人工智能和教育課件

人工智能和教育1人工智能和教育1內(nèi)容提要1人工智能與教育的關(guān)系—歷史回顧和哲學(xué)思考 1.1教育

1.2自然智能 1.3人工智能和人工智能科學(xué) 1.4人工智能和教育的關(guān)系2人工智能研究領(lǐng)域和最新進展3人工智能在教育中的應(yīng)用:一些典型案例介紹和分析4關(guān)于計算機和人工智能作用的一些典型討論

4.1計算機能夠取代教師嗎？

4.2計算機會讓學(xué)生變得愚蠢或者聰明嗎？5CSIEC—一個智能型網(wǎng)絡(luò)英語聊天機器人的研制和在英語學(xué)習(xí)中的應(yīng)用實踐 5.1理論和實踐價值 5.2理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5.3應(yīng)用領(lǐng)域2內(nèi)容提要1人工智能與教育的關(guān)系—歷史回顧和哲學(xué)思考21人工智能與教育的關(guān)系—

歷史回顧和哲學(xué)思考1．1教育 教育作為一個名詞，是指一個由人和物所組成的動態(tài)系統(tǒng)或者指這個動態(tài)系統(tǒng)的變化過程。在這個系統(tǒng)中，必須有一個人是受教育者。所謂的受教育者是指他（她）的(自然)智能在這個動態(tài)系統(tǒng)中得到提高的人。換句話說，教育是一個受教育者的智能得到提高的動態(tài)系統(tǒng)或者指受教育者在這個動態(tài)系統(tǒng)中的智能得到提高的過程。這個動態(tài)系統(tǒng)必須包括受教育者，也可以包括教育者。教育者是指幫助受教育者提高智能的人。31人工智能與教育的關(guān)系—

歷史回顧和哲學(xué)思考1．1教

一般教學(xué)系統(tǒng)包括：教育者受教育者教學(xué)媒體教學(xué)內(nèi)容或者材料教學(xué)方法與理論教學(xué)系統(tǒng)的工作效率可以用這樣一個公式來表示：教育效率=該系統(tǒng)中所有受教育者的智能的提高程度總和/ （該系統(tǒng)所耗費的教育者的人力資源總和+ 該系統(tǒng)所耗費的自然資源總和+ 該系統(tǒng)所耗費的時間）如果我們強調(diào)或者研究受教育者，這個過程就是學(xué)（Study,Learning）。如果我們強調(diào)教育者，這個過程就是教(Teaching,Instruction)。

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一般教學(xué)系統(tǒng)包括：41.2自然智能人類的自然智能就是人類具有的智力和行為能力。別的生物（動物和植物）也有自己的一定程度的自然智能，比如螞蟻的群體合作能力。根據(jù)[張仰森P.5],人類的自然智能包括感知能力、記憶能力、思維能力、行為能力和語言能力幾個方面。51.2自然智能人類的自然智能就是人類具有的智力和行為能力。1.3人工智能和人工智能科學(xué)傳統(tǒng)意義上，人工智能就是用人工的方法在機器（包括計算機）上實現(xiàn)的智能；或者說就是人們使用機器模擬人類和其它生物的智能,包括感知能力、記憶能力、思維能力、行為能力、語言能力。由于人工智能是在機器上實現(xiàn)的，因此又稱為機器智能。廣義上講，智能理解為解決問題的能力，人工指任何人工形成的，可以達(dá)到解決問題目標(biāo)的方法。所以說人工智能并不簡單意味著對人類問題解決方法的模擬，而是指可以用來改善問題解決的任何合理的方法。61.3人工智能和人工智能科學(xué)傳統(tǒng)意義上，人工智能就是用人工1.4人工智能和教育的關(guān)系從上面的對人工智能科學(xué)和教育這兩個概念的分析可以看出來，人工智能就是研究讓計算機接受教育、提高智能的科學(xué)技術(shù)。AI的研究成果又反過來應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，并可以改進我們的生活。比如，應(yīng)用到教育過程中，促進教育的工作效率（減少教師的數(shù)量和工作時間、甚至直接提高受教育者的智能）。還可以產(chǎn)生新的教學(xué)模式。如網(wǎng)上學(xué)習(xí)共同體，合作學(xué)習(xí)等。人工智能以及人工智能科學(xué)從1956年誕生起，其研究和應(yīng)用領(lǐng)域就與教育緊密相關(guān)。71.4人工智能和教育的關(guān)系從上面的對人工智能科學(xué)和教育這兩人工智能和教育的區(qū)別人類的教育是漸進的，連續(xù)變化的，逐步完善的；（目前的）人工智能是突變的，一次賦予的。教育的成果是不可復(fù)制的，即同一個教學(xué)系統(tǒng)中不可能產(chǎn)生兩個完全相同的受教育者；人工智能的成果是可以復(fù)制的，可以重復(fù)出現(xiàn)的。教育是社會性的，（目前的）人工智能主要是面向單個機器的。8人工智能和教育的區(qū)別人類的教育是漸進的，連續(xù)變化的，逐步完善2人工智能研究領(lǐng)域和最新進展人工智能要模擬人類和其它生物的智能,包括感知能力、記憶能力、思維能力、行為能力、語言能力。當(dāng)然這些能力是密切相關(guān)，不可截然分開的。不過對于某一方面的特別關(guān)注，產(chǎn)生了人工智能的主要的一些研究領(lǐng)域。比如，對感知能力和行為能力的模仿促進了機器人技術(shù)的發(fā)展；對記憶和思維能力的模仿促進了知識工程、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展；對語言能力的研究和模仿促進了自然語言處理技術(shù)的發(fā)展；等等。 半個世紀(jì)以來，人工智能的各個領(lǐng)域都實現(xiàn)了很大突破，雖然離人們的期待還相差很遠(yuǎn)。比如，著名的數(shù)學(xué)家和計算機科學(xué)的奠基人圖靈在1950年的COMPUTINGMACHINERYANDINTELLIGENCE曾經(jīng)斗膽預(yù)言，到20世紀(jì)末計算機就會通過圖靈測試。但事實上呢？我們可以看一下1994年開始的年度LOEBNER競賽的對話結(jié)果，就知道現(xiàn)在人工智能技術(shù)、特別是自然語言處理技術(shù)的突破多么有限了。

