智能教育范式下的人工智能技術(shù)推動(dòng)教育優(yōu)化變革研究

馬寧宇 張 惠

（蘭州文理學(xué)院 甘肅 蘭州730000）

一、技術(shù)驅(qū)動(dòng)的媒體時(shí)代：人工智能在教育行業(yè)中的應(yīng)用

新時(shí)代下，互聯(lián)網(wǎng)、人工智、大數(shù)據(jù)在全球范圍內(nèi)迅速崛起，在政策利好和技術(shù)浪潮的鼎力支持下教育行業(yè)的發(fā)展迎來了新的契機(jī)和挑戰(zhàn)。2017年，國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出，“把高端人才隊(duì)伍建設(shè)作為人工智能技術(shù)發(fā)展的重中之重”“完善人工智能領(lǐng)域?qū)W科布局”[1]。近年來，在中國未來教育技術(shù)發(fā)展論壇會(huì)上，教育領(lǐng)域所運(yùn)用的虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能以及機(jī)器人3項(xiàng)核心技術(shù)再次掀起了教育學(xué)界的高度重視。目前，人工智能已經(jīng)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，并且?guī)硇实奶嵘?，其中人工智能對于教育領(lǐng)域效率的提升高達(dá)82%，人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用范疇主要涉及圖像識別、語音識別、人機(jī)交互、遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻教學(xué)等。例如，通過圖像識別技術(shù)，人工智能可以幫助教師擺脫繁重的作業(yè)和試卷批改以及機(jī)械式的工作任務(wù)。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)精準(zhǔn)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、知識點(diǎn)的掌握程度以及提高考試分?jǐn)?shù)方法的等。

對于教育而言，信息技術(shù)是第一生產(chǎn)力，因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)不僅可以影響教師和學(xué)生的思維，加強(qiáng)師生的信息素養(yǎng)并提高他們的溝通協(xié)作能力，還可以作為教學(xué)的工具和手段，豐富教育資源的累積。信息技術(shù)還不斷改善教育管理的觀念和模式，不斷促進(jìn)教育生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系。例如，北京市海淀區(qū)教科院人工智能教學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)辦了中小學(xué)人工智能教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，該區(qū)教育科學(xué)研究院院長吳穎惠指出，未來機(jī)械式教學(xué)模式很大程度上會(huì)被人工智能技術(shù)所代替，為此教師這一職業(yè)的工作重心在于立德育人方面。例如，2018年蘇州市金閶實(shí)驗(yàn)小學(xué)舉辦“VR進(jìn)課堂”主題活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)VR智能課程，戴上VR眼鏡親身體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來的真實(shí)感受，進(jìn)而培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣。尤其是在后疫情時(shí)代，中國教育領(lǐng)域不斷探索和挖掘人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育領(lǐng)域中的高度應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)中國教育現(xiàn)代化、智能化。

二、人工智能與大數(shù)據(jù)融合治理教育模式創(chuàng)新發(fā)展

科技發(fā)展可以見證一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的雄厚與否，當(dāng)然人工智能技術(shù)的發(fā)展也同樣如此，它的研發(fā)價(jià)值主要是讓機(jī)器替代人的勞動(dòng)，進(jìn)而把人從簡單、機(jī)械、繁瑣的工作中擺脫出來，被解脫的人可以從事更具創(chuàng)造性和價(jià)值性的工作。人工智能與大數(shù)據(jù)優(yōu)化技術(shù)資源與教育領(lǐng)域緊密結(jié)合，同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，注重學(xué)生的綜合素質(zhì)發(fā)展和個(gè)體化潛能的培養(yǎng)，逐步促成一個(gè)全新的“技術(shù)+教育”雙贏的智能生態(tài)教學(xué)系統(tǒng)。

（一）以技術(shù)創(chuàng)新提升教育質(zhì)量

通過圖像識別技術(shù)，人工智能可以把教師從繁重的批改作業(yè)和試卷中解脫出來；語音識別和語義分析技術(shù)可以協(xié)助教師進(jìn)行口語測試評估，同時(shí)糾正學(xué)生的英語發(fā)音并且提升學(xué)生的英語口語能力；人機(jī)交互技術(shù)可以幫助教師在線解決學(xué)生的問題。以技術(shù)提升教育質(zhì)量創(chuàng)新，讓每一個(gè)孩子都能享受到適合的教育，這需要應(yīng)用技術(shù)來準(zhǔn)確地匹配每個(gè)孩子的學(xué)習(xí)興趣和能力。

