導(dǎo)語(yǔ)：視覺(jué)交互對(duì)人工智能教育的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：從基礎(chǔ)形態(tài)和構(gòu)成視角分析人工智能教育的應(yīng)用形態(tài)，闡述人工智能教育應(yīng)用視覺(jué)交互方式，人工智能教育視覺(jué)應(yīng)用效果，進(jìn)一步提高視角空間可變屬性，增強(qiáng)意向?qū)ο罂梢?jiàn)效果，提升交互賦能智慧內(nèi)核，優(yōu)化人智交互輔助功能。結(jié)合實(shí)踐研究，探討提升人工智能教育視覺(jué)應(yīng)用策略：注重理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化效果，提升學(xué)習(xí)的可見(jiàn)性；突出個(gè)性差異精準(zhǔn)優(yōu)化，提升主體教學(xué)有效性；融合智能內(nèi)核，適應(yīng)人工智能的交互環(huán)境。

關(guān)鍵詞：人工智能，視覺(jué)交互，學(xué)習(xí)的可見(jiàn)性，個(gè)性差異，精準(zhǔn)優(yōu)化

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能AI技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能逐漸成為基礎(chǔ)教育重要的服務(wù)系統(tǒng)，在考核評(píng)價(jià)、智能輔導(dǎo)、分析預(yù)測(cè)、個(gè)性化自適應(yīng)系統(tǒng)等方面取得前所未有的發(fā)展。新冠疫情發(fā)生后，我國(guó)小學(xué)教育進(jìn)入到“線上教學(xué)發(fā)展階段”，釘釘、騰訊課堂及其他大量的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都推出自己的教育類(lèi)App，表面上屬于教育類(lèi)軟件的使用范疇，但實(shí)際上背后涉及一系列的人工智能互動(dòng)技術(shù)。目前，我國(guó)正進(jìn)行“人—智”互動(dòng)技術(shù)研發(fā)，取得大量的基礎(chǔ)研究成果，在“5G”技術(shù)全面發(fā)展后，百度與華為提出《5G+人工智能工業(yè)視覺(jué)解決方案白皮書(shū)》，為人工智能教育應(yīng)用視覺(jué)交互發(fā)展指明方向。

1人工智能教育的應(yīng)用形態(tài)

1.1人工智能教育基礎(chǔ)形態(tài)分析

了解人工智能教育應(yīng)用形態(tài)，必須要充分考量教育領(lǐng)域人工智能軟件開(kāi)發(fā)的功能指標(biāo)。Bakeretal（2019）認(rèn)為教育類(lèi)人工智能系統(tǒng)的功能如下：智能虛擬現(xiàn)實(shí)、協(xié)作學(xué)習(xí)智能支持系統(tǒng)及私人導(dǎo)師等。人工智能教育系統(tǒng)在基礎(chǔ)教育功能上具有多樣化特征，能夠計(jì)算、感知、存儲(chǔ)、表征以及衍生的推理、識(shí)別、表達(dá)等。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐的分析，結(jié)合目前技術(shù)發(fā)展條件，認(rèn)為當(dāng)前的人工智能教育基礎(chǔ)形態(tài)可能概括為：智能工具、智能環(huán)境、智能教師、智能管理者、智能學(xué)伴等等。不同的場(chǎng)景有著不同的智能內(nèi)核，在人工智能的加持下，基礎(chǔ)教育應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)質(zhì)變。例如，小學(xué)生線上教學(xué)的釘釘、騰訊課堂；猿輔導(dǎo)、作業(yè)幫等提供解題的App以及小七學(xué)伴等打卡神器等。對(duì)于基礎(chǔ)教育而言，人工智能帶來(lái)的是革命性的變革，能夠讓教育更具趣味性、多樣性、實(shí)踐性，讓學(xué)生能夠更好地融合和適應(yīng)智能環(huán)境。

