我的意见是先补齐、先发动、先整合，用这样的思路，武装头脑、指导实践、推动工作。而不是先要编制、先要住房、先要投入，要通过有为有位，主动为地方党委政府“遮风挡雨”，争取党委、政府的重视和加大投入。

2.“人工智能+教育”的智能环境

基于“智能教育、智慧教育、人工智能时代、教育信息化、智能教学系统、学习环境、智能图书馆、学习空间”等关键词形成“人工智能+教育”的智能环境主题。“智慧教育”被列为推动教育信息化2.0发展的“八大行动”之一；智慧教育在发展形态与人才发展目标上，以人工智能为代表的新一代信息技术正极大地推动教育形态走向智能化和智慧化，即从智慧教育 1.0迈向智慧教育2.0。[7]人工智能时代的基础教育需以教与学的智慧学习为基础，建设智慧的课堂教学文化。[8]

人工智能一个显著特点是智能化，基于5G、云计算、大数据等技术的推动下形成智能交互平台、资源、移动终端，构建智慧化的教与学大环境，促进优质资源的创生与共享。建立基于大数据智能的在线学习教育平台，需要搭建以学习者为中心的学习环境，开发深层次、智能化、全面性的学习分析系统，为教师、学生、管理者等提供精准的教育教学服务。[9]

3.“人工智能+教育”的教育体系

基于“人才培养、智能教育、智慧教育、高等教育、教育人工智能(EAI)、职业教育、精准教学、未来教育”等关键词形成“人工智能+教育”的教育体系主题。人工智能时代的人才培养从批量化标准式的培养转向个性化智能型的培养。当前人工智能人才的短缺问题日渐凸显，据《全球人工智能产业分布》报告统计，2017年全球人工智能人才储备，中国仅有5%左右，人才缺口超过500万人。2019年国际人工智能与教育大会上，习近平主席提出积极推进人工智能与教育的深度融合发展，让人工智能真正进校园、进学科、进课堂，培养大批人工智能高端人才。

祝智庭等学者认为智慧教育所培育的智慧人才，善于学习、善于协作、善于沟通、善于研判、善于创造、善于解决复杂问题。[10]钟绍春学者认为智慧教育有两个层面，一个是要培养学生的智慧，另一个是教学和学习过程与方法要智慧。[11]在教育领域中，人工智能基于教育改革，助推智能教育、智慧教育，促进教育创新。随着人工智能时代的到来，技术变革、产业创新、岗位更替，基础教育、高等教育及未来教育都需加快变革教育以适应技能变化的需求。

4.“人工智能+教育”的学习路径

基于“深度学习、个性化学习、学习分析、机器学习、自适应学习、终身学习、混合学习”等关键词形成“人工智能+教育”的学习路径主题。随着深度学习、机器学习、自适应学习及混合学习的逐步普及，网络化、智能化、个性化的学习环境促使“人人皆学，处处能学，时时可学”成为可能。智能技术对个性化学习具有特殊的意义。[12]人工智能技术不仅提供个性化服务，也可以精准地定位每个学生的需求并及时给予帮助，为教育资源不均衡等问题提供解决路径。人工智能使机器学会学习的同时，也悄然改变着我们的思维方式和学习路径。人工智能提供的学习路径可能是独特和新颖的，但它只能基于现实进行逻辑运算预测未来，是否具有创新的价值仍须学习者根据自身需要来进行判断。[13]人工智能时代的学校教育应是为人的未来发展及终身学习做准备。在人工智能的高速发展下，助推基础教育实现智慧化、学习化的教育路径，这既是动态发展的过程，也是持续推进的目标。

三、研究发展趋势

(一)聚类视图分析

在CiteSpace的时间切片区(Time Slicing)中选择2010—2019，时间切片为2，节点类型(Node Type)设置为关键词“Keyword”，进行聚类可视化分析后(如图3所示)得到的模块值(Q值)为0.7655，大于0.7，平均轮廓值(S值)为0.5086，大于0.5，说明划分的聚类结构是显著、合理的。[14]通过聚类视图呈现不同的研究主题，展示研究领域的方向分布及趋势。

图3 国内“人工智能+教育”聚类视图

通过分析时间线视图中各特征词的连接关系，可以看出“人工智能+教育”的研究热点发展及其变化趋势，理清起源与发展方向。聚类“#0教育”的特征词有“变革、人机协同、教学自动化”等。聚类“#1终身学习”的特征词有“新工科、职业教育、个性化教育、教师”等。聚类“#2对策”的特征词有“人才培养、实施对策、产教融合、基础教育”等。聚类“#3高等教育”的特征词有“教育信息化、教育本质、思想政治教育、STEM教育”等。聚类“#4精准教学”的特征词有“教育应用、教师专业发展、大数据、价值教育”等。聚类“#5未来教育”的特征词有“深度学习、智能教育应用、人工智能+教育、计算思维”等。聚类“#6智慧教育”的特征词有“智能教育、教育信息化2.0、智慧教育2.0、互联网+、智能技术”等。聚类“#7智慧学习”的特征词有“学习环境、地平线报告、互联网+教育”等。聚类“#8智能时代”的特征词有“自适应学习、5G、智慧学习”等。聚类“#9教育变革”的特征词有“学习分析、机器学习、教育大数据、EAI、育人”等。

