人工智能下的教育發(fā)展與實踐

蔡志偉 宋嘉 呂娜

2017年3月，加拿大發(fā)布了《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》（Pan-Canadian Artificial Intelligence Strategy），這項戰(zhàn)略對世界人工智能的發(fā)展起到了向?qū)ё饔谩Ｔ谝苿踊ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算等新理論新技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求的共同驅(qū)動下，當(dāng)前人工智能快速發(fā)展，推動著經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化加速躍升[1]。而人工智能的快速發(fā)展，對于教育領(lǐng)域也有著重要意義，促使教育根據(jù)人工智能的適應(yīng)性進(jìn)行內(nèi)部協(xié)調(diào)和變革。教育需要從執(zhí)行和決策層面構(gòu)建機(jī)器智能教育的實踐范式，進(jìn)行全新的實施和實踐，并從倫理和價值層面促進(jìn)人類與人工智能的和諧相處，使教育更具個性化與智能化。近幾年，有關(guān)人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用的研究成為了熱點。圍繞人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的實際應(yīng)用情況，把握最新的信息，能有效促進(jìn)中國教育事業(yè)的良好發(fā)展。因此，對《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》進(jìn)行解讀，并思考其在教育領(lǐng)域應(yīng)用所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，將對未來教育的變革產(chǎn)生重大影響。

一、《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》

明確了教育的核心地位

《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》反映了加拿大高等研究院（CIFAR）主導(dǎo)的建議。同時，聯(lián)邦政府的預(yù)算書報告中明確指出，2012—2017年共投資1.25億加元[2]。這是一項重要且目標(biāo)明確的投資，目的是吸引更多優(yōu)秀人才加入人工智能研究領(lǐng)域，促進(jìn)相關(guān)研究領(lǐng)域獲得更大的創(chuàng)新力，培養(yǎng)高素質(zhì)人才，并構(gòu)建人工智能研究中心，匯集來自世界各地的人工智能頂尖人才來檢驗人工智能的廣泛社會影響。

《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》的首要目標(biāo)是對多倫多、蒙特利爾和埃德蒙頓這三座城市的人工智能科研資源進(jìn)行整合，并建立三個新的人工智能研究和創(chuàng)新卓越中心，這三個中心的負(fù)責(zé)人均由人工智能領(lǐng)域的專家擔(dān)任[3]。其中，埃德蒙頓艾伯塔大學(xué)的機(jī)器情報研究所的科學(xué)顧問一職由里奇·薩頓（Rich Sutton）擔(dān)任;蒙特利爾的學(xué)習(xí)算法研究所則由蒙特利爾大學(xué)教授約書亞·本吉奧（Yoshua Bengio）創(chuàng)立;多倫多人工智能矢量研究所的首席科學(xué)顧問一職由多倫多大學(xué)的吉奧夫·辛頓（Geoff Hinton）擔(dān)任[4]。

在《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》的推動下，加拿大的人工智能初創(chuàng)企業(yè)數(shù)量激增，主要分布在蒙特利爾、多倫多、滑鐵盧、埃德蒙頓和溫哥華等地區(qū)，這些企業(yè)極大地促進(jìn)了人工智能技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。如今，加拿大政府已批準(zhǔn)成立了六百多家基于人工智能的初創(chuàng)公司，其中許多正在開發(fā)具有社會、環(huán)境或經(jīng)濟(jì)影響潛力的產(chǎn)品和服務(wù)。到目前為止，《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》一直致力于推進(jìn)學(xué)術(shù)研究和學(xué)術(shù)創(chuàng)新。

二、《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》

增進(jìn)了學(xué)術(shù)交流合作

人工智能為社會帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇，但也引發(fā)了人們對就業(yè)、隱私、安全、民主和道德方面的擔(dān)憂。

加拿大魁北克省基金會與經(jīng)濟(jì)、科學(xué)和創(chuàng)新部合作，向位于魁北克省的所有大學(xué)發(fā)出呼吁，要求建立一個關(guān)于人工智能和數(shù)字技術(shù)的社會影響的國際觀察站。該觀察站的任務(wù)是支持圍繞人工智能的社會影響，對人工智能科研工作的公眾參與和知識調(diào)動等進(jìn)行深入研究。

