人工智能背景下學(xué)校教育現(xiàn)代化的可能與路徑

楊曉瑩 黃鄭亮

（華東師范大學(xué)教育學(xué)部國(guó)際關(guān)系研究院，上海20062）

《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》是新時(shí)代推進(jìn)教育現(xiàn)代化、建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)的綱領(lǐng)性文件，文件面向未來(lái)描繪教育發(fā)展愿景，并系統(tǒng)勾畫了我國(guó)教育現(xiàn)代化的戰(zhàn)略愿景，明確教育現(xiàn)代化的戰(zhàn)略目標(biāo)、戰(zhàn)略任務(wù)和實(shí)施路徑。教育現(xiàn)代化是未來(lái)教育發(fā)展的重中之重。文件指出：“發(fā)展具有中國(guó)特色的、保持世界先進(jìn)水平的優(yōu)質(zhì)教育，加快信息化時(shí)代的教育變革，從而建設(shè)智能化校園，協(xié)調(diào)構(gòu)建綜合智能化教學(xué)管理和服務(wù)平臺(tái)”，［1］為人工智能運(yùn)用于教育提供了重要政策依據(jù)。那么，人工智能背景下的學(xué)校現(xiàn)代化何以成為可能、以何種路徑達(dá)成、人工智能發(fā)展走向何處？

一、技術(shù)的“流變”與“革新”：人工智能時(shí)代的到來(lái)

“人工智能”（Artificial Intelligence，AI）時(shí)代的到來(lái)，使人類從夢(mèng)想中醒來(lái)，無(wú)限接近期望中的未來(lái)世界。歷史上，技術(shù)進(jìn)步不斷地推動(dòng)人類去認(rèn)識(shí)世界、改造世界，從第一次工業(yè)革命后“蒸汽時(shí)代”，到第二次工業(yè)革命后的“電氣時(shí)代”，再到第三次工業(yè)革命后的“信息時(shí)代”，技術(shù)的維度逐漸由機(jī)械化向自動(dòng)化方向發(fā)展，人類歷史也相繼進(jìn)入了新的時(shí)代。今天，新的一輪技術(shù)革命正在展開，其表現(xiàn)在于整合了歷次工業(yè)革命的成就，把“人工智能”技術(shù)作為本輪新技術(shù)革命的核心驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合，形成了前所未有的“人工智能時(shí)代”。

1950 年，英國(guó)科學(xué)家艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing）在《計(jì)算機(jī)器與智能》一文中發(fā)出了著名的“圖靈之問(wèn)”，即“機(jī)器能否獨(dú)立思考？”［2］這一具有劃時(shí)代的科學(xué)疑問(wèn)，開啟了人類長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的人工智能探索道路。進(jìn)入21 世紀(jì)以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用場(chǎng)景的空前擴(kuò)展，以機(jī)器學(xué)習(xí)（Machine Learning）為代表的人工智能技術(shù)正在對(duì)人類的思考、行為、生活等方式進(jìn)行著高強(qiáng)度的模擬，曾經(jīng)科幻世界中的人機(jī)對(duì)戰(zhàn)、人機(jī)協(xié)同、自主操控等場(chǎng)景正依托于人工智能技術(shù)付諸現(xiàn)實(shí)。人工智能技術(shù)原理在于以“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Artificial Neural Network，ANN）”研究為基礎(chǔ)，“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”是由大量節(jié)點(diǎn)相互聯(lián)結(jié)而構(gòu)成的運(yùn)算模型，從信息處理角度對(duì)人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象模擬，進(jìn)而轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)之間的運(yùn)算，這就使人工智能可以模仿人腦進(jìn)行識(shí)別、記憶、分析、建模等相關(guān)工作。［3］也就是說(shuō)，人工智能是機(jī)器對(duì)人類智能的高度模仿，能夠?qū)崿F(xiàn)自主學(xué)習(xí)、自主分析、自主行動(dòng)等一系列仿人類活動(dòng)，從而構(gòu)成機(jī)器的智能化運(yùn)行。而“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”的技術(shù)性突破，源于“算力”和“算法”技術(shù)的雙重提升。算力是指設(shè)備和機(jī)器的計(jì)算能力，由硬件配置的性能決定，其組成部分包括半導(dǎo)體、存儲(chǔ)器、電路板，以及云服務(wù)器等，隨著設(shè)備硬件的更新?lián)Q代，人工智能時(shí)代的算力逐漸滿足計(jì)算機(jī)在深度學(xué)習(xí)、重復(fù)訓(xùn)練、云計(jì)算方面的要求；與此同時(shí)，算法則是指機(jī)器能夠獨(dú)立產(chǎn)生一套解決問(wèn)題的指令和系統(tǒng)機(jī)制，其核心要義在于對(duì)數(shù)據(jù)的獲取，需要在人類的生產(chǎn)和生活中挖取海量的數(shù)據(jù)和信息，以供計(jì)算機(jī)的分類、存儲(chǔ)和學(xué)習(xí)，并在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上完成自我決策，實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)的智能行為。總體來(lái)看，只有具備強(qiáng)大的計(jì)算能力和海量數(shù)據(jù)的挖掘能力，才能夠建立“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，進(jìn)而推動(dòng)“機(jī)器學(xué)習(xí)”，實(shí)現(xiàn)人工智能的整體進(jìn)步。