1.2人工智能教育應(yīng)用的構(gòu)成

人工智能教育應(yīng)用可以分為智能工具、智能環(huán)境、智能教師、智能管理者、智能學(xué)伴等類(lèi)型，不同應(yīng)用有著不同的適用性。（1）智能環(huán)境。智能環(huán)境是指通過(guò)對(duì)信息整合和環(huán)境感知，為學(xué)習(xí)主體提供最適宜的體驗(yàn)場(chǎng)景。如在小學(xué)教室內(nèi)安裝光線感知器，在光線刺眼或其他不適宜用眼環(huán)境中，能夠自行調(diào)節(jié)光暗度；同時(shí)，外置傳感器也能夠獲取空氣、溫度等指標(biāo)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。（2）智能工具。小學(xué)生線上教學(xué)工具具有多種功能，例如打卡、視頻、提問(wèn)、舉手、討論等等，只需要點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，就能夠進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景或環(huán)境中，完成相應(yīng)的操作。（3）智能學(xué)伴。學(xué)伴功能是極為強(qiáng)大的，以往只能夠提供簡(jiǎn)單的翻譯、記錄、檢索等功能，如今已經(jīng)升級(jí)到“對(duì)話”、解題、求助、陪伴等功能，小學(xué)生在遇到難題時(shí)，如果家長(zhǎng)不能參與輔導(dǎo)，可以向猿輔導(dǎo)、作業(yè)幫等軟件求助，從而獲得正確的解題思路、過(guò)程和結(jié)果。

2人工智能教育應(yīng)用的視覺(jué)交互方式

視覺(jué)交互是智能系統(tǒng)感知、邊接、識(shí)別的過(guò)程，通過(guò)視覺(jué)交互，增強(qiáng)應(yīng)用的效果，以期達(dá)到該模式的最佳應(yīng)用效果。

2.1教育主體融合

人智交互形成具有多樣性特征，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）人的活動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，涉及認(rèn)知、情感、行為等維度，而交互同樣需要涉及上述維度。（2）系統(tǒng)交流動(dòng)機(jī)存在差異，一般可以分為被動(dòng)互動(dòng)與主動(dòng)互動(dòng)。（3）交互本身涉及知覺(jué)存在差異，例如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等等，不同交互模式與傳感器相關(guān)。（4）交互存在位置差異，受交互雙方位置差異，可以分為異地或“面對(duì)面”兩類(lèi)。（5）人智交互依附實(shí)體不同，依賴(lài)軟硬件模式也存在很大的差異。對(duì)于小學(xué)生群體而言，未來(lái)的人工智能教育可能會(huì)向人性化方向發(fā)展，如同目前的小愛(ài)同學(xué)、小度音箱、車(chē)載智能語(yǔ)音系統(tǒng)及其他各類(lèi)智能設(shè)計(jì)，能夠與教育對(duì)象進(jìn)行深層次的交流。

2.2視覺(jué)交互方式

從視覺(jué)交互方式分析，小學(xué)生基礎(chǔ)教育是“人—智教育”的重要體現(xiàn)，同時(shí)人工智能與教育主體的交互必須要充分考慮交互時(shí)機(jī)、交互方式等。交互方式?jīng)Q定交互的效果和體驗(yàn)，一般情況下，都是通過(guò)視覺(jué)體驗(yàn)進(jìn)行交互，例如機(jī)器人“小胖”（Fabo）主要被用于基礎(chǔ)教育、服務(wù)、娛樂(lè)、家庭等場(chǎng)景，同時(shí)兼具導(dǎo)航、監(jiān)測(cè)、智控、報(bào)警等功能，而其與人的主要交互方式：人臉表情、視頻投影、圖像顯示、遠(yuǎn)程文本等。從上述要素可知，圖像、視頻是視覺(jué)交互的主要因素，通過(guò)投影、攝像、播放完成基本的交互功能。再例如，武漢泰樂(lè)信息科技有限公司推出的“治趣（CureFun）醫(yī)學(xué)虛擬診療云平臺(tái)”依托虛擬軟件、仿真模型設(shè)備等建立溝通體系，形成新的視覺(jué)溝通方式。

