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人工智能类有关论文范本 与教育人工智能EAI对学习机制的影响有关硕士毕业论文范文

主题:人工智能论文写作 时间:2023-12-19

教育人工智能EAI对学习机制的影响,本文是关于人工智能方面在职毕业论文范文跟人工智能和学习和教育有关硕士毕业论文范文.

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摘 要:教育人工智能(EAI)的快速发展带动了教育领域的改革与创新.EAI 在推动教育实践和科技进步的同时也带来了不可规避的负面效应.EAI为学生与教师提供了智能辅助工具,提高学习和教学效率,为探索知识的需求提供多元化学习途径,但学习者主观能动的不可替代性决定了 EAI 在学习机制发生过程中只能起外部引导作用,在知识的转化与转移、批判性思维、情感素质、价值观、实践能力等方面起不到根本教育作用,这迫切需要我们深化人才培养机制、校企合作与学习机制的个性适应以规避EAI的消极影响.

关键词:教育人工智能(EAI);学习机制;共生发展;主观能动性

中图分类号:G40-057 文献标识码:A 文章编号:1674-5485(2018)08-0119-05

近几年,人工智能(Artificial Intelligence,AI)正以不可预估的速度影响着教育领域的改革与创新发展.党的十九大报告首次单列网络教育,并提出应有超越基于互联网的在线学习,促进虚拟网络与实体平台相结合,创建在线教育和移动学习以及人工智能相助的学习新形态,使教育网络化覆盖全域.[1]本文尝试厘清教育人工智能(EAI)的学习本质和人类的学习机制发生过程的内涵,并关联目前教育人工智能在教育领域应用的技术产品和程序,辩证分析两者的一般发展规律、相互作用关系和给学习者带来的正负效能,探索教育人工智能(EAI)与学习机制共生发展的确定性.

一、教育人工智能(EAI)与学习机制的内涵及一般原理

(一)教育人工智能(EAI)的学习本质

教育人工智能是人工智能与学习科学相结合的一个新领域,其主要是通过利用人工智能技术,更系统、更微观、更深入地分析和理解学习的过程与学习是怎样产生的,目的是通过人工智能工具在教学和学习过程中灵活、高效和个性化的使用以使其促进适应不同学习环境的发展,进而为学习者能够有效地掌握某方面知识创造条件.[2]

(二)人类学习机制的发生过程

学习机制是学习者为了掌握知识和经验而使其心理变化适应环境变化并以相应的行为方式表现出来的一般过程.实际是指个体的学习发生、进行、结束的整个发展过程,以及在这个过程中学习者为了提高效率所使用的规则、方法、技巧及调控方法的总和,[3]亦称之为学习策略.学习机制是建立在学生元认知水平基础上而进行的认知学习过程,学生具有积极能动的学习动机加之教师准确清晰的示范讲解对于知识的迁移与转化是非常关键的因素.

(三)教育人工智能(EAI)与人类学习机制的一般规律

我们在分析机器学习与人类学习过程内涵的基础上将两者的信息加工处理的过程进行类比并探究其运行过程的一般机制,得到的结论是所有的学习过程都是通过学习主体(人或机器)的一系列内在心理动作对获得的外部知识信息进行(人或机器)内部加工的过程.其中内部信息加工的过程主要包括信息输入、加工处理与信息输出.[4]典型的代表观点有美国心理学家加涅(Gagn,1974)的信息加工学习模式与迈耶(Mayer,1987)的简化学习过程模式.

根据迈耶的简化学习过程模式,[5]学习者在外界刺激的作用下,首先产生学习动机,即刺激(A),通过(A)来选择与当前学习任务有关的各种信息,同时激活长时记忆(B)中的原始积累的知识,并产生关联.新输入的信息进入功能记忆之后,学习者进行短时记忆并找出新信息中包含的内在联系(C),并且与原有的长时记忆(B)中激活的信息产

生联系(D),之后被功能记忆和理解了的新知识(E)储存在长时记忆(B)中.如此,新旧信息互相作用产生新的知识并储存于(人或机器)记忆系统中,或者产生外显的行为反应.不同的是,人过一段时间之后可能会产生信息遗忘,而机器由于将信息储存在芯片中故而能长久保存并可即时调用.