92人工智能研究領(lǐng)域和最新進展人工智能要模擬人類和其它生物研究領(lǐng)域知識工程：如何從現(xiàn)實世界獲取知識、如何將已有知識在計算機中合理表示、如何運用這些知識進行推理機器學(xué)習(xí)：如何使用計算機來模擬人類學(xué)習(xí)活動自然語言處理：理解（聽懂、看懂）和產(chǎn)生自然語言專家系統(tǒng)：模擬人類專家求解問題的思維過程，解決某一領(lǐng)域的各種問題。機器人技術(shù)：模仿人類/動物的感知和行為能力人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：用硬件（如電路）和算法來模擬大腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。問題求解：問題表示空間、搜索策略、規(guī)約策略。典型的是下棋程序。AGENT技術(shù)：分布式人工智能，模仿人在社會環(huán)境中的行為：反應(yīng)性、自治性、社交能力、自發(fā)行為。10研究領(lǐng)域知識工程：如何從現(xiàn)實世界獲取知識、如何將已有知識在計最新進展國際象棋人機大戰(zhàn)：

1997DEEPBLUEvsKasparov=3.5:2.5/deepblue/SONY機器人:打太極拳、跳舞、家用/SonyInfo/QRIO/動畫和游戲制作：中科院“天鵝”系統(tǒng)全過程計算機輔助動畫制作手寫體識別：漢王系統(tǒng)

/語音識別和合成：IBM和MICROSOFT的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)搜索技術(shù)和社會性軟件：GOOGLE、BLOG等11最新進展國際象棋人機大戰(zhàn)：

