幼儿教育中人工智能应用问题及解决策略论文文档格式.docx

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人工智能包含机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等多种技术。

历经60多年的发展,人工智能已深入生活,各类应用相继诞生,其技术已应用于金融、传媒、医疗、物理、军事、航天、智能制造、灌溉、油气勘探、气象等多个领域。

在幼儿教育领域,已有许多学者针对人工智能背景下的幼儿园教育活动、幼儿英语教学、幼儿自我认知能力的培养、幼儿园课程建设、幼儿学前学习、学前教育管理、逻辑编程启蒙教育、地震安全教育等主题展开研究,并取得了一定成果。

　　幼儿园教育是基础教育的重要组成部分。

如何利用信息技术推动幼儿教育模式变革,为幼儿创造更好的成长环境,一直是国家教育部门关注的内容。

2018年,第二届网络教育年会召开,其以“大数据与人工智能驱动开放教育的未来”为主题,旨在推动大数据和人工智能在教育教学中的应用,构建多种特征的教育体系。

《教育部2019年工作要点》中也提出了“推进信息技术与教育教学深度融合”的工作计划及目标,要求实施《教育信息化2.0行动计划》,研究符合中国国情的智能教育发展方案。

基于此,本文介绍了人工智能在幼儿教育中的具体应用,分析了人工智能在幼儿教育应用中可能面临的挑战,并提出相应的发展建议,以期更好地发挥人工智能在幼儿教育中的应用效果,让人工智能更好地为幼儿教育服务,构建智能化学习环境,充分激发幼儿学习的浓厚兴趣,培养幼儿的各种思维能力、想象力、创新力,促进幼儿学习和发展,提升幼儿教育的整体质量[1],最终实现幼儿教育最优化。

　　二、人工智能在幼儿教育中的具体应用

　　人工智能在幼儿教育的应用尚处于初始阶段,理论建构也处于探索阶段。

随着人工智能技术的飞速发展,在人工智能创业者的推动下,已出现人工智能在幼儿教育领域的应用,主要涉及机器人、机器学习、深度学习、神经网络、学习计算、图像识别、语音识别、自然语言处理和专家系统等技术。

高婷婷等[2]指出机器学习和深度学习是人工智能幼儿教育应用的底层关键技术,它们与大数据、机器人、自然语言处理、神经网络、图像识别、语音识别、专家系统、进化计算、知识工程、数据挖掘、混合现实（MixReality）等为人工智能在幼儿教育中的场景化应用奠定了基础。

人工智能在幼儿教育领域主要有四大应用形式,分别为幼儿教育智能系统、幼儿多元智能测评、教育机器人、仿真游戏。

　　1.幼儿教育智能系统

　　幼儿教育智能系统指在幼儿教育过程中使用的智能化信息系统。

国内已出现的有理想云智能教育系统、智能幼教系统、幼儿园智能化管理系统三类信息系统。

　　理想云智能教育系统将体感交互技术和多媒体技术融入课堂[3],根据3～6岁幼儿身心发展规律,结合我国学前教育的要求,创造性设计了体验式教学模式。

与以往的教学模式相比,该教学模式可依托3D技术创造出与教学内容相适应的具体场景或氛围,将情境式、互动式、体验式教学融为一体,带给幼儿身临其境的感受,丰富了幼儿的体验,帮助幼儿迅速而正确地理解教学内容,提高了幼儿学习的主动性。

　　智能幼教系统可根据人脸识别收集每名幼儿在幼儿园的活动数据,饮食对应身体状况、环境气氛对应活动场景等,并定时将数据反馈给家长,减少教师的工作量[4]。

　　幼儿园智能化管理系统由智能接送系统、园所管理系统、智能互动系统、成长监测系统、幼儿体质智能管理系统等组成,可实现安全防范、园所管理、家园互动、成长记录和监测等功能,为师生呈现出一个全新的智能教育场景。

　　2.幼儿多元智能测评

　　20世纪90年代以来,美国着名教育心理学家霍华德?

加得纳提出的多元智能理论,从教育理念到方案设计和实施,都对我国幼儿教育领域产生了深远的影响。

幼儿多元智能测评是幼儿园实施多元智能课程不容忽视的一个核心问题。

基于多元智能理论,通过多种信息技术构建的幼儿成长关键期多元智能测评系统,可对不同年龄、不同层次、不同阶段的幼儿评价提供有效的帮助,是检验教育效果的有效途径,可使教师和家长充分了解幼儿智能发展水平的基本情况。

北京师范大学C.MIT儿童多元智能测评系统,是兼具便捷性和准确性的素质教育成果量化工具[5]。

此系统基于美国心理学教授罗伯特?

