基于人工智能的教育應(yīng)用及其對中國教育公平的意義

王奕宸

摘要：文章對現(xiàn)階段人工智能在國內(nèi)教育的應(yīng)用做了深入的調(diào)查研究。研究表明，雖然大多數(shù)受訪者不經(jīng)常使用這些基于人工智能的應(yīng)用，但他們?nèi)匀粷M意這些應(yīng)用，并對這些應(yīng)用的未來充滿信心。同時，大多數(shù)受訪者認(rèn)為這些基于人工智能的教育應(yīng)用是對傳統(tǒng)教育的重要補充。這些調(diào)查結(jié)果對中國的教育機(jī)構(gòu)、教育相關(guān)類公司和教育工作者具有重要的啟示：基于人工智能的教育應(yīng)用具有良好的社會基礎(chǔ)和廣闊的發(fā)展前景。如果國內(nèi)的教育機(jī)構(gòu)能夠更大規(guī)模地開展這些應(yīng)用，特別是K12型慕課，將對中國的教育公平做出重要貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：人工智能;教育應(yīng)用;K12型慕課;教育公平

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）31-0054-05

一、引言

雖然在下一個十年，我們可能不會看到機(jī)器人像教師一樣教書，但人工智能可能在教育領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的改變。在現(xiàn)階段，已經(jīng)有許多的研究者開始討論基于人工智能的教育應(yīng)用，一些政府機(jī)構(gòu)、教育類公司和研究者已經(jīng)開展了一些試驗性項目，希望通過利用基于人工智能的教學(xué)方法，提高學(xué)生和教師的教學(xué)體驗。

Writers（2012）曾提出了人工智能改變教育的十種方式：（1）人工智能可以使日常教學(xué)活動（如分級）自動化;（2）教育軟件可以與學(xué)生的需求相適應(yīng);

（3）人工智能可以指出課程需要改進(jìn)的地方;（4）學(xué)生可以通過人工智能導(dǎo)師得到額外的支持;（5）人工智能驅(qū)動的程序可以給學(xué)生和教育工作者提供有益的反饋;（6）它將改變我們發(fā)現(xiàn)信息并與信息互動的方式;（7）它將改變教師的角色;（8）人工智能使試錯學(xué)習(xí)方法更容易執(zhí)行;（9）人工智能大數(shù)據(jù)將改變學(xué)校招生、教學(xué)和后勤支持的方式;（10）人工智能將使學(xué)生的學(xué)習(xí)地點、教師的角色和獲得知識的方式變得多樣化。

按照Lighthouse互聯(lián)網(wǎng)實驗室（2018）的分類，基于人工智能的教育應(yīng)用主要有以下四個方面：

1.自適應(yīng)學(xué)習(xí)和教育。根據(jù)學(xué)習(xí)者現(xiàn)有知識水平，為他們提供個性化難度的課程和習(xí)題等，從而提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率。這是人工智能教育應(yīng)用的一個重要方面，現(xiàn)在國內(nèi)的一些教育平臺如VIPKID、朗播網(wǎng)等，都是這方面的重要代表。

2.虛擬學(xué)習(xí)助手，如人機(jī)練習(xí)。它為學(xué)習(xí)者提供答疑、咨詢、助教、導(dǎo)師等服務(wù)。相關(guān)企業(yè)可以為學(xué)習(xí)者提供標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)，同時獲得大量用戶的數(shù)據(jù)反饋。

3.專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)結(jié)合了人工智能和大數(shù)據(jù)，具備自我學(xué)習(xí)和綜合分析的能力。運用數(shù)字化的經(jīng)驗和知識庫，幫助使用者診斷、預(yù)測并做出決定，解決以往只有專家才能夠解決的復(fù)雜問題。如BridgeU專家系統(tǒng)可以像指導(dǎo)老師一樣幫助學(xué)生選擇適合自己水平的大學(xué)。

4.智慧校園管理。學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)組織運營包括多個核心環(huán)節(jié)（招生、教學(xué)、后勤服務(wù)等）和支撐活動（基礎(chǔ)設(shè)施、人力資源、采購、教研等），人工智能可以在多個環(huán)節(jié)提升組織的整體效率。

