本書是筆者和從華南師范大學(xué)到浙江師范大學(xué)合作多年的黃昌勤教授多次討論后成書的,在撰寫期間得到了多位高校老師的幫助。
筆者擁有計算機專業(yè)背景,博士期間在周曉方教授的指導(dǎo)下主要從事數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘方面的理論算法研究,而在博士后期間,筆者的導(dǎo)師是聯(lián)合國大學(xué)國際知名智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Tutoring Systems)專家Peter Haddawy教授,在他的影響下,筆者初步涉獵了教育技術(shù)領(lǐng)域,并深刻體會到技術(shù)對教育,尤其對發(fā)展中國家教育的影響,技術(shù)確實可以在很大程度上解決教育不均衡的問題,實現(xiàn)社會層面的共同富裕。進入高校后,筆者平時的工作也和教育密切相關(guān),隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,很多高校也開設(shè)了人工智能專業(yè)相關(guān)課程,而作為師范院校,人工智能如何和教育結(jié)合自然也成為近年來關(guān)注的熱點,但筆者在實際開展的教學(xué)工作過程中發(fā)現(xiàn)這方面的書,尤其是專門的教材較少,并且沒有形成體系,因此萌發(fā)了結(jié)合自己多年的研究及所學(xué)撰寫本書的想法。
本書包含8章,第1章主要介紹智慧教育的發(fā)展和智慧教育系統(tǒng),通過擬人化具象示意圖并結(jié)合技術(shù)的研究,提出了新一代信息技術(shù)支持下的智慧教育框架。在本書中,該框架的技術(shù)體系主要由教育文本處理、多模態(tài)學(xué)習(xí)分析和區(qū)塊鏈 教育3個主要部分構(gòu)成。
第2章首先介紹知識圖譜的基本概念、發(fā)展歷史及的研究工作和技術(shù); 然后就教育知識圖譜的構(gòu)建進行探討,同時結(jié)合教育知識圖譜的應(yīng)用案例,幫助讀者更進一步了解知識圖譜在教育領(lǐng)域的作用。
第3章是第2章知識圖譜內(nèi)容的核心技術(shù)延伸,即教育知識圖譜的表征學(xué)習(xí)。首先介紹什么是知識圖譜的表征學(xué)習(xí)及當(dāng)前主要的幾種知識圖譜表征學(xué)習(xí)技術(shù); 然后展開介紹表征學(xué)習(xí)應(yīng)用在教育領(lǐng)域的特點和所面臨的挑戰(zhàn),并介紹一些對應(yīng)的解決方案和在這方面較新的可解釋性研究; 后結(jié)合實際案例介紹教育知識圖譜表征學(xué)習(xí)的作用。
第4章介紹問答對話系統(tǒng)的相關(guān)基本概念、類別及其相應(yīng)的主流技術(shù)和應(yīng)用。首先基于人機交互形式或應(yīng)用方式將對話系統(tǒng)進行分類并進行相關(guān)介紹; 進而介紹對話系統(tǒng)的相關(guān)主流技術(shù)和應(yīng)用; 后結(jié)合更具體的實際應(yīng)用場景,通過一個實際案例進一步闡述問答系統(tǒng)在教學(xué)中的價值。
第5章介紹認(rèn)知診斷的發(fā)展及其應(yīng)用,以及對自適應(yīng)學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)進行分析與研究。首先介紹認(rèn)知診斷的基本概念、原理和模型; 然后結(jié)合自適應(yīng)框架,對自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型與實際案例進行詳細闡述; 后基于學(xué)習(xí)路徑算法,對個性化學(xué)習(xí)路徑挖掘模型進行描述。本章還對個性化學(xué)習(xí)路徑的典型案例進行分析,并探討個性化學(xué)習(xí)路徑的未來與發(fā)展。
第6章介紹自動作文批改的發(fā)展、概念與相關(guān)技術(shù)。首先闡述自動作文批改的國內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀; 然后詳細介紹自動作文批改所涉及的關(guān)鍵技術(shù); 后結(jié)合具體的自動作文評分系統(tǒng)案例,進一步介紹自動作文評分系統(tǒng)的構(gòu)建。