斯滕伯格的智力成分亚理论,运用IRT模型,对3～16岁儿童青少年的解决问题能力、分析能力、操作能力、学习能力、理解力、记忆力、概括推理能力、观察力、注意力、空间推理能力、想象力、动手能力、创新能力共13项能力进行评定,最终确定儿童解决问题能力的总智力发育情况。

此系统能够辅助教育机构针对评估结果,制订出个性化的教学方案,真正做到因材施教。

　　3.教育机器人

　　教育机器人是指在教育领域中所采用的机器人,这类机器人主要用于激发学生兴趣,培养学生的分析能力、创新能力、实践能力,其具备教学适用性、开放性、可扩展性和人机交互界面友好等特点[6],并以其“玩中学”的特点深受幼儿的喜爱。

随着人工智能技术的不断发展,教育机器人已走进校园,并越来越普遍地应用于教育中。

依据教育机器人的用途,可分为娱乐玩具机器人、智能助理机器人、远程控制机器人、STEAM教育机器人、特殊教育机器人、培训类机器人、咨询类机器人、安全教育机器人等。

　　娱乐玩具机器人是专门针对儿童的机器人,既能陪玩,又能辅助学习。

智能助理机器人不仅可以帮助教师更好地开展教育活动,还可以为幼儿提供个性化学习服务,更能以“家庭新成员”的身份为幼儿讲故事。

远程控制机器人可通过互联网远程执行用户控制指令,使用户随时随地参与教学活动。

STEAM教育机器人是为适应STEAM教育而开发设计的教学工具。

特殊教育机器人为特殊教育而生,是为满足特殊症状的儿童需要而设计开发的教育机器人。

培训类机器人专为需要培训的人群设计,可满足师生培训需求。

咨询类机器人依靠其丰富的知识,可回答幼儿提出的各种问题,助力幼儿教育。

安全教育机器人利用系统性安全知识宝库向师生普及系统全面的安全教育知识,此类机器人在幼儿安全教育中能发挥巨大的作用。

　　4.仿真游戏

　　寓教于乐是幼儿教育理念之一,幼儿更加倾向于用轻松的方式来学知识,仿真游戏为此理念的实施提供了新的路径。

此类游戏专门针对特定教育目标,依托人工智能技术,构建开放的游戏框架和环境,为用户提供观察和认识世界的新视角。

仿真游戏不只是单一性的娱乐活动,还可以培养幼儿的可视化思维和解决问题的技巧,有助于幼儿形成终身受益的品质、态度、情感、能力,如能促进推理及想象力的在线猜谜游戏、扮演喜欢的角色的扮演游戏、锻炼记忆力的接龙游戏、辅助掌握字词的拼写游戏、描绘未来远景的想象游戏、锻炼身体灵活性和协调性的躲藏游戏、提高审美能力的绘画游戏、培养观察力的闯关游戏等。

　　三、人工智能在幼儿教育应用中面临的挑战

　　人工智能为幼儿教育变革提供了契机,其与幼儿教育的深度融合是未来幼儿教育发展的一大趋势。

人工智能在幼儿教育中的应用特征为推动人工智能与幼儿教育的深度融合提供了方向。

人工智能正在潜移默化地影响幼儿教育,随着其深入发展,笔者相信基于人工智能的幼儿教育将成为一个新的发展方向,为幼儿教育的高速发展提供新的机遇。

但经过实际调研发现,人工智能不仅为幼儿教育带来机遇,还有挑战。

　　1.幼儿园信息化基础设施建设薄弱

　　幼儿园信息化基础设施是推进人工智能技术在幼儿教育中应用的基础和保障。

要想推进人工智能在幼儿教育中应用,首先要求幼儿园具备信息化基础设施。

近年来,在顶层设计、统筹规划和协同推进下,教育信息化基础设施建设初见雏形,但尚未满足幼儿教育的全部需求。

虽然大多数幼儿园都已经配备了计算机、投影仪、打印机、扫描仪、触摸屏等,但是这些电子设备仅限于办公,未能满足教学需求。

以新疆、云南、广西为例,许多幼儿园仅配备了电视机、录音机、幻灯机、投影仪、录像机等已过时的信息化设备。

刘珍芳[7]对浙江省学前教育信息化现状调查分析后得出结论:

