人工智能教育研究專家系統(tǒng)構(gòu)建框架及實(shí)施

李 強(qiáng)

人工智能(Artificial Intelligence,縮寫AI),最常見的定義有兩個(gè)：一是馬文·明斯基(Marvin Lee Minsiky美國人工智能學(xué)者)提出的“人工智能是一門科學(xué),是使機(jī)器做那些人需要通過智能來做的事情”；另一是尼爾森(Nils John Nilsson 美國人工智能學(xué)者)提出的“人工智能是關(guān)于知識的科學(xué)”,研究知識的表示、獲取和運(yùn)用。[1]通俗地講,人工智能是制造近似人類接受信息(看、聽、感受),處理信息(分析、判斷),產(chǎn)生結(jié)果(表達(dá)、行為)的機(jī)器或系統(tǒng),盡可能替代人類實(shí)現(xiàn)人類社會行為。該領(lǐng)域的研究主要有機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等,專家系統(tǒng)是其中最令人矚目的熱點(diǎn)。

一、專家系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)和功能

(一)什么是專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng),縮寫為ES,是智能化的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng),其內(nèi)部含有某領(lǐng)域豐富的專家水平的知識與經(jīng)驗(yàn),能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法,模擬人類專家處理復(fù)雜問題。有學(xué)者(Firebaugh)比較了人類專家和專家系統(tǒng),認(rèn)為專家系統(tǒng)的主要特征應(yīng)該包括解決問題、學(xué)習(xí)、重構(gòu)知識、打破規(guī)則、了解自己的局限、平穩(wěn)降級以及保持簡單的推理引擎和利用冗余性。[2]

在發(fā)展初期,ES就是一類“問題求解”的計(jì)算機(jī)程序,可以輔助人們進(jìn)行定理證明和邏輯推理,但還不能解決復(fù)雜的實(shí)際問題,因?yàn)閺?fù)雜的實(shí)際問題還不能用計(jì)算機(jī)理解的方式表達(dá),計(jì)算機(jī)還不能“看懂”。1965年,圖靈獎(Turing Award)獲得者,最早倡導(dǎo)“知識工程”(Knowledge Engineering)的美國人工智能專家愛德華·費(fèi)根鮑姆(Edward Albert Feigenbaum)與諾獎獲得者、遺傳學(xué)家萊德伯格(Joshua Lederberg)合作,在總結(jié)“通用問題求解系統(tǒng)”成敗經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,開發(fā)了世界上第一個(gè)專家系統(tǒng)程序DENDRAL。DENDRAL 中保存著化學(xué)家的知識和質(zhì)譜儀的知識,可以根據(jù)給定的有機(jī)化合物的分子式和質(zhì)譜圖,從幾千種可能的分子結(jié)構(gòu)中挑選出一個(gè)正確的分子結(jié)構(gòu)。DENDRAL 的成功被認(rèn)為是人工智能研究的一個(gè)歷史性突破。

至今,ES的發(fā)展經(jīng)歷了三代：第一代就是以費(fèi)根鮑姆的DENDRAL 為代表,具有高度專業(yè)化、求解專門問題能力,但體系結(jié)構(gòu)的完整性、可移植性、系統(tǒng)透明性和靈活性等方面尚不足,求解問題能力尚弱。第二代以著名的MYCIN(也是費(fèi)根鮑姆的研究小組研制的)為代表。MYCIN 是較著名的幫助醫(yī)生診斷傳染病和提供治療建議的ES。MYCIN體系結(jié)構(gòu)較完整,移植性有所改善,而且其人機(jī)接口、解釋機(jī)制、知識獲取技術(shù)、不確定推理技術(shù)、增強(qiáng)ES的知識表示和推理方法的啟發(fā)性、通用性等都有改進(jìn)。第三代屬多學(xué)科綜合型系統(tǒng),采用多種人工智能語言,綜合采用多種知識表示方法和推理機(jī)制及控制策略,并開始運(yùn)用知識工程語言、骨架系統(tǒng)及ES開發(fā)工具來研制,典型的如HPP’－80。

近年來,在總結(jié)前三代ES的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,已開始研發(fā)新一代ES。第四代ES采用“多ES高度集成協(xié)同”的工作模式,具備高級描述語言和知識表示語言、高級人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識獲取和學(xué)習(xí)功能、全新的推理機(jī)制、糾錯(cuò)和自完善能力、先進(jìn)的智能人機(jī)接口等,實(shí)現(xiàn)多知識庫、多主體型的ES。ALPHAGO 系統(tǒng)就是典型的代表之一。

