新經(jīng)濟(jì)背景下人工智能對未來高等教育的影響研究

孫 峰,史 良

（新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院三全學(xué)院， 河南 新鄉(xiāng) 453003）

1 研究背景

當(dāng)前， 隨著新經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展， 在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長和人民生活水平提高的同時， 我國高等教育人數(shù)也在逐年增加， 高等教育逐漸呈現(xiàn)“ 平民化” 趨勢。 人工智能作為一種高新技術(shù)， 主要是指利用計算機(jī)編程語言和數(shù)字建模理論， 使機(jī)器具備人類獨(dú)有的感知、 記憶、 學(xué)習(xí)、 思維等， 最終實現(xiàn)機(jī)器替代人類完成重復(fù)性高， 危險性大、 復(fù)雜性強(qiáng)的工作目標(biāo)[1]。 從20 世紀(jì)50 年代末首次提出人工智能概念起， 經(jīng)過近70 年的發(fā)展， 人工智能概念的內(nèi)涵逐步豐富， 從計算機(jī)科學(xué)、 機(jī)械領(lǐng)域擴(kuò)展到統(tǒng)計學(xué)、 數(shù)學(xué)、 腦神經(jīng)科學(xué)、 倫理學(xué)、 社會科學(xué)等諸多自然與人文社科領(lǐng)域， 在人類未來發(fā)展中將占據(jù)舉足輕重的地位[2]。 人工智能在高等教育發(fā)展過程中， 改變傳統(tǒng)教育模式， 提高教育質(zhì)量， 有力地促進(jìn)了我國高等教育多樣化、 普及化。

2 人工智能在高等教育領(lǐng)域的發(fā)展過程

1） 萌芽期。 人工智能誕生之初就與高等教育息息相關(guān)， 早期應(yīng)用在教育方面的機(jī)器可以視為人工智能和高等教育領(lǐng)域初步融合的探索。 例如， 20世紀(jì)20 年代， Pressey 制作的世界上第一臺可以自動執(zhí)行高等數(shù)學(xué)中微積分相關(guān)計算及測驗任務(wù)的教學(xué)機(jī)器； 20 世紀(jì)60 年代初期， Skinner 采用行為主義理論設(shè)計的用于支持流程化教學(xué)的機(jī)械裝置， 這些成果預(yù)示人工智能在高等教育領(lǐng)域應(yīng)用的萌芽，在此期間， 基于數(shù)理邏輯形式化以及機(jī)器能思維兩種在人工智能領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論思想； Turing A M 于1936 年創(chuàng)立了電動機(jī)理論， 為人工智能領(lǐng)域中思維機(jī)器方面的研究奠定基礎(chǔ)[3]。

2） 起步期。 1960 年以后， 在人工智能領(lǐng)域相關(guān)概念、 理論以及圖靈測試的影響下， 人工智能在高等教育領(lǐng)域逐步發(fā)展到計算機(jī)輔助教學(xué)階段。 基于數(shù)學(xué)邏輯理論和計算機(jī)編程語言， 抽象的符號思想從誕生之初就快速發(fā)展， 進(jìn)而開發(fā)出一系列應(yīng)用于教育領(lǐng)域的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)。 通過在大量、長期的實際教學(xué)應(yīng)用場景使用， 計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)對教師教學(xué)過程提供了有效的幫助， 取得良好的效果， 積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗， 對于人工智能和高等教育兩個領(lǐng)域的發(fā)展都產(chǎn)生了重要的影響。 但是， 由于此時的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)不能充分地將所有知識點(diǎn)和實際表達(dá)進(jìn)行形式化表現(xiàn)， 構(gòu)建的計算機(jī)模型和需要編寫的程序存在局限性， 同時， 計算機(jī)的算力極限閾值較低， 無法滿足需要計算機(jī)運(yùn)行處理的復(fù)雜性不斷增大的任務(wù)需求， 人工智能在高等教育領(lǐng)域從起步發(fā)展逐漸走向停滯。

3） 發(fā)展期。 20 世紀(jì)70 年代后期， 誕生出決策樹模型和多層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型， 有效解決了早期系統(tǒng)可視化表達(dá)弱和感知局限等問題， 人工智能技術(shù)開始快速發(fā)展。 計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中引入知識庫和邏輯推理等技術(shù)， 初步實現(xiàn)計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)智能化， 人工智能在高等教育領(lǐng)域中進(jìn)入智能計算機(jī)輔助教學(xué)階段。 這一階段人工智能發(fā)展受到行為主義和認(rèn)知心理學(xué)的雙重影響， 分別形成以行為主義理論為基礎(chǔ)的教學(xué)系統(tǒng)和以認(rèn)知主義主導(dǎo)的教學(xué)系統(tǒng)， 在實際教學(xué)中均有良好的效果， 滿足教學(xué)需求[4]。