人工智能技術(shù)發(fā)展方面，根據(jù)“機(jī)器學(xué)習(xí)”能力劃分，人工智能技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段。最初階段被稱為“弱人工智能”，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器的“像人一樣思考”，指的是只能完成某一項(xiàng)特定任務(wù)或者解決某一特定問(wèn)題的人工智能。這一階段人工智能主要存在于計(jì)算階段，即通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘和分析，能夠獨(dú)立產(chǎn)生一套解決指令，但是卻不具備自我意識(shí)，這也是目前人工智能應(yīng)用的主流階段。第二個(gè)階段稱為“強(qiáng)人工智能”，指擁有思維意識(shí)的智能機(jī)器，能夠“像人一樣行動(dòng)”，具備真正推理和解決問(wèn)題能力，這樣的機(jī)器被認(rèn)為有知覺(jué)，有自我意識(shí)。［4］強(qiáng)人工智能階段，機(jī)器將超越單純的計(jì)算階段，向感知智能方向發(fā)展，即機(jī)器可以通過(guò)各種類型的傳感器對(duì)周圍的環(huán)境信息進(jìn)行捕捉和分析，并在處理后根據(jù)要求做出合乎理性的應(yīng)答與反應(yīng)，［5］從目前來(lái)看，強(qiáng)人工智能是科學(xué)研究的主要方向，部分成果已經(jīng)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)。最后一個(gè)階段稱為“超人工智能”，這是機(jī)器超越人類智力的階段，其思考速度和自我改進(jìn)速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人類，人類作為生物的生理限制將不及機(jī)器智能。超人工智能目前還僅停留在研究構(gòu)想階段，可以肯定，未來(lái)超人工智能出現(xiàn)，將會(huì)對(duì)人類生存意義產(chǎn)生本質(zhì)上的顛覆。

與此同時(shí)，人工智能雖只是新一輪技術(shù)革命的核心動(dòng)力之一，但其影響范疇早已超出單純技術(shù)領(lǐng)域。人工智能的社會(huì)效應(yīng)仍在廣泛地討論中。歷史上任何一次技術(shù)革命，都無(wú)法擺脫人類“生產(chǎn)工具”的屬性，是提高生產(chǎn)力水平的輔助條件。人工智能的出現(xiàn)，則直接改變了工具的屬性，將作為創(chuàng)造性的伙伴直接參與人類改造世界的活動(dòng)，并表現(xiàn)出與人類理性思維方式完全不同的思考邏輯，這在一定程度上改變了人類與技術(shù)的深層次聯(lián)系，［6］為人工智能技術(shù)賦予了社會(huì)化的屬性。政治上，人工智能將會(huì)作為政治權(quán)力來(lái)源之一，也是改變傳統(tǒng)安全格局的一大變量，各政治力量將圍繞人工智能形成新的權(quán)力博弈與合作，重塑未來(lái)的政治話語(yǔ)權(quán)；［7］經(jīng)濟(jì)上，人工智能技術(shù)將改變傳統(tǒng)的全球價(jià)值鏈模式，形成依托于人工智能技術(shù)的“主導(dǎo)等級(jí)型企業(yè)”［8］這一新型的全球生產(chǎn)組織體系，同時(shí)，各經(jīng)濟(jì)體圍繞人工智能技術(shù)源頭的競(jìng)爭(zhēng)，也將成為全球經(jīng)濟(jì)的新常態(tài)；在社會(huì)治理層面，新技術(shù)的出現(xiàn)必將引起原有的生產(chǎn)關(guān)系和社會(huì)分工一系列變革，這就需要社會(huì)層面對(duì)治理體系進(jìn)行一系列更新，以促進(jìn)社會(huì)治理與生產(chǎn)力提升相協(xié)調(diào)發(fā)展。為此，有關(guān)人工智能的標(biāo)準(zhǔn)體系、道德體系、法律體系建設(shè)，近年來(lái)逐漸被政界、學(xué)界，以及社會(huì)團(tuán)體所重視。總體來(lái)看，集成了多學(xué)科、多領(lǐng)域的人工智能，注定肩負(fù)著新技術(shù)變革與社會(huì)效應(yīng)的綜合使命。

隨著人工智能時(shí)代到來(lái)，我國(guó)教育事業(yè)也將被時(shí)代賦予新詮釋。人工智能與教育現(xiàn)代化如何完美融合，成為當(dāng)前教育研究的一大方向。2017 年，我國(guó)政府出臺(tái)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》，為中國(guó)人工智能的發(fā)展提出了三步走戰(zhàn)略，提出要把中國(guó)教育事業(yè)作為人工智能發(fā)展的推動(dòng)力，不僅在人工智能的研發(fā)端打造人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)體系，而且要在人工智能的應(yīng)用端開展廣泛的智能化教育。［9］隨后，教育部在2018 年出臺(tái)了《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，正式啟動(dòng)了新一輪的教育信息化工程，要“大力推進(jìn)智能教育，開展以學(xué)習(xí)者為中心的智能化教學(xué)支持環(huán)境建設(shè)，推動(dòng)人工智能在教學(xué)、管理等方面的全流程應(yīng)用”。［10］因此，人工智能將是促進(jìn)教育信息化的“賦能”動(dòng)力之一，也推動(dòng)教育現(xiàn)代化更加具有時(shí)代意義。