1997DEEPBLUEv3人工智能在教育中的應(yīng)用:一些典型案例介紹和分析人工智能原理和技術(shù)從誕生起就應(yīng)用于教育，其產(chǎn)品通常稱作智能指導(dǎo)系統(tǒng)ITS或者智能計算機輔助教學(xué)ICAI。 ICAI系統(tǒng)可以采用多種形式。從根本上講，它是在保證學(xué)生和程序靈活性的方式下，應(yīng)用人工智能原理和技術(shù)，組織安排教學(xué)系統(tǒng)的各種成分。它并不是根據(jù)預(yù)先輸入的問題、預(yù)先想到的解答、預(yù)先指定的分支等進行工作，而是根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)時積累的知識而工作。它的一般工作準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)，是依賴本身的知識結(jié)構(gòu)和近期活動事件，如學(xué)生回答的歷史記錄。許多ICAI系統(tǒng)都具有這樣的重要特點，即能夠?qū)崿F(xiàn)與學(xué)生的自然語言對話。123人工智能在教育中的應(yīng)用:一些典型案例介紹和分析人工智案例SCHOLAR:1970南美洲地理學(xué)習(xí)WHY：1977學(xué)習(xí)降雨的原因和復(fù)雜的地球物理學(xué)過程SOPHIE：1975反應(yīng)性的學(xué)習(xí)環(huán)境BUGGY：1979解釋了學(xué)生的錯誤原因GUIDON：1980教授醫(yī)學(xué)診斷方法EXCHECK：1982證明檢驗系統(tǒng)MAIS：1984適應(yīng)性教學(xué)系統(tǒng)，圍繞學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知PHONEPASS：1996英語聽力和口語自動測試系統(tǒng)CSIEC：2003英語對話系統(tǒng)13案例SCHOLAR:1970南美洲地理學(xué)習(xí)13學(xué)生模型（個性化學(xué)習(xí)）個性化學(xué)習(xí)中個性（如學(xué)習(xí)習(xí)慣和特性）的識別，可以通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者機器學(xué)習(xí)的方法來實現(xiàn)。例如：Jia-JiunnLo,Pai-ChuanShu.Identificationoflearningstylesonlinebyobservinglearner’sbrowsingbehaviorthroughaneuralnetwork.BritishJournalofEducationalTechnology,Vol.36No.12005,P.43-55.上文中引用的論文也提供了相似的案例。如Castellanoet.2001,Mullier1999.1.GeoffreyI.Webb,MichaelJ.PazzaniandDanielBillsus.MachineLearningforUserModeling，UserModelingandUser-AdaptedInteraction，Volume11,Issue1-2，2001.P.19–29。VictoriaTsiriga,MariaVirvou.AFrameworkfortheInitializationofStudentModelsinWeb-basedIntelligentTutoringSystems.UserModelingandUser-AdaptedInteraction,Volume14Issue4.August2004.P.289–316.14學(xué)生模型（個性化學(xué)習(xí)）個性化學(xué)習(xí)中個性（如學(xué)習(xí)習(xí)慣和特性）的4關(guān)于計算機和人工智能作用的一些典型討論4.1計算機能夠取代教師嗎？教師的功能包括知識表達(dá)知識傳授布置作業(yè)和學(xué)習(xí)成績檢查釋疑解惑激發(fā)興趣因材施教如果計算機想取代教師的功能，則必須具備自然語言理解和生成的能力和個性化教學(xué)的能力154關(guān)于計算機和人工智能作用的一些典型討論4.1計算機能4.2計算機會讓學(xué)生變得愚蠢或者聰明嗎？流行的看法：計算機在教學(xué)中的使用會促進學(xué)生成績的提高和智能的增長？反對意見：學(xué)校和家庭中計算機的使用具有負(fù)面影響。德國10月份以來的媒體和教育界正在熱烈地討論IFO（慕尼黑經(jīng)濟研究所）的一個研究報告：學(xué)校中計算機的使用具有負(fù)面影響。