淺談人工智能教育的發(fā)展

張益銘

摘? ?要： 大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，人工智能教育的發(fā)展在促進(jìn)教育領(lǐng)域變革的同時(shí)，也面臨亟待解決的難題。本文查閱近十年的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行研究，分析人工智能教育的發(fā)展難題，結(jié)合國(guó)情思考解決方案。在政府的大力支持和正確引導(dǎo)下，人工智能教育的發(fā)展將呈現(xiàn)持續(xù)向好的趨勢(shì)。人工智能教育給教育領(lǐng)域帶來的革新將推動(dòng)智慧教育創(chuàng)新性發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 智能? ?人工智能? ?人工? ?教育? ?發(fā)展

1.引言

長(zhǎng)久以來技術(shù)一直是推進(jìn)人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要的動(dòng)力源泉，也是促使教育變革的堅(jiān)強(qiáng)動(dòng)力。從古至今每次技術(shù)革命都為教育領(lǐng)域帶來新的文化，促使其產(chǎn)生新的變化，但是并不是每次技術(shù)革命都會(huì)促使教育發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革。2016年第三次人工智能革命興起，人工智能技術(shù)迅速發(fā)展并在信息處理、機(jī)器人視聽說識(shí)別、智能系統(tǒng)及囊括的其他學(xué)科領(lǐng)域中獲得了里程碑式的成就。人工智能推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)技術(shù)更新，大大加快了其在全球發(fā)展中發(fā)揮重要作用的占有率變化，引起了國(guó)際范圍的廣泛關(guān)注，各國(guó)紛紛出臺(tái)了相關(guān)政策規(guī)劃，力爭(zhēng)搶占人工智能在世界范圍內(nèi)的科技制高點(diǎn)，一些傳統(tǒng)職業(yè)被人工智能的產(chǎn)品取代已經(jīng)成為時(shí)代的潮流。

在人工智能的推動(dòng)下，教育領(lǐng)域正在發(fā)生一場(chǎng)由內(nèi)而外的變革。與此同時(shí)，教育技術(shù)經(jīng)歷了傳統(tǒng)教育多媒體輔助授課階段，在人工智能技術(shù)的推動(dòng)下已經(jīng)進(jìn)入信息化教育階段。但人工智能與教育的融合是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)的事業(yè)。任何事物在發(fā)展中都有自己的客觀發(fā)展規(guī)律，人工智能與教育融合面臨一些亟待解決的問題，如在當(dāng)下人工智能教育發(fā)展的探索階段怎樣在教育過程中恰當(dāng)合理地引入人工智能技術(shù)提高教學(xué)質(zhì)量減輕師生負(fù)擔(dān);人工智能基礎(chǔ)性教育應(yīng)該如何在中小學(xué)實(shí)現(xiàn)普及和落實(shí);如何使人工智能專業(yè)在全國(guó)范圍內(nèi)的高校實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量有價(jià)值的開設(shè)普及等一系列相關(guān)問題都需要得到及時(shí)妥善的處理。

2.促成人工智能與教育融合的背景

2.1人工智能的發(fā)展

1943年阿蘭·圖靈經(jīng)過著名的“圖靈實(shí)驗(yàn)”后首次提出了人工智能的概念——能夠成功騙過人類并使其相信自己也是人類的機(jī)器就具有人工智能，稱為智能機(jī)器。1946年馮·諾依曼教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出了世界上第一臺(tái)具有編程功能、完全圖靈的通用計(jì)算機(jī)并將其命名為埃尼阿克（ENIAC），從此人工智能的發(fā)展被提上日程。初代電子計(jì)算機(jī)采用的是電子管技術(shù)，體積龐大且運(yùn)行速度慢內(nèi)存也很小。此后電子計(jì)算機(jī)先后獲得兩次重要的技術(shù)升級(jí)，經(jīng)歷晶體管階段、集成電路階段后，于1970年進(jìn)入第四次發(fā)展階段——大規(guī)模集成電路階段并且沿用至今。隨著電子計(jì)算機(jī)的升級(jí)換代，功能和運(yùn)行速度大幅提升，同時(shí)編程技術(shù)獲得階段性的升級(jí)優(yōu)化，成為適合人工智能的“種子”迅速發(fā)芽壯大的溫床。人工智能技術(shù)的成長(zhǎng)就像一棵藤蔓植物，隨著生長(zhǎng)發(fā)展將“觸須”伸展到各學(xué)術(shù)領(lǐng)域吸收所需的知識(shí)養(yǎng)分，不再僅僅拘泥于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，目前已形成了以計(jì)算機(jī)科學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)和語言學(xué)等知識(shí)為基礎(chǔ)，輔以自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的所有學(xué)科的局面。尼爾遜教授曾這樣定義人工智能：“人工智能是關(guān)于知識(shí)的學(xué)科——怎樣表示知識(shí)及怎樣獲得知識(shí)并使用知識(shí)的科學(xué)?！弊?970年以來，人工智能技術(shù)得到了快速發(fā)展，以迅猛之勢(shì)成長(zhǎng)為在理論和實(shí)踐上日趨完善的獨(dú)立分支學(xué)科。