2017年11月3日，在由蒙特利爾大學(xué)組織的關(guān)于人工智能的社會責(zé)任發(fā)展論壇上，與會專家學(xué)者們一致通過了《關(guān)于人工智能負(fù)責(zé)任發(fā)展的蒙特利爾宣言》（Declaration of Montreal）。2018年6月，在魁北克省沙勒沃伊舉行的七國集團(tuán)會議之前，加拿大總理賈斯廷·特魯多和法國總統(tǒng)埃馬紐埃爾·馬克龍發(fā)表了關(guān)于人工智能的聯(lián)合聲明，聲明中強(qiáng)調(diào)兩國將共同合作建立一個國際研究小組，該小組將召集跨國家和部門的專家，并定期召開對人工智能的研討會議。

自《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》發(fā)布以后，蒙特利爾大學(xué)和麥吉爾大學(xué)相繼成立了用于人工智能科研的實驗室;卑詩大學(xué)則設(shè)置了獎學(xué)金和數(shù)據(jù)科學(xué)專項計劃，對人工智能領(lǐng)域的學(xué)術(shù)成果進(jìn)行表彰;其他高校也推出了關(guān)于人工智能培訓(xùn)的合作項目。目前，加拿大高等研究院正與英法兩國的研究人員開展合作，并對人工智能技術(shù)帶來的社會影響進(jìn)行深入分析[5]。

三、《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》

推動了人才教育事業(yè)的發(fā)展

人才素質(zhì)直接關(guān)系到技術(shù)的進(jìn)步，要想讓人工智能得到進(jìn)一步發(fā)展，就必須重視培養(yǎng)高素質(zhì)人才。無論是對現(xiàn)有人才進(jìn)行再培訓(xùn)，還是提前做好人才儲備以應(yīng)對未來的社會需求，都需要引起重視?！斗杭幽么笕斯ぶ悄軕?zhàn)略》也同樣對人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展給予了關(guān)注，尤其是對人工智能在基礎(chǔ)教育中的應(yīng)用提出了新的見解。因此，詳細(xì)解讀并闡釋《泛加拿大人工智能戰(zhàn)略》有關(guān)基礎(chǔ)教育的論述，可以為人才教育事業(yè)的變革發(fā)展提供一定的參考，這從國家發(fā)展層面來說具有重要意義。

1.人工智能與教學(xué)

人工智能對基礎(chǔ)教育的影響，重點體現(xiàn)于教學(xué)方式的革新。當(dāng)前，已經(jīng)有很多中小學(xué)的課堂教學(xué)開始應(yīng)用人工智能技術(shù)。例如，在語言教學(xué)類課堂上使用語音技術(shù)，進(jìn)行語音識別或?qū)⒄Z音轉(zhuǎn)化為文字;用聊天機(jī)器人擔(dān)任助教[6];在教室里安裝人工智能客戶端，可以直接聯(lián)網(wǎng)調(diào)取資料，實時指導(dǎo)學(xué)生分析并解決遇到的各種學(xué)習(xí)問題;利用人工智能與廣泛的數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)勢，使學(xué)生可以直接在網(wǎng)上完成作業(yè)并及時獲得作業(yè)反饋等，不但使教師從大量作業(yè)批改任務(wù)中解放出來，同時還能保證作業(yè)批改的質(zhì)量;在教室內(nèi)采用智能拍攝設(shè)備全程記錄學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況，使用圖像視頻識別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，識別學(xué)生的情緒和行為，得到針對不同學(xué)生的反饋信息，幫助教師進(jìn)一步了解學(xué)生，以便因材施教，提高教學(xué)實效。

2.教育大數(shù)據(jù)的挖掘

隨著教育改革的推進(jìn)，人們越來越提倡個性化教育。個性化教育就是根據(jù)不同學(xué)生的基本情況，制定出最適合學(xué)生的教學(xué)方法，以提供有針對性的教育。在這種背景下，大規(guī)模的學(xué)生數(shù)據(jù)便成為了實行個性化教育的重要參考依據(jù)。經(jīng)過不斷的開發(fā)、研究和應(yīng)用，人工智能在人機(jī)協(xié)同增強(qiáng)智能和群體集成智能方面已經(jīng)得到了大幅度的提升和發(fā)展。人工智能系統(tǒng)可以分析出不同學(xué)生的學(xué)習(xí)模式和特征，幫助教師了解學(xué)生的思維特征、個性特長等，進(jìn)而為學(xué)生提供適合的教學(xué)方法。