二、教育的“破”與“立”：人工智能背景下學(xué)校教育現(xiàn)代化的可能

學(xué)校的現(xiàn)代化可以包含學(xué)校硬件與軟件兩方面的現(xiàn)代化，從硬件上來(lái)講，學(xué)?，F(xiàn)代化主要是指對(duì)于學(xué)校的物質(zhì)條件，如教學(xué)設(shè)備、學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地等方面的一個(gè)提供與更新，緊跟學(xué)校教育現(xiàn)代化的浪潮，為學(xué)校的發(fā)展、教師的教學(xué)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)供應(yīng)充足與良好的客觀條件，幫助學(xué)校系統(tǒng)中的人不斷走向現(xiàn)代化的過(guò)程；從軟件上來(lái)講，學(xué)?，F(xiàn)代化主要是針對(duì)于學(xué)校管理、課程教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)以及教師專業(yè)素質(zhì)等方面采取一系列的措施促進(jìn)他們體制與方式的變革?？倸w而言，學(xué)校現(xiàn)代化是人的現(xiàn)代化，人的教育理念、教育管理教學(xué)管理能力、教學(xué)能力以及學(xué)習(xí)能力等的現(xiàn)代化。那么，作為新興技術(shù)的人工智能完美結(jié)合了學(xué)校軟件與硬件方面的現(xiàn)代化，既提升了當(dāng)前已有的計(jì)算機(jī)設(shè)備的性能，又改變了教學(xué)模式、學(xué)習(xí)方式與途徑等，為學(xué)校教育現(xiàn)代化提供了可能。

（一）環(huán)境的改造者：打破封閉式格局，創(chuàng)造虛實(shí)并存的學(xué)習(xí)環(huán)境

傳統(tǒng)班級(jí)授課制教學(xué)組織形式，多以“秧田式”座位排列式展開教學(xué)與學(xué)習(xí)，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)、身高以及基本情況等多因素，將學(xué)生以橫成行、以縱成列的方式安排座位，位置固定，方式僵化，某種程度上限制了師生、生生之間溝通與互動(dòng)，不利于課堂交流。近年來(lái)，出現(xiàn)了大量探討如何為學(xué)生學(xué)習(xí)提供更加合理的學(xué)習(xí)空間，以及改變這種物理學(xué)習(xí)空間的探索與實(shí)踐，如“馬蹄式”與“會(huì)議式”座位編排。但是僅僅局限在改變座位編排結(jié)構(gòu)與方式，聚焦于學(xué)校物理空間轉(zhuǎn)變。提供個(gè)性化學(xué)習(xí)的空間，不應(yīng)僅停留于物理空間打造，也應(yīng)集中在學(xué)生學(xué)習(xí)思維能力的培養(yǎng)與開拓方面，人工智能為學(xué)習(xí)者全面發(fā)展提供了可能。

人工智能營(yíng)造出一種虛擬與現(xiàn)實(shí)并存的學(xué)習(xí)環(huán)境，教師與學(xué)生不僅可以在以教室為主的物理空間進(jìn)行教學(xué)與學(xué)習(xí)，亦可以通過(guò)運(yùn)用人工技能技術(shù)所提供的一切便利，打破封閉式格局，在虛擬的個(gè)性化以及定制化的學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行。人工智能技術(shù)吸收了認(rèn)知科學(xué)相關(guān)原理，利用大數(shù)據(jù)計(jì)算和預(yù)測(cè)，為學(xué)生個(gè)性化成長(zhǎng)空間提供相對(duì)有針對(duì)性的服務(wù)。這種人工智能技術(shù)下學(xué)習(xí)者的思維空間，已經(jīng)超越了將學(xué)習(xí)過(guò)程簡(jiǎn)單理解為符號(hào)在腦中的“輸入—輸出”過(guò)程，關(guān)注到了精準(zhǔn)化的知識(shí)服務(wù)，為學(xué)習(xí)者提供了豐富的、可能性的發(fā)展空間。［11］

與此同時(shí)，人工智能還能通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，幫助學(xué)習(xí)者通過(guò)一定感知設(shè)備，體驗(yàn)到具體學(xué)習(xí)場(chǎng)景，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者知識(shí)獲得的體驗(yàn)感。對(duì)學(xué)生，這種學(xué)習(xí)空間可能只是通過(guò)媒體了解過(guò)，而沒(méi)有真實(shí)體驗(yàn)過(guò)。［1］人工智能的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給學(xué)生帶來(lái)了不一樣的前所未有的體驗(yàn)感，這種體驗(yàn)感包括：臨場(chǎng)視覺(jué)、虛擬實(shí)踐、動(dòng)態(tài)記憶、培養(yǎng)創(chuàng)造力等。［12］之前，學(xué)生們更多通過(guò)書本以及教學(xué)課件視頻等途徑了解和學(xué)習(xí)這些知識(shí)，如今，通過(guò)人工智能虛擬技術(shù)可獲得更多的體驗(yàn)。人工智能通過(guò)模擬這些場(chǎng)景，讓學(xué)生有“身臨其境”之感，學(xué)生可感知面以及可操控面也相應(yīng)增加，實(shí)現(xiàn)真正意義的“體悟?qū)W習(xí)”。