二、教育人工智能(EAI)在学校教育中对学习机制发生过程的影响

(一)EAI 对学习的启导──积极或消极

教育人工智能技术是一种外部刺激或环境,在学习的发生阶段作为客体只是暂时有着存在的可能性,比如引起计算机行业领域内的研究者研究的兴趣或学习动机,或因为工作需要而产生学习人工智能知识的需要.学习的发生需要内部因素的诱因和外部因素的相互作用才能产生,教育人工智能方面的产品或技术应用对学习者起了外部引导作用,但是却忽略了学习者本身的兴趣、好奇心在学习中的始动作用.学习者的情感、人格、已获得的成就、自我效能都是影响学习发生的不可控变量,而且人的学习动机和需要是能够通过不同途径的激发来培养和训练的,这是人工智能中机器学习在目前技术范围内还无法达到的高度,虽然目前教育人工智能的科技产品中有能够根据学习者不同的学习水平而估测出学习者的学习需要和需要提升的能力.

目前 EAI 在学生自主学习方面的应用主要体现在技术强化的学与教(TELA),它是透过信息和通信技术增强的“知识结构适性学会学习的电脑化评估”程序,针对学生 PISA 测考焦虑衍生的相关问题设计的一款因材施测和因材施教的人工智能程序,能够评估学习者个性化特征,找出每位学生的渐进发展区,因应每位学习者的需要提供个别指导. TELA 只是掌握了每位受测者能力的不足并为此提出知识更新的内容,并没有掌握学习动机和兴趣的个性化.但给 EAI 未来研究的方向带来了更多的启示,学生和机械人(*)的互动情况及如何才能让学生产生进一步学习的兴趣,学生透过适性评估所得到的回馈对实践自主学习过程中学习动机、自我效能、归因等心理和行为如何能够产生最佳效用等一系列问题值得研究.学习者主体学习的需要和学习的期待是学习机制中不可缺少的主体因素,[6]这些要素相互联系、相互制约,组成了学习活动发生的基本结构.或许在不久的将来能够实现机器同人类大脑一样富有情感意识,那么,在学习的发生阶段就能够为学习者提供更多的帮助.

(二)EAI 带来的多元学习方式──赋能或负能

学习者对新知识资料的有效掌握程度与吸收内化水平与知识的难易程度、学习者已有知识的结构、教师教学水平、学习者有效的学习策略、学习者学习能力水平等因素有关系.[7]EAI 在教育领域所带来的影响对学习者赋予能力的同时也降低了其某些方面的能力.知识的类型多种多样,根据知识传递的难易程度可以分为编码化知识和经验类知识,即显性知识和隐性知识,编码化知识如外显的文字、数据的陈述和处理,经验类知识如抽象的、内隐的观念或表象等.可以借助人工智能技术将难度较大的不同种类知识以容易理解掌握的形式传递给学习者,如计算机辅助教学系统(CAI)包括操作系统、语言处理系统、写作系统和各种工具软件,教师和学习者都可以使用这些智能处理工具来将复杂的结构化知识以动态易懂的形态展示出来,提高了学习的效率.但是事情并不总是尽善尽美,目前由于EAI 工具的大量使用,很多学习者为了节约时间而逐渐产生了依赖性,对学习者应该具备的手动书写能力、参与实践能力产生了负面影响.学习者易形成简单化、程序化的线性思维方式,学习者的年龄越小,其思维方式受外部因素影响的程度越大.

教师的教学水平除与教师的知识积累、教学方法、教学技能有关之外,与其对教育智能工具的使用熟练程度也有关.这应该属于教育人工智能对教育领域影响最深度的部分. PowerPoint、Author ware 等 CAI 软件的熟练使用能够给教师的教学水平增添色彩,目前已经成为了合格教师必备的综合素质之一.目前 EAI 领域中以“沃森”智能答疑机器人助教系统为典型代表的教育人工智能产品,是一个集高级自然语言处理、知识表达、自动推理、机器学习等开放式问答技术的 AI 自动答疑应用系统,它能够结合课本、在线课程和自动化家教的可交互、数字化教育项目,极大地提高学生的学习兴趣和学习效率,学生在遇到疑难问题的时候只需要将图片上传到云端,系统在两秒内就能反馈答案和解题思路,这也减轻了教师的教学负担.教师还可以通过系统统计学生问答的难题性质和数量,掌握每个学生的学习动态,及时对教学计划作出调整,从而实现因材施教.弊端就是大部分学生可能会养成遇到难题时不会主动思考而是直接寻求机器帮助的不良习惯,这对于学生逻辑思维能力和判断性思维能力的培养和训练是非常不利的,教育智能系统的研发人员在研究过程中如何解决这项难题是非常值得深入思考和研究的.

