為做好疫情防控工作，阻斷疫情蔓延，工業(yè)和信息化部科技司發(fā)布《充分發(fā)揮人工智能賦能效用、協(xié)力抗擊新型冠狀病毒感染的肺炎疫情倡議書》，指出要著力保障疫情期間的工作生活有序開展，開放AI教育資源，助力教育在線化，推動實施“停課不停學”。全國各地中小學也積極通過各類網(wǎng)絡(luò)教學平臺組織和開展線上教學與教研活動。線上教學的全面鋪開，是教育領(lǐng)域防范疫情的重要舉措，但同時也存在著一系列痛點問題亟待解決。

　　一、在線教育的痛點

　　（一）線上教學智能性有待提升

　　學生線上學習的過程中能否按時、保質(zhì)地進行學習，是保證線上教學效果和質(zhì)量的關(guān)鍵所在。線上學習過程中，較難對學生的參與程度進行有效監(jiān)測和管理；同時，與線下教學相比，教師進行課后批閱的難度也較大。例如，大多數(shù)教師目前要求學生通過拍照方式將作業(yè)上傳到教學平臺，教師于課后對照標準答案，通過在線圖片標注或者紙筆的方式記錄下每個學生作業(yè)存在的問題，然后再依次上傳回教學平臺或直接反饋給學生。整個批閱過程，一方面加重了教師端的工作負擔；另一方面降低了學生端的學習及溝通效率。另外，當前線上各類教學資源良莠不齊，系統(tǒng)無法進行精準推薦和篩選，容易導(dǎo)致學生面臨“信息過載”和“知識迷航”等問題，對學生的積極性與學習效果產(chǎn)生消極影響。

　　（二）互動性與情境感知能力有待增強

　　線上教與學的過程經(jīng)常處于時空分離狀態(tài)，教與學不僅在空間上被割裂，在時間上也經(jīng)常具有異步特性。即使在實時教學直播過程中，也存在互動性差、學生參與感低等問題，網(wǎng)絡(luò)另一端的教師很難及時了解學生學習狀態(tài)并進行相應(yīng)教學干預(yù)。同時，線上教學并不是簡單的課堂轉(zhuǎn)移，也需要不同于線下課堂教學的教學策略。小學階段的學生，由于年齡偏小，自制力較差，線上學習需要增加教學過程中的互動性和趣味性；中學階段的學生，自制力強一些，但自主性也比較強，缺少內(nèi)容張力和臨場感的課程內(nèi)容通常難以有吸引力。當前各類線上教學平臺很難提供這類技術(shù)和功能支持，教學過程中的互動性與情境感知能力有待加強。

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　　疫情條件下，學生長期在家庭環(huán)境下進行學習，家庭教育的重要性也大幅度提升，需要由家長更多承擔起對孩子進行教育和心理輔導(dǎo)的重任。然而，大部分家長并不具備相關(guān)專業(yè)知識，在認知上對育人知識和理論也存在盲區(qū)或誤區(qū)，并且由于工作繁忙而容易忽視孩子成長中出現(xiàn)的各類問題。因此，亟需提高家庭教育的質(zhì)量，探索德育領(lǐng)域的家庭育人解決方案，形成家校合作共育的良好模式。

　　二、解決在線教育痛點問題，人工智能大有可為

　?。ㄒ唬┨嵘€上教學的智能性

　　推廣學科智能導(dǎo)學系統(tǒng)（ITS）可以作為增強線上教學智能性的有效途徑之一。最早的智能導(dǎo)學系統(tǒng)可以追溯到上世紀90年代，系統(tǒng)設(shè)計上融入了教育學和認知科學等理論，可以為學生提供自動出題和支架式反饋等線上教學服務(wù)。同時，智能導(dǎo)學系統(tǒng)依靠內(nèi)置的學習者模型，可以追蹤學生的認知狀態(tài)變化并進行實時更新。智能導(dǎo)學系統(tǒng)經(jīng)過多年的研發(fā)，已在各類學科教學中顯示了其有效性。針對在線教學的智能性需求，智能導(dǎo)學系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能：首先，對學習者進行多維度建模并針對其認知狀態(tài)進行優(yōu)質(zhì)學習資源的精準推薦；其次，設(shè)計符合教學特點的用戶交互界面，提高學生使用的興趣和頻率；最后，對于繁雜的教師批閱等環(huán)節(jié)，提供有效的解決方案。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能導(dǎo)學系統(tǒng)逐漸能表征較為復(fù)雜的多學科、開放性學科知識與資源，并給予精確標注和推薦；自然語言處理技術(shù)可以直接幫助系統(tǒng)通過對話方式來進行教學互動；數(shù)據(jù)挖掘與深度學習等技術(shù)可以分析教學的過程性與測評性海量數(shù)據(jù)，從而建立更加普遍適用的多維度學習者模型和自動批閱模型（見圖1）。以北京師范大學研發(fā)的數(shù)學智能導(dǎo)學系統(tǒng)“雷達數(shù)學”為例，其利用教育數(shù)據(jù)挖掘、知識追蹤等關(guān)鍵技術(shù)，可以對學生的數(shù)學學習過程和知識掌握狀態(tài)進行精準診斷，并對公式類和文本類的學生答案進行自動批閱。依據(jù)診斷和批閱結(jié)果，系統(tǒng)可以為學習者提供自動反饋和優(yōu)質(zhì)學習資源的推薦。同時，通過認知地圖等知識可視化方式，提供個性化的學習導(dǎo)航與動態(tài)學習路徑規(guī)劃服務(wù)，并階段性生成個性化學情報告，以幫助處于不同認知階段的學生進行在線學習。