3人工智能教育視覺(jué)的應(yīng)用策略

注重理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化效果，提升學(xué)習(xí)的可見(jiàn)性。由于人工智能具有大數(shù)據(jù)分析內(nèi)核，具備極強(qiáng)的糾錯(cuò)功能，能夠通過(guò)分析推動(dòng)理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化，并且通過(guò)反復(fù)測(cè)算找到最佳的表現(xiàn)方式。可見(jiàn)性、可變性和智慧性是人工智能教育視覺(jué)應(yīng)用的通則，對(duì)于推動(dòng)基礎(chǔ)教育有著極為重要的意義。在小學(xué)教育當(dāng)中引入人工智能，在視覺(jué)系統(tǒng)幫助下，能夠幫助學(xué)生完成“去粗取精，去偽存在真”的過(guò)程，很多依賴(lài)于理性思考才能夠識(shí)別的問(wèn)題，人工智能就已經(jīng)完成。簡(jiǎn)而言之，人工智能交互系統(tǒng)能夠幫助小學(xué)生的學(xué)習(xí)少走彎路，直接教授準(zhǔn)確率最高的知識(shí)，減少小學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的“試錯(cuò)成本”。另外，在人工智能教育視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用上，模仿不是最終的目標(biāo)，而“超越”才是系統(tǒng)建設(shè)的方式，人工智能未來(lái)是要取代人類(lèi)煩瑣工作的，最大量、最集中、最簡(jiǎn)單的工作都將由人工智能完成，人類(lèi)只負(fù)責(zé)完成生活中情感主導(dǎo)內(nèi)核的工作，也就是具備思考能力的過(guò)程。雖然，在人工智能發(fā)展過(guò)程中，需要全面提升系統(tǒng)“智慧化”屬性，在傳遞功能、創(chuàng)造功能上下功夫，讓視覺(jué)交互成為支撐實(shí)踐轉(zhuǎn)化的前提和基礎(chǔ)。突出個(gè)性差異精準(zhǔn)優(yōu)化，提升主體教學(xué)有效性。早期的人工智能是批量化生產(chǎn)的，其所有的一切都是共性化的，例如“思考方式”、回答內(nèi)容、信息數(shù)量和種類(lèi)等等，在問(wèn)及同樣的問(wèn)題時(shí)，它們回答的答案往往是相同的。隨著信息流不斷補(bǔ)充和完善，人工智能將會(huì)迎來(lái)“自由思考”時(shí)間，即按照內(nèi)部計(jì)算規(guī)則為需求者提供個(gè)性化的服務(wù)，視覺(jué)交互系統(tǒng)能夠根據(jù)微表情、語(yǔ)氣變化調(diào)整自己的答案，以便于更好地符合心理變化特征。從小學(xué)基礎(chǔ)教育來(lái)看，人工智能的整體功能不需要太復(fù)雜，僅需要完成對(duì)應(yīng)的設(shè)定即可，因?yàn)橹R(shí)內(nèi)容屬于固定范疇，是有限的，如果能夠通過(guò)視覺(jué)捕捉系統(tǒng)精準(zhǔn)確認(rèn)目標(biāo)主體的需求，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)支持，能夠達(dá)到事半功倍的效果。在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，“有效”是最高的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而不是“高效”，因?yàn)槿斯ぶ悄芟到y(tǒng)在輔助上的功能評(píng)估不具備可量化屬性，在意見(jiàn)獲取時(shí)，僅能“是不是”、能不能“作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樵谛W(xué)教育中必須做到個(gè)性化支持，保證小學(xué)生教育能夠得到足夠的數(shù)據(jù)資源支持，但現(xiàn)有的輔助類(lèi)App大多都是通過(guò)信息對(duì)比完成操作的，而非視覺(jué)系統(tǒng)交互實(shí)現(xiàn)的。融合智能內(nèi)核，適應(yīng)人—智交互的新環(huán)境。人類(lèi)社會(huì)對(duì)于人工智能充滿期待，大多都是以“智能理想”形態(tài)存在，圍繞計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，推動(dòng)邏輯推理、自動(dòng)設(shè)計(jì)、語(yǔ)言理解、模式識(shí)別及智能檢索的全面發(fā)展。在未來(lái)的基礎(chǔ)教育中，人工智能可能會(huì)突破“輔助”屬性，成為現(xiàn)實(shí)交流的重要組成部分，不僅僅可以為“人—人”互動(dòng)提供支持，還能夠?qū)崿F(xiàn)“人—機(jī)”“人—智”互動(dòng)，為教育協(xié)同提供新的智慧起點(diǎn)。人工智能在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域應(yīng)用，能夠解決師資力量不足問(wèn)題，替代教師完成那些煩瑣、重復(fù)性的操作，讓小學(xué)生能夠通過(guò)系統(tǒng)獲取基本知識(shí)。由于系統(tǒng)本身程序優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)樾W(xué)生學(xué)習(xí)提供提問(wèn)、糾錯(cuò)、回放、快（慢）放等功能，讓小學(xué)生學(xué)習(xí)有更多的選擇。但也必須要關(guān)注“機(jī)器道德”建設(shè)，人工智能發(fā)展賦予程序更多的智慧屬性，讓他們可以獨(dú)立地進(jìn)行“思考”，但這種基于程序分析基礎(chǔ)之上的選擇是否“合規(guī)”仍然有待商榷，是否需要為人工智能設(shè)定“紅線”，如何設(shè)定都是需要深刻思考的課題。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)人工智能越來(lái)越人性化時(shí)，人類(lèi)與機(jī)器和諧相處就會(huì)成為新的課題，因?yàn)槿斯ぶ悄軐⑷〈芏喙しN，對(duì)人類(lèi)社會(huì)形成實(shí)質(zhì)性的“入侵”，必須要引起實(shí)務(wù)界和理論界的高度重視。