(二)專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1.知識庫。知識庫用來存放專家提供的知識。知識庫包含所有用“如果：〈前提〉,于是：〈結(jié)果〉”形式表達(dá)的領(lǐng)域知識規(guī)則。人工智能中的知識表示形式有很多種,ES中常用“產(chǎn)生式規(guī)則”。ES的問題求解過程就是通過知識庫中的知識來模擬專家“思考”的,因此,知識庫是決定ES質(zhì)量水平的關(guān)鍵,知識庫中知識的質(zhì)量和數(shù)量決定著ES的質(zhì)量水平。

2.綜合數(shù)據(jù)庫。綜合數(shù)據(jù)庫中包含求解領(lǐng)域問題的世界范圍內(nèi)的事實(shí)和斷言。它還用于存儲推理過程中所需的原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)論。

3.推理機(jī)。又稱規(guī)則解釋器,它運(yùn)用控制策略(推理程序)為ES用戶找到可以應(yīng)用的知識規(guī)則。推理機(jī)針對當(dāng)前問題的條件或已知信息,反復(fù)匹配知識庫中的規(guī)則,獲得新的結(jié)論,以得到領(lǐng)域問題求解結(jié)果。

為使計(jì)算機(jī)能“理解應(yīng)用”某領(lǐng)域?qū)＜业膶I(yè)知識,必須要采用計(jì)算機(jī)能“懂”的方式表示知識。目前常用的知識表示方式是產(chǎn)生式規(guī)則,基于規(guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng)是由知識庫、綜合數(shù)據(jù)庫和推理機(jī)三部分組成,因此,知識庫、綜合數(shù)據(jù)庫和推理機(jī)組成了ES的核心。

4.人機(jī)界面。也稱人機(jī)交互界面,是ES與用戶進(jìn)行交流的界面。通過該界面,用戶輸入基本信息、回答系統(tǒng)提出的相關(guān)問題,系統(tǒng)輸出推理結(jié)果及相關(guān)的解釋信息等。

5.解釋器。解釋器能夠根據(jù)用戶提問對結(jié)論、求解過程作出說明,因而使ES更具人情味和可信度。例如,ES可以通過解釋器向ES用戶解釋系統(tǒng)為什么要向用戶提出該問題,計(jì)算機(jī)是經(jīng)過怎樣的推理過程得出最終結(jié)論的,等等,這使ES不僅為用戶提供問題答案,而且提供該答案的可信度估計(jì)。

6.知識獲取。通過“知識獲取”模塊,專家和用戶可以擴(kuò)充和修改知識庫中的內(nèi)容,因此它是ES知識庫構(gòu)建和不斷提升水平的關(guān)鍵。將來甚至可以逐步實(shí)現(xiàn)知識庫自動學(xué)習(xí)功能。

(三)專家系統(tǒng)的基本功能

ES基本工作流程是：用戶通過人機(jī)界面回答系統(tǒng)的提問,推理機(jī)將用戶輸入的信息與知識庫中規(guī)則進(jìn)行匹配,并把匹配結(jié)論存放到綜合數(shù)據(jù)庫中。最后,通過人機(jī)界面將最終結(jié)論呈現(xiàn)給用戶。因此,ES一般都具備以下主要功能：

存儲功能——存儲問題求解所需的知識、具體問題求解的初始數(shù)據(jù)和推理過程中涉及的各種信息。

推理功能——根據(jù)輸入的數(shù)據(jù),利用已有的知識,按照推理策略解決問題,并能夠?qū)ν评磉^程、結(jié)論或系統(tǒng)自身行為作出必要的解釋。

更新功能——提供知識獲取、機(jī)器學(xué)習(xí)以及知識庫的修改、擴(kuò)充和完善等維護(hù)手段,以有效地提高系統(tǒng)自身的問題求解能力及準(zhǔn)確性。

表達(dá)功能——提供用戶接口,便于用戶使用,又便于分析和理解用戶的各種要求和請求。

上述諸多功能中,存儲和推理是ES的兩個(gè)最基本的功能。

ES是一個(gè)基于知識的系統(tǒng),它利用人類專家提供的專門知識,模擬人類專家的思維過程,解決人類專家都可能難以面對的問題。因此,高性能的ES應(yīng)具備啟發(fā)性、透明性及靈活性特征。[3]

