淺談人工智能教育發(fā)展的必要性

張冰冰，高娜，韓曉越，姜德君

（沈陽大學(xué)師范學(xué)院，遼寧沈陽 110044）

1 發(fā)展人工智能教育的背景

人工智能的歷史由來已久，早在1956年在達(dá)特茅斯學(xué)院舉辦的以此會(huì)議上，計(jì)算機(jī)專家約翰·麥卡錫提出了“人工智能”一詞，這被認(rèn)為是人工智能誕生的標(biāo)志。也是經(jīng)過三次浪潮，第一次是20世紀(jì)50年代末到20世紀(jì)80年代初，第二次為20世紀(jì)80年代初至20世紀(jì)末；第三次為21世紀(jì)初至今。正如潘云鶴院士在“全球人工智能高峰論壇”上所言[1]，60余年來，機(jī)器定理證明、機(jī)器翻譯、模式識別、專家系統(tǒng)博弈、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和機(jī)器人七個(gè)領(lǐng)域迅速發(fā)展，積累起的技術(shù)基礎(chǔ)支撐起了模擬醫(yī)生、模擬翻譯者、模擬下棋的人，有的技術(shù)還能摸擬人或生物的各種動(dòng)作。

如今，從siri到指紋解鎖、人臉識別、在線翻譯助手、智能機(jī)器人等，人工智能進(jìn)入了電商零售、金融、交通、醫(yī)療健康、個(gè)人助理等多個(gè)方面。國內(nèi)外也都對人工智能進(jìn)行積極的布局，2016年美國發(fā)布 《美國國家人工智能研究與發(fā)展策略規(guī)劃》英國發(fā)布《人工智能：未來決策制定的機(jī)遇與影響》法國2017年4月份制定人工智能發(fā)展戰(zhàn)略。我國許多企業(yè)在積極實(shí)行人工智能技術(shù)，如百度在2016年入選MIT的科技評論，在語音搜索，無人車，無人駕駛，自動(dòng)翻譯以及人工智能在各種商業(yè)服務(wù)中正在積極布局，阿里巴巴在廣告的自動(dòng)設(shè)計(jì)和刷臉支付上實(shí)現(xiàn)了人工智能”。同時(shí)中國政府也開始聚焦人工智能，2017年7月印發(fā)了 《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。 為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，構(gòu)筑我國人功智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢。明確提出完善人工智能教育體系后，人工智能技術(shù)加速其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。

2 為什么要發(fā)展人工智能教育

2.1 發(fā)展人工智能教育是促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的要求

我國 《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2012—2020年）》指出樹立多樣化人才觀念，尊重個(gè)人選擇，鼓勵(lì)個(gè)性發(fā)展，不拘一格培養(yǎng)人才。大自然之所以精彩是在于它的千姿百態(tài)的差異性，對于人類世界也是一樣，如果想要它能夠精彩紛呈，就要注重個(gè)性化發(fā)展[2]?！皬膶W(xué)習(xí)中心的內(nèi)在本質(zhì)來看，個(gè)性化是基本方向。過去整個(gè)教育是以教師為中心的，是以教為中心的。所以是教師控制著整個(gè)教育的流程，控制著整個(gè)學(xué)習(xí)的過程”。總是要制定好一套標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)，讓所有的學(xué)生都朝著這一個(gè)目標(biāo)發(fā)展，而如果其中有學(xué)生偏離這個(gè)目標(biāo)或者努力并不是朝著這個(gè)目標(biāo)，就會(huì)被冠以“差學(xué)生”“壞孩子”的名號。而顯少的對學(xué)生的具體情況，年齡特點(diǎn)，興趣愛好，特長等方面表現(xiàn)出更多的關(guān)心和尊重?！度珖彝ソ逃隣顩r調(diào)查報(bào)告（2018）》顯示，學(xué)生和班主任都認(rèn)為家長最關(guān)注孩子的學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)為家長對自己最關(guān)注的方面是學(xué)習(xí)情況、身體健康、人身安全。96.2%的四年級學(xué)生和95.8%的八年級學(xué)生表示家長對自己成績期望至少是“班里中等”，僅有3.8%的四年級學(xué)生和4.2%的八年級學(xué)生認(rèn)為家長對自己成績的期望是“考多少名都可以”同時(shí)，四年級、八年級班主任認(rèn)為家長關(guān)注學(xué)生的方面是考試成績，遠(yuǎn)高于對愛好和特長發(fā)展、心理狀況、人際交往等方面的關(guān)注。然而，八年級學(xué)生最希望父母關(guān)注的三個(gè)方面實(shí)際上是興趣愛好活特長、心理狀況和身體健康。

