數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教育智能計(jì)算（上）

劉三女牙

教育技術(shù)革新的背景

一、新一輪信息技術(shù)革新帶來(lái)顛覆性影響

21世紀(jì)以來(lái)，新一代信息技術(shù)的發(fā)展給教育領(lǐng)域帶來(lái)了一個(gè)很大的變革，這個(gè)變革也影響著整個(gè)人類(lèi)社會(huì)。不論是從教育信息化的角度，還是從教育技術(shù)學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，信息技術(shù)的快速發(fā)展以及其對(duì)教育的滲透，勢(shì)必會(huì)引起我們對(duì)教育行業(yè)產(chǎn)生更多的思考。新的信息技術(shù)給人類(lèi)帶來(lái)的變化體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

萬(wàn)物互聯(lián) 從IPv4到IPv6，從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)，我們進(jìn)入了一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，而萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代帶來(lái)的一個(gè)巨大的變化就是人和機(jī)器、人和物理世界以及人和人之間的聯(lián)系方式發(fā)生了一種巨大的變化，這種變化勢(shì)必會(huì)影響人類(lèi)的生產(chǎn)生活，也會(huì)影響到我們的教育行業(yè)。

萬(wàn)物皆數(shù) 當(dāng)今時(shí)代下，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為21世紀(jì)最重要的一個(gè)生產(chǎn)要素。2020年國(guó)家發(fā)布《關(guān)于構(gòu)建更加完善的要素市場(chǎng)化配置體制機(jī)制的意見(jiàn)》，將數(shù)據(jù)和土地、勞動(dòng)力、資本、技術(shù)并列為五大生產(chǎn)要素，這是信息時(shí)代非常重要的一個(gè)特征。從某種意義上來(lái)說(shuō)，我們進(jìn)入了一個(gè)萬(wàn)物皆數(shù)的時(shí)代。無(wú)論是生活在這個(gè)世界上的人，還是各種運(yùn)行的物，都可以被這個(gè)世界以信息的方式記錄成為數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)蘊(yùn)含著豐富的信息，可以供人類(lèi)研究，為人類(lèi)的生產(chǎn)生活服務(wù)，教育行業(yè)也不例外。

萬(wàn)業(yè)智能 在大數(shù)據(jù)的助推下，新一輪人工智能發(fā)展不斷深入、滲透到各行各業(yè)，也促進(jìn)了各行各業(yè)的發(fā)展，我們稱之為人工智能的泛化，這意味著我們進(jìn)入了一個(gè)萬(wàn)業(yè)智能的時(shí)代，各個(gè)行業(yè)都在擁抱人工智能。

作為教育工作者，積極討論教育與大數(shù)據(jù)的結(jié)合、與人工智能的結(jié)合是我們需要深入思考的問(wèn)題，也是大勢(shì)所趨。

二、技術(shù)助力下的教育變革與創(chuàng)新

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和擴(kuò)大，不論是物聯(lián)網(wǎng)、人工智能還是大數(shù)據(jù)，都讓計(jì)算變得無(wú)處不在，逐漸滲透到各行各業(yè)，塑造著新的社會(huì)形態(tài)。

從信息技術(shù)的角度或是技術(shù)教育學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，可以稱之為計(jì)算型社會(huì)。這種社會(huì)的變化尤其值得關(guān)注，也需要我們站在這個(gè)時(shí)代背景下去思考教育應(yīng)該如何變化，教育技術(shù)學(xué)應(yīng)該如何開(kāi)展研究、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。這種變化給我們帶來(lái)了很多挑戰(zhàn)，但同時(shí)也給我們帶來(lái)了很多機(jī)會(huì)。

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等各種技術(shù)的發(fā)展，教育技術(shù)學(xué)或者教育信息化在不斷演化，從起步、應(yīng)用、融合到創(chuàng)新，不斷發(fā)展，教育信息化的發(fā)展速度在不斷提升。與此同時(shí)，各行各業(yè)也在不斷地討論教育與技術(shù)的結(jié)合。無(wú)論是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域還是其他領(lǐng)域，都在深入思考如何讓技術(shù)助力教育進(jìn)行變革。

三、教育信息化進(jìn)入下半場(chǎng)

在技術(shù)不斷發(fā)展的今天，教育信息化已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新的階段，我稱之為教育信息化的下半場(chǎng)。教育信息化進(jìn)入下半場(chǎng)最標(biāo)志性的事件就是教育部等六部門(mén)《關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》的出臺(tái)。該意見(jiàn)的出臺(tái)也在助推著我們思考：教育信息化的未來(lái)在哪？教育信息化下一個(gè)階段應(yīng)該如何發(fā)展？

我個(gè)人認(rèn)為，在教育信息化的下半場(chǎng)，教育行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是巨大的，特別是從技術(shù)和教育融合的角度來(lái)看，我們面臨著許多的研究問(wèn)題需要去解決，比如最基礎(chǔ)的融合過(guò)程中的可計(jì)算問(wèn)題。

