三、教育人工智能的典型應(yīng)用模式

教育人工智能的應(yīng)用核心應(yīng)聚焦教育目標(biāo)和價(jià)值體系，利用人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與教育過(guò)程相融合，以產(chǎn)生1＋1＞2的效果（張坤穎等，2017）。根據(jù)目前人工智能技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，本研究認(rèn)為人工智能可以解決三個(gè)層面的教育問(wèn)題，分別是面向特殊人群的補(bǔ)償性教育、針對(duì)常規(guī)業(yè)務(wù)的替代式教育以及服務(wù)個(gè)性發(fā)展的適應(yīng)性教育（見(jiàn)圖2）。

圖2 教育人工智能三層次應(yīng)用模式

1．面向特殊人群的補(bǔ)償性教育

所謂補(bǔ)償，就是抵消損失，彌補(bǔ)缺陷（賈靜元，2016）。缺陷補(bǔ)償是特殊教育的重要目的，其有兩層含義：一是指用機(jī)體未被損害的部分去代替、彌補(bǔ)已損害的部分，以產(chǎn)生新的機(jī)能組合和新的條件聯(lián)系；二是指利用新的科學(xué)技術(shù)、工具與手段使機(jī)體被損害的機(jī)能得到部分或全面康復(fù)。

特殊教育中的群體一般包括聾啞學(xué)生、聽(tīng)障學(xué)生、視障學(xué)生、智障學(xué)生、自閉癥學(xué)生及肢體殘疾學(xué)生等，這些學(xué)生由于先天或者后天缺陷，在學(xué)習(xí)和生活上充滿困難。目前，人工智能技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于特殊教育領(lǐng)域（Drigas et al．，2011），它可以延伸特殊人群器官的功能，以技術(shù)手段彌補(bǔ)其智力或身體的不足，最大程度滿足不同特殊人群的需要，促進(jìn)其個(gè)性化學(xué)習(xí)。生活方面，利用教育人工智能可以促進(jìn)特殊人群的生活便利化。健康方面，應(yīng)用教育人工智能可以促進(jìn)特殊人群的康復(fù)專(zhuān)業(yè)化，尤其是自閉癥患者的康復(fù)治療。

自閉癥患者最缺乏社會(huì)溝通能力，而人工智能技術(shù)支持下的智能虛擬代理或智能社交機(jī)器人可以很好地與自閉癥患者進(jìn)行對(duì)話交流，獲取其社交行為關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并通過(guò)快速、非正式的評(píng)估來(lái)判斷患者是否理解活動(dòng)或進(jìn)行輕微的技能改進(jìn)，以培養(yǎng)自閉癥患者的語(yǔ)言能力、社會(huì)溝通能力甚至是情緒智力�？傊�，教育人工智能可以有效實(shí)現(xiàn)特殊人群的補(bǔ)償性教育，最大程度開(kāi)發(fā)其優(yōu)勢(shì)潛能，發(fā)展其多元智能，幫助其加快回歸主流社會(huì)，打破殘障人和正常人之間的隔閡。

2．針對(duì)常規(guī)業(yè)務(wù)的替代式教育

人工智能支持下的替代式教育強(qiáng)調(diào)通過(guò)技術(shù)達(dá)到與教師從事的某些教育活動(dòng)相同的作用，代替教師執(zhí)行部分任務(wù)。如圖3所示，在目前的教育人工智能應(yīng)用中，以自然語(yǔ)言處理和機(jī)器學(xué)習(xí)為核心技術(shù)的智能批閱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器智能閱卷、作文自動(dòng)批改；以語(yǔ)音識(shí)別測(cè)評(píng)技術(shù)為核心的語(yǔ)言類(lèi)教育應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)口語(yǔ)考試評(píng)分、口語(yǔ)練習(xí)糾錯(cuò)。因此，教育人工智能可替代教師執(zhí)行的常規(guī)業(yè)務(wù)主要體現(xiàn)在考試結(jié)果判定、作業(yè)及練習(xí)效果檢查兩個(gè)方面。

e－rater自1999年以來(lái)就一直被美國(guó)教育考試服務(wù)中心（ETS）用于自動(dòng)評(píng)分。該系統(tǒng)通過(guò)從大量文章中提取代表書(shū)寫(xiě)質(zhì)量的一系列特征，并對(duì)文章語(yǔ)言、內(nèi)容、篇章結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)分析，包括詞匯復(fù)雜度、語(yǔ)法錯(cuò)誤的比例、文章風(fēng)格、單詞總數(shù)等，將這些分?jǐn)?shù)利用統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行分析并產(chǎn)出最終的得分估計(jì)。每個(gè)特征的權(quán)重由統(tǒng)計(jì)過(guò)程確定，保障了系統(tǒng)與教師評(píng)分相對(duì)一致。