(四)專家系統(tǒng)構(gòu)建的條件和原則

1.技術(shù)性條件。ES雖然是基于“知識”的系統(tǒng),但其對“知識”有一定要求。ES對“知識”及其所屬領(lǐng)域的要求是其構(gòu)建的技術(shù)性條件,這類條件主要有以下幾方面：在該知識領(lǐng)域有真正公認(rèn)的專家；該領(lǐng)域?qū)＜覍υ擃I(lǐng)域知識相關(guān)問題的答案基本一致；領(lǐng)域?qū)＜夷軌蛎枋龊徒忉屗麄兘鉀Q領(lǐng)域問題的方法；領(lǐng)域知識容易獲得；涉及的相關(guān)問題難度不太大,范圍不寬泛；用戶給出的任務(wù)很好理解,而且不是太新；用戶給出的任務(wù)不涉及大量常識。

2.經(jīng)濟(jì)性條件。ES構(gòu)建需要耗費(fèi)大量人力和財(cái)力,在構(gòu)建前,還需要評估ES未來實(shí)用價(jià)值,這是ES構(gòu)建的經(jīng)濟(jì)性條件,這類條件主要有以下幾方面：應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?gòu)建ES的需求程度如何?任務(wù)完成或問題解決是否帶來較高效益?領(lǐng)域問題解決過程是否適用ES的技術(shù)路線?領(lǐng)域內(nèi)人類專家是否稀少,專家知識是否昂貴?領(lǐng)域內(nèi)人類專家是否損失嚴(yán)重,問題解決代價(jià)是否較高?問題解決環(huán)境是否不友好甚至具有危險(xiǎn)性?

3.構(gòu)建基本原則。相關(guān)研究者和設(shè)計(jì)者一般比較強(qiáng)調(diào)以下原則：

其一,專門性原則。ES要面向?qū)I(yè)性強(qiáng)的專門任務(wù)。用戶提出的任務(wù)要具體明確,指向性強(qiáng),能較快產(chǎn)生具體經(jīng)濟(jì)或社會效益。

其二,最小化原則。ES的構(gòu)建要堅(jiān)持“最小系統(tǒng)”原則,針對領(lǐng)域問題解決采用最核心最原型的系統(tǒng)設(shè)計(jì),首先實(shí)現(xiàn)解決最核心問題的功能,以后逐步修改、擴(kuò)充和完善,這也盡量降低初期成本。

其三,合作性原則。ES的構(gòu)建和發(fā)展需要領(lǐng)域?qū)＜?、知識工程專家等多方專家合作以及直接用戶的參與。多方合作參與不僅可以提升工作效益,而且對知識獲取水平的提升具有重要意義。尤其是對于規(guī)劃型、預(yù)測型的ES,意義就更加重大。[4]

其四,工具輔助原則。由于近來ES 開發(fā)工具的發(fā)展,以及ES開發(fā)任務(wù)復(fù)雜程度的快速提升,ES開發(fā)工作越來越需要借助良好的開發(fā)工具支持。

二、教育研究ES的基本框架

(一)什么是教育研究

教育研究,一般是指以教育科學(xué)理論為基礎(chǔ),以教育領(lǐng)域內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象為對象,以探索教育內(nèi)在規(guī)律為主要目的,以教育規(guī)律指導(dǎo)推進(jìn)教育實(shí)踐改革和發(fā)展為主要作為的創(chuàng)造性社會活動。

教育研究的主要類型包括基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、評價(jià)研究、行動研究和取向研究。[5]一般意義講,一項(xiàng)規(guī)范的教育研究工作或者活動要包含以下環(huán)節(jié)：選擇研究方向,聚焦研究問題,立項(xiàng)研究課題,實(shí)施研究計(jì)劃,總結(jié)研究成果,落實(shí)成果轉(zhuǎn)化,追蹤轉(zhuǎn)化效果,發(fā)現(xiàn)新研究問題。

為方便“教育研究專家系統(tǒng)構(gòu)建”主題的表述,這里以國家或省市級教育規(guī)劃課題研究為標(biāo)準(zhǔn),本文此后論及的教育研究均指教育規(guī)劃課題研究。

(二)教育研究的過程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)

按照教育規(guī)劃課題研究的一般要求,研究課題立項(xiàng)才是規(guī)范的教育研究的真正開始,《教育規(guī)劃課題管理辦法》[6]一般要求研究者填寫課題申請?jiān)u審書,其中規(guī)定要填寫的重要內(nèi)容包括以下幾方面：

