人工智能時代教育的認知、變革與發(fā)展

趙熙敏，李麗

（1.蘭州城市學院 傳媒學院，甘肅 蘭州 730030；2.西北師范大學 傳媒學院，甘肅 蘭州 730070）

人工智能英文縮寫為AI，其概念被諸多研究者定義。研究者們普遍認為，人工智能是研究人類智能活動的規(guī)律、構造，具有一定智能的人工系統(tǒng)。簡單來說，人工智能是一個自我感知和反應的人造系統(tǒng)的科學。

2019年3月，聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）發(fā)布了《教育中的人工智能——可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)與機遇》報告，該報告從構建人工智能時代的教育生態(tài)系統(tǒng)、建設與發(fā)展教育科學中的人工智能、開發(fā)與利用教育大數(shù)據(jù)三個方面，指導各國政策制定者、教育者、相關研究人員、教育企業(yè)等開展“人工智能+教育”實踐[1]。這無疑為世界各國的“人工智能+教育”變革指明了方向。

人工智能之于教育的挑戰(zhàn)，必將引發(fā)教育教學體系、機制、管理、評估、意識等一系列的變革和創(chuàng)新，但也創(chuàng)造出無限機遇，助力教育流程重組與再造，推動教育生態(tài)演化，促進教育公平、提高教育質量，更為教育的進步與發(fā)展提供了可持續(xù)推進的動力。因此，所有人都需要更新對教育的認知。

一、人工智能時代的教育認知

（一）需求格局發(fā)生變化

一項全球評估顯示，到2030年，30%的工作活動可以實現(xiàn)自動化并被人工智能機器替代，相關職業(yè)或崗位的需求會銳減或消失[2]。人工智能時代，人才需求格局發(fā)生了重大變化。自動化和智能化將取代低技能的職業(yè)和任務，掌握單一技能，僅靠知識和邏輯、做重復性工作的人將面臨失業(yè)危機，由此引發(fā)工作革命。

應對未來的工作革命，需依靠教育系統(tǒng)的精準培養(yǎng)來實現(xiàn)。培養(yǎng)的目標定位，一是能夠與智能機器一起工作的新型勞動力。他們對智能機器有深刻的理解，擁有很高的A1Q（Artificial Intelligence Quotient，人工智能商數(shù)）[3]，具備和人工智能協(xié)同工作的能力，善于處理“人與AI”之間的關系。二是擁有多元智能，具備創(chuàng)造力、溝通力、學習力和多重思維能力的勞動力。他們需養(yǎng)成數(shù)據(jù)化思維，能充分利用信息處理事務，在非定量信息中以創(chuàng)造力和溝通力提升效率，呈現(xiàn)效果。人工智能下教育改革的目標是培養(yǎng)出適應時代所需的勞動者，這一切都來自人工智能時代對人才提出的創(chuàng)造、情感、人際互動等復雜核心能力的要求。

（二）教育供給漸趨均衡

2019年5月，在國際人工智能與教育大會上，教育部部長陳寶生表示：“人工智能技術在教育中的深度廣泛應用，將徹底改變教育的時空場景和供給水平。”[4]人工智能時代的教育供給將充分利用互聯(lián)網(wǎng)低邊際成本和大規(guī)模效應優(yōu)勢，通過產(chǎn)業(yè)鏈思維、扁平化策略、多向度鏈接，面向全球整合教育資源，彌補當前優(yōu)質教育資源不足、區(qū)域教育資源不均衡、教育建設費用不夠、教育形式固定單一等弊端，形成國際、省際、城鄉(xiāng)、校際之間的教育資源的多向度、扁平化鏈接與共享。

（三）教學模式持續(xù)創(chuàng)新

當前，快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)使線上線下教學成為教學模式的常態(tài)，打破了地理、時差限制，實現(xiàn)了跨時空、跨地域的交互式教學。人工智能技術支持下的教育教學活動將繼續(xù)顛覆傳統(tǒng)教學價值思考的規(guī)則，呈現(xiàn)出手段多樣化、形式泛在化、信息處理移動化等特點，通過進一步集聚協(xié)作教學鏈接資源、開發(fā)新型智能產(chǎn)品與技術、創(chuàng)新課程結構與形式，提升教學質量與效能。目前一些大學正在嘗試人工智能技術支持的教學模式創(chuàng)新。例如，基于IBM Watson平臺開發(fā)的協(xié)同教學模式，該教學模式設置了虛擬助教，主要用于輔助教師完成既定的教學任務。

