“人工智能+教育”：融合與沖突的路徑探索

戴馨 吳亮 廖雨婷

摘 ? 要：人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了社會(huì)各領(lǐng)域的變革，其中教育領(lǐng)域的變革尤為深刻。文章首先分析了我國(guó)教育人工智能不同階段的研究重點(diǎn)，再?gòu)慕逃闹鲗?dǎo)者、對(duì)象、內(nèi)容和活動(dòng)方式幾個(gè)方面分析了人工智能引發(fā)的教育變革與沖突。教育人工智能的運(yùn)用大幅提高了教學(xué)和管理的效率，但在此過(guò)程中也存在著技術(shù)異化的倫理風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)教育人工智能提出了新挑戰(zhàn)。據(jù)此，文章提出多組織協(xié)作、構(gòu)建新型人工智能治理體制、探索人機(jī)結(jié)合教育新模式等路徑，以應(yīng)對(duì)人工智能與教育發(fā)展不平衡所引發(fā)的沖突。

關(guān)鍵詞：人工智能;教育;教育變革;發(fā)展路徑

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2020）11-0057-05

一、引言

計(jì)算機(jī)科學(xué)家約翰·麥卡錫（John McCarthy）于1956年在達(dá)特茅斯會(huì)議上首次提出“人工智能”（Artificial Intelligence，AI），標(biāo)志著人工智能的誕生。AI的本質(zhì)是對(duì)人的思維信息過(guò)程的模擬，研究和開(kāi)發(fā)用以模擬和拓展人類智能的理論、方法和應(yīng)用系統(tǒng)[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)器學(xué)習(xí)、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)領(lǐng)域取得了諸多實(shí)質(zhì)性成果。近年來(lái)，人工智能達(dá)到了前所未有的發(fā)展高度，深刻影響著人類社會(huì)生產(chǎn)生活各方面。它已融入金融、公共安全、醫(yī)療健康、工業(yè)制造、交通出行等領(lǐng)域，其中人工智能在教育領(lǐng)域中的運(yùn)用給教育帶來(lái)巨大變革，有效地緩解了教育供給側(cè)矛盾，成為未來(lái)教育發(fā)展的保障。

二、我國(guó)教育人工智能的發(fā)展階段

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是AI應(yīng)用于教育領(lǐng)域的先期應(yīng)用，在教師傳道、授業(yè)、解惑過(guò)程中起到了重要的促進(jìn)作用。但是，真正將AI應(yīng)用于教育活動(dòng)中，是在新世紀(jì)互聯(lián)網(wǎng)興起后的20年。AI在我國(guó)教育中的應(yīng)用還要稍晚一些，大致分為初步探索、平緩發(fā)展和急速推進(jìn)三個(gè)階段，每個(gè)階段的研究重點(diǎn)不同。

1.初步探索階段

AI在我國(guó)教育中的應(yīng)用和研究開(kāi)始于2005年以前，此階段為初步探索階段。這一時(shí)期的應(yīng)用主要集中于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的技術(shù)支撐、環(huán)境構(gòu)建、教學(xué)系統(tǒng)模型建構(gòu)以及應(yīng)用前瞻[2]。此外，還包括信息技術(shù)課程設(shè)置意義探討、人工智能課程設(shè)置對(duì)提高學(xué)生信息素養(yǎng)的作用分析、計(jì)算機(jī)教育模式探索以及多媒體教學(xué)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)[3]。此階段理論性研究較多，但開(kāi)發(fā)性研究較少，相關(guān)研究基本能把握教育人工智能的發(fā)展脈絡(luò)。