从2011年至今，“#1终身学习、#4精准教学、#5未来教育、#6智慧教育”及“#9教育变革”一直是研究的热点，通过连线的承接关系，在未来还将持续研究；“#2对策、#3高等教育”和“#8智能时代”从2013年至今存在间歇性研究，均在2018年大幅度出现；“#0教育”与“#7智慧学习”自2015年逐步出现，在2018年研究较多，“#0教育”的传承关系在2018年成为高频关键词之一。“#6智慧教育”自2011年逐步出现，在2013年研究热度最高，2014年研究趋势平缓。“智能教育与智慧教育”在2017—2018年成为除“人工智能”外的最高频次关键词，又再次成为研究热点，在未来将持续被关注。随着教育信息化从1.0转向2.0的发展趋势，“#3高等教育”主要在2015年研究关注度最高，节点“STEM教育”在2018年研究较多，呈现连续性发展的趋势。“#9教育变革”中，2011年的节点为“EAI”，2012年为“机器学习”，2013年为“学习分析”，2017年为“知识图谱”，2018年关注度最高，研究趋势呈集中到分散再到集中的趋势，同“#0教育”都在2018年发生传承关系变化。

(二)时区视图分析

基于对数似然率算法(Log-Likelihood Rate，简称LLR)的方法进行聚类，取最高的特征词为聚类名，运行得如图4的时间线视图。通过时间跨度和节点连线可以直观了解某一研究主题的演进、研究关联性、传承性以及研究焦点的更新与变化。[15]研究共得到9个聚类，根据聚类中的高频关键词及对文献的研读，将研究演进趋势分为三个方向：人工智能的教育形态、智慧教育的学习探索、智能时代的教育变革。

图4 国内“人工智能+教育”研究时间线视图

1.人工智能的教育形态

这一研究演进趋势包含5个聚类：#0教育、#3高等教育、#4精准教学、#5未来教育、#6智慧教育。人工智能时代的到来促使教育形态发生深刻的变化，从高等教育到基础教育都备受教育界的关注。随着教育信息化2.0的深入发展，智慧教育的建设朝着“互联网+教育”大平台发展。教育是人类应对人工智能挑战的根本力量，只有通过智慧的教育培养智慧的人，充分发掘生命的内在潜质，人类才能在人工智能时代立于不败之地。[16]在教育信息化的大浪潮下，智慧校园、智慧教室的建设为基础教育阶段的人工智能普及与应用提供了新的发展机遇，也提出了严峻挑战。教育不是单纯地传递知识，而是一种智慧的、个性化的教育，人工智能与智慧教育相融合，利用智能设备与技术为教师和学生构建多样化的教学模式、管理方式、学习环境、学习资源等，提供更加有个性、精准的教与学。基于人工智能技术助推人机协同的精准教学，为教师的教学提供更多创新性的选择，为实现因材施教提供可能，在5G+AI信息技术生态的支持下，未来教育环境将进一步嬗变为“智慧+智能”化的教育环境。[17]

2.智慧教育的学习探索

这一研究演进趋势包含2个聚类：#1终身学习、#7智慧学习。2019年5月在北京召开的国际人工智能与教育大会上，通过的《北京共识——人工智能与教育》中提到利用人工智能等技术构建可支持人人皆学、处处能学、时时可学的综合型终身学习体系，开发人工智能促进灵活的终身学习途径。随着教育信息化从1.0向2.0智能化方向发展，在人工智能、5G以及大数据等新技术发展的助推下，充分应用各项智能技术，构建基于大数据的智能在线学习教育平台，为学习者提供强大的学习体验，是未来智慧学习的发展趋势。[18]随着人工智能时代的演进，基础教育在未来将呈现智慧化学习、多样化学习、个性化学习的发展特征。人工智能技术的落地改变日常工作、学习和生活的方方面面，智慧学习的实践及应用也日渐完善，将成为新一代人工智能教育的引领范式。

3.智能时代的教育变革

智能时代的教育变革演进趋势包含3个聚类：#2对策、#8智能时代、#9教育变革。随着大数据、5G技术的不断成熟，“人工智能+教育”的发展将发生深刻的变革。人工智能与教育的深度融合将成为我国教育领域人才培养的改革动力。据《全球AI领域人才报告》显示，截至2017年第一季度，全球人工智能专业技术人才超过190万人，其中美国85万人，高居榜首；而中国仅5万人，位居全球第七。

在未来，人工智能的人才培养将逐步普及，并落实到基础教育阶段。人工智能视域下的基础教育整体发展将逐步朝智慧化、个性化、数字化的方向变革与转型。

人工智能作为新一轮科技与产业转型的核心推动力，要加快人工智能的发展必须从教育抓起。伴随着人工智能在教育领域的普及与应用，人工智能的研究逐步迈向并落地于基础教育将成为未来的重要发展趋势。人工智能作为引领未来的战略技术，推进人工智能与教育教学的深度融合和创新发展已刻不容缓，但仍有许多具体问题和挑战亟须深入探索。如人工智能技术层出不穷，但目前仍停留在技术应用层面；实际教育教学视角的研究较少，未深入到教育的本质；人工智能在教育应用中出现的社会伦理及数据安全等问题，后续研究将持续关注人工智能在教育中的发展与应用。