2.2教育的發(fā)展

教育狹義上指專門組織的學(xué)校教育;廣義上指影響人身心發(fā)展的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。“教育”一詞來源于孟子的“得天下英才而教育之”。拉丁語educare是西方“教育”一詞的來源，意思是“引出”。從出生起教育便開始常伴人左右，并且在人的生命中產(chǎn)生持久而深刻的影響。在西方國(guó)家，教育起源于古希臘哲學(xué)教育和貴族教育，在很大程度上受宗教組織的影響，歐洲很多初代大學(xué)都富有濃厚的天主教色彩。在我國(guó)，教育開始于中國(guó)古典著作。早在遠(yuǎn)古時(shí)期人們就開始以言傳身教的方式教育后代如何捕獵和存活，這是教育的最初形態(tài)。自有文字記載以來，文字成為教育和經(jīng)驗(yàn)的有效載體。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，諸子百家思想齊相涌現(xiàn)，各學(xué)派自成體系爭(zhēng)奇斗艷，此時(shí)我國(guó)的思想文化達(dá)到空前繁榮，對(duì)教育的發(fā)展產(chǎn)生極大影響。封建社會(huì)時(shí)期，教育主要以古典著作、儒家思想作為理論支撐和核心內(nèi)容。近現(xiàn)代以來，外來思想文化對(duì)本土文化封建思想產(chǎn)生沖擊，教育內(nèi)容開始不再拘泥于四書五經(jīng)。教育內(nèi)容與人的工作、生活息息相關(guān)，人們學(xué)到的理論知識(shí)不經(jīng)過大量的實(shí)戰(zhàn)操作是無法完全掌握的，甚至現(xiàn)在有部分已經(jīng)工作了的高校畢業(yè)生表示，在學(xué)校學(xué)到的理論知識(shí)無法很好地支持自己的工作，需要在工作后經(jīng)過大量實(shí)踐操作才能真正掌握所學(xué)相關(guān)知識(shí)，使工作按照正常軌道進(jìn)行。這是各單位新員工需要接受培訓(xùn)的原因之一。

2.3人工智能教育的小試牛刀

人工智能教育可以大大縮短培訓(xùn)時(shí)間，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。美國(guó)國(guó)防部為了縮短海軍新兵的技能訓(xùn)練時(shí)間的同時(shí)增強(qiáng)新兵作戰(zhàn)能力，設(shè)立了“教育優(yōu)先”項(xiàng)目，并且投資開發(fā)了一款智能導(dǎo)師系統(tǒng)。事實(shí)證明，采用了人工智能教育技術(shù)的智能導(dǎo)師系統(tǒng)能在很大程度上縮短訓(xùn)練海軍新兵技能所需的時(shí)間——使用智能導(dǎo)師系統(tǒng)能夠在短短幾個(gè)月內(nèi)培養(yǎng)海軍新兵奶和具有多年經(jīng)驗(yàn)及豐富知識(shí)的海軍專家水平相當(dāng)?shù)哪芰?。并且在該?xiàng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，接受過幾個(gè)月的智能導(dǎo)師系統(tǒng)培訓(xùn)的新兵在相關(guān)知識(shí)測(cè)試和真實(shí)環(huán)境的問題解決過程中的表現(xiàn)要優(yōu)于具有七到十年實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的海軍專家。同樣的，將智能導(dǎo)師系統(tǒng)用于工人培訓(xùn)，可以使他們用比人工培訓(xùn)更少的時(shí)間掌握更高級(jí)別的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并且獲得更高的工資收入。

3.人工智能教育的三大落腳點(diǎn)

3.1校園里的人工智能教育

目前引入多媒體的教學(xué)形式并不算是人工智能教育，它在豐富課堂形式和內(nèi)容的同時(shí)增加了教師的備課負(fù)擔(dān)。未來的人工智能教育系統(tǒng)不是用來代替教師的，而是成為教師的有力助手和工具，以幫助學(xué)生獲得全面發(fā)展和給師生減輕工作和學(xué)習(xí)壓力為目標(biāo)進(jìn)行工作。人工智能教育系統(tǒng)的有效應(yīng)用離不開教育各方面的大數(shù)據(jù)收集利用。大數(shù)據(jù)從人一降生就伴隨著人，人的一生從始至終都伴隨著大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和利用，同樣在人一生的教育經(jīng)歷中大數(shù)據(jù)也是無處不在的。