e－rater目前主要用于托�？荚嚨淖魑淖詣�(dòng)評(píng)分，類(lèi)似能夠?qū)ψ魑倪M(jìn)行自動(dòng)評(píng)分的系統(tǒng)還有Project Essay Grade（www．lxws．net）、IntelliMetric等。大型考試中數(shù)以萬(wàn)計(jì)的試卷借助智能閱卷系統(tǒng)可以將教師從機(jī)械重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，并在一定程度上減少教師由于主觀因素造成的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)差異，保證了評(píng)分客觀公正，提高了作文評(píng)分效率。

智能批改系統(tǒng)不僅能自動(dòng)生成評(píng)分，還能提供針對(duì)性的反饋診斷報(bào)告，指導(dǎo)學(xué)生如何修改，一定程度上解決了教師因作文批改數(shù)量大而導(dǎo)致的批改不精細(xì)、反饋不具體等問(wèn)題�；�于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的口語(yǔ)學(xué)習(xí)軟件同樣可以對(duì)學(xué)生的口語(yǔ)發(fā)音進(jìn)行評(píng)分、糾錯(cuò)和指導(dǎo)。

人工智能技術(shù)使機(jī)器能夠根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行高效地重復(fù)性工作，因而教師可以將更多精力投入到教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化、學(xué)生心理健康培養(yǎng)等創(chuàng)造性活動(dòng)中。針對(duì)常規(guī)業(yè)務(wù)的替代式教育既能節(jié)省大量人力資源，為教育教學(xué)提供便利性服務(wù)，同時(shí)又能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的多樣化和智能化，滿足眾多學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

3．服務(wù)個(gè)性發(fā)展的適應(yīng)性教育

由于個(gè)體差異，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)知識(shí)的接受程度不盡相同。實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)，達(dá)到因材施教的目標(biāo)是解決教育問(wèn)題的關(guān)鍵，也是人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。智能虛擬助手、智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、適應(yīng)性學(xué)習(xí)平臺(tái)等系統(tǒng)能根據(jù)學(xué)習(xí)者的個(gè)人特點(diǎn)（如語(yǔ)言、學(xué)習(xí)風(fēng)格、偏好等）創(chuàng)建個(gè)性化課程，讓學(xué)習(xí)者獲得更好的學(xué)習(xí)效果（Pires et al．，2018）。

智能虛擬助手通過(guò)自然語(yǔ)言模擬人類(lèi)對(duì)話，深層次理解人類(lèi)需求，其核心特征是對(duì)話式交互與智能性服務(wù)（王萍等，2018），可以實(shí)現(xiàn)與學(xué)習(xí)者交互問(wèn)答、提供情境學(xué)習(xí)、進(jìn)行學(xué)習(xí)分析等功能。將人工智能技術(shù)支持的機(jī)器人導(dǎo)師嵌入Duolingo語(yǔ)言學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，就可以輔助學(xué)習(xí)者進(jìn)行語(yǔ)言學(xué)習(xí)，在與學(xué)習(xí)者對(duì)話過(guò)程中，機(jī)器人導(dǎo)師可以變換不同角色來(lái)討論不同話題，增加語(yǔ)境的真實(shí)性。

隨著交互程度不斷加深，機(jī)器人導(dǎo)師會(huì)更懂學(xué)習(xí)者，互動(dòng)過(guò)程也將更具針對(duì)性。該系統(tǒng)還會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而有效調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度與內(nèi)容。智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)則兼顧學(xué)習(xí)者的認(rèn)知和情感狀態(tài)，借助答案分析和錯(cuò)誤反饋過(guò)程來(lái)評(píng)估學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的掌握程度，并提供個(gè)性化的指導(dǎo)（Strain et al．，2013）。

智能化程度較高的個(gè)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)不僅能對(duì)語(yǔ)音、圖像等外部信息進(jìn)行感知，還具備深度學(xué)習(xí)的能力，能夠理解學(xué)習(xí)者行為習(xí)慣甚至情感態(tài)度。個(gè)性化學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)產(chǎn)生的學(xué)習(xí)者行為數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)功能完善與技術(shù)升級(jí)的基礎(chǔ)支撐，是實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)輔導(dǎo)的關(guān)鍵因素。機(jī)器對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格、興趣偏好的了解越深入，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容推送、學(xué)習(xí)行為反饋、情感變化的處理便越精準(zhǔn)。目前，個(gè)性化學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)還處于研發(fā)階段，成熟度不高，但已能為學(xué)生適應(yīng)性學(xué)習(xí)提供不同程度的支持。