作者：禅与计算机程序设计艺术
1.简介
自从深度学习技术的出现以来，越来越多的人把目光转向了机器学习、计算机视觉、自动化等新兴领域。不过，随着云计算、移动互联网、大数据等技术的发展，人工智能（AI）已经开始影响到很多其他行业，例如教育领域。
今天，我想跟大家聊聊人工智能（AI）在教育中的应用。我们都知道，早期学习方式主要由老师指导，后来的互动课堂、网络学习平台以及各种开放式教学方式逐渐成为主流。这些方式虽然能促进学生的主动学习，但同时也存在一定的弊端。其中一个弊端就是缺乏系统性的培训。正如作者所说，在这个过程当中，学生往往难以掌握新的知识点并形成有效的长效记忆，导致学习效果下降。而人工智能可以利用大量的数据及其相关知识信息，通过分析提取出学生的信息特性和学习习惯，来实现有效的教学目标。基于此，作者认为，人工智能将会重塑教育方式，提升学生学习效果和能力，并为国家经济发展创造更大的社会价值。
本文首先就教育行业背景进行介绍，然后详细阐述了人工智能在教育中的一些具体应用场景，包括：智能考试、智慧教室、智能助教、智能排课等。最后还将讨论人工智能对教育未来的影响，并展望其发展前景。希望能给读者带来更多启发。
2. 教育行业概况
2.1 教育背景介绍
“教育”是一个非常古老的概念，它源于古代原始部落的习俗，意味着建立制度、传承秩序、培养德才兼备的孩子。现代的“教育”体系则是指负责任地开展受教育事业的政府机构，从社会到人民都有责任履行义务。
在19世纪末，英国经济危机爆发时，英国的教育制度也面临重大变革，英国著名的“托福考试”（TOEFL）考试就是最早的一项测试，它要求学生阅读文章、听力和写作能力，以模拟商业类竞赛的考试。到了20世纪初，美国的私立学校开始大规模招生，开始走向市场化。
随着信息技术的飞速发展，教育界也在经历着转型，从人为管理到全面数字化。比如，通过互联网、手机 APP 和虚拟学习环境，学生可以完成课堂练习、查漏补缺、接受电子辅助教材、参加网上考试等，而不需要依赖老师的专业指导。
2.2 中国教育现状
中国在教育领域的发展历史可谓悠久，至少可以追溯到唐朝的盛运。唐朝大学开设的课程多达几百门，学生们因缘际会参与到各类活动中，结交志同道合的朋友，在自强不息的精神氛围中成长壮大。然而，这个时候的教育制度还是严格的“庙堂制”，学生只能被指定到固定的办公楼，无法到户外探索，缺乏学生活动空间。因此，在中国唐朝的改革开放之后，中国的教育结构也发生了很大的变化，由唐朝的“庙堂制”演变为了今天的职业教育模式、公立学校模式和私立学校模式相结合的混合型学校。
近年来，中国的教育制度正在进入新时代。中国正在逐步走向公立和私立两个阵营并行发展，这使得中国的教育制度也由单一的教育部门来管理，而不同类型的教育模式相互融合，共同为学生提供服务。
3. 人工智能在教育中的应用
3.1 智能考试
智能考试是指利用人工智能技术开发的考试系统，能够识别学生的真实能力、学习情况，准确评估学生的学科素质水平和综合能力，为学生成长提供有力支撑。在中国，大专院校普遍采用智能考试，其优点是减轻教师负担，提高教育质量；缺点是考试时间较长，成绩统计不确定。企业也在积极推广智能考试，如兰州中科智能科技股份有限公司推出的西湖大学综合测评智能系统（西湖综测），它能够对学生的综合素质、学习能力、学习态度、思维能力等方面进行评估。
目前，人工智能在智能考试领域取得的进展主要集中在如下三个方面：
- 客观题考查：客观题考查是指根据客观条件对试卷进行编写，考生答题时需针对客观题提问做出回答，不能含有主观性，客观题对学生的能力、素质的考查具有重要意义。如智慧物流国家重点实验室推出了一款“材料云学习中心”系统，该系统采用了人工智能技术，依据材料信息进行客观题考查，并提供评分卡反馈。
- 语音考查：语音考查是利用人工智能语音识别技术开发的考试系统，考生说话作为答案，考查的优点是比纸质答题快捷、准确率高，适用于较短时间、零售、销售等场景。与传统考试相比，语音考试通常具有更好的参与性、个人化、语言沟通性。智慧物流国家重点实验室推出了一款“物流云学习中心”系统，该系统采用了语音识别技术，考生可以在线听课，通过语音输入考试答案，提升考查效率。
