加大人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的思考

李 想

(四川省成都石室中學(xué)(北湖校區(qū))，四川 成都 610052)

0 引言

人工智能（Artificial Intelligence）是計算機科學(xué)領(lǐng)域一個極富挑戰(zhàn)性的分支，應(yīng)用該技術(shù)的目的就是讓計算機這臺機器能象人一樣思考[1]。對人工智能技術(shù)的研究更多的是結(jié)合某一具體的（如專家系統(tǒng)、機器學(xué)習(xí)、模式識別、自然語言理解等）領(lǐng)域。自從人工智能誕生以來，人們就開始把人工智能技術(shù)應(yīng)用于包括中小學(xué)教育在內(nèi)的各類教學(xué)領(lǐng)域。近年這種應(yīng)用獲得了井噴式的發(fā)展。

本文力求全面思考和認識人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的意義，分析人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的優(yōu)勢與劣勢，在此基礎(chǔ)上提出了進一步加大人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的對策建議。

1 人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的意義

人工智能技術(shù)不僅在經(jīng)濟社會領(lǐng)域而且在中小學(xué)教育中的應(yīng)用具有十分重要的意義。

1.1 新一輪人工智能要求更多地應(yīng)用于中小學(xué)教育中

隨著人們所處信息環(huán)境的變化和大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，人類社會已開始步入新一輪的人工智能時代。人工智能的應(yīng)用將成為國家核心競爭力的重要組成部分且受到世界各國的廣泛重視。在新一輪人工智能浪潮中，中國與世界特別是美國的發(fā)展基本同步。中國已經(jīng)成為世界人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高地，而且在人工智能時代中國最有可能成為與美國并駕齊驅(qū)的國家。預(yù)計2020年，全球智能教育產(chǎn)業(yè)規(guī)?？蛇_108億美元，中國將接近10億美元，占近10.0%。然而，根《全球AI領(lǐng)域人才報告》顯示，截至2017年第一季度，基于領(lǐng)英平臺的全球AI(人工智能)領(lǐng)域技術(shù)人才數(shù)量超過190萬，其中美國相關(guān)人才總數(shù)超過85萬，高居榜首；而中國雖然位居全球第七，但相關(guān)人才總數(shù)只有5萬多[2]。為此，人工智能人才短缺已經(jīng)成為中國發(fā)展人工智能技術(shù)的最大短板，而且人工智能的應(yīng)用同樣離不開掌握數(shù)學(xué)、計算機、系統(tǒng)科學(xué)、哲學(xué)、管理學(xué)、外語等知識的高素質(zhì)的人才。

1.2 逐步增加中小學(xué)教育中的人工智能技術(shù)應(yīng)用

正因為如此，正如國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確要求的那樣，從2017年秋季開學(xué)，需要在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程，在中小學(xué)教育階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。因此，在中小學(xué)教育教學(xué)過程中引入更多的人工智能元素，不僅可以幫助中小學(xué)生養(yǎng)成思維習(xí)慣、使用習(xí)慣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力、想象力，而且也為解決中國人工智能發(fā)展方面的人才緊缺困局創(chuàng)造先決條件。

2 人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的優(yōu)勢與劣勢

在教育領(lǐng)域，一些企業(yè)已經(jīng)開始嘗試把機器人和人工智能結(jié)合在一起，組織關(guān)于編程教育、機器人大賽等與人工智能相關(guān)的活動，尤其針對中小學(xué)生人群開展。不僅如此，很多中小學(xué)已經(jīng)開始實施人工智能教育項目，設(shè)置人工智能課程，開展人工智能競賽及科普創(chuàng)作。還有的學(xué)校在進行人工智能技術(shù)應(yīng)用實踐并積累了一些經(jīng)驗。幫助中小學(xué)生們認識、了解人工智能，通過比賽的方式激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)他們進行更深入的學(xué)習(xí)，為國家培養(yǎng)人工智能方面的人才打下了基礎(chǔ)。但無論如何，由計算機輔助教學(xué)（CAI：Computer-Assisted Instruction）發(fā)展到近年來新一代的所謂智能的計算機輔助教學(xué)程序系統(tǒng)（ICAI系統(tǒng)：Intelligence CAI），從而實現(xiàn)了高水平的教學(xué)[3]。然而，我們也須清醒地認識到，人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用仍然有其不少優(yōu)勢與劣勢。