学习策略是学习者在学习过程中为了掌握知识而采用的技巧、方法与调控方法的总和,学习策略与学习者的年龄差异与水平差异有关,是集各种变量、变量关系于一体的复杂因素,[8]也是人工智能在教育领域应用中最容易掌控和最难达到期待效果的部分.容易的是 EAI 研发人员可以根据学习者在学习过程中出现的各种问题开发各种科技产品和APP 软件来辅助学习者学习,个性化学习工具和机器如“能力风暴”教育机器人、慕课(MOOC)网络远程教学等,能够帮助学习者在日常学习中随时掌握新知识,赋予学习者根据自己需要自主选择学习内容的权利.[9]学习问题的解决很容易就成为人工智能商业化的推动剂,而人工智能最难达到的期待效果也正是学习问题的解决部分,强化学习是人工智能领域的核心技能,比如可以制造比打败人类围棋冠军的 Alpha Go 更智能的 Alpha X 等其他机器人.强化学习的算法对机器人的控制与施加智能元素是可控的,但是作为学习者的人类大脑与人工智能的算法性质是不同的,其中不可控因素太多,助学智能策略花样再多,主动权和控制权还是掌握在学习者手中,而每个学习者的多元化综合素质的不同又可能导致部分学习者产生对助学机器人的严重依赖性,丧失自主学习思考的能力.学习者的学习离不开教师、家长和社会人为因素的正确引导,因此这就成为了人工智能研究的难点,或许未来通过对人工智能和脑科学的交叉研究能够带来新的突破,推动科学的进步,为学习者提供更科学的学习辅助工具.

(三)EAI 影响学习的效果──顿悟或机械记忆

我国的基础教育课程改革要求教师重视培养学生的知识迁移能力、逻辑思维能力、批判性思维能力、领导力、沟通能力、创新能力和复杂决策能力,即学生能够有效地对所学的知识进行推论、再组织、评价、批判、应用、延展、创新以解决教育实践中的各种问题,从学习机制过程来看,亦可称之为学生知识转化与迁移问题.

中国古代对学习效果的见解甚为精辟.“不闻不

若闻之,闻之不若见之,见之不若知之,知之不若行之;学至于行之而止矣.行之,明也,明之为圣人.” (《荀子·儒效》)荀子认为只有通过“知”“行”,才能真正理解、掌握所学的内容,方可达到学习的最高境界——“明”,即顿悟.培养学习者“顿悟”能力对于当前 EAI 发展技术水平来说难度比较大,即使能够使学习者达到浅层次的机械记忆水平,但是能否对所记忆的知识消化、理解、吸收依旧取决于学习者,如果将来 EAI 能够实现控制人脑来学习知识和获得能力,那么将很难培养个性化人才.学习者能力的提升和个性的养成依旧离不开教师准确清晰的示范与讲解,离不开学习者自身能动的练习和反馈,离不开学习者与同学同伴、学校、家庭、社区社会人士之间的沟通与交流,更离不开学习者对多元认知策略的掌握.

态度是学习者对客观对象、现象是否符合主体

需要之间关系的反映而产生的心理倾向,如学习者的乐学或消极学习态度便是对教师、课程、作业、考试等客体对象的态度的概括.态度也是学习者价值观的一种反映.学习者良好思想品德的发展与完善具有全程性并受到诸多外部因素的影响,是在日常生活和受教育过程中经过反复实践和练习形成的,态度与品德在新的情境中会发生迁移作用,学习者需要能动地按照已经内化的、习惯性的行为方式才能使个体综合素质达到更高的境界.而在品德或人格综合素质培养部分,EAI 或机器人几乎起不到根本性的作用,因为这类综合素质的形成过程不是简单的知识传递过程能够给予的,EAI 在学习者情感素质培养因素方面依旧没有达到理想的境界,在某些方面或许可以产生生硬的辅助激励效果,但教育是一项心灵的工程,意味着不仅仅是授予学习者知识,更重要的是要培养他们的优良品质和道德素质.

三、教育人工智能(EAI)与学习机制共生发展的确定性

(一)EAI 与学习机制之间的相互作用关系决定了其共生发展的可能性

EAI 与学习机制之间的关系是相互影响、相互作用的.EAI 为学习者与教师提供了智能辅助工具,提高了学习和工作效率,使复杂难懂的知识变得更加通俗易懂,更易让学习者理解与掌握,为学习者的学习提供了更多的便利并节省了时间,初步实现了个性化学习与适应性学习,满足了学习者探索新知识的需要,有问题不用只能去请教老师. EAI 为学习者提供了更多专家咨询系统,网络学习、学习辅助机器人和各类知识搜索引擎为学习者随时随地的知识需求提供了极大的引导与多元化途径,改变了教学工具的单一性,多样化教学辅助工具的使用提升了教师的教学水平和教学能力.

虽然学习发生的机制与学习者的个人主观性是复杂难调控的,但是 EAI 在探求学习机制的本质特征与掌握其功能需求之后能够为 AI 的科技研发提供多维视角,为人工智能科研人员提供了新的研究视角和产品开发机遇.中国正构建“互联网+”条件下的人才培养新模式,探索构造智能信息时代教育数字化、教育个性化、教育终身化的新教育体系[10],完善多元智能时代教育治理的新模式,这些变革进一步推动 EAI 在学习与教学、教育服务过程中的融合应用.学习的机制中学生与教师的需求是推动EAI 快速发展的强大动力与内生要素,为二者共生发展提供了诸多确定性因素.