几乎所有的示范幼儿园都配备了计算机,其中有专门计算机教室的占34%,有多媒体教室的占70%;

而非示范幼儿园尚未全面配备计算机,其中仅有14%有多媒体教室,12%有专门的计算机教室;

民办幼儿园建设有多媒体教室的只有4%,超过半数尚未给幼儿提供使用计算机的机会。

以上数据说明,幼儿园信息化基础设施配备还很薄弱,难以满足信息化教学需求,更难以满足人工智能应用需求。

　　2.幼儿教师信息素养欠缺

　　信息素养是指在具备一定信息伦理道德的前提下,能够有效获取信息、使用信息、评价信息、创造信息的能力。

根据幼儿教育的实际情况,幼儿教师信息素养包含对待信息技术的态度、运用信息技术的能力、整合信息技术与教育教学活动、运用信息技术促进家园互动、依靠信息技术促进终身学习和自主发展五个方面。

白恩唐[8]对青岛市幼儿教师信息素养的现状进行了分析,青岛市幼儿教师对于在教学中使用信息技术持积极态度,经常参与信息技术与教育教学融合活动,具有良好的信息伦理道德修养,但信息技术知识和技能掌握水平差异很大,对家园互动相关的各种信息技术手段还不够熟悉,四分之三左右的教师不常用或根本不用。

受制于幼儿教师个人能力,青岛市幼儿教师应用信息技术促进个人终身学习和自主发展的情况有待进一步加强。

通过以上调研结果可知,目前许多幼儿教师对于信息技术与教育教学融合持肯定态度,都愿意尝试在教育中运用一些新的信息技术,也具备简单的信息技术设备操作能力,但因为个人能力差异和缺乏相应的理论基础和知识经验,幼儿教师总体信息素养欠缺,这对于人工智能应用于幼儿教育提出了挑战。

　　3.缺乏有效的管理和应用指导

　　将人工智能应用于幼儿教育,将新技术与教育教学相融合,需要新的学习策略。

如何筛选合适的人工智能技术手段与幼儿教育活动相融合,制订符合幼儿身心发展特点和规律的学习策略,最大限度地提升幼儿各方面的能力,是人工智能在实际应用中无法回避的问题。

从宏观层面讲,目前国家虽然颁布了《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》,但还没建立起覆盖全国的学前教育信息化管理体制,且缺乏相应的监督评价机制[9]。

从中观层面讲,人工智能技术应用于幼儿教育的案例甚少,幼儿园难以制订相应的管理和指导方案。

从微观层面讲,幼儿教师只关注人工智能资源本身和使用频率,对应用效果缺乏有效评价,很大程度上没有真正将人工智能应用到实处。

综上所述,管理与应用指导的缺乏不利于人工智能在幼儿教育中的有效开展。

　　4.缺乏高质量的数据集已有数据隐私缺乏科学保护

　　人工智能的实现基础是机器学习,机器学习必须依靠各种采集的数据。

目前,机器学习领域开始尝试用半监督甚至无监督等方式,来降低对大量标记训练数据的依赖[10]。

但它依然离不开标记数据,使用标记数据作为训练集不断学习仍是实现人工智能的主要方法。

2017年,在人工智能应用GTS研讨会上,任正非指出,高质量的数据是人工智能的前提和基础[11]。

但何为高质量?

本文认为高质量是指效率高和准确率高的数据集。

在现有技术背景下,采集的数据质量仍是制约人工智能在幼儿教育中应用的一大因素。

同时,在人工智能使用过程中,采集的大量数据包含大量用户隐私信息,因而存在安全隐患。

以往依靠行政流程确保数据保密性的做法不能从根本上解决教育数据安全问题。

　　5.人工智能应用于幼儿教育领域偏于形式化

　　在教育部出台的《教育信息化2.0行动计划》号召下,越来越多的幼儿园投入人工智能设备的配备热潮中[12]。

一些幼儿园投放了智能手环、智能饮水机、智能播放器、问好机器人、晨检机器人等智能装备,在一定程度上减轻了幼儿教师的工作强度,激发了幼儿的学习兴趣,但同时也反映出现阶段人工智能偏重形式化应用的现状。

人工智能融入幼儿教育领域岂是买几台智能设备这样简单?