2.1 人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用存在的優(yōu)勢

⑴ 能夠?qū)崟r反饋學(xué)生情況。通過網(wǎng)絡(luò)、手機等人工智能工具，家長能便捷的、低成本的掌握孩子的學(xué)習(xí)動態(tài)，教師也能根據(jù)學(xué)生各方面反饋的數(shù)據(jù)進行綜合分析。它為制定更為合理的教學(xué)計劃和采取更恰當?shù)慕虒W(xué)手段，不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，從而為提高教學(xué)效果提供了基本條件。

⑵ 能夠?qū)W(xué)生開展個性化輔導(dǎo)。通過人工智能手段，開展個性化評估，能夠在海量的數(shù)據(jù)中匹配出學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，有針對性的幫助學(xué)生制定學(xué)習(xí)計劃，因材施教，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力。根據(jù)倫敦一家研究機構(gòu)的分析，人們的學(xué)習(xí)方法可以分為70種；而某機構(gòu)的機器人已經(jīng)積累了1300萬名學(xué)生做過的8億道題目，為個性化教學(xué)提供了充分的依據(jù)。通過大數(shù)據(jù)比對，完全可以制定出適合學(xué)生的學(xué)習(xí)計劃。

⑶ 能夠極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。通過語音識別、圖像識別、文字識別、機器翻譯等人工智能工具自動批改作業(yè)、自動答疑，可以有效節(jié)約學(xué)習(xí)過程中一些不必要的時間浪費，使學(xué)生有更多的時間用在學(xué)習(xí)上，極大地提高學(xué)習(xí)效率。目前，美國的volly，中國的小猿搜題、作業(yè)幫、學(xué)霸君等軟件均能通過手機拍攝作業(yè)題目照片，對比題庫完成答疑。科大訊飛、清睿教育開發(fā)出的語音測評軟件，能在用戶跟讀的過程中，對發(fā)音做出測評。

⑷ 能夠有效減輕教師工作量。通過人工智能工具，使教師避免重復(fù)備課，手工備課，可以較輕松的把一些抽象的東西展示出來，制作出形象的可視化教案。此外，它還可以對一些聲音、視頻和動態(tài)圖像進行處理或制作。它使教師從傳統(tǒng)教學(xué)模式中的手把手“教”學(xué)生，轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芗夹g(shù)“導(dǎo)”學(xué)生，從主演變?yōu)閷?dǎo)演，讓教師抽出更多的時間和精力當好導(dǎo)演。

2.2 人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用所存在的劣勢

誠然，人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用也存在許多劣勢。這些劣勢或多或少地影響了中小學(xué)人工智能教育。

⑴ 人工智能技術(shù)淡化了情感交流。機器沒有感情，缺乏人類特有的創(chuàng)造性。雖然它可以給學(xué)習(xí)者提供所需的教學(xué)內(nèi)容和海量的資源，但它無法與學(xué)生進行情感上的交流，不利于學(xué)生人格的培養(yǎng)。這時候教師的作用就顯得尤為重要。

⑵ 人工智能技術(shù)還不夠成熟。一方面，圖像識別、語音識別等人工智能技術(shù)還不夠精準，需要不斷的完善和提高；另一方面，人工智能與現(xiàn)代教育的完全融合還有一段很長的路要走。所以，人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用是一個長期的過程，僅以完成某個學(xué)期或某個階段教學(xué)就算完事是不現(xiàn)實的。

⑶ 在價值觀塑造和創(chuàng)新思維啟發(fā)方面，“機器人老師”永遠無法完全替代“真正的人類教師”[4]。盡管“機器人老師”能不知疲倦，平等地對待每位學(xué)生，然而，中小學(xué)教育是一項塑造人類靈魂的特殊職業(yè)。它既是培養(yǎng)中小學(xué)生開展知識融合、創(chuàng)造性思維、批判性思維和創(chuàng)新思維等能力訓(xùn)練，而且更是對中小學(xué)生人生觀與價值觀的塑造過程。因而，我們對人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用需要有一個全面深刻的認知，才有更為科學(xué)地將人工智能技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)教育教學(xué)過程中，促進中國中小學(xué)教育事業(yè)更好地發(fā)展。

