人工智能在特殊兒童個別化教育的應(yīng)用研究

譚依琳 王翠艷

(淮北師范大學(xué)教育學(xué)院 安徽淮北 235000)

個別化教育在特殊教育領(lǐng)域充當(dāng)著一個重要的角色，作為特殊教育中的一個基本理論與實踐問題，個別化教育對于滿足特殊兒童教育需要、特殊學(xué)校的教育改革等方面都具有重要的意義。[1]個別化教育計劃來源于人們對于教育公平的不斷追求，特殊兒童家長對當(dāng)時的隔離式教育的質(zhì)疑促進(jìn)了特殊兒童能夠享有公平的受教育權(quán)，在此基礎(chǔ)上越來越多的研究者意識到兒童在受教育過程中需要特殊的教育支持。[2]在此背景下，1975年個別化教育計劃第一次以法律的形式出現(xiàn)在美國的《身心障礙兒童教育法案》當(dāng)中，該法案明確規(guī)定：“要為每個身心障礙兒童制定并實施個別化教育計劃（Individualized Education Program，簡稱 IEP）”。[3]個別化教育計劃的根本在于對個體差異的尊重，要求在教育過程中關(guān)注每一個特殊兒童的身心發(fā)展和潛能開發(fā)，為滿足兒童的特殊教育需求發(fā)揮著重要作用。近年來，我國特殊教育領(lǐng)域的變化也使得個別化教育的價值愈發(fā)凸顯：首先，特殊兒童障礙類型分化，參與到教育活動中的個體障礙程度不斷加重，多重障礙兒童數(shù)量不斷增多；其次，安置方式發(fā)生巨大變化，各類輕度障礙特殊兒童進(jìn)入普通受教育環(huán)境的機(jī)會增多，中重度障礙兒童進(jìn)入特殊學(xué)校接受教育的比重增大，無法到校就讀的重度殘障兒童也可以接受送教上門等教育支持。[4]這些變化向我國個別化教育的推廣和普及提出了新的挑戰(zhàn)。

一、人工智能與教育

“人工智能”(Artificial Intelligence，AI)的術(shù)語最早于1956年的達(dá)特茅斯研討會(Dartmouth Workshop)中提出，其內(nèi)涵定義為機(jī)器模擬人的智能。[5]70余年的時間，人工智能已經(jīng)得到了長足發(fā)展和進(jìn)步。在日益先進(jìn)的科技支持下，人工智能技術(shù)逐漸滲透進(jìn)人們的生活，虛擬助理、視頻游戲、購買預(yù)測等都更新著人們對人工智能的認(rèn)識和體驗，尤其是近年來“人機(jī)大戰(zhàn)”中人工智能技術(shù)的不凡表現(xiàn)都使人們認(rèn)識到第三次人工智能浪潮洶涌而來。[6]自2016年開始我國已將人工智能領(lǐng)域建設(shè)提升至關(guān)乎國家競爭力、國家安全的重大戰(zhàn)略，并發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）等一系列政策。在《規(guī)劃》[7]中提到人工智能在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，將極大提高公共服務(wù)精準(zhǔn)化水平，全面提升人民生活品質(zhì)。國家的發(fā)展離不開教育事業(yè)的推動，政策上已經(jīng)明確提出將利用人工智能技術(shù)開展“智能教育”，為推動人工智能更高效地支持教育行業(yè)發(fā)展，教育部又在2018年頒布了《教育信息化2.0行動計劃》，[8]這些舉措足以證明“人工智能+教育”模式的序幕已經(jīng)拉開。