- 模块化考试：模块化考试是利用人工智能技术开发的考试系统，它的优势在于减少考试周期，考生只需要进行部分题目上的考查，提高考查效率。它可以将考试内容分解为多个小模块，学生根据实际情况做准备，直到通过考试即可结束。如南京航空航天大学开发的“中国科学技术大学学位评估”项目，它是国内首个以人工智能技术开发的项目，通过大数据分析得到的学位标准数据，结合考生个人情况自动分配相应的学位等级。
3.2 智慧教室
智慧教室是通过结合人工智能技术和计算机图形学，优化教学资源配置方案，实现远程、虚拟、跨平台等方式的教学体验。基于智能空间感知技术和教学过程监控技术，智慧教室能够准确识别教学对象和学生的行为轨迹，实时生成报告并呈现给教师，确保教学质量与效果最大化。智慧教室能够支持多种形式的教学方式，如微课堂、远程教学、在线教育、课堂编程。
智慧教室已在日常生活中广泛部署，如图书馆、停车场、科技园区、网吧、咖啡厅等。如兰州中科智能科技股份有限公司推出的“云智慧教室”系统，它将整个学校的硬件资源部署在云端，能够实时接收到学生的学习进度，并提供基于人的动作识别和语音识别的在线交流功能。与此同时，还可以通过网络连接投影仪、手机App访问智能教室，随时随地就能获得最新课件和资讯。
3.3 智能助教
智能助教是指利用人工智能技术开发的学习辅助工具，能够让学生在学习过程中顺利完成，并能够及时响应学科热点事件，增强学生的创新能力、协同能力、分析问题能力、解决问题能力。智能助教的功能有助于提升学生的学习兴趣、学习效率、学习动力、表达能力、独立思考能力。2017年教育部、中关村在线联合举办了“AI中国线上峰会”，聚焦人工智能在教育领域的应用。2018年国内首个以智能助教为主题的创新创业大赛——“创业先锋计划”推出“科博大学习”系列课程，面向青少年和成人学习科技，深入浅出，丰富趣味性。
智能助教系统可以帮助学生在学习中进行自我监督，及时发现问题，解决错误。对于那些具有智能或其他学习障碍的学生，智能助教系统也可以帮助其了解自己的学习状态和困难，提升解决问题的能力。另外，智能助教系统还可以支持多种学习方法，如手语学习、书写学习、屏幕阅读学习、VR/AR技术、等身智能训练等，提升学生的多元能力。
3.4 智能排课
智能排课是指利用人工智能技术开发的课程安排系统，能够根据学生的个人特点和兴趣偏好、授课内容、学习效果等综合因素，为学生制定最佳课程学习顺序。目前，北京大学的课程推荐系统与智能排课技术已有一定结合。
智能排课系统要达到高效、准确、个性化的目的，主要需要以下几方面配合：
- 生理模型：通过分析学生的心理特征、学习能力、学习动机等因素，为每个学生设计不同的教学策略，让他们按照心理需求和风险收益最优化的方式学习。
- 数据采集：利用学生的登陆记录、学习动作记录、学习效果记录等数据，对学生进行深度个性化分析，从而推荐出合适的课程安排。
- 课程推荐：利用强化学习、推荐系统等技术，根据学生的个人喜好、学习倾向、环境设置等因素，推荐出符合学生特点的课程。
- 上课引导：根据学生在上课中遇到的问题、偏好等情况，实时生成辅助建议并提供在线反馈，帮助学生更好地理解授课内容、掌握教学技巧、进行自学。
- 课程改进：智能排课系统通过收集和分析学生的反馈信息，对课程安排进行迭代，持续改进，提升授课效果。
3.5 未来发展方向
由于人工智能技术的快速发展，教育界的发展模式正在发生改变。传统的教育模式主要由人类师范的老师指导，即使是智能教育的发展，也是依赖于新技术的智能机器人在真实世界的教学场景中，根据学生的个性需求及应试技巧，灵活调整教学方式和内容，满足不同层次的学生。这种方式最大的好处是可以让学生们在真正关注学业的同时，也能学到知识、理解逻辑、应用技巧。因此，在智能教育的未来发展方向上，还有许多值得关注的问题。
目前，人工智能在教育中应用有限，智能助教、智能排课等技术也没有引起足够的重视。但我们可以预见，智能教育的发展将会改变教育模式、教学方式和教学内容，助力学校实现科技教育。在此过程中，人工智能算法的研发、部署和应用都将成为新的课堂制度、教育培训方式和教学方法。
4. 总结与展望
本文通过介绍人工智能在教育中的应用，从技术层面介绍了人工智能在教育中的几个具体应用场景，并展望了智能教育的发展方向。希望能够为读者提供更多的参考。