教育社會實驗：人工智能融入教育的研究新探索

童莉莉 張晨 黃榮懷 雷鳳宇 楊贊波

摘要：該文針對以人工智能為代表的新一代數(shù)字技術(shù)在教育領(lǐng)域帶來的計算智能與認(rèn)知規(guī)律匹配、學(xué)習(xí)活動時間與空間靈活設(shè)計、發(fā)展性與安全性博弈等新需求，提出了教育社會實驗的研究范疇和設(shè)計框架，系統(tǒng)論述了實驗?zāi)繕?biāo)—環(huán)境組織—方法體系—測量工具—應(yīng)用反饋這5個實驗環(huán)節(jié)，并選取以促進計算智能與認(rèn)知規(guī)律良好擬合的智能教育應(yīng)用軟件測試探索實驗為例解讀實驗結(jié)果的應(yīng)用方向。為科學(xué)測量人工智能教育應(yīng)用帶來的真實社會影響做了路徑探索。

關(guān)鍵詞：社會實驗；人工智能；循證研究；教育規(guī)律

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)識碼：A

* 本文系2020年度教育部-中國移動科研基金項目“人工智能條件下的教育實驗研究”（項目編號：MCM20200404）、 2021年度國家高端智庫重點研究項目“智能技術(shù)變革教育的社會實驗研究”（項目編號：Gb2021013）研究成果。

人工智能是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力，正深刻改變著人們的生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)方式，推動人類社會迎來人機協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享的智能時代。習(xí)近平總書記在致2019年國際人工智能與教育大會賀信中指出：中國高度重視人工智能對教育的深刻影響，積極推動人工智能和教育深度融合，促進教育變革創(chuàng)新，加快發(fā)展適合每個人的教育、更加開放靈活的教育[1]。2021年11月聯(lián)合國教科文組織于該組織第41屆大會上面向全球發(fā)布《共同重新構(gòu)想我們的未來：一種新的教育社會契約》（以下簡稱“教育的未來”報告），報告指出數(shù)字技術(shù)具有巨大的變革潛力，但我們尚未研究清楚如何發(fā)揮其潛能。應(yīng)重新設(shè)計學(xué)校建筑、空間、時間安排、課程表和學(xué)生分組，以鼓勵和推動個人一起學(xué)習(xí)[2]。以人工智能為代表的現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)將革新教育教學(xué)模式，對教育對象產(chǎn)生長遠(yuǎn)影響，并通過融入教育活動對整個社會產(chǎn)生影響。但人工智能技術(shù)應(yīng)用落地帶來的真實社會影響的科學(xué)測量和分析，仍然是人工智能研究的“盲區(qū)”[3]。

2021年9月中央網(wǎng)信辦聯(lián)合國家發(fā)改委、教育部等八部門評選并公布10家綜合型和82家特色型國家智能社會治理實驗基地名單，明確指出通過社會實驗的科學(xué)方法體系，超前探索智能社會的運行模式，打造一批智能社會治理的樣板，加快推動數(shù)字社會的建設(shè)，這是人工智能研究盲區(qū)探索的先行之舉。

社會實驗（Social Experiment）是一種檢驗特定政治、經(jīng)濟、科技因素被引入真實社會情境所產(chǎn)生效應(yīng)的經(jīng)典方法論，為持續(xù)跟蹤和分析人工智能等新興技術(shù)的社會影響，探究智能化時代的社會發(fā)展規(guī)律提供了可以借鑒的研究路徑[4]。

本文將追述社會實驗的經(jīng)典學(xué)理體系、闡明人工智能融入教育的新需求，聚焦智能時代教育社會實驗的研究路徑和設(shè)計分解，探索實驗結(jié)論對人工智能更好耦合教育規(guī)律的價值意義[5]。

一、教育社會實驗溯源與方法體系

實驗法是自然科學(xué)領(lǐng)域不斷取得研究突破的基礎(chǔ)科學(xué)范式[6]。在社會科學(xué)領(lǐng)域，伴隨近現(xiàn)代科學(xué)數(shù)百年的發(fā)展歷程出現(xiàn)了社會實驗、計算實驗、思想實驗等體系，與實驗室實驗一起構(gòu)成了四種主要的實驗方法體系[7]。社會實驗的定義尚未在學(xué)術(shù)界形成共識，但其研究路徑早在19世紀(jì)就已逐步確立：一方面采用自然科學(xué)的術(shù)語和方法；另一方面把觀測研究的對象——社會環(huán)境、城市、社區(qū)、個人——的自然演進看作一個實驗過程，研究者通過觀測記錄這種演進過程，獲取可以對比分析的數(shù)據(jù)，從而更好地理解社會是如何“運作”的[8]。隨后的進展中最有代表性的是費希爾強調(diào)了隨機化、重復(fù)性和干預(yù)控制性是構(gòu)成社會實驗研究和保證研究內(nèi)部效度的3個基礎(chǔ)要素[9]。