此外，人工智能的教育應(yīng)用，如個(gè)性化學(xué)習(xí)、智能學(xué)習(xí)反饋和機(jī)器人遠(yuǎn)程教育也是非常樂觀的。人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用雖然處于初級階段，但在技術(shù)浪潮的推動(dòng)下，未來教育領(lǐng)域在人工智能的應(yīng)用下會(huì)更加完善，應(yīng)用空間將會(huì)更加廣闊。人工智能技術(shù)創(chuàng)新和變革了傳統(tǒng)教與學(xué)的授課模式，通過智能機(jī)器提高學(xué)生快速獲取知識的能力。國家大力倡導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)自我創(chuàng)新意識和實(shí)踐操作能力，力求在不同行業(yè)的應(yīng)用實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)知識與技能的價(jià)值。

（二）以技術(shù)創(chuàng)新持衡教育公平

我國的教育發(fā)展水平差異仍然相對較大，必須通過運(yùn)用新的技術(shù)促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源的全面共享，用新的科技手段促進(jìn)教育現(xiàn)代化。通過應(yīng)用新的技術(shù)和方法，可以為教師減輕工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)也會(huì)減輕學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，應(yīng)用好人工智能技術(shù)可以幫助解決好教育的關(guān)鍵問題，技術(shù)與教育的結(jié)合才能取得最佳的效果?；ヂ?lián)網(wǎng)改變了我們利用人力資源獲取知識的方式，大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的融合推進(jìn)教育事業(yè)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，從而也會(huì)為教育事業(yè)帶來顛覆性的變化。人工智能的人類語言識別技術(shù)允許學(xué)生主動(dòng)提出問題并培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，激發(fā)學(xué)生的思考能力，機(jī)器人將會(huì)詳細(xì)地解答疑難問題，這種人機(jī)互動(dòng)的交流與學(xué)習(xí)模式，將會(huì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力。在“知識教育”方面，人工智能技術(shù)可以大大提高人們捕獲知識的效率，讓學(xué)生盡力擺脫填鴨式的疲勞記憶，智能化地查漏補(bǔ)缺，讓學(xué)生全面系統(tǒng)地接受知識，而不是通過題海大戰(zhàn)，進(jìn)行一次又一次的模擬考試來對重要的知識進(jìn)行篩選。學(xué)生還可以根據(jù)自己的特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，改變傳統(tǒng)的公共教學(xué)模式，做到因材施教。

另外，通過人工智能算法，可以挖掘出學(xué)生學(xué)習(xí)知識的薄弱點(diǎn)，同時(shí)不間斷地加強(qiáng)反復(fù)練習(xí)，從而更好地提高整個(gè)課程的學(xué)習(xí)效果。因此，當(dāng)智能在線教育進(jìn)行授課時(shí)，可以在學(xué)生整體的學(xué)習(xí)課程中找到學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)。

（三）以技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)人才培育

人工智能時(shí)代，“培養(yǎng)智能型、創(chuàng)新型人才”是非常關(guān)鍵的，未來教師的核心作用是培養(yǎng)具有優(yōu)秀傳統(tǒng)思想文化的、有能力與世界建立廣泛的聯(lián)系的、具有全球視野的人才。對人才培養(yǎng)的要求必須具有個(gè)性和創(chuàng)新能力，應(yīng)用人工智能和大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化技術(shù)創(chuàng)建值得人們終生學(xué)習(xí)的一個(gè)良好環(huán)境?！皩?shí)現(xiàn)每一個(gè)學(xué)生都有一個(gè)人工智能教學(xué)助手”，幫助每一個(gè)學(xué)生實(shí)現(xiàn)他們的人生夢想。

人工智能時(shí)代將促使人們關(guān)注教育領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，特別要關(guān)注人的情感交流和精神成長。培養(yǎng)國家需要的專業(yè)型、創(chuàng)新型、智能型人才，也只有這樣才能擔(dān)負(fù)起社會(huì)發(fā)展的重任，把教育的重心轉(zhuǎn)移到關(guān)注“人”的本身，為新時(shí)代國家的人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