（二）教學(xué)的輔助者：分擔(dān)部分教學(xué)工作，教學(xué)過(guò)程數(shù)據(jù)化、精細(xì)化

新一代人工智能環(huán)境下的教育機(jī)器人可以直接服務(wù)于中小學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)，靈活地啟用學(xué)習(xí)資源，同時(shí)，記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程，監(jiān)督學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)質(zhì)量，起到對(duì)深度個(gè)性化智慧學(xué)習(xí)的支持效果。［13］汪時(shí)沖等人提出了教育機(jī)器人支持下的“雙師課堂”的模式，“雙師課堂”是指人工智能教師與人類教師共同協(xié)作，教育機(jī)器人在課堂教學(xué)中承擔(dān)一部分的工作，由教育機(jī)器人提供個(gè)性化學(xué)習(xí)支持，為教師減輕一些由重復(fù)性工作所帶來(lái)的負(fù)擔(dān)，使教師更加專注于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展思維能力，提高其核心素養(yǎng)，提升教師教學(xué)效率。隨著科技的進(jìn)步，教育機(jī)器人也可運(yùn)用到早教以及學(xué)前教育研究中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與積極性，可以陪伴與引導(dǎo)孩子去認(rèn)識(shí)世界和感知世界。而作為人工智能技術(shù)應(yīng)用較為領(lǐng)先的地區(qū)之一，歐洲也在注重人工智能對(duì)教育的巨大影響作用，歐盟委員會(huì)曾提出：“人工智能在教學(xué)中有一些明顯的機(jī)會(huì)，例如各種形式的學(xué)生評(píng)估和個(gè)性化的輔導(dǎo)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使用基于知識(shí)的體系結(jié)構(gòu)，其中域模型（Domain model）描述的是學(xué)習(xí)領(lǐng)域，學(xué)生模型（Student model）描述學(xué)生的知識(shí)和學(xué)習(xí)的當(dāng)前狀態(tài)。專家系統(tǒng)或教學(xué)模型（Pedagogical model）通過(guò)適應(yīng)和交互式用戶界面管理向?qū)W生介紹學(xué)習(xí)材料。由于學(xué)生的行為和學(xué)習(xí)也可以在其環(huán)境中被詳細(xì)監(jiān)控，智能輔導(dǎo)環(huán)境也成為學(xué)習(xí)研究的重要數(shù)據(jù)來(lái)源?！保?4］

人工智能環(huán)境學(xué)習(xí)過(guò)程中，教育機(jī)器人為教師提供各種資源，對(duì)教師教學(xué)作出評(píng)判與評(píng)價(jià)提供具有支持性信息，教師根據(jù)人工智能機(jī)器人所提供的訊息及時(shí)調(diào)整教學(xué)。人工智能機(jī)器人還可分擔(dān)部分教學(xué)任務(wù)與工作，主要體現(xiàn)在分析數(shù)據(jù)化、活動(dòng)精細(xì)化等方面。上課伊始，教師要提前準(zhǔn)備學(xué)習(xí)內(nèi)容，對(duì)基本學(xué)情有大致了解。為此，教師可向人工智能教育機(jī)器人發(fā)送應(yīng)用請(qǐng)求，相應(yīng)地，智能機(jī)器人響應(yīng)其請(qǐng)求并按要求完成。教材分析方面，教育機(jī)器人會(huì)根據(jù)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)分析，根據(jù)不同知識(shí)點(diǎn)，利用知識(shí)圖譜技術(shù)以及數(shù)據(jù)分析中聚類等技術(shù)，為教師提供班級(jí)整體學(xué)習(xí)報(bào)告。教師可根據(jù)機(jī)器人所反饋與提供的報(bào)告，對(duì)學(xué)情有客觀與全面的了解。由此，教師可將更多精力集中于教學(xué)。此外，教育機(jī)器人能為學(xué)生靈活地制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃，以達(dá)到學(xué)習(xí)結(jié)果與相應(yīng)的知識(shí)能力重點(diǎn)。

總體而言，教育機(jī)器人分擔(dān)的教學(xué)工作涵蓋了學(xué)生學(xué)習(xí)診斷、學(xué)習(xí)過(guò)程與目標(biāo)達(dá)成三個(gè)不同的階段。新型“雙師”模式下的教育教學(xué)對(duì)于教師專業(yè)素養(yǎng)提出更高要求，要求教師有著很強(qiáng)的大數(shù)據(jù)意識(shí)與信息技術(shù)素養(yǎng)，充分利用大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，并運(yùn)用到教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施過(guò)程。這是學(xué)校教育現(xiàn)代化進(jìn)程常見形態(tài)。