2.平緩發(fā)展階段

我國(guó)教育人工智能的第二個(gè)研究階段為2005—2015年，此階段為平緩發(fā)展階段。由于遠(yuǎn)程教育的局限性逐漸浮出水面，其教學(xué)缺乏個(gè)性化、智能化、和互動(dòng)性等問(wèn)題需要尋求改善。這一時(shí)期的應(yīng)用側(cè)重于技術(shù)開(kāi)發(fā)型研究，研究的焦點(diǎn)在于智能教學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[4]，例如基于互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)挖掘的智能導(dǎo)師系統(tǒng)。此外，更加深入地探索了智能機(jī)器人教學(xué)，體現(xiàn)在運(yùn)用人工智能轉(zhuǎn)化問(wèn)題學(xué)生[5]、開(kāi)發(fā)兒童智能、培養(yǎng)創(chuàng)新性人才[6]等，研究從認(rèn)知教育層面轉(zhuǎn)向探索人性教育，涉及的內(nèi)容更加廣泛。

3.急速推進(jìn)階段

我國(guó)教育人工智能的第三個(gè)研究階段為2016年至今，此階段為急速推進(jìn)階段。2016年Alpha GO擊敗國(guó)際圍棋冠軍李世石，人工智能再次引發(fā)全球關(guān)注，多國(guó)逐漸把人工智能納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)人工智能將推動(dòng)教育變革。中國(guó)知網(wǎng)上收錄的關(guān)鍵詞為“人工智能”和“教育”的文獻(xiàn)數(shù)量在2016年后呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)上升，此時(shí)的研究不僅涉及教學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，還包括倫理探討。備受關(guān)注的“人工智能威脅論”引申出對(duì)教師、學(xué)生和學(xué)校的研究。對(duì)于教師而言，體現(xiàn)了教師職業(yè)替代問(wèn)題以及人機(jī)協(xié)作教學(xué)模式探討;對(duì)于學(xué)生而言，集中于智能時(shí)代提升個(gè)人能力途徑分析，強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)自身不可替代性的重要性[7];對(duì)于學(xué)校而言，主要集中于改革專業(yè)設(shè)置，加強(qiáng)橫向聯(lián)系，促進(jìn)多學(xué)科融合等推動(dòng)學(xué)校轉(zhuǎn)型的策略研究[8]。

在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G技術(shù)的推動(dòng)下，人工智能教育應(yīng)用愈發(fā)成熟，傳統(tǒng)教育面臨極大沖擊，教師角色轉(zhuǎn)變、學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)范式、教學(xué)過(guò)程的自適應(yīng)性等相互融合，同時(shí)技術(shù)異化、情感教育、隱私泄露等又形成教育困擾。如何將AI技術(shù)優(yōu)勢(shì)融入到現(xiàn)代教育中，高效培養(yǎng)新時(shí)代德才兼?zhèn)淙瞬攀鞘种档锰剿鞯膯?wèn)題。

三、人工智能引發(fā)的教育變革

人工智能為教育的發(fā)展提供了無(wú)窮的機(jī)遇，教育由教育者、受教育者和教育中介系統(tǒng)三個(gè)基本要素組成，因此人工智能帶來(lái)的巨大教育變革主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。首先，人工智能將變革教師角色，改變傳統(tǒng)的師生關(guān)系，教學(xué)活動(dòng)多采用由機(jī)器人教師和人類教師共同教學(xué)的“雙教師制”;其次，人工智能將改善教學(xué)管理過(guò)程，體現(xiàn)在教學(xué)效率的大幅提高與班級(jí)管理的優(yōu)化;最后，人工智能將為學(xué)習(xí)者提供更加個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式，為培養(yǎng)個(gè)性化的創(chuàng)新型人才提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