三、推動(dòng)數(shù)字教育向智慧教育優(yōu)化轉(zhuǎn)型

新一代人工智能技術(shù)的大規(guī)模數(shù)字化與教育領(lǐng)域的深度應(yīng)用是非常顯著的，這將為學(xué)校教育變革創(chuàng)新帶來新的發(fā)展契機(jī)，落實(shí)“智能教育”的發(fā)展目標(biāo)，推動(dòng)建立智能化、個(gè)性化、終身化的教育教學(xué)體系，有助于革新教育的時(shí)空限制。

以大數(shù)據(jù)、VR、AR以及新一代人工智能為代表的新興技術(shù)和教育領(lǐng)域的深度結(jié)合，進(jìn)一步拓展和延伸了智能教學(xué)系統(tǒng)的“教學(xué)”功能，顛覆和沖擊了傳統(tǒng)的教學(xué)方法與教學(xué)模式，從而促使教師的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)型。通過添加語義網(wǎng)絡(luò)和約束模型強(qiáng)化教育知識領(lǐng)域模型功能，運(yùn)用VR和AR優(yōu)化用戶界面模型功能，在教育領(lǐng)域中以教學(xué)發(fā)展核心融入了人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，完善了師生個(gè)性化、私人化定制服務(wù)的教育功能，加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。此外，人工智能還可以在教育資源均衡化方面發(fā)揮重要的作用，有效解決師生在遠(yuǎn)程教育教學(xué)中難以互動(dòng)交流的問題。以智慧課堂為例，從傳統(tǒng)課堂轉(zhuǎn)為智慧課堂學(xué)習(xí)環(huán)境，在教育界和教育工作者看來，教育教學(xué)的新方法、新模式、新理念來自于信息化教育和智慧校園建設(shè)的大力推動(dòng)，促進(jìn)教育向更高層次與更新形態(tài)的目標(biāo)發(fā)展[2]。該領(lǐng)域通過人工智能技術(shù)識別圖像、聲音、文字以及其他數(shù)據(jù)，形成信息收集與反饋的平臺，解決教育過程中無法實(shí)時(shí)記錄和難以分析的問題，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、智能化的智慧教育。例如，智能在線教育課程與面授課程的教學(xué)方式相比較，在一定程度上有它自己獨(dú)特的優(yōu)勢。面授課程對于學(xué)生而言只能聽一遍，難理解的問題可能老師就跳過了，但是在人工智能與在線教育交融的情形下，學(xué)生對于知識難點(diǎn)可以反復(fù)去聽，進(jìn)而可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。為此要不斷加強(qiáng)教育大數(shù)據(jù)的挖掘與應(yīng)用，促進(jìn)人工智能與教育領(lǐng)域的深度融合，對我國教育發(fā)展不平衡的問題提出新的解決思路和方法。在大數(shù)據(jù)技術(shù)浪潮的推動(dòng)下，人工智能技術(shù)正在邁向教育領(lǐng)域，新時(shí)代科技發(fā)展為教育領(lǐng)域帶來了重大的變革，主要包括在創(chuàng)新型、智能型人才的培養(yǎng)、學(xué)習(xí)方式的改進(jìn)以及教育治理理念的創(chuàng)新。

四、人工智能技術(shù)必然影響教育

人工智能技術(shù)的發(fā)展對人類生產(chǎn)生活有很大的影響，對教育的影響也不例外。如人工智能實(shí)驗(yàn)室、智能教室、智慧課堂、智能校園的建設(shè)，以及遠(yuǎn)程教育、在線課堂、個(gè)性化電子教程、電子書包等，這些新興技術(shù)設(shè)備都已逐漸進(jìn)入校園，影響和改變了我們教育的方方面面。新科技雖然對教師的專業(yè)性和權(quán)威性構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，但是人工智能技術(shù)改變不了教育的辦學(xué)理念和發(fā)展目標(biāo)，也不會(huì)改變教育的初衷。

