人工智能教育發(fā)展的思考（下）

作者簡(jiǎn)介

孫富春 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教授，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能機(jī)器人”重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組成員，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)

人工智能教育帶來的機(jī)遇

人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用的趨勢(shì)

人工智能有三個(gè)非常重要的服務(wù)主體，分別為教育管理部門、教師、學(xué)生。針對(duì)這三個(gè)主體，我們應(yīng)該做什么、怎樣做，是需要思考的問題。當(dāng)前，人工智能在教育領(lǐng)域運(yùn)用有三個(gè)重要的趨勢(shì)：一是智能教育項(xiàng)目投資熱度高漲，深受資本市場(chǎng)青睞，機(jī)器人的需求規(guī)模逐漸增大。二是將有更多教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)布局智能教育產(chǎn)品研發(fā)。由于教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)擁有大量學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，相比技術(shù)研發(fā)公司和提供解決方案的公司，困難和挑戰(zhàn)更少。億歐智庫(kù)預(yù)計(jì)，未來將會(huì)有更多教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)布局智能教育領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)。三是教師需要具備與人工智能配合教學(xué)的能力。未來教師的重復(fù)性工作將會(huì)被逐漸替代，教師的工作內(nèi)容也會(huì)逐漸改變，管理者要及時(shí)改變教師的培訓(xùn)方式。對(duì)教師來說，能夠與人工智能系統(tǒng)配合，分析智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)報(bào)告，找到適合學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑的技能顯得愈發(fā)重要。同時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)心理方面的輔導(dǎo)需求也會(huì)越來越多。

人工智能對(duì)教育工作的替代性

人工智能在教育機(jī)構(gòu)中的教務(wù)工作、人事行政以及學(xué)校管理等方面應(yīng)用比較廣泛，例如智能圖書館，學(xué)生升學(xué)及職業(yè)規(guī)劃，考勤工作，智能分班排課，校園安防，招生、咨詢管理，等等。

上文中我們提到，人工智能主要服務(wù)于教育的“三位一體”。實(shí)際上，教師在傳授知識(shí)方面有很多東西可以交給人工智能去做，如英語語音測(cè)評(píng)、智能批改+習(xí)題推薦、分級(jí)閱讀，將教師從傳統(tǒng)的工作中解放出來，更多地作用于培養(yǎng)學(xué)生的能力、對(duì)學(xué)生價(jià)值塑造以及心靈溝通方面。例如，英語語音測(cè)評(píng)包括智能口語考試系統(tǒng)和人工智能口語教師兩部分，不論是考前、考中、考后，還是學(xué)習(xí)和測(cè)試，都可以在語音識(shí)別后進(jìn)行自然語言處理，從而得到反饋。又如，教師可以從線上布置作業(yè)并實(shí)現(xiàn)智能批改，即時(shí)出結(jié)果，精準(zhǔn)分析學(xué)情，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自適應(yīng)學(xué)習(xí)，提高教師的工作效率。再如，人工智能可以根據(jù)不同學(xué)生的智力和心理發(fā)育程度，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、語音識(shí)別、自然語言處理，然后給出學(xué)情報(bào)告，匹配適合的書目，實(shí)現(xiàn)分級(jí)閱讀。

學(xué)生也需要服務(wù)，需要考情分析，想看看美國(guó)某個(gè)大學(xué)是怎么出考題的，通過搜索，學(xué)生很容易找到，這樣便可以有的放矢，通過比較，不斷學(xué)習(xí)，不斷提高自己的能力。人工智能在學(xué)生完成課后作業(yè)與課外習(xí)題練習(xí)中的應(yīng)用，主要包括題目搜索與推薦，如拍照搜題和題庫(kù)類產(chǎn)品，這類產(chǎn)品可以解決學(xué)生搜題、找題的麻煩。

智能教育機(jī)器人

有人曾說，人工智能什么時(shí)候能把教師取代就好了。為什么呢？智能教育中的機(jī)器人有著符合大部分人審美標(biāo)準(zhǔn)的外貌，非常標(biāo)準(zhǔn)的語言，精心設(shè)計(jì)的慕課、動(dòng)畫。個(gè)人認(rèn)為，在知識(shí)傳授方面未來完全可以交給機(jī)器人，教師則主要進(jìn)行個(gè)性化輔導(dǎo)。隨著教育機(jī)器人的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)教學(xué)中的學(xué)科限制將逐漸被打破，機(jī)器人將為教育界帶來新的模式。