3.暖實力概念的提出

暖實力，就是一些非技術(shù)性的，在各種工作場合都需要用到的，并且與工作成功關(guān)系密切的技能，通常也被稱為可轉(zhuǎn)移技能（transferable skills），如社交技能、組織管理技能等。對于個體的發(fā)展來說，暖實力更具個性特征，因此很難被觀察和量化。也正因如此，具有足夠暖實力的人員很難被機(jī)器簡單替代。比如，在中小學(xué)計算機(jī)課程的教學(xué)中，除了要對學(xué)生進(jìn)行計算機(jī)知識與技術(shù)的培訓(xùn)，還應(yīng)將機(jī)器智能的使用須知納入課程開發(fā)計劃中，并注意培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、創(chuàng)新意識和實踐能力等。如此，才能保證學(xué)生所學(xué)知識與技能的實用性，才能適應(yīng)未來數(shù)字社會和智能社會發(fā)展的需求。

4.人機(jī)協(xié)作環(huán)境的構(gòu)建

人工智能在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域應(yīng)用的目的，不僅僅是讓學(xué)生在基礎(chǔ)教育階段學(xué)到大量的知識，更重要的是鍛煉學(xué)生運用所學(xué)知識分析、解決實際問題的能力，并提升相應(yīng)的技術(shù)操作能力。這就需要實現(xiàn)學(xué)生和智能機(jī)器、系統(tǒng)的合作，讓學(xué)生在完成思考的同時，能操作相應(yīng)的機(jī)器來完成實踐。因此，教育領(lǐng)域的研究者有必要進(jìn)一步研究人工智能對教育的長期影響。特別是教育主管部門需要時時關(guān)注人工智能的發(fā)展，針對基礎(chǔ)教育的不同階段制定明確的培養(yǎng)計劃，以確定哪些教育實踐可以充分運用人工智能，對學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的技能培訓(xùn)，盡可能使所有學(xué)生都能適應(yīng)人機(jī)協(xié)調(diào)，從而營造良好的現(xiàn)代化教育環(huán)境。

四、展望與建議

1.展望

如今，人工智能的發(fā)展規(guī)劃已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略。人工智能不僅為各行各業(yè)帶來新的活力，也為各行各業(yè)的發(fā)展提供了新的方向。筆者認(rèn)為，未來人工智能在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的應(yīng)用將在以下五個方面顯現(xiàn)價值。

（1）實現(xiàn)個性化教育

教育者可以通過人工智能技術(shù)，實時記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)路徑和各種選擇。比如，借助人工智能技術(shù)幫助中小學(xué)各個階段的學(xué)生分析和解決學(xué)習(xí)問題，使教育更具有針對性。此外，運用人工智能，每個學(xué)習(xí)者都可以獲得專屬于自己的虛擬導(dǎo)師，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)。

（2）營造暖實力教育環(huán)境

學(xué)生的硬技能可能會被智能機(jī)器所取代，因此培養(yǎng)學(xué)生的暖實力將成為教育的重點。學(xué)生可以獲得更多、更有效的學(xué)習(xí)體驗與成果，獲得有助于問題解決的非技術(shù)性、可轉(zhuǎn)移的技能。因此，教育體系需要進(jìn)一步革新，打造一個能鍛煉學(xué)生各種暖實力的教育環(huán)境。

（3）促進(jìn)交互式學(xué)習(xí)的發(fā)展

隨著個性化教育不斷受到重視，人工智能將為教育大數(shù)據(jù)的挖掘提供極大的便利。利用人工智能技術(shù)，可以大量收集學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，總結(jié)出有關(guān)個人學(xué)習(xí)特征、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)軌跡和學(xué)習(xí)興趣的多維度報告，為今后交互式學(xué)習(xí)的發(fā)展提供支持。