人工智能教育就是人工智能和學(xué)習(xí)科學(xué)結(jié)合后出現(xiàn)的新領(lǐng)域，在數(shù)據(jù)、運算力和算法模型——人工智能三大要素的基礎(chǔ)上又加入了學(xué)習(xí)科學(xué)。四大要素為人工智能教育構(gòu)建了四層框架，包括云平臺、大數(shù)據(jù)層、算法層和應(yīng)用層，分別負(fù)責(zé)計算、數(shù)據(jù)收集與匯總、算法使用和實際應(yīng)用，為人工智能教育提供支持。[9]人工智能教育的典型應(yīng)用代表主要包括智能教學(xué)系統(tǒng)和教育機(jī)器人，都體現(xiàn)了四大要素在技術(shù)層面的作用。智能教學(xué)系統(tǒng)作為教育領(lǐng)域的專家系統(tǒng)，能夠模仿人類教師或者助教，幫助學(xué)習(xí)者開展學(xué)習(xí)活動。該系統(tǒng)配備教師模塊、學(xué)生模塊、教學(xué)模塊和交互模塊，以使它能夠在具備相應(yīng)知識、了解個體情況和學(xué)習(xí)進(jìn)度的基礎(chǔ)上，采用合適的教學(xué)方式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容并及時給予學(xué)生反饋，以幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)過程中的問題。[10]教育機(jī)器人則成功擔(dān)任了教育活動中助手的重要角色，作為人工智能、語音識別和仿生技術(shù)在教育中的典型應(yīng)用，教育機(jī)器人可以為教師進(jìn)行教學(xué)資料的收集和整理，協(xié)助教師完成教學(xué)任務(wù)；也可以幫助學(xué)生進(jìn)行資源共享，管理學(xué)生的時間，能夠比較有效培養(yǎng)學(xué)生的能力等。[11]目前的教育機(jī)器人產(chǎn)品可分為智能玩具、兒童娛樂教育同伴、家庭智能助理等類型，其中就有特殊教育機(jī)器人。[12]從目前人工智能的發(fā)展來看，人工智能運用于特殊教育領(lǐng)域已經(jīng)具備了良好的基礎(chǔ)，人工智能的發(fā)展和應(yīng)用對于促進(jìn)特殊需要學(xué)生的個別化教育具有很大的作用和價值。

二、個別化教育面臨的問題

（一）信息難以全面掌握，評估效果有待提升。個別化教育的制定需要教育者全面了解特殊兒童的個體情況，例如當(dāng)前的發(fā)展程度、面臨的問題與障礙等，簡言之就是教育者對兒童的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)需求都要有所把握。但是這個要求無疑是給教育者帶來了極大的困難，特殊兒童在生理、認(rèn)知、社交、情緒、行為等方面都擁有獨一無二的需要，盡管一些特殊教育學(xué)?；驒C(jī)構(gòu)能夠按照特殊兒童的障礙類型進(jìn)行初步的分類，但是在整個個別化教育的制定和實施過程中，這種基礎(chǔ)的障礙類型的區(qū)分只是占比很小的一部分，想要完全了解特殊兒童的個體情況需要教育者耗費大量的時間和精力，而且想要完全把握兒童的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)需要也是極為困難的。肖非認(rèn)為由于種種原因?qū)е陆逃咴趯μ厥鈨和瘋€別化教育需要評估的過程中對個體情況掌握不完全并且容易受到主觀判斷的影響，這些問題在特殊兒童教育需要的評估中幾乎是難以避免。[13]由此可知，特殊兒童教育需要的評估依然存在很多問題需要改善。