1.教師角色變革

人工智能賦能教師角色，全能型教師將向?qū)I(yè)型教師發(fā)展，人類教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。智能時(shí)代的信息和知識(shí)更迭速度加劇，人類的生理“缺陷”逐漸暴露，與智能機(jī)器人相比，人類教師很難掌握全部的知識(shí)，即便是掌握了絕大部分知識(shí)，但是在教學(xué)過(guò)程中也很難全部將這些信息傳輸給學(xué)習(xí)者，而機(jī)器人擁有超越人類的知識(shí)儲(chǔ)備量，人類教師在認(rèn)知能力上的局限性可以由智能機(jī)器人教師補(bǔ)足。因此，“人+人工智能”的“雙教師制”將成為人工智能時(shí)代教育領(lǐng)域中的新常態(tài)，人類教師與機(jī)器人教師各有所長(zhǎng)，機(jī)器人教師的優(yōu)勢(shì)在于認(rèn)知教育，人類教師的主要任務(wù)卻是監(jiān)督和控制整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行，因此，人類教師除了掌握教師職業(yè)要求的科學(xué)文化知識(shí)和專業(yè)知識(shí)之外，還要學(xué)習(xí)機(jī)器人的相應(yīng)操作技能[9]。

智能時(shí)代的人類教師將從“知識(shí)的傳輸者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤扒楦械呐囵B(yǎng)者”。沖破傳統(tǒng)知識(shí)教育理念的桎梏，教育將回到它的“育人”原點(diǎn)，開(kāi)展有“人味”的教育。人類教師將更關(guān)注學(xué)生的心理需求及情感變化，教師的教學(xué)活動(dòng)從知識(shí)層上升到精神層，素質(zhì)教育得到真正的貫徹實(shí)施[10]。同時(shí)，技術(shù)的運(yùn)用也在深刻地改變?nèi)祟惖乃季S方式，在傳統(tǒng)的“五育”教學(xué)目標(biāo)中，“智育”總是教育關(guān)注的重點(diǎn)，但在未來(lái)，“德育”、“美育”將成為教師教學(xué)的重點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)特的創(chuàng)造力及想象力，有助于人們適應(yīng)智能時(shí)代的社會(huì)，避免被人工智能替代[11]。

2.學(xué)習(xí)方式變革

人工智能時(shí)代的到來(lái)將帶來(lái)個(gè)性化教育。教育的目的主要是促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，倡導(dǎo)“以學(xué)生為中心”的教育思想使人們的關(guān)注點(diǎn)從“教師如何教”轉(zhuǎn)到“學(xué)生如何學(xué)”，從而更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位。社會(huì)各領(lǐng)域逐漸引入自動(dòng)化機(jī)器，以往重復(fù)的、無(wú)需思考的機(jī)械化人類勞動(dòng)已被機(jī)器替代，教育轉(zhuǎn)而著重培養(yǎng)人的創(chuàng)新思維與能力，強(qiáng)調(diào)個(gè)性化。

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等智能技術(shù)的進(jìn)步，基于人工智能的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)挖掘?yàn)閭€(gè)性化教學(xué)資源構(gòu)建提供了支撐，運(yùn)用人工智能的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，構(gòu)建開(kāi)放學(xué)習(xí)者模型，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者模型的表征以及對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中的數(shù)據(jù)挖掘與推理之后，跟蹤監(jiān)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)[12]。根據(jù)當(dāng)時(shí)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)狀態(tài)和知識(shí)水平等方面對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)行適應(yīng)性地調(diào)整，及時(shí)給予相應(yīng)的指導(dǎo)和干預(yù)，對(duì)滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)需要有重要價(jià)值，最終的目的是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的個(gè)性化學(xué)習(xí)[13]，實(shí)現(xiàn)人的全面發(fā)展。