4） 爆發(fā)期。 近年來， 得益于深度學(xué)習(xí)、 大數(shù)據(jù)等理論和技術(shù)的出現(xiàn)， 人工智能技術(shù)在高等教育領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)入爆發(fā)期。 互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展出現(xiàn)了數(shù)據(jù)分享、 知識共享模式， 促使人工智能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展， 實現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)， 智能化學(xué)習(xí)。 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)能夠分析用戶當(dāng)前的目標(biāo)需求、 知識水平、 認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)狀態(tài)， 實現(xiàn)自主、 智能、 實時的適應(yīng)性調(diào)整， 滿足不同用戶不同時期的個性化或差異化學(xué)習(xí)需求。 自適應(yīng)教育模式隨自適應(yīng)學(xué)習(xí)理論發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生， 推動自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)不斷優(yōu)化， 明確符合學(xué)習(xí)者實際需求， 提高學(xué)習(xí)質(zhì)量， 從之前的“ 以教師為中心” 轉(zhuǎn)變?yōu)椤?以學(xué)生為中心”[5]。

3 人工智能對高等教育發(fā)展的影響

1） 對學(xué)校與班級的影響。 人工智能對高等教育的影響， 最初反映在學(xué)校與班級上。 當(dāng)前， 盡管我國高等教育發(fā)展在軟件、 硬件等技術(shù)的支持下取得了長足的進(jìn)步， 但這是依賴國家、 社會的教育資源長期投放的結(jié)果， 教育領(lǐng)域的內(nèi)生動力不足。 長期以來， 教育發(fā)展過程中暴露出一系列問題， 如創(chuàng)新驅(qū)動薄弱、 資源分配不均、 教學(xué)研究封閉、 培養(yǎng)模式單一等。 人工智能可以從以下3 點(diǎn)著手解決上述問題。

首先， 針對創(chuàng)新驅(qū)動薄弱這一點(diǎn)， 利用人工智能在高等教育領(lǐng)域中形成的自適應(yīng)教育模式， 由內(nèi)而外為教育改革提供支撐， 提升我國的高等教育創(chuàng)新動力。 其次， 人工智能可以搭建優(yōu)質(zhì)教育平臺，使身處不同地域的人都可以在該平臺上學(xué)習(xí)到國家和地方精品課程等優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源， 優(yōu)化我國教育資源的地區(qū)配置， 加強(qiáng)教育資源多向流通、 循環(huán)， 助力教育公平。 同時， 在教研期間， 可以加強(qiáng)與項目相關(guān)的政府、 學(xué)校、 企業(yè)等領(lǐng)域的人員、 組織的溝通， 明確社會真正的、 迫切的需求， 提高學(xué)生解決實際問題的能力， 促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研一體化， 實現(xiàn)教學(xué)科研開放發(fā)展， 形成教育、 社會互為補(bǔ)充、 協(xié)同發(fā)展的良好開放局面。 最后， 在傳統(tǒng)高校課堂中， 一名教師需要面對幾十個學(xué)生的需求， 受有限的教育資源影響， 教師在教學(xué)過程中， 面對不同學(xué)生的個性化需求， 無法做到對每一位學(xué)生的針對性教學(xué)， 因材施教難以實施。 人工智能則可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)缺憾， 基于仿生學(xué)、 邏輯推演、 認(rèn)知理論等多學(xué)科交叉融合， 人工智能產(chǎn)品可以構(gòu)建多種教學(xué)場景， 豐富教學(xué)手段， 實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)， 同時輔助教師對不同性格特點(diǎn)、 學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生實現(xiàn)個性化課程規(guī)劃、 差異性教學(xué)。 滿足每個學(xué)生的有針對性的學(xué)習(xí)需求， 讓個性化教育從“ 紙面” 到“ 地面”。

2） 對教師與學(xué)生的影響。 人工智能對高等教育的影響， 促使教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變。 目前， 人工智能技術(shù)可以實現(xiàn)“ 智能批改作業(yè)” 等一些助教功能， 將教師從重復(fù)而繁重的工作中解脫出來。 教師可以關(guān)注到每個學(xué)生個體， 用充足的時間和精力去了解他們每個人的優(yōu)缺點(diǎn)、 興趣愛好、 成長經(jīng)歷。 在他們的學(xué)習(xí)和成長期間， 教師不僅要傳授知識， 還需引領(lǐng)學(xué)生健康成長。 另外， 龐大的線上教學(xué)資源可以隨取隨用、 免費(fèi)易得， 有效降低學(xué)生的學(xué)習(xí)成本， 打破了傳統(tǒng)線下面授課堂教學(xué)模式， 不再限制師生局限于教室中授課學(xué)習(xí)， 對教育資源均衡分配， 實現(xiàn)教育公平奠定基礎(chǔ)。 對于學(xué)生而言， 人工智能促使學(xué)生從被動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮綄W(xué)習(xí)， 更加注重批判性、 系統(tǒng)性、 創(chuàng)造性思維的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練， 鍛煉學(xué)生的新讀寫和認(rèn)知能力， 形成沉浸式學(xué)習(xí)、 合作式學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的觀念。