教育活動是社會運行的重要一環(huán)，教育社會實驗是在社會實驗的整體研究路徑中不斷向理論建構(gòu)和實踐應(yīng)用兩個方向發(fā)展。在理論建構(gòu)層面，根據(jù)實驗中相關(guān)情境因素引入的程度，社會實驗又被進一步細(xì)分為“自然的”“框架的”和“人為的”[10]。結(jié)合教育活動的內(nèi)在規(guī)律和費希爾提出的3個基礎(chǔ)要素，如表1所示，展示了教育社會實驗的不同類型和屬性。

在實踐應(yīng)用層面，過去50年里，教育社會實驗的研究邏輯被廣泛應(yīng)用于學(xué)習(xí)者自組織教學(xué)資源、教學(xué)分流設(shè)計與倫理博弈和大規(guī)模學(xué)習(xí)活動時空靈活組織等方面，為準(zhǔn)確把握教育變革的規(guī)律與機制，應(yīng)對智能時代教育新需求提供了循證的知識基礎(chǔ)。

（一）學(xué)習(xí)者自組織教學(xué)資源的探索實驗：印度墻洞實驗

1999年英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)教育技術(shù)學(xué)教授蘇伽特·米特拉在印度Kalkaji鄉(xiāng)村區(qū)域的一面墻亭里放了一臺電腦，實施了此后著名的“墻洞實驗”。通過對孩子學(xué)習(xí)行為的觀測，他發(fā)現(xiàn)即使是學(xué)習(xí)資源薄弱的地區(qū)，學(xué)生在缺乏老師指導(dǎo)的情況下也能夠通過自主探索實現(xiàn)自我學(xué)習(xí)，甚至還能教別人。隨后，這個實驗在印度多個地區(qū)推行，同樣驚喜地發(fā)現(xiàn)這些孩子很快就學(xué)會了如何操作電腦，學(xué)會了糾正英語語音和從未接觸過的生物科學(xué)技術(shù)知識。甚至在意大利做實驗時，在完全聽不懂老師英語的情況下，學(xué)生可以自主地通過網(wǎng)絡(luò)將英語翻譯成意大利語之后，再通過合作探究，成功地解開了老師出的難題。

這些學(xué)習(xí)過程和觀察結(jié)果令人振奮，大家得出了一個明確的結(jié)論：一個可以激發(fā)人好奇心的環(huán)境，可以讓人們通過自我教育以及同伴分享的方法獲得知識?！皦Χ磳嶒灐笔且环N探索性教育社會實驗，在實驗環(huán)境、參與人群上較好的遵循了隨機性和可重復(fù)性。在后續(xù)的補充實驗中，蘇伽特教授還對城市和鄉(xiāng)村的信息技術(shù)使用做了對比實驗，發(fā)現(xiàn)新技術(shù)在鄉(xiāng)村區(qū)域的投放自組織效應(yīng)更加明顯[11]。

但同時，我們不難發(fā)現(xiàn)，這個實驗中孩子們能夠自我在線學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境尚處于互聯(lián)網(wǎng)初期，數(shù)據(jù)/信息的規(guī)模及不良內(nèi)容率遠(yuǎn)低于當(dāng)今，其同伴學(xué)習(xí)的環(huán)境更多是自然的異構(gòu)學(xué)習(xí)者群體；而當(dāng)下智能技術(shù)融入教學(xué)組織活動則更多在學(xué)校內(nèi)同學(xué)段學(xué)生中開展，且網(wǎng)絡(luò)信息極大豐富，需要更新的研究設(shè)計來支撐。

