教育智能体的发展历程、应用现状与未来展望

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摘要：[摘 要] 教育智能体是人工智能领域的重要研究方向，可助力实现教育的智能化、精准化和个性化，其对学习者的学习动机、学习情感、学习效果等有着直接且显著的影响。人工智能与教育的结合愈加紧密，但教育智能体尚处于探索阶段，为使教育智能体更好地服务教与学，文章通

　　[摘 要] 教育智能体是人工智能领域的重要研究方向，可助力实现教育的智能化、精准化和个性化，其对学习者的学习动机、学习情感、学习效果等有着直接且显著的影响。人工智能与教育的结合愈加紧密，但教育智能体尚处于探索阶段，为使教育智能体更好地服务教与学，文章通过对既有文献的梳理和归纳，对教育智能体的发展历程和应用现状进行了总结，并进一步明确了教育智能体的内涵和特征。教育智能体已在支持个性化学习、扮演虚拟教学角色、实现人机情感交互等领域取得应用，但仍存在决策精度较弱、对话能力有限、外观设计简单、情感交互不足等问题。未来，教育智能体将与大数据、深度学习、情感计算等技术深度融合，以其“智能”促进学习者的“智慧”发展，赋能教与学的变革与重构。

　　[关键词] 人工智能; 教育智能体; 智能体; 应用现状; 未来展望

　　一、引 言

　　随着计算机性能的显著提升和大数据时代的到来，人工智能加速发展，呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群知开放等新特征，并在潜移默化中影响着人们的思维方式和生活习惯，引发链式突破，推动各领域从数字化向智能化的加速跃升。作为人工智能领域的重要研究方向，教育智能体实现迭代发展，并初露锋芒。国家自然科学基金委员会于2018年设立教育信息科学与技术方向，代码为F0701，其中F070107重点关注教育智能体的探索与实践[1]。据公开资料显示，2018年F0701各资助类别共获批65项，F070107仅1项;到了2019年F0701各资助类别共获批84项，F070107则为0项。2020年取消了F0701下的三级代码，通过获批项目的名称判断，教育智能体的相关研究仅1项。在中国知网中以“教育智能体”和“教学代理”为篇名进行检索，截至2021年3月，仅检索到10篇高质量文献。而反观国外，教育智能体的相关研究正如火如荼地积极开展。在Web of Science核心合集数据库中，以Pedagogical Agent为标题进行检索，共有168篇与教育智能体密切相关的高质量文献。通过对这168篇文献的梳理与归纳，发现国外教育智能体的研究主要集中在：将教育智能体与智能导师系统结合，以便创建既能提供学习支持服务，又能促进社会关系发展的教育系统;对教育智能体的视觉形象和对话文本进行设计，提高学习者的学习体验，激发学习者的学习动机;探索智能学习环境、在线学习环境下情感交互的方式、方法，解决人机间的情感交互问题。

　　相比于国内，国外学者对教育智能体进行了更为广泛的研究，并已充分认识到教育智能体的重要作用。而国内对于教育智能体的研究尚处于起步和探索阶段，各领域学者对教育智能体缺乏足够关注和重视。为此，本研究从教育智能体的发展历程、内涵特征出发，着重介绍教育智能体目前的应用现状，并展望和讨论教育智能体所面临的现实挑战和未来趋势，以期为國内教育智能体的相关研究提供参考和帮助。

　　二、教育智能体的发展历程

　　智能体源于人工智能、软件工程、分布式系统等领域，具有自治性、反应性、主动性、社会性、进化性等特征，其核心特点是能够持续自主地发挥作用。教育智能体继承了智能体的核心特征，但其出发点和落脚点均为解决教育教学过程中的现实问题，因此发展出不同于软件智能体的关键属性。

　　(一)教育智能体的起源与发展

　　智能体(Agent)也被称为代理，20世纪80年代明斯基(Marvin Minsky)在其著作《心智社会》中明确提出智能体一词，但此前已有相关研究。智能体标准化组织将智能体定义为：智能体是驻留于环境中的实体，它能够感知和解释反映环境变化的数据，并可自主执行动作以影响环境。罗斯(Barbara Hayes-Roth)指出智能体通常具备三种功能：觉察所处环境的实时改变;主动或被动响应以影响所处环境;通过“思考”理解感知到的信息、解决遇到的问题、得出结论和作出决定[2]。简单来说，可以将智能体看作能够感知外界环境，并能根据外界环境作出相对应答或能自主完成设定目标的程序或实体。智能体领域著名学者伍德里奇(Michael Wooldridge)和詹宁斯(Nicholas Jennings)指出智能体应具备以下四种性质：自主性、主动性、反应能力和社会能力[3]。

　　教育智能体起源于20世纪70年代的智能导师系统，是智能体技术与教育教学融合创新的成果，但其教学思想可追溯至斯金纳(Burrhus Skinner)提出的教学机器和程序教学。智能导师系统中的“导师”即为教育智能体的雏形，可为学习者答疑解惑，但此时多关注辅导的抽象实体，主要从认知层面指导学习者。随着信息技术发展，计算机的视觉呈现和交互能力得到显著提升，智能体随之发展出众多具体的、可视化的虚拟角色。教育智能体所扮演的角色也从单一走向多元，例如教师、伙伴、激励者、督促者等，形象更加复杂，并且可以通过文本、语音、肢体动作等形式与学习者进行互动。教育智能体功能也更加全面，既有认知层面的功能，也有社会文化层面的功能。2010年以来人工智能实现第三次跨越式飞跃，搭乘人工智能的“快车”，教育智能体的功能趋于多样和完善，使之在教育领域的作用和重要性日益凸显。目前，教育智能体既可以实现与学习者认知层面的交互，提供个性化的指导和帮助，还可以通过建立与学习者的情感纽带和联系，丰富学习者的情感体验，激发学习者的学习兴趣和学习动机。教育智能体正以其独特优势，在教育领域展现出生机勃勃的活力。

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