构筑“人工智能+教育”的生态系统（2）
3、“人工智能+教育”的研究现状
所谓“人工智能+教育”，是人工智能与教育的深度融合与发展。“人工智能+教育”的研究如火如茶，产生了较多的研究成果。目前，主要应用形式为人工智能教育，通过将人工智能应用于教育领域，以提升教育的质量。即“人工智能+教育”，可以实现大规模的定制化教育内容及精准服务，帮助老师批改作业、与学生交流、促进个性化学习等。
“人工智能+教育”的研究现状如何?本文以人工智能教育的相关学术成果为研究对象，通过对其进行关键字词的云图分析和共词网络图分析，以透视“人工智能+教育”的研究现状。我们以“中国知网”为分析数据库，以“人工智能教育”为主题进行全数据库检索，截止到2017年5月30日，共检索到相关文献469篇，其中2000年以前共55篇，2000年以后(含2000年)共414篇。最终选取2000年以后的文献作为研究对象，其中去除报纸以及相关性较低的文献后，共有91篇文献供本文研究。
3.1、关键字词的云图分析
1.高频关键词的确定
使用SATI3.0( Statistical Analysis Tool for Infor-metrics，文献题录信息统计分析工具)统计分析高频关键词。我们选取了频次由高到低排列的前50个关键词，用以生成“人工智能教育”高频关键词。
2.生成关键词云图
将“人工智能教育’，高频关键词和相应频次导入在线云图生成工具WordArt ( hops://wordart.com/)中，通过相关设置即可生成“人工智能教育”高频关键词云图，如图2所示。
3.云图的初步分析
(1)“人工智能+教育”的应用形式。人工智能与教育的结合充满着无数可能，“专家系统”是目前“人工智能+教育”的主要应用形式。随着技术的发展，人工智能也越来越多地应用到了网络教育、远程教育当中。知识库和学生模型是“人工智能+教育”的重要组成部分，在此基础上，智能教学系统、智能决策支持系统、智能计算机辅助教学系统也发展迅速。此外，“人工智能+教育”也开始逐渐面向“互联网+”教育、科学技术教育、STEAM教育、情感教育等教育新方向。
(2)“人工智能+教育”的关键技术。信息技术、教育技术、人工智能技术是实现“人工智能+教育”的三大技术基石。其中，相关的信息技术、人工智能技术有:机器学习、深度学习、自然语言处理、人工智能算法、神经网络、推理机、学习计算、图像识别等技术，相关的教育技术有:教学设计、课程建设、教学方法等内容。
(3)“人工智能+教育”的教育目标。教育是一项复杂的事业，传统的教育教学中教师和学生的重复劳动量大，人力资源浪费严重。“人工智能+教育”可以有效地弥补传统教育的缺陷，着重于培养学生能力，提升学生信息素养，满足学生个性化学习的需求，实现智慧教育的目标。
3.2、关键词共词网络图的分析
1.共词网络图生成
使用SATI 3.0生成“人工智能教育”高频关键词共词矩阵，然后将共词矩阵导入社会网络分析软件UCINET中，通过相关操作生成“人工智能教育”高频关键词共词网络图。
2.共词网络图分析
(1)“人工智能+教育”目前的研究热点。人工智能位于共词网络图的中心位置，与大部分关键词都关系紧密。此外，教育技术、专家系统与其他关键词的联系也比较紧密。这说明人工智能、教育技术、专家系统与其他关键词在同一篇文献中共同出现的次数最多，是研究者关注的重点，代表着目前“人工智能+教育”的研究热点，并且其他相关研究也围绕着
这些关键词开展。
(2)“人工智能+教育”未来的研究趋势。人工智能教学、科学技术教育、STEAM教育、人类智能等关键词位于共词网络图的边缘位置，关键词之间比较稀疏，与其他关键词联系较少。这说明目前研究者对与这些关键词的关注程度相比位于中心位置的关注程度要低。但这并不代表这些内容不够重要，只是目前对这些内容的研究相对较少，反而从某种程度上来看，这些内容可能将会成为“人工智能+教育”的未来研究方向和趋势。