（二）教學(xué)分流設(shè)計與倫理博弈的對比實驗：新加坡優(yōu)等生實驗

20世紀(jì)70年代末，新加坡針對國內(nèi)人力資源相對匱乏的發(fā)展需求，實行教育分流制度以促進人才充分開發(fā)與挖掘。其出發(fā)點是在不同的階段尊重學(xué)生自主選擇，因材施教的開發(fā)學(xué)生智力潛能。在具體實施過程中，學(xué)生一共要經(jīng)歷“小四”“小六”“中四”“中六”四次分流。其積極作用體現(xiàn)在：關(guān)注學(xué)生個性化學(xué)習(xí)能力，降低區(qū)域整體輟學(xué)率；基礎(chǔ)教育質(zhì)量普遍提高，全民素質(zhì)水準(zhǔn)整體提升。但其消極作用也一直爭議不斷，其中因在線視頻流傳而受到廣泛關(guān)注的“新加坡優(yōu)等生實驗”中，我們看到優(yōu)等生孩子自述不愿意與差生交朋友，因?qū)W業(yè)差異帶來的同伴歧視很明顯；后進生表示有自卑感不愿意積極努力，因?qū)W業(yè)表現(xiàn)不足帶來的持續(xù)惰化傾向顯著；教師代表也認(rèn)為青少年有很大的可塑性，過早的被標(biāo)簽化不利于人才的持續(xù)培養(yǎng)[12]。

2019年時任新加坡教育部長宣布停止分流制度，從2020年起新加坡25所中學(xué)將試驗推行SBB（Full Subject-Based Banding）計劃，并在五年以內(nèi)把計劃擴大到所有中學(xué)，以協(xié)助學(xué)生減少源流所帶來的歧視和標(biāo)簽。

新加坡優(yōu)等生實驗是典型的人為教育社會實驗案例，其可重復(fù)性和干預(yù)控制性很顯著。但其背景是因自然資源匱乏、需迅速促進人力資源實力顯性化；所選擇的分流標(biāo)準(zhǔn)以英語和各種族母語、學(xué)科成績?yōu)橹骶€，對學(xué)生綜合素質(zhì)的其他維度缺乏關(guān)注，并未融合現(xiàn)代智能技術(shù)的教育變革潛能。這些局限性在新加坡本國導(dǎo)致了分流制度的結(jié)束，對我們的借鑒意義在于社會實驗設(shè)計需在育人目標(biāo)和智能科技趨勢大背景中關(guān)注學(xué)生綜合全面發(fā)展。

（三）大規(guī)模學(xué)習(xí)活動時空靈活組織的協(xié)作活動：中國疫情期停課不停學(xué)

2020年初新冠肺炎疫情突發(fā)，中國教育部組織全國53萬所各級各類學(xué)校、2.8億在校生、1732萬專任教師，成功實現(xiàn)了“停課不停學(xué)、不停教”。在這樣一場大規(guī)模、全社會參與、較長周期的社會協(xié)作活動中，有部委等政府主管部門、各級各類學(xué)校、數(shù)字技術(shù)支撐企業(yè)等多元主體共同參與，是一場典型的自然+人為的協(xié)同探索，也為更寬口徑的大型突發(fā)公共事件下的常態(tài)化教育活動組織奠定了協(xié)作實驗基礎(chǔ)。

由于中小學(xué)生人數(shù)眾多，各地信息技術(shù)條件不同，不同學(xué)段學(xué)生的身心發(fā)育情況、認(rèn)知水準(zhǔn)也不相同，“停課不停學(xué)”的工作具有高度復(fù)雜性。教育部成立了應(yīng)對新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，并發(fā)布以信息化支撐教育教學(xué)工作的通知統(tǒng)籌全國線上線下融合教學(xué)工作。各省因地、因校制宜來組織實施。同時，加強對疫情防疫阻擊戰(zhàn)一線的人員子女和農(nóng)村邊遠(yuǎn)地區(qū)留守兒童特殊群體的關(guān)愛、幫扶、指導(dǎo)，確保每名學(xué)生較好地掌握已學(xué)的知識等重點工作。整個實驗體現(xiàn)了大規(guī)模、寬口徑、長周期的教育社會實驗典型特征，在疫情仍時有發(fā)生，并堅持“清零政策”的前提下，“停課不停學(xué)”有了更多的智能技術(shù)方案支撐和教學(xué)組織經(jīng)驗指導(dǎo)，從最初的偶發(fā)性應(yīng)急行動演進成有較好干預(yù)控制性的主動性教育活動。