（三）學(xué)習(xí)的調(diào)適者：及時(shí)診斷學(xué)生學(xué)習(xí)，不斷優(yōu)化教學(xué)方法

人工智能運(yùn)用到教育領(lǐng)域，我們稱之為“人工智能+教育”，“人工智能+教育”典型領(lǐng)域包括教育智能管理與服務(wù)、智能教師助理、智能學(xué)習(xí)過(guò)程支持、智能教育評(píng)價(jià)、智能教育環(huán)境。智能學(xué)習(xí)過(guò)程即是指將人工智能技術(shù)運(yùn)用到學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生重大的影響，對(duì)學(xué)習(xí)效率的提升與改善發(fā)揮重要作用。智能學(xué)習(xí)過(guò)程支持主要包括兩個(gè)方面：智能診斷與推薦。這兩方面，在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中緊密聯(lián)系。智能診斷指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)某知識(shí)點(diǎn)時(shí)，判斷學(xué)習(xí)者對(duì)當(dāng)前知識(shí)相關(guān)點(diǎn)的其他知識(shí)有沒(méi)有掌握，亦或相關(guān)學(xué)習(xí)聯(lián)結(jié)是否喚醒。此時(shí)，人工智能就可以通過(guò)構(gòu)建領(lǐng)域知識(shí)點(diǎn)間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系來(lái)進(jìn)行分析與診斷，診斷出該學(xué)生具體學(xué)習(xí)狀態(tài)。智能推薦是指對(duì)同樣科目，不同學(xué)生會(huì)有不同理解與學(xué)習(xí)方式，學(xué)生認(rèn)知水平與能力水平也影響學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)的速度，因此，需要個(gè)性化與有針對(duì)性的教材與課程，教育機(jī)器人可自動(dòng)推薦供個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容，供不同需求的學(xué)生參考和學(xué)習(xí)，滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。

發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程出現(xiàn)了錯(cuò)誤，人工智能系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地根據(jù)學(xué)生目前學(xué)習(xí)情況以及所發(fā)生的錯(cuò)誤程度，及時(shí)有效地調(diào)節(jié)與診斷，幫助教師找到學(xué)生問(wèn)題產(chǎn)生的深層次原因，解決學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的難題與不適應(yīng)。同時(shí)，具體教學(xué)過(guò)程中，可結(jié)合學(xué)生身心發(fā)展特點(diǎn)和學(xué)習(xí)實(shí)際，自動(dòng)化選擇與之相對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，這樣能夠針對(duì)整體教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)整和優(yōu)化，并且選擇更科學(xué)合理的教學(xué)策略和方法。［15］人工智能運(yùn)用下的學(xué)生學(xué)習(xí)是定制化的，也是個(gè)性化的。

（四）互動(dòng)的促進(jìn)者：加強(qiáng)多主體互動(dòng)，重構(gòu)學(xué)校教育生態(tài)

高效教學(xué)的本質(zhì)是良好的師生交往互動(dòng)。教學(xué)活動(dòng)中普遍存在教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的交往活動(dòng)，它是以促進(jìn)學(xué)生發(fā)展為目的，以人類的文明成果（課程）為中介的一種社會(huì)性相互作用。［16］人工智能背景下的課堂教學(xué)互動(dòng)發(fā)生了巨大變化，人工智能介入，加強(qiáng)了多主體之間的互動(dòng)。人機(jī)交互（Human computer interaction，HCI）是人工智能的最大特征之一。簡(jiǎn)要地講，人機(jī)交互是人與機(jī)器之間為進(jìn)行某項(xiàng)任務(wù)所發(fā)生的信息交換過(guò)程，主要研究系統(tǒng)與用戶間的交互關(guān)系問(wèn)題，通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)等一些可輸入輸出的外部設(shè)備以及操作系統(tǒng)這種相匹配的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。人工智能改變了師生互動(dòng)的媒介與方式，師生交往的接受與傳遞信息的過(guò)程發(fā)生了翻天覆地的變化。將人機(jī)交互技術(shù)引入課堂學(xué)習(xí)的主要原因，在于通過(guò)移動(dòng)設(shè)備帶來(lái)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，把課堂外的“真實(shí)環(huán)境”（Authentic contexts）置于課堂內(nèi)部，在虛擬世界中支持同伴協(xié)作，并激勵(lì)學(xué)習(xí)。［17］“信息以分布式的形式存在和流動(dòng)，具有個(gè)性化和類型化的信息特征?！敝悄芟到y(tǒng)構(gòu)造了一個(gè)回環(huán)的交流溝通系統(tǒng)，他們之間構(gòu)成了“引導(dǎo)—反饋”式的交互關(guān)系，這種關(guān)系同樣適用于人工智能教育機(jī)器人與學(xué)生之間的互動(dòng)。教師與學(xué)生需要不斷地執(zhí)行與操作指令進(jìn)行互動(dòng)。