（二）教師能力有待提高，教學(xué)時間難以保障。個別化教育內(nèi)容的制定和實施離不開專業(yè)的教師隊伍，但是就目前的研究結(jié)果來說，我國能夠支持特殊兒童開展個別化教育工作的專業(yè)教師在數(shù)量和質(zhì)量上還有很大的提升空間。個別化教育在我國起步較晚，教師的專業(yè)知識和教育經(jīng)驗都相對匱乏，致使教師在個別化教育的教育內(nèi)容和教育目標(biāo)設(shè)置上出現(xiàn)偏差。[14]有研究者通過實踐調(diào)查也證實，我國個別化教育過程中相關(guān)專業(yè)人員（訓(xùn)練師等）參與較少，一般是一到二位教師在和家長溝通后進(jìn)行個別化教育計劃的制定，這種缺乏專業(yè)人員參與的現(xiàn)狀會造成對于特殊兒童的評估、訓(xùn)練、教育不完善、不科學(xué)，不利于兒童的發(fā)展。[15]另外，很多教師也表示“缺乏足夠的教學(xué)時間”是對兒童開展個別化教育的另一大阻礙，一個完整的個別化教育計劃的實施需要教師投入大量的時間，朱劍平在研究中發(fā)現(xiàn)一個接受個別化教育的學(xué)生每周需要60分鐘或100到150分鐘的個別輔導(dǎo)。[16]這種繁重的任務(wù)量，使得很多教師都“心有余而力不足”，教學(xué)時間的不足也對教學(xué)的效果造成了不利的影響。以上的調(diào)查結(jié)果都顯示，教師在開展個別化教育的過程中需要更有力的支持。

（三）課程安排仍需改善，教材設(shè)計偏離兒童。特殊兒童類型分化復(fù)雜，即使是被劃定為同一障礙類型的兒童個體差異也非常大，目前的個別化教育課程安排和教材設(shè)計還尚未能夠滿足不同特殊兒童的教育需求。目前的課程設(shè)置依然存在比較明顯的學(xué)科化傾向，教育內(nèi)容以學(xué)科知識為主，周磊認(rèn)為這種設(shè)置對于很多特殊兒童群體并不適用，以中重度智力障礙兒童為例，適應(yīng)能力的缺失使得對該群體的個別化教育應(yīng)該向此方面傾斜，培養(yǎng)兒童的社會適應(yīng)、生活自理等能力，[17]這對于此類兒童而言更有必要。在教材的設(shè)計上，目前的特殊兒童使用的教材大部分還是來自于普通教材的改造，加入了如盲文一類的呈現(xiàn)方式，或是削減了一定的難度，部分地區(qū)的特殊教育在教材的設(shè)計上并沒有全面考慮到兒童的身心發(fā)展特征。在教育過程中，缺失合理的課程安排和符合需要的教材設(shè)計對于特殊兒童來說是不公平的，也不利于個別化教育質(zhì)量的提升。

三、基于人工智能的對策與應(yīng)用

（一）利用智能系統(tǒng)協(xié)助教育評估?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)發(fā)展的智能教學(xué)系統(tǒng)，強調(diào)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點進(jìn)行個別化教學(xué)，該系統(tǒng)能夠把握學(xué)生的動態(tài)學(xué)習(xí)過程，以此為依據(jù)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和情況，為學(xué)生選擇適宜的學(xué)習(xí)內(nèi)容，調(diào)控適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)進(jìn)度,在教學(xué)過程中可以根據(jù)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)生當(dāng)前的水平自動生成適宜的問題及答案，通過判斷學(xué)生的答案是否正確，對學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和進(jìn)度進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。[18]在特殊兒童進(jìn)入學(xué)?；驒C(jī)構(gòu)時，可以使用該系統(tǒng)對兒童情況進(jìn)行判斷。智能系統(tǒng)可以在導(dǎo)入相關(guān)資料后生成題目，利用這些題目對兒童展開測試，從他們的正確率、答題速度、配合度等諸多方面較為全面地評估兒童當(dāng)前的能力發(fā)展水平。以自閉癥兒童為例，部分自閉癥兒童相比于辨別文字更擅長于識別圖片，那么可能在面對圖片材料的題目時兒童的正確率、答題速度或配合度的表現(xiàn)上會優(yōu)于文字題目。智能系統(tǒng)會將這些數(shù)據(jù)記錄并存貯，作為該兒童的一個評估參數(shù)，提示教師在對該兒童進(jìn)行個別化教育時應(yīng)該借助圖片提示的教學(xué)手段。