(3)“人工智能+教育”的过渡与桥梁。位于共词网络图中间位置的内容，是联系网络边缘与中心的桥梁。学生模型、自然语言处理、机器学习、“互联网+教育”、智能教学系统等关键词，位于共词网络图中心与边缘的中间位置，是目前“人工智能+教育”比较关注的研究内容，这些内容是人工智能面向教育应用的过渡区域，也是联系人工智能与教育的桥梁。
4、“人工智能+教育”的内涵
学者闰志明等从学科发展角度，首次给出了教育人工智能的内涵:人工智能与学习科学相结合而形成的一个新领域，教学模型、领域知识模型和学习者模型是其核心。我们在这一内涵论述的基础上，将从孕育条件、主要特征和作用三方面，进一步构筑与丰富“人工智能+教育”的内涵。
4.1、“人工智能+教育”的孕育条件
1.技术基拙
如前述，从技术方面看，人工智能的发展经历了计算智能、感知智能、认知智能三个阶段，由“能存会算”到“能听会说、能看会认”再到“能理解、会思考”，由简单的“机械智能”不断朝着复杂的“人类智能”方向发展。缘于受教育对象—人的高度复杂与多样，教育又是一项需要极大的人类智能来从事或处理的高复杂行业，越来越“智能”的人工智能技术，为实现“人工智能+教育”提供了坚实的技术基础。目前，“人工智能+教育”的应用也越来越多，越来越智能或聪明，比如，基于语音识别技术的口语智能评测、内容与学习方式的智能化精准分析等。
2.理论指导
我们通过上述高频关键词云图、共词网络图，对“人工智能+教育”进行研究现状分析可知，目前，我国“人工智能+教育”相关研究较多，研究覆盖面较广，涉及到“人工智能+教育”的应用形式、关键技术、教育目标等各个方面，其研究热点、未来的研究趋势也日益清晰可见。所有这些学术研究成果，为“人工智能+教育”的发展与应用，提供了良好的理论指导与基础。
3.应用推进
国内外一些著名科技公司、企业竞相开发、推广和应用教育智能产品，也是推进“人工智能+教育”的动力。国内企业尤其关注“人工智能+教育”产品的开发，已经依托人工智能技术研制和开发了各类教育智能产品。主要有科大讯飞的畅言智慧校园、上海易教的智慧课堂系统、浙大万鹏的智慧云课堂等，初步构建了智慧校园、智慧课堂、智慧学习、智慧考试一体化的教育智能产品体系。
4.政策保障
国家宏观层面的战略政策是落实“人工智能+教育”的重要保障。创新人才培养是当前世界各国摆在优先位置的战略计划，人才的培养离不开教育，只有创新教育才有可能培养出创新性人才。我国近几年越来越关注人工智能在教育领域的应用，颁布了一系列相关政策。比如，国家最近颁布的《新一代人工智能发展规划》指出，要“建立在线智能教育平台，完善人工智能教育体系”，这就为我国“人工智能+教育”的发展莫定了基础。
4.2、“人工智能+教育”的主要特征
学界一般认为，“互联网+”具有跨界融合、创新驱动、重塑结构、尊重人性、开放生态和连接一切等特征。陈丽教授指出，“互联网+教育”的本质特征在于秉承开放教育的理念，面向知识经济时代教育的新需求，价值取向在于推动传统学校教育制度的变革.秦虹、张武升提出，“互联网+教育”具有跨界连接、创新驱动、优化关系、扩大开放和更具生态性等五个本质特点.李子运从教师发展的角度，提出“互联网+教育”具有六大特征:高密度互通性、高效率生成性、大规模涉猎性、大数据感知性、新事物熟悉性、新领域淡然性.项贤明在“人工智能与未来教育”高峰论坛上指出，未来智能时代的教育是一种“人性为王”的教育，德行和情感等人性特有的东西应当受到极大的重视
我们认为，“人工智能+教育”在于依托人工智能技术，是基于“互联网+教育”的深化，其特征主要体现在如下六个方面。