（4）實現(xiàn)“全球教室”

人工智能將為教育的進(jìn)一步發(fā)展提供支持，為打造“全球教室”帶來更多的可能性。一方面，可以幫助教師從教室里解放出來，促進(jìn)教師之間的互相學(xué)習(xí)，使跨地域的教師可以在同一時間共同探討教學(xué)方法以及如何應(yīng)用新技術(shù)輔助教學(xué)，共同進(jìn)行教學(xué)設(shè)計;另一方面，使各個學(xué)段的學(xué)生都可以享受到國際頂尖的教育資源，促進(jìn)教育的無國界發(fā)展，也有助于“全球教室”教育目標(biāo)的及早實現(xiàn)。

（5）延伸人類感知和思想的發(fā)展

人工智能技術(shù)有助于人類感知和思想的進(jìn)一步發(fā)展。教育是一個非線性的生態(tài)系統(tǒng)，通過反饋可以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的革新和發(fā)展[7]，因此研究者應(yīng)該將更多的時間和精力用于研究“人”本身，助推教育延伸到更寬廣的領(lǐng)域中，也為人們終身學(xué)習(xí)目標(biāo)的實現(xiàn)開辟新途徑。

2.建議

未來，傳統(tǒng)學(xué)校將迎來人工智能教育全面普及的時代，教育將進(jìn)入一個全新的發(fā)展時期，并將更具個性化、靈活性和多元化。未來，教育工作者也將由專業(yè)教師與人工智能系統(tǒng)共同擔(dān)任。因此，有必要牢牢把握人工智能的發(fā)展趨勢，做好適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備。具體可以從以下三個方面著手，實現(xiàn)人工智能與教育的良好整合。

（1）將人工智能教育列為國家戰(zhàn)略項目

要制定國家層面的戰(zhàn)略，明確未來人工智能發(fā)展的中期和長期計劃，并制定具體的實施辦法。眾所周知，人工智能技術(shù)的發(fā)展需要高端人才和經(jīng)濟(jì)投入，只有將“人工智能+教育”上升到國家戰(zhàn)略層面，才能更好地保證相應(yīng)技術(shù)的研發(fā)有條不紊地進(jìn)行，并為其他技術(shù)的發(fā)展提供良好的指導(dǎo)，確保得到即時反饋。

（2）重視人工智能教育領(lǐng)域的人才培養(yǎng)

要制定一個專門的人工智能人才發(fā)展戰(zhàn)略，完善人才的培養(yǎng)教育。其中包括對教育目的、課程資源、教育形式等內(nèi)容的構(gòu)思，并確保有足夠的時間和空間進(jìn)行實施。筆者認(rèn)為，首先需要進(jìn)行教師培訓(xùn)，讓教師了解并掌握人工智能的相關(guān)知識與技術(shù)，這樣教師才能在課堂上有效地利用人工智能技術(shù)輔助教學(xué)。比如，在地理課堂上，利用人工智能技術(shù)可以讓學(xué)生更好地觀察太陽系，直觀地感受季節(jié)交替和行星旋轉(zhuǎn)，這種更直觀、更有趣的方式能夠幫助學(xué)生系統(tǒng)掌握知識[8]。

（3）對人工智能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行合理規(guī)范

人工智能在為社會帶來發(fā)展機(jī)遇的同時，也為社會帶來了新的風(fēng)險和威脅。相關(guān)部門需要制定相應(yīng)的管理辦法，避免人工智能技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域被違反社會道德原則甚至違反法律法規(guī)的使用[9]。要將一些良好的道德標(biāo)準(zhǔn)和正確的價值觀融進(jìn)人工智能研究中，以更好地保證人工智能始終在安全范圍內(nèi)發(fā)揮作用。

五、結(jié)論

人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展還處于探索與研究階段。展望未來教育的發(fā)展趨勢，相信人工智能將是具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)手段，將為教育事業(yè)的發(fā)展提供莫大的支持，同時也會給人們的生活、工作和學(xué)習(xí)帶來更多便利，繼而更好地推動社會的發(fā)展進(jìn)步。

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（責(zé)任編輯 ? 張慧籽）