人工智能技術(shù)與小學(xué)教育的融合路徑探究

張凡 鄭益樂

摘? ? 要： 人工智能正在改變大眾的思維方式，在教育領(lǐng)域引入人工智能技術(shù)，不但能夠提高教育水平，而且能夠提高學(xué)生的綜合能力。本文通過介紹人工智能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，以及存在的問題，結(jié)合具體教育實(shí)踐，提出將人工智能技術(shù)與小學(xué)教育融合的合理化建議，讓人工智能技術(shù)為學(xué)生服務(wù)，為現(xiàn)代化教育事業(yè)服務(wù)。

關(guān)鍵詞： 人工智能技術(shù)? ? 小學(xué)教育? ? 融合路徑

2019年7月教育部直屬機(jī)關(guān)“不忘初心、牢記使命”主題教育第三場報(bào)告會(huì)在北京召開，報(bào)告中，教育部部長陳寶生明確指出：中小學(xué)必須加快普及人工智能教育。目前人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展，在教育領(lǐng)域也大放異彩。許多學(xué)校積極響應(yīng)國家的號召，率先開設(shè)琳瑯滿目的人工智能課程，人工智能技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn)。繁榮發(fā)展的人工智能技術(shù)給教育領(lǐng)域帶來了一場甘霖，促使教育走向智能、多元、便捷及高效，但是，目前我國仍處于人工智能技術(shù)起步階段，還有很多技術(shù)并不成熟，推進(jìn)人工智能技術(shù)與基礎(chǔ)教育融合還有很長一段路要走。本文以“人工智能技術(shù)與小學(xué)教育融合”為出發(fā)點(diǎn)，探究切實(shí)可行的路徑與方法，從而推進(jìn)小學(xué)教育變革與發(fā)展。

一、問題提出

當(dāng)今時(shí)代，伴隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們邁進(jìn)大數(shù)據(jù)和智能化的時(shí)代，人工智能技術(shù)發(fā)展得如火如荼，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我國人工智能技術(shù)蒸蒸日上，與國外發(fā)達(dá)國家相比，已經(jīng)小有成就。但是具有人工智能技術(shù)的人才，是制約人工智能技術(shù)發(fā)展的核心因素。人工智能涉及計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、管理學(xué)、外語等各個(gè)學(xué)科，教育中加強(qiáng)使用人工智能技術(shù)能夠給未來智能教育儲(chǔ)備更多的人才?，F(xiàn)階段，在小學(xué)教育過程中融入更多的智能技術(shù)，能幫助學(xué)生拓寬思維模式，發(fā)揮學(xué)生的想象能力和創(chuàng)造能力，促進(jìn)素質(zhì)教育不斷發(fā)展，打開人才緊缺的局面。

相應(yīng)的，教育領(lǐng)域出現(xiàn)了一系列現(xiàn)代教育輔助設(shè)備，如智能機(jī)器人，它們擁有肢體表演、交流互動(dòng)、面部識別等功能，與兒童相伴;人工智能輔導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，打破了時(shí)空的限制，讓兒童可以獲得海量的學(xué)習(xí)資源。從基礎(chǔ)的教學(xué)到課后作業(yè)輔導(dǎo)、學(xué)業(yè)測評、學(xué)生學(xué)情分析，智能教輔軟件可以做到量化、精確，既讓學(xué)生課后解決課上沒有吸收的知識又讓教師、家長更加準(zhǔn)確地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。教師課堂教學(xué)得益于這些智能軟件的開發(fā)，例如“智慧課堂”可以嚴(yán)格把控學(xué)生思考問題時(shí)間，方便展講學(xué)生的作業(yè)，高效的同時(shí)又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以此可見，人工智能技術(shù)從兒童個(gè)人到課堂以至于學(xué)校都深受其益，深入融合。

