“人工智能+教育”應(yīng)“知人知面更知心”

孫眾

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隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，一些學(xué)校將人臉識(shí)別系統(tǒng)等智能設(shè)備安裝到課堂，監(jiān)測(cè)、分析學(xué)生的課堂行為和學(xué)習(xí)狀態(tài)。還有部分學(xué)校將基于“腦機(jī)接口”的頭環(huán)設(shè)備引入課堂，讓小學(xué)生佩戴頭環(huán)，由智能設(shè)備來(lái)統(tǒng)計(jì)學(xué)生上課時(shí)的注意力變化曲線，以判斷學(xué)習(xí)投入度、專注度，為改善學(xué)業(yè)表現(xiàn)提供干預(yù)依據(jù)。

很多家長(zhǎng)看到類似新聞的時(shí)候，第一反應(yīng)是“這安全嗎”，家長(zhǎng)不想讓看似高科技的產(chǎn)品給孩子帶來(lái)身心上的潛在傷害。而很多教育從業(yè)者除擔(dān)心安全問(wèn)題外，還會(huì)考慮“這科學(xué)嗎”。若無(wú)教育理論和實(shí)證研究的支持，若學(xué)校在倫理道德方面缺少有效監(jiān)管，“知人知面”的人工智能在教育上的應(yīng)用是否是作惡？學(xué)校、教師該如何正確地適應(yīng)人工智能在教育中的應(yīng)用？

2018年1月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的意見(jiàn)》。文中明確提出要“推動(dòng)教師主動(dòng)適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開(kāi)展教育教學(xué)”。2019年5月，《北京共識(shí)——人工智能與教育》發(fā)布，指出各國(guó)要制定相應(yīng)政策，推動(dòng)人工智能與教育、教學(xué)和學(xué)習(xí)系統(tǒng)性融合，利用人工智能加快建設(shè)開(kāi)放靈活的教育體系。

為貫徹落實(shí)國(guó)家對(duì)人工智能教育的政策導(dǎo)向，教育部已啟動(dòng)系列工作，其中包括人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)行動(dòng)。一線教師和教育研究者，應(yīng)該為創(chuàng)造“知心”的人工智能教育應(yīng)用而行動(dòng)。

具備辨別、應(yīng)用人工智能教育產(chǎn)品的能力

人工智能是通過(guò)智能機(jī)器模擬、延伸、擴(kuò)展和增強(qiáng)人類改造自然和治理社會(huì)能力的新興技術(shù)。它是一門交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、生命科學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)等領(lǐng)域。2018年北京師范大學(xué)未來(lái)教育高精尖中心發(fā)布《人工智能+教育藍(lán)皮書(shū)》，歸納出當(dāng)前人工智能八大關(guān)鍵技術(shù)，包括云計(jì)算與大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言理解、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、人機(jī)自然交互、機(jī)器人與智能控制、知識(shí)圖譜、虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。以八大關(guān)鍵技術(shù)為底層架構(gòu)，才是人工智能教育產(chǎn)品的核心特征。

由此可知，單純的可視化編程、Python語(yǔ)言學(xué)習(xí)、單片機(jī)等培訓(xùn)課程或教育產(chǎn)品，不能與人工智能畫(huà)等號(hào);類似“師生用多種終端，隨時(shí)隨處訪問(wèn)教學(xué)平臺(tái)中的資源和應(yīng)用”，并非人工智能，而是屬于教育資源信息化管理;以提升考試分?jǐn)?shù)為目的的智能推送錯(cuò)題等，也非人工智能教育產(chǎn)品的應(yīng)有形態(tài)。教師主動(dòng)適應(yīng)人工智能的第一步，是具備辨別的能力，將偽AI、假智能排除后，接下來(lái)就要學(xué)會(huì)應(yīng)用人工智能教育產(chǎn)品。

實(shí)際上，不少科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出能較好支持不同教學(xué)場(chǎng)景的人工智能產(chǎn)品。例如：

