贺岳星 计竞舟 李忍东
国防科技大学信息通信学院，陕西西安，710106
【摘要】随着近些年人工智能的快速发展，人们也在逐渐地接受人工智能技术。人工智能技术在大数据的环境下为人们的生活带来了更多的便利，对于教育行业的发展也起到了比较大的作用，为我国教育带来了新的发展契机，但同时也使我们的教育和教师面对一系列的挑战，如何将人工智能技术与教育进行融合，成为首要思考的问题。本文将人工智能技术中的智能识别技术、学习分析技术和虚拟现实技术如何具体应用于高校教学各环节进行探讨，期待成熟的技术和教学模式在各高校全面实现之日。
【关键词】人工智能技术；高校教学；人机共教；协同；个性化
一、引言
在科技飞速发展的当今，人们的日常需求普遍增大到原来的几十倍，普通的互联网已然满足不了人们的需求，大数据随之产生。大数据存在于互联网的大型数据库，内容繁多。大数据的产生给人们的生活带来了更多的便利，通过大数据，人们感受到更加便利、高效且快速的体验。人工智能是现阶段最具革命性的技术，称为“第四次工业革命”。随着人工智能技术在生产、生活和学习中的迅速普及，人类社会正在加速进入一个人与人工智能共同生活和协同工作的时代，即人工智能时代。新的时代背景和技术条件为我国教育带来了新的发展契机，国务院及教育部相继发布《教育信息化2.0行动计划》、《新一代人工智能发展规划》、《高等学校人工智能创新行动计划》等纲领文件，对促进人工智能与教育融合发展进行了积极的探索和尝试。高校是科技第一生产力、人才第一资源、创新第一动力的结合点，将成为人工智能技术的第一块试验田，并与其发展相辅相成。
二、人工智能技术发展概述
人工智能的基础三要素是计算、感知和认知，其发展大致经历了三代技术变更的浪潮，分别是始于上世纪50年代的计算智能时代、始于上世纪80年代的感知智能时代及进入21 世纪以来的认知智能时代。每一代技术都在前一代技术的基础上演进和深化，计算智能是基础，认知智能是计算智能和感知智能发展到一定程度后因协同所需而产生。
计算智能是受到人类智慧的启发而设计出来的一类算法的总称，它能够迅速读取、处理与分析结构化或半结构化数据，主要用于解决在科学研究和工程实践中碰到的异常复杂的计算问题。目前，计算机的计算智能已经发展得非常成熟，其标志是超大规模集成电路的应用。
感知智能是对现实世界的信息进行采集与辨别，主要应用体现在语音识别、图像识别、手势识别、自然语言处理NLP等方面，例如科大讯飞的语音识别系统，百度AI的图像识别等技术，都已日趋成熟。认知智能是在感知智能的基础上进一步发展进来的，它具备一定的深度学习能力，能对语音、图像、手势的内在含义进行分析，对信号发送者的情感、习惯、行为动机等做出大致判断。目前认知智能技术的发展已有初步成果，但从总体来看仍处于 探索阶段。本文主要探索的是基于感知智能和认知智能的人工智能技术在高校教学中的应用【1】。
三、人工智能技术在高校教学中的应用分析
目前，人工智能技术已经在教育领域得到了广泛的应用，特别是很多针对高校教学的基 于互联网的在线学习平台都或多或少地采用了人工智能技术来实现对学习者的个性化服务。 人工智能在高校教学中的应用远不止于此，其在各个学习环节中都可以成为精准、高效的 辅助手段，帮助学习者更好地完成学习【2】。
（一）智能识别技术
语音识别技术能够识别语音并将其转化为文字，不仅可以帮助教师和学习者提高利用智能教学平台进行人机交互的效率，对一些语言类学科，还能进行自动化评估，在减轻教师重复工作量的同时也避免了一些主观性偏差，有利于形成更科学的教学评价。图像识别技术在教学中的主要应用为文字识别和人脸识别，它不仅可以识别印刷文本，对手写文本、模糊文本也有较高的识别度，可以对学生的作业、考卷等进行初步的识别及自动化判定；人脸识别技术可以区分不同的学习者，能提高教学管理的效率和质量（例如对出勤、替考等行为的管理）。 此外，对于学习者微动作、微表情、眼动轨迹的智能识别，能分析出学习者在不同学习环节的态度、心理和学习状况。例如某学生在教学平台进行某章节视频学习时出现皱眉、挠头、喃喃自语等行为，说明他可能遇到了学习障碍。
（二）学习分析技术
学习分析技术主要是基于大数据的，可以从以下三方面来看：
首先，通过对学习者的学习行为数据进行记录、跟踪和分析，形成“学习者画像”，帮助教师和学习者自己更好的掌握其学习特征和规律，以便开展个性化学习和因材施教；
其次，可以对学习者的学习绩效进行动态预估，将其学习过程和结果做出可视化数据呈现，并及时反馈，教师可以对教学内容、方法、难度等进行有针对性的实时调整，学习者也能据此合理安排学习时间和选择适合自己的学习方式；
最后，利用学习者的特征大数据可以对其学习内容进行精准筛选和推送，这也是人工智能时代网络教学平台最常用最基本的功能【3】。
（三）虚拟现实技术
虚拟现实技术（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实的世界可以提供丰富的物理信息，涵盖视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等各方面的信息，其仿真性、多感知性和交互性使得其在特定学科（如生物学、物理学等比较依赖情境构建的学科）的教学中有非常重要的意义，不仅能构建出更有带入感、更智能化、更符合学习需求的学习环境，也能大大提高学习者积极性和教学效果。例如，由EON Reality公司开发的虚拟现实3D数据库（Experience Portal）收集有4000多种仿真教学模型和虚拟场景，教师和学生从这个数据库中下载这些模型后，用该公司提供的VR软件时就可以看到各类三维模型，包括宇宙星球的关系模型、动物解剖模型、生态环境模型等等。
四、结语
综上，随着互联网的高速发展，人工智能技术在越来越多的领域起到了重要作用。在现阶段，人工智能技术已经应用到教育领域， 利用现有的高新技术带动我国教育行业的进步。 在未来，人工智能技术必然会成为改变人们生活方式的一大重要技术，人工智能技术会变得越来越成熟，从而走进千家万户，为社会进步带来更大的推动力。未来的高等教育，将是“人机共教”的时代，这对教师提出了更高的挑战，教师将面临一个全新的工作环境，教学模式也需要与时俱进，既要利用好互联网与人工智能技术，实现人机协同，又要为学生提供个性化、多样性的教学。此外，教师在关注学生思维方式和核心能力培养的同时，自身更是需要不断的学习和提高。
参考文献：
[1] 陈凯泉等.人工智能2.0重塑学习的技术路径与实践探索[J].远程教育杂志 ,2017 年第 5 期 .
[2] 贾积有.国外人工智能教育应用最新热点问题探讨[J].中国电化教育，2018，（07）.
[3] 鲍日勤.人工智能时代的教与学变迁与开放大学2.0新探[J].远程教育杂志 ,2018 年第 3 期 .
贺岳星，（1991.01-），女，学士，从事综合信息服务教学与研究；
计竞舟，（1988.02-），男，硕士，从事综合信息服务；
李忍东，（1977.07-），女，硕士，从事计算机应用教学与研究。