（二）利用智能導(dǎo)師支持教師工作。人工智能對于促進(jìn)教師隊伍專業(yè)化具有積極的作用，以人工智能為依托的智能導(dǎo)師對特殊教育教師的教學(xué)工作給予了很大的幫助。智能導(dǎo)師具備自然語言處理、語音識別、人臉識別以及動作行為識別檢測技術(shù)，[19]所以智能導(dǎo)師不僅能夠像人類教師一樣開展教學(xué)工作，還可以唱歌跳舞，吸引兒童興趣。更重要的是智能導(dǎo)師也具備智能教學(xué)系統(tǒng)的功能，可以在兒童學(xué)習(xí)過程中對獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和追蹤，以此為依據(jù)對其整體情況進(jìn)行判斷從而調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容和進(jìn)度。在教育過程中，智能導(dǎo)師可以識別和捕捉兒童的情緒變化和問題行為，例如如果自閉癥兒童具有拍手等刻板行為問題，智能導(dǎo)師可以全天對兒童進(jìn)行觀察和分析，觀察刻板行為的發(fā)生頻率、分析刻板行為發(fā)生的情景。以此為根據(jù)，教師可以更加全面地制定有針對性的個別化教育策略，并且在教育過程中收集相關(guān)數(shù)據(jù)觀察教學(xué)效果，并不斷調(diào)整。智能導(dǎo)師的運用可以有效緩解教師的工作壓力，協(xié)助教師全天候地追蹤兒童的行為表現(xiàn)，并且在教師分身乏術(shù)的時候能夠完成基本的個別化教育工作，以保證教育時長和教育效果。

（三）利用學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計教育內(nèi)容。正如上文所說，人工智能技術(shù)可以對特殊兒童個體情況進(jìn)行全面的把握，能夠根據(jù)兒童認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)能力等情況設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容，以此為主要根據(jù)為特殊兒童安排合適的課程，使課程內(nèi)容的設(shè)置滿足兒童的實際需要，教師和家長以此為參考對特殊兒童的課程設(shè)置予以把控。另外，人工智能技術(shù)可以幫助組織并合成教學(xué)內(nèi)容，這一技術(shù)的主要代表就是深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在對特殊兒童的教育內(nèi)容的設(shè)計上也發(fā)揮著積極的作用。例如首先在對特殊兒童的課程安排上，利用學(xué)習(xí)系統(tǒng)對兒童目前的學(xué)業(yè)成就、學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)兒童的長項和不足，在兒童擅長的領(lǐng)域教師和家長可以調(diào)整課程安排適當(dāng)提高任務(wù)難度，促進(jìn)兒童的發(fā)展與提高；在兒童相對弱勢的方面，可以適當(dāng)放緩進(jìn)度，或者采取其他的教學(xué)方式。在教材的設(shè)計上，教師將教學(xué)大綱、學(xué)生信息導(dǎo)入學(xué)習(xí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)就能夠自動讀取所導(dǎo)入的全部信息，根據(jù)信息對教材內(nèi)容進(jìn)行填充，學(xué)生就可以得到專屬的教材。同時，人工智能技術(shù)中的語音識別技術(shù)、語音合成技術(shù)、自然語言處理技術(shù)等能夠使視障兒童更便利地使用教材，而將人工智能技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合時，則可以幫助肢殘兒童使用教材，例如使用眼球運動幫助虛擬教材翻頁等?？傊?，人工智能領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)可以參與到特殊兒童的教育內(nèi)容的安排和設(shè)計之中，在兒童的個別化教育中發(fā)揮著獨特作用。