IFO2005年10月4日報告摘要：慕尼黑經(jīng)濟研究所的研究人員對國際PISA數(shù)據(jù)的大量分析表明，家用計算機的普及和學(xué)校中計算機的廣泛使用，不僅不會帶來PISA中可以測試出來的好的學(xué)生表現(xiàn)，反而和較差的成績相關(guān)。（背景：2000和2003年P(guān)ISA測試中德國學(xué)生的表現(xiàn)均不佳）。這份報告一出爐，就引起了媒體和教育界的廣泛關(guān)注。著名的南德意志報、鏡報等紛紛發(fā)表文章，指責(zé)計算機使得學(xué)生愚笨了。IFO教育專家LudgerW??mannandThomasFuchs分析指出：如果計算機用于教育目的，則會提高學(xué)生成績；如果被用來玩游戲，則產(chǎn)生負(fù)面影響。計算機的優(yōu)點和應(yīng)用應(yīng)當(dāng)充分體現(xiàn)在個性化教育上。僅僅有計算機硬件是不夠的，更需要的是他們在教學(xué)上（特別是個性化教學(xué)）的有效利用。這些恰恰是人工智能的研究領(lǐng)域。媒體教育專家GabiReinmann強調(diào)：計算機與學(xué)科教學(xué)整合的重要性。164.2計算機會讓學(xué)生變得愚蠢或者聰明嗎？流行的看法：計5CSIEC—一個智能型網(wǎng)絡(luò)英語聊天機器人在英語學(xué)習(xí)中的應(yīng)用5.1理論和實踐價值如[穆肅]所述，在現(xiàn)實的外語教學(xué)過程中，依靠傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師不可能保證在課堂上與眾多的學(xué)生進行個別的、長時間的、高頻率的語言應(yīng)用練習(xí)，因此我們有必要借用現(xiàn)代信息技術(shù)來解決這一問題，網(wǎng)絡(luò)智能聊天技術(shù)就是已經(jīng)采用的一種方法。建構(gòu)主義的一句名言就是：“做中學(xué)，學(xué)中做”。所以語境對于英語學(xué)習(xí)至關(guān)重要。175CSIEC—一個智能型網(wǎng)絡(luò)英語聊天機器人在英語學(xué)習(xí)中的應(yīng)作者應(yīng)用國外一個典型的聊天系統(tǒng)為用戶提供英語模擬語境，在2002年做了兩個月的試驗，結(jié)果及簡單分析見文章。應(yīng)用結(jié)果不令人滿意,原因是僅僅使用了簡單的模式匹配方法，相當(dāng)于兒童的語言學(xué)習(xí)階段。但是用戶對該系統(tǒng)的熱烈反應(yīng)卻激發(fā)了作者進一步開發(fā)一個新的英語聊天系統(tǒng)的強烈愿望。18作者應(yīng)用國外一個典型的聊天系統(tǒng)為用戶提供英語模擬語境，在20人類自然語言理解的三個層次和相應(yīng)的計算機模擬系統(tǒng)：教育角度的思考第一個層次是不假思索的直接反應(yīng)。學(xué)前兒童的從家庭和社會的語言習(xí)得可能就是通過這種方式。很多計算機程序模擬這個層次的自然語言理解。一個最早和最典型的系統(tǒng)是20世紀(jì)60年代Weizenbaum的ELIZA。目前一個應(yīng)用很廣的系統(tǒng)是ALICEBOT，即[穆肅]中的AICHATBOT。第二個層次是語言的語法和語義分析。一個人從小學(xué)到中學(xué)、大學(xué)的語文課程學(xué)習(xí)的就是這個層次的語言理解和處理能力.在這個層次的一個較早的典型的計算機程序是20世紀(jì)70年代Winograd的"SHRDLU".第三個層次是社會環(huán)境下的人與人的語言交流。這種語言交流依賴于雙方對話人的個性、文化教育背景和話語環(huán)境等因素。并不是所有的成年人能夠成功地駕御這種交流，所以這個層次的計算機系統(tǒng)并不多見。19人類自然語言理解的三個層次和相應(yīng)的計算機模擬系統(tǒng)：教育角度的5.2理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)框架理論基礎(chǔ):Chomsky語法體系Frege句子分解和組合原理Wittgenstein(語言)分析哲學(xué)Habermas交往行為理論框架組成成分:NLML,NLOMJ,NLDB,WorldModel,CR。測試語言：英語。完整的英語語法和詞匯應(yīng)用技術(shù)：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，C/S模型，語音合成技術(shù)205.2理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)框架理論基礎(chǔ):205.3 CSIEC在英語學(xué)習(xí)的應(yīng)用領(lǐng)域語法檢查