第7章介紹多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的概念、發(fā)展和基本任務(wù),以及多模態(tài)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。首先介紹多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的基本概念和基本任務(wù); 接著基于教育領(lǐng)域闡述多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的數(shù)據(jù)與技術(shù),并介紹其在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用和所面臨的挑戰(zhàn); 后結(jié)合多模態(tài)教育的應(yīng)用場景,介紹大數(shù)據(jù)中的多模態(tài)學(xué)習(xí)分析與基于多模態(tài)數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)預(yù)警系統(tǒng)。
第8章介紹區(qū)塊鏈的基本概念與技術(shù),進而對區(qū)塊鏈在教育領(lǐng)域的影響與應(yīng)用進行詳細研究分析。本章首先介紹區(qū)塊鏈的概念和關(guān)鍵技術(shù); 進而敘述區(qū)塊鏈與教育相結(jié)合的機遇與挑戰(zhàn),并提出了相關(guān)的建議與解決方案; 后結(jié)合一些現(xiàn)有的案例,介紹區(qū)塊鏈 教育的一些具體應(yīng)用場景。
后,感謝為本書出版做了大量工作的朋友。感謝楊曦、張麗君、郭美美、陳善軒、馬曉東、邢玉玲、吳志杰、顏志文、程博、林志豪、覃楊杰、黎宇、梁婉瑩等參與本書的撰寫工作。
本書是2018年人文社科規(guī)劃基金項目(18YJA880027)、首批新文科研究與改革實踐項目(2021180017)的研究成果,由浙江師范大學(xué)、浙江省智能教育技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室資助出版。
由于作者水平有限,書中不足之處歡迎大家批評指正。
朱佳2022年1月
本書源代碼
第1章概述00
1.1智慧教育: 人工智能時代的教育體系00
1.1.1智慧教育的概念和特征00
1.1.2智慧教育的技術(shù)體系00
1.1.3智慧教育的發(fā)展歷程00
1.1.4智慧教育的典型應(yīng)用0
1.2智慧教育的技術(shù)體系0
1.2.1教育文本處理0
1.2.2多模態(tài)學(xué)習(xí)分析0
1.2.3區(qū)塊鏈 教育0
1.3全書結(jié)構(gòu)0
第2章教育知識圖譜0
2.1知識圖譜簡介0
2.1.1知識圖譜概述及發(fā)展歷史0
2.1.2知識圖譜的主要技術(shù)和前沿工作0
2.1.3小結(jié)0
2.1.4思考與練習(xí)0
2.2教育知識圖譜構(gòu)建0
2.2.1教育知識圖譜構(gòu)建兩大視角0
2.2.2基于智能處理技術(shù)的圖譜構(gòu)建0
2.2.3小結(jié)0
2.2.4思考與練習(xí)0
2.3教育知識圖譜應(yīng)用0
2.3.1應(yīng)用場景0
2.3.2小結(jié)0
2.3.3思考與練習(xí)0
第3章教育知識圖譜表征學(xué)習(xí)0
3.1知識圖譜表征學(xué)習(xí)簡介0
3.1.1基于翻譯的傳統(tǒng)知識圖譜表征學(xué)習(xí)技術(shù)0
3.1.2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的知識圖譜表征學(xué)習(xí)技術(shù)0
3.1.3知識圖譜表征學(xué)習(xí)的新興技術(shù)0
3.1.4小結(jié)0
3.1.5思考與練習(xí)0
3.2教育知識圖譜表征學(xué)習(xí)的特點和挑戰(zhàn)0
3.2.1教育知識圖譜的語義特點及提取方法0
3.2.2教育知識圖譜表征學(xué)習(xí)的當(dāng)前挑戰(zhàn)和
解決方案0
3.2.3可解釋性的教育知識圖譜表征學(xué)習(xí)技術(shù)0
3.2.4小結(jié)0
3.2.5思考與練習(xí)0
3.3教育知識圖譜表征學(xué)習(xí)的應(yīng)用案例0
3.3.1基于教育知識圖譜的教育測評0
3.3.2基于教育知識圖譜的學(xué)習(xí)資源推薦0
3.3.3小結(jié)0
3.3.4思考與練習(xí)0
第4章教育問答0
4.1問答對話系統(tǒng)簡介0
4.1.1問答對話系統(tǒng)概述0
4.1.2任務(wù)導(dǎo)向型對話0
4.1.3非任務(wù)導(dǎo)向型對話0
4.1.4小結(jié)0
4.1.5思考與練習(xí)0
4.2教育知識圖譜問答0
4.2.1知識圖譜問答0
4.2.2開放域和特定域知識圖譜問答
4.2.3教育知識圖譜問答研究現(xiàn)狀
4.2.4教育知識概念抽取
4.2.5教育知識圖譜問答系統(tǒng)構(gòu)建
4.2.6小結(jié)
4.2.7思考與練習(xí)
4.3案例分析
4.3.1智能問答教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用背景
