“AI+教育”突破傳統(tǒng)課堂模式

陳磊

監(jiān)考判卷、鋼琴陪練、課堂評估、答疑解惑，甚至代替老師線上、線下上課……因?yàn)橛辛巳斯ぶ悄?，這些設(shè)想已經(jīng)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)?！癆I+教育”將產(chǎn)生什么樣的化學(xué)反應(yīng)，將怎樣改變我們的教育圖景？近日，科技部新一代人工智能發(fā)展研究中心聯(lián)合羅蘭貝格管理咨詢公司發(fā)布了《智能教育創(chuàng)新應(yīng)用發(fā)展報告》（以下簡稱《報告》），《報告》顯示，智能教育正處于從教學(xué)輔助向價值創(chuàng)造階段的過渡時期，已在我國教育領(lǐng)域的線下AI課程、智能測評等場景實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，但尚未大規(guī)模出現(xiàn)成熟化的、因材施教階段的商業(yè)應(yīng)用。《報告》就智能教育內(nèi)涵、國內(nèi)外相關(guān)發(fā)展態(tài)勢、AI如何改變傳統(tǒng)的教育場景等進(jìn)行了全面解析，并就推進(jìn)我國智能教育發(fā)展提出建議。

我國智能教育處于產(chǎn)業(yè)化前沿

《報告》介紹，以美國、新加坡、印度等為代表的各國相繼推出面向未來的新教育改革戰(zhàn)略，不斷制定相關(guān)政策法規(guī)，設(shè)計本國智能教育的發(fā)展藍(lán)圖。我國也相繼印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》《中國教育現(xiàn)代化2035》等，提出要利用人工智能技術(shù)構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系，要加快人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，要建設(shè)智能化校園、統(tǒng)籌建設(shè)一體化和智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺等。2019年8月，科技部宣布依托好未來建設(shè)智慧教育人工智能開放創(chuàng)新平臺，構(gòu)建“共生、互生、創(chuàng)生”的智慧教育多元化新生態(tài)?！敖陙?，我國在計算機(jī)視覺、語音識別等這些典型的人工智能應(yīng)用技術(shù)方面取得了持續(xù)性突破，并已具備一定的國際競爭力，這為人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。同時，良好的政策環(huán)境、巨大的教育市場需求、教育科技企業(yè)的深度參與，促使我國智能教育的產(chǎn)業(yè)化水平也處在較為前沿的位置。”中國科學(xué)技術(shù)信息研究所政策與戰(zhàn)略研究中心副主任、副研究員高芳說。

那么，智能教育何時能走向產(chǎn)業(yè)化？《報告》分析，人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用所需年限與通用領(lǐng)域無根本性區(qū)別。語音識別將在兩年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，預(yù)測分析、虛擬現(xiàn)實(shí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)視覺、聊天機(jī)器人均需要2—5年的時間實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，自然語言處理（NLP）需要5年以上時間實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在知識圖譜、認(rèn)知計算兩個方面，由于教育場景的歸一性和收斂性更好，這兩個場景在教育領(lǐng)域?qū)?—5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，早于通用領(lǐng)域5年以上的等待時間。《報告》顯示，我國智能教育市場快速成長。2018年，中國智慧教育市場規(guī)模約為5320億元，同比增長17.13%。目前智能教育領(lǐng)域主要有智能批改、拍照搜題、智能測評、智能題庫、分級閱讀和自適應(yīng)學(xué)習(xí)六大產(chǎn)品形態(tài)，形成了以好未來為代表的教育類公司、以百度、騰訊為代表的互聯(lián)網(wǎng)公司、以科大訊飛為代表的人工智能技術(shù)提供商以及以阿里巴巴為代表的計算平臺四類關(guān)鍵性市場主體。

AI在教育領(lǐng)域有哪些用武之地

《報告》指出，人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)逐漸滲透到教學(xué)全流程、由外圍工具類拓展到了核心教學(xué)類。受制于人工智能技術(shù)的適配性和成熟度，人工智能應(yīng)用在場景分布上呈現(xiàn)出一些明顯特征：當(dāng)前人工智能的主要用武之地集中在復(fù)雜度較低的場景，如拍照搜題、分級閱讀、智能題庫、考情診斷等，這類應(yīng)用工具屬性明顯。但在“評”和“管”環(huán)節(jié)，人工智能技術(shù)適配性和成熟度均較低。以“評”這一環(huán)節(jié)為例，由于綜合素養(yǎng)、職業(yè)興趣等評估場景較難形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，人工智能判斷難度較大，且后期無法對準(zhǔn)確性進(jìn)行歸一化評價，無法反哺模型，因此人工智能適配度不高。而“教”“備”等服務(wù)屬性的場景，一旦知識圖譜、大數(shù)據(jù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，將爆發(fā)出巨大的潛在價值。