近50年全球范圍的教育社會實驗，其實驗的技術(shù)背景和所主張的教育主旨正在發(fā)生系統(tǒng)性的變革。1999年Sugata Mitra教授在印度做的墻洞實驗，得出的結(jié)果是孩子們自己可以用“自組織”的方式學(xué)會電腦的使用。其技術(shù)背景是互聯(lián)網(wǎng)剛剛起步，在線自學(xué)習(xí)主要基于搜索行為且網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較為純凈；當(dāng)今青少年的在線自學(xué)習(xí)行為本意則會更多受到商業(yè)廣告、涉黃涉暴等不良信息帶來的沖擊。1992年新加坡從小學(xué)三年級就開始全國性分流制度，通過考試把學(xué)生區(qū)隔至不同的成長軌道，實驗結(jié)果是在分流的同時造成了優(yōu)等生和差等生無法正常同齡社交。其教育主旨更多體現(xiàn)學(xué)業(yè)的優(yōu)異導(dǎo)向，這與智能時代塑造健全人格的育人目標(biāo)要求尚有較大差距：2021年聯(lián)合國教科文組織在《共同重新構(gòu)想我們的未來：一種新的教育社會契約》倡導(dǎo)的“新的智能時代，教學(xué)法應(yīng)圍繞合作、協(xié)作和團結(jié)的原則進行組織。它應(yīng)促進學(xué)生同理心和同情心的養(yǎng)成，從而通力合作改造世界。它還應(yīng)教會學(xué)生拒絕偏向、偏見和分裂等?！蔽覈奈鍟r期的高質(zhì)量教育體系正面臨著更本質(zhì)化的教學(xué)規(guī)律轉(zhuǎn)型和更新型的智能技術(shù)支撐環(huán)境。

（一）計算智能與認(rèn)知規(guī)律匹配的新需求

數(shù)據(jù)、算力和算法是人工智能的3要素。智能終端的迅速普及使得數(shù)據(jù)感知智能在教育場所中越來越常態(tài)化，“東數(shù)西算工程”的實施推動了算力網(wǎng)絡(luò)的不斷規(guī)模化，算法也正在引起越來越多的研究和治理關(guān)注。但教育領(lǐng)域存在計算智能發(fā)展需與學(xué)習(xí)者認(rèn)知規(guī)律匹配的根本性需求，當(dāng)前已經(jīng)顯現(xiàn)的隱患如學(xué)生成長數(shù)據(jù)無序擴散現(xiàn)象、算力網(wǎng)絡(luò)與教學(xué)平臺的對接尚需磨合、智能算法設(shè)計有惰化學(xué)生思維現(xiàn)象等。

智能時代學(xué)習(xí)者認(rèn)知規(guī)律的新特點需要大規(guī)模長時間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)研究支撐，才能闡明不同學(xué)科、不同學(xué)段、不同區(qū)域逐步顯現(xiàn)的多元化特征，非短期觀測、小樣本調(diào)研能夠承載。促進計算智能與認(rèn)知規(guī)律的良好匹配，需要人工智能教育應(yīng)用的研究主體通過實驗手段更多連接應(yīng)用場景和技術(shù)開發(fā)主體[13]。

（二）學(xué)習(xí)活動時間與空間靈活設(shè)計的新需求

中國疫情期間“停課不停學(xué)”中大規(guī)模的居家學(xué)習(xí)緩解了公共突發(fā)事件下學(xué)校主陣地暫時關(guān)閉的困境。“雙減”政策以來越來越多的學(xué)校主動尋求與少年宮、科技場館的多元化資源共享，豐富青少年的課余時間。這些探索與聯(lián)合國教科文組織的“教育的未來”報告中的呼吁不謀而合：發(fā)揮廣大行動者的作用，推動重新構(gòu)想成為現(xiàn)實。從支持研究和科學(xué)進步，到成為社區(qū)與全球范圍內(nèi)其他教育機構(gòu)和項目的貢獻伙伴，那些富有創(chuàng)造力、創(chuàng)新精神，并致力于推動教育作為一種公共利益的大學(xué)，在教育未來的構(gòu)建中將扮演重要角色。

更泛化的學(xué)習(xí)者群體、更靈活的學(xué)習(xí)時空組合、更高質(zhì)量的學(xué)習(xí)產(chǎn)出水平，都需要人工智能教育應(yīng)用的研究主體應(yīng)更多兼顧多學(xué)科、寬口徑的協(xié)作實驗嘗試去探索具體的設(shè)計方案。