四、討論與思考

（一）人工智能的運用優(yōu)勢。綜上所述，人工智能對于特殊兒童的個別化教育的制定和執(zhí)行都具有重要的意義，智能教學(xué)系統(tǒng)可以識別特殊兒童的障礙類型，高效把握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，根據(jù)學(xué)生的能力和進(jìn)度調(diào)整任務(wù)安排；智能導(dǎo)師技術(shù)憑借所具備的自然語言處理、動作行為識別檢測技術(shù)和人臉識別技術(shù)可以協(xié)助特教教師開展教學(xué)工作，以內(nèi)存豐富的教育資源支持教學(xué)工作的開展，并利用互動的方式吸引兒童的注意力；而深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)則在導(dǎo)入教學(xué)大綱、學(xué)生信息等基本資料后就可以為兒童安排課程、設(shè)計教材。由此可見，人工智能技術(shù)在個別化教育的應(yīng)用方面，具有全面、高效、便捷的獨特優(yōu)勢，為個別化教育工作的開展提供了先進(jìn)的技術(shù)支持。

（二）人工智能應(yīng)用過程中的隱私保護(hù)。人工智能的應(yīng)用離不開大數(shù)據(jù)的支撐，而個別化教育的開展需要對特殊兒童進(jìn)行全面的了解，也就是需要把握關(guān)于特殊兒童的各方面的信息，將這些導(dǎo)入學(xué)習(xí)系統(tǒng)為兒童制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)計劃。在這個過程中，一定會涉及到特殊兒童的隱私信息，例如個人生理信息、性格特征、智力水平等，盡管人工智能技術(shù)對于特殊教育起到了較有力的支持作用，但是在目前也存在人工智能教育應(yīng)用泄露兒童隱私的可能性。[20]在現(xiàn)實生活中，使用人工智能技術(shù)的過程中發(fā)生隱私泄露的情況也時有耳聞，因此在人機(jī)交互時，技術(shù)開發(fā)人員、教師和家長必須要預(yù)防兒童隱私泄露。

（三）人工智能技術(shù)的快速發(fā)展下教師角色的思考。人工智能的發(fā)展為特殊教育帶來了更豐富的教育資源和先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)，通過導(dǎo)入特殊兒童的相關(guān)信息就可以為兒童制定相應(yīng)的個別化教育方案，日益進(jìn)步的技術(shù)導(dǎo)致很多人對教師的角色擔(dān)當(dāng)提出了思考，教師會不會因為技術(shù)的發(fā)展而被取代？實際上，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，教師的角色擔(dān)當(dāng)已經(jīng)發(fā)生了一定的改變，隨著人工智能技術(shù)深入教學(xué)活動中，學(xué)習(xí)系統(tǒng)會產(chǎn)生大量學(xué)生學(xué)習(xí)行為的非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)，所以教師需要具備數(shù)據(jù)分析的能力。同時，人工智能技術(shù)所制定出來的個別化教育計劃只是一個重要的參考，并不一定完全保證百分之百的適合兒童，所以教師需要對計劃進(jìn)行評估和修改。除此之外，人工智能在教學(xué)上的協(xié)助使得教師對兒童價值、信仰引導(dǎo)的責(zé)任被加強，這是人工智能無法代替的教師職責(zé)，教師有義務(wù)幫助特殊兒童樹立正確的觀念，同時對兒童的心理、情感的了解和引導(dǎo)也是人工智能無法做到的，教師對于兒童心理問題的疏導(dǎo)是技術(shù)無法頂替的。[21]由此可見，教師的角色雖然會隨著技術(shù)的發(fā)展而有所改變，但是依然是科技無法代替的重要角色。

結(jié)語

人工智能技術(shù)的發(fā)展在教育領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)逐步被認(rèn)可，也逐漸在特殊教育領(lǐng)域開始運用，智能教學(xué)系統(tǒng)等技術(shù)的運用對于特殊兒童個別化教育能夠起到有效的幫助，協(xié)助教師開展個別化教育工作，為特殊兒童制定和實施適宜的個別化教育計劃，但是在使用人工智能技術(shù)的過程中需要著力保護(hù)特殊兒童隱私，并且人工智能技術(shù)無法取代教師的工作，教師需要明確自己的角色定位，為特殊兒童的個別化教育給予支持。