后疫情時代智慧教育應(yīng)用技術(shù)調(diào)查研究
——以人工智能技術(shù)為例

李昊，宋佳，丁龍

（齊齊哈爾大學(xué) 教師教育學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

0 引言

2019年末以來，各行各業(yè)還是發(fā)生了翻天覆地的變化，尤其是教育行業(yè)，經(jīng)歷了“停課居家隔離—線上在線學(xué)習(xí)—線下有序復(fù)課”的曲折過程，這期間也體驗了各式各樣的軟件功能、技術(shù)平臺，諸如線上簽到、人臉識別、語音測評、AI判題等。這些功能都成為“停課不停學(xué)”的保障。人們能深切地感受到疫情不僅給教育發(fā)展的模式創(chuàng)新、方法創(chuàng)新、資源創(chuàng)新提供了契機，同時也給如何實現(xiàn)信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，如何構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+教育”完整生態(tài)和如何促進(jìn)更加公平有質(zhì)量的教育提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

1 研究背景

1.1 相關(guān)概念

何為智慧教育？智慧教育是教育信息化的高階目標(biāo)，具體是指在教育管理和教學(xué)科研等環(huán)節(jié)全面利用新科技改變傳統(tǒng)教育模式，創(chuàng)建具有資源共享、場景泛在和深度交互特性的智慧教育生態(tài)系統(tǒng)。本文中所提到的智慧教育主要關(guān)注的是教育教學(xué)方面，其目的是對教學(xué)過程的資源、場景學(xué)習(xí)方式和策略進(jìn)行創(chuàng)新，以達(dá)到增強學(xué)生興趣和改善學(xué)習(xí)效率的目的[1]。

智慧教育由起初單一維度的軟硬件建設(shè)到數(shù)字化資源平臺研發(fā)、配套的教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)，再到出現(xiàn)新的教學(xué)形式翻轉(zhuǎn)課堂、移動學(xué)習(xí)及新的資源存儲方式資源云平臺，發(fā)展至今已經(jīng)進(jìn)化到形成教學(xué)一體化、初級智能化的形態(tài)，其中經(jīng)歷了太多的挫折，現(xiàn)如今，我們已經(jīng)完成前幾階段的歷史使命，即將迎來智慧化的全新階段。

圖1 智慧教育整體發(fā)展過程

1.2 政策背景

政策一直是助力和推動科學(xué)技術(shù)在教育產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的催化劑，在過去的近20年時間里，各類國家和地方政策為智慧教育的穩(wěn)步發(fā)展提供了最有力的保障。表1總結(jié)了近十年來我國有關(guān)教育信息化和智慧教育的相關(guān)政策和主要內(nèi)容[2]。

表1 近十年智慧教育相關(guān)政策概覽

2 后疫情時代AI技術(shù)在教育中的應(yīng)用

2.1 AI技術(shù)內(nèi)涵

人工智能最早是由諾伯特·維納在《控制論》中提出的，他在書中對人工智能的基本理論基礎(chǔ)和內(nèi)在機制進(jìn)行了初期的解釋。兩年后，艾倫·圖靈在《計算機和智能》中對人工智能的進(jìn)一步描述，再一次讓大眾意識到這門新型技術(shù)的神奇之處[3]。人工智能，簡單理解即為模擬人的智能，終極目標(biāo)是能研究出具有人類思維和意識的智能機器，來代替人類完成復(fù)雜任務(wù)。他既是計算機科學(xué)的一門子學(xué)科，也是一門交叉學(xué)科，涉及生命科學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等學(xué)科，研究范圍包括機器學(xué)習(xí)、NLP、知識圖譜、深度學(xué)習(xí)等[4]。

2.2 發(fā)展現(xiàn)狀

人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用研究相對來說落后于其他領(lǐng)域，但卻是必然趨勢，兩者結(jié)合后的目標(biāo)是“更高效地學(xué)習(xí)”，這既符合教育本身的初衷，也順應(yīng)時代發(fā)展和需求。尤其是疫情常態(tài)化背景下，催化AI技術(shù)在教育領(lǐng)域各場景及各環(huán)節(jié)的加速落地，盡管并不完全是一帆風(fēng)順，但總體上取得的成績還是值得肯定的。