　　圖1基于深度學習與學科領(lǐng)域知識的學習者模型

　?。ǘ┰鰪娀有耘c學習情境感知

　　基于人工智能技術(shù)的教育服務(wù)類機器人，可以有效幫助增強教學互動性與學習情境感知能力。教育服務(wù)類機器人通?？梢灾苯訉虒W過程進行智能輔助服務(wù)，且服務(wù)過程中可以扮演導(dǎo)師、學伴及監(jiān)督者等多種角色。其中，導(dǎo)師角色指機器人作為教師助手，為學習者提供針對性教學資源和支架式反饋；學伴角色指機器人作為學習伙伴參與學習者的學習過程中，開展協(xié)作學習并提供情感支持；監(jiān)督者角色指機器人通過智能傳感器、可穿戴設(shè)備等硬件與測評基準模型，對學習者的知識、心理與體征狀態(tài)進行監(jiān)測。以北京師范大學研發(fā)的“智慧學伴”智能教育機器人為例，該機器人基于自然語言處理技術(shù)構(gòu)建了以教學目標驅(qū)動的問答與對話等人機互動能力，利用情感計算與計算機視覺技術(shù)實時估計學習者情緒和專注度，實現(xiàn)學習情境的感知。在此基礎(chǔ)上，機器人具備五類典型的教學應(yīng)用模式，幫助學習者完成不同階段的教學目標，并滿足學習者在自主感、勝任感及歸屬感等維度的心理需求。該教育機器人曾在2019年國際人工智能聯(lián)合會議IJCAI上獲獎。

　　（三）實現(xiàn)隱性家庭育人知識顯性化

　　育人是教育的本質(zhì)訴求，家長在面對孩子成長過程中的典型問題時，由于不了解關(guān)鍵的教育學、心理學等知識而無從下手，往往不知所措或粗暴干預(yù)。尤其在防疫期間，學生由于心智的不成熟，更面臨著多重壓力，家長也沒有歷史經(jīng)驗去處理且缺乏科學方法的指導(dǎo)。根據(jù)邁克·博蘭尼知識理論，育人知識可分為顯性育人知識和隱形育人知識。顯性育人知識指能夠通過文字、圖表等表達出來的清晰知識，隱性育人知識指基于主觀體驗和領(lǐng)悟而獲得的無法用言語簡單表達的知識。通常情況下，隱性育人知識遠遠多于顯性育人知識，并且通過經(jīng)驗和思考而獲得的大多都是隱性知識，因此家庭教育需要育人領(lǐng)域隱性知識的顯性化。人工智能技術(shù)的發(fā)展可以為解決上述問題提供新思路：一方面，知識圖譜技術(shù)可以表征育人領(lǐng)域的核心概念及其相互關(guān)系，并能夠在此基礎(chǔ)上進行有效推理，進而對育人問題進行潛在成因的定位，為個性化育人提供精準的領(lǐng)域知識模型；另一方面，基于自然語言處理等技術(shù)，可以通過自然語言交互方式，實現(xiàn)育人問題的智能診斷和自動咨詢。以北京師范大學研發(fā)的“AI好老師”育人助理系統(tǒng)為例（見圖2），基于近萬個育人領(lǐng)域的優(yōu)秀案例，設(shè)計和構(gòu)建了針對性的育人知識圖譜。在此基礎(chǔ)上，任務(wù)驅(qū)動型的對話系統(tǒng)可以通過對話狀態(tài)跟蹤與對話策略學習等關(guān)鍵步驟，完成對當前家長遇到的育人問題的多層次信息采集，進而可以給出相應(yīng)的育人對策及相關(guān)案例。借助人工智能技術(shù)，可以幫助家庭教育和家長樹立育人意識、掌握育人知識、提升育人能力。

　　圖2“AI好老師”育人助理系統(tǒng)

　　最后，我們相信當前超大規(guī)模的線上教育既是應(yīng)對疫情的應(yīng)急之舉，也是“人工智能+教育”領(lǐng)域的重要發(fā)展機會。人工智能技術(shù)需要深入到教育的各類場景中，尤其需要密切關(guān)注和解決當前線上教學的各類痛點問題，發(fā)揮自身優(yōu)勢，為支持個性化的優(yōu)質(zhì)線上教育貢獻解決方案。