高玉林

上世紀(jì)80年代以后，智能輔導(dǎo)系統(tǒng)（Intelligent Tutoring System， ITS）逐漸成為與科學(xué)、數(shù)學(xué)、語言學(xué)以及其他學(xué)科相匹配的學(xué)生互動導(dǎo)師。

2016年以來，AI（人工智能）第三次浪潮取得突破性進(jìn)展，正在重新塑造人類的工作、教育和生活。教育是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步和人類文明的基礎(chǔ)，人工智能在教育領(lǐng)域的滲透、應(yīng)用和擴(kuò)展進(jìn)展迅速，“AI老師”的出現(xiàn)就是一個人工智能與教育融合的實(shí)例。由此引發(fā)的一個熱點(diǎn)問題是“AI老師”能否真正促進(jìn)教育公平，能帶來哪些公平，不能帶來哪些公平。

“AI教師”：人工智能與教育的深度融合

近15年來，教育見證了諸多人工智能科技的進(jìn)步。在美國，K-12（美國基礎(chǔ)教育）線上教育和大學(xué)配套設(shè)備等被廣泛應(yīng)用。在全世界范圍內(nèi)，2017年人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)大學(xué)課程入學(xué)人數(shù)都在快速增加。清華大學(xué)2017年人工智能+機(jī)器學(xué)習(xí)組合課程的入學(xué)人數(shù)比2010年時多16倍。顯然，素質(zhì)教育還離不開人類教師，但人工智能幾乎在所有領(lǐng)域和層面都能強(qiáng)化教育，尤其是大規(guī)模定制化教育。

所謂的“AI教師”可以說是教育機(jī)器人，最早可以追溯到1980年麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室研制的樂高機(jī)器人（Lego Mindstorms）。上世紀(jì)80年代以后，智能輔導(dǎo)系統(tǒng)（Intelligent Tutoring System，ITS）逐漸成為與科學(xué)、數(shù)學(xué)、語言學(xué)以及其他學(xué)科相匹配的學(xué)生互動導(dǎo)師。智能輔導(dǎo)系統(tǒng)以成熟的人工智能技術(shù)和認(rèn)知科學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)，在系統(tǒng)中用模型模擬學(xué)生對知識的掌握，據(jù)此進(jìn)行錯誤和弱點(diǎn)的診斷與糾正，并提出下一步輔導(dǎo)規(guī)劃。

世界上最大的教育出版公司培生（Pearson）在一份報告中將人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用定義為AIEd（Artificial intelligence in education），即人工智能賦能教育產(chǎn)業(yè)。由此，具有跨學(xué)科屬性的人工智能與教育學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)、語言學(xué)、社會學(xué)和人類學(xué)等各種科學(xué)結(jié)合起來，促進(jìn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)環(huán)境的發(fā)展。涉及的技術(shù)包括圖像識別、語音識別、人機(jī)交互以及計算機(jī)視覺、智能語音技術(shù)和自然語言處理等。國際范圍內(nèi)，對AIEd的課題研究已有40多年的歷史。早期的個性化人工智能系統(tǒng)包括BUGGY教學(xué)系統(tǒng)和iTalk2Learn平臺。前者可用于教授基本的加減法，系統(tǒng)使用錯題庫模型來預(yù)判可能的錯誤，后者則幫助學(xué)生學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)概念與應(yīng)用，建立模型來分析學(xué)習(xí)者的數(shù)學(xué)知識、認(rèn)知需求、情緒狀態(tài)及反饋。

與傳統(tǒng)的計算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）相比，智能輔導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，自動解決專門問題的能力、輔導(dǎo)內(nèi)容的自適應(yīng)性以及與學(xué)生之間混合主動的交流方式?？▋?nèi)基·梅隆大學(xué)人機(jī)交互和心理學(xué)教授肯·科丁格（Ken Koedinger）認(rèn)為，智能輔導(dǎo)系統(tǒng)可以為學(xué)生提供個性化的課程，讓學(xué)生們在這些課程中得到訓(xùn)練，避免重復(fù)學(xué)習(xí)。同時，這個系統(tǒng)能生成學(xué)生如何才能更好地學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)，而且這個數(shù)據(jù)又可以來完善學(xué)習(xí)系統(tǒng)。簡言之，科丁格教授主張把人工智能當(dāng)作一種教學(xué)工具，而不是教師的替代品。

近年來，基于人工智能技術(shù)的廣泛探索和應(yīng)用，“自適應(yīng)教育”逐漸成為人工智能教育的核心。與傳統(tǒng)人類教學(xué)不同，自適應(yīng)教育以個人為單位，接受不同的學(xué)習(xí)進(jìn)度和內(nèi)容，練習(xí)與測評內(nèi)容的個性化程度高。美國人工智能教育領(lǐng)域獨(dú)角獸Knewton創(chuàng)始人JoseFerreira認(rèn)為，自適應(yīng)教育最大優(yōu)勢在于能否定位到每位學(xué)生的知識漏洞。

