人工智能時(shí)代：智能教育對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

盧 娥 武生燕

（1.西北師范大學(xué) 教育技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.六盤水市第五中學(xué)，貴州 六盤水 553600）

2017年3月，《政府工作報(bào)告》中提出了要加快新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人工智能產(chǎn)業(yè)就屬于其中之一[1]。這是“人工智能”首次被列入《政府工作報(bào)告》。之后政府又發(fā)布了一系列相關(guān)政策文件，促進(jìn)人工智能的發(fā)展。人工智能技術(shù)在教育、醫(yī)療、交通等民生行業(yè)扮演著重要的角色，已經(jīng)成為推動社會各個(gè)領(lǐng)域前進(jìn)的重要力量。但在實(shí)際應(yīng)用發(fā)展中，仍面臨許多問題和挑戰(zhàn)。英國劍橋大學(xué)與BBC公司聯(lián)合進(jìn)行的一項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行復(fù)雜的腦力活動的人被人工智能技術(shù)替代的可能性很低[2]。復(fù)雜的腦力活動一般指的是會進(jìn)行“創(chuàng)新、溝通和思考”。在人工智能技術(shù)迅速發(fā)展的今天，只會進(jìn)行重復(fù)性、沒有腦力思考、標(biāo)準(zhǔn)化的勞動者將會被人工智能技術(shù)所替代，只有具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、溝通和經(jīng)常思考的人才會立于不敗之地，不至在人工智能技術(shù)迅速發(fā)展的過程中迷失自我。

一、人工智能時(shí)代創(chuàng)新人才培養(yǎng)的必然趨勢

1.國家戰(zhàn)略層面

2017年7月國務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[3]和2018年4月教育部出臺的《教育信息化2.0行動計(jì)劃》[4]中都提出了利用智能技術(shù)加快人才培養(yǎng)模式，完善智能教育體系，探索教學(xué)環(huán)境建設(shè)與應(yīng)用。2019年3月教育部印發(fā)的《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》中提出開展智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動[5]。通過梳理以上文件，可以發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)是人工智能發(fā)展的重中之重，只有培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維能力的人才，才能夠更好地推動經(jīng)濟(jì)社會的轉(zhuǎn)型和科技的快速發(fā)展。

2.技術(shù)層面

人工智能主要是在機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識別、智能機(jī)器人、自然語言處理等技術(shù)支持下模擬人類或者其他生物的思維和行為，包括感知能力、記憶和思維能力、行為能力以及語言能力[6]。這些技術(shù)正好與教學(xué)理論不謀而合，知識表征主要是研究在計(jì)算機(jī)上通過技術(shù)將知識進(jìn)行表述，主要是完成對信息的處理和加工。通過瀏覽器或者一些平臺可以進(jìn)行搜索，如：谷歌、百度文庫、維基百科等等?，F(xiàn)在比較流行的一句話“知之為知之，不知谷歌知?！边@句話很好的證實(shí)了人工智能時(shí)代知識表征這一功能。機(jī)器學(xué)習(xí)主要是從數(shù)據(jù)中挖掘信息，通過對相關(guān)信息的分類、歸納、聚類、描述等功能，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的挖掘，有利于促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，為深度學(xué)習(xí)提供了大量的資源。模式識別主要是對物體、圖像、人類的語音、指紋、情感等的識別，需要借助知識表征和機(jī)器學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)模式識別的研究成果。自然語言處理主要是研究怎樣理解和產(chǎn)生人類自然語言，包括語音和文字兩種形式，代表產(chǎn)品主要有科大訊飛的語音識別系統(tǒng)，可以通過語音的識別將該技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教學(xué)或者考試測評中。智能機(jī)器人主要是研究讓機(jī)器硬件能夠和人類一樣行動，通過組裝，編程控制等，提高機(jī)器人的行為能力和感知能力，能夠進(jìn)行正常的行動和對危險(xiǎn)進(jìn)行感知。在教學(xué)過程中，可以促進(jìn)STEAM學(xué)習(xí)中關(guān)于空間能力、圖形解釋能力等關(guān)鍵能力的發(fā)展。專家系統(tǒng)，主要是提高機(jī)器的多種智能，研究在特定的領(lǐng)域如何模仿專家的行為，輔助用戶做出選擇和決策。在教學(xué)活動中，可以模仿專家的行為對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)或者管理[7]。

學(xué)生掌握常識性的知識就需要從幼兒園到初中花費(fèi)十年左右的時(shí)間。除時(shí)間外，還有大量的人力、物力資源，每個(gè)人成長的環(huán)境不同，不同學(xué)校的文化不同，所以教育的產(chǎn)出也就有所不同。人工智能就是對機(jī)器進(jìn)行加工教育，可以通過相同的技術(shù)與編程，讓更多機(jī)器擁有同樣的智能。所以，人工智能技術(shù)可以生產(chǎn)出很多能夠取得優(yōu)異成績的機(jī)器人，進(jìn)而促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源共享，加快創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