同時(shí)，人工智能亦重構(gòu)了學(xué)校教育生態(tài)。技術(shù)介入必然導(dǎo)致傳統(tǒng)教育生態(tài)平衡被打破。學(xué)?，F(xiàn)代化進(jìn)程中技術(shù)賦權(quán)，突出與彰顯了個(gè)人層面的權(quán)力，學(xué)校治理中的利益相關(guān)者的知情權(quán)改變，表達(dá)權(quán)回歸以及參與權(quán)實(shí)現(xiàn)、監(jiān)督權(quán)行使等。學(xué)校內(nèi)部治理中，教師與學(xué)生可以通過(guò)各種媒介手段維護(hù)自身的基本的合法權(quán)益、表達(dá)自己根本的訴求等，同時(shí)建構(gòu)了社會(huì)層面的權(quán)力關(guān)系。人工智能背景下，教師、學(xué)生、人工智能機(jī)器人以及其他利益相關(guān)者的學(xué)校教育生態(tài)得以重構(gòu)，互動(dòng)主體逐漸從單一的領(lǐng)導(dǎo)層之間的互動(dòng)發(fā)展成多元主體間的互動(dòng)；互動(dòng)的方式也逐漸從人與人之間的互動(dòng)轉(zhuǎn)嫁為復(fù)雜的人與機(jī)器的互動(dòng)；同時(shí)學(xué)校權(quán)力的分配也發(fā)生相應(yīng)改變，權(quán)力不再集中在領(lǐng)導(dǎo)層，不同程度下放到其他教師，教師與學(xué)生多主體都可以通過(guò)使用技術(shù)媒介進(jìn)一步維權(quán)。人人參與、人人發(fā)言、人人表達(dá)的就成為可能；學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)有了更大的可能。

三、立足當(dāng)下、眺望未來(lái)：人工智能背景下學(xué)?，F(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)路徑

（一）自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)為學(xué)生量身定制專屬學(xué)習(xí)方案，人才培養(yǎng)個(gè)性化

自適應(yīng)學(xué)習(xí)是通過(guò)對(duì)學(xué)生每階段能力測(cè)評(píng)，對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)行監(jiān)控，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)境，給出精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)路徑的一種學(xué)習(xí)方式。［18］因此，突出學(xué)生學(xué)習(xí)個(gè)性與差異并為他們提供精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)方案是自適應(yīng)學(xué)習(xí)的特征。傳統(tǒng)的班級(jí)授課制下，教師傳授學(xué)生教育資源存在千篇一律問(wèn)題，很多學(xué)生優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮，劣勢(shì)很難避免。為解決這種主流系統(tǒng)推送的教育資源千篇一律問(wèn)題，2001 年Brusilovsky 和德國(guó)的Weber 提出了一個(gè)智能可交互的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)ELM-ART，［19］它支撐LISP 的編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)，以用戶自適應(yīng)和可交互教科書形成提供所有的在線學(xué)習(xí)資源，可以提供個(gè)性化知識(shí)導(dǎo)航、課程序列化、學(xué)生解答的個(gè)性分析、基于實(shí)例的問(wèn)題求解等功能，在德國(guó)特里爾大學(xué)教學(xué)活動(dòng)中獲得不錯(cuò)的效果，［20］為學(xué)生個(gè)性化制定化學(xué)習(xí)帶來(lái)福音。

自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用通過(guò)分析學(xué)習(xí)者情感狀態(tài)、性格特點(diǎn)以及知識(shí)水平與能力，為其呈現(xiàn)最佳學(xué)習(xí)路徑、推薦路徑列表以及呈現(xiàn)出知識(shí)點(diǎn)鏈標(biāo)記等途徑，讓學(xué)習(xí)者對(duì)自身知識(shí)掌握情況以及學(xué)習(xí)進(jìn)度有充分了解，為學(xué)生提供多樣化的選擇方式，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程更加精準(zhǔn)化、個(gè)性化。未來(lái)教育現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)行中，在人工智能支持下，學(xué)校將培養(yǎng)出更多具有現(xiàn)代理念與能力、具有個(gè)性化并得到全面發(fā)展的人才。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)方法、策略支持與服務(wù)，提供感興趣的、針對(duì)性的教育資源，充分體現(xiàn)出了“以學(xué)生為中心“的教育理念特征，化被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)，個(gè)性化地去培養(yǎng)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，在參照與沉浸在定制化的學(xué)習(xí)方案中時(shí)，學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)特長(zhǎng)逐漸凸顯與放大。

（二）基于大數(shù)據(jù)的智能教學(xué)系統(tǒng)輔助教學(xué)，培養(yǎng)未來(lái)AI 教師

通過(guò)文獻(xiàn)聚類分析發(fā)現(xiàn)人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用，主要集中在交流平臺(tái)、關(guān)鍵技術(shù)、智能教育環(huán)境、教學(xué)實(shí)施路徑以及智能教學(xué)過(guò)程五個(gè)方面。在智能教學(xué)過(guò)程中，人工智能技術(shù)應(yīng)用主要在未來(lái)智能教學(xué)系統(tǒng)。未來(lái)智能教學(xué)系統(tǒng)將基于大數(shù)據(jù)智能與跨媒體智能協(xié)同，支撐精準(zhǔn)的學(xué)情判斷和科學(xué)的學(xué)習(xí)路徑推薦，教育中人工智能將走向人機(jī)協(xié)同的增強(qiáng)智能。［21］人工智能發(fā)展推動(dòng)教育領(lǐng)域變革，將對(duì)教師角色和工作產(chǎn)生影響。但是，計(jì)算機(jī)技術(shù)與媒介運(yùn)用只是輔助教學(xué)，信息技術(shù)無(wú)法也不能凌駕于教師之上，教師不能被信息技術(shù)“牽著鼻子走”，要做教學(xué)的主人?，F(xiàn)在，“計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer-Assisted Instruction）已經(jīng)遠(yuǎn)離了流行的教育話語(yǔ)體系。［22］“計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)”的內(nèi)涵，其實(shí)就是教師將計(jì)算機(jī)作為教學(xué)媒體，用之輔助自己的教學(xué)或直接用之教學(xué)，以求超越傳統(tǒng)教學(xué)的效果。［22］