自2010 年以來，基于圖像識別的課堂專注度識別、基于語義理解技術(shù)的能力測評等一系列產(chǎn)品都陸續(xù)亮相各類教育展會和科技場館[5]。教育公司和相關(guān)研發(fā)機構(gòu)都在逐步摸索嘗試在特定教學(xué)場景下以AI技術(shù)為底層基礎(chǔ)研發(fā)對應(yīng)的平臺和工具，表2是對AI技術(shù)在智慧教育各場景或環(huán)節(jié)中，產(chǎn)品功能、場景應(yīng)用及學(xué)習(xí)者對于使用場景的容忍度等幾個方面分析匯總出的結(jié)果。

表2 人工智能在部分場景應(yīng)用現(xiàn)狀

圖2 人工智能教育市場規(guī)模

理想狀態(tài)下，我們希望AI技術(shù)能夠賦能教育的各個環(huán)節(jié)，通過對海量的數(shù)據(jù)整理歸納建立不同的教育模型，并針對各環(huán)節(jié)開發(fā)出一系列更加靈活、高效且個性化的產(chǎn)品。通過人工智能技術(shù)在教育中的逐漸深入，最終我們很可能會弄清楚學(xué)習(xí)到底是如何發(fā)生的，分析可以在哪些環(huán)節(jié)給予正向的干擾因素，從而為學(xué)習(xí)者高效學(xué)習(xí)創(chuàng)造各種條件[6]。

2.3 市場規(guī)模

互聯(lián)網(wǎng)信息中心的最新數(shù)據(jù)顯示，中國在線教育用戶規(guī)模已經(jīng)從2014 年的不足1 億人發(fā)展到現(xiàn)如今已經(jīng)超過3.5 億人，年平均增長率穩(wěn)定在20%。隨著人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的逐漸融入，人工智能教育的市場規(guī)模也發(fā)展迅猛，2014年大約為55億元，預(yù)計2025年可達(dá)到570億元左右。

2.4 主要痛點

首先，人工智能技術(shù)在教育中的開發(fā)應(yīng)用，能夠在一定程度上減輕教師日常工作壓力，但現(xiàn)有教師對人工智能的應(yīng)用意識不強、綜合教學(xué)能力與AI技術(shù)不匹配等也是當(dāng)下亟須解決的重要問題；其次，雖然AI技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)開展了多年，但針對教育行業(yè)的服務(wù)商較少、專業(yè)人才不足以及智能技術(shù)和教育需求不夠緊密也是行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀；最后，從AI技術(shù)在教育的整體應(yīng)用情況來看，仍然存在課程體系、教具教材、各類軟硬件等基礎(chǔ)設(shè)施不完善的情況，其深層原因主要是各地的教育經(jīng)費投入差異較大，資源分布不均等造成的。以上都是人工智能教育應(yīng)用過程中需要面對和解決的問題。

2.5 發(fā)展建議

長遠(yuǎn)來看，人工智能對教育的作用關(guān)系著教育改革的進(jìn)度和質(zhì)量，國家及各地方教育主管部門應(yīng)該統(tǒng)一認(rèn)識，做好宏觀調(diào)控和頂層設(shè)計工作，特別是經(jīng)歷過新冠疫情之后，對于未來各種突發(fā)情況帶給教育的影響應(yīng)該給予充分的認(rèn)識和準(zhǔn)備。

基于此，可以從以下幾個方面入手開展進(jìn)一步工作：第一，鼓勵引導(dǎo)政府、教育企業(yè)加快培育引進(jìn)人工智能領(lǐng)域?qū)I(yè)的頂尖人才，形成人才團隊，對AI 技術(shù)在教育領(lǐng)域的關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)用進(jìn)行攻關(guān)，力爭短時間內(nèi)解決“卡脖子”難題。第二，通過國家、企業(yè)、學(xué)校的緊密配合，按照“產(chǎn)-學(xué)-研”的方式加強對現(xiàn)有相關(guān)教師的AI技術(shù)應(yīng)用能力培訓(xùn)，培養(yǎng)一批水平較高的示范性人才和復(fù)合型人才。第三，加快設(shè)立和研發(fā)人工智能學(xué)科配套的課程教材，對基礎(chǔ)教育和高等教育階段進(jìn)行科學(xué)合理的布局，形成一整套完整的課程體系和綜合解決方案，并以此創(chuàng)新人工智能教育模式。