（一）人工智能教育應(yīng)用的國外實例

在國外，已經(jīng)有一些研究者開展了將人工智能的教育方法應(yīng)用在教學(xué)上的具體實例。

Grimes & Warschauer（2010）報道了自動寫作評分軟件的使用，它可以對學(xué)生的作文自動評分，并能提出修改意見。該軟件在美國南加利福尼亞州的八所中學(xué)開展了三年的應(yīng)用研究。雖然一些教師和學(xué)生認(rèn)為自動評分軟件不太可靠，并受傳統(tǒng)寫作方法的限制，但觀察、訪談和調(diào)查表明該軟件簡化了班級管理，提高了學(xué)生寫作和修改作文的動力。Nabiyev et al.（2013）在土耳其特拉布宗的一所安那托利亞高中實施和評估了一套基于人工智能的遠(yuǎn)程教育體系，該體系可以提高學(xué)生解決數(shù)學(xué)問題的能力。通過分析應(yīng)用后的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該體系對學(xué)生的需求能夠做出響應(yīng)，并基本能被公眾所接受，但仍然需要改進(jìn)，以使學(xué)生更好更快地適應(yīng)該體系。Sidgi etal.（2017）開展了一項使用自動語音識別軟件以有效提高伊拉克學(xué)習(xí)者的英語發(fā)音水平的調(diào)查研究，他們在伊拉克巴格達(dá)阿爾圖拉特大學(xué)的英語系進(jìn)行了一個月的實驗。對比實驗前后的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該軟件可以顯著提高學(xué)生的發(fā)音水平，使學(xué)生的考試成績有明顯進(jìn)步。上述國外實例表明，人工智能無論在語言學(xué)習(xí)、寫作、數(shù)學(xué)等方面都可以大有作為，人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也無疑具有廣闊前景。

（二）本文的研究目的

近年來，無論是論文和圖書，還是電視和網(wǎng)絡(luò)，國內(nèi)關(guān)于將人工智能技術(shù)應(yīng)用于教育的討論在各種媒體上都可以或多或少地看到。有關(guān)公司也開發(fā)了一些基于人工智能的教育產(chǎn)品和平臺，然而這些產(chǎn)品和平臺并沒有很好地推介給大眾。因此，有必要對人工智能的教育應(yīng)用如何影響中國的教育做一番深入的調(diào)查研究。

本研究深入調(diào)查了基于人工智能的教育應(yīng)用的現(xiàn)狀、大眾的意見和建議，所取得的研究結(jié)果對于國家教育部門制定相關(guān)政策、教育類公司開發(fā)產(chǎn)品和平臺以及對于學(xué)生和教師如何通過人工智能技術(shù)提高教學(xué)水平等，都具有重要的參考價值。本文提出利用大規(guī)模的人工智能的教育應(yīng)用可以為實現(xiàn)中國教育的公平性提供重要的途徑。

二、研究方法

為達(dá)到上述研究目標(biāo)，本項目采用調(diào)查問卷的研究方法。在實際研究中，共設(shè)計了以下十個問題展開研究。

（1）年齡。共分為13—15、16—20、21—25、26—30、31—35、36—40、41—50、51—60和大于60歲等九個年齡段。

（2）性別。

（3）國籍。中國和外國。

（4）您知道人工智能在教育上的應(yīng)用嗎？知道或不知道。

（5）請選擇您對以下應(yīng)用的熟悉程度（1是從未聽說，5是經(jīng)常聽說）。

①自適應(yīng)學(xué)習(xí)和教育（如VIPKID、朗播網(wǎng)）;

②虛擬學(xué)習(xí)助手（如人機(jī)練習(xí)）;

③專家系統(tǒng)（如留學(xué)選校系統(tǒng)、批改網(wǎng)）;

④智慧校園管理（如家校溝通、數(shù)字化校園）。

（6）請選擇您使用這些應(yīng)用的頻率（1是從未使用，5是經(jīng)常使用）。

①自適應(yīng)學(xué)習(xí)和教育（如VIPKID、朗播網(wǎng)）;

②虛擬學(xué)習(xí)助手（如人機(jī)練習(xí)）;

③專家系統(tǒng)（如留學(xué)選校系統(tǒng)、批改網(wǎng)）;

④智慧校園管理（如家校溝通、數(shù)字化校園）。

（7）請選擇您對這些應(yīng)用的滿意程度（1是不滿意，5是非常滿意;如果您沒有任何觀察或使用經(jīng)驗，您可以選擇3）。

①自適應(yīng)學(xué)習(xí)和教育（如VIPKID、朗播網(wǎng)）;

②虛擬學(xué)習(xí)助手（如人機(jī)練習(xí)）;

③專家系統(tǒng)（如留學(xué)選校系統(tǒng)、批改網(wǎng)）;