從以上報(bào)告可以看出，中國現(xiàn)在對于學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的培養(yǎng)還是缺乏，由于受到傳統(tǒng)教育理念根深蒂固的影響。然而對于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)、政治各個(gè)方面都要求要對學(xué)生更好地進(jìn)行個(gè)性化的培養(yǎng)。無論對于政治還是對于經(jīng)濟(jì)，都需要更多的創(chuàng)新才能更好地進(jìn)行。同時(shí)促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展不僅是國家發(fā)展的需要，也是學(xué)生身心健康發(fā)育的自然需求。因而充分尊重小學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，進(jìn)行有效的教育，使學(xué)生能夠自然地釋放天性，是他們自己形成的個(gè)性能夠充分得到發(fā)展，從而形成良好的性格是非常重要的。

而個(gè)性化學(xué)習(xí)是技術(shù)與教育高度融合的高級階段的表現(xiàn)方式，我國現(xiàn)正處于教育信息化高速發(fā)展的時(shí)期，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)已經(jīng)達(dá)到完備階段，教師的教育理念和方法也得到了很大的轉(zhuǎn)變，但是現(xiàn)在仍然只停留在了將信息化教學(xué)當(dāng)成一種工具階段，還沒能達(dá)到教育信息化與教學(xué)的真正融合。中國的信息化方向?qū)⒑腿斯ぶ悄芫o密結(jié)合起來，很多信息化的專家認(rèn)為，信息化的第一階段是數(shù)字化；第二階段是網(wǎng)絡(luò)化；第三階段是智能化。中國現(xiàn)在正處于網(wǎng)絡(luò)化，而網(wǎng)絡(luò)化一定會(huì)轉(zhuǎn)向智能化。所以要充分利用人工智能對學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的作用。

2.2 發(fā)展人工智能教育是技術(shù)本身的要求

人工智能主要是研究開發(fā)用于模擬、延伸和拓展人的智能的理論方法，技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。領(lǐng)域的研究主要包括機(jī)器人、語言識別，圖像識別，自然語言處理和專家系統(tǒng)等[4]?！叭斯ぶ悄芘c教育的深度融合，需要從實(shí)際出發(fā)，將教育人工智能產(chǎn)品與學(xué)校學(xué)習(xí)真正融合，探索新型教學(xué)模式、教學(xué)設(shè)計(jì)模式、學(xué)習(xí)模式、管理和評價(jià)模式等”。下面將從人工智能的三大技術(shù)分析人工智能對于教育的作用，包括語音識別與情感計(jì)算技術(shù)、自然語言處理技術(shù)、行為服務(wù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)。

2.2.1 語音識別與情感計(jì)算技術(shù)

語音識別是現(xiàn)在人工智能領(lǐng)域比較常用的，比如語音搜索一些內(nèi)容。情感計(jì)算則相對比較復(fù)雜一些，在我們?nèi)粘５纳钪?，人隨時(shí)隨地都會(huì)有喜怒哀樂的情感起伏變化，那么情感計(jì)算研究就是試圖創(chuàng)建一種能感知、識別和理解人的情感，并能針對人的情感做出智能、靈敏、友好反應(yīng)的計(jì)算系統(tǒng)，即賦予計(jì)算機(jī)像人一樣的觀察、理解和生成各種情感特征的能力。情感計(jì)算研究的發(fā)展在很大程度上依賴于心理科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)對人的智能和情感研究取得新進(jìn)展。在人工智能應(yīng)用于教育上時(shí)，“對學(xué)生的聲音、表情、運(yùn)動(dòng)、心智等情感數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過語音識別與合成、人臉檢測與對比，情感計(jì)算等技術(shù)對學(xué)生進(jìn)行分析，以達(dá)到對學(xué)生充分的了解與認(rèn)知”。拓展教師的感知范圍。在傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境當(dāng)中，即使經(jīng)驗(yàn)再豐富的教師也不可能將每個(gè)學(xué)生的情感變化都能了然于心，而通過這個(gè)技術(shù)可以了解學(xué)生的情感變化并提供及時(shí)的幫助。針對學(xué)習(xí)者的情緒情感變化，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)資源，學(xué)習(xí)路徑，學(xué)習(xí)服務(wù)的推送，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。

