人工智能、多層級(jí)教育改革與技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

汪棟　謝敏

摘 要：在新技術(shù)時(shí)代快速發(fā)展與經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求快速推動(dòng)的雙背景下驅(qū)動(dòng)，信息技術(shù)，信息技術(shù)疾步邁向智能化階段。人工智能作為信息技術(shù)發(fā)展的深層階段，給各層級(jí)教育事業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)?；趯?duì)人工智能相關(guān)概念的梳理，文章從技術(shù)延伸的維度回顧了人工智能三個(gè)階段的發(fā)展歷程。與此同時(shí)，從不同層級(jí)教育事業(yè)改革的路徑選擇出發(fā)，探討了人工智能在中小學(xué)教育、高等教育和特殊教育領(lǐng)域中的技術(shù)應(yīng)用，并針對(duì)人工智能在教育應(yīng)用中存在的問題提出相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：人工智能;教育改革;技術(shù)創(chuàng)新

一、人工智能的發(fā)展沿革

“人工智能”（Artificial Intelligence）最初是由約翰.麥卡錫在1956年所提出的一種針對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用于人類行為的智能模擬。通過經(jīng)過近幾年的發(fā)展，運(yùn)算力、數(shù)據(jù)量和算法模型構(gòu)成了人工智能的核心驅(qū)動(dòng)力，共同為云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析和深度學(xué)習(xí)提供了強(qiáng)有力的工具支持（茹麗娜，2019;梁迎麗，2018）。人工智能在經(jīng)歷六十多年的改革創(chuàng)新，其技術(shù)得到發(fā)展和沉淀，日臻趨于成熟、完善。隨著人工智能與語(yǔ)言學(xué)、仿生物學(xué)等領(lǐng)域的結(jié)合，其在實(shí)踐應(yīng)用范圍也擴(kuò)展到自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)、智能翻譯系統(tǒng)、航天應(yīng)用以及各階段教育改革等領(lǐng)域。

（一）人工智能的起步階段（1956-1980）

“人工智能”一詞于1956年首次提出，它是“人工智能”這門新興學(xué)科誕生的標(biāo)志。上世紀(jì)70年代，人工智能由誕生到第一代機(jī)器人和智能軟件的出現(xiàn)使得人工智能進(jìn)入熱潮，然而由于后期計(jì)算機(jī)計(jì)算能力、資金的限制，人工智能階段逐漸走向寒冰時(shí)期。

（二）人工智能的推廣階段（1980-1990）

到九十年代中期開始，網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)技術(shù)的發(fā)展以及人們對(duì)于人工智能技術(shù)的理性認(rèn)識(shí)，人工智能步入平穩(wěn)發(fā)展階段。1997年IBM計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“深藍(lán)”戰(zhàn)勝象棋冠軍卡斯帕羅夫這一轟動(dòng)事件再一次將公眾視角轉(zhuǎn)回人工智能領(lǐng)域。在這一階段，人工智能技術(shù)沖破資金限制，軟件技術(shù)得到提高，人工智能步入產(chǎn)業(yè)化。

（三）人工智能的技術(shù)深華階段（2000s-至今）

2006年HintonTICUH “深度學(xué)習(xí)”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出新、2011年美國(guó)蘋果公司智能語(yǔ)音控制系統(tǒng)Siri問世，2012年谷歌公司無人駕駛汽車上路實(shí)驗(yàn)，使得人工智能技術(shù)得到發(fā)展性創(chuàng)新。2019年福建長(zhǎng)樂舉辦的世界人工智能圍棋大賽中“星陣”四站全勝，使得人工智能熱潮迅速興起。在這一階段，深度學(xué)習(xí)被提及，語(yǔ)音和視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)突破，應(yīng)用場(chǎng)景顯著增多，人工智能進(jìn)入一個(gè)前所未有的爆發(fā)期。

二、人工智能在教育領(lǐng)域中的技術(shù)應(yīng)用

近年來，人工智能技術(shù)在智能圖像識(shí)別、智能醫(yī)療技術(shù)、智能教育、5G網(wǎng)絡(luò)等多領(lǐng)域方面應(yīng)用進(jìn)入紅利期，其中最具有代表性是教育領(lǐng)域。同時(shí)政府加大對(duì)人工智能與教育的深度融合，編寫和頒布了《中國(guó)智能教育發(fā)展方案》、《北京共識(shí)》等一系類方案和報(bào)告，大力促進(jìn)教育領(lǐng)域的創(chuàng)新變革發(fā)展。