二、人工智能技術(shù)背景下小學(xué)教育面臨的困境

（一）人工智能技術(shù)的教學(xué)效果難以檢測

人工智能學(xué)習(xí)分析領(lǐng)域，智能軟件可以根據(jù)學(xué)生回答問題、測驗(yàn)成績的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度，從而向用戶推送未掌握的內(nèi)容，但是人工智能技術(shù)無法分析用戶答錯(cuò)的內(nèi)因，學(xué)生作為能動(dòng)的主體，會(huì)受到情緒、知識難度、遺忘規(guī)律等諸多因素影響，致使做題出錯(cuò)。人工智能技術(shù)能準(zhǔn)確找出學(xué)生“錯(cuò)題”但難以發(fā)現(xiàn)“錯(cuò)因”，只是根據(jù)智能軟件推送的未掌握部分內(nèi)容重復(fù)機(jī)械地練習(xí)，加大學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，忽略對學(xué)生的人文關(guān)懷。若教師講解此題及規(guī)避方法，大約需要幾分鐘，學(xué)生出錯(cuò)除了缺少練習(xí)外，還缺少解決問題的方法。除此之外，智能軟件推送的學(xué)習(xí)內(nèi)容存在不夠精準(zhǔn)、個(gè)性化的問題，用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)、因材施教還有一段距離，在使用人工智能軟件學(xué)習(xí)后，沒有系統(tǒng)完善的效果檢測機(jī)制。人工智能技術(shù)教學(xué)效果如何檢測是人工智能與小學(xué)教育領(lǐng)域深度融合過程中亟待解決的問題。

（二）擁有人工智能素養(yǎng)的專業(yè)教師數(shù)量不足

傳統(tǒng)教育中教師是“演員”，學(xué)生是“觀眾”，一堂課的好壞主要看教師的表演是否成功，黑板+粉筆是教師的主要教學(xué)工具，學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)在教師的手上。但是隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，傳統(tǒng)的教育方式受到巨大的沖擊，一大批專業(yè)教師缺口急需彌補(bǔ)，教師作為知識的權(quán)威被打破，當(dāng)教師在講授知識、批改作業(yè)時(shí)，人工智能在這方面已經(jīng)超越了人類的體力極限，它可以存儲(chǔ)、播放海量相關(guān)視頻，并且不知疲倦，效率極高。智能產(chǎn)品在教育領(lǐng)域使用十分普遍，但是我國缺少具備人工智能素養(yǎng)的專業(yè)教師，同時(shí)具備良好人工智能素養(yǎng)和教學(xué)能力的教師少之又少，師范類院校在培養(yǎng)教師時(shí)，教學(xué)方法陳舊;在職教師缺少相關(guān)培訓(xùn)機(jī)會(huì);偏遠(yuǎn)地區(qū)學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施不完善，以至于教師和學(xué)生忽視人工智能產(chǎn)品的應(yīng)用。眾多因素致使具備人工智能技術(shù)專業(yè)素養(yǎng)的教師數(shù)量不足。因此，需要培養(yǎng)具有智能素養(yǎng)的教師，革新教育教學(xué)方法，使教師從繁雜的重復(fù)機(jī)械勞動(dòng)中解放出來，運(yùn)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的教學(xué)。