2.2.2 自然語言處理技術(shù)

自然語言處理是人工智能的一個(gè)重要方向，語言是人類的區(qū)別于動(dòng)物的本質(zhì)特征，只有人類具有語言特征[5]?！坝米匀徽Z言與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，這是人們長期以來所追求的。因?yàn)樗扔忻黠@的實(shí)際意義，同時(shí)也有重要的理論意義”。人們可以用自己最習(xí)慣的語言來使用計(jì)算機(jī)，而無須再花大量的時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)不很自然和習(xí)慣的各種計(jì)算機(jī)語言。而這一技術(shù)應(yīng)用到學(xué)校中，可以使人機(jī)交互便捷性提升顯著?？梢詫W(xué)生作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)批改，對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況做出自動(dòng)評估，為教師生成詳細(xì)的學(xué)情報(bào)告，進(jìn)而提出修正意見。這樣可以減輕教師的工作壓力，提高教學(xué)效率。也可以讓學(xué)生對自我評價(jià)有更科學(xué)的認(rèn)識。另外在自然語言技術(shù)發(fā)展成熟后，人機(jī)交互沒有障礙情況下結(jié)合智能機(jī)器的深度學(xué)習(xí)特點(diǎn)，可以更好地滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，畢竟人的能力是有限的，所以知識再淵博的教師也是術(shù)業(yè)有專攻，不能都全面了解。但是機(jī)器的能力是無限的，機(jī)器可以通過深度學(xué)習(xí)掌握更多的內(nèi)容。

2.2.3 行為服務(wù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)

自適應(yīng)學(xué)習(xí)是指根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識能力、認(rèn)知風(fēng)格等特征自動(dòng)安排學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)內(nèi)容，并通過對學(xué)習(xí)者互動(dòng)的持續(xù)分析。也就是說，任何通過不同學(xué)生的反應(yīng)而推薦不同的題目或者知識點(diǎn)的系統(tǒng)，都帶有“自適應(yīng)學(xué)習(xí)”功能。自適應(yīng)在當(dāng)下也有部分產(chǎn)品應(yīng)用到了自適應(yīng)技術(shù)。但是在人工智能情境下的自適應(yīng)系統(tǒng)是更有深度的，更加成熟的。 搜集大數(shù)據(jù)—構(gòu)建學(xué)習(xí)模型—輸出學(xué)習(xí)建議是實(shí)現(xiàn)人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)的基本步驟。首先根據(jù)使用后學(xué)生留下的海量行為數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，其次得到準(zhǔn)確客觀的知識圖譜，最后，系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)化后的知識圖譜，為學(xué)生匹配最佳學(xué)習(xí)路徑。人工智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用到學(xué)校中可以對小學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化特征分析、對學(xué)生進(jìn)行測評并智能推送學(xué)習(xí)內(nèi)容，個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦，學(xué)習(xí)結(jié)果預(yù)測等。通過對于學(xué)習(xí)行為的智能分析，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)。

3 結(jié)語

通過回顧人工智能發(fā)展的歷史，當(dāng)前政策背景的分析及人工智能技術(shù)對教育發(fā)展的作用分析可以看出人工智能教育有其發(fā)展的必要性，也一定會(huì)促進(jìn)教育的深入發(fā)展。但同時(shí)在迎接這種發(fā)展的同時(shí)，也要迎接其挑戰(zhàn)，如人工智能教育必然要依據(jù)大數(shù)據(jù)，如何更好地解決這些數(shù)據(jù)的安全問題，也要避免教育過度依賴人工智能，避免是師生成為人工智能教育的附庸等一系列問題還需要深層次的分析與解決。總之，在發(fā)展過程中，教育要積極運(yùn)用技術(shù)的優(yōu)勢與潛能，同時(shí)直面其挑戰(zhàn)，更好地為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)。