（一）中小學(xué)教育階段人工智能的技術(shù)應(yīng)用

1.走進(jìn)人工智能課堂。日本研究院Hiroshi教授于2004年開發(fā)一名人形機(jī)器人Saya以接待員的身份在東京的一所小學(xué)教室內(nèi)使用，Saya具有一系列舒展柔軟的合成皮膚，具有喜怒哀樂的面部表情，同時(shí)可以利用多種語(yǔ)言呼喚學(xué)生姓名并給出基本的課堂控制命令（比如上課、坐下）。將機(jī)器人引入課堂不僅能夠活躍課堂氣氛、增添課程多樣性，同時(shí)能夠提高孩子的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效率。

2.構(gòu)建智能教育系統(tǒng)。一般來說，中小學(xué)學(xué)校、教師以及學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過程中會(huì)產(chǎn)生各種大量知識(shí)教育數(shù)據(jù)，如何將龐大的教育數(shù)據(jù)有效利用，就需要構(gòu)建智能教育系統(tǒng)來進(jìn)行操作。在中小學(xué)學(xué)校數(shù)據(jù)保障及系統(tǒng)安全上，針對(duì)學(xué)生和家長(zhǎng)的需求和密碼等級(jí)設(shè)定不同權(quán)限級(jí)別，通過利用手機(jī)等終端，可以登錄系統(tǒng)對(duì)有關(guān)學(xué)習(xí)教育知識(shí)進(jìn)行了解和學(xué)習(xí);在中小學(xué)學(xué)校資源教學(xué)和管理系統(tǒng)上，教學(xué)資源系統(tǒng)發(fā)布政府的教育方針與政策，審核并管理學(xué)校和教師的資格，整合各種教學(xué)資源。

3.提高個(gè)性化教學(xué)效率。一款“個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)”在上海北虹高級(jí)中學(xué)課堂上，正在幫教師有針對(duì)性的教學(xué)。所謂的個(gè)性化學(xué)習(xí)手冊(cè)是基于校內(nèi)日常學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)分析，借助于大數(shù)據(jù)平臺(tái)，查找學(xué)生薄弱點(diǎn)，為每位學(xué)生定制一套專屬個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，全面提高學(xué)效率。這種教學(xué)方法更具有針對(duì)性，教育模式更具創(chuàng)新性，以更高效、便捷的方式更好地服務(wù)各級(jí)教育管理者。

（二）高等教育階段人工智能的技術(shù)應(yīng)用

1.招收學(xué)生方式新型化。創(chuàng)建預(yù)測(cè)最有可能被接受和注冊(cè)的申請(qǐng)人的算法來改變大學(xué)招募國(guó)內(nèi)和國(guó)際學(xué)生的方式，不僅考量學(xué)生的學(xué)生成績(jī)，更加考慮分析學(xué)生可能取得的研究成果、所屬的國(guó)家地區(qū)等個(gè)體特征因素，挑選出最有可能進(jìn)入學(xué)校的學(xué)生，改變傳統(tǒng)單一成績(jī)化招生方式。

2.入學(xué)注冊(cè)流程個(gè)性化。通過定制個(gè)性化入學(xué)流程，可以加快學(xué)生管理流程，通過系統(tǒng)識(shí)別學(xué)生期末成績(jī)，對(duì)掛科學(xué)生給予警示，可以督促學(xué)生學(xué)習(xí)，起到監(jiān)督預(yù)測(cè)作用。

3.學(xué)校財(cái)務(wù)系統(tǒng)智能化。建立個(gè)性化和頻繁的文本消息以及便捷的通信，可以識(shí)別可能屬于“夏季融化”類別的學(xué)生，允許員工創(chuàng)建干預(yù)策略，實(shí)現(xiàn)教育財(cái)務(wù)系統(tǒng)智能化發(fā)展。“夏季融化”是指一些雖在開學(xué)前已交報(bào)名費(fèi)用，但不具有九月份開學(xué)報(bào)名資格的學(xué)生。

（三）特殊教育領(lǐng)域人工智能的技術(shù)應(yīng)用

在過去十年中，人工智能技術(shù)被視為提高特殊教育學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)生活質(zhì)量、滿足特殊教育需求的一種最有效的方法。這里所說的“特殊教育需求”主要指導(dǎo)致學(xué)習(xí)出現(xiàn)問題的各種困難。

1.診斷過程。特殊教育領(lǐng)域中的孩子因其自身先天疾病，使其學(xué)習(xí)具有困難隱含性特征，通過AI技術(shù)的使用可以確定這些特殊孩子是否具有教育需求，診斷學(xué)習(xí)過程所會(huì)遇到的障礙。Hernández等人（2009）引入了SEDA（英語(yǔ)學(xué)習(xí)困難專家系統(tǒng)），通過評(píng)估學(xué)生的心理特征來診斷兒童學(xué)習(xí)基礎(chǔ)教育中存在的困難。2014年Rebolledo-Mendez和Freitas展示了便攜式腦波圖（MS），通過進(jìn)行腦波參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量診斷來檢測(cè)特殊學(xué)生的注意力程度。人工智能技術(shù)與特殊教育的融合使得特殊教育更具有靈活性。