AI能實(shí)現(xiàn)“因材施教”嗎

“智能教育正推動教育領(lǐng)域的深刻變革。人工智能與教育場景的深度融合，一方面能提升課堂教學(xué)效果以及學(xué)習(xí)效率，另一方面還能夠深刻重構(gòu)教育領(lǐng)域的運(yùn)營模式?！薄秷蟾妗凤@示，智能教育將重塑教育流程，推動人才培養(yǎng)更加多元化、更加精準(zhǔn)化、更加個性化?！秷蟾妗氛J(rèn)為，智能教育的發(fā)展分為教學(xué)輔助階段、價值創(chuàng)造階段和因材施教階段3個階段?！澳壳?，智能教育尚處在從教學(xué)輔助向價值創(chuàng)造的過渡時期，已在線下AI課程、智能測評等場景實(shí)現(xiàn)初步落地應(yīng)用，但成熟化的、因材施教階段的商業(yè)應(yīng)用尚未大規(guī)模出現(xiàn)?！笨萍疾啃乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展研究中心副主任徐峰研究員認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)“因材施教”是教育的一個長遠(yuǎn)目標(biāo)，在這個過程中，人工智能技術(shù)能發(fā)揮重要作用，但也會受其自身技術(shù)發(fā)展的限制?！艾F(xiàn)在還難以預(yù)測人工智能何時能夠真正‘完全’具備認(rèn)知功能，但從當(dāng)前人工智能技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢來看，我國智能教育進(jìn)入了一個快速發(fā)展的階段，不斷實(shí)現(xiàn)對于學(xué)生、教師等的價值創(chuàng)造?！?徐峰說，未來隨著知識圖譜、認(rèn)知計算、自然語言處理等技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能將覆蓋教學(xué)流程的更多場景，有望在自適應(yīng)學(xué)習(xí)、自適應(yīng)互動課等應(yīng)用上逐漸成熟，實(shí)現(xiàn)“因材施教”。

加大智能教育關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)

“教育作為涉及教學(xué)、管理、科研、服務(wù)等多領(lǐng)域的綜合體系，其復(fù)雜性大大增加了人工智能技術(shù)與教育的融合難度；現(xiàn)有人工智能技術(shù)的應(yīng)用多為語音識別、圖像識別等識別領(lǐng)域的應(yīng)用，但在理解層面和創(chuàng)造層面的應(yīng)用仍未實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的突破?！毙旆迮e例說，當(dāng)前自然語言處理技術(shù)僅能對語法結(jié)構(gòu)、拼寫正誤等方面進(jìn)行識別，而在篇章結(jié)構(gòu)、語言邏輯、情感表達(dá)等語義理解層面依然十分欠缺?！秷蟾妗方ㄗh加大智能教育關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)力度：一是依托智慧教育國家人工智能開放創(chuàng)新平臺，組建跨學(xué)科、跨區(qū)域的“人工智能+教育”研究共同體，廣泛開展跨學(xué)科探索研究，推動腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等學(xué)科的交叉融合；二是加強(qiáng)“政企學(xué)研”多方合作，產(chǎn)業(yè)界加強(qiáng)研發(fā)探索，學(xué)術(shù)界提供扎實(shí)理論基礎(chǔ)，并最終試點(diǎn)應(yīng)用到相關(guān)教學(xué)場景；三是進(jìn)一步推進(jìn)平臺建設(shè)，推動開放平臺向公眾開放智能教育關(guān)鍵共性技術(shù)，打造智能教育生態(tài)。除了加大復(fù)雜教育情景人工智能關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)力度，高芳還建議，有關(guān)部門要盡快出臺推動智能教育發(fā)展的規(guī)劃性文件，強(qiáng)化應(yīng)用部署并抓緊落實(shí)；著力提升一線教師和教育管理者的人工智能素養(yǎng)，確保智能教育各場景落地；抓緊制定人工智能在教育行業(yè)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保其良性有序發(fā)展。