（三）智能學(xué)習(xí)軟件的問題層出不窮

學(xué)生學(xué)習(xí)用智能軟件，考試、輔導(dǎo)作業(yè)用智能軟件，甚至學(xué)校打水都要用智能軟件……這些智能軟件的出現(xiàn)使學(xué)習(xí)變得“智慧”，但是也存在眾多問題。其一，據(jù)調(diào)查，面向?qū)W生的智能軟件存在危害學(xué)生身心發(fā)展的內(nèi)容，同時(shí)在使用時(shí)會(huì)植入商業(yè)廣告和游戲，誘導(dǎo)未成年人消費(fèi)及對游戲好奇，自制力不強(qiáng)的學(xué)生很容易沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲;其二，據(jù)教育部對智能軟件使用情況的調(diào)查，涉及300余所學(xué)校，數(shù)據(jù)顯示89所高校智能學(xué)習(xí)軟件在5個(gè)以下，也有少數(shù)高校智能學(xué)習(xí)軟件超過了20個(gè)，出現(xiàn)了智能軟件使用泛濫的情況，給師生工作學(xué)習(xí)帶來了困擾;其三，少部分軟件打著“智能”的幌子其實(shí)可供學(xué)習(xí)的資源很少，教授的知識有誤，存在過度宣傳的問題，給大眾造成誤導(dǎo)。有些單位為博取公眾眼球，盲目引進(jìn)一些并不成熟的技術(shù)，或者與人工智能關(guān)系不大的產(chǎn)品，這樣逐利的產(chǎn)品流入市場不僅使購買者浪費(fèi)錢財(cái)，還會(huì)擾亂市場秩序，降低大眾對智能產(chǎn)品的信任度;其四，智能軟件提供給用戶海量的資源，同時(shí)使學(xué)生產(chǎn)生了依賴心理，手機(jī)拍照再上傳到APP，一秒鐘就有答案，這樣的“便利”使學(xué)生失去了思考的機(jī)會(huì)，難以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維的能力。機(jī)器不可能代替人腦，它由人類研發(fā)，為了服務(wù)于人類社會(huì)，絕不是機(jī)器的出現(xiàn)束縛住了人類的手腳。

（四）人工智能課程推廣難度大

人工智能已成為一個(gè)流行詞，教育部號召加快推廣人工智能課程，但是在基礎(chǔ)課程體系中所占比例不大，小學(xué)教育階段仍以語數(shù)外三大科為主，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，體、音、美、科學(xué)等課程的目的是陶冶良好的道德情操，培養(yǎng)藝術(shù)素養(yǎng)，預(yù)留有校本課程開發(fā)的權(quán)利，但是缺少具有人工智能技術(shù)的專業(yè)人才，課程開發(fā)難度大?！癟his is AI.（這就是人工智能。）”國內(nèi)第一個(gè)為中小學(xué)生量身定制、以科幻小說為題材的人工智能普及課程在上?？茖W(xué)會(huì)堂啟動(dòng)。課程研發(fā)的目的是最大限度地發(fā)揮孩子們的想象力、參與感和獲得感，讓他們在“玩”中達(dá)到人工智能科普的目的。但是，科研人員和教育專家在活動(dòng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，孩子們很機(jī)靈，“玩商”卻不高，“不會(huì)玩”“怎么玩”“玩什么”成為常見的問題。學(xué)生與人工智能技術(shù)還隔著一層神秘的面紗，沒有玩的方法。學(xué)生家長對人工智能產(chǎn)品存在擔(dān)憂，這樣放手讓孩子接觸人工智能產(chǎn)品，會(huì)不會(huì)使其沉迷于電子產(chǎn)品。盡管我們看到智能產(chǎn)品帶給了人們便捷，但是要大范圍推廣人工智能技術(shù)，還需要走很遠(yuǎn)的路。

