人工智能+教育的融合發(fā)展之路

劉三女牙

（華中師范大學(xué)教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程研究中心常務(wù)副主任，教授）

我們正處在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓄勢(shì)待發(fā)的時(shí)期，人工智能技術(shù)作為新一代信息技術(shù)中的標(biāo)志性存在，為第四次工業(yè)革命提供了強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力，充分發(fā)揮了 “頭雁” 作用，對(duì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的變革與發(fā)展產(chǎn)生了重大且深遠(yuǎn)的影響。黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視人工智能同教育的融合發(fā)展。2017 年7 月，國(guó)務(wù)院印發(fā) 《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，將人工智能在教育等領(lǐng)域的應(yīng)用與公共服務(wù)精準(zhǔn)化水平的提高和人民生活品質(zhì)的提升掛鉤，把智能教育視作智能服務(wù)的重要內(nèi)容；2018 年4 月，教育部發(fā)布 《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，站在教育視角提出 “不斷推動(dòng)人工智能與教育深度融合、為教育變革提供新方式” 的要求，力求為我國(guó)人工智能發(fā)展和教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)提供支撐；2022 年7 月，科技部、教育部等六部門聯(lián)合發(fā)布了 《關(guān)于加快場(chǎng)景創(chuàng)新以人工智能高水平應(yīng)用促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，“在線課堂、虛擬課堂、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)、虛擬教研室、新型教材、教學(xué)資源建設(shè)、智慧校等場(chǎng)景” 成為安全便捷智能社會(huì)建設(shè)要打造的重大場(chǎng)景中的關(guān)鍵組成部分；2022年8 月，《科技部關(guān)于支持建設(shè)新一代人工智能示范應(yīng)用場(chǎng)景的通知》 發(fā)布，智能教育被納入首批示范應(yīng)用場(chǎng)景，用于助力國(guó)家教育數(shù)字化戰(zhàn)略的實(shí)施。過(guò)去幾年間，人工智能與教育之間融合的程度愈發(fā)深入，人工智能+教育有著新進(jìn)展，呈現(xiàn)出新趨勢(shì)，同時(shí)也暴露出一些短板，面臨著多重挑戰(zhàn)。

一、人工智能+教育新進(jìn)展

在機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、數(shù)據(jù)挖掘、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別與處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等人工智能（以下簡(jiǎn)稱AI）技術(shù)的賦能下，教育革新主要發(fā)生在以下四個(gè)方面。

一是智能場(chǎng)域支持的教育教學(xué)流程再造。依托于AI 技術(shù)而打造的智能化學(xué)習(xí)場(chǎng)域?qū)崿F(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的自動(dòng)感知、學(xué)習(xí)情況的實(shí)時(shí)分析、學(xué)習(xí)者模型的精準(zhǔn)建立，既能幫助教師準(zhǔn)確把握學(xué)生學(xué)情，形成高效的教學(xué)評(píng)估與反饋，還能預(yù)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)與滿意度，為提供高質(zhì)量的學(xué)習(xí)服務(wù)打好基礎(chǔ)，為新型 “雙師”（由人類教師和AI 助教組成）教學(xué)模式的實(shí)踐開(kāi)拓出理想空間。值得注意的是，AI 通過(guò)自動(dòng)化教學(xué)任務(wù)提升了教學(xué)效率、減輕了教師負(fù)擔(dān)，讓教師的 “育人” 任務(wù)回歸主線，讓人機(jī)協(xié)同成為教學(xué)常態(tài)，教師將由此迎來(lái)角色轉(zhuǎn)變的重大挑戰(zhàn)。

二是智能服務(wù)支持的知識(shí)供給形態(tài)變革。知識(shí)圖譜、知識(shí)追蹤等AI 技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者特征的識(shí)別與診斷，有助于開(kāi)展資源推薦和個(gè)性化路徑規(guī)劃等服務(wù)活動(dòng)，便于學(xué)生進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)，知識(shí)供給內(nèi)容變得更 “有個(gè)性”。在人機(jī)協(xié)同環(huán)境中，智能服務(wù)借助智能學(xué)伴、教育機(jī)器人、虛擬導(dǎo)師等身份呈現(xiàn)，向?qū)W生提供學(xué)習(xí)輔導(dǎo)和情感支持；VR/AR 創(chuàng)設(shè)出的虛擬環(huán)境，能給予學(xué)生多感官協(xié)同和沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，知識(shí)供給方式變得更 “有趣味”。此外，基于游戲的學(xué)習(xí)環(huán)境憑借開(kāi)放的游戲框架和較高的自由度，做到了寓學(xué)于樂(lè)和 “潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”，保障了學(xué)習(xí)者能動(dòng)性和主動(dòng)性的發(fā)揮，知識(shí)供給模式變得更“有效率”。