世界上主要經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)都重視教育機(jī)器人的研發(fā)和創(chuàng)新教學(xué)。教育機(jī)器人研究領(lǐng)域歸納為教育導(dǎo)向與計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)向兩大范疇，在此我用一個(gè)例子進(jìn)行解釋。我有一名博士生學(xué)生在研究賓果育兒機(jī)器人，該學(xué)生針對(duì)幼兒階段的幼兒園痛點(diǎn)和家長(zhǎng)痛點(diǎn)，如幼兒園面臨的幼師少、沒特色、水平低、招生難等，家長(zhǎng)焦慮的沒有能力和精力教育孩子、對(duì)園所不放心等，研究開發(fā)了一款教育機(jī)器人。教育機(jī)器人可以協(xié)助教師教學(xué)，輔助家長(zhǎng)陪伴和照顧孩子，增加兒童學(xué)習(xí)興趣。在家庭中，父母無法時(shí)刻陪伴孩子時(shí)，教育機(jī)器人可以起到陪護(hù)作用，保障兒童安全。教育機(jī)器人根據(jù)兒童表情、具體情境，與兒童聊天，而不是簡(jiǎn)單問答。教育機(jī)器人還可以輔助教師語言教學(xué)，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一口語練習(xí)。它通過互動(dòng)教學(xué)，提供STEAM教育、編程學(xué)習(xí)，增加兒童動(dòng)手能力，提升學(xué)習(xí)興趣;內(nèi)置大量百科知識(shí)，實(shí)時(shí)回答兒童各種問題等。教育機(jī)器人通過拍照、視頻等功能記錄兒童日常成長(zhǎng)，協(xié)助教師、家長(zhǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控兒童日常安全和進(jìn)步。在與兒童日常互動(dòng)的基礎(chǔ)上，記錄兒童興趣愛好、生活習(xí)慣等。

我國(guó)非常重視教育的發(fā)展工作，在教育部部長(zhǎng)陳寶生看來，未來智能教育發(fā)展可能有以下幾條路：一是普及之路。及時(shí)將人工智能的新技術(shù)、新知識(shí)、新變化提煉概括為新的話語體系，根據(jù)大中小學(xué)生的不同認(rèn)知特點(diǎn)，讓人工智能新技術(shù)、新知識(shí)進(jìn)學(xué)科、進(jìn)專業(yè)、進(jìn)課程、進(jìn)教材、進(jìn)課堂、進(jìn)教案，進(jìn)學(xué)生頭腦，讓學(xué)生對(duì)人工智能有基本的意識(shí)、概念、素養(yǎng)、興趣。此外，還需引導(dǎo)教師，并進(jìn)一步推進(jìn)全民智能教育，提升全民人工智能素養(yǎng)。二是融合之路。立足人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和教育管理的實(shí)際需求，建立起教育與人工智能產(chǎn)業(yè)的對(duì)接對(duì)話機(jī)制，將產(chǎn)業(yè)界的創(chuàng)新創(chuàng)造及時(shí)轉(zhuǎn)化為教育技術(shù)新產(chǎn)品，穩(wěn)步推進(jìn)包括智能教室、智能實(shí)驗(yàn)室、智能圖書館等設(shè)施的智慧校園建設(shè)，提供更多更優(yōu)的人工智能教育的基礎(chǔ)設(shè)施。三是變革之路。發(fā)揮好、利用好人工智能技術(shù)在推動(dòng)學(xué)校教育教學(xué)變革、推動(dòng)學(xué)校治理方式變革、推動(dòng)終身在線學(xué)習(xí)中的作用。四是創(chuàng)新之路。將科技創(chuàng)新作為引領(lǐng)力量，深入開展智能教育應(yīng)用戰(zhàn)略研究，探索智能教育的發(fā)展戰(zhàn)略、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及推進(jìn)路徑。

人工智能教育帶來的挑戰(zhàn)

在人工智能教育方面，目前主要存在數(shù)據(jù)積累不足、市場(chǎng)認(rèn)知不夠、人才短缺等問題。

與金融、醫(yī)療等領(lǐng)域不同，教育過程本身是十分復(fù)雜的，每個(gè)學(xué)生的接受程度、學(xué)習(xí)速度、擅長(zhǎng)學(xué)科和領(lǐng)域都不同，人工智能要解決的是“千人千面”的問題。在這樣的高要求下，人工智能需要大量的數(shù)據(jù)積累和高精尖的復(fù)合型人才。同時(shí)，目前智慧教育領(lǐng)域產(chǎn)品的市場(chǎng)認(rèn)知度不足，這些都是當(dāng)下亟待解決的問題。

人工智能教育中教師角色轉(zhuǎn)變方面存在障礙。

很多老教師、中年教師在接觸人工智能教育的過程中，發(fā)現(xiàn)教材教案中很多內(nèi)容也發(fā)生了很大的變化，他們是否愿意接受這么大的變革？還有些人會(huì)覺得過多地運(yùn)用人工智能技術(shù)會(huì)削弱教師與學(xué)生之間的溝通互動(dòng)。另外，教師與人工智能系統(tǒng)之間如何協(xié)調(diào)地工作，即人機(jī)協(xié)同，也會(huì)遇到很多的問題。