3.教育管理變革

教育人工智能將改善教學(xué)過(guò)程，提高教學(xué)效率。首先，智能教育機(jī)器人使人類教師沖破繁雜且重復(fù)性工作的枷鎖，節(jié)省出大量時(shí)間投入到教師專業(yè)水平發(fā)展中，研究學(xué)生、教材與教法，提高教學(xué)水平;其次，人工智能將輔助教師構(gòu)建具有生動(dòng)性與開(kāi)放性的課堂。由人類教師編寫腳本，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將學(xué)習(xí)者帶入虛擬的“魔幻世界”，身臨其境地感受課本知識(shí)，輔助教師開(kāi)展“體驗(yàn)式”和“沉浸式”教學(xué)，極大程度調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;最后，人工智能為開(kāi)展個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了有力的技術(shù)支撐。通過(guò)構(gòu)建學(xué)習(xí)者模型，獨(dú)立展現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)偏好、情感信念以及合作能力等特征，加深教師對(duì)學(xué)生的認(rèn)識(shí)，從而依此信息提供定制化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，有針對(duì)性地開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。

教育人工智能將優(yōu)化教育管理過(guò)程，提高管理效率。教育管理者較難充分了解教師的日常工作進(jìn)展，對(duì)于全校綜合性情況的認(rèn)識(shí)存在局限，因此更多是基于“以往的經(jīng)驗(yàn)”做決策。人工智能的加入將創(chuàng)新教育管理的方式，運(yùn)用生物特征識(shí)別技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生在校活動(dòng)情況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理;基于大數(shù)據(jù)做出科學(xué)的決策，實(shí)現(xiàn)智慧化管理。每個(gè)學(xué)生、教師、班級(jí)都有自己的電子檔案，收集他們?cè)谛@活動(dòng)中所發(fā)生的數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘分析每個(gè)學(xué)生存在的學(xué)習(xí)問(wèn)題、每個(gè)教師的教學(xué)水平以及每個(gè)班級(jí)的教學(xué)狀況，從而教學(xué)管理者能有針對(duì)性地開(kāi)展工作。

四、人工智能引起的教育沖突

技術(shù)在教育領(lǐng)域中扮演著非常重要的角色，它影響著教育的主導(dǎo)者、對(duì)象、內(nèi)容和活動(dòng)方式。盡管在近幾十年全世界都在經(jīng)歷技術(shù)的變革，但是與快速更迭的技術(shù)發(fā)展相比，教育系統(tǒng)的變化顯得非常微不足道，因此人工智能給教育帶來(lái)了巨大沖擊。

1.應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，教育人工智能缺乏靈活性

目前在教育領(lǐng)域中使用的人工智能仍然停留在專用人工智能，其對(duì)大數(shù)據(jù)和人類工程師編制的程序有較大的依賴性，依據(jù)人類工程師所輸入的程序，不斷訓(xùn)練機(jī)器走向智能化。另外，智能機(jī)器人能夠從大量的數(shù)據(jù)中通過(guò)相關(guān)性分析總結(jié)出事物發(fā)展的規(guī)律形成新認(rèn)知。因此，教育人工智能離不開(kāi)作為認(rèn)知主體的人類以及大量的支撐數(shù)據(jù)。

與人類教師相比，機(jī)器人教師的靈活性不足。教學(xué)活動(dòng)是人類眾多活動(dòng)中最為普遍的實(shí)踐活動(dòng)，從古至今人類積累了大量的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的突發(fā)問(wèn)題，例如多媒體設(shè)備故障和課堂教學(xué)中學(xué)生提出的新問(wèn)題，人類教師都能妥善的處理。然而，機(jī)器人教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者大多對(duì)于教育領(lǐng)域的知識(shí)是不完整的，因此AI教育系統(tǒng)本身的知識(shí)也是不完整的，從而不能提供最優(yōu)教學(xué)策略。