（四）素質培養(yǎng)需要延拓

人工智能影響下的個體成長，“軟素養(yǎng)”越發(fā)受到重視。常規(guī)素質教育包括思想道德素質、科學文化素質、專業(yè)素質、心理素質、身體素質等五方面，也被稱為“硬素質”。但隨著人工智能的發(fā)展，“數(shù)據(jù)素養(yǎng)”“技術素養(yǎng)”“人文素養(yǎng)”“計算思維”“思辨能力”“社交能力”等“軟素養(yǎng)”的養(yǎng)成教育被提上議事日程。數(shù)據(jù)素養(yǎng)可以幫助學生閱讀、分析和利用海量的數(shù)據(jù)信息；技術素養(yǎng)可以讓學生掌握編碼和工程原理；人文素養(yǎng)可以提升文化品位、審美情趣、社交能力，幫助學生更好地理解人類社會，建立正確的人生觀、世界觀，為人類造福；計算思維是未來智能時代所需要的核心素養(yǎng)，也是學習者適應人工智能社會的關鍵能力。素質教育的重心由“硬素質”向“軟素養(yǎng)”培育的轉變必將帶來課程、教學甚至培養(yǎng)目標的變化，但這是人工智能時代的必然選擇，也是教育微生態(tài)各元素在發(fā)展中相互作用的結果。

（五）教育主體不斷賦能

教育主體包括教育者與受教育者，即教師與學生。對教師的賦能體現(xiàn)在：人工智能可以使教師擺脫教學中的低技能、機械性工作，從而有更多時間專注于改善教學方法，增強與學生的情感溝通與互動，完成智能化備課、授課和答疑，完善學習成果評估等高技能任務；對學生的賦能體現(xiàn)在：學生可以通過智能化學習進行問題探討、知識預習、自主交互、自我評估和診斷等，也可以根據(jù)智能評價設計有針對性的學習方案、掌控學習節(jié)奏、深度開發(fā)自我潛能。人工智能可以被看作高深的教學技術手段，但它并不與傳統(tǒng)教學發(fā)生沖突，而是通過新技術賦能教學主體，使教與學的雙方更輕松、更高效。但不可否認的是，教師的角色在此期間將會發(fā)生變化，從過去的主導者變成陪伴者，從教育者變成引導者，從授業(yè)管理者變成學習伙伴。

（六）教育管理持續(xù)優(yōu)化

人工智能的發(fā)展對教育的外延產(chǎn)生了極大的影響，特別是隨著教育資源的整合與共享、教育模式的創(chuàng)新與應用、教育主體的交互與協(xié)作，以教育管理為核心，通過人機交互、數(shù)據(jù)轉換和信息識別等技術，實現(xiàn)管理、查詢、咨詢、監(jiān)控并有效協(xié)調和銜接整個教學系統(tǒng)的智能教學管理平臺應運而生。該管理平臺系統(tǒng)較之以前幾乎囊括所有教與學相關的信息，實現(xiàn)了對教學評價、教情分析、后臺管理、網(wǎng)頁設計和對學生學習過程、學業(yè)預警、學情分析、安全管理等的智能化管理，相關人員的操作也極為簡單，只需在用戶界面完成即可。另外，人工智能在教育管理的數(shù)據(jù)化、透明化和合理性方面起到了極大的促進作用，進一步建構和完善教育管理監(jiān)督與糾偏體系，使教育管理更具前瞻性。當然，這里存在隱私、安全等倫理道德方面的挑戰(zhàn)，存在教育管理中計劃、組織、領導、控制等職能與人工智能瑕瑜互見，存在管理上對人工智能的過分依賴，但只要加強相關法律和制度的監(jiān)管、厘清人與人工智能在教育管理活動中的工作邊界，處理好教育主體與人工智能二者之間的沖突和協(xié)作關系，就會開啟智能教育管理現(xiàn)代化新征程。