4人工智能教育視覺(jué)的應(yīng)用效果

4.1提高視角空間可變屬性

“懂”是人工智能視覺(jué)交互的重要屬性，需要對(duì)“看”到的信息進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換成為可理解的數(shù)據(jù)信息。一是幫助主體明確重點(diǎn)，確保其能夠關(guān)注焦點(diǎn)。二是幫助主體掌握全面，保證視覺(jué)的完整性、連續(xù)性。三是幫助主體把握本質(zhì)，看得通透。而由“看”到“懂”的過(guò)程就是通過(guò)視覺(jué)交互完成的，“看”是獲取信息的過(guò)程，而“懂”則是交互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，賦予人工智能更多的“人格化”特征，形成“形義一致”的視覺(jué)空間是人工智能進(jìn)化的重要表現(xiàn)，也是技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展方向。

4.2增強(qiáng)意向?qū)ο罂梢?jiàn)效果

視覺(jué)交互是以“視覺(jué)”為基礎(chǔ)的交互技術(shù)體系，幫助主體更好的看見(jiàn)、看準(zhǔn)、看清目標(biāo)，從記憶規(guī)律來(lái)看，“直觀地看到”能夠促進(jìn)思維記憶發(fā)展，讓看不到的能夠被看到，讓看得到的更清楚。人工智能教育中應(yīng)用視覺(jué)交互能夠更好地體現(xiàn)“可視性”要求。一是海量的數(shù)據(jù)資源為人工智能提供大量的“可見(jiàn)”內(nèi)容，通過(guò)對(duì)比進(jìn)行交互確認(rèn)。二是通過(guò)對(duì)比、識(shí)別、過(guò)濾等方式，進(jìn)一步豐富材料的“展示方式”。三是根據(jù)交互內(nèi)容、場(chǎng)景、信息進(jìn)行綜合，提升可視過(guò)程的精準(zhǔn)特征。