（三）技術(shù)發(fā)展性與教育安全性協(xié)同的新需求

智能技術(shù)的更新迭代日漸加快，育人的全過程卻不能失守安全原則。在世界各國加快人工智能教育應(yīng)用大背景下，重視并加快教育社會實驗研究，突出實驗組織者獨立第三方原則、被試知情原則是客觀還原人工智能融入教育后發(fā)生的教學(xué)模式新變化、技術(shù)應(yīng)用倫理隱患等事實素材的重要途徑。將在發(fā)展性與安全性協(xié)同的前提下，促進“技術(shù)向善”。

社會實驗從自然實驗體系里繼承了隨機化、重復(fù)性和干預(yù)控制性3項特征，并在過往的社會各行業(yè)循證實踐中拓展出長周期、寬口徑和大規(guī)模的3項新屬性。對于促進計算智能與認(rèn)知規(guī)律匹配、學(xué)習(xí)活動時間與空間靈活設(shè)計、技術(shù)發(fā)展性與教育安全性協(xié)同的智能時代教育新需求有著基礎(chǔ)性支撐作用。

智能技術(shù)使得信息空間較之物理空間、人類社會空間呈現(xiàn)出時空靈活、多模態(tài)化、過程數(shù)據(jù)、信息眾籌、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)互通等新特征，在給我們帶來更多新資源、新工具的基礎(chǔ)上，也對我們應(yīng)對當(dāng)下社會的脆弱性和未來世界的不確定性提出了新需求：兼顧安全與發(fā)展、協(xié)同多個教育場景、數(shù)據(jù)感知智能與應(yīng)用智能同步等[14]。社會實驗的“控制—對照—比較”研究邏輯、隨機—重復(fù)—干預(yù)屬性繼承了自然實驗中的科學(xué)范式，需在中間實驗、探索實驗、對比實驗、協(xié)作實驗的理論設(shè)計和實踐反饋上去豐富和創(chuàng)新[15]。

本文對教育社會實驗的范疇界定為：以育人目標(biāo)為導(dǎo)向，識別家庭/學(xué)校/社會等場景下的因素差異對學(xué)習(xí)行為、人格塑造的改善路徑。實驗的特點是對某一教育行為過程或技術(shù)變革進行長周期的觀察記錄、寬口徑的協(xié)同調(diào)節(jié)、多學(xué)科的數(shù)據(jù)分析，從而發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識人才成長規(guī)律的過程。教育社會實驗的設(shè)計思路主要圍繞“實驗?zāi)繕?biāo)—環(huán)境組織—方法體系—測量工具—應(yīng)用反饋”5個環(huán)節(jié)來落實，如圖1所示。

實驗?zāi)繕?biāo)：人工智能時代教育社會實驗的目標(biāo)包括搭建智能教育治理典型場景庫；出臺智能教育治理的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和政策；助力高質(zhì)量教育治理體系的能力形成。

環(huán)境組織：隨著信息社會智能化推進和教育行業(yè)新動能方向，家庭、學(xué)校、社會三者之間將越來越融合的支持服務(wù)于數(shù)字教育資源共享、個性化育人、多彩課余活動等環(huán)節(jié)。其中諸如智能技術(shù)與學(xué)科的適配性、認(rèn)知差異對教學(xué)設(shè)計的影響性、家庭結(jié)構(gòu)對代際公平影響、區(qū)域科技資源豐富度與青少年創(chuàng)新潛質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性等等，都需要寬口徑多學(xué)科融合的社會實驗予以深入研究。

方法體系：學(xué)校是育人的主陣地，有良好的行政管理機制保障，可以參照白箱模型設(shè)計實驗。家庭是相對私密的生活環(huán)境，在提煉顯性化家庭結(jié)構(gòu)、半隱性親子關(guān)系等基礎(chǔ)上按照黑箱/灰箱模型設(shè)計實驗。社會是更復(fù)雜的巨系統(tǒng)，需要信息傳播領(lǐng)域、系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜巨系統(tǒng)模型提供技術(shù)路徑基礎(chǔ)。

測量工具：社會實驗的計算基礎(chǔ)來源于社會計算和智能算法領(lǐng)域，包括無監(jiān)督/監(jiān)督算法、遷移學(xué)習(xí)/領(lǐng)域適應(yīng)算法等服務(wù)于不同的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。可行的社會科學(xué)測量工具包括結(jié)構(gòu)方程模型、信息傳播模型和智能算法集。

