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)和價值體系，利用人工智能技術(shù)的優(yōu)勢與教育過程相融合，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)的特點和優(yōu)勢，本研究認(rèn)為人工智能可以解決三個層面的教育問題，分別是面向特殊人群的補償性教育、針對常規(guī)業(yè)務(wù)的替代式教育以及服務(wù)個性發(fā)展的適應(yīng)性教育（見圖2）。

圖2 教育人工智能三層次應(yīng)用模式

1．面向特殊人群的補償性教育

所謂補償，就是抵消損失，彌補缺陷（賈靜元，2016）。缺陷補償是特殊教育的重要目的，其有兩層含義：一是指用機體未被損害的部分去代替、彌補已損害的部分，以產(chǎn)生新的機能組合和新的條件聯(lián)系；二是指利用新的科學(xué)技術(shù)、工具與手段使機體被損害的機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器人可以很好地與自閉癥患者進(jìn)行對話交流，獲取其社交行為關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并通過快速、非正式的評估來判斷患者是否理解活動或進(jìn)行輕微的技能改進(jìn)，以培養(yǎng)自閉癥患者的語言能力、社會溝通能力甚至是情緒智力�？傊�，教育人工智能可以有效實現(xiàn)特殊人群的補償性教育，最大程度開發(fā)其優(yōu)勢潛能，發(fā)展其多元智能，幫助其加快回歸主流社會，打破殘障人和正常人之間的隔閡。

2．針對常規(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調(diào)通過技術(shù)達(dá)到與教師從事的某些教育活動相同的作用，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，以自然語言處理和機器學(xué)習(xí)為核心技術(shù)的智能批閱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機器智能閱卷、作文自動批改；以語音識別測評技術(shù)為核心的語言類教育應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)口語考試評分、口語練習(xí)糾錯。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)效果檢查兩個方面。

e－rater自1999年以來就一直被美國教育考試服務(wù)中心（ETS）用于自動評分。該系統(tǒng)通過從大量文章中提取代表書寫質(zhì)量的一系列特征，并對文章語言、內(nèi)容、篇章結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點分析，包括詞匯復(fù)雜度、語法錯誤的比例、文章風(fēng)格、單詞總數(shù)等，將這些分?jǐn)?shù)利用統(tǒng)計模型進(jìn)行分析并產(chǎn)出最終的得分估計。每個特征的權(quán)重由統(tǒng)計過程確定，保障了系統(tǒng)與教師評分相對一致。

e－rater目前主要用于托�？荚嚨淖魑淖詣釉u分，類似能夠?qū)ψ魑倪M(jìn)行自動評分的系統(tǒng)還有Project Essay Grade（www．lxws．net）、IntelliMetric等。大型考試中數(shù)以萬計的試卷借助智能閱卷系統(tǒng)可以將教師從機械重復(fù)的勞動中解放出來，并在一定程度上減少教師由于主觀因素造成的評分標(biāo)準(zhǔn)差異，保證了評分客觀公正，提高了作文評分效率。

智能批改系統(tǒng)不僅能自動生成評分，還能提供針對性的反饋診斷報告，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)、反饋不具體等問題。基于語音識別技術(shù)的口語學(xué)習(xí)軟件同樣可以對學(xué)生的口語發(fā)音進(jìn)行評分、糾錯和指導(dǎo)。

人工智能技術(shù)使機器能夠根據(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)計優(yōu)化、學(xué)生心理健康培養(yǎng)等創(chuàng)造性活動中。針對常規(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)個性發(fā)展的適應(yīng)性教育

由于個體差異，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中對知識的接受程度不盡相同。實現(xiàn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，達(dá)到因材施教的目標(biāo)是解決教育問題的關(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)平臺等系統(tǒng)能根據(jù)學(xué)習(xí)者的個人特點（如語言、學(xué)習(xí)風(fēng)格、偏好等）創(chuàng)建個性化課程，讓學(xué)習(xí)者獲得更好的學(xué)習(xí)效果（Pires et al．，2018）。

智能虛擬助手通過自然語言模擬人類對話，深層次理解人類需求，其核心特征是對話式交互與智能性服務(wù)（王萍等，2018），可以實現(xiàn)與學(xué)習(xí)者交互問答、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)支持的機器人導(dǎo)師嵌入Duolingo語言學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，就可以輔助學(xué)習(xí)者進(jìn)行語言學(xué)習(xí)，在與學(xué)習(xí)者對話過程中，機器人導(dǎo)師可以變換不同角色來討論不同話題，增加語境的真實性。

隨著交互程度不斷加深，機器人導(dǎo)師會更懂學(xué)習(xí)者，互動過程也將更具針對性。該系統(tǒng)還會對學(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)，借助答案分析和錯誤反饋過程來評估學(xué)習(xí)者對知識的掌握程度，并提供個性化的指導(dǎo)（Strain et al．，2013）。

智能化程度較高的個性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)不僅能對語音、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)升級的基礎(chǔ)支撐，是實現(xiàn)對學(xué)習(xí)者個性化學(xué)習(xí)輔導(dǎo)的關(guān)鍵因素。機器對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格、興趣偏好的了解越深入，對學(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。