4.3提升交互賦能智慧內(nèi)核

視覺(jué)智慧化是人工智能視覺(jué)交互應(yīng)用的高級(jí)發(fā)展，經(jīng)過(guò)一系列的技術(shù)融合，讓主體由“會(huì)看”到“看到”，再到“看懂”的發(fā)展過(guò)程，無(wú)論技術(shù)如何創(chuàng)新，一定是為使用者提供方便。從教育目標(biāo)思考，視覺(jué)交互系統(tǒng)智慧化發(fā)展涉及視覺(jué)的應(yīng)用與遷移、分析、評(píng)價(jià)，而這就是人工智能視覺(jué)交互系統(tǒng)對(duì)照比較、多元多維、理解知道的全過(guò)程。隨著系統(tǒng)內(nèi)部交互信息越來(lái)越龐大，人工智能會(huì)變得越來(lái)越“聰明”，能夠更好地理解人類(lèi)的情感，從而建立智慧化思考模型。

4.4優(yōu)化人智交互輔助功能

全世界人工智能都處于快速發(fā)展階段，人們對(duì)于未來(lái)充滿預(yù)期，但絕大多數(shù)研究者都認(rèn)為其必然能夠在輔助領(lǐng)域發(fā)揮作用，尤其是輔助基礎(chǔ)教育，讓學(xué)生獲得更多的教育支持。但目前，大多數(shù)的交互功能都體現(xiàn)在“內(nèi)輔”上，通過(guò)人工智能的快速處理能力，為需求主體提供支持。從“外輔”視角來(lái)看，即動(dòng)作、表情的互動(dòng)，而上述兩項(xiàng)內(nèi)容是情感的表達(dá)，雖然也是程序性設(shè)定，但如果真有一天將人類(lèi)的所有情感全部錄入，那么可能真的提升系統(tǒng)的教育功能。

5結(jié)語(yǔ)

我國(guó)教育領(lǐng)域人工智能發(fā)展取得深遠(yuǎn)的發(fā)展，大量的教育載體和技術(shù)面世，為基礎(chǔ)教育提供極為重要的支撐。但隨著人工智能的不斷發(fā)展，視覺(jué)交互成為教育領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]王一巖,王楊春曉,鄭永和.多模態(tài)學(xué)習(xí)分析：“多模態(tài)”驅(qū)動(dòng)的智能教育研究新趨向[J].中國(guó)電化教育,2021(03):88-96.

[2]權(quán)國(guó)龍,顧小清,汪靜.人工智能教育應(yīng)用的視覺(jué)交互“賦能”效應(yīng)研究[J].開(kāi)放教育研究,2021,27(04):111-120.

[3]張磊.全智能教育空間建構(gòu)——基于情境認(rèn)知理論的分布交互式視景仿真研究[J].重慶高教研究,2021,9(05):34-43.

[4]呂愷悅,孫眾.“人工智能+教師教育”的現(xiàn)狀、動(dòng)態(tài)與問(wèn)題[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2019,29(11):114-120.

[5]劉龍坡.面向在線教育應(yīng)用的視覺(jué)交互關(guān)鍵技術(shù)研究[D].廣東：華南理工大學(xué),2017.

[6]董艷,李心怡,鄭婭峰,翟雪松.智能教育應(yīng)用的人機(jī)雙向反饋：機(jī)理、模型與實(shí)施原則[J].開(kāi)放教育研究,2021,27(02):26-33.

[7]陳麗,郭玉娟,高欣峰,謝雷,鄭勤華.人機(jī)協(xié)同的新時(shí)代：我國(guó)人工智能教育應(yīng)用的現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].開(kāi)放學(xué)習(xí)研究,2019,24(05):1-8.

[8]祝智庭,彭紅超,雷云鶴.智能教育:智慧教育的實(shí)踐路徑[J].開(kāi)放教育研究,2018,24(04):13-24+42.

[9]劉邦奇,王亞飛.智能教育:體系框架、核心技術(shù)平臺(tái)構(gòu)建與實(shí)施策略[J].中國(guó)電化教育,2019(10):23-31.

作者：范倩楠 單位：吉林師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院