2.開(kāi)展情感教育，教育人工智能次于人類教師

智能時(shí)代教育關(guān)注的焦點(diǎn)側(cè)重于處理情感問(wèn)題，例如情緒的自我調(diào)節(jié)和行為的改變。社會(huì)的進(jìn)步要求人類應(yīng)具備的技能越來(lái)越復(fù)雜，在教育領(lǐng)域中最大的挑戰(zhàn)在于如何培養(yǎng)二十一世紀(jì)的必備技能，例如創(chuàng)造力和合作能力。人工智能助教與人類教師各有優(yōu)勢(shì)，在認(rèn)知教育層面，智能助教的快速信息檢索以及資源推送的能力遠(yuǎn)高于人類教師，但在情感教育層面，人工智能助教雖然能抓取學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表情動(dòng)作并識(shí)別學(xué)生的情感變化，但在構(gòu)建學(xué)習(xí)者情感模型時(shí)，要收集成百上千位學(xué)習(xí)者的情感數(shù)據(jù)或長(zhǎng)期數(shù)據(jù)是不切實(shí)際的，從而模型開(kāi)發(fā)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)受到影響。此外，可以賦予機(jī)器人情緒變化，開(kāi)發(fā)者在系統(tǒng)中輸入不同情況下人類的情感狀態(tài)，不同的角色有不同的情感動(dòng)態(tài)，由于人類情感的復(fù)雜性，機(jī)器很難完全模擬人類的不同情感狀態(tài)[14]，因此在情感引導(dǎo)教育上，人類教師具有不可替代的地位。

3.存在數(shù)據(jù)泄露，教育人工智能隱私保護(hù)受到挑戰(zhàn)

人工智能技術(shù)的關(guān)鍵在數(shù)據(jù)，其需要大數(shù)據(jù)作為支撐，教育人工智能涉及對(duì)學(xué)習(xí)者各種信息的收集、整理與分析，在大量的信息當(dāng)中，智能教育系統(tǒng)應(yīng)該收集哪些信息，哪些信息才是促進(jìn)學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，怎樣使用這些信息，如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)等問(wèn)題成為人工智能現(xiàn)階段所面對(duì)的重要問(wèn)題。在使用AI教育信息系統(tǒng)時(shí)，需要輸入師生的姓名、電話號(hào)碼、身份證號(hào)、地理位置等信息，教學(xué)過(guò)程中教師與學(xué)生生成的教育數(shù)據(jù)也將收錄其中。因此，教師的教學(xué)行為數(shù)據(jù)與學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)在智能分析技術(shù)下呈現(xiàn)“透明”狀態(tài)，信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)渠道快速傳遞，若對(duì)信息沒(méi)有采取相應(yīng)的保護(hù)措施，信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)將對(duì)參與者帶來(lái)巨大威脅。

4.技術(shù)異化風(fēng)險(xiǎn)，教育人工智能產(chǎn)生倫理層面的問(wèn)題

首先，是否賦予虛擬智能助教相應(yīng)的“人權(quán)”，智能機(jī)器人是否能在發(fā)生教學(xué)事故時(shí)承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任以及它在面臨同樣困惑人類的道德問(wèn)題時(shí)該怎樣做出抉擇等，是人工智能進(jìn)入教育領(lǐng)域?qū)⒂龅降膫惱韱?wèn)題。其次，構(gòu)建學(xué)習(xí)者模型需要全方位的數(shù)據(jù)作為支撐，其中必然包括一些個(gè)人隱私比較敏感的信息，制造智能助教的商家是否會(huì)為了謀取利益而向?qū)W習(xí)者提供虛假信息，智能助教記錄了身體或心理方面有疾病的學(xué)習(xí)者信息，是否會(huì)引發(fā)教師群體對(duì)相應(yīng)學(xué)習(xí)者的“偏見(jiàn)”等倫理問(wèn)題值得考慮。最后，智能機(jī)器人雖然把教師從日常事務(wù)中解放了出來(lái)，但是否又會(huì)使教師進(jìn)入另一個(gè)新的“籠子”里，教師忙于應(yīng)付各種智能操作系統(tǒng)、分析各種數(shù)據(jù)信息從而忽略了教學(xué)，智能機(jī)器人展現(xiàn)出的優(yōu)越性是否會(huì)使教師依賴上它，從而降低深度思考的能力，最終影響教師專業(yè)發(fā)展[15]。