三、人工智能技術(shù)與小學(xué)教育的融合路徑

（一）完善校園人工智能基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施是進(jìn)行各種教育教學(xué)工作的基礎(chǔ)和前提，人工智能課程的有效開展，需要必要教學(xué)設(shè)備的支持。目前，中小學(xué)信息技術(shù)必修課的教學(xué)環(huán)境還不能滿足人工智能技術(shù)教學(xué)需求，設(shè)備更新緩慢，需要投入大量財(cái)力支持其發(fā)展。在人工智能技術(shù)與小學(xué)教育教學(xué)融合實(shí)際應(yīng)用方面，小學(xué)教育首先要做好基礎(chǔ)設(shè)施的配套建設(shè)，人工智能技術(shù)要運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)軟件、計(jì)算機(jī)、AI設(shè)備等，這些硬件設(shè)施都需要花費(fèi)一定的財(cái)力與物力實(shí)現(xiàn)。因此，小學(xué)一定要重視人工智能技術(shù)與小學(xué)教育教學(xué)相關(guān)資源配置的結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)校自身、政府和社會(huì)等多方資源優(yōu)勢，做好人工智能技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的配套建設(shè)和購置，為小學(xué)開展人工智能技術(shù)與教育活動(dòng)融合提供有效保障。此外，為了使人工智能技術(shù)得到長足發(fā)展還需要教育領(lǐng)域各部門的協(xié)調(diào)配合，信息技術(shù)課程被列為課程之一，但是在實(shí)際中一直被邊緣化，提供物質(zhì)幫助的同時(shí)，更應(yīng)該提高人們對信息技術(shù)課程的重視度。從心理上肯定其地位，只有這樣，才能更好地利用人工智能技術(shù)，最大限度地增強(qiáng)小學(xué)教育效果。

（二）培養(yǎng)具備人工智能素養(yǎng)的新型教師

人工智能與教育的融合正面臨一次考驗(yàn)，傳統(tǒng)的教師為中心，教師作為“教書匠”的絕對權(quán)威正逐漸被打破。從教學(xué)過程來看，現(xiàn)在已經(jīng)由教師的“教”轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的“學(xué)”;從教學(xué)主體來看，已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻處煘橹鲗?dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)模式;從教學(xué)評價(jià)來看，評價(jià)的對象是教師的教和學(xué)生的學(xué)。這樣的局勢對教師提出了更高的要求，為了彌補(bǔ)龐大的專業(yè)教師缺口，主要在師范類高校和工作單位兩個(gè)領(lǐng)域。師范類高?？梢蚤_設(shè)人工智能技術(shù)相關(guān)課程培養(yǎng)具有人工智能技術(shù)素養(yǎng)的教師，上崗前就接觸各類智能軟件，不至于入職后難以勝任具有挑戰(zhàn)性的工作，特別是培養(yǎng)人們適應(yīng)智能時(shí)代技能與勞動(dòng)力市場變化的能力。工作單位要邀請優(yōu)秀教師來校開展講座，互相學(xué)習(xí)、交流經(jīng)驗(yàn)，另外可以派學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的教師外出學(xué)習(xí)，返校后教授其他教師，培養(yǎng)一批具有過硬教學(xué)能力和運(yùn)用人工智能技術(shù)的優(yōu)秀教師。此外，所有教師應(yīng)當(dāng)樹立終身學(xué)習(xí)理念，國家、學(xué)校、個(gè)人更要制訂職業(yè)技能培訓(xùn)提升計(jì)劃，每個(gè)人都可以接受相關(guān)培訓(xùn)以提高職業(yè)技能，適應(yīng)時(shí)代對人才提出的新要求。

（三）營造人工智能學(xué)習(xí)氛圍

小學(xué)階段開設(shè)人工智能課程，應(yīng)重在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和編程能力，為培養(yǎng)“符合智能化社會(huì)需求的、具備良好計(jì)算思維和編程能力的創(chuàng)新人才”奠定基礎(chǔ)。在課程內(nèi)容的選擇、難度上符合小學(xué)生的興趣和認(rèn)知水平;課程開發(fā)應(yīng)該具有生活化，是小學(xué)生常見的、可感知的內(nèi)容，從中融入人工智能思維;課程的實(shí)施應(yīng)該采取探究式、任務(wù)式和探究式等多種方法，讓小學(xué)生在探究合作中培養(yǎng)創(chuàng)新意識和能力，并且跨學(xué)科學(xué)習(xí)其他學(xué)科的知識，進(jìn)行多學(xué)科的融合式構(gòu)建，融入人工智能技術(shù)思維。除此之外，學(xué)校信息技術(shù)課程在基礎(chǔ)課程中課時(shí)安排較少，大量信息技術(shù)課時(shí)被其他教學(xué)活動(dòng)擠占，人工智能技術(shù)的傳播主要通過信息技術(shù)課實(shí)現(xiàn)，信息技術(shù)教師教給學(xué)生“玩”人工智能產(chǎn)品的方法，放手讓學(xué)生去玩，在玩中獲得解決問題的直接經(jīng)驗(yàn)。家長應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生以積極的心態(tài)接觸人工智能產(chǎn)品，在適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)時(shí)長下讓孩子放手探索、主動(dòng)建構(gòu)、暢快溝通、課程開發(fā)，學(xué)校和家長三位一體，共同發(fā)力，營造良好的人工智能學(xué)習(xí)氛圍。

