人工智能下的教育變革研究

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摘要：教育需隨時代進步而不斷變革，人工智能時代催生了智慧教育等多種形式的教育，需要開展與其相適應的教育變革?；谌斯ぶ悄軙r代下教育變革的背景，進而闡述人工智能所帶來的教育目的、學習方式以及學習環(huán)境上的變革；探究人工智能在教育領域的應用，綜合提出人工智能時代教育變革的實踐路徑。

關(guān)鍵詞：人工智能；教育變革；智慧教育

近年來大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能在一些特殊領域（如圖像識別、語音識別、自然語言等）不斷取得突破性進展。人工智能作為新的技術(shù)驅(qū)動力正引發(fā)第四次工業(yè)革命，為醫(yī)療、教育、能源、環(huán)境等關(guān)鍵領域帶來新的發(fā)展機遇。人工智能專家預測，人工智能在通用技術(shù)領域可能尚不能替代人類，但在一些特殊領域，人工智能將會淘汰現(xiàn)有的勞動力。在國外，許多國家紛紛把人工智能作為國家發(fā)展的重要競爭戰(zhàn)略，我國學者也密切關(guān)注著人工智能的最新理論進展和實踐應用，國務院于2017年7月頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確人工智能發(fā)展的重點策略?！叭斯ぶ悄茏兏锝逃钡某绷鳎l(fā)了教育研究領域的“人工智能熱”。當前全球范圍內(nèi)，人工智能在教育領域的大量研究和應用催發(fā)形成了教育人工智能概念。目前梳理學術(shù)上關(guān)于研究人工智能與教育的文獻主要集中于：

（一）教育理念的革新。“人機一體”將成為未來新的教育方式[1]，由新技術(shù)和新手段的出現(xiàn)所應運而生的智慧教育[2]，將對原有教育進行改進和完善。智能技術(shù)在改變教育的手段和環(huán)境的同時，還有利于構(gòu)建出系統(tǒng)解決教育問題的教育新體系，從而真正觸及教育的根本[3]。

（二）關(guān)注技術(shù)的革新。機器深度學習、智能學習的算法、視覺識別以及智能語言識別這些基礎技術(shù)的突破，為人工智能的教育應用奠定了堅實的基礎[4]。

（三）探究教育的應用。人工智能在學校教育中的學業(yè)測評、交叉學科、角色變化等應用領域具有巨大潛力，教師角色內(nèi)涵也將在與人工智能的協(xié)同共存中發(fā)生改變。AI監(jiān)課系統(tǒng)能夠數(shù)據(jù)化、可視化評估教師的授課情況，將人工智能技術(shù)的運用滲透到整個教學過程中，教師可以根據(jù)評分實時調(diào)整授課內(nèi)容，以促進個性化學習，從而提升教學效果。教育深受技術(shù)發(fā)展的影響，新技術(shù)融入教育并促進教育方式的轉(zhuǎn)變已成為必然趨勢。一方面技術(shù)為教育提供了新的、更加廣闊的可能性；另一方面技術(shù)具有變革人類的教育方式與學習方式的能力。然而，技術(shù)是一把“雙刃劍”，如何獲取或?qū)崿F(xiàn)以人工智能為代表的新興信息技術(shù)所擁有的特征、優(yōu)勢與功能，使其在教育中最大限度地發(fā)揮其應有的價值呢？人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用到教育領域？如何通過教育變革來促進新興信息技術(shù)在教育教學中的廣泛與深入應用，實現(xiàn)教育深層次革命等問題，是目前需要關(guān)注和探討的主要問題。

1人工智能時代下教育變革的背景

1.1人工智能的內(nèi)涵及具備的強大能力

人工智能最早由美國達特茅斯學院于1956年提出，其研究主要包括機器人、圖像識別、自然語言處理、語音識別等，實質(zhì)是一種自動感知、學習思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學習、推斷與革新的能力，推動了圖像識別、自然語言處理等方面的技術(shù)突破。人工智能同時具有理性判斷力、超強的工作力，只要電力供應不斷，幾乎可以無限制地工作下去，而且適應不需要情感投入的工作。它的超強能力，源于三個重要的技術(shù)：深度學習、大數(shù)據(jù)和強算力。

1.2人工智能時代的機遇和挑戰(zhàn)