2.干預(yù)過程。人工智能系統(tǒng)在特殊教育的重要應(yīng)用，首先是對(duì)特殊孩子的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行有效診斷，其次是針對(duì)診斷后的階段進(jìn)行過程干預(yù)，兩者相互結(jié)合，在特殊教育領(lǐng)域發(fā)揮積極作用。Schipor等人（2003）嘗試使用模糊專家系統(tǒng)創(chuàng)建基于計(jì)算機(jī)的語(yǔ)音治療（CBST）系統(tǒng)，以幫助學(xué)習(xí)者克服語(yǔ)言障礙;Drigas等人（2008）提出來“Dedalos”項(xiàng)目，對(duì)聽力受損人士的學(xué)習(xí)者進(jìn)行的語(yǔ)言能力的審核和評(píng)估，以測(cè)評(píng)是否適應(yīng)電子教育內(nèi)容?？梢钥闯觯斯ぶ悄艿膽?yīng)用能夠準(zhǔn)確識(shí)別有學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，整合特殊用戶行為，引導(dǎo)他們實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，幫助特殊用戶進(jìn)行正確的學(xué)習(xí)診斷并且選擇最合適的學(xué)習(xí)方法。

三、人工智能在教育應(yīng)用的困境

（一）各學(xué)段課程設(shè)置單一化

在中小學(xué)九年義務(wù)教育中，學(xué)生的時(shí)間已被語(yǔ)數(shù)英這種所謂的“正規(guī)課程”所占據(jù)，應(yīng)試化教育下單一課堂普遍存在，學(xué)生對(duì)于人工智能方面的知識(shí)了解甚少，同時(shí)人工智能教材尚未有確切編寫方案，究竟是全國(guó)統(tǒng)一編寫還是因地制宜各省編寫，還需要進(jìn)一步研究。

（二）師資培養(yǎng)、培訓(xùn)機(jī)制建立不成熟

人工智能走入中小學(xué)教學(xué)課堂，不僅需要考慮到學(xué)校的參與程度，更需要相關(guān)師資力量的儲(chǔ)備。目前我國(guó)在中小學(xué)人工智能方面專業(yè)化師資培養(yǎng)體系尚未建立，一線教師在知識(shí)儲(chǔ)備、教學(xué)方法、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面嚴(yán)重欠缺，我國(guó)也并未出臺(tái)相關(guān)的專業(yè)發(fā)展指南，師資培養(yǎng)機(jī)制建立不完善，導(dǎo)致其培養(yǎng)路徑不穩(wěn)定。

（三） 校內(nèi)校外課程實(shí)施環(huán)境不支持

中小學(xué)人工智能的開設(shè)除了必要的課程體系、師資力量等要求外，良好的內(nèi)外部環(huán)境支持也是必要的。美國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家在中小學(xué)開設(shè)的跨學(xué)科綜合課程中就包含人工智能的內(nèi)容。此外，營(yíng)造良好的課程氛圍，開設(shè)各種人工智活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生興趣愛好也是需要的。美國(guó)許多私營(yíng)學(xué)校已經(jīng)開設(shè)人工智能培訓(xùn)課程，提供智能化的學(xué)習(xí)環(huán)境。而反觀我國(guó)，中小學(xué)的應(yīng)試教育已根深蒂固，教育的大環(huán)境已使得人工智能深入課堂教育舉步維艱。

（四）辦學(xué)理念和人才培養(yǎng)目標(biāo)更新不及時(shí)

人才培養(yǎng)的時(shí)代內(nèi)涵會(huì)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷更新（李小英，2014）。傳統(tǒng)以專才模式的培養(yǎng)目標(biāo)已不符合現(xiàn)代化社會(huì)全方位發(fā)展的需要，兼?zhèn)淇茖W(xué)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)的復(fù)合型人才才是智能社會(huì)發(fā)展的需要，然而我國(guó)對(duì)于高等教育人才培養(yǎng)及辦學(xué)理念在一定程度上仍然存在滯后性。

四、人工智能在教育領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用的策略

（一）構(gòu)建各級(jí)教育合理化課程體系

針對(duì)目前中小學(xué)生設(shè)置的“填滿式”的課程教育安排以及單一式的教育內(nèi)容體系，學(xué)校應(yīng)多元化安排教育知識(shí)體系，積極引入人工智能進(jìn)課堂;政府應(yīng)綜合考慮制定合理規(guī)章政策來保證人工智能學(xué)時(shí)充分性，在法律層面為學(xué)校合理設(shè)置課程體系提供可靠擔(dān)保。