④智慧校園管理（如家校溝通、數(shù)字化校園）。

（8）您對這些人工智能教育應(yīng)用的基本看法是什么？

①根本沒用;②極少情況下有用;③有時候有用;④經(jīng)常使我受益;⑤都很有效。

（9）您怎么看人工智能教育應(yīng)用的前景？

①不太看好;②我沒有明確的意見;③有一定的應(yīng)用前景;④我比較看好;⑤前景廣闊。

（10）您覺得人工智能會改變我們的教育方式嗎？

①應(yīng)該不會;②我還沒想清楚;③是傳統(tǒng)教育的補充;④比傳統(tǒng)教育有優(yōu)勢;⑤將取代傳統(tǒng)教育。

調(diào)查對象。調(diào)查對象為任意選擇的學(xué)生、教師、父母和他們的同事，共有351名受訪者完成了調(diào)查問卷，年齡介于13歲到大于60歲。近60%（59.54%）的受訪者是學(xué)生，年齡在13—25歲之間（表1）。其余40%（40.46%）為教師、父母及其他們的同事，年齡在26—大于60歲之間。所有受訪者中男性為171位（48.72%），女性為180位（51.28%）。338位受訪者為中國人（96.3%），其余13位為在中國工作和生活的外國人（3.7%）。這樣的一組受訪者樣本是現(xiàn)今的中國比較具有代表性的樣本，對他們的調(diào)查基本可以反映人工智能教育應(yīng)用的現(xiàn)狀和看法。

三、調(diào)查結(jié)果

1.人工智能教育應(yīng)用的基本情況。針對“您知道人工智能在教育上的應(yīng)用嗎？”這一問題，有133位受訪者（66.38%）給出了肯定的答案。顯然，在各種媒體上開展的關(guān)于人工智能教育應(yīng)用的討論有了積極的反饋，同時也表明政府教育機(jī)構(gòu)和相關(guān)公司在人工智能教育應(yīng)用上所做出的努力已經(jīng)逐漸喚醒大眾的認(rèn)識，這為今后國家教育部門和教育類公司開展大規(guī)模的推廣人工智能教育應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。受訪者對不同的人工智能教育應(yīng)用的熟悉程度表現(xiàn)出明顯的差別。對于自適應(yīng)學(xué)習(xí)和教育，選擇1—3的占比達(dá)71.79%（表2），表明多數(shù)受訪者不太熟悉這一應(yīng)用。相反，多數(shù)受訪者比較熟悉智慧校園管理，選擇3—5的占比為69.23%（表2）。在虛擬學(xué)習(xí)助手和專家系統(tǒng)的選擇上沒有表現(xiàn)出明顯的趨勢，呈正態(tài)分布。

表3揭示了受訪者對這些人工智能教育應(yīng)用的使用頻率。所有這四類應(yīng)用都表現(xiàn)出自1—5的下降趨勢，說明大多數(shù)受訪者只是偶爾使用這些應(yīng)用。這反映了人工智能教育應(yīng)用的殘酷現(xiàn)實：雖然大多數(shù)人都聽說過這些應(yīng)用，但實際使用者卻很少。因此如何提高大眾對人工智能教育應(yīng)用的興趣，并鼓勵大眾使用，是擺在國家教育部門、教育類公司和教育工作者面前的一道待解之題。

由于大多數(shù)受訪者很少使用這些人工智能教育應(yīng)用，因此他們對這些應(yīng)用的滿意度呈正態(tài)分布，選擇3（沒有任何觀察或使用經(jīng)驗）的人數(shù)相對較多（35%—38%）。

2.對人工智能教育應(yīng)用的觀點和看法。有11.97%的受訪者認(rèn)為這些基于人工智能的教育應(yīng)用在絕大多數(shù)情況下是有用的。15.38%的受訪者認(rèn)為它們經(jīng)常有用，45.3%的受訪者覺得有時有用，這些數(shù)據(jù)表明，總共有72.65%的受訪者是贊成人工智能教育應(yīng)用的。只有11.97%的受訪者認(rèn)為這些應(yīng)用是沒有用的，另有15.38%的受訪者認(rèn)為它們在少數(shù)情況下有用。21.94%的受訪者認(rèn)為基于人工智能的教育應(yīng)用的未來是光明的。21.37%的受訪者對它們的未來表示樂觀。34.76%的受訪者覺得它們的未來是有希望的。一共有78.08%的受訪者對基于人工智能的教育應(yīng)用的未來表現(xiàn)出贊成的態(tài)度，這一數(shù)據(jù)與前一節(jié)提到的贊成人工智能教育應(yīng)用的數(shù)據(jù)（72.65%）相近。只有4.84%的受訪者對其未來表示悲觀，還有17.09%的人對其未來沒有明確的選擇。調(diào)查問卷的最后是一個開放性的問題：您覺得人工智能會改變我們的教育方式嗎？這是一個經(jīng)常被提到或討論到的問題，公眾通常會給出模棱兩可的答案。在本研究中，由于選擇項分得比較細(xì)，并采用了統(tǒng)計的方法，使得大眾的意見變得清晰了。有52.99%的受訪者認(rèn)為人工智能教育應(yīng)用是傳統(tǒng)教育的有益補充，19.09%的受訪者覺得它們比傳統(tǒng)教育更有優(yōu)勢，12.82%的受訪者甚至認(rèn)為它們將取代傳統(tǒng)教育。只有6.55%的受訪者持否定意見，還有8.55%的受訪者沒有表示明確的意見。