　　四、人工智能在幼儿教育应用中的推动策略

　　1.加大幼儿园信息化基础设施的投入和建设

　　幼儿园教育是学校教育和终身教育的奠基阶段。

幼儿园信息化基础设施建设离不开政府、企业等多方力量的支持。

应积极探索“政府统筹引导,企业、社会公益组织参与建设”的信息化建设机制[13]。

一方面,各级政府应因地制宜,根据各地幼儿园教育办学特点,结合当地经济水平,制订学前教育信息化发展规划,并纳入本地经济、社会发展的总体规划当中,还应同企业和其他社会力量共同探索多元化投资机制,制订多元化投资策略,加大幼儿园教育信息化建设投入力度,满足幼儿园发展信息化教学的需求。

另一方面,按照多元化投资策略,政府、企业、其他社会力量和幼儿园通力合作,通过拨款、捐赠等形式,加大幼儿园信息化基础设施建设力度,为人工智能在幼儿教育中的应用打好基础。

　　2.提高幼儿教师信息素养

　　针对幼儿教师信息素养欠缺的问题,应从培训、幼儿园、幼儿教师三方面入手。

在培训方面,由于幼儿教师教龄不同、学历不同、专业背景不同,应分层对幼儿教师开展培训。

如可按照职前阶段、职初期、职业成熟期等,选择与之配套的培训内容和培训方式[14],培训时应丰富培训模式和内容,培训后应多关注实际应用效果,完善幼儿教师培训评价和考核制度,注重后续教育。

从幼儿园角度讲,应加强硬件配备,优化软件资源;

加强与专家、社会的交流互动,加大培训力度;

鼓励幼儿教师之间互相学习,共同提高。

从幼儿教师角度讲,应树立终身学习的观念和能力,积极接纳新事物,学习新技术,提升自己的信息技能。

以上的措施,可提高幼儿教师信息素养。

　　3.加强幼儿教育信息化的管理和应用指导

　　人工智能应用于幼儿教育,离不开教育主管部门的管理和指导。

政府可从宏观层面制订人工智能应用于幼儿教育的指导办法、应用标准及实施办法,各级教育主管部门应建立幼儿教育信息化领导小组,组织开展“幼儿教育+人工智能”示范基地的建设与评选,评选出人工智能使用示范园,并以这些示范园为研究对象,探索出一条适合人工智能与幼儿教育深度融合之路。

在探索过程中,应加强幼儿教育信息化管理的应用指导,以幼儿发展为前提,切实树立“以幼儿发展为本”的教育理念,通过多种教育活动解放幼儿头脑、双手及嘴巴,逐步提升幼儿体验,让幼儿感受到人工智能带来的变化,并利用这些变化提升自己各方面的能力。

　　4.加强数据治理运用科学手段保护师生隐私

　　在人工智能技术应用于幼儿教育的实践中,确保数据质量和数据安全是底层保障。

数据质量和安全直接会影响人工智能实际应用效果,在此背景下,提升教育数据的质量和安全尤为重要。

数据治理是对数据和信息进行管理的组织行为,可通过多种手段提高数据质量和可用性、优化教育数据结构、保障数据安全和维护师生隐私[15]。

在教育数据治理工作中,可以结合数据挖掘技术对海量数据进行挖掘和分析,识别师生隐私数据和异常数据。

为正常数据打上标签,对外提供正常数据服务;

为识别出来的隐私数据和异常数据打上特殊标记,小心处理,避免泄露师生个人隐私。

数据治理可解决教育数据质量不高的问题,为师生数据隐私提供保护,让数据准确完整,且安全合规,有助于人工智能在幼儿教育中的应用。

　　5.以人为本精确定位多方整合创新推动人工智能真正融合于幼儿教育

　　针对当前人工智能与幼儿教育融合的表面化和形式化问题,首先,应以人为本,将幼儿健康成长放在首位,让人工智能优先服务于幼儿成长。

如研发的人工智能系统必须有利于幼儿健康成长,优先开发服务于幼儿成长的智能系统。

其次,要精确定位,找准人工智能与幼儿教育的融合点。

可从课程改革、专业优化、幼儿教师培训、家园共育等方面的现实需求来定位。

最后,应了解幼儿教育的实际需求,整合创新,如教育主管部门可与人工智能公司合作研发幼儿教育智慧软件或搭建幼儿教师智慧成长平台,让人工智能真正融合于幼儿教育。

　　参考文献

　　[1]于珍,赵凯新.我国学前教育信息化研究的回顾与展望[J].中国教育信息化,2018

（2）:

10-13.

　　[2]高婷婷,郭炯.人工智能教育应用研究综述[J].现代教育技术,2019,29

（1）:

11-17.

　　[3]3D体感引领未来幼儿教育新方向理想云智能教育系统受热捧