以大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代技術(shù)，是破解教育難題、助力教育現(xiàn)代化的不二選擇。

教育的可計(jì)算性

一、教育新模式

教育信息化進(jìn)入下半場(chǎng)之后，我們所要追求的目標(biāo)就是如何利用新一代信息技術(shù)助推教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

無(wú)論是“十一五”“十二五”還是“十三五”期間，教育信息化都得到了快速的發(fā)展，教育設(shè)施的建設(shè)也得到了快速的推進(jìn)，這都為教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型做了很好的鋪墊。

在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中，教育模式到底是什么樣子呢？以往的教育模式大多以物理空間和信息空間的整合為主，也就是我們?nèi)粘Ｋf(shuō)的線上和線下教學(xué)的融合，但今年又出現(xiàn)了一個(gè)新的概念——元宇宙。元宇宙從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)解決的是物理世界和信息世界的交互見(jiàn)面的問(wèn)題，是如何讓物理空間和信息空間更好地融為一體，從而更好地服務(wù)人的學(xué)習(xí)、生活、生產(chǎn)的問(wèn)題。

從實(shí)驗(yàn)、研究的角度來(lái)說(shuō)，我們認(rèn)為在新一代信息技術(shù)助力下，教育新模式正在形成。傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式以師生為教學(xué)主體，但如果我們將信息技術(shù)抽象為一個(gè)機(jī)器，那么現(xiàn)在的教育教學(xué)模式就會(huì)由“師生”轉(zhuǎn)變成“師生機(jī)”，這種新模式可能更有利于我們對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

如果把機(jī)器作為與教師或?qū)W生同等重要的主體介入到教育環(huán)節(jié)當(dāng)中，教育就由以前的二主體（師生）結(jié)構(gòu)變成現(xiàn)在的三主體結(jié)構(gòu)（師生機(jī)）。如何讓這種新的教育模式來(lái)滿足促進(jìn)教育創(chuàng)新發(fā)展的需要就變成了一個(gè)重大的命題，也是目前教育行業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

二、數(shù)據(jù)視域下的教育要素

就目前而言，關(guān)于教育的要素有很多種說(shuō)法，從技術(shù)與教育的深度融合或者“師生機(jī)”的新模式角度來(lái)看，我更關(guān)注教育的主體、環(huán)境、資源和數(shù)據(jù)這四個(gè)要素（如下圖）。2020年4月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于構(gòu)建更加完善的要素市場(chǎng)化配置體制機(jī)制的意見(jiàn)》，將數(shù)據(jù)納入了生產(chǎn)要素。也就是說(shuō)，當(dāng)我們?cè)谟^察教育系統(tǒng)、研究教育場(chǎng)景或具體問(wèn)題的時(shí)候，都無(wú)法避開(kāi)主體、環(huán)境、資源和數(shù)據(jù)這四個(gè)要素。

教育要素關(guān)系圖

首先是主體，一般來(lái)說(shuō)，主體就是指學(xué)習(xí)者。其次是環(huán)境，環(huán)境不只是傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境，還包括各種新型的教學(xué)環(huán)境，比如在線學(xué)習(xí)、人和機(jī)器的互動(dòng)等。再次就是資源，資源是傳承知識(shí)很重要的載體，不論是紙質(zhì)的課本還是其他數(shù)字化的形態(tài)。最后，在主體、環(huán)境、資源的不斷互動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)不僅能傳遞知識(shí)，還承載著很多信息。利用好這些信息，對(duì)調(diào)節(jié)教育信息系統(tǒng)具有很大的作用。

總的來(lái)說(shuō)，要想讓教育教學(xué)的新模式真正落地，我們要深入底層看主體，圍繞主體開(kāi)展工作，才能從根本上解決問(wèn)題。我個(gè)人認(rèn)為，從技術(shù)角度、人工智能角度來(lái)看，數(shù)據(jù)都處于這四個(gè)要素中最核心的位置。

三、教育大數(shù)據(jù)

由于現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，教育場(chǎng)域的大數(shù)據(jù)累積變得越來(lái)越快，越來(lái)越成為可能。

一方面，資源的數(shù)字化速度越來(lái)越快，意味著我們要解決教育公平的問(wèn)題，解決教育資源共享的問(wèn)題。另一方面，現(xiàn)代教學(xué)活動(dòng)面對(duì)著兩個(gè)空間——物理空間和線上教學(xué)空間。在物理空間內(nèi)，我們利用智能教室、智能校園不斷累積大量的數(shù)據(jù)，線上教學(xué)空間也在不斷利用教學(xué)平臺(tái)上的大量數(shù)據(jù)完善教學(xué)。

此外，管理的信息化也在不斷加速，在學(xué)生的社交生活、娛樂(lè)等方面大數(shù)據(jù)均有涉及，教育的大數(shù)據(jù)在不斷累積。