开放和远程教育/AI在开放和远程教育中的应用

介绍

在当今世界，我们每天可以通过各种媒体听到“AI”这个词。 “AI”指的是人工智能，一般可以被认为是一种可以像人类一样思考或解决问题的技术。并且“AI”可以通过学习从周围环境获得的信息来实现这种进步。如今，AI已应用于许多领域，为人类生活带来便利。例如医疗保健、经济学、艺术、电子游戏等。毫无疑问，教育领域也是AI应用的领域。在以前的研究中，可以在不同的科目中找到AI在教育中的应用，例如护理教育（Shorey 等人，2019 年）、医学科学（Liang 等人，2020 年）、营销（Sterne，2017 年）等。研究也可以按教育水平划分，例如儿童教育（Fang & Zhang，2019；Jin，2019）和高等教育（Zawacki-Richter 等人，2019）。此外，最近，AI 也成为在线学习和移动学习的潮流（Goda 等人，2014；Liu 等人，2019）。正如 Kose（2014）提到的，“电子学习技术，更一般地说，远程教育方法与人工智能的应用密切相关。” 同样，开放和远程教育领域也被认为是一个高度依赖人机交互的领域（Fadzil & Munira，2008）。例如开放大学和 MOOC。随着 AI 成为我们生活中越来越重要的一部分，人机交互可以想象会变得更加重要。因此，有必要回顾 AI 在开放和远程教育领域的应用，以探索它是如何帮助或将帮助辅助教学和学习的。

因此，我们将本章组织如下：首先，我们发现了一些关于 AI 在开放和远程教育中的应用案例。其次，我们讨论了 AI 在开放和远程教育领域应用的优缺点。最后，我们基于这些发现，提出了一些可能的进一步研究主题作为本章的结论。

AI在开放和远程教育中的应用实例

AI 在开放和远程教育中的应用可以被视为对教师和学生的支持，以提高教学和学习的有效性和效率（Kose，2014）。并且支持可以来自不同的方式，例如，将 AI 应用于教育工具、材料或评估等。在这一部分，我们回顾了一些开放和远程教育的论文，并选择了一些 AI 应用案例。

优点和缺点

AI 既有优点也有缺点。在本节中，将讨论 AI 的优点和缺点，并与自然智能 (NI) 进行比较。特别地，将讨论 AI 的 10 个优点和 2 个缺点。

首先，根据 Putra & Triastuti（如 Kusumadewi 2003 所述），与人类拥有的智能（=自然智能/NI）相比，AI 具有许多优点。具体来说，他们解释了 AI 的六个优点。

永久性：只要系统和程序没有改变，人工智能就不会改变。
易于复制和传播：与从一个人到另一个人共享知识相比，更容易将数据从一台计算机移动到另一台计算机。
一致性：人工智能是一项一致的计算机技术，而自然智能则有改变的趋势。
可记录：人工智能执行的每个活动都可以轻松跟踪，而自然智能很难再现。
能够更快更好地完成工作。
成本低于请专家。

这表明永久性、可共享性、一致性、可记录性、效率和廉价性是使用 AI 的六个主要优点。

至于使用 AI 的六个主要优点中的“一致性”和“效率”，Teng（2019）也认为，当任务高度重复且不很复杂时，AI 在准确性和效率方面会胜过人类。

此外，从不同的角度来看，Karal 等人（2014）进行了一项有趣的关于学生对基于人工智能的远程教育系统的意见的研究。该研究的目的是评估一个名为 ARTIMAT 的 AI 系统，该系统旨在提高学生的解决问题的能力。为了评估 AI 系统，在土耳其特拉布宗一所安纳托利亚高中，共有 59 名 10 年级学生参与了这项研究。安纳托利亚高中是土耳其的公立高中，根据全国统一标准化考试 (TEOG) 成绩录取学生。学生被分成两组，两组分别体验 AI 两小时，持续三周（共六周）。所有学生都在计算机实验室或单独使用电脑的方式体验 AI 系统。为了进一步了解学生对他们体验的 AI 系统的意见和想法，使用了书面访谈表格。

在数据收集过程中，无论学生的年级或性别如何，都会收集学生对 AI 系统的意见和想法。虽然总共向参加访谈的学生提出了七个问题，但本节将检索其中两个问题。以下列出这两个问题以及学生给出的答案。

问题 1：您最喜欢/最不喜欢系统的哪些功能？
- 学生答案中喜欢的一些功能被确定为：
  - 提供个性化学习
  - 是一个更容易记住的教学系统
  - 提供问题识别
  - 使用不同的方法系统地逐步解决问题（个性化）
  - 尝试系统的不同解决方案
  - 易于使用
  - 视觉设计
  - 学生可以通过创建自己的个人资料来添加照片的功能（个性化，视觉化）
  - 学生可以通过系统相互交流
- 学生答案中不喜欢的功能被确定为：
  - 无法直接移动到结果
  - 必须按照步骤进行
  - 由于存在不同的解决方案而浪费时间