1.创新驱动
马化腾在《关键:智力资本与企业战略重构》一书中，把关键驱动要素分为三大类:资源、客户、创新。延伸至教育领域，这三大类关键驱动要素即为:教育资源、教育用户、教育创新。目前，我国教育仍以教育资源驱动为主，教育用户驱动为辅，教育创新驱动不足。“人工智能+教育”则带来了一股改变这种教育现状的强大力量，它通过人工智能技术在教育应用上的创新，如，基于语音识别技术的语音教学、基于图像识别技术的智能评卷等，推动教育自身的不断变革与创新。
2.重塑结构
“人工智能+教育”变革了教育资源的结构。在教育资源数字化的基础上，“人工智能+教育”更强调资源的多样性和非结构化，并赋予资源新的语义，能随时为学生提供个性化的、学得舒服的学习资源;同时，“人工智能+教育”变革了师生关系结构，它使得教师从繁冗重复的机械性工作中解放出来，成为学生的教练或师傅，能有精力更加关注到学生的高阶思维、创新能力的培养。因为，人工智能技术能够感知学生的不同喜好与需求等特征，依据学生特征提供自适应的学习服务，学生由知识消费者转变为知识创造者。人工智能技术正构建一个以学习者为中心的新型学习环境，以培养创新性人才为导向，最终重塑教育内外部结构，使其从传统教育模式发展为现代教育模式，满足知识经济时代的发展需求。
3.开放生态
在“大众创新、万众创新阳寸代，教育作为创新人才培养的重要领域更加不能“故步自封”。“人工智能+教育”是教育领域走出“界限”的重要一步，它以人工智能技术为基础，利用技术的优势来拓展教育边界，向先进领域开放。同时，在人工智能技术的支持下，社会各企业研发产生的各类教育智能产品，会不断与教育各要素发生“化学反应”，形成双向互补与多赢格局。“人工智能+教育”会促使教育不再局限于校园，而开始面向社会各系统。将学校、社会、企业有机连为一体，最终构建起互联网时代新型教育生态环境，成为教育向外开放的接口。
4.尊重个性
“人工智能+教育”提供的教育服务充分尊重师生人性，能依据教师、学生的特征和需求，提供精细、富有实效的个性化教育服务。比如，人工智能技术能够根据学习者的学习特征(认知水平、学习风格、兴趣爱好、学习目标等)，如同“订餐式”一样，为每一个学习者提供不同的个性化学习服务。当学习者的学习特征不明确或效果不明显时，人工智能技术还可以通过智能算法或数据分析，基于各类知识库进行推理，即时反馈，从而不断矫正服务不足，提高个性化服务水平。这，也同样适用于教师。
5.服务智能
“人工智能+教育”所提供的教育服务是动态的、智能的，它能够理解周围的教学环境，随着教学环境的变化而做出适时、恰当的反应。人工智能所感知的教学环境，是传统教学物理环境和教学人文环境的总和，其中，教学物理环境包括教学地点、教学时间、教学设备等因素，教学人文环境包括学习者、教师、文化背景等因素。根据不同的教育场景、不同的参与教育的角色、不同的文化背景等因素，人工智能技术提供着动态的智能化教学服务。即它所提供的教育服务是智能的，是尊重人性的，能依据用户的特征和不同需求，能够“聪明的”动态化调节。而且这种智能化服务，会随着人工智能技术的不断提升，呈现出更好的服务水准。
6.自治演进
“人工智能+教育”系统是一个独立、自治的系统，它可以不受环境和用户干预而自主运作，能自主控制自己的行为和内部状态。例如，学生考试完成后，人工智能系统依据评分规则在后台自主评测学生试卷，而不受教师、学生行为的影响。人工智能技术能够依据以往经验调整自身行为，进行基于深度学习的自主学习，不断完善自身功能，系统不断地演进。例如，现在一些人工智能系统可以根据以往不同的教学效果，不断改进教学策略，生成新的教学方法，完善教学策略库的建设，通过“人机协作”，提升教师的教学效果。