教師除了課堂教學(xué)外還需要課前備課、課后批改作業(yè)、階段測(cè)試學(xué)生掌握情況及根據(jù)每個(gè)學(xué)生的階段性學(xué)情反饋進(jìn)行教學(xué)調(diào)整。人工智能教育系統(tǒng)可以通過相關(guān)大數(shù)據(jù)分析提供更好的、適合不同學(xué)習(xí)風(fēng)格學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和教學(xué)順序，比如有的學(xué)生適合舉一反三的引導(dǎo)式教學(xué)，有的學(xué)生更偏向圖文并茂的生動(dòng)教學(xué)，有的學(xué)生能夠根據(jù)課本順序?qū)W習(xí)，但有的學(xué)生更適合獨(dú)特的學(xué)習(xí)順序。針對(duì)不同學(xué)生采取不同的教學(xué)模式，真正做到因材施教，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育。這有利于擺脫大班式一刀切教學(xué)，使每個(gè)學(xué)生都能獲得更好發(fā)展。利用人工智能教育系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)生作業(yè)批改、試卷分析等工作能夠準(zhǔn)確及時(shí)地反映學(xué)生的功課弱點(diǎn)并反饋到教學(xué)系統(tǒng)中。學(xué)生利用人工智能教育系統(tǒng)學(xué)習(xí)，不但能夠主動(dòng)查漏補(bǔ)缺，而且能夠接收到系統(tǒng)根據(jù)功課反饋推出的私人訂制版課后作業(yè)，幫助學(xué)生補(bǔ)齊功課短板，既避免了學(xué)生課下的盲目補(bǔ)課，又準(zhǔn)確有效地補(bǔ)足了學(xué)習(xí)弱點(diǎn)。人工智能教育技術(shù)涉及廣泛而龐大的知識(shí)庫(kù)，能夠極大地拓寬學(xué)生的認(rèn)知范圍，有效地為教師工作減負(fù)。此外，人工智能利用實(shí)時(shí)收集到的教育信息可以分析學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，及時(shí)調(diào)整采用適合學(xué)生的教育模式，甚至可以及時(shí)檢測(cè)到學(xué)生的學(xué)習(xí)滑坡和厭學(xué)傾向，發(fā)揮預(yù)警作用。教師能夠根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和課后任務(wù)的完成狀況數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)快速準(zhǔn)確地了解學(xué)生的德智體美勞全面發(fā)展?fàn)顩r，并根據(jù)對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)及時(shí)采取相應(yīng)的措施。

3.2人工智能教育的基礎(chǔ)教學(xué)

一項(xiàng)新的專業(yè)知識(shí)要得到推廣需要從基礎(chǔ)教育抓起，正如我國(guó)的英語教學(xué)，四十多年前英語只在高中階段開設(shè)，那時(shí)英語的普及程度并不高，當(dāng)英語課程普及到小學(xué)甚至幼兒園時(shí)，英語學(xué)習(xí)群體日漸龐大。目前人工智能尚存在于小眾的、尖端科研的層面，要想使人工智能得到推廣并被廣大人民群眾接受，就需要從基礎(chǔ)教育做起。小學(xué)課程中的信息技術(shù)課程和信息科學(xué)課程可以作為人工智能基礎(chǔ)知識(shí)教育的切入點(diǎn)。計(jì)算機(jī)科學(xué)、編程技術(shù)是人工智能的基礎(chǔ)，教育系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)從義務(wù)教育階段開始重視信息技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生打好人工智能理論知識(shí)和基本操作的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)課程偏向于實(shí)操和死記硬背，在課程知識(shí)逐漸深化的過程中應(yīng)當(dāng)注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行及時(shí)的查漏補(bǔ)缺。從高中階段開始建立正式的人工智能課程體系，學(xué)習(xí)系統(tǒng)化、具體化的編程等相關(guān)人工智能基礎(chǔ)技術(shù)知識(shí)。大學(xué)階段應(yīng)當(dāng)銜接義務(wù)教育和高中階段的人工智能基礎(chǔ)學(xué)習(xí)設(shè)立獨(dú)立的人工智能專業(yè)，與研究項(xiàng)目掛鉤，定向培養(yǎng)人工智能技術(shù)優(yōu)秀人才，補(bǔ)充人工智能技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)。師范專業(yè)應(yīng)當(dāng)設(shè)立人工智能教學(xué)類專業(yè)和人工智能教育系統(tǒng)操作相關(guān)課程，以滿足人工智能基礎(chǔ)教育應(yīng)用對(duì)于師資的需求。在義務(wù)教育及高中階段的信息技術(shù)類課程中，人工智能課程是不可或缺的組成部分，教育部門應(yīng)監(jiān)督信息技術(shù)課程教學(xué)在各學(xué)校的認(rèn)真實(shí)施，管理部門應(yīng)當(dāng)落實(shí)各學(xué)校對(duì)于人工智能技術(shù)性課程的學(xué)生學(xué)習(xí)考核情況，嚴(yán)禁形式主義和應(yīng)付工作。教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容和學(xué)術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)必須及時(shí)更新，必須嚴(yán)格保證學(xué)校教科書的科學(xué)性、嚴(yán)格性和標(biāo)準(zhǔn)化。每學(xué)期進(jìn)行的教師培訓(xùn)工作應(yīng)當(dāng)加入人工智能教育相關(guān)內(nèi)容，必須及時(shí)培訓(xùn)學(xué)校的一線教師使其成為未來人工智能教育的主要力量。