應(yīng)用反饋：社會實驗是一種手段，其研究結(jié)果要呼應(yīng)育人目標(biāo)的落實路徑。如學(xué)校場景下的實驗產(chǎn)出應(yīng)解決的問題包括“數(shù)字教育資源選用標(biāo)準(zhǔn)”“中小學(xué)電子產(chǎn)品應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)”等，家庭場景下的實驗產(chǎn)出應(yīng)解決的問題包括“智能時代代際公平策略”“家長學(xué)校建設(shè)方案建議”等，社會場景下的實驗產(chǎn)出應(yīng)解決等問題包括“館校協(xié)同機制”“共享資源產(chǎn)權(quán)保護機制”等。

從實驗設(shè)計的角度看，促進計算智能與認(rèn)知規(guī)律的匹配需求通過“測量工具”環(huán)節(jié)來促成；協(xié)同多個教育場景的需求通過“環(huán)境組織”這個環(huán)節(jié)來促成；兼顧安全與發(fā)展的需求通過“方法體系”和“應(yīng)用反饋”這兩個環(huán)節(jié)來促成。

（一）實驗參與群體與價值分析

在教育社會實驗設(shè)計思路的理論建構(gòu)下，實踐應(yīng)用層面主要由各級教育行政主管部門、教育研究機構(gòu)、青少年學(xué)習(xí)者、學(xué)校教師/管理者、家長群體、智能技術(shù)方案提供商這6類群體參與實驗。他們對實驗的價值側(cè)重和結(jié)果關(guān)注各有不同。

各級教育行政主管部門：是社會實驗的指導(dǎo)單位，統(tǒng)籌把握實驗?zāi)繕?biāo)的擬定、實施團隊的管理、實驗過程的組織、數(shù)據(jù)應(yīng)用的科學(xué)性、實驗結(jié)果的決策支撐作用等全過程。

教育研究機構(gòu)：是社會實驗的研究主體，關(guān)注實驗方法體系的科學(xué)性和測量工具的精準(zhǔn)度，是學(xué)理層面推進教育社會實驗?zāi)軌蛎嫦蛘鎸崋栴}，迭代適切方案的實驗設(shè)計者和實施者。

青少年學(xué)習(xí)者、學(xué)校教師/管理者、家長群體：是社會實驗的參與主體和應(yīng)用主體，提供實驗環(huán)境，接受實驗指導(dǎo)，還原真實教育情境，關(guān)注實驗提供的教育活動改進建議。

智能技術(shù)方案提供商：是社會實驗的參與主體和應(yīng)用主體，提供智能教育社會實驗所依托的底層數(shù)據(jù)、測度算法，接受實驗指導(dǎo)，關(guān)注實驗提供的智能技術(shù)改進建議。

教育社會實驗從“環(huán)境組織”層級看，可以逐級分解成單個具體實驗，示意圖如圖2所示。

（二）案例分析——教育類APP對減負(fù)增效的促進作用探索實驗

本節(jié)選取教育社會實驗場景分解圖中的1個具體實驗“教育類APP對減負(fù)增效的促進作用探索實驗”為例來具體示例，該實驗重點指向促進計算智能與認(rèn)知規(guī)律更好的匹配。并重點闡述實驗結(jié)果的應(yīng)用。

實驗名稱：教育類APP對減負(fù)增效的促進作用探索實驗。

實驗?zāi)繕?biāo)：測度樣本APP范圍內(nèi)的認(rèn)知有效功能點實用性與易用性程度。

環(huán)境組織：在廣州白云區(qū)某實驗小學(xué)、雄安某中學(xué)組織3個月的用戶體驗測試，同時在教育研究機構(gòu)組織軟件測試專業(yè)人員同期自動化測試。

方法體系：黑盒測試（不查看代碼；含業(yè)務(wù)邏輯測試，負(fù)載測試，界面測試）。

測量工具：人工+自動化。

應(yīng)用反饋：實驗期間內(nèi)共對100個教育APP組織了業(yè)務(wù)邏輯、負(fù)載性能和界面體驗等3個大項和18個小項的測試，部分得分情況如表2所示。