（四）建立健全人工智能教育應(yīng)用中的監(jiān)管機(jī)制

人工智能技術(shù)運(yùn)用到教育領(lǐng)域只有十幾年時(shí)間，隨著人工智能技術(shù)不斷深化，將會(huì)進(jìn)一步模糊人類社會(huì)、學(xué)校和網(wǎng)絡(luò)空間的界限，從而衍生出一系列倫理、法律及安全問題。大數(shù)據(jù)的搜集、整理、分析，一方面是海量便捷的共享數(shù)據(jù)，另一方面暴露了用戶隱私的隱患。推進(jìn)數(shù)據(jù)共享的時(shí)候，也要完善數(shù)據(jù)保護(hù)措施，有些智能平臺在發(fā)布數(shù)據(jù)分析結(jié)果時(shí)并未考慮到教師和學(xué)生的個(gè)人隱私問題。教育類智能軟件開發(fā)者應(yīng)當(dāng)建立完善的個(gè)人信息收集、儲(chǔ)存、傳輸、使用等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)安全保障機(jī)制;獲取用戶個(gè)人信息應(yīng)當(dāng)注明采集信息的目的、方式和范圍，并需要經(jīng)過用戶同意;不得以默認(rèn)、捆綁、停止安裝使用等手段變相強(qiáng)迫用戶提供個(gè)人信息，不得獲取與所提供服務(wù)無關(guān)的個(gè)人信息，不得違反相關(guān)法律法規(guī)與用戶約定，不得泄露、非法出售或非法向他人提供用戶個(gè)人信息。面向未成年人群體的教育類智能軟件，應(yīng)當(dāng)確立合適的使用時(shí)間、明確使用者的年齡范圍，對智能軟件中的內(nèi)容嚴(yán)格把關(guān)，不得出現(xiàn)不良頁面;各類服務(wù)于教育的智能軟件平臺必須向相關(guān)部門注冊、登記信息，不得有未登記軟件上架在應(yīng)用商店。通過建立健全人工智能軟件的監(jiān)管機(jī)制，為師生創(chuàng)造綠色的學(xué)習(xí)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉邦奇.智能教育的發(fā)展形態(tài)與實(shí)踐路徑——兼談智能教育與智慧教育的關(guān)系[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2019，29（10）：20-27.

[2]劉邦奇，王亞飛.智能教育：體系框架、核心技術(shù)平臺構(gòu)建與實(shí)施策略[J].中國電化教育，2019（10）：23-31.

[3]黃榮懷，周偉，杜靜，孫飛鵬，王歡歡，曾海軍，劉德建.面向智能教育的三個(gè)基本計(jì)算問題[J].開放教育研究，2019，25（05）：11-22.

[4]伍紅林.人工智能進(jìn)步與教育學(xué)的發(fā)展——交互關(guān)系的視角[J].現(xiàn)代大學(xué)教育，2019（05）：1-7+112.

[5]張廣斌.人工智能時(shí)代的價(jià)值教育：定位、內(nèi)涵與樣態(tài)[J].南京社會(huì)科學(xué)，2019（09）：139-144.