（七）學習機制正在轉變

憑借高度發(fā)達的網(wǎng)絡技術，人工智能下的學習機制正發(fā)生著轉變，人們只需借助“網(wǎng)腦”便可獲取個體所需的任何領域的知識，這種獲取知識信息的便捷與高速，催生了日趨常態(tài)、無所不在的“碎片化”“個性化”學習形態(tài)。當前通過各類語言智能機器翻譯系統(tǒng)可以幫助完成閱讀和外文資料的學習，借助各類語音智能識別系統(tǒng)可以練習語言發(fā)音，借助智能機器人系統(tǒng)進行編程學習，借助智能教學系統(tǒng)或學習平臺進行某個學科、某個階段、某個知識點的深入學習，這些層出不窮的學習形式和樣態(tài)都是人工智能技術指導下的深度學習呈現(xiàn)。

二、人工智能時代的教育變革洞見

（一）教育活動數(shù)據(jù)化

數(shù)據(jù)是智能系統(tǒng)的“燃料”，是產(chǎn)業(yè)界爭奪的焦點。從數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)知識、掌握規(guī)律、解釋現(xiàn)象，進而作出決策甚至預測未來發(fā)展趨勢。在教育領域，一切來自互聯(lián)網(wǎng)的教學活動都會通過精準的傳感器數(shù)據(jù)化，采集這些數(shù)據(jù)并進行大數(shù)據(jù)分析，才可以實現(xiàn)學校的智能治理和科學決策、教師的互動教學和智能備課、學生的個性化培養(yǎng)和智能評價，可以說，是數(shù)據(jù)驅動著教學、決策、管理，是數(shù)據(jù)打破了傳統(tǒng)教育研究的經(jīng)驗主義，走向實證主義。

（二）教學環(huán)境智慧化

作為一項存在無限變量的技術，人工智能作用下的學校既有有形的校園物理空間，又有無形的虛擬數(shù)據(jù)空間，校園環(huán)境將向更高層次的智慧校園邁進。智慧校園中，各種智能感知設備在學生踏進校園的大門后就完成了簽到，放學離開校園家長就會自動接到通知；智能教室中老師和學生正在展開3D/VR空間型智慧課堂，智能機器人助手將輔助教師，在課堂上與學生高效互動、積極引導，學生則圍繞自己的項目進行目標性學習和討論；智能實驗室里學生利用可穿戴設備進入微生物世界，了解細胞，感知生命。校園物理環(huán)境、教室教學環(huán)境、網(wǎng)絡學習環(huán)境充分融合，實現(xiàn)了環(huán)境的數(shù)據(jù)化到數(shù)據(jù)的環(huán)境化、教學的數(shù)據(jù)化到數(shù)據(jù)的教學化，這將給學習者帶來全新的學習體驗。

此外，隨著人工智能的深度浸入，教學的外部場景將發(fā)生根本性改變。實體教學樓、圖書館甚至宿舍公寓將逐漸消失，因為學生無論是在實驗室、研究室還是工作室和其他場所，都能運用數(shù)字技術來實現(xiàn)課堂“翻轉”，完成既定學習任務。在絕大部分大學不再提供實體學校的情況下，借助最新的數(shù)字技術，創(chuàng)設教學場景，建立虛擬“C校園”將勢在必行。“C”既可以代表云計算（CloudComputing）和網(wǎng)絡創(chuàng)新（Cyber Innovation），又可以代表跨學科（Crossdisciplinary）和合作項目（Collaboration）。目前，清華大學和墨爾本大學就聯(lián)合開展了一個虛擬大學合作項目，并推出了第一個合作型管理碩士學位。未來，隨著技術的不斷更新、成本的降低和效果的提升，這樣的虛擬“C”校園會越來越多。