初步實驗結(jié)論如下：

第一，業(yè)務(wù)邏輯測試顯示智能技術(shù)在教育移動軟件類應(yīng)用已逐步深入，無明顯違背教育規(guī)律現(xiàn)象。在知識點自適應(yīng)方面有較好設(shè)計，根據(jù)學(xué)科規(guī)律和錯題分布自匹配對應(yīng)鞏固內(nèi)容，基本實現(xiàn)智能化邏輯和自動化閱改。未來可更精準(zhǔn)化與各學(xué)段認(rèn)知規(guī)律契合、與教育活動場景契合，發(fā)揮人機協(xié)作智能化學(xué)習(xí)的更大效能。

第二，負(fù)載性能測試顯示基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲端存在較大差異，且有數(shù)據(jù)外鏈?zhǔn)Э仉[患。實驗發(fā)現(xiàn)，APP開發(fā)主體的實力在底層數(shù)據(jù)端差異顯著，部分企業(yè)存在對用戶個人信息保護意識薄弱，處理規(guī)則不規(guī)范等隱私保護隱患，軟件閃退、套裝插件現(xiàn)象依然存在。

第三，界面體驗測試顯示面向青少年友好度提升，廣告鏈接和附加收費現(xiàn)象基本受控。實驗顯示，界面基本符合青少年、教師和家長使用習(xí)慣，嵌套層級合理，廣告鏈接較之上半年有顯著減少，未見附加收費情況。

本文的工作主要從4個方面促進教育社會實驗的理論共識和實踐協(xié)同，為推動人工智能和教育深度融合，促進教育變革創(chuàng)新做了前期理論探索和循證實踐。

第一，界定教育社會實驗的范疇定義。以育人目標(biāo)為導(dǎo)向，識別因素差異對學(xué)習(xí)行為、人格塑造的改善路徑。從“實驗?zāi)繕?biāo)—環(huán)境組織—方法體系—測量工具—應(yīng)用反饋”5個環(huán)節(jié)來設(shè)計教育社會實驗的理論架構(gòu)。

第二，落實兩級實驗場景和類型。以家庭/學(xué)校/社會三個一級場景為主線，按照中間實驗、探索實驗、對比實驗、協(xié)作實驗4種類型做了二級分解。

第三，以具體案例展示實驗全過程。以學(xué)校場景中的“教育類APP對減負(fù)增效的促進作用探索實驗”為示例展示了1個具體教育社會實驗的完整過程。

第四，本文作為理論研究性工作，重點放在了概念界定、場景分解上，對具體實驗的實施通過1個實例予以解讀。下一步的研究推進和工作論證將從實驗變量的科學(xué)設(shè)計如學(xué)段差異、學(xué)科屬性、教育類應(yīng)用軟件功能差異等角度提升實驗設(shè)計環(huán)節(jié)的科學(xué)性和智能應(yīng)用可能帶來的倫理挑戰(zhàn)等維度完善實驗體系[16]，從數(shù)據(jù)共享與保護機制、參與者協(xié)同度、家校共育等更多元化視角提升寬口徑實驗的可行性[17]，提升教育社會實驗對各級管理決策的實際支撐力度和對青少年成長的切實促進作用。

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作者簡介：

童莉莉：副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為信息傳播學(xué)、人工智能教育應(yīng)用、數(shù)據(jù)科學(xué)與智能信息系統(tǒng)。

黃榮懷：教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為人工智能與教育、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境及教育信息化。

楊贊波：校長，研究方向為智能時代育人變革的家校實踐。

Educational Social Experiment： A New Exploration of the Integration of Artificial Intelligence into Education

Tong Lili1， Zhang Chen1， Huang Ronghuai1， Lei Fengyu2， Yang Zanbo3（1.Faculty of Education， Beijing Normal University， Beijing 100875； 2.Department of Technology and Research， Education Bureau of Guangzhou Municipality， Guangzhou 510030， Guangdong； 3.Diannan Middle School of Xiongan New Area， Xiongan 071600， Hebei）

Abstract： Aiming at the new needs of matching computational intelligence and cognitive law， flexible design of time and space of learning activities， game between development and security， this paper puts forward the research category and design framework of educational social experiment. We systematically discuss the five experimental links： Experimental Objective - Environmental Organization - Method System - Measurement Tools - Application Feedback. Then we select the intelligent education application software test exploration experiment as an example to interpret the application direction of the experimental results. This will help to promote the good fitting between computational intelligence and cognitive law. These research work has done a path exploration for the scientific measurement of the real social impact brought by the educational application of artificial intelligence.

Keywords： social experiment； Artificial Intelligence； evidence-based research； law of education

責(zé)任編輯：邢西深

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