第一部分,課題名稱、主題詞、研究類型和研究成果形式等。

第二部分,課題設(shè)計(jì)論證,其中要填寫“選題”“內(nèi)容”“價(jià)值”“研究基礎(chǔ)”。“選題”中要寫出本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀述評和選題的意義；“內(nèi)容”中要填寫本課題研究的主要思路(包括視角、方法、途徑、目的)和重要觀點(diǎn)(提出研究假設(shè))；“價(jià)值”中要填寫本課題的創(chuàng)新程度、理論意義和應(yīng)用價(jià)值；“研究基礎(chǔ)”中要填寫研究者已取得的相關(guān)成果和主要參考文獻(xiàn)。

其余部分,包括完成課題的條件和保證、課題組已經(jīng)取得的相關(guān)成果、預(yù)期成果形式和安排、經(jīng)費(fèi)預(yù)算、推薦專家和單位意見、評審意見和結(jié)果。[7](具體內(nèi)容略)

規(guī)范的教育研究一般包括以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

1.聚焦問題。現(xiàn)實(shí)社會中教育現(xiàn)象豐富多彩,教育問題復(fù)雜多樣,作為規(guī)范的教育研究,必須首先聚焦研究的核心問題,確定具體研究范圍和問題域。要完成這個(gè)聚焦的過程就要搜集查閱國內(nèi)外大量的相關(guān)研究資料,對其中相關(guān)的研究觀點(diǎn)進(jìn)行全面考察和評述,要根據(jù)研究意義、價(jià)值、創(chuàng)新從優(yōu)的取向,發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的研究新層次、新角度和新問題。

2.提出假設(shè)。在確定了研究新問題之后,依據(jù)專業(yè)規(guī)范,設(shè)計(jì)和表述研究假設(shè)。研究假設(shè)要具備科學(xué)性、明確性、可檢驗(yàn)性。按照性質(zhì)和復(fù)雜程度分,研究假設(shè)包括描述性假設(shè)、解釋性假設(shè)、預(yù)測性假設(shè)、條件式假設(shè)、差異式假設(shè)、函數(shù)式假設(shè)等。(研究假設(shè)是ES構(gòu)建中的重要問題。)

3.設(shè)計(jì)方案。就是根據(jù)研究假設(shè)的需要和研究者的實(shí)際能力,具體制定研究技術(shù)實(shí)施計(jì)劃,包括研究課題的具體表述、研究類型的確定、主要研究方法的選擇、研究技術(shù)路線的規(guī)劃以及研究成果的預(yù)期設(shè)計(jì)等。

4.實(shí)施研究。依據(jù)研究技術(shù)路線,在設(shè)計(jì)的范圍或?qū)哟蝺?nèi)具體落實(shí)研究計(jì)劃和步驟。遵循計(jì)劃的研究思路和方法,搜集整合分析研究對象的反饋信息,積極印證研究假設(shè)。同時(shí),客觀分析研究獲得的信息,若發(fā)現(xiàn)與研究假設(shè)不符的證據(jù),要予以重視,認(rèn)真分析,必要時(shí)積極調(diào)整研究技術(shù)路線,甚至調(diào)整初始的研究假設(shè)。

5.總結(jié)成果。根據(jù)研究計(jì)劃總結(jié)研究結(jié)論,并形成研究成果。提出研究結(jié)論要慎重,總結(jié)研究成果要全面,評價(jià)研究成果要密切聯(lián)系實(shí)際?？偨Y(jié)研究成果時(shí)還要認(rèn)真反思本研究的局限和不足。

6.成果轉(zhuǎn)化。按照研究計(jì)劃,積極推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化。成果轉(zhuǎn)化有兩個(gè)目的,一是落實(shí)研究成果的經(jīng)濟(jì)社會價(jià)值；二是發(fā)現(xiàn)研究成果的不足,以引出新的更深層次的研究問題。

實(shí)踐證明,教育研究水平甚至成敗的關(guān)鍵更多取決于前文所述的第一、二、三環(huán)節(jié),特別是研究者能發(fā)現(xiàn)和選擇一個(gè)好的研究問題,準(zhǔn)確表述這個(gè)研究假設(shè)。有研究者認(rèn)為,選題有三個(gè)來源：有爭議的理論問題、亟待解決的實(shí)際問題和寫作中生成選題。[8]