教師要有駕馭與操作智能教學(xué)系統(tǒng)的能力，能夠通過(guò)使用人工智能教學(xué)系統(tǒng)開展針對(duì)性以及個(gè)性化教學(xué)，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步與革新，學(xué)校教育現(xiàn)代化發(fā)展對(duì)教師要求愈來(lái)愈高。未來(lái)優(yōu)秀的教師將是懂得“AI”技術(shù)方法和擅長(zhǎng)使用人工智能產(chǎn)品的教師，課堂將從傳統(tǒng)的單一課堂向“雙師課堂”轉(zhuǎn)變，教學(xué)過(guò)程中，智能導(dǎo)師與“AI”導(dǎo)師相互配合，協(xié)調(diào)完成教學(xué)目標(biāo)。而培養(yǎng)具有現(xiàn)代化教育理念、現(xiàn)代化信息技術(shù)能力與素養(yǎng)的教師是學(xué)?，F(xiàn)代化內(nèi)涵發(fā)展的要求，也是人工智能背景下學(xué)?，F(xiàn)代化的路徑與要求。相應(yīng)地，教學(xué)模式、教學(xué)方法、學(xué)校的人才培養(yǎng)模式、教師專業(yè)培訓(xùn)等都要作出改變與跟進(jìn)。

（三）具有人機(jī)交互特征的深度學(xué)習(xí)建構(gòu)別樣互動(dòng)環(huán)境，打造智慧校園

從字面上講，人機(jī)交互是指為充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的邏輯推理能力和人類整體定性能力，將計(jì)算機(jī)和人類結(jié)合起來(lái)的方法。［23］而深度學(xué)習(xí)是一種基于數(shù)據(jù)的表征學(xué)習(xí)方法，通過(guò)模擬人腦的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行深度的分析與學(xué)習(xí)的過(guò)程，是一種系統(tǒng)自我分析、自我學(xué)習(xí)的過(guò)程。而人工智能下的深度學(xué)習(xí)是根據(jù)人們編寫的程序與指令去執(zhí)行相關(guān)程序與動(dòng)作，去完成一定的表征學(xué)習(xí)的過(guò)程。深度學(xué)習(xí)需要人類提供源頭指令，一些功能都是人所賦予的，是人腦的延伸與拓展，在重現(xiàn)人腦學(xué)習(xí)過(guò)程的基礎(chǔ)上升華學(xué)習(xí)技能與方式。學(xué)習(xí)系統(tǒng)執(zhí)行命令前，教師將要執(zhí)行的學(xué)習(xí)指令與操作輸入到機(jī)器或系統(tǒng)中，然后系統(tǒng)根據(jù)輸入指令基于對(duì)人類數(shù)據(jù)的深入分析，形成算法，最終完成自我建模與自我決策。

盡管深入學(xué)習(xí)是機(jī)器自我學(xué)習(xí)與分析過(guò)程，但是在數(shù)據(jù)獲取與分析源頭等方面都體現(xiàn)出人際互動(dòng)的特征。人工智能技術(shù)革新加強(qiáng)了多主體之間的互動(dòng)關(guān)系，更明確地反映出學(xué)校現(xiàn)代化變革中主體互動(dòng)的重要地位，重新構(gòu)造了學(xué)校生態(tài)環(huán)境，打造互動(dòng)的智慧校園。人工智能在教育中的運(yùn)用為學(xué)校教育提供了一個(gè)較為智能化的互動(dòng)環(huán)境。在大數(shù)據(jù)的支撐下，利用人工智能，可以快速實(shí)現(xiàn)師生對(duì)學(xué)校教學(xué)、服務(wù)的個(gè)性化、定制化要求，滿足行政管理人員對(duì)校園管理的可視化、精細(xì)化要求，并且隨著機(jī)器自主學(xué)習(xí)的發(fā)展，可以自動(dòng)完成教學(xué)趨勢(shì)分析，校園管理分析，自主提出參考解決方案，提高教學(xué)、管理效率，降低成本，達(dá)到智慧校園的目的。［24］

四、審視問(wèn)題、走向完善：人工智能教育技術(shù)運(yùn)用的未來(lái)前景

人工智能教育的研究和應(yīng)用雖然已經(jīng)取得了進(jìn)展，但總體而言，目前還停留于弱人工智能階段，通用性人工智能尚待開發(fā)，人工智能教育應(yīng)用還不夠成熟，應(yīng)認(rèn)識(shí)到在人工智能教育研究和應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題。［25］在人工智能的技術(shù)發(fā)展、與教育融合等方面，還有一些突出的、亟待解決的問(wèn)題。