三是智能監(jiān)測(cè)支持的教育評(píng)價(jià)模式優(yōu)化。AI 增強(qiáng)的教育教學(xué)評(píng)價(jià)，是以對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)全過(guò)程的數(shù)據(jù)捕獲與智能監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的，能夠充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)作用，在對(duì)學(xué)生在校表現(xiàn)進(jìn)行客觀、公正、動(dòng)態(tài)、精細(xì)化評(píng)價(jià)的同時(shí)，將目光延伸至對(duì)學(xué)生就業(yè)能力和畢業(yè)后可能發(fā)展方向的報(bào)告上，幫助教師依此開(kāi)展教學(xué)反思、創(chuàng)新教學(xué)策略。就面向?qū)W生在校表現(xiàn)的評(píng)價(jià)而言，AI 通過(guò)綜合學(xué)生原始學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及自評(píng)、他評(píng)、互評(píng)等多源數(shù)據(jù)，豐富了評(píng)價(jià)主體，深化了評(píng)價(jià)內(nèi)涵，讓過(guò)程性評(píng)價(jià)和增值性評(píng)價(jià)結(jié)果更加可靠、全面，促使教育評(píng)價(jià)模式從單一走向多元、從粗放走向精細(xì)、從平面走向立體。

四是智能分析支持的教育管理形式創(chuàng)新。AI 環(huán)境下的智能數(shù)據(jù)分析，讓教育管理主體從微觀和宏觀視角來(lái)觀察、理解教育系統(tǒng)中的顯著問(wèn)題與潛在發(fā)展趨勢(shì)。一方面，部分管理任務(wù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，教育管理者的雙手在一定程度上獲得解放，如AI 助教能夠進(jìn)行智能排課和學(xué)業(yè)預(yù)警，IBM 公司的產(chǎn)品Jill Watson 可以全天候地為學(xué)生提供學(xué)術(shù)顧問(wèn)服務(wù)；另一方面，AI 打通了不同教學(xué)場(chǎng)景和管理區(qū)域間的數(shù)據(jù)壁壘，教育管理者能夠?qū)Χ鄬蛹?jí)、多維度、多粒度的教育大數(shù)據(jù)和數(shù)字化資源進(jìn)行深度利用，為教育政策的制定和評(píng)估工作提供全面、精準(zhǔn)、科學(xué)的依據(jù)，以此拓展教育管理視域和助推教育供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。

二、人工智能+教育新趨勢(shì)

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域中應(yīng)用的廣泛與深入，形成了人工智能+教育融合發(fā)展的新趨向，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

一是引領(lǐng)混合教學(xué)的新潮流。線上與線下學(xué)習(xí)場(chǎng)景、物理與虛擬學(xué)習(xí)空間在AI 出現(xiàn)后獲得連接，學(xué)習(xí)空間的聯(lián)通與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的流通，促使多空間融合的立體教學(xué)場(chǎng)形成，混合教學(xué)模式由此擁有成長(zhǎng)的優(yōu)質(zhì)土壤。AI 技術(shù)支持下的混合教學(xué)并非在線教學(xué)和面對(duì)面教學(xué)的簡(jiǎn)單組合，它是兩者交融共生的新機(jī)制，代表著雙線融合教學(xué)的新理念，能夠憑借融通的數(shù)據(jù)信息提升教學(xué)服務(wù)質(zhì)量、優(yōu)化資源分配模式、豐富學(xué)習(xí)活動(dòng)形式，從而向著 “兼顧” 大規(guī)模和差異化的教學(xué)進(jìn)發(fā)，為構(gòu)筑 “以學(xué)生為中心”“以學(xué)生為根本” 的教學(xué)生態(tài)提供保障。當(dāng)然，現(xiàn)階段AI 賦能的混合教學(xué)還存在著諸如數(shù)據(jù)銜接不充分、教學(xué)工具應(yīng)用不到位、教學(xué)模式選擇不合理等問(wèn)題，需要通過(guò)突破技術(shù)研發(fā)難關(guān)、提升教師混合教學(xué)能力、完善混合教學(xué)模式發(fā)展保障機(jī)制等方式，“多管齊下”，使混合教學(xué)乘著AI 巨浪獲得長(zhǎng)足發(fā)展。