人工智能教育中倫理、社會(huì)及安全方面的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

信息泄露是人工智能教育面臨的主要風(fēng)險(xiǎn)及威脅之一，尤其是私密性較高的數(shù)據(jù)信息的泄露。同時(shí)，人工智能教育應(yīng)用中還存在一定的網(wǎng)絡(luò)攻擊安全隱患和潛在風(fēng)險(xiǎn)影響。

人工智能教育給學(xué)生帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

一方面，與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)相比，人工智能時(shí)代的信息獲取更加便捷，對(duì)信息的處理能力將會(huì)是未來學(xué)生必須具備的核心能力，這就要求學(xué)生不僅應(yīng)該具備認(rèn)知能力，還應(yīng)該具備全球素養(yǎng)、開放心態(tài)、自主管理能力、數(shù)字素養(yǎng)等。另一方面，人工智能時(shí)代的學(xué)習(xí)將以學(xué)生為中心，學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中處于主體地位，可以根據(jù)智能教學(xué)系統(tǒng)生成個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，安排學(xué)習(xí)進(jìn)度，開展小組合作學(xué)習(xí)等。個(gè)性化學(xué)習(xí)方式對(duì)學(xué)生的自我調(diào)節(jié)和管理水平有更高的要求，在實(shí)際教學(xué)過程中也應(yīng)重視對(duì)學(xué)生自我管理能力的培養(yǎng)。

人工智能教育經(jīng)歷的四級(jí)跳及存在的缺陷

一級(jí)跳：由“野路子”興起。1990年—2010年，真正做人工智能的人都是在自己已有的程序能力基礎(chǔ)上研究深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)要素，人工智能只有“野路子”，沒有系統(tǒng)的高等教育。

二級(jí)跳：進(jìn)入高校研究生教育，成為專門的研究方向。這一階段，人工智能的理論與學(xué)習(xí)框架已經(jīng)成形，算力、算法、數(shù)據(jù)“鐵三角”成為業(yè)界的廣泛共識(shí)，人工智能教育走向一定的專業(yè)性。

三級(jí)跳：本科專業(yè)教育。人工智能在大學(xué)中成為相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科大概從2016年開始，這也意味著人工智能建立了完備的教學(xué)、教育體系，各類數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)、軟件編程、硬件架構(gòu)等內(nèi)容被關(guān)聯(lián)整合。

四級(jí)跳：本科通識(shí)教育。這一階段正在發(fā)生，人工智能教育正變成一種多學(xué)科的通識(shí)教育，而不再僅僅是一門專業(yè)，用到人工智能學(xué)科、引入人工智能教育的情況可能會(huì)越來越多。

經(jīng)歷四級(jí)跳后，越來越多的人工智能人才被培養(yǎng)出來。但從本科的學(xué)科及課程角度看，人工智能教育要前移，從專業(yè)艱深的“大神能力”到普惠下沉的專業(yè)課程，必然會(huì)有操作層面的挑戰(zhàn)?？偟膩砜?，與課程設(shè)置、教材等相關(guān)的有以下三大挑戰(zhàn)：人工智能教育下沉意味著課程理論要有底層化的體系;人工智能天生與實(shí)踐緊密結(jié)合，必須避免“空中樓閣”;人工智能尚在快速發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的探索和創(chuàng)新還有很大的空間。

當(dāng)然，人工智能在輔助教育的同時(shí)，也必然存在缺陷?，F(xiàn)今人工智能的很多算法是基于神經(jīng)系統(tǒng)做的，例如深度學(xué)習(xí)，這就必然帶有我們?nèi)祟愃季S的缺陷。大家知道，人類有種缺陷：哪個(gè)地方聽得多了，就會(huì)傾向哪個(gè)方面。所以，神經(jīng)系統(tǒng)訓(xùn)練的人工智能系統(tǒng)，會(huì)存在算法歧視。比如，把一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)訓(xùn)練得專門偏好男性員工，那么在員工招募時(shí)，女性求職者在申請(qǐng)過程中就很難成功。所以算法歧視淹沒在人工智能的算法里面。因此，在人工智能領(lǐng)域，如何把人工智能的理論跟教學(xué)環(huán)節(jié)的各個(gè)方面都匹配，如何幫助我們真正提高學(xué)生的能力，是我們?cè)谖磥硪欢螘r(shí)間需要努力解決的問題。

最后我想強(qiáng)調(diào)，未來的人工智能教育，一定要做到幫助人工智能“能理解、會(huì)思考”，真正使我們的教育在“三位一體”方面引領(lǐng)一些重要的革命。