人工智能對學習障礙兒童的積極作用
發(fā)布在中國社會科學網(wǎng)的一篇標題為“人工智能對學習障礙兒童具有積極作用”的文章讓我們走進人工智能,走進人工智能對學習障礙兒童的積極作用。
學習障礙(Learningdisabilities,LD)源于神經(jīng)發(fā)育異常,是一種由生物、心理、環(huán)境等因素共同作用,具有高度異質(zhì)性的臨床綜合征,表現(xiàn)為智力正常的兒童在獲取與使用聽、說、讀、寫或數(shù)學能力上有明顯困難。據(jù)美國精神疾病診斷與統(tǒng)計手冊研究顯示,5%—17%的學齡兒童符合學習障礙的標準。臨床與調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),學習障礙兒童普遍存在焦慮、抑郁、退縮等內(nèi)化問題行為,以及攻擊、違紀、偷竊等外化問題行為。與學習障礙有關(guān)的問題作為一種社會現(xiàn)象,給兒童、家庭及社會帶來的影響不容忽視,它會導致兒童產(chǎn)生違紀,甚至嚴重的違法行為,影響兒童學業(yè)與人際交往,妨礙家庭正常生活、危害社會安全。隨著學習障礙研究的發(fā)展與新技術(shù)的涌現(xiàn),學習障礙的鑒別與干預研究也發(fā)生動態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn),人工智能技術(shù)在學習障礙兒童診斷與干預方面發(fā)揮了突破性作用。
提高學習障礙兒童診斷精準性
研究發(fā)現(xiàn),人工智能技術(shù)在學習障礙兒童診斷方面發(fā)揮了巨大的運用價值。人工智能可視化、豐富生動的呈現(xiàn)方式不僅能引起學習障礙兒童的好奇,促使學習障礙兒童積極配合研究,同時,其高度仿真的機器人模型與超高的性能,有助于提高學習障礙鑒別的科學性與精準性。
1.通過兒童情緒和行為反應進行鑒別。歐亨榮(NihalOuherrou)等人的研究發(fā)現(xiàn),通過在虛擬學習環(huán)境(VirtualLearningEnvironments)中使用信息交流技術(shù)(InformationandCommunicationTechnology,ICT),識別不同學生在學習過程中的面部表情,可以鑒別個體是否為學習障礙兒童。研究對42名學生(其中,實驗組14人,對照組28人)在玩課堂游戲時的七種基本面部表情分析(憤怒、厭惡、恐懼、快樂、悲傷、驚訝和中性),發(fā)現(xiàn)虛擬教學環(huán)境中存在情緒差異,與正常兒童相比,學習障礙兒童表現(xiàn)出更多的負面情緒。蘇魯爾(AmanySobhySorour)等學者發(fā)現(xiàn),有學習障礙的兒童和沒有學習障礙的兒童在課堂行為表現(xiàn)上存在顯著差異。此外,穆斯塔法(HassanM.H.Mustafa)通過人工智能技術(shù)識別學習障礙兒童的情緒、行為等反應,發(fā)現(xiàn)學習障礙兒童存在如注意力不集中、缺乏自信、較少參與課堂互動等現(xiàn)象?梢姡ㄟ^虛擬教學環(huán)境,可以從學生的面部表情和行為反應來鑒別個體是否為學習障礙患者。
2.通過模擬人類思維的智能系統(tǒng)進行鑒別。賽義德(KhaledNasserElsayed)認為,在課堂教學中,教師需要花費大量精力在學業(yè)成績靠后的學生身上,包括課堂反應、作業(yè)完成情況等,而這些均可以通過“專家系統(tǒng)”來解決。同時,我們也可以將學習障礙兒童通過“專家系統(tǒng)”進行診斷。診斷方式為:系統(tǒng)將識別該案例(即學生)的知識結(jié)構(gòu)等形成框架,然后從知識庫中檢索與該框架匹配的案例,并使用它作為與新案例匹配的模型,再利用“專家系統(tǒng)”逐項診斷。當學生被診斷為障礙兒童且明確障礙類型時,則由“專家系統(tǒng)”解釋障礙原因,并提出解決辦法。解決辦法如:由“專家系統(tǒng)”通過人機互動的方式,參與學習障礙兒童問題解決過程,并提供有針對性的幫助(如專家參與兒童獲取和使用新知識的過程,幫助學習障礙兒童進行實例訓練并及時歸納總結(jié))。當匹配失敗時,則系統(tǒng)將繼續(xù)在其余列表中進行檢索,直至成功。可見,“專家系統(tǒng)”可以采用分類技術(shù),逐步對學習障礙兒童進行診斷。