为做好疫情防控工作，阻断疫情蔓延，工信部科技司信息化发文《充分发挥人工智能赋能效用、协力抗击新型冠状病毒感染的 肺炎疫情倡议书》，指出疫情期间要围绕保障工作生活有序开展，打通AI教育资源，助力在线教育，推动落实“停课不停学”.全国中小学也通过各类网络教学平台，积极组织开展网络教研活动。全面普及线上教学是教育领域防疫的重要举措，但同时也存在一系列亟待解决的痛点。一、在线教育的痛点（一）在线教学的智能化有待提升学生在在线学习过程中能否按时、优质地学习，是保证在线教学效果和质量的关键。在线学习过程中，更难有效监控和管理学生的参与情况；同时，与线下教学相比，教师课后复习难度更大。例如，目前大部分教师都要求学生通过拍照的方式将作业上传至教学平台。课后，老师比对标准答案，通过在线图片标注或纸笔记录每个学生作业中的问题，然后依次上传回去。教学平台或直接反馈给学生。整个复习过程，一方面增加了老师这边的工作量；另一方面，降低了学生端的学习和交流效率。此外，目前在线教学资源鱼龙混杂，系统无法做出准确的推荐和筛选，容易导致学生出现“信息过载”、“知识流失”等问题，影响学生积极性和学习效果。(2)交互性和态势感知能力有待加强。在线教学和学习的过程往往在时间和空间上是分离的。教与学不仅在空间上是分离的，而且在时间上也往往具有不同步的特点。即使在实时教学直播过程中，也存在互动性差、学生参与感低等问题。网络另一端的教师很难及时了解学生的学习状况并进行相应的教学干预。同时，线上教学不是简单的课堂转移，也需要与线下课堂教学不同的教学策略。小学生年龄比较小，自制力差。在线学习需要增加教学过程的互动性和趣味性；中学生自制力较强，但自主性也比较强，缺乏内容张力。有存在感和存在感的课程内容通常很难有吸引力。目前各种在线教学平台难以提供这样的技术和功能支持，教学过程中的交互性和态势感知有待加强。（三）家庭教育的临时替代疫情下，学生长期在家庭环境中学习，家庭教育的重要性也大大提升。父母需要承担更重要的教育和心理疏导孩子的任务。然而，大多数家长不具备相关专业知识，对育儿知识和理论存在认知盲点或误解，工作繁忙，容易忽视孩子成长过程中出现的各种问题。因此，提高家庭教育质量，探索德育领域的家庭教育解决方案，形成家校合作、共同育人的良好模式已刻不容缓。2.解决在线教育痛点，人工智能潜力巨大（1）提升在线教学智能化，促进学科发展智能辅导系统（ITS）可作为提升在线教学智能化的有效途径之一教学。最早的智能辅导系统可以追溯到1990年代。系统设计融合了教育学和认知科学的理论，可为学生提供自动提问、脚手架反馈等在线教学服务。同时，智能辅导系统依托内置的学习者模型，可以跟踪学生认知状态的变化并实时更新。经过多年的研发，智能辅导系统在各学科的教学中都显示出了它的有效性。针对在线教学的智能化需求，智能导引系统可实现以下功能：一是对学习者进行多维度建模，根据学习者的认知状况，精准推荐优质学习资源；其次，设计符合教学特点的用户交互界面，增加学生的兴趣和使用频率；最后，为复杂的教师复习等环节提供有效的解决方案。随着人工智能技术的发展，智能导引系统逐渐可以代表更复杂的多学科、开放学科知识资源，并给出准确的标注和推荐；自然语言处理技术可以直接帮助系统通过对话进行教学交互；数据挖掘、深度学习等技术可以对教学过程进行分析，对海量数据进行评价，从而建立更具普适性的多维学习者模型和自动复习模型（见图1）。以北京师范大学研发的数学智能制导系统“雷达数学”为例。利用教育数据挖掘、知识追踪等关键技术，准确诊断学生的数学学习过程和知识掌握情况，分析公式，自动批改课文课学生的答案。根据诊断和审核结果，系统可以为学习者提供优质学习资源的自动反馈和推荐。同时，通过认知图谱等知识可视化手段，提供个性化学习导航和动态学习路径规划服务，定期生成个性化化学信息报告，帮助处于不同认知阶段的学生开展在线学习。图1基于深度学习和学科领域知识的学习者模型(2)增强交互性和学态感知基于人工智能技术的教育服务机器人可以有效帮助增强教学交互性和学态感知。教育服务机器人通常可以直接为教学过程提供智能辅助服务，在服务过程中可以扮演导师、学伴、督导等多重角色。其中，导师角色是指机器人作为教师助手的角色，为学习者提供有针对性的教学资源和脚手架反馈；学习伙伴角色是指机器人作为学习伙伴参与学习者的学习过程，开展协作学习，提供情感支持；监督者角色指机器人通过智能传感器、可穿戴设备等硬件和评价基准模型监测学习者的知识、心理和身体状况。以北京师范大学研制的“智学伴”智能教育机器人为例。该机器人以自然语言处理技术为基础，构建了以教学目标为驱动的问答、对话等人机交互能力，并利用情感计算和计算机视觉技术对学习进行实时评估。学习者的情绪和专注力可以实现对学习情境的感知。在此基础上，机器人拥有五种典型的教学应用模式，帮助学习者完成不同阶段的教学目标，满足学习者在自主性、能力和归属感等维度的心理需求。教育机器人在2019国际人工智能联合会议IJCAI上获奖。(3)实现隐性家庭教育知识的显性教育是教育的本质诉求。当家长面对孩子成长过程中的典型问题时，由于不了解关键的教育学、心理学等知识而无从下手。经常不知所措或粗鲁地干预。尤其是防疫期间，学生思想不成熟，面临多重压力，而家长也没有历史经验应对，缺乏科学方法的指导。根据迈克·波兰尼的知识论，教育知识可以分为显性教育知识和隐性教育知识。显性教育知识是指可以通过文字、图表等方式明确表达的知识，而隐性教育知识是指基于主观经验和理解，不能简单地用文字表达的知识。通常，隐性教育知识远远多于显性教育知识，通过经验和思考获得的绝大部分是隐性知识。因此，家庭教育需要隐性知识在教育领域的显性化。人工智能技术的发展可以为解决上述问题提供新的思路：一方面，知识图谱技术可以表征育人领域的核心概念及其相互关系，并在此基础上进行有效推理，然后开展有关教育人才的潜在研究。原因定位为个性化教育提供了准确的领域知识模型；另一方面，基于自然语言处理等技术，通过自然语言交互实现教育问题的智能诊断和自动咨询。以北京师范大学研发的“AI好老师”教育助教系统（见图2）为例，基于近万个教育领域的优秀案例，设计并构建了针对性的教育知识图谱。在此基础上，任务驱动对话系统可以通过对话状态跟踪、对话策略学习等关键步骤，完成对家长当前遇到的育儿问题的多层次信息收集，进而给出相应的教育对策和相关案例。借助人工智能技术，可以帮助家庭教育和家长树立教育意识，掌握教育知识，提高教育能力。图2“AI好老师”教育助教系统最后，我们认为当前超大规模的在线教育既是对疫情的应急响应，也是“人工智能+教育”领域的重要发展机遇.人工智能技术需要深入到教育的各个场景，尤其是需要密切关注和解决当前在线教学的各种痛点，发挥自身优势，为支持个性化优质在线教育贡献解决方案.