人工智能在精力、記憶力、計算力、感知力以及進化力等方面與人類相比，具有突出優(yōu)勢。在醫(yī)藥領域，人工智能的出現(xiàn)使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫(yī)療資源，解決醫(yī)療診斷領域診斷質(zhì)量不均衡、醫(yī)生資源不足等問題。在教育領域，人工智能促進教學質(zhì)量進一步提升、教師角色多樣化、學生學習能力的提升；為教育研究提供新技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐；極大拓展了教育研究新視域；使教育在立德樹人方面、教育方法創(chuàng)新方面、教育手段和環(huán)境方面以及教育服務供給方式方面均發(fā)生改變。然而，看到人工智能以其強大的處理能力帶來機遇的同時，也需要正視人工智能帶來的新挑戰(zhàn)。在人工智能浪潮沖擊下，如何借助人工智能發(fā)展的機遇推進教育的變革與創(chuàng)新？人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用？首先，人工智能專家大都認為，人工智能將會淘汰大量現(xiàn)有的依靠非腦力勞動為生的勞動力，需要培養(yǎng)人工智能時代的新型勞動力。而且，人工智能技術(shù)本身的不太成熟使很多人工智能技術(shù)只是應用在兒童教育領域，再者，人工智能潛在的道德倫理問題缺乏法律制度規(guī)范。除此之外，人工智能時代將對社會結(jié)構(gòu)以及人的地位構(gòu)成挑戰(zhàn)。綜上所述，人工智能時代所帶來的機遇是大于挑戰(zhàn)的。教育需適應人工智能技術(shù)所帶來的突破和飛躍，不斷調(diào)整和更新教育的方向和目標，實現(xiàn)育人成人的發(fā)展目標。

2人工智能與教育變革

2.1人工智能與教育目的的變革

人工智能帶來的巨變不僅影響人類未來如何發(fā)展，而且極大釋放了人類的生產(chǎn)力，這些在一定程度上使得人類需要重新思考教育是何目的。人工智能影響教育目的的變革主要表現(xiàn)在：第一，人工智能可能會使人類陷入精神危機。這源于兩方面的結(jié)果：一方面，人工智能將取代大部分人的工作崗位，工作的喪失將會導致人的價值和尊嚴喪失。另一方面，人工智能技術(shù)的發(fā)展將可能導致所有基于自由主義的想法破產(chǎn)，轉(zhuǎn)而人類所擁有的價值和尊嚴可能轉(zhuǎn)化為一種“算法”，人工智能帶來的職業(yè)替代風險在教育領域同樣存在，主要是對教師角色的挑戰(zhàn)。第二，人工智能有利于培養(yǎng)人的學習能力。從某種角度上講，人工智能剝奪人的就業(yè)機會，但同時，人工智能助教機器人將協(xié)助教師實現(xiàn)個性化指導，從而有利于將學習的過程視為尋求自我價值和意義的過程。除此之外，人工智能有利于使教育注重培養(yǎng)人的精神能力，這種精神能力大致包括實踐動手能力、價值追求能力以及創(chuàng)造能力，從而有利于學生知識以便于更好地完善自我、豐富自我，使教育跳脫“知識為本”的陷阱，發(fā)揮“立德樹人”的正向作用。

2.2人工智能與學習方式的變革

第一，深度學習。深度學習也稱為深度結(jié)構(gòu)學習或者深度機器學習，是一類算法的集合。深度學習概念的提出，一方面尊重了教學規(guī)律，另一方面也是應對人工智能時代下的挑戰(zhàn)。深度學習在機器學習、專家系統(tǒng)、信息處理等領域取得了顯著成就，提倡學教并重、認知重構(gòu)、反思教學過程，進而達到解決問題的目的。第二，個性化學習。個性化學習區(qū)別以往傳統(tǒng)班級課堂授課，尊重學生的個性發(fā)展，因材施教。人工智能技術(shù)與大數(shù)據(jù)的應用有利于學生享受個性化的學習服務，可提供個性化的學習內(nèi)容，可視化分析學生的學習數(shù)據(jù)，快速提高學生的學習效率。第三，自適應學習。自適應學習是指人工智能基于對個體學習進行快速反饋的基礎上，根據(jù)學習者特征，為其推薦個性化的學習資源和學習路徑，從而最大程度上適應學生的學習狀態(tài)，是實現(xiàn)個性化學習的重要手段。人工智能技術(shù)有利于快捷、科學地判斷學生的學習狀態(tài)，進行學習反饋；持續(xù)收集學生的學習數(shù)據(jù)，其中包括學習目標、學習內(nèi)容；高效地為學生提供海量的學習資源。

2.3人工智能與學習環(huán)境的變革

首先，有利于搭建靈活創(chuàng)新的學校環(huán)境。不僅可以使空間規(guī)劃更具彈性，而且可以調(diào)節(jié)性增強物理環(huán)境。其次，人工智能時代的教育區(qū)別于以往傳統(tǒng)教育強調(diào)的統(tǒng)一秩序，更注重個體的用戶體驗。創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實驗室等學習環(huán)境的不斷增加以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，個性化的空間環(huán)境與學習支持將改變目前學習的學習空間環(huán)境。除此之外，隨著對話交互技術(shù)的逐漸成熟與不斷普及，有利于實現(xiàn)虛實結(jié)合的立體化實時交互。VR、AR等技術(shù)的同步協(xié)作也有利于搭建新的學習環(huán)境，滿足學習者的一系列要求。腦機互動技術(shù)的突破有利于實現(xiàn)將人工智能植入人腦，從而改變?nèi)祟愖匀徽Z言的交流方式。最后，人工智能通過即時、準確、高效的大數(shù)據(jù)分析有利于進行精準且個性的學習評價與反饋。人工智能將綜合收集所有同學的學習記錄，互相比對、優(yōu)化，從而進行綜合提升。更為重要的是，人工智能的人臉識別以及語音識別技術(shù)可以運用到教師的教學過程中，進行學生的學習情緒感知，學習狀況的了解，從而促進學生學習的科學化；智慧校園、智慧圖書館等的出現(xiàn)，為教學環(huán)境的建設提供重要參考。