此外,戴維(JulieM.David)等人的研究發(fā)現(xiàn),學習障礙受一種或多種未知因素的影響,因此,鑒別個體是否是學習障礙者是一項復雜的任務。而調(diào)查法等傳統(tǒng)方式鑒別會因數(shù)據(jù)缺失、施測過程難以控制等因素,導致鑒別缺乏真實性。因此,可以通過模糊邏輯或神經(jīng)模糊系統(tǒng),將有關(guān)聯(lián)的缺失值納入新的算法和主成分分析(PrincipalComponentAnalysis,PCA),利用PCA計算缺失值,進行降維處理,以提升鑒別的準確性。模糊邏輯是一個概念系統(tǒng),其原理和方法是模仿人腦的推理思維,將不確定或模糊性信息,利用分類器、模糊模型和神經(jīng)模糊模型,對數(shù)據(jù)的一致性進行評價,進而提高學習障礙鑒別的精準性。不難看出,隨著人工智能的不斷發(fā)展,其新型技術(shù)已在學習障礙兒童診斷中發(fā)揮創(chuàng)新型和前瞻性作用。
提升學習障礙兒童干預有效性
如今,人工智能技術(shù)已成為推動社會快速穩(wěn)定發(fā)展的主要技術(shù)力量之一。人工智能特別是機器學習技術(shù)已應用于特殊教育研究,如智能輔導系統(tǒng),在一定程度上提高診斷學習障礙科學性的同時,通過有效干預,能夠幫助學習障礙兒童克服困難,提升家庭和社會應對學習障礙的能力。
1.使用信息與通信技術(shù)進行學業(yè)干預。亞當斯(Adams)等人使用該技術(shù)發(fā)現(xiàn),ICT可通過學習障礙兒童的學習動機與學業(yè)有效性進行干預。在學習動機方面,歐亨榮等人研究發(fā)現(xiàn),ICT可以通過強化完成學業(yè)任務的獨立性、確保高質(zhì)量的自主學習、參與課堂討論、與同伴一起學習、獲得同伴和老師的認可等途徑,提高學習障礙兒童的學習動機。此外,卡菲(JamalElKafi)等人提出了新的適應性學習方法(Adaptativelearningapproach),如根據(jù)障礙者的學習風格和認知能力,為個體提供自適應智能對話系統(tǒng),讓兒童參與互動對話,以更好地進行學習體驗。實質(zhì)上,智能對話系統(tǒng)或“聊天機器人”是一個程序,其目的是通過模仿人類老師,盡可能使用接近人類自然語言與學習障礙兒童保持互動與溝通,交談時間為幾分鐘或更長。通過給學習障礙者一種與人交談的印象,提升兒童的自信心,進而提高學習效率。
2.對虛擬教學環(huán)境中學生情緒與行為反應進行干預。越來越多的研究者關(guān)注情緒反應對學習障礙干預研究的重要性。賽斯卡(MohamedSathik)和喬納森(SofiaG.Jonathan)認為,虛擬教學環(huán)境中的消極與積極情緒,有助于了解學生對學習任務的理解。此外,有學者提出情緒在學習過程中的反應過程,即理解學生情緒的情感輔導系統(tǒng)(AffectiveTutoringSystem,ATS),使用ATS進行面部表情識別不需要教師等的參與,便可以了解學生的真實情緒反應。這表明,情緒可能在學習過程中扮演著非常重要的角色,依賴學習障礙兒童的情緒反應,在虛擬課堂環(huán)境互動過程中進行干預,有助于根據(jù)學習障礙兒童的情感狀態(tài)調(diào)整環(huán)境,提高學業(yè)任務表現(xiàn)。此外,布德羅(KyleBoudreaux)通過人工智能語音命令進行行為干預取得了一定進展。
綜上所述,人工智能的發(fā)展為特殊教育研究提供了創(chuàng)新型與前瞻性的研究思路、方法與工具;對學習障礙兒童心理與行為的研究成果運用于人工智能領(lǐng)域,同時推動了人工智能對特殊教育對象研究的進步。通過對人工智能、特殊教育及心理學三大學科領(lǐng)域的新近研究成果的交叉研究,可以更好解決現(xiàn)實中特殊教育兒童存在的心理與行為問題,逐步推進三個學科領(lǐng)域面臨的問題。同時,這種結(jié)合也將推動彼此的發(fā)展,提升各自社會應用價值,解決兒童現(xiàn)存問題,提升家庭幸福感,減少社會安全隱患。(來源:中國社會科學網(wǎng)-中國社會科學報作者:王彥姣姜永志)
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