（三）培養(yǎng)體系個性化

人工智能的發(fā)展使社會分工發(fā)生了變化，造成就業(yè)體系和就業(yè)結構的調整。為應對這種變化與趨勢，培養(yǎng)體系需要回歸教育的本質。當人工智能成為人類的助手時，我們要清晰地看到，通過攝取知識培養(yǎng)就業(yè)能力成為教育的最低綱領，相反幫助學生挖掘其自主意識和潛在優(yōu)勢，側重核心素養(yǎng)導向的人才培養(yǎng)，使學生在新的社會分工、職業(yè)生涯、人生價值坐標中準確定位自己，成為智能時代人才培養(yǎng)的重心。面對不同的學生個體，通過人工智能算法對學生學情的精確描述，教師可以有針對性地改變對話方式、改進教學方法、完善教學方案來服務教育對象；學生可根據(jù)描述，結合自身特點，制訂學習計劃、明確學習任務、掌控學習節(jié)奏、建立自我效能、選擇適合的教師和同學。這種有針對性、個性化、智能化的培養(yǎng)結果不再是千篇一律、千人一面，而是獨具特色、千人千面，真正實現(xiàn)了“以學生為中心”“因材施教”的教育理念。

（四）教育評價智能化

人工智能賦能教育評價，打破傳統(tǒng)教育評價的手段和技術限制，由定性評價向數(shù)據(jù)測算轉化。通過數(shù)據(jù)計算和分析，對學生培養(yǎng)、教師教學，學校管理進行更為全面、細致、科學的教育評價。智能化的教育評價會將學生的情緒情感、社會技能、表達能力、信息素養(yǎng)、科學素養(yǎng)等無法量化、難以客觀評估又極為重要的素養(yǎng)通過科技整合和數(shù)據(jù)分析，更好地反映出來。教師可依據(jù)教育評價調整教學思維、完善教學方案、改進教學方法，實現(xiàn)對學生的個性化培養(yǎng)；學?？赏ㄟ^教育評價，判斷學生的特點、學習方式和適合的專業(yè)，進而制定針對性的培養(yǎng)方案；國家更可將智能教育評價納入國家戰(zhàn)略，進一步加強高校與高校、高校與政府、高校與科研院所、高校與企業(yè)之間的深度合作，在國家層面建立智能教育評價平臺，共同解決教育中的真問題、難問題、熱點問題。只有推進符合學生成長規(guī)律的智能化教學評價改革，建立起符合學生的多元化與個性發(fā)展要求的教育評價體系，才能真正解決諸如應試教育、功利教育、超前教育等教育問題。

（五）人機協(xié)作常態(tài)化

隨著人工智能技術的成熟和應用，人機之間的協(xié)作成為變革中的常態(tài)。在教育領域，人工智能可以協(xié)助教師通過語義識別技術自動批改作業(yè)、通過人臉識別技術掌握學生學習情緒和專注程度、通過自動化口語測評系統(tǒng)實現(xiàn)英語口語測評、通過短文評價系統(tǒng)診斷和反饋學生的寫作水平等，這種技術賦能極大地提高了教師的工作效率，使其能將更多的時間和精力放在人工智能無法關注的學生個體需求、心理成長和綜合素質提高上。同樣，學生可以通過智能自適應學習系統(tǒng)所提供的相應學習環(huán)境、實例或場域進行學習，也可以通過人工智能發(fā)現(xiàn)規(guī)律、總結優(yōu)劣，作出調整，解決問題。這樣各司其職、優(yōu)勢互補的人機協(xié)同、協(xié)助和協(xié)調在智能時代將成為常態(tài)。

三、人工智能時代的教育發(fā)展路向

（一）基于規(guī)劃視角

戰(zhàn)略規(guī)劃發(fā)展路徑，推進教育與人工智能深度融合。政府高度重視教育人工智能的發(fā)展，從國家戰(zhàn)略層面為人工智能在教育中的普及、創(chuàng)新、融合與應用做好了頂層設計。