3.觀念層面

人工智能已經(jīng)在生活中替代了越來越多的人類的基本技能，以知識的掌握為中心的低階教育目標(biāo)已經(jīng)無法滿足時(shí)代發(fā)展的需要。這就要求我們必須轉(zhuǎn)變教育觀念，不能再停留在布魯姆教育目標(biāo)的低階思維階段，要加快教學(xué)方式的變革，培養(yǎng)與人工智能時(shí)代變革所需的人才，也即是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的高階教育目標(biāo)。只有具備創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、批判性思維的人才是這個(gè)時(shí)代所需要的，這樣的人才不會被越來越智能化的技術(shù)所支配或淘汰。因此，教育者應(yīng)該積極關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新能力的提升和核心素養(yǎng)的培育[8]。

二、人工智能時(shí)代創(chuàng)新人才培養(yǎng)的挑戰(zhàn)

我國的教育信息化已經(jīng)取得了長足進(jìn)步，中小學(xué)互聯(lián)網(wǎng)的接入、多媒體教室的普及、錄播教室的推廣等等，利用硬件設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)獲取優(yōu)質(zhì)教育資源，實(shí)施同步課程，專遞課堂等，促進(jìn)教育公平，提升了教育質(zhì)量。隨著教育信息化的普及與發(fā)展，教師的教學(xué)意識在發(fā)生轉(zhuǎn)變，學(xué)生獲取學(xué)習(xí)資源的意識與途徑不再是單純的依靠教師、家長，學(xué)校的管理模式也發(fā)生了巨大的變化，管理者的信息化意識逐漸增強(qiáng)。但是，在實(shí)現(xiàn)教育個(gè)性化，培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面還具有極大的挑戰(zhàn)[9]。

1.學(xué)生未能達(dá)到個(gè)性化學(xué)習(xí)

在實(shí)際教學(xué)過程中，教師很難關(guān)注到每個(gè)學(xué)生，學(xué)生對自己也并不完全了解，雖然可以借助信息化產(chǎn)品的支持進(jìn)行學(xué)習(xí)，但不知道自己應(yīng)該選取何種資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，有時(shí)候?qū)W生都不知道下一步該學(xué)什么。有的學(xué)生自控能力太差，無法進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。有的學(xué)生因?yàn)樵诮柚畔⒒a(chǎn)品使用資源時(shí)，容易受到干擾。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的資源很多，當(dāng)然，也不乏一些教學(xué)價(jià)值不高的教學(xué)資源摻雜其中，這就需要學(xué)生具備一定的篩選能力，但是有的學(xué)生不知道如何選擇。總的來說，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程未能達(dá)到個(gè)性化。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程不能只用效率和成績進(jìn)行評價(jià)，這樣不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

2.教師未能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化教學(xué)

精準(zhǔn)化教學(xué)的目標(biāo)是根據(jù)學(xué)生特征和學(xué)習(xí)行為給出針對性的教學(xué)指導(dǎo)，從而提高教學(xué)效果，促進(jìn)教與學(xué)。在精準(zhǔn)化教學(xué)過程中需要定制精準(zhǔn)教學(xué)方案，就是根據(jù)學(xué)生特征和行為表現(xiàn)制定有針對性的教學(xué)方案。精準(zhǔn)教學(xué)方案的制定以提高教學(xué)效果，促進(jìn)教與學(xué)為目標(biāo)；以學(xué)生特征和行為表現(xiàn)為依據(jù)。教學(xué)效果以及學(xué)生特征和行為表現(xiàn)的精準(zhǔn)刻畫是制定精準(zhǔn)教學(xué)方案的前提。要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化教學(xué)和制定精準(zhǔn)化教學(xué)方案就需要大量的學(xué)生學(xué)習(xí)特征、學(xué)習(xí)行為等數(shù)據(jù)作為支撐，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并制定實(shí)施策略。但在實(shí)際教學(xué)中，教師在課下要進(jìn)行備課、自學(xué)、作業(yè)、考試、處理上節(jié)課課堂中遺留的問題以及處理班級中學(xué)生的問題。在教學(xué)過程中教師承擔(dān)的任務(wù)過重，很難實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化教學(xué)，沒有過多的精力掌握全班學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)風(fēng)格，也無法為每位學(xué)生提供適合的輔導(dǎo)。

3.學(xué)校管理方式未能實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理

學(xué)校的教育管理大多數(shù)采用的是科層制管理，各部門之間有各自的系統(tǒng)，分工明確，辦事效率較高。在學(xué)校內(nèi)部管理中，行政力量往往凌駕于專業(yè)力量之上，呈現(xiàn)出越來越嚴(yán)重的行政化傾向。但是在人工智能時(shí)代，這種制度化的管理容易使學(xué)校被程序、行政化，對外來的變化缺少應(yīng)變能力，學(xué)校和教師也缺少了激情和創(chuàng)造性。學(xué)校管理的信息過多，各部門之間未能形成系統(tǒng)的聯(lián)系，數(shù)據(jù)分散在不同的系統(tǒng)之中，學(xué)校在管理過程中很難得到全面的、系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)支撐。在這種情況下，學(xué)校很難為實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)和教師的精準(zhǔn)化教學(xué)提供支撐。