4.3.2系統(tǒng)架構(gòu)、特點和優(yōu)勢
4.3.3問答系統(tǒng)在教學(xué)應(yīng)用中的進一步擴展
4.3.4基礎(chǔ)教育知識圖譜賦能智慧教育
4.3.5小結(jié)
4.3.6思考與練習(xí)
第5章認(rèn)知診斷
5.1認(rèn)知診斷簡介
5.1.1認(rèn)知診斷概述
5.1.2認(rèn)知診斷評價理論的基礎(chǔ)概念
5.1.3認(rèn)知診斷代表性模型
5.1.4認(rèn)知診斷建模擬合評價
5.1.5小結(jié)
5.1.6思考與練習(xí)
5.2自適應(yīng)學(xué)習(xí)
5.2.1自適應(yīng)學(xué)習(xí)概述與框架
5.2.2數(shù)據(jù)驅(qū)動下自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的支撐
模型與實現(xiàn)機制
5.2.3自適應(yīng)學(xué)習(xí)典型案例分析
5.2.4小結(jié)
5.2.5思考與練習(xí)
5.3個性化學(xué)習(xí)路徑推薦
5.3.1學(xué)習(xí)路徑推薦算法
5.3.2個性化學(xué)習(xí)路徑挖掘結(jié)構(gòu)模型
5.3.3未來個性化學(xué)習(xí)路徑推薦研究探討
5.3.4個性化學(xué)習(xí)路徑推薦典型案例分析
5.3.5小結(jié)
5.3.6思考與練習(xí)
第6章自動作文批改
6.1自動作文批改簡介
6.1.1概述
6.1.2國外研究歷史與現(xiàn)狀
6.1.3國內(nèi)研究歷史與現(xiàn)狀
6.1.4小結(jié)
6.1.5思考與練習(xí)
6.2自動作文批改相關(guān)技術(shù)
6.2.1停用詞過濾
6.2.2詞性標(biāo)記
6.2.3依存句法分析
6.2.4多元回歸和潛在語義分析
6.2.5Word2Vec詞向量和Doc2Vec句向量模型
6.2.6命名實體識別
6.2.7文本匹配和文本分類
6.2.8小結(jié)
6.2.9思考與練習(xí)
6.3自動作文批改系統(tǒng)構(gòu)建案例
6.3.1淺層語義特征分析模塊
6.3.2作文跑題檢測模塊
6.3.3通順度計算模塊
6.3.4多特征融合評分
6.3.5小結(jié)
6.3.6思考與練習(xí)
第7章多模態(tài)學(xué)習(xí)分析
7.1多模態(tài)學(xué)習(xí)分析介紹
7.1.1多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的基本概念
7.1.2多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的發(fā)展路線
7.1.3多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的基本任務(wù)
7.1.4小結(jié)
7.1.5思考與練習(xí)
7.2教育領(lǐng)域的多模態(tài)學(xué)習(xí)分析
7.2.1多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的數(shù)據(jù)介紹
7.2.2多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的技術(shù)支撐與流程
7.2.3基于教育大數(shù)據(jù)的多模態(tài)學(xué)習(xí)分析
挑戰(zhàn)與發(fā)展
7.2.4小結(jié)
7.2.5思考與練習(xí)
7.3多模態(tài)教育應(yīng)用場景
7.3.1大數(shù)據(jù)中的多模態(tài)學(xué)習(xí)分析
7.3.2基于多模態(tài)數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)預(yù)警系統(tǒng)
7.3.3小結(jié)
7.3.4思考與練習(xí)
第8章區(qū)塊鏈+教育
8.1區(qū)塊鏈簡介
8.1.1全面認(rèn)識區(qū)塊鏈
8.1.2深入淺出共識機制
8.1.3智能合約與Solidity
8.1.4側(cè)鏈
8.1.5應(yīng)用案例
8.1.6小結(jié)
8.1.7思考與練習(xí)
8.2當(dāng)區(qū)塊鏈遇上教育
8.2.1教育的未來方向: 區(qū)塊鏈 教育
8.2.2機遇與挑戰(zhàn)
8.2.3對策與建議
8.2.4小結(jié)
8.2.5思考與練習(xí)
8.3區(qū)塊鏈 教育應(yīng)用案例
8.3.1教育區(qū)塊鏈學(xué)分銀行
8.3.2未來學(xué)跡鏈
8.3.3沃爾夫大學(xué)(Woolf University)
8.3.4小結(jié)
8.3.5思考與練習(xí)