问题 2：该系统对您的解决问题过程有帮助吗？你能解释一下吗？
- 学生陈述了该系统的正面方面，如下所示：
  - 它显示了解决问题过程中的步骤
  - 它帮助学生思考问题的解决方案
  - 它增加了关于解决问题的知识
  - 它加强了判断能力
  - 它有助于理解问题
  - 当用户熟悉使用系统时，它可以更容易地解决问题
  - 它会在选择错误的解决方案时发出警告
  - 它培养了系统解决问题的习惯

从学生对访谈问题的答案可以看出，从学习者（实际用户）的角度来看，不仅有优点，也有一些缺点。特别地，个性化、易用性、视觉性和可沟通性似乎是从访谈中得出的四个主要优点。另一方面，学习过程的固定性和耗时似乎是从访谈中得出的使用 AI 的两个主要缺点。

考虑到耗时的问题，滕 (2019) 也将其视为与自然智能 (NI) 相比使用人工智能 (AI) 的缺点。滕 (2019) 甚至举了一个例子来说明人工智能在某些情况下如何比自然智能更耗时。滕 (2019) 解释说，尽管大多数人能够认出电影明星，即使他们只在电视上瞥了一眼明星的新电影，但如果想要训练一个人工智能识别他或她，则需要成千上万张来自不同角度的明星照片。滕 (2019) 还描述了人脑的这种功能被称为一次性学习，而人工智能的功能被称为深度学习。滕 (2019) 得出结论，我们的大脑似乎以更灵活的方式运作，这与自然智能的起源有关。

正如本文到目前为止所讨论的那样，在远程教育的背景下，使用人工智能似乎既有优点也有缺点。以下两个表格（表 1 和表 2）显示了不同研究人员提出的所有优点和缺点的整合。

表 1

在远程教育中使用人工智能的优点

优点	来源
持久性	Kusumadewi 2003
可共享性	Kusumadewi 2003
一致性（准确性）	Kusumadewi 2003, Teng 2019
可记录性	Kusumadewi 2003
效率	Kusumadewi 2003, Teng 2019
低成本	Kusumadewi 2003
个性化	Karal 等人 2014
易用性	Karal 等人 2014
可视化	Karal 等人 2014
可交流性	Karal 等人 2014

表 2

在远程教育中使用人工智能的缺点

缺点	来源
耗时（深度学习）	Karal 等人 2014, Teng 2019
固定性	Karal 等人 2014

正如这两个表格所示，可以说在远程教育中使用人工智能有很多优点。但是，重要的是要认识到在远程教育中使用人工智能也有一些缺点。我们认为最重要的是教育机构和开发者应该考虑使用人工智能的缺点，并进行改进或计划额外的支持来解决这些缺点。

例如，对于缺点，耗时，创建一个任何开发者或教育机构都可以访问并获得有用数据以创建适合其环境的人工智能系统的庞大平台可能是一个可能的解决方案。换句话说，如果人工智能系统需要花费时间来学习模式，那么积累大量案例并使用大数据将支持人工智能系统在集成到教育机构之前学习许多模式。

对于缺点，固定性，有趣的是，一些学生在 Karal 等人 (2014) 进行的访谈中回答说

无法直接移动到结果
必须按照步骤进行

是他们体验过的人工智能系统中他们不喜欢的一些功能。这些评论意味着

学生无法直接跳转到结果
学生被引导遵循学习过程中的某些步骤。

因此，这些学生答案的含义是，人工智能系统为学生提供了答案，也提供了如何解决问题的知识。此外，学生的答案还表明，人工智能系统为学生提供井井有条的小步骤，让他们一步步地学习，并防止学生偏离正轨。这些学生对缺点的评论所推断的是，一些积极的功能可能会被学生误认为与开发者的初衷相反。

进一步的研究和主题

根据以上研究和分析，我们可以对开放和远程教育中应用的最新发现有一个概览。首先，根据我们找到的案例，我们可以知道在开放和远程教育领域，在辅导系统中插入人工智能似乎是一种时尚。此外，人工智能辅导系统不仅是为了提高学生的学习效果，也可能是为了更高效的评估进度。我们还可以了解到，对于一些循序渐进的科目，比如数学和人工智能本身，人工智能辅导系统也可以起到引导作用，帮助理解某些技能。另一方面，我们可以想象学者们也关注特殊需求学生的辅助。此外，我们还可以知道，除了如何设计，研究人员还关注如何有效地设计。所谓的“准备程度”被提及，我们认为这指的是某个地区或背景的环境。

关于进一步的研究，根据之前关于人工智能应用以及使用人工智能的优缺点的研究，我们假设未来可能会出现一些关于以下领域的话题或趋势。首先，考虑到上面提到的使用人工智能的缺点，更有效的 AI 应用设计模型可能是一个潜在的话题。此外，随着应用的进展，需要更多地从学生角度进行研究。其次，在交互部分插入人工智能也很重要，正如上述研究中提到的关键词“沟通”一样。最后，我们也从 Fadzil & Munira (2008) 的研究中获得了一些想法，他们试图通过使用马来西亚开放大学 (OUM) 的案例，探索一些人工智能可能在开放和远程学习机构中使用的领域，除了评估辅导员的领域，他们还提到了以下一些想法：帮助学生选择最合适的课程，安排他们选择的课程，帮助检测剽窃，帮助留住学习者，适应他们多样化的需求和背景。看来，在本文中，大学的安全、学习者多样性和基础设施建设也可能是人工智能应用的潜在话题。