(三)教育研究ES構(gòu)建的可行性

教育研究是一項(xiàng)復(fù)雜的社會活動,從準(zhǔn)備、立項(xiàng)、實(shí)施到總結(jié)、轉(zhuǎn)化,從計(jì)算機(jī)技術(shù)視角看,是個(gè)包含多層子系統(tǒng)、關(guān)系復(fù)雜、用戶問題復(fù)雜多樣的大系統(tǒng)。這樣復(fù)雜的大系統(tǒng),是否需要構(gòu)建ES,是否可能構(gòu)建ES 等重要問題需要進(jìn)行認(rèn)真考察和整體分析。

1.對教育研究ES的經(jīng)濟(jì)性條件進(jìn)行考察

教育研究領(lǐng)域和用戶是否真的需要ES?回答應(yīng)該是肯定的。依據(jù)：一是,教育研究本身專業(yè)性較強(qiáng),從準(zhǔn)備、立項(xiàng)、實(shí)施到總結(jié)、轉(zhuǎn)化,需要依據(jù)專業(yè)性較強(qiáng)的視角、方法和思路去設(shè)計(jì)、實(shí)施和評價(jià),因此,承擔(dān)者在教育研究全過程和各個(gè)重要環(huán)節(jié)都需要專家級的觀點(diǎn)和技術(shù)支持。二是,隨著國家教育事業(yè)改革實(shí)踐的不斷深入和發(fā)展,“群眾性”教育研究越來越受到重視,國家教育事業(yè)各層面的工作都希望積極開展教育研究,在教育研究的指導(dǎo)下不斷推進(jìn),使較多專業(yè)水平和經(jīng)驗(yàn)相對不足的承擔(dān)者也積極參與進(jìn)來,他們特別需要教育研究ES的支持。三是,隨著國家經(jīng)濟(jì)社會的形勢發(fā)展,對教育研究的成果水平要求越來越高,對教育研究成果的轉(zhuǎn)化服務(wù)范圍和層次要求越來越廣,越來越細(xì)。這都要求教育研究承擔(dān)者需要ES的多層次多方面的支持。四是,隨著中國特色社會主義教育事業(yè)發(fā)展新階段對教育學(xué)學(xué)科發(fā)展的新要求,以及哲學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)、社會學(xué)、倫理學(xué)等教育學(xué)相關(guān)學(xué)科的研究和發(fā)展,我國教育學(xué)學(xué)科在新階段的政治性、科學(xué)性、專業(yè)性、服務(wù)性等亟待進(jìn)一步增強(qiáng),教育學(xué)學(xué)科的新概念、新觀念、新思路、新范式都需要積極研究,需要ES的支持和輔助,以盡快形成我國新階段教育研究的新特征、新趨勢和新成果。

2.對教育研究ES的技術(shù)性條件進(jìn)行考察

教育研究領(lǐng)域是否有真正公認(rèn)的專家?回答是有的。這里討論的“教育研究”是特指教育規(guī)劃課題研究,而不是泛指一般教育問題的研究。這里討論的教育研究ES是支持和輔助教育規(guī)劃課題研究的準(zhǔn)承擔(dān)者在實(shí)踐探索和理論考究中發(fā)現(xiàn)研究新問題,將新問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)符合教育科研規(guī)范的課題,并進(jìn)行研究實(shí)施設(shè)計(jì),以至輔助研究實(shí)施,取得研究成果。全國教育科學(xué)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu),以及各省市自治區(qū)級的教育科學(xué)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu),都有公認(rèn)的教育研究專家。教育研究領(lǐng)域?qū)＜覍υ擃I(lǐng)域的“知識”相關(guān)問題是否有基本一致的答案?回答也是有的。但這個(gè)回答的依據(jù)較復(fù)雜,需要比較全面的分析：一是,關(guān)于教育規(guī)劃課題研究的規(guī)范和要求的“知識”問題是有一致的答案的,這個(gè)內(nèi)容在各級別課題管理辦法中都已明確寫明。二是研究類型和研究技術(shù)路線等設(shè)計(jì)方法和規(guī)范的“知識”問題也都有一致答案,這是教育學(xué)科本身的要求。例如定量研究的基本規(guī)范、調(diào)查法的基本要求等。三是關(guān)于具體課題的命題及主要研究假設(shè)的設(shè)計(jì)和表述“知識”問題是否有一致答案?這個(gè)問題比較復(fù)雜,因?yàn)榫唧w課題和假設(shè)涉及了教育學(xué)科的基本理論問題及教育學(xué)各分支、交叉學(xué)科的基本理論問題。不同的專家因研究領(lǐng)域、視角和層次的不同,對某個(gè)研究領(lǐng)域內(nèi)的“知識”問題可能答案不一致。但是,作為本文討論的教育研究ES來講,這個(gè)不一致也不是障礙,將構(gòu)建的教育研究ES的主要功能和目的是輔助準(zhǔn)課題承擔(dān)者把自己選定的研究問題設(shè)計(jì)意向轉(zhuǎn)化為符合教育規(guī)劃課題研究規(guī)范的課題命題和假設(shè),而這個(gè)轉(zhuǎn)化過程可以與未來構(gòu)建的教育研究ES的“綜合數(shù)據(jù)庫”中已有的、規(guī)范結(jié)題的相同領(lǐng)域和類型的課題命題和假設(shè)相比較而部分或全部實(shí)現(xiàn)。