3） 對課程和課堂的影響。 人工智能對高等教育的核心影響表現(xiàn)在課程和課堂方面。 與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比， 人工智能可以利用大數(shù)據(jù)、 云計算等多種手段拓展學(xué)生可利用的學(xué)習(xí)資源， 改變傳統(tǒng)教學(xué)形式， 提高課堂上老師的教學(xué)效率和學(xué)生的知識吸收效率。

在自然學(xué)科領(lǐng)域， 基于虛擬現(xiàn)實（VR） 等技術(shù)搭建不同學(xué)科的教學(xué)模擬系統(tǒng)， 使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更加直觀、 細(xì)致的了解， 特別是化工、 材料等領(lǐng)域， 在進(jìn)行部分危險性高的實驗課程前， 讓學(xué)生通過模擬系統(tǒng)提前熟悉操作流程， 可以降低現(xiàn)實教學(xué)過程中出現(xiàn)危險的概率， 確保師生人身安全， 為教學(xué)過程保駕護(hù)航。

在人文社科領(lǐng)域， 基于語音智能識別分析系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能化學(xué)習(xí)， 一方面可以助力語言學(xué)科的學(xué)生的學(xué)習(xí)外語， 另一方面也可以延伸至音樂領(lǐng)域， 豐富音樂學(xué)科的教學(xué)模式。

人工智能技術(shù)還可以打破學(xué)科壁壘， 促進(jìn)不同學(xué)科共同發(fā)展， 學(xué)生在跨學(xué)科中實現(xiàn)思維碰撞， 伴隨著多學(xué)科不斷融合發(fā)展， 形成適應(yīng)時代需求的新學(xué)科。

4 人工智能促進(jìn)高等教育發(fā)展方向

1） 突破學(xué)科體系。 作為高等教育的基本組成單位， 學(xué)科體系是高等教育的依據(jù)和基礎(chǔ)。 在高等教育未來發(fā)展變革中， 多學(xué)科交叉融合是必要且很重要的方向。 變革學(xué)科體系成為當(dāng)下知識創(chuàng)新和科學(xué)發(fā)展的時代特征。 更加精細(xì)化、 綜合化的社會需求， 促使技術(shù)與技術(shù)之間、 學(xué)科與學(xué)科之間的交叉融合越來越頻繁， 對于復(fù)合型人才的需求也越來越旺盛。 因此， 高等教育需要突破傳統(tǒng)的單一學(xué)科教學(xué)體系， 加快多學(xué)科交叉融合發(fā)展。 就目前而言，自然學(xué)科之間交叉融合在高等教育學(xué)科發(fā)展中已經(jīng)占據(jù)了重要的地位。 而自然學(xué)科和人文社科之間的交叉融合受到二者研究范式、 發(fā)展模式、 知識結(jié)構(gòu)等學(xué)科特點(diǎn)的不同， 在交叉融合， 共同發(fā)展的過程中還存在一定的困難， 這將會成為未來學(xué)科體系變革， 形成跨學(xué)科交叉體系發(fā)展的趨勢。

另外， 隨著社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步， 不同學(xué)科在高等教育學(xué)科體系的地位會發(fā)生著變化， 隨著人工智能時代到來， 人類將從繁雜的勞動中解放出來， 獲得更多的空閑時間， 當(dāng)人類不再為基礎(chǔ)的物質(zhì)生活擔(dān)憂時， 精神世界將會獲得更多的關(guān)注。 與之對應(yīng)的用于豐富人類精神世界的體育、 藝術(shù)等學(xué)科將逐步從高等教育的學(xué)科邊緣走向?qū)W科中心， 在未來社會中大放異彩， 成為不可或缺的一部分。

2） 調(diào)整專業(yè)設(shè)置。 高等教育中最重要的一點(diǎn)是人才的培養(yǎng)， 人才培養(yǎng)的數(shù)量、 質(zhì)量、 結(jié)構(gòu)都與專業(yè)設(shè)置息息相關(guān)。 傳統(tǒng)模式下， 強(qiáng)調(diào)德、 智、體、 美、 勞的全面協(xié)調(diào)發(fā)展， 隨著人工智能時代到來， 人的發(fā)展成為我們面向未來的關(guān)注重點(diǎn)和需求要點(diǎn)， 需要著重關(guān)注的是人的精神層面的發(fā)展。 人工智能的不斷進(jìn)步和發(fā)展， 逐步擠占我們傳統(tǒng)的發(fā)展空間， 因此， 需要我們挖掘新的發(fā)展領(lǐng)域， 開創(chuàng)新的發(fā)展方向， 不斷豐富充實我們的精神需求。 前瞻性的專業(yè)調(diào)整在這一方面提供了重要支撐。