如果在輸入語句中有任何錯誤拼寫或者語法錯誤，系統(tǒng)都會檢測出來，提示用戶檢查并修改。當(dāng)然出于對學(xué)習(xí)者的考慮，這些錯誤最好由用戶自己發(fā)現(xiàn)并修改。句子分析器

系統(tǒng)能夠分析任意的英語表達(dá)式并給出語法解釋。聊天伙伴

這個系統(tǒng)的交流性反應(yīng)功能可以給英語學(xué)習(xí)者提供一種聊天的語境。這種實時交流的語境對于語言學(xué)習(xí)至關(guān)重要。面對著這個虛擬的聊天機器人，學(xué)習(xí)者可能會更加自信。更重要的是，用戶可以在任何時間、任何地點與這個聊天伙伴就任何話題進行聊天。這種功能不是一般的常人能夠做到的。聽力訓(xùn)練

系統(tǒng)的語音合成功能可以給用戶提供一個鍛煉聽力和提高理解能力的機會。215.3 CSIEC在英語學(xué)習(xí)的應(yīng)用領(lǐng)域21參考文獻：JiyouJia,Mensch-Computer-KommunikationmitnatuerlicherSpracheinComputerstuetztenLehr-undLernsystemen:ProblemeundLoesungen.CuvillierVerlagGoettingen,Germany.Nov.2004.ISBN3-86537-273-2.JiyouJia,TheStudyoftheApplicationofaWeb-BasedChatbotSystemontheTeachingofForeignLanguages.ProceedingsofSITE04,Atlanta,USA.P.1201-1207.JiyouJia,CSIEC(ComputerSimulatorinEducationalCommunication):AVirtualContext-AdaptiveChattingPartnerforForeignLanguageLearners(inEnglish).InProceedingsofICALT04(InternationalConferenceonAdvancedLearningTechnologybyIEEEComputerSociety,Joensuu,Finland)IEEEPress,USA.Sept.2004,P.690-692.穆肅，智能聊天系統(tǒng)及其教學(xué)應(yīng)用，外語電化教學(xué)。2003年第5期，第58-61頁。ThomasDean,JamesAllen,YiannisAloimonos著，顧國昌等譯，人工智能--理論與實踐(ArtificialIntelligence:TheoryandPractice)，電子工業(yè)出版社，2004。ISBN:7-120-00049-7。JamesAllen著，劉群等譯，自然語言理解(NaturalLanguageUnderstanding)，電子工業(yè)出版社，2005。ISBN:7-121-00755-X。克勞斯?邁因策爾著，曾國屏譯，復(fù)雜性中的思維（THINKINGINCOMPLEXITY）,中央編譯出版社,1999年?；蛞娪?read/zj/zx/f/fzxz/,或者/books2003/cnread1/xsll/m/maiyinceer/fzxz，等等，2005年8月30日。羅伯特加涅主編，張杰夫主譯,教育技術(shù)學(xué)基礎(chǔ),教育科學(xué)出版社，1992。ISBN:7-5041-0956-8。陸汝鈐主編,世紀(jì)之交的知識工程與知識科學(xué),清華大學(xué)出版社，2001。ISBN:7-302-04475-9．張仰森,人工智能原理與應(yīng)用，高等教育出版社，2004。ISBN:7-04-014238-4．/jpkc/rengongzhineng/index.htm,2005年1月20日.,2005年1月20日./jpkc/data/index.html,2005年1月20日.22參考文獻：22人工智能和教育23人工智能和教育1內(nèi)容提要1人工智能與教育的關(guān)系—歷史回顧和哲學(xué)思考 1.1教育

1.2自然智能 1.3人工智能和人工智能科學(xué) 1.4人工智能和教育的關(guān)系2人工智能研究領(lǐng)域和最新進展3人工智能在教育中的應(yīng)用:一些典型案例介紹和分析4關(guān)于計算機和人工智能作用的一些典型討論

4.1計算機能夠取代教師嗎？

4.2計算機會讓學(xué)生變得愚蠢或者聰明嗎？5CSIEC—一個智能型網(wǎng)絡(luò)英語聊天機器人的研制和在英語學(xué)習(xí)中的應(yīng)用實踐 5.1理論和實踐價值 5.2理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5.3應(yīng)用領(lǐng)域24內(nèi)容提要1人工智能與教育的關(guān)系—歷史回顧和哲學(xué)思考21人工智能與教育的關(guān)系—

歷史回顧和哲學(xué)思考1．1教育 教育作為一個名詞，是指一個由人和物所組成的動態(tài)系統(tǒng)或者指這個動態(tài)系統(tǒng)的變化過程。在這個系統(tǒng)中，必須有一個人是受教育者。所謂的受教育者是指他（她）的(自然)智能在這個動態(tài)系統(tǒng)中得到提高的人。換句話說，教育是一個受教育者的智能得到提高的動態(tài)系統(tǒng)或者指受教育者在這個動態(tài)系統(tǒng)中的智能得到提高的過程。這個動態(tài)系統(tǒng)必須包括受教育者，也可以包括教育者。教育者是指幫助受教育者提高智能的人。251人工智能與教育的關(guān)系—

歷史回顧和哲學(xué)思考1．1教

一般教學(xué)系統(tǒng)包括：教育者受教育者教學(xué)媒體教學(xué)內(nèi)容或者材料教學(xué)方法與理論教學(xué)系統(tǒng)的工作效率可以用這樣一個公式來表示：教育效率=該系統(tǒng)中所有受教育者的智能的提高程度總和/ （該系統(tǒng)所耗費的教育者的人力資源總和+ 該系統(tǒng)所耗費的自然資源總和+ 該系統(tǒng)所耗費的時間）如果我們強調(diào)或者研究受教育者，這個過程就是學(xué)（Study,Learning）。如果我們強調(diào)教育者，這個過程就是教(Teaching,Instruction)。