（一）人工智能對教育方法的沖擊

人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用所受到的最大的沖擊是技能教育，其最主要的技術(shù)包括計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理以及機(jī)器人和語音識別等。技能教育中所涉及的技能及其教育方法應(yīng)該都是機(jī)器人所能夠掌握和學(xué)習(xí)的，不但機(jī)器人輔助學(xué)習(xí)相對于人腦的學(xué)習(xí)會(huì)更高效，而且還可以使用智能教學(xué)系統(tǒng)對難掌握或者更感興趣的學(xué)科進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)，同時(shí)用自己所能接受的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。人工智能技術(shù)變革了知識傳播的模式、渠道，使學(xué)生掌握新的學(xué)習(xí)方法和技巧，運(yùn)用新技術(shù)，加強(qiáng)人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育行業(yè)的大力投資，最終會(huì)有利于教育?？陀^地說，在教育理論界有學(xué)者批評教育的工具化應(yīng)用，呼吁教育要重視人才的培養(yǎng)和創(chuàng)新，回歸教育本質(zhì)，的確，技能應(yīng)用、知識傳授以及智慧教育在目前所擔(dān)負(fù)的責(zé)任和使命是重大的。如果人工智能可以協(xié)助學(xué)生快速掌握他們生存和發(fā)展所需的基本技能，教育投資就可以避免在這些方面花更多的時(shí)間和精力，以便投入更多的資源去關(guān)注學(xué)生的精神成長和心理健康。

（二）人工智能對教育模式的沖擊

教師這一職業(yè)具有難以被機(jī)器取代的特殊性，但考慮到人工智能全面發(fā)展的影響，這一職業(yè)將會(huì)發(fā)生顛覆性的變革，如果智能化得到進(jìn)一步發(fā)展并且實(shí)現(xiàn)個(gè)性化追求，那將會(huì)對教育模式產(chǎn)生很大的沖擊。我們可以去推測，將來如果實(shí)現(xiàn)了像智能助手這樣高度集成和個(gè)性化的機(jī)器人，教師團(tuán)隊(duì)將會(huì)面臨新的技術(shù)挑戰(zhàn)和革新，很多教師可能會(huì)被替代。當(dāng)然，這種取代并不是絕對的，人機(jī)結(jié)合很有可能成為智能時(shí)代最普遍、最通用的方法之一，相比較于人工智能教育模式，以往的填鴨式、灌輸式、記憶式的學(xué)習(xí)方式必將受到很大的沖擊。有學(xué)者認(rèn)為，人工智能技術(shù)將改變教學(xué)形式，提升教學(xué)水平、完善教育管理新體制、引進(jìn)新型的教育模式；一些專家認(rèn)為，未來的學(xué)習(xí)中心將呈現(xiàn)個(gè)性化、豐富化、靈活化、定制化、混合化、多元化、雙軌化、程序化、開放化和幸?；仁筇卣?。有的學(xué)校要求學(xué)生在課前將手機(jī)關(guān)機(jī)或置放在統(tǒng)一定制的手機(jī)袋里，智能通信設(shè)備對我們教育管理體系的影響是真實(shí)存在的，并且改變著我們的教育模式。

（三）人工智能對教育內(nèi)容的沖擊

“中小學(xué)人工智能教育的應(yīng)用既可以作為教學(xué)內(nèi)容，也可作為教學(xué)方法，還可以將人工智能技術(shù)與學(xué)科教學(xué)、學(xué)生發(fā)展相結(jié)合。人工智能在學(xué)?；蛘咂渌袠I(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中，應(yīng)該堅(jiān)持真理探索、善于總結(jié)、擴(kuò)大應(yīng)用范圍，不急于求成?！辈煌瑢W(xué)齡階段的教育主要基于知識的傳授，人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，將為知識儲(chǔ)備的數(shù)量、知識傳播的速度以及教學(xué)方法和手段方面帶來全新的契機(jī)，并趕超人類的力量。依據(jù)國務(wù)院對于教育行業(yè)的最新規(guī)定，教育部門需要結(jié)合培養(yǎng)新型人才的需要調(diào)整教育模式、教學(xué)方式以及教育內(nèi)容等方面的工作重心，彌補(bǔ)教育行業(yè)能夠完成而人工智能技術(shù)無法取代的事情，人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用不會(huì)取代教師。

五、結(jié)語

總而言之，人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)促進(jìn)了教育教學(xué)方式的創(chuàng)新與變革，這些新興技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用打破了學(xué)校傳統(tǒng)的教學(xué)模式，從而促使學(xué)生可以進(jìn)行自主性、個(gè)性化的學(xué)習(xí)。新的科學(xué)技術(shù)帶來的是一種教育體系的創(chuàng)新和完善，新時(shí)代國家對于人才培養(yǎng)的要求是具有專業(yè)型、創(chuàng)新型、技能型、復(fù)合型的多元化人才。