3.教育研究ES構(gòu)建如何落實(shí)ES構(gòu)建原則

首先,教育研究ES 要堅(jiān)持專門性原則。要討論教育研究ES將來要面向哪些專業(yè)性強(qiáng)的專門任務(wù),解決教育研究中的哪些專門任務(wù)能較快產(chǎn)生具體經(jīng)濟(jì)或社會效益。如果我們將教育研究整個(gè)大系統(tǒng)按照前文所述劃分為“聚焦問題”“提出假設(shè)”“設(shè)計(jì)方案”“實(shí)施研究”“總結(jié)成果”“成果轉(zhuǎn)化”6個(gè)子系統(tǒng),那么就要依據(jù)已有的教育研究經(jīng)驗(yàn)和未來教育研究的發(fā)展需要,研究確定這6個(gè)子系統(tǒng)中哪些專門任務(wù)是最重要的,或者說其中哪些專門任務(wù)是用戶最需要求助ES的。

要準(zhǔn)確回答這個(gè)問題,必須進(jìn)行深入的調(diào)查研究和較全面的教育研究成果文獻(xiàn)研究。筆者就此提出一些假設(shè)性觀點(diǎn),供相關(guān)研究參考：“聚焦問題”中的文獻(xiàn)全面綜述、“提出假設(shè)”中的假設(shè)準(zhǔn)確表述、“設(shè)計(jì)方案”中的研究方法和創(chuàng)新點(diǎn)恰當(dāng)選擇、“實(shí)施研究”中的研究技術(shù)路線的保證和重要信息的獲取、“總結(jié)成果”中的研究重要信息的分析評價(jià)、“成果轉(zhuǎn)化”中的成果轉(zhuǎn)化局限分析評價(jià)等。這些專門性任務(wù)可能是未來教育研究ES構(gòu)建的重點(diǎn)。

其次,教育研究ES的構(gòu)建要堅(jiān)持最小化原則。針對教育研究領(lǐng)域問題解決采用最核心最原型的系統(tǒng)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)解決最核心問題的功能。未來研究中,可以依據(jù)具體的調(diào)研分析結(jié)果再進(jìn)一步聚焦最核心問題。例如,“提出假設(shè)”中,再聚焦用戶提出哪類假設(shè)最為困難?(可能是條件式假設(shè),或者差異式假設(shè)。)“實(shí)施研究”中,再聚焦用戶執(zhí)行哪種研究技術(shù)最困難?(可能是實(shí)驗(yàn)法或調(diào)查法。)教育研究ES構(gòu)建中,ES就是由那些輔助用戶解決最核心最重要的具體任務(wù)的局部ES逐步集成的。

(四)教育研究ES的教育專業(yè)腳本

討論了教育研究ES的技術(shù)框架之后,還要討論教育研究ES的專業(yè)腳本。這個(gè)腳本不是技術(shù)性的,但要在ES構(gòu)建技術(shù)理念指導(dǎo)下,未來教育研究ES構(gòu)建的架構(gòu)中,體現(xiàn)教育研究自身規(guī)律和特點(diǎn)的,為提升教育研究整體水平服務(wù)的關(guān)鍵點(diǎn)和重要關(guān)系。教育專業(yè)腳本的設(shè)計(jì)需要涉及計(jì)算機(jī)腳本語言,計(jì)算機(jī)腳本語言是比較專業(yè)的問題,我們這里不做解釋。[9]