（二）加強(qiáng)師資能力的全面建設(shè)

根據(jù)不同級(jí)別、不同類別的教師特點(diǎn)，開展不同的教師模式培養(yǎng)模式，學(xué)校針對(duì)人工智能在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，應(yīng)要求老師在理論了解以及實(shí)踐應(yīng)用等方面具有豐富的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備。同時(shí)政府應(yīng)出臺(tái)各相關(guān)的專業(yè)培養(yǎng)指南，明確規(guī)劃教師未來職業(yè)發(fā)展方向。

（三）構(gòu)建人工智能利于實(shí)施的內(nèi)外部環(huán)境

國(guó)家層面，將人工智能教育提升到戰(zhàn)略層面，將其編入教材，設(shè)置人工智能相關(guān)課程，建立有效嚴(yán)格的學(xué)校管理考核機(jī)制，確保人工智能在中小學(xué)教育課程的有效實(shí)施;社會(huì)層面，鼓勵(lì)公眾力量參加到人工智能的體驗(yàn)中，制定和實(shí)施參與人工智能活動(dòng)的管理辦法，規(guī)范校外各種人工智能的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，正確引導(dǎo)家長(zhǎng)和學(xué)生理性對(duì)待人工智能培訓(xùn)課程。

（四）更新高校人才培養(yǎng)目標(biāo)和辦學(xué)理念

高等教育人才培養(yǎng)模式變革的前提和基礎(chǔ)是人才培養(yǎng)理念和目標(biāo)的更新，明確與時(shí)俱進(jìn)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是高校人才培養(yǎng)模式的重要基石（趙智興等，2019）。及時(shí)更新高校人才培養(yǎng)目標(biāo)以及培養(yǎng)模式，需要政府、社會(huì)和高校相互協(xié)調(diào)、共同作用。政府層面，要立足高等教育的本質(zhì)，結(jié)合我國(guó)新時(shí)期新經(jīng)濟(jì)下高等教育的特質(zhì)，結(jié)合人工智能在當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展需求，政府自上而下統(tǒng)一步調(diào)，適時(shí)調(diào)整高校人才培養(yǎng)理念與目標(biāo);社會(huì)層面，各企業(yè)應(yīng)該積極、主動(dòng)地通過校園招聘、互聯(lián)網(wǎng)招聘等形式，并且借助人工智能時(shí)代大數(shù)據(jù)分析，及時(shí)地向高校反映出所稀缺的人才，為高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的更新提供有力的支持;高校層面，根據(jù)自身高校的辦學(xué)特點(diǎn)，考慮社會(huì)企業(yè)對(duì)于人才稀缺的反饋，合理規(guī)劃教學(xué)課程和教學(xué)體系，人才培養(yǎng)目標(biāo)和辦學(xué)理念要與時(shí)俱進(jìn)。

五、結(jié)語(yǔ)

文章通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的梳理發(fā)現(xiàn)，人工智能概念并未有完全定論，其概念理論隨著研究者的開發(fā)和人工智能的發(fā)展也隨之?dāng)U大。本文回顧了人工智能的發(fā)展歷程，展現(xiàn)出人工智能發(fā)展速度之快。人工智能正在憑借其智能化、專業(yè)化以及個(gè)性化等特征推動(dòng)著我國(guó)教育信息化的快速發(fā)展，在中小學(xué)教育、高等教育和特殊教育領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。當(dāng)然，在教育信息化推動(dòng)的過程中存在很多問題需要探討，如教育課程體系不完善、人才培養(yǎng)理念與時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)不匹配等問題。面對(duì)全球信息化速度加快以及人工智能的普及推廣，教育必須積極主動(dòng)地調(diào)整自身發(fā)展，利用現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和巨大潛能，更好地為未來時(shí)代發(fā)展做準(zhǔn)備。

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基金項(xiàng)目：本文是南京房地產(chǎn)學(xué)會(huì)“研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目”《南京市學(xué)區(qū)房溢價(jià)估計(jì)及改革路徑研究》課題階段性成果，獲得南京財(cái)經(jīng)大學(xué)“教學(xué)學(xué)術(shù)與專業(yè)學(xué)術(shù)的融合”教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目的支持。

作者簡(jiǎn)介：汪棟（1987- ），男，安徽滁州人，南京財(cái)經(jīng)大學(xué)公共管理學(xué)院副教授，研究方向：教育經(jīng)濟(jì)、教育財(cái)政;謝敏（1994- ），女，山東臨沂人，在校碩士研究生，南京財(cái)經(jīng)大學(xué)，研究方向：教育經(jīng)濟(jì)與管理。