(二)学习机制的主体──学习者主观能动性的不可替代

EAI 改变了师生关系,原来学生学习所有的知识都来自于老师和学校,如今老师已不再是知识的唯一来源.教育的角色正在发展变化,教师从原来的知识传授者变成学生学习指导者、学习资源提供者和学生学习的伙伴.未来的教育是传统教育方式和现代信息技术教育方式结合起来的混合式学习模式.在人工智能时代,学习方式会发生根本性变革,但是教育的本质不会改变.未来将是人与人工智能相互协作的时代,人们可充分利用机器与人类不同的优势,让人工智能发挥强大统计和计算能力,使人工智能服务于人类.人工智能确实可以解决很多重复性工作,但是在探讨这个问题的时候,需要区分教育和学习的区别,学习是具有自主独立性质的,[11]学习的主体是学生,知识只有经过学生自己的吸收、消化,产生自己的思想和能力后,才能变成自己的力量,否则,即使人工智能为大脑植入芯片,也只能是储存知识的仓库.

目前人工智能正以强劲的发展势头融入到我们的经济、社会、生活与教育中,带来巨大便利的同时也给我们带来了更多的顾虑与担忧,人工智能在很多领域已经取代了人类,如手工制作、快递分拣、测评考试等方面的工作.那么学习发生的机制能够被人工智能替代吗?答案是否定的,这两者之间更需要的是维持一种平衡的关系,而不是被取代.正如学习机制的分析过程中所提到的学习不是简单地将大量数据倾倒给人类大脑,不是单纯的“刺激

─反应”过程,是需要与同伴、教师、家庭、社会环境相互作用的过程.学习者在学习过程中最重要且

不可或缺的是顿悟与批判性思维,这也正是智能机器人所不可比拟的.教师是“人类灵魂的工程师”,学习的过程需要教师与学生情感的交流、智慧的沟通与思维的碰撞,即使教育人工智能在知识储备量、学习工具多样化、教师教学辅助手段、知识的传播速度等方面取得更大的超越与进步,学习机制中的主体——学习者的主观能动性依旧是不可替代的.学习者积极或消极的态度需要教师正确的引导,教育人工智能目前只能作为辅助工具使用,并且我们要极力教育学生避免在使用智能学习工具和“互联网+”在线学习时带来的消极影响,“取其精华”,实现 EAI 在教育领域内的最佳价值.

教育人工智能(EAI)的科技成果全面进入人类生活与在教育领域的广泛应用,迫切需要我们深化面向未来的教育改革与学习机制的个性适应.一是教育要加强对人工智能高科技研发人才的培养,为教育领域和其他人类生活领域的科技应用建设更充足的人才队伍,促进教师和学生在教学和学习过程中能够更好地应用教育人工智能科技成果;二是我们要培养具备综合素质、全面发展的个性化人才,积极推进素质教育和创新教育;三是要加强校企合作,将教育理论与实践研究成果应用于人工智能产品研发中,实现优势互补、双赢互利;四是要继续探索人工智能未来的发展方向,寻求更多的避免EAI 为学习者带来的消极影响的解决方案,实现人工智能辅助学习的普遍化,使教育人工智能为新基础教育改革与发展带来更大的效能.

参考文献:

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(责任编辑:赵晓梅;责任校对:徐治中)

The Study on the Influence of Educational Artificial Intelligence(EAI)on the Learning Mechani

LI Wenshu

(East China Normal University,Shanghai 200062)

Abstract:The rapid development of Educational Artificial Intelligence(EAI)has led to the reform and

innovation in the field of education. EAI brings about the negative effects that can’t be oided while promoting educational practice and technological progress. EAI provides intelligent aids for students and teachers to improve learning and teaching efficiency and provide a diverse learning path for exploring the needs of knowledge,which can only play external guiding role in the process of learning mechani. EAI does not he a fundamental educational role in the tranormation of knowledge,critical thinking,emotional quality,values and practical ability,and ignore the individualization of learning motivation and interest. This situation urgently requires us to deepen the talent training mechani,school-enterprise cooperation and personality adaptation of the learning mechani to oid the negative impact of EAI.

Key words:educational artificial intelligence (EAI);Learning mechani;intergrowth development;Subjective activity

此文结论:本文是关于对写作人工智能和学习和教育论文范文与课题研究的大学硕士、人工智能本科毕业论文人工智能论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料有帮助.

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