3.3高校內(nèi)人工智能教育的推廣普及

人工智能在促進(jìn)國(guó)際社會(huì)各行各業(yè)飛速發(fā)展變革的同時(shí)刺激著教育事業(yè)作出反應(yīng)。教育必須適應(yīng)人工智能對(duì)社會(huì)各方面帶來的巨大影響，并且培育出適應(yīng)這種變化的人才，同時(shí)人工智能技術(shù)的發(fā)展需要源源不斷的人才支持，因此人工智能教育的人才培養(yǎng)顯得十分重要。當(dāng)下人工智能發(fā)展處于初級(jí)階段正是亟須人才的時(shí)候，人工智能教育的普及將為人工智能技術(shù)發(fā)展提供優(yōu)秀的人才力量。在中國(guó)，擁有人工智能相關(guān)專業(yè)和培養(yǎng)人工智能技術(shù)最著名的學(xué)校有北京大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)、上海大學(xué)等。其中，北京大學(xué)智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)主要從事智能機(jī)器人、機(jī)器感知、智能信息處理，機(jī)器學(xué)習(xí)研究與教學(xué)等跨學(xué)科研究;清華大學(xué)的計(jì)算機(jī)系智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是國(guó)內(nèi)人工智能人才培養(yǎng)和科研的中心;上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)系余凱教授團(tuán)隊(duì)的智能語音技術(shù)贏得了許多國(guó)際評(píng)估冠軍，并達(dá)到了世界一流水平。目前我國(guó)有一百八十所高校成功申請(qǐng)并設(shè)立了人工智能專業(yè)，這是教育領(lǐng)域?yàn)槿斯ぶ悄艿陌l(fā)展提供的良好開端，但是就現(xiàn)在來說，我國(guó)人工智能在全國(guó)范圍內(nèi)的高校并不普及，開設(shè)人工智能專業(yè)的大學(xué)只占少數(shù)且總體來說招生數(shù)量小，一些學(xué)校的人工智能專業(yè)目前仍是不成熟的初級(jí)發(fā)展階段，是“冷門”專業(yè)，知識(shí)結(jié)構(gòu)不完善、內(nèi)容淺散不精。對(duì)此，政府部門應(yīng)當(dāng)提供資金支持，頒布相關(guān)政策支持人工智能專業(yè)在教育領(lǐng)域的高質(zhì)量推廣普及及人工智能與教育的融合，促進(jìn)人工智能教育的完善和推廣。將高校人工智能專業(yè)與相關(guān)人工智能科研掛鉤，注重理論的實(shí)踐和實(shí)戰(zhàn);設(shè)立多個(gè)創(chuàng)新性的人工智能科技大賽激勵(lì)學(xué)生在認(rèn)真學(xué)習(xí)課程知識(shí)的同時(shí)能夠頭腦風(fēng)暴促進(jìn)技術(shù)新發(fā)展。與此同時(shí)國(guó)家應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)相關(guān)法律實(shí)施，重視創(chuàng)新和保護(hù)專利，嚴(yán)懲剽竊侵權(quán)行為。

4.結(jié)語

人工智能教育是教育領(lǐng)域的新鮮血液，人工智能領(lǐng)域和教育領(lǐng)域的融合將有力地推動(dòng)教育改革，推動(dòng)智慧教育的建成完善。雖然目前人工智能教育的接受范圍較窄，很多人對(duì)其定義模糊，但是在政府和媒體的正確引導(dǎo)和知識(shí)普及的作用下人工智能教育技術(shù)將得到更廣泛的推行。在政府的大力支持和鼓勵(lì)下，人工智能教育的發(fā)展將呈現(xiàn)持續(xù)向好的趨勢(shì)。

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