首先,“已有的研究觀點(diǎn)”是個(gè)重要“角色”。教育研究這臺“劇”就是依據(jù)已有的“觀點(diǎn)”按照教育發(fā)展邏輯產(chǎn)生新的“觀點(diǎn)”,教育研究簡單講就是要發(fā)現(xiàn)和整理出新舊觀點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系和演變過程。

其次,“恰當(dāng)?shù)难芯糠椒ā币彩莻€(gè)重要“角色”。這里包括從“聚焦問題”“提出假設(shè)”“設(shè)計(jì)方案”等,直到“成果轉(zhuǎn)化”,所有研究環(huán)節(jié)中的重要方法及其正確選擇與應(yīng)用?！把芯糠椒ā笔潜ＷC教育研究全“劇”有始有終和圓滿落幕的重要條件。

再次,“對研究獲取信息的合理評價(jià)”,這并不是“小人物”,而常常為研究者忽略,甚至歪曲。研究的根本目的是運(yùn)用合理的思路和方法進(jìn)行充分的論證,而不是急于得出結(jié)論,教育研究尤其如此。因此,教育研究ES 要高度關(guān)注“下結(jié)論”的條件和方式。

最后,“直接佐證材料”,這里指“提出假設(shè)”“設(shè)計(jì)實(shí)施”“總結(jié)成果”等各環(huán)節(jié)的佐證材料,而且保證其為“直接”佐證材料,是與本研究邏輯關(guān)系最密切的佐證材料。直接佐證材料也是貫穿全“劇”的重要“角色”。

按照教育研究承擔(dān)者的視角,教育研究主要情節(jié)可以概括為四大部分：預(yù)備、立項(xiàng)、研究和評價(jià)。預(yù)備情節(jié)是前提,立項(xiàng)情節(jié)是關(guān)鍵,研究情節(jié)是基礎(chǔ),評價(jià)情節(jié)是保證。

三、教育研究ES構(gòu)建前期準(zhǔn)備重點(diǎn)

構(gòu)建教育研究ES是一項(xiàng)規(guī)模巨大的工程,雖然要堅(jiān)持專門性和最小化原則,但是在構(gòu)建初期必須對工程全面把握,系統(tǒng)考察,頂層設(shè)計(jì),從全局高度安排協(xié)調(diào)步驟和突破的重點(diǎn)。

前文已述,構(gòu)建教育研究ES要在全面調(diào)研的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)施,哪怕是局部的專門化最小系統(tǒng)也要做前期充分的調(diào)研,在此基礎(chǔ)上由教育研究領(lǐng)域?qū)＜液椭R工程師(計(jì)算機(jī)技術(shù)人員)以及最終用戶共同參與謀劃設(shè)計(jì),綜合不同專業(yè)視角的考察與思考結(jié)果,才能保證ES構(gòu)建成果的技術(shù)和專業(yè)水平以及健康可持續(xù)發(fā)展。

首先,從技術(shù)角度分析構(gòu)建重點(diǎn)。知識庫、綜合數(shù)據(jù)庫和推理機(jī)組成了ES的核心系統(tǒng)。從技術(shù)角度看這也是教育研究ES的技術(shù)構(gòu)建重點(diǎn)。

教育研究ES知識庫的重點(diǎn)是教育研究知識的產(chǎn)生式規(guī)則的設(shè)計(jì)。前文已述,在ES中運(yùn)用較為普遍的知識是“產(chǎn)生式規(guī)則”。產(chǎn)生式規(guī)則,以“IF(如果)…THEN(于是)…”的形式體現(xiàn),IF 后面是條件,THEN 后面是結(jié)論……但這是知識產(chǎn)生式的基本原理,對于教育研究領(lǐng)域的知識來講,是更復(fù)雜多層嵌套的知識邏輯關(guān)系。教育研究ES根據(jù)領(lǐng)域知識的復(fù)雜性特點(diǎn)將來肯定需要采取更先進(jìn)的知識表達(dá)規(guī)則和技術(shù),目前以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為主要代表的新一代ES設(shè)計(jì)往往不是固定程序驅(qū)動,而是發(fā)展為“環(huán)境模式驅(qū)動”下的知識推理過程,知識的收集、編碼、存儲、管理方式完全不同于傳統(tǒng)模式。例如谷歌下屬公司Deepmind報(bào)告新版程序AlphaGo Zero：從空白狀態(tài)學(xué)起,在無任何人類輸入下,它能迅速自學(xué)圍棋,并以100：0的戰(zhàn)績擊敗“前輩”。其關(guān)鍵技術(shù)是采用了新的reinforcement learning(強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法),能讓系統(tǒng)自主學(xué)習(xí),并達(dá)到“驚人”的知識水平。[10]