未來，人工智能在教育領(lǐng)域會起到“潤滑劑”和“催化劑”的作用，在教與學(xué)的各個環(huán)節(jié)起著不可忽視的輔助甚至是主導(dǎo)作用，通過人工智能的輔助，我們可以完成很多復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，借此來提高教學(xué)效率。人工智能離不開大量的計算資源及存儲資源，海量的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)采集傳至云端平臺再進(jìn)行計算分析，這就要求我們要做好5G、云計算等新基建的建設(shè)工作。

3 智慧教育發(fā)展展望

3.1 新技術(shù)將更進(jìn)一步參與到教與學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，從關(guān)注“智育”轉(zhuǎn)向“德育、體育、美育、勞育”全面發(fā)展

疫情期間，隨著5G、語音測評、視頻編解碼、人臉識別等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，“教育+直播”“教育+教研”等模式逐漸被推廣應(yīng)用，可以看出通過AI技術(shù)與教學(xué)場景的融合，能夠打造出更加“沉浸+泛在”的學(xué)習(xí)場景。雖然智能技術(shù)與教育行業(yè)的融合應(yīng)用還亟待多方探索，但不難看出未來將會呈現(xiàn)兩方面的趨勢。

1) 現(xiàn)階段部分產(chǎn)品“智慧”的可能只是技術(shù)本身，并沒有通過技術(shù)使得教育的過程和結(jié)果真正智慧起來，對于教育中更依賴人與人交流的“育”這一部分，未來將通過技術(shù)進(jìn)一步參與到教與學(xué)的各個環(huán)節(jié)中逐漸細(xì)化智能起來。

2) 疫情期間，人們關(guān)注的更多是“智育”方面的提升，而忽視了“德育、體育、美育、勞育”，且當(dāng)前智能技術(shù)主要在“智育”層面應(yīng)用較多，未來智慧教育領(lǐng)域?qū)⒏嚓P(guān)注人的全面發(fā)展。

3.2 教學(xué)硬件與軟件深度融合，特殊教育群體關(guān)注加大，關(guān)注更廣泛群體的個性化需求

總體來看，智慧教育的長遠(yuǎn)發(fā)展動力主要來源于國家政策引導(dǎo)和教育信息化需求的日趨提升，以往單一維度的軟硬件業(yè)務(wù)將不再滿足不同階段用戶的多樣化需求，只有軟硬件進(jìn)一步結(jié)合研發(fā)才能滿足特殊群體的個性化需求，當(dāng)前中國還有數(shù)量龐大的特殊群體，對于他們的關(guān)注是未來滿足個性化需求的重點方向，只有觸及教育的核心環(huán)節(jié)，加大精細(xì)化程度，才能逐步完善教育生態(tài)的宏偉版圖。

3.3 智慧教育將從平臺、資源、模式等多重維度協(xié)同發(fā)展，OMO模式將更加完善

當(dāng)前，技術(shù)在教與學(xué)各個環(huán)節(jié)的應(yīng)用都愈發(fā)的趨于完善，無論是平臺建設(shè)、資源開發(fā)還是模式創(chuàng)新都有了很多經(jīng)驗，但整體上還缺乏更深維度的協(xié)同合作，未來的智慧教育形態(tài)一定是基于多場景、多形態(tài)的泛在學(xué)習(xí)，那么如何將線上和線下場景之間的數(shù)據(jù)打通，模式聯(lián)動將是未來發(fā)展的重點方向。技術(shù)推動下的OMO 智慧教育發(fā)展已是大勢所趨，正在成為信息時代全球教育改革的“方向標(biāo)”。在這個大框架下，包括智慧環(huán)境、智慧教學(xué)、智慧管理、智慧科研、智慧評價、智慧服務(wù)等核心要素[7]。創(chuàng)新應(yīng)用科技提升教育智慧，將進(jìn)一步打破時間和空間概念，拓展全新的、沉浸式教育場景，并借助強交互技術(shù)實現(xiàn)教學(xué)模式的顛覆、教學(xué)效果的新體驗，這也是下一個時代智慧教育的終極目標(biāo)。