四、討論

1.鼓舞人心的調(diào)查結(jié)果。本研究通過對351位受訪者的問卷調(diào)查，使我們對中國的人工智能教育應(yīng)用情況有了全面深入的了解，并獲得了一些鼓舞人心的重要信息。包括：（1）233位受訪者（占比為66.38%）知道基于人工智能的教育應(yīng)用。（2）雖然受訪者不經(jīng)常使用這些應(yīng)用，但有72.65%的人對它們持肯定的態(tài)度。（3）有78.07%的受訪者對人工智能教育應(yīng)用的未來表示了樂觀的看法。（4）有52.99%的受訪者認(rèn)為人工智能教育應(yīng)用是傳統(tǒng)教育的有益補充，另有31.91%認(rèn)為它們比傳統(tǒng)教育更有優(yōu)勢或甚至將取代傳統(tǒng)教育。這些鼓舞人心的結(jié)果表明，在現(xiàn)階段的中國，多數(shù)民眾看好人工智能教育應(yīng)用的現(xiàn)在和未來，從而為國家教育部門、教育類公司和教育工作者進(jìn)一步更大規(guī)模地開展人工智能教育應(yīng)用提供了堅實的民心和土壤。

2.自適應(yīng)學(xué)習(xí)和教育及其K12型慕課。本研究表明，受訪者對自適應(yīng)學(xué)習(xí)和教育的熟悉程度相對較低，相應(yīng)地使用的頻率也是偶爾為之。但事實上，現(xiàn)在有較多的教育類公司已經(jīng)開發(fā)出了一些人工智能學(xué)習(xí)平臺，如VIPKID、朗播網(wǎng)等，而且這一類的人工智能教育應(yīng)用可能在未來會大放異彩。在國際上，慕課已經(jīng)成為高等教育的重要組成部分。在國內(nèi)，各類慕課也如雨后春筍般地發(fā)展著。然而，有一類慕課至今沒有很好地發(fā)展起來，那就是K12型慕課，也就是針對學(xué)前教育到高中階段的慕課。如果能夠在國內(nèi)建立起系統(tǒng)的K12型慕課，將對我國現(xiàn)階段的K12教育產(chǎn)生極其重要的影響。

3.人工智能教育應(yīng)用對我國教育公平性的意義。教育公平是社會公平的重要基礎(chǔ)。至今，我國在K12教育上仍存在著明顯的地域差異性，這主要表現(xiàn)在兩個方面：同一城市不同城區(qū)之間存在著明顯的差距，城市和鄉(xiāng)村之間存在著明顯的差距。這兩個差距集中反映了一個核心問題：教育資源的不公平性。而人工智能教育應(yīng)用將實現(xiàn)教育資源的共享，從而對消除教育不公平性產(chǎn)生重要的作用。在《人工智能》一書中，作者寫道：“雖然面對面的課堂仍將存在，但互動式的在線學(xué)習(xí)將越來越重要：只有充分利用在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，教育資源才能被充分共享，教育質(zhì)量和教育公平性才有切實保證?！保ɡ铋_復(fù)，王詠剛，2017）。在K12教育中，優(yōu)秀教師和教育資源終究有限，人工智能教育應(yīng)用是唯一和有效的方法，使得所有學(xué)生無論來自城市還是鄉(xiāng)村，都可以公平地分享優(yōu)秀的教育資源，這樣才能使教育公平性落到實處。這正是本研究的初衷。

五、結(jié)論

本研究對人工智能教育應(yīng)用的現(xiàn)狀、大眾的意見和建議做了詳細(xì)的調(diào)查，獲得了一些重要的信息：

（1）約的受訪者知道基于人工智能的教育應(yīng)用;

（2）受訪者對不同的應(yīng)用熟悉程度也不同;（3）多數(shù)受訪者沒有經(jīng)常使用這些應(yīng)用;（4）約的受訪者贊成在教育領(lǐng)域開展這些基于人工智能的教育應(yīng)用;（5）超過的受訪者對人工智能教育應(yīng)用的未來表示樂觀;（6）一半以上的受訪者認(rèn)為這些應(yīng)用是傳統(tǒng)教育的重要補充。這些首次披露的重要信息表明，基于人工智能的教育應(yīng)用具有良好的社會基礎(chǔ)和廣闊的發(fā)展前景。如果國內(nèi)的教育機(jī)構(gòu)能夠更大規(guī)模地開展這些應(yīng)用，特別是K12型慕課，將對中國的教育公平做出重要貢獻(xiàn)。

致謝：對Dr.Spencer，曹旸，崔文迪和所有的受訪者在本研究中所做的貢獻(xiàn)表示誠摯的感謝！

參考文獻(xiàn)：

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