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一般教學(xué)系統(tǒng)包括：41.2自然智能人類的自然智能就是人類具有的智力和行為能力。別的生物（動物和植物）也有自己的一定程度的自然智能，比如螞蟻的群體合作能力。根據(jù)[張仰森P.5],人類的自然智能包括感知能力、記憶能力、思維能力、行為能力和語言能力幾個方面。271.2自然智能人類的自然智能就是人類具有的智力和行為能力。1.3人工智能和人工智能科學(xué)傳統(tǒng)意義上，人工智能就是用人工的方法在機器（包括計算機）上實現(xiàn)的智能；或者說就是人們使用機器模擬人類和其它生物的智能,包括感知能力、記憶能力、思維能力、行為能力、語言能力。由于人工智能是在機器上實現(xiàn)的，因此又稱為機器智能。廣義上講，智能理解為解決問題的能力，人工指任何人工形成的，可以達(dá)到解決問題目標(biāo)的方法。所以說人工智能并不簡單意味著對人類問題解決方法的模擬，而是指可以用來改善問題解決的任何合理的方法。281.3人工智能和人工智能科學(xué)傳統(tǒng)意義上，人工智能就是用人工1.4人工智能和教育的關(guān)系從上面的對人工智能科學(xué)和教育這兩個概念的分析可以看出來，人工智能就是研究讓計算機接受教育、提高智能的科學(xué)技術(shù)。AI的研究成果又反過來應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，并可以改進我們的生活。比如，應(yīng)用到教育過程中，促進教育的工作效率（減少教師的數(shù)量和工作時間、甚至直接提高受教育者的智能）。還可以產(chǎn)生新的教學(xué)模式。如網(wǎng)上學(xué)習(xí)共同體，合作學(xué)習(xí)等。人工智能以及人工智能科學(xué)從1956年誕生起，其研究和應(yīng)用領(lǐng)域就與教育緊密相關(guān)。291.4人工智能和教育的關(guān)系從上面的對人工智能科學(xué)和教育這兩人工智能和教育的區(qū)別人類的教育是漸進的，連續(xù)變化的，逐步完善的；（目前的）人工智能是突變的，一次賦予的。教育的成果是不可復(fù)制的，即同一個教學(xué)系統(tǒng)中不可能產(chǎn)生兩個完全相同的受教育者；人工智能的成果是可以復(fù)制的，可以重復(fù)出現(xiàn)的。教育是社會性的，（目前的）人工智能主要是面向單個機器的。30人工智能和教育的區(qū)別人類的教育是漸進的，連續(xù)變化的，逐步完善2人工智能研究領(lǐng)域和最新進展人工智能要模擬人類和其它生物的智能,包括感知能力、記憶能力、思維能力、行為能力、語言能力。當(dāng)然這些能力是密切相關(guān)，不可截然分開的。不過對于某一方面的特別關(guān)注，產(chǎn)生了人工智能的主要的一些研究領(lǐng)域。比如，對感知能力和行為能力的模仿促進了機器人技術(shù)的發(fā)展；對記憶和思維能力的模仿促進了知識工程、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展；對語言能力的研究和模仿促進了自然語言處理技術(shù)的發(fā)展；等等。 半個世紀(jì)以來，人工智能的各個領(lǐng)域都實現(xiàn)了很大突破，雖然離人們的期待還相差很遠(yuǎn)。比如，著名的數(shù)學(xué)家和計算機科學(xué)的奠基人圖靈在1950年的COMPUTINGMACHINERYANDINTELLIGENCE曾經(jīng)斗膽預(yù)言，到20世紀(jì)末計算機就會通過圖靈測試。但事實上呢？我們可以看一下1994年開始的年度LOEBNER競賽的對話結(jié)果，就知道現(xiàn)在人工智能技術(shù)、特別是自然語言處理技術(shù)的突破多么有限了。

312人工智能研究領(lǐng)域和最新進展人工智能要模擬人類和其它生物研究領(lǐng)域知識工程：如何從現(xiàn)實世界獲取知識、如何將已有知識在計算機中合理表示、如何運用這些知識進行推理機器學(xué)習(xí)：如何使用計算機來模擬人類學(xué)習(xí)活動自然語言處理：理解（聽懂、看懂）和產(chǎn)生自然語言專家系統(tǒng)：模擬人類專家求解問題的思維過程，解決某一領(lǐng)域的各種問題。機器人技術(shù)：模仿人類/動物的感知和行為能力人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：用硬件（如電路）和算法來模擬大腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。問題求解：問題表示空間、搜索策略、規(guī)約策略。典型的是下棋程序。AGENT技術(shù)：分布式人工智能，模仿人在社會環(huán)境中的行為：反應(yīng)性、自治性、社交能力、自發(fā)行為。32研究領(lǐng)域知識工程：如何從現(xiàn)實世界獲取知識、如何將已有知識在計最新進展國際象棋人機大戰(zhàn)：

1997DEEPBLUEvsKasparov=3.5:2.5/deepblue/SONY機器人:打太極拳、跳舞、家用/SonyInfo/QRIO/動畫和游戲制作：中科院“天鵝”系統(tǒng)全過程計算機輔助動畫制作手寫體識別：漢王系統(tǒng)

/語音識別和合成：IBM和MICROSOFT的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)搜索技術(shù)和社會性軟件：GOOGLE、BLOG等33最新進展國際象棋人機大戰(zhàn)：