（一）提升基礎(chǔ)性關(guān)鍵性技術(shù)，增強(qiáng)與人的情感共情性

人工智能技術(shù)發(fā)展目前還存在效率低、通用性差和不可解釋問(wèn)題，人工智能教育應(yīng)用雖然涌現(xiàn)一批成功案例，但遠(yuǎn)未達(dá)到“廣泛可用”和“好用”的狀態(tài)，因此，亟待加強(qiáng)人工智能基礎(chǔ)研究尤其是人工智能在教育領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，突破技術(shù)瓶頸。［26］人工智能教育基礎(chǔ)應(yīng)用涉及學(xué)校教育教學(xué)過(guò)程的“教、學(xué)、管、評(píng)、測(cè)”等多個(gè)環(huán)節(jié)，也涉及學(xué)校文化與環(huán)境建設(shè)方面。面對(duì)日益蓬勃發(fā)展的人工智能教育應(yīng)用，人工智能相關(guān)領(lǐng)域研究者不僅要關(guān)注人工智能基礎(chǔ)理論研究，也要不斷探索，提升關(guān)鍵性技術(shù)滿足直接服務(wù)學(xué)?，F(xiàn)代化需求的程度。

目前，在培養(yǎng)機(jī)器的情感、培養(yǎng)與人的共情性方面人工智能存在短板，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)依然冷冷冰冰，系統(tǒng)在執(zhí)行命令、操作學(xué)習(xí)動(dòng)作時(shí)，缺少像人類一樣與人的情感交流，疏離了人的情感。機(jī)器能夠像人類一樣去思考、去學(xué)習(xí)，但是卻不能夠像人類一樣有自然情感生活和交流，當(dāng)前人工智能暫時(shí)還沒(méi)有完整與成熟的技術(shù)去支撐。學(xué)習(xí)過(guò)程中，師生之間的互動(dòng)是情感參與的，作為服務(wù)性產(chǎn)品的教育人工智能應(yīng)了解當(dāng)前的教育需求，尋找人工智能與教育的契合點(diǎn)，推動(dòng)人工智能技術(shù)與教育的融合。比如，借助人工智能技術(shù)探索教育情感類機(jī)器人的研發(fā)，將人類情感賦予智能機(jī)器，使其能夠與學(xué)生進(jìn)行情感互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)共情，讓機(jī)器變得更有“溫度”。［27］

（二）關(guān)注倫理問(wèn)題，保護(hù)隱私不受侵犯

目前，人工智能在倫理方面，保護(hù)人的基本信息等方面的專業(yè)性以及科學(xué)性遭受許多質(zhì)疑。比如浙江金華某小學(xué)引進(jìn)一款能夠檢測(cè)學(xué)生注意力的“頭環(huán)”，引發(fā)了社會(huì)爭(zhēng)議。［26］其實(shí)，類似事件時(shí)有發(fā)生，比如有學(xué)校通過(guò)攝像頭即時(shí)捕捉、分析同學(xué)的表情來(lái)判斷學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，幾乎受到一邊倒的批判。［26］例如，系統(tǒng)需要獲取與捕捉學(xué)生課堂表現(xiàn)，如臉部表情、動(dòng)作以及學(xué)習(xí)時(shí)大腦活動(dòng)軌跡才能分析，進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)。系統(tǒng)在提取與分析學(xué)生與教師的真實(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，很有可能因?yàn)椴僮鞑划?dāng)，造成教師學(xué)生基本信息泄漏。

誠(chéng)然，技術(shù)是冷冰冰的，也不涉價(jià)值。一旦與人相連，就產(chǎn)生復(fù)雜的倫理問(wèn)題。尼爾·波斯曼根據(jù)技術(shù)對(duì)人類世界影響，將文化分為了工具使用文化、技術(shù)統(tǒng)治文化和技術(shù)壟斷文化。技術(shù)壟斷文化階段，技術(shù)確實(shí)為人們生活提供了便利，但也可能讓人們失去應(yīng)有的文化信仰，迷失自我，迷信技術(shù)可帶來(lái)一切。但人離不開與大自然的聯(lián)系，技術(shù)無(wú)法將我們與自然割裂。因此，不應(yīng)忽略人工智能技術(shù)倫理方面存在的問(wèn)題。

鑒于此，人工智能的倫理問(wèn)題備受關(guān)注。人工智能與教育大會(huì)，發(fā)布了成果文件Beijing Consensus On Artificial Intelligence and Education（簡(jiǎn)稱“北京共識(shí)”），指出“要高度重視人工智能促進(jìn)教育發(fā)展的倫理問(wèn)題，盡快制定人工智能應(yīng)用于教育的倫理框架，要恰當(dāng)使用教育數(shù)據(jù)、教師學(xué)習(xí)者的個(gè)人數(shù)據(jù)，以保護(hù)學(xué)生和教師的隱私和個(gè)人數(shù)據(jù)安全”。2019 年，歐盟提出發(fā)展“可信賴人工智能”倡議，發(fā)布了人工智能道德準(zhǔn)則，認(rèn)為可信賴的人工智能需滿足7 個(gè)條件。如果人工智能關(guān)于人的倫理問(wèn)題得不到解決與改進(jìn)，我們不盡快制定出人工智能教育應(yīng)用的框架，那么，人工智能教育的發(fā)展將受到限制與阻礙。①

注釋：

①European Commission.Ethics Guidelines for Trustworthy AI.［EB/OL］.［2019-04-08.］.https://ec.europa.eu/futurium/en/ai-allianceconsultation,AIHLEG_E thicsGuidelinesforTrustworthyAI-ENpdf.