基于自然語(yǔ)言理解的作文自動(dòng)批改，能夠幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)英文甚至中文作文的即時(shí)打分、提出改進(jìn)建議，能夠幫助教師了解班級(jí)作文的整體情況和典型錯(cuò)誤，為作文教學(xué)提供新模式。

基于知識(shí)圖譜和自然語(yǔ)言處理技術(shù)的全唐詩(shī)語(yǔ)義檢索與可視化平臺(tái)，依據(jù)古代文學(xué)專家制定的詩(shī)歌知識(shí)框架，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的知識(shí)挖掘，實(shí)現(xiàn)詩(shī)歌主題、情感、風(fēng)格，詩(shī)人行動(dòng)軌跡、社交關(guān)系等全方位信息抽取和可視化呈現(xiàn)，為古詩(shī)學(xué)習(xí)打造新空間。

基于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的英語(yǔ)發(fā)音識(shí)別系統(tǒng)，由機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練成的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為小學(xué)生提供口語(yǔ)評(píng)測(cè)，即時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的英語(yǔ)發(fā)音與語(yǔ)調(diào)等問(wèn)題，為英語(yǔ)學(xué)習(xí)提供新渠道。

一線教師和教育研究者要學(xué)會(huì)應(yīng)用這些人工智能教育產(chǎn)品。

具備支持人工智能教育產(chǎn)品研發(fā)的能力

縱觀教育技術(shù)發(fā)展史，很多時(shí)候技術(shù)的發(fā)展快于教育理論的更新。技術(shù)跑得太快，理論落在了后面。當(dāng)新技術(shù)無(wú)法在教育領(lǐng)域里找到適當(dāng)?shù)睦碚摵头椒〞r(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不符合教育規(guī)律的產(chǎn)品。

以文首提到的人臉識(shí)別為例。1969年瑞典心理學(xué)家豪瑞斯·詹最早提出了面部表情編碼系統(tǒng)。每種表情都是特定部位肌肉的特定運(yùn)動(dòng)，眼部、面部、口部肌肉的變化，可以反映人的情緒狀態(tài)，如上唇略提、嘴角后伸、兩眉舒展等的表情，代表了喜悅、愉快、歡樂(lè)的情緒。美國(guó)心理學(xué)家保羅·艾克曼教授創(chuàng)立情感識(shí)別和量化技術(shù)，提出面部動(dòng)作編碼系統(tǒng)。通過(guò)該技術(shù)，人類第一次可以通過(guò)科學(xué)標(biāo)記計(jì)量的方法，將高興、傷心、害怕、憤怒、厭惡、驚訝、輕蔑等七種基本情緒，進(jìn)行定性定量分析。當(dāng)表情編碼理論和情緒識(shí)別技術(shù)都較為成熟時(shí)，將技術(shù)遷移到教育場(chǎng)景下加以運(yùn)用的成本最小，因此短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了大量以人臉識(shí)別、情緒識(shí)別為表現(xiàn)形態(tài)的教育產(chǎn)品。但教育界卻未做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備，課堂環(huán)境下情緒狀態(tài)與身心健康成長(zhǎng)的關(guān)聯(lián)理論缺失，技術(shù)研發(fā)跑到了教育理論的前面，于是引發(fā)了一系列關(guān)于人工智能進(jìn)課堂的隱私、倫理、善惡大討論。此時(shí)，一味地去批評(píng)無(wú)良企業(yè)或作惡產(chǎn)品，無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。教育從業(yè)者應(yīng)更具緊迫感和責(zé)任心，提供新技術(shù)在教育場(chǎng)景中使用的理論支撐，為技術(shù)應(yīng)用提供導(dǎo)向。