1997DEEPBLUEv3人工智能在教育中的應(yīng)用:一些典型案例介紹和分析人工智能原理和技術(shù)從誕生起就應(yīng)用于教育，其產(chǎn)品通常稱作智能指導(dǎo)系統(tǒng)ITS或者智能計算機輔助教學(xué)ICAI。 ICAI系統(tǒng)可以采用多種形式。從根本上講，它是在保證學(xué)生和程序靈活性的方式下，應(yīng)用人工智能原理和技術(shù)，組織安排教學(xué)系統(tǒng)的各種成分。它并不是根據(jù)預(yù)先輸入的問題、預(yù)先想到的解答、預(yù)先指定的分支等進行工作，而是根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)時積累的知識而工作。它的一般工作準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)，是依賴本身的知識結(jié)構(gòu)和近期活動事件，如學(xué)生回答的歷史記錄。許多ICAI系統(tǒng)都具有這樣的重要特點，即能夠?qū)崿F(xiàn)與學(xué)生的自然語言對話。343人工智能在教育中的應(yīng)用:一些典型案例介紹和分析人工智案例SCHOLAR:1970南美洲地理學(xué)習(xí)WHY：1977學(xué)習(xí)降雨的原因和復(fù)雜的地球物理學(xué)過程SOPHIE：1975反應(yīng)性的學(xué)習(xí)環(huán)境BUGGY：1979解釋了學(xué)生的錯誤原因GUIDON：1980教授醫(yī)學(xué)診斷方法EXCHECK：1982證明檢驗系統(tǒng)MAIS：1984適應(yīng)性教學(xué)系統(tǒng)，圍繞學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知PHONEPASS：1996英語聽力和口語自動測試系統(tǒng)CSIEC：2003英語對話系統(tǒng)35案例SCHOLAR:1970南美洲地理學(xué)習(xí)13學(xué)生模型（個性化學(xué)習(xí)）個性化學(xué)習(xí)中個性（如學(xué)習(xí)習(xí)慣和特性）的識別，可以通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者機器學(xué)習(xí)的方法來實現(xiàn)。例如：Jia-JiunnLo,Pai-ChuanShu.Identificationoflearningstylesonlinebyobservinglearner’sbrowsingbehaviorthroughaneuralnetwork.BritishJournalofEducationalTechnology,Vol.36No.12005,P.43-55.上文中引用的論文也提供了相似的案例。如Castellanoet.2001,Mullier1999.1.GeoffreyI.Webb,MichaelJ.PazzaniandDanielBillsus.MachineLearningforUserModeling，UserModelingandUser-AdaptedInteraction，Volume11,Issue1-2，2001.P.19–29。VictoriaTsiriga,MariaVirvou.AFrameworkfortheInitializationofStudentModelsinWeb-basedIntelligentTutoringSystems.UserModelingandUser-AdaptedInteraction,Volume14Issue4.August2004.P.289–316.36學(xué)生模型（個性化學(xué)習(xí)）個性化學(xué)習(xí)中個性（如學(xué)習(xí)習(xí)慣和特性）的4關(guān)于計算機和人工智能作用的一些典型討論4.1計算機能夠取代教師嗎？教師的功能包括知識表達(dá)知識傳授布置作業(yè)和學(xué)習(xí)成績檢查釋疑解惑激發(fā)興趣因材施教如果計算機想取代教師的功能，則必須具備自然語言理解和生成的能力和個性化教學(xué)的能力374關(guān)于計算機和人工智能作用的一些典型討論4.1計算機能4.2計算機會讓學(xué)生變得愚蠢或者聰明嗎？流行的看法：計算機在教學(xué)中的使用會促進學(xué)生成績的提高和智能的增長？反對意見：學(xué)校和家庭中計算機的使用具有負(fù)面影響。德國10月份以來的媒體和教育界正在熱烈地討論IFO（慕尼黑經(jīng)濟研究所）的一個研究報告：學(xué)校中計算機的使用具有負(fù)面影響。IFO2005年10月4日報告摘要：慕尼黑經(jīng)濟研究所的研究人員對國際PISA數(shù)據(jù)的大量分析表明，家用計算機的普及和學(xué)校中計算機的廣泛使用，不僅不會帶來PISA中可以測試出來的好的學(xué)生表現(xiàn)，反而和較差的成績相關(guān)。（背景：2000和2003年P(guān)ISA測試中德國學(xué)生的表現(xiàn)均不佳）。