此外， 市場對人才質(zhì)量、 數(shù)量、 結(jié)構(gòu)等需求是高等學(xué)校專業(yè)設(shè)置的關(guān)鍵導(dǎo)向。 隨著人工智能時代到來， 勢必會造成一些專業(yè)需求增加， 另一些專業(yè)需求減少。 因此， 需要及時準(zhǔn)確地獲取勞動力市場對人才需求的動態(tài)， 了解相關(guān)專業(yè)具體情況， 進(jìn)而促使高等院校在面對社會急需專業(yè)的設(shè)置和調(diào)整上做出前瞻性的判斷， 實現(xiàn)學(xué)科學(xué)術(shù)性、 職業(yè)性以及學(xué)生自適性三方面的平衡發(fā)展。 及時設(shè)立新興專業(yè)， 對接市場未來需求， 把握時代脈搏； 革新傳統(tǒng)專業(yè)， 對于會被人工智能取代的行業(yè)， 及時做出調(diào)整和革新， 降低畢業(yè)生被智能機(jī)器淘汰的風(fēng)險； 裁撤落后專業(yè)， 對于受到?jīng)_擊較大的部分領(lǐng)域的傳統(tǒng)行業(yè)， 相關(guān)專業(yè)需及時裁撤， 重新分配有限的教育資源。

3） 轉(zhuǎn)變教學(xué)模式。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人工智能逐步走進(jìn)教學(xué)課堂， 擴(kuò)展個性化的教育。通過搭建人機(jī)交互的教學(xué)平臺， 人工智能可以大幅度地提高課堂層級， 打破不同層次、 不同地域的學(xué)校之間的壁壘， 將學(xué)生之間、 學(xué)生與數(shù)據(jù)、 學(xué)生與專業(yè)知識連接起來， 有效增加課堂吸引力， 豐富學(xué)習(xí)體驗。 通過采用個性突出的教學(xué)方式， 實現(xiàn)與以學(xué)生為中心的培養(yǎng)模式， 有利于學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)， 創(chuàng)新精神的發(fā)展， 敢于突破常規(guī)， 敢于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)。 運(yùn)用靈活多樣的教學(xué)形式， 滿足個性化人才培養(yǎng)需求。 互聯(lián)網(wǎng)虛擬課堂的出現(xiàn)， 實現(xiàn)了教育資源共享， 促進(jìn)了我國教育事業(yè)公平發(fā)展。

4） 革新課程內(nèi)容。 專業(yè)課程內(nèi)容需要時刻滿足社會發(fā)展需要， 因此課程體系要不斷與外界交換信息， 以適應(yīng)社會發(fā)展。 人工智能技術(shù)發(fā)展， 促使產(chǎn)生新學(xué)科、 新專業(yè)、 新理論， 這些外界的新變化進(jìn)而影響課程結(jié)構(gòu)和課程內(nèi)容發(fā)生變化。 同樣， 勞動力市場需求也會對高校教育課程內(nèi)容產(chǎn)生影響，高等學(xué)校的課程體系必須能動的與勞動力市場所需人才相匹配， 提高課程設(shè)置的開放性、 靈活性和選擇性。 一方面為社會良好向上發(fā)展供應(yīng)大量急需人才， 另一方面通過相關(guān)專業(yè)型人才的培養(yǎng)實現(xiàn)變革和引領(lǐng)社會發(fā)展的目的。

5 結(jié)束語

人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展， 推動著高等教育不斷變革。 在新經(jīng)濟(jì)背景下， 人工智能對高等教育培養(yǎng)模式中的學(xué)校、 班級、 教師、 學(xué)生、 課程、 課堂等要素均有影響， 促使教育資源優(yōu)化配置， 構(gòu)建新型師生關(guān)系， 打破學(xué)校、 班級組織的壁壘， 搭建啟發(fā)式課程和個性化課堂。 明確人工智能促進(jìn)高等教育發(fā)展方向為： 突破學(xué)科體系， 加強(qiáng)多學(xué)科交叉融合研究； 調(diào)整專業(yè)設(shè)置， 及時設(shè)立新興專業(yè)， 革新傳統(tǒng)專業(yè)， 裁撤落后專業(yè)； 轉(zhuǎn)變教學(xué)模式， 搭建人機(jī)交互的教學(xué)平臺， 教學(xué)方式個性突出， 教學(xué)形式靈活多樣； 革新課程內(nèi)容， 提高課程體系的開放性、 靈活性和選擇性。