綜合數(shù)據(jù)庫的重點(diǎn)是更加全面有序地采集、儲存、管理世界范圍內(nèi)教育研究領(lǐng)域的事實(shí)和斷言,存儲和處理效率更高。事實(shí)和斷言以何種方式表達(dá)更具權(quán)威性、專業(yè)性、規(guī)范性,是數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的重點(diǎn)和難點(diǎn),既要符合ES的技術(shù)要求,也要保持教育研究領(lǐng)域知識的專業(yè)性和特殊性。

推理機(jī)的重點(diǎn)是推理算法復(fù)雜化。教育研究ES的構(gòu)建肯定不是傳統(tǒng)算法能勝任的,要根據(jù)教育研究專業(yè)性特點(diǎn)和需要慎重選擇和設(shè)計(jì)推理算法。這要與知識庫設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)配合,一并進(jìn)行,保證未來教育研究ES知識產(chǎn)生式系統(tǒng)達(dá)到人工智能技術(shù)的前沿水平。

而且,從技術(shù)角度評測知識庫和推理機(jī)等重要模塊的指標(biāo)很多,教育研究ES的構(gòu)建前期要依據(jù)教育研究知識特點(diǎn)對評測指標(biāo)進(jìn)行全面修訂。

其次,從教育專業(yè)角度分析構(gòu)建重點(diǎn)。從教育研究專業(yè)視角看,立項(xiàng)系統(tǒng)肯定是全局重點(diǎn),其中尤其是假設(shè)提出輔助系統(tǒng)是重中之重。如果將來的調(diào)研結(jié)果支持這個(gè)結(jié)論,那么,觀點(diǎn)評述式和假設(shè)表述式就是立項(xiàng)系統(tǒng)的重點(diǎn)研究和設(shè)計(jì)內(nèi)容。教育研究已有觀點(diǎn)如何按照ES的技術(shù)規(guī)范和思路去評述,如何設(shè)計(jì)規(guī)范的假設(shè)表達(dá)式,這都是教育研究ES的知識產(chǎn)生式的最主要內(nèi)容。用戶的假設(shè)表述如何識別、存儲、管理、匹配、修訂、表達(dá)、解釋……一系列重要問題都是這方面設(shè)計(jì)參與者必須高度關(guān)注和深入研究的內(nèi)容。

再次,從ES用戶角度分析構(gòu)建重點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)注意,用戶中可能有未經(jīng)教育研究專業(yè)訓(xùn)練的人員。從ES用戶的角度看,提出新問題可能是最為困難的,最需要ES輔助支持,因此,聚焦問題提出輔助系統(tǒng)應(yīng)該是構(gòu)建重點(diǎn)。這個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建重點(diǎn)又集中在文獻(xiàn)檢索分析和研究綜述表述兩個(gè)方面。人類研究者提出新問題能力不足的表現(xiàn)往往在于“重檢索輕分析”“重羅列輕概括”。聚焦問題提出輔助系統(tǒng)可以針對這些最具體的問題開展設(shè)計(jì),當(dāng)然這方面設(shè)計(jì)要涉及大面積、多層次的文獻(xiàn)檢索、匹配等難題。目前文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)發(fā)展較快,但是其主要功能只是檢索,距離ES的標(biāo)準(zhǔn)還相去甚遠(yuǎn),需要重新設(shè)計(jì)或作較大改造。

最后,有必要對教育研究ES設(shè)計(jì)構(gòu)建實(shí)施的參與者給予重要提示——必須堅(jiān)持“主體性保護(hù)”原則,即參與者有義務(wù)對未來教育研究ES用戶提示以下重要問題：教育研究ES是在一定的技術(shù)規(guī)范下模擬教育研究專家的思考和判斷,給出的建議是有局限的,很可能忽略或者去掉了一些“活知識”,而這些“活知識”可能才是真正有價(jià)值的。這需要給用戶足夠的提示。教育研究ES始終是輔助,最終下結(jié)論的還是研究者本人,因此,教育研究ES設(shè)計(jì)構(gòu)建過程中要始終提示用戶保持主體性,這應(yīng)該成為教育研究ES設(shè)計(jì)構(gòu)建的一個(gè)特殊原則。