3人工智能在教育領域的應用

人工智能被認為是最有潛力和影響力的教育信息化技術(shù)，將通過人工智能數(shù)據(jù)挖掘分析、3D打印、模擬仿真等技術(shù)的應用，實現(xiàn)人工智能與教育的深度融合，對計算機輔助教學、個性化教育服務、教育人工智能生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生根本影響。2018年《地平線報告》（高等教育版本）指出了教育領域的信息化發(fā)展，未來一段時間內(nèi)將通過人工智能與信息技術(shù)的結(jié)合，進而影響教育階段的不同過程。具體見表1所示。

4人工智能時代教育變革的實踐路徑

人工智能時代教育變革的路徑主要從政府、教師、學校三個層面入手，具體如下：政府需為人工智能引領教育變革提供政策、資金等方面的支撐。第一，進行人工智能政策的頂層設計。借鑒美國出臺國家人工智能戰(zhàn)略規(guī)劃的做法，成立專門部門負責人工智能政策的頂層設計；結(jié)合所屬行業(yè)的不同特點，自主拓展人工智能在中國的應用場景；支持各級各類學校建設智慧校園，多元優(yōu)化教育人工智能的生態(tài)環(huán)境；聯(lián)系利益共同體的力量進行政策的具體設計，積極吸納專家、教師、學生、家長等利益共同體的意見；考慮人工智能數(shù)據(jù)的開放問題，人工智能與學校教育、家庭教育、社區(qū)教育等多種形式教育的融合問題；支持普通高等院校建立人工智能學院，鼓勵職業(yè)院校、職業(yè)培訓機構(gòu)開展人工智能職業(yè)培訓；監(jiān)督管理職業(yè)培訓機構(gòu)、學校、企業(yè)、教育行政部門等執(zhí)行主體，提供教育人工智能的生態(tài)系統(tǒng)。第二，投入資金支持人工智能的發(fā)展進程。政府需提供資金支持人工智能教師的技能培訓，為人工智能相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)設置專門的經(jīng)費；支持人工智能在教育領域應用的基礎性、應用性研究，設置獎金激勵；鼓勵開展人工智能項目，加強人工智能領域的創(chuàng)新。人工智能時代，教師需發(fā)揮“育人”的核心價值。第一，培養(yǎng)師生成為學習探險伙伴，深層聯(lián)結(jié)知識、教師和學生。構(gòu)建教師作為學生的學習伙伴關(guān)系，明確教師與人工智能系統(tǒng)協(xié)同的教學模型；利用人工智能使教師及時掌握學生的學習效果等信息，關(guān)注學生的發(fā)展，提升教學效率和教學效果。第二，利用課堂教學輔助系統(tǒng)，提高教學質(zhì)量。使用AI老師監(jiān)課系統(tǒng)，進行老師授課情況的實時數(shù)據(jù)化、可視化評估；借助AI分析評估系統(tǒng)，針對性幫助學生制定個性化的學習計劃。第三，探索出解決教育問題的新途徑和新方法。教師需從人才培養(yǎng)目標、教學方法、教學方法等方面開展教學，探索出可以讓學生主動、準確幫助學生找到學習方法的新途徑；合理安排和部署學生的創(chuàng)新力、想象力和思維能力，提升學生的綜合素養(yǎng)。學校作為培養(yǎng)人工智能人才的主要場所，需加強智能教育，開展智能校園建設。具體來講：第一，建成智能生態(tài)育人環(huán)境。學校需搭建基于智能教育平臺的知識模型，建立教育教學活動情況大數(shù)據(jù)采集和分析平臺。第二，加強傳統(tǒng)教育與人工智能的融合，形成“人網(wǎng)融合”智慧教育新樣態(tài)。充分發(fā)揮“人工智能+”的優(yōu)勢，面向?qū)W生開展個性化的智慧教育；定期組織學生利用仿真實驗室等開展高品質(zhì)學習，提升課堂教學質(zhì)量；挖掘人工智能與教育領域的結(jié)合點，將人工智能榮譽教育的全過程。第三，開展人工智能課程及相關(guān)項目。開設人工智能倫理課、法律課等相關(guān)人工智能課程，提高學生在學習人工智能方面的綜合水平；設立人工智能在線學習、資格證書考試等環(huán)節(jié)，提高其學習人工智能技能的學習你能力和思維水平。

參考文獻

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[3]張學軍，董曉輝.人機共生:人工智能時代及其教育的發(fā)展趨勢[J].電化教育研究，2020，41(04):35-41.

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作者：徐寧寧 單位：廣西師范大學經(jīng)濟管理學院區(qū)域經(jīng)濟學專業(yè)碩士生