我曾經(jīng)問(wèn)過(guò)一位優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)專家，對(duì)有意合作的教育界人士的最大期望是什么？他說(shuō)：“會(huì)提出問(wèn)題，并給出教育理論支持?！边@讓我回想起，美國(guó)教育技術(shù)傳播與技術(shù)協(xié)會(huì)原主席、國(guó)際知名教育技術(shù)學(xué)者唐納德·伊犁類似的表述：“如果技術(shù)是答案，那么問(wèn)題是什么？”教育界想用人工智能技術(shù)來(lái)解決哪些重要、緊急、用傳統(tǒng)方法解決低效甚至無(wú)解的問(wèn)題？為了解決這樣的問(wèn)題，已經(jīng)有哪些教育經(jīng)驗(yàn)、方法和理論基礎(chǔ)？

舉例來(lái)說(shuō)，課堂教學(xué)評(píng)價(jià)的一個(gè)高頻問(wèn)題是“什么樣的課是好課”。這個(gè)問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)在不同學(xué)段不同學(xué)科的課堂上，出現(xiàn)在農(nóng)村城市、國(guó)內(nèi)國(guó)外的學(xué)校里。多位學(xué)者、教師、教研員都曾給出回答，比如我國(guó)學(xué)者葉瀾教授將“有意義、有效率、生成性、常態(tài)性、有待完善”作為判斷好課的五個(gè)標(biāo)準(zhǔn);美國(guó)學(xué)者加里·鮑利奇在《有效教學(xué)方法》一書(shū)里，提出判斷好課的七個(gè)維度，包括流暢的課堂、溫暖的學(xué)習(xí)氛圍、明確的任務(wù)導(dǎo)向、學(xué)生的積極投入、學(xué)生的學(xué)習(xí)成就、多樣的教學(xué)方法、單元知識(shí)結(jié)構(gòu);德國(guó)學(xué)者希爾伯特·邁爾在《怎樣上課才最棒：優(yōu)質(zhì)課堂教學(xué)的十項(xiàng)特征》中總結(jié)道：清晰的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)、高比例的有效學(xué)習(xí)時(shí)間、促進(jìn)學(xué)習(xí)的課堂氛圍、教學(xué)內(nèi)容清晰明確、創(chuàng)建意義的師生交流、教學(xué)方法多樣化、促進(jìn)學(xué)生個(gè)體發(fā)展、巧妙安排練習(xí)任務(wù)、明確的學(xué)習(xí)成果期望、完備的課堂教學(xué)環(huán)境，是好課的十大特征。這些答案，都飽含著教育智慧和真知灼見(jiàn)。然而，教育界能否為技術(shù)研發(fā)人員提供可量化的好課維度與統(tǒng)計(jì)指標(biāo)？課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的理論，能否轉(zhuǎn)化為有科學(xué)標(biāo)記計(jì)量的方法？

誠(chéng)然，由于教育具有豐富性、多樣性、復(fù)雜性與藝術(shù)性等特征，不會(huì)有關(guān)于好課的唯一量化標(biāo)準(zhǔn);在某些方面，教育是不可計(jì)算，不可統(tǒng)計(jì)的?？墒牵绻源藶榻杩?，不積極尋找教育轉(zhuǎn)型的良機(jī)，不改變依賴專家經(jīng)驗(yàn)、主觀判斷、人為總結(jié)的范式，不主動(dòng)與技術(shù)做適當(dāng)?shù)膶?duì)話與對(duì)接，那么教育由一門學(xué)科發(fā)展為一門科學(xué)的路，還要走多長(zhǎng)？如果教育意圖在人工智能技術(shù)那里尋找一些答案的話，那么問(wèn)題與對(duì)應(yīng)的理論基礎(chǔ)在哪里？

兒童成長(zhǎng)需要“知心人”，希望智能時(shí)代的到來(lái)，能促進(jìn)教育界與技術(shù)界攜手，利用技術(shù)了解教育、洞察教育，讓人工智能成為教育的知心人。

（作者系首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院副教授）

責(zé)任編輯：周彩麗