参考文献

Chakrabarti, C., Luger, G.F.: 用于客户服务聊天机器人的 AI 对话：架构、算法和评估指标。专家系统应用。42(20), 6878–6897 (2015)。https://doi.org/10.1016/j.eswa.2015.04.067

Drigas, A., & Dourou, A. (2013)。ICT、电子学习和人工智能在帮助阅读障碍学生方面的回顾。学习中的新兴技术国际期刊 (iJET), 8(4), 63。doi:10.3991/ijet.v8i4.2980

Fadzil, M., & Munira, T. A. (2008, 8 月)。开放和远程学习机构中人工智能的应用。2008 年信息技术国际研讨会（第 1 卷，第 1-7 页）。IEEE。

Fang, L., & Zhang, J. (2019)。关于人工智能在特殊儿童教育中的应用思考。物理学杂志：会议系列，1325，12104。doi:10.1088/1742-6596/1325/1/012104

Fernoagă, V., Stelea, G., Gavrilă, C., & Sandu, F. (2018)。由聊天机器人驱动的智能教育助手。国际科学会议电子学习和教育软件，2，376-383。doi:10.12753/2066-026X-18-122

Goda, Y., Yamada, M., Matsukawa, H., Hata, K., & Yasunami, S. (2014)。在线 EFL 小组讨论前与聊天机器人的对话及其对批判性思维的影响。教育信息与系统期刊，13(1), 1-7。doi:10.12937/ejsise.13.1

Goel, A. K., & Joyner, D. A. (2017)。使用 AI 教授 AI：来自在线 AI 课程的教训。AI 杂志，38(2), 48。doi:10.1609/aimag.v38i2.2732

Goksel Canbek, N., & Mutlu, M. E. (2016)。人工智能的轨迹：与智能个人助理一起学习。人文科学国际期刊，13(1), 592。doi:10.14687/ijhs.v13i1.3549

Hedayati, M., Kamali, S. H., & Shakerian, R. (2012)。远程教育平台智能方法的比较和评估。现代教育与计算机科学国际期刊，4(4), 21-27。doi:10.5815/ijmecs.2012.04.03

Jin, L. (2019)。关于人工智能在学龄前儿童教育中应用的探讨。物理学杂志：会议系列，1288，12072。doi:10.1088/1742-6596/1288/1/012072

Karal, H., Nabiyev, V., Erümit, A. K., Arslan, S., & Çebi, A. (2014)。学生对基于人工智能的远程教育系统 (artimat) 的意见。程序 - 社会与行为科学，136，549-553。doi:10.1016/j.sbspro.2014.05.374

Kose, U. (编)。(2014)。远程教育中人工智能的应用。IGI 全球。

Kusumadewi, Sri。(2003)。人工智能（技术及应用）。Graha Ilmu。

Liang, X., Yang, X., Yin, S., Malay, S., Chung, K. C., Ma, J., & Wang, K. (2020)。整形外科的人工智能：应用和挑战。美容整形外科，doi:10.1007/s00266-019-01592-2

Liu, Q., Huang, J., Wu, L., Zhu, K., & Ba, S. (2019)。CBET：面向移动学习的特定领域聊天机器人的设计和评估。信息社会中的普遍访问，doi:10.1007/s10209-019-00666-x

Pereira, J., Fernández-Raga, M., Osuna-Acedo, S., Roura-Redondo, M., Almazán-López, O., & Buldón-Olalla, A. (2019)。利用聊天机器人作为工具来促进学习者声音的制作，以改进 MOOC 的学习过程。技术、知识和学习，24(4), 545-565。

Putra, D., & Triastuti, E. (2019)。电子学习和人工智能在印尼教育系统中的应用。计算机应用国际期刊，177(27), 16-22。doi:10.5120/ijca2019919739

Teng, X. (2019)。关于人工智能与自然智能相比的优缺点的讨论。物理学杂志：会议系列，1187(3), 32083。doi:10.1088/1742-6596/1187/3/032083

Shorey, S., Ang, E., Yap, J., Ng, E. D., Lau, S. T., & Chui, C. K. (2019)。使用人工智能的虚拟咨询应用程序，用于护理教育中的沟通技能训练：发展研究。医疗互联网研究杂志，21(10), e14658-e14658。doi:10.2196/14658

Sterne, J. (2017). 人工智能在营销中的应用：实践应用。纽瓦克：约翰·威利与儿子公司。

Zawacki-Richter, O.，Marín, V. I.，Bond, M. 和Gouverneur, F. (2019). 人工智能在高等教育中的应用研究综述——教育工作者在哪里？高等教育技术国际期刊，16(1)，1-27。doi:10.1186/s41239-019-0171-0