远程教育，个性指导，AI赋能教学辅助工具的智能化发展 人工智能在远程教育中的应用

疫情期间特殊的线上教学模式尽管能打破空间限制，但难以保证课堂的互动效率。许多老师的工作量不减反增，不仅需要适应线上教学直播模式，也需要完成作业测试的布置以批改等常规教学任务。想要最大化地保障好疫情期间教师们每个环节的教学任务顺利完成，需搭建起合理的工具型辅助教学体系，如利用元认知支架来获得学习者的动机和参与程度；利用环境约束的机器学习来分析学习者的认知水平以及学习体验等；通过利用智能化工具加强学生与老师之间的联系，让教师及时了解学情、实施个性化教学。疫情期间特殊的线上教学模式尽管能打破空间限制，但难以保证课堂的互动效率。许多老师的工作量不减反增，不仅需要适应线上教学直播模式，也需要完成作业测试的布置以批改等常规教学任务。想要最大化地保障好疫情期间教师们每个环节的教学任务顺利完成，需搭建起合理的工具型辅助教学体系，如利用元认知支架来获得学习者的动机和参与程度；利用环境约束的机器学习来分析学习者的认知水平以及学习体验等；通过利用智能化工具加强学生与老师之间的联系，让教师及时了解学情、实施个性化教学。

作者 | 胡乐怡

一 疫情下在线教育市场的扩张及智能化趋势

当前在智能教学辅助领域已经入场的机构除了专注于打造智能在线教育平台与模式的科技公司如松鼠AI，传统的线下教育机构也不断拓展其线上教学平台，旷视科技，英伟达等在其他领域活跃的科技公司也积极入场尝试将他们的较为成熟的技术,产品或解决方案融入智能教育领域中。疫情期间停课不停学的政策使得市场对教学辅助工具的需求井喷式增长，教学辅助是在线教育的重要分支领域，在疫情开始之前中国的在线教育市场规模从2016年的2218亿元增长到2019年的4041亿元。

二 教学辅助领域中常用智能技术

知识图谱: 基于图论，可将知识点之间的相互关系联结成一个图谱结构，从而为备课、教材准备工作进行知识点的梳理、掌握学生的学习进度等工作进行信息支持

计算机视觉：将图片中的题目处理识别成文字主要包含以下步骤，首先针对不同的图像输入进行预处理，然后对图片中的文本进行版面分析及字符切割，最后利用卷积神经网络进行文字识别。

自然语言处理：当下人工智能人们应用领域之一，其针对教育工作的主要任务包括分析正则表达式、分词、词法分析、语音识别等。通过建立分析模型，自然语言处理在教学辅助领域中可用于检查文中常见的错别字，句子结构是否符合主谓宾的对应关系，以及检查上下文的逻辑关系等。

数据科学：是一门利用数据学习知识的学科，其目标是通过从数据中提取出有价值的部分来生产数据产品。在辅助教学领域中，研究人员可以通过聚类分析来探索学生的特征，偏好，学习路线和行为习惯等，从而针对不同类型的学生提供个性化的学习模式。

三 人工智能在教学辅助领域的应用分布

四 人工智能在教学辅助领域的应用案例

科大讯飞：疫情时期的教师作业及考卷批改转变成了线上批改模式。讯飞启明智能评卷系统是基于科大讯飞自主知识产权的手写识别、自然语言理解、智能评测等人工智能核心技术设计研发。能够实现对除选择题以外的所有题型的空白题检测，以及对语文作文、英语作文、英语翻译、文综类简答题、英语填空题题型的计算机智能评卷。

清帆科技：针对当前直播教学的需求，清帆科技的EduBrain 教学分析系统面向5G高清直播课堂、利用对话内容分析技术将教师的授课内容进行整理并绘制知识图谱，学生可以直观且简明扼要的了解课堂教学内容，自动生成的可视化数据报告，方便快捷地为教学研究提供数据支持。

亚马逊Alexa：疫情期间，学生可以通过智能音箱在课后复习巩固老师上课所提到的课堂内容以及考试重点。教师可以使用Alexa为学生的课后复习创建自定义的复习内容。例如，帮助历史系学生复习重要事件及其年份。帮助医学生根据Alexa播放出的症状练习诊断患者。帮助化学专业的学生记住不同元素的缩写。

BrainCo：Focus1用于课前、课中、课后以及常态训练四个时段。可以帮助学生养成高效学习习惯工具，根据头环采集到的学生脑电信号进行算法翻译，将学生的注意力水平通过头环前面的灯体现，方便老师与家长直观地了解到学生的注意力。

五 人工智能在教学辅助领域的局限性

缺少公开的数据集：教育行业的学习数据还未形成闭环，某些重要环节仍然缺失，比如学习过程数据，知识点掌握情况数据等，所以现阶段利用AI无法形成有效评估来推动学习改进。

文字识别的技术问题仍有待改进：在自然场景的文本里定位容易受光照、模糊、倾斜等因素影响。在手写内容识别中受纸张质量，图片扭曲，字体倾斜，复杂公式以及每个人手写风格不同等因素所影响。

伦理争议难以解决：目前很多许多新型技术应用仍受到争议。如课堂监测头环以及课堂人脸专注度识别应用模式或会过渡干扰学生的自身意愿，从而衍生人权和隐私问题。

六 人工智能在教学辅助领域的未来趋势

在线教育辅助个性化：人际课堂互动将成为在线教学课堂上的新模式，互动将取代单向输入课程内容。还可以完善学习风格模型的构建从而针对不同用户的学习风格和特点提供对应的课程推荐。

辅助形式多样化：疫情期间给在线教育机构带来的大量用户，想要持续用户粘性需不断完善在线课堂教育的形式。今后的在线教育不仅包括直播上课，甚至会包含在线智能实验室，利用AR等技术使得学生更深刻了解实验过程；虚拟代码运行环境，减少学生配置环境的难度；Q&A环节的设置，课后利用智能音箱或聊天机器人等虚拟”教师“的形式在线给学生答题。