未來，政府仍需發(fā)揮引導和統(tǒng)籌作用，以政策為引領，建立健全制度保障體系，助推教育與人工智能的深度融合。在財政、金融政策方面，應加大人工智能在教育領域的技術研發(fā)、項目投入、人才培養(yǎng)、教師培訓、智能環(huán)境建設等經(jīng)費的投入和扶持力度，為智能技術的創(chuàng)新提供資金保障。在數(shù)據(jù)管理方面，要加強數(shù)據(jù)匯聚，消除數(shù)據(jù)壁壘，建立合理使用數(shù)據(jù)的制度與政策體系，促進數(shù)據(jù)的流通與流轉，在保護學生和家長隱私的前提下，合理、平衡利用數(shù)據(jù)來發(fā)展教育智能[5]。在知識產(chǎn)權保護和倫理道德監(jiān)管方面，要盡快制定和完善相關法律法規(guī)，提出相應保障措施，對可能影響人類倫理的技術進行必要的監(jiān)管和限制，加強人工智能在教育中的安全融合。在智能化教育推廣和應用方面，繼續(xù)細化相關政策，對優(yōu)質教育資源的空間局限性作出改變，使優(yōu)質教育資源實現(xiàn)跨地域、跨區(qū)域共享。

（二）基于應用視角

拓寬人工智能應用空間，助力教學模式的創(chuàng)新發(fā)展。2019年國際人工智能與教育大會上，習近平在賀信中指出，人工智能在教育領域的應用愈加廣泛，打破教育壁壘，整合正式與非正式、線上與線下、同步與異步、課內與課外教學模式，積極拓寬人工智能在教育領域的應用空間，是助力教育模式創(chuàng)新發(fā)展的有效途徑。

未來，隨著人工智能教育的深入融合，“正式”與“非正式”學習環(huán)境將充分混合，學習會發(fā)生在包括課堂及以外的任何地方，學習時間也更加靈活，不只限定在學校上課時間，只要通過互聯(lián)網(wǎng)，任何時間都可以在線學習，泛在教育與終身學習可逐步實現(xiàn)?！熬€上”與“線下”教育模式將有機結合，線上可按需學習，共享優(yōu)秀教師資源，線下可真實溝通，查缺補漏，二者相結合經(jīng)過“課堂學習—課后鞏固—答疑解惑—真正掌握”的高效學習流程，實現(xiàn)學生的個性化教學，雙師教學模式就是如此?！巴健迸c“異步”教學模式將齊驅并行，在了解學習者學習水平、學習能力的基礎上，人工智能進行學習分析，根據(jù)學習者需求，精準推送適合個體需求與能力的學習資源，確保不同階段、水平學生的教學效果。“課內”與“課外”教學模式將緊密銜接，打破傳統(tǒng)的以教師為中心的教學模式，人工智能將全面輔助學生完成課上的知識學習、要點總結和課外的知識拓展、答疑解惑，將極大地提升學生學習效果。毫不夸張地說，未來，人工智能將會滿足所有人群的學習需求。

（三）基于科研視角

“學企研”多方合作，加大教育人工智能產(chǎn)品研發(fā)力度。當前，我國仍處在弱人工智能階段，存在著基礎理論薄弱、關鍵技術積累不足、重大原創(chuàng)科技成果缺乏、技術服務不到位、專業(yè)人才數(shù)量不足等問題，這需要聚合企業(yè)、高校、科研院所等優(yōu)質學科資源和科研力量，推進人工智能在相關學科發(fā)展，建立人才培養(yǎng)和儲備長效機制；建設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地及資源共享平臺，形成產(chǎn)學研用一體的智能教育技術研發(fā)體系，推動人工智能創(chuàng)新成果在教育領域的轉移轉化。

未來，學校要積極規(guī)劃，合理安排，構建人工智能多層次教育體系。在基礎教育階段，實施青少年人工智能素養(yǎng)提升工程，為中小學生引入人工智能教育，推廣和宣傳編程教育，并設置STEAM的基礎課程，通過游戲化、圖像化編程教育，培養(yǎng)孩子人工智能方面的意識與思維。中級教育階段，進行STEM學科的學習以及AI的簡單設計，通過編程控制機器人、通過圖像識別技術對圖片進行分類和特征提取，培養(yǎng)孩子人工智能創(chuàng)新和邏輯思維，為高等教育階段的專業(yè)學習打下良好的基礎。高等教育階段，滿足智能時代的人才需求，建立人工智能產(chǎn)教融合基地，發(fā)展人工智能相關學科，培養(yǎng)和儲備具有創(chuàng)新能力與合作精神的“人工智能+X”復合型人才。