這份報告一出爐，就引起了媒體和教育界的廣泛關(guān)注。著名的南德意志報、鏡報等紛紛發(fā)表文章，指責(zé)計算機使得學(xué)生愚笨了。IFO教育專家LudgerW??mannandThomasFuchs分析指出：如果計算機用于教育目的，則會提高學(xué)生成績；如果被用來玩游戲，則產(chǎn)生負(fù)面影響。計算機的優(yōu)點和應(yīng)用應(yīng)當(dāng)充分體現(xiàn)在個性化教育上。僅僅有計算機硬件是不夠的，更需要的是他們在教學(xué)上（特別是個性化教學(xué)）的有效利用。這些恰恰是人工智能的研究領(lǐng)域。媒體教育專家GabiReinmann強調(diào)：計算機與學(xué)科教學(xué)整合的重要性。384.2計算機會讓學(xué)生變得愚蠢或者聰明嗎？流行的看法：計5CSIEC—一個智能型網(wǎng)絡(luò)英語聊天機器人在英語學(xué)習(xí)中的應(yīng)用5.1理論和實踐價值如[穆肅]所述，在現(xiàn)實的外語教學(xué)過程中，依靠傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師不可能保證在課堂上與眾多的學(xué)生進行個別的、長時間的、高頻率的語言應(yīng)用練習(xí)，因此我們有必要借用現(xiàn)代信息技術(shù)來解決這一問題，網(wǎng)絡(luò)智能聊天技術(shù)就是已經(jīng)采用的一種方法。建構(gòu)主義的一句名言就是：“做中學(xué)，學(xué)中做”。所以語境對于英語學(xué)習(xí)至關(guān)重要。395CSIEC—一個智能型網(wǎng)絡(luò)英語聊天機器人在英語學(xué)習(xí)中的應(yīng)作者應(yīng)用國外一個典型的聊天系統(tǒng)為用戶提供英語模擬語境，在2002年做了兩個月的試驗，結(jié)果及簡單分析見文章。應(yīng)用結(jié)果不令人滿意,原因是僅僅使用了簡單的模式匹配方法，相當(dāng)于兒童的語言學(xué)習(xí)階段。但是用戶對該系統(tǒng)的熱烈反應(yīng)卻激發(fā)了作者進一步開發(fā)一個新的英語聊天系統(tǒng)的強烈愿望。40作者應(yīng)用國外一個典型的聊天系統(tǒng)為用戶提供英語模擬語境，在20人類自然語言理解的三個層次和相應(yīng)的計算機模擬系統(tǒng)：教育角度的思考第一個層次是不假思索的直接反應(yīng)。學(xué)前兒童的從家庭和社會的語言習(xí)得可能就是通過這種方式。很多計算機程序模擬這個層次的自然語言理解。一個最早和最典型的系統(tǒng)是20世紀(jì)60年代Weizenbaum的ELIZA。目前一個應(yīng)用很廣的系統(tǒng)是ALICEBOT，即[穆肅]中的AICHATBOT。第二個層次是語言的語法和語義分析。一個人從小學(xué)到中學(xué)、大學(xué)的語文課程學(xué)習(xí)的就是這個層次的語言理解和處理能力.在這個層次的一個較早的典型的計算機程序是20世紀(jì)70年代Winograd的"SHRDLU".第三個層次是社會環(huán)境下的人與人的語言交流。這種語言交流依賴于雙方對話人的個性、文化教育背景和話語環(huán)境等因素。并不是所有的成年人能夠成功地駕御這種交流，所以這個層次的計算機系統(tǒng)并不多見。41人類自然語言理解的三個層次和相應(yīng)的計算機模擬系統(tǒng)：教育角度的5.2理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)框架理論基礎(chǔ):Chomsky語法體系Frege句子分解和組合原理Wittgenstein(語言)分析哲學(xué)Habermas交往行為理論框架組成成分:NLML,NLOMJ,NLDB,WorldModel,CR。測試語言：英語。完整的英語語法和詞匯應(yīng)用技術(shù)：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，C/S模型，語音合成技術(shù)425.2理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)框架理論基礎(chǔ):205.3 CSIEC在英語學(xué)習(xí)的應(yīng)用領(lǐng)域語法檢查

如果在輸入語句中有任何錯誤拼寫或者語法錯誤，系統(tǒng)都會檢測出來，提示用戶檢查并修改。當(dāng)然出于對學(xué)習(xí)者的考慮，這些錯誤最好由用戶自己發(fā)現(xiàn)并修改。句子分析器

系統(tǒng)能夠分析任意的英語表達(dá)式并給出語法解釋。聊天伙伴

這個系統(tǒng)的交流性反應(yīng)功能可以給英語學(xué)習(xí)者提供一種聊天的語境。這種實時交流的語境對于語言學(xué)習(xí)至關(guān)重要。面對著這個虛擬的聊天機器人，學(xué)習(xí)者可能會更加自信。更重要的是，用戶可以在任何時間、任何地點