二是帶來(lái)人機(jī)共生的新景象。在AI 的參與下，傳統(tǒng)的 “師-生” 教學(xué)范式逐漸演變?yōu)椤皫?機(jī)-生” 三元互動(dòng)機(jī)制[1]，多主體協(xié)同的教育場(chǎng)景由此形成，教育即將迎來(lái)人類與機(jī)器共生的時(shí)代。人機(jī)共生意味著人類與機(jī)器之間“取長(zhǎng)補(bǔ)短”，充分發(fā)揮融合潛能，實(shí)現(xiàn)更深入、更高層次的交互、協(xié)作與共融，而不是簡(jiǎn)單的AI 輔助、增強(qiáng)。人機(jī)共生的理念下，人類教師和AI 教師共同扮演著學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、學(xué)生發(fā)展的促進(jìn)者和學(xué)生情感的呵護(hù)者角色，一同致力于改善學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn) “教書” 和“育人” 工作的提質(zhì)增效。雖然人們已經(jīng)打開(kāi)了人類智能與機(jī)器智能協(xié)同的大門，但教師角色重構(gòu)和職責(zé)轉(zhuǎn)變方向不明晰，不同AI 教育產(chǎn)品間技術(shù)難泛化、策略難遷移[2]，以及算法黑箱、技術(shù)異化、數(shù)據(jù)倫理等問(wèn)題依舊存在，教育者們必須審慎思考如何實(shí)現(xiàn)人機(jī)共信新愿景，如何做好AI 與教育深度融合、持續(xù)發(fā)展的 “守門人”，如何做有溫度和有人文意蘊(yùn)的人工智能+教育。

三是開(kāi)辟終身學(xué)習(xí)的新路徑。AI 為每一位學(xué)習(xí)者提供了終身學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)：對(duì)普通學(xué)習(xí)者而言，AI 正在不斷模糊正式教學(xué)與非正式教學(xué)的界限，碎片化學(xué)習(xí)、游戲化學(xué)習(xí)、混合式學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)形式極大程度地拓展了知識(shí)獲取的邊界；對(duì)特殊學(xué)習(xí)者而言，借助AI 技術(shù)設(shè)計(jì)的教育產(chǎn)品和應(yīng)用能夠滿足在識(shí)字、閱讀、社交等方面有障礙的學(xué)習(xí)者的需求，有效推進(jìn)教育的公平性和包容性。此外，AI 在教育領(lǐng)域的融合具備人性化、情境化、集成化和數(shù)智驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，[3]能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者個(gè)性化特征的關(guān)注和發(fā)展?fàn)顩r的持續(xù)評(píng)估，為形成智能化、動(dòng)態(tài)化、終身伴隨的電子檔案搭建平臺(tái)，幫助建立人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的終身學(xué)習(xí)體系。然而，終身學(xué)習(xí)若想完美落地，仍需要加強(qiáng)技術(shù)滲透、實(shí)現(xiàn)理論創(chuàng)新、制定指導(dǎo)方針等一系列措施的輔助，任重而道遠(yuǎn)。