未來，企業(yè)需將目光投向學校對人工智能產(chǎn)品的需求上，要在產(chǎn)品設計、創(chuàng)新與研發(fā)方面進行積極嘗試，特別是大型企業(yè)，要通過和研究機構的合作，開發(fā)人工智能組件庫和算法庫，提供人工智能開放云服務，對中小型企業(yè)開放其計算能力，實現(xiàn)人工智能資源服務共享。

科研院所一方面要多渠道匯集人工智能技術人才，保證人工智能研發(fā)的持續(xù)源動力；另一方面要聚焦人工智能發(fā)展前沿，多維度開展人工智能教育應用的理論研究和技術突破，為企業(yè)智能產(chǎn)品的生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術支撐。同時，應積極籌劃，組織企業(yè)、高校、行業(yè)組織、科研機構形成人工智能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟。通過聯(lián)盟的形式，集聚教育、行業(yè)、企業(yè)、專家，準確定位當前的教育需求，尋找人工智能與教育、行業(yè)的契合點，共同參與人工智能重大科技項目的研發(fā)與實施。高校間要開展跨學科研究，積極推進教育學、信息科學、心理學、管理學等多學科的協(xié)同攻關，推動人工智能領域的基礎性、原創(chuàng)性研究，推動研究院所教育智能產(chǎn)品的研發(fā)與應用。

（四）基于教育生態(tài)視角

人工智能引發(fā)的第四次教育革命打破了傳統(tǒng)教育系統(tǒng)的原有生態(tài)，重新建構了教育場域、教育關系、教育產(chǎn)出等教育各要素，重塑了智能教育的新生態(tài)。

宏觀角度來看，人工智能在全球范圍內的快速興起和蓬勃發(fā)展，使教育從封閉走向了開放，并在開放中不斷打破權威對知識的壟斷，加速了知識的更替速度和教育的自我進化，形成了全球性的知識庫和國際學校間優(yōu)質教育資源的鏈接與共享。教育的時空場景和供給水平發(fā)生了改變，數(shù)據(jù)融通、信息共享、業(yè)務協(xié)同變?yōu)楝F(xiàn)實。

微觀角度來看，人工智能技術的介入對當前教育系統(tǒng)帶來了極大的影響和改變，無論是學校、教室、環(huán)境、課程、教學，還是評價體系、培養(yǎng)模式、深度學習、教學場景等各個教育微觀子系統(tǒng)都在“外來物種”人工智能的作用下相互影響、互相作用、不斷進化，逐漸構建一個新的靈活、開放、共享、協(xié)同、豐富、多元、動態(tài)的教育生態(tài)系統(tǒng)。

（五）基于倫理視角

“人機協(xié)同”是未來人工智能教育發(fā)展的主流趨勢，無論是教師還是學生，都會在不知不覺中對智能機器產(chǎn)生依賴、信任，甚至建立共生性伙伴關系。但不可回避的是，隨著人工智能的廣泛應用，隱私侵犯、評價定勢、潛能遮蔽、智能依賴、情感忽視等一些倫理問題會凸顯出來，但在弱人工智能階段，我們還無法對人工智能程序進行道德教育，讓它服從社會公認的準則、情感、態(tài)度和人類的價值觀，人工智能倫理的規(guī)范與建設提上了議事日程。

未來，面對人工智能倫理道德的挑戰(zhàn)，一方面，國家要將立法項目列入立法規(guī)劃，加強行業(yè)安全立法，制定出臺相關法律法規(guī)和倫理規(guī)范，建立人工智能教育行業(yè)發(fā)展的制度規(guī)定和行業(yè)標準，加強監(jiān)督和管控人工智能的惡意使用行為，盡量規(guī)避人工智能的潛在風險，同時，可將人工智能教育納入教育的各個階段，使學校作為人工智能教育的主要渠道進行倫理教育；另一方面，從學校層面出發(fā)，在教育中將人工智能倫理教育和道德規(guī)范養(yǎng)成通過課程、講座、實踐等多樣形式嵌入學生的教育中，注重倫理引導，使學生形成倫理規(guī)范的自覺行為，同時加強對一線教師的培訓，使他們成為捍衛(wèi)人工智能倫理規(guī)范的主力軍和衛(wèi)道者。