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高等教育中人工智能应用研究的系统综述——教育工作者在哪里?

期刊:International Journal of Educational Technology in Higher EducationDOI:10.1186/s41239-019-0171-0

类型b:系统综述报告

本文由Olaf Zawacki-Richter(德国奥尔登堡大学教育与社会学院)、Victoria I. Marín、Melissa Bond和Franziska Gouverneur合作完成,发表于2019年的《International Journal of Educational Technology in Higher Education》。该研究通过系统综述方法,对2007-2018年间高等教育领域人工智能(Artificial Intelligence, AI)应用的研究现状进行了全面分析,核心问题是探讨”教育工作者在AI教育研究中缺席”的现象。

AI教育应用的研究现状与学科分布 通过对2656篇文献筛选最终纳入146篇研究进行分析,结果显示:计算机科学和STEM(Science, Technology, Engineering, and Mathematics)领域的研究者贡献了62%的论文,而教育背景的第一作者仅占8.9%。地理分布上,50%的论文来自美国、中国、台湾和土耳其四个地区。研究方法呈现明显定量倾向,73.3%采用量化方法,仅0.7%为质性研究。这反映出AI教育研究存在明显的学科壁垒,教育理论视角严重缺失。

四大核心应用领域分析 研究识别出AI在高等教育的四大应用方向:1) 分析与预测(Profiling and prediction):58项研究使用机器学习算法(如ANN人工神经网络、SVM支持向量机)进行学生画像构建,在辍学预测准确率上达到81.2%(Delen, 2011),课程推荐系统准确率达93.8%(Acikkar & Akay, 2009);2) 智能辅导系统(Intelligent Tutoring Systems, ITS):29项研究开发了模拟一对一教学的智能代理,如Metatutor系统通过监测学习者编程过程提供实时认知支架(Duffy & Azevedo, 2015);3) 评估与反馈(Assessment and evaluation):36项研究显示自动论文评分系统与人工评分一致性达98.2%(Gierl等, 2014),但存在反馈质量争议(Dikli, 2010);4) 自适应系统(Adaptive systems):27项研究构建了个性化学习路径推荐系统,如eTeacher通过行为分析动态调整学习材料(Schiaffino等, 2008)。

伦理与教育学反思的缺失 研究揭示出关键缺陷:仅3.4%的论文明确定义”人工智能”概念,仅1.4%讨论伦理风险。Dodigovic(2007)提出的AI作为”模拟人类认知的技术设计”是少数包含教育视角的定义。Li(2007)关于学生数据隐私的警告和Welham(2008)对技术成本问题的关注,在146篇研究中仅占两例。这种状况与AI教育应用的快速发展形成强烈反差,特别是在人脸识别监控等争议技术已进入校园的背景下(中国某校的”智能课堂行为管理系统”案例)。

方法论局限与发展建议 现存研究存在三大局限:首先,80.5%为技术验证性研究,缺乏长期教育效果追踪;其次,理论框架薄弱,Hew等(2019)发现40%教育技术论文完全缺乏理论基础;最后,实验设计多采用前测-后测模式,样本量普遍偏小。作者建议未来研究应:1) 采用基于设计的研究方法(Design-based research)加强教育理论建构;2) 建立AI教育应用的伦理评估框架,参考英国”教育AI伦理研究所”的治理方案;3) 加强跨学科合作,特别是教育学家与计算机科学家的深度协作。

学术价值与社会意义 本综述的价值体现在三个方面:科学价值方面,首次系统绘制了AI在高等教育应用的知识图谱,提出的四领域分类体系(含17个子类)为后续研究建立概念框架;实践价值方面,揭示了大规模开放在线教育中AI替代重复性教学劳动的潜力,如自动批改可使教师聚焦情感性工作;社会价值方面,警示了教育数据监控的风险,强调必须坚持”关怀伦理”(Ethics of care, Prinsloo, 2017)来驾驭技术发展。UNESCO报告《AI教育促进可持续发展》指出的包容性、教师准备度等议题,在本研究中得到实证支持。

核心创新点 该研究的突出贡献在于:1) 通过严格的PRISMA系统综述流程(Moher等, 2009),建立了首个高等教育AI应用的证据库;2) 批判性地指出教育主体在技术研发中的边缘化地位,提出”教育学应主导技术设计”的立场;3) 开发了基于学生生命周期(Student life-cycle)的分析框架,将分散的技术应用整合为有机体系。这些发现为平衡技术创新与教育本质提供了重要参照。

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