在中小學(xué)教育中應(yīng)用人工智能技術(shù)，既要克服劣勢，又要充分發(fā)揮優(yōu)勢。只有取長補短，才能更好地做好這一工作，才能更有利于中小學(xué)生的健康成長。

3 進一步促進人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的對策建議

3.1 構(gòu)建人工智能技術(shù)應(yīng)用的教育環(huán)境

在中小學(xué)大力營造使用人工智能技術(shù)的環(huán)境，可以把衛(wèi)星的運用、電子計算機、微電子技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、多媒體技術(shù)普及應(yīng)用到教學(xué)上，促成有特色的“個別化教學(xué)”。隨著internet和多媒體技術(shù)的成熟與普及，推動“虛擬教育”、遠程教學(xué)、交互式學(xué)習(xí)等一系列教育新概念更多的應(yīng)用到實際教學(xué)活動中，為學(xué)生營造人工智能環(huán)境，大量增加人工智能技術(shù)情感交流式的教學(xué)，提高學(xué)生對人工智能技術(shù)的認知能力。

3.2 搭建政府、企業(yè)、學(xué)校之間技術(shù)應(yīng)用推廣的平臺

在這方面，我認為，可充分發(fā)揮人工智能相關(guān)行業(yè)協(xié)會的作用，在政府、企業(yè)、學(xué)校間搭建一個溝通協(xié)調(diào)交流的平臺，促進人工智能技術(shù)的投入、研發(fā)和推廣。

3.3 培養(yǎng)高素質(zhì)的教師隊伍

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，教師不只是單一的知識的傳播者，而且是教學(xué)的組織者，學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、合作者。這對教師提出了更多、更高的要求，不僅要有淵博的知識，還要能熟練使用人工智能技術(shù)教學(xué)和輔導(dǎo)學(xué)生。

3.4 推進人工智能教育資源的共享

促進人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用，發(fā)達地區(qū)與落后地區(qū)，優(yōu)質(zhì)學(xué)校和一般學(xué)校之間就要多交流，推動教師之間、學(xué)生之間在人工智能技術(shù)上的共享，以期好帶差、強帶弱，促進人工智能技術(shù)與中小學(xué)教育的有機結(jié)合，培養(yǎng)更多的復(fù)合型人才。

4 結(jié)束語

本文通過對人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用調(diào)研分析，初步認為，加大人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用，不僅非常必要而且十分緊迫。人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用即具有優(yōu)勢又具有劣勢。人工智能技術(shù)淡化了情感交流，或許技術(shù)還不夠成熟，“機器人老師”無法完全替代“真正的人類教師”。要想克服這些劣勢，我們需要構(gòu)建人工智能技術(shù)應(yīng)用的教育環(huán)境，搭建政府、企業(yè)、學(xué)校之間技術(shù)應(yīng)用推廣的平臺，培養(yǎng)高素質(zhì)的教師隊伍，推進人工智能教育資源的共享。

目前，全國人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用效果還不是很突出，還有許多需要改進的地方，有些問題需要逐步解決，如小學(xué)與中學(xué)、中學(xué)與大學(xué)教育中的應(yīng)用銜接等問題。但可以預(yù)料，人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用前景廣闊，未來中小學(xué)教育中的人工智能應(yīng)用會呈井噴式發(fā)展。

參考文獻(References):

[1]胡繼禮,殷云霞.人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)(學(xué)術(shù)交流),2007.12:1667

[2]王林.人才短缺成人工智能發(fā)展最大短板[N].中國青年報,2017.11(10).

[3]王正旋.人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用[J].計算機科學(xué),1984.2:33-34

[4]趙素琴.海川.人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用[J].新經(jīng)濟導(dǎo)刊,2017.7:26-27