三、人工智能+教育融合發(fā)展的未來(lái)之路

要走好人工智能+教育融合發(fā)展的未來(lái)路，一方面，要在整體觀念上保持全局觀。人工智能正在同第一、二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深度融合，人工智能+教育處于多產(chǎn)業(yè)變革的大環(huán)境下，全局觀的存在能夠幫助教育者們審時(shí)度勢(shì)，積極關(guān)注相關(guān)行業(yè)動(dòng)向，在利益相關(guān)主體間產(chǎn)生聯(lián)系與合作，形成“政用產(chǎn)學(xué)研” 一體的人工智能+教育創(chuàng)新發(fā)展體系。另一方面，要在具體落實(shí)上做到面向應(yīng)用的價(jià)值實(shí)現(xiàn)。AI 為教育數(shù)字產(chǎn)品的研發(fā)、教育數(shù)字服務(wù)的優(yōu)化和教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了強(qiáng)勁動(dòng)能，因此，要綜合利用AI在產(chǎn)業(yè)升級(jí)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、服務(wù)創(chuàng)新上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加快AI 技術(shù)在教育領(lǐng)域的深度轉(zhuǎn)化與實(shí)際應(yīng)用，讓人工智能真正走進(jìn)人們的學(xué)習(xí)與生活，實(shí)現(xiàn)更 “接地氣” 的應(yīng)用突破，有效賦能教育教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。為此，需從以下三個(gè)層面來(lái)推動(dòng)人工智能+教育融合發(fā)展。

第一，在研究層面，要關(guān)注基礎(chǔ)理論研究與關(guān)鍵技術(shù)革新。開(kāi)展AI 融入教育的基礎(chǔ)理論研究時(shí)，必須綜合考慮教育與學(xué)習(xí)理論、社會(huì)、文化、經(jīng)濟(jì)等諸多因素，從哲學(xué)、教育、信息科學(xué)等不同視角看待技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用，夯實(shí)理論根基，力求形成從理論研究、技術(shù)研發(fā)、教育應(yīng)用到實(shí)踐反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)。面對(duì)人工智能+教育的技術(shù) “無(wú)人區(qū)” 時(shí)，要利用教育發(fā)展的需求倒逼AI 技術(shù)的研發(fā)與升級(jí)，在做到技術(shù)精準(zhǔn)發(fā)力的同時(shí)，通過(guò)探索算法黑箱、算法可解釋性、深層次學(xué)習(xí)分析研究等問(wèn)題認(rèn)識(shí)AI 支持下智能教育的機(jī)理與規(guī)律，促使AI 走向認(rèn)知智能，突破教育中AI 技術(shù)的應(yīng)用局限。

第二，在實(shí)踐層面，要注重新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與人才隊(duì)伍培養(yǎng)。AI 技術(shù)要在教育實(shí)踐中落地，就必須在充分了解教育領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)和未來(lái)教育發(fā)展趨向的前提下，實(shí)施教育新基建，為構(gòu)筑正式和非正式學(xué)習(xí)場(chǎng)所或場(chǎng)景提供便利，為增強(qiáng)優(yōu)質(zhì)教育服務(wù)供給夯實(shí)物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，人工智能+教育的實(shí)踐工作還需要強(qiáng)大的人才力量來(lái)支撐。因此，應(yīng)全面提升教師靈活運(yùn)用AI 技術(shù)開(kāi)展智能教學(xué)活動(dòng)的能力，增強(qiáng)人工智能+教育人才隊(duì)伍 “軟實(shí)力”，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式的變革和教育理念的創(chuàng)變，讓AI 技術(shù)在教育領(lǐng)域中能用、好用、常用，助力多層次、創(chuàng)新型、個(gè)性化的人才培養(yǎng)。

第三，在機(jī)制保障層面，要促進(jìn)多學(xué)科交叉與多主體協(xié)同。AI 作為典型的學(xué)科交叉領(lǐng)域，自然要面臨來(lái)自計(jì)算機(jī)科學(xué)、腦科學(xué)、心理學(xué)、信息科學(xué)、教育學(xué)等學(xué)科的復(fù)雜挑戰(zhàn)，人工智能+教育若想取得質(zhì)的突破，就必須大力推進(jìn)多學(xué)科交叉研究，創(chuàng)建新方法、新范式、新理念。與此同時(shí)，要通過(guò)多主體協(xié)同機(jī)制的建立來(lái)攻堅(jiān)克難，充分調(diào)動(dòng)政府、高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)等各方的積極性，以推動(dòng)人工智能+教育的研究與實(shí)踐工作為目標(biāo)，促進(jìn)體制創(chuàng)新，完善政策保障，為打造人工智能+教育深度融合發(fā)展的全新生態(tài)保駕護(hù)航。