三、人工智能時(shí)代創(chuàng)新人才培養(yǎng)的路徑

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)應(yīng)該重視學(xué)生的個(gè)性特征，進(jìn)行個(gè)性化的教育培養(yǎng)，使其得到充分的發(fā)展[10]。在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的支持下，人工智能技術(shù)運(yùn)用于社會各領(lǐng)域之中。在教育領(lǐng)域，智能教育助理系統(tǒng)、智能導(dǎo)師系統(tǒng)、智能教育分析系統(tǒng)、智能教務(wù)管理系統(tǒng)等應(yīng)用于教育主場景，可以促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

1.人工智能技術(shù)促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)

在實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)方面的應(yīng)用最為廣泛的是智能導(dǎo)師系統(tǒng)。智能導(dǎo)師系統(tǒng)可以利用人工智能技術(shù)模仿人類教師在教學(xué)中所承擔(dān)的角色，可以基于對學(xué)生數(shù)據(jù)的掌握，為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)，較好地支持學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)[11]。通過收集的數(shù)據(jù)分析學(xué)生的認(rèn)知水平、實(shí)際知識的掌握情況、學(xué)習(xí)風(fēng)格等選擇學(xué)生適合的教學(xué)策略和教學(xué)內(nèi)容，為其推送適合的學(xué)習(xí)資源以及規(guī)劃的學(xué)習(xí)路徑，并且過濾掉無關(guān)信息，減少學(xué)生的干擾，幫助學(xué)生進(jìn)行高質(zhì)量的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的個(gè)性化及精準(zhǔn)化。

2.通過智能教育分析系統(tǒng)幫助教師精準(zhǔn)化教學(xué)

智能教育分析系統(tǒng)通過前期對學(xué)生的基礎(chǔ)信息、學(xué)習(xí)行為以及學(xué)業(yè)情況的采集，通過后臺的大數(shù)據(jù)分析和在智能技術(shù)的處理，會形成學(xué)生的個(gè)體畫像與整體畫像[12]。智能教育分析系統(tǒng)匯聚了學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)情況以及整個(gè)班級整體的學(xué)習(xí)狀況、知識點(diǎn)的掌握情況、班級學(xué)習(xí)氛圍生成可視化分析報(bào)告。教師既可以精準(zhǔn)地掌握學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)需求也可以掌握整個(gè)班級的學(xué)習(xí)情況，根據(jù)學(xué)習(xí)情況可以選擇教學(xué)資源，課堂講解的內(nèi)容，為學(xué)生提供針對性的教學(xué)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)課堂的精準(zhǔn)化。由此可見，智能教育分析系統(tǒng)將教師從繁忙、冗余、機(jī)械性的工作中解放出來，可以獲得更多時(shí)間關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.通過智能教務(wù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)學(xué)?？茖W(xué)化管理

智能教務(wù)管理系統(tǒng)改變了科層管理的方式，實(shí)現(xiàn)了以彈性組織的方式進(jìn)行管理，這樣更加具有靈活性和組織性，也可以激發(fā)學(xué)校和教師的活力，同時(shí)，更多的考慮到了教育的專業(yè)性和學(xué)術(shù)性。智能管理系統(tǒng)將學(xué)校各類分散在不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚，實(shí)現(xiàn)了校園數(shù)據(jù)的整合與加工，建立了師生、家長、社區(qū)與學(xué)校的管理機(jī)制，形成了多元參與的數(shù)據(jù)體系和治理結(jié)構(gòu)，也可以通過教育數(shù)據(jù)挖掘，從數(shù)據(jù)中提取信息，發(fā)現(xiàn)知識，生成可視化分析圖，實(shí)現(xiàn)對學(xué)校管理決策的支撐，使得管理過程更加科學(xué)化[13]。在科學(xué)化的管理系統(tǒng)中，可以由傳統(tǒng)的大班教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤白甙嘀啤苯虒W(xué)，數(shù)據(jù)的規(guī)整有利于家?；樱瑤熒?，生生互動。通過對教師的重新定位，強(qiáng)化教師的學(xué)術(shù)能力，構(gòu)建行政與學(xué)術(shù)相融合的治理體系。智能教務(wù)管理系統(tǒng)通過科學(xué)化的管理以及有效的互動促進(jìn)學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)。

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域運(yùn)用其強(qiáng)大的功能，推動了教學(xué)模式、學(xué)習(xí)方式、學(xué)校管理的改變，在量變的過程中完成質(zhì)變。學(xué)生不能因?yàn)槿斯ぶ悄芗夹g(shù)的強(qiáng)大而被迷惑，要有正確的價(jià)值觀念，不能讓技術(shù)支配，要時(shí)刻牢記“技術(shù)促變教育而非引領(lǐng)教育”。教師根據(jù)學(xué)生的特征對學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)的指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，使其成為一個(gè)有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、批判性思維的人，能夠與時(shí)代所需人才相匹配。