目前，創(chuàng)立于1994年的ALEKS（Assessment and Learning in Knowledge Spaces）是美國市場滲透率最高的人工智能自適應(yīng)教育公司，利用人工智能技術(shù)結(jié)合教學(xué)診斷，為學(xué)生提供在線K12和高等教育相關(guān)課程。它已經(jīng)被全球超過千所K12學(xué)校與大學(xué)作為日常教學(xué)工具使用，涵蓋的學(xué)術(shù)主題超過100個。2017年，ALEKS服務(wù)的學(xué)生超過400萬，主要是美國西部與南部地區(qū)，還有約10%的國際學(xué)生。

據(jù)美國教育部門報告，預(yù)計2017年到2021年，美國教育中的人工智能將增長47.5%?？陀^而言，“AI教師”仍然是初級階段，商業(yè)模式與技術(shù)怎樣才能結(jié)合起來更加“懂學(xué)生”，創(chuàng)業(yè)公司和巨頭都在探索中。隨著在線教育暴露出的問題越來越多，“在線教育不會徹底顛覆傳統(tǒng)線下教育”“AI教師”不會徹底替代人類教師逐漸成為業(yè)內(nèi)共識。雖然大多數(shù)專家認(rèn)為教師是不可替代的，但教師工作和教育實(shí)踐將會發(fā)生許多深刻變化。

機(jī)會公平：“AI教師”帶來的教育公平

所謂“AI教師”將給教育帶來的希望更多是機(jī)會公平，每個人都有機(jī)會和可能去接觸以前接觸不到的教育機(jī)會，讓更多的人成為學(xué)習(xí)者，讓更多的學(xué)習(xí)者得以分享優(yōu)質(zhì)教育資源。免費(fèi)大型公開在線課程項目Coursera聯(lián)合創(chuàng)始人吳恩達(dá)（Andrew Ng）說過：“我希望我們可以建立一個AI驅(qū)動的社會，讓每個人都能看得起病，每個孩子都能獲得個性化的教育，人人都能用上廉價的自動駕駛汽車，男男女女都做著有意義的工作?！?/p>

在美國本土，在線教育“巨無霸”ALEKS市場份額是約8%，而在中國，新東方和好未來兩家K12巨頭營收之和僅占市場總體的3%-5%。ALEKS成功的秘訣之一是奉行極簡主義的商業(yè)模式，即不賣廣告，只賣“消費(fèi)得起的時間”。可以說，AEKS并非一味追求“錢景”，每個賬戶每月費(fèi)用近19.95美元，訂閱一年僅需179.95美元，針對兩個孩子以上的家庭還有七折以上的折扣。這樣，就為中低收入家庭的學(xué)生提供了更多的受教育機(jī)會。

除低價和折扣外，ALEKS還提供免費(fèi)智能程序Quicktables。這款程序主要針對三年級以上學(xué)生數(shù)學(xué)科目的掌握情況評估，其過程完全由算法掌控，全程無需教師的參與。Quicktables中還有互動游戲提供額外的內(nèi)置獎勵，意圖激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為枯燥的學(xué)習(xí)注入一定的“娛樂屬性”。這一程序每周使用3次，每次15分鐘，既可幫助學(xué)生一勞永逸地對基本數(shù)學(xué)概念有強(qiáng)化認(rèn)識。關(guān)鍵是，這款智能程序完全免費(fèi)，只要購買ALEKS線上課程即可使用。

RTI（Respone to Intervention，即回應(yīng)性介入）是美國教學(xué)系統(tǒng)中獨(dú)有的一種早期發(fā)現(xiàn)、預(yù)防和支持系統(tǒng)，其目的在于識別和幫助陷入困境的學(xué)生，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)干預(yù)。該分層體系根據(jù)學(xué)生需要干預(yù)的強(qiáng)度分為三個層級，即Tierl（不需要干預(yù)）、Tier2（需要一定干預(yù)）和Tier3（需要較強(qiáng)水平干預(yù)）。RTI并不是由ALEKS發(fā)明的教學(xué)體系，但后者充分地認(rèn)識到了自身優(yōu)勢與該體系相集成的可能性，開發(fā)了一系列ALEKS RTI課程，精確針對那些6到8年級“掉隊”的學(xué)生，從而分層教學(xué)。對“掉隊”學(xué)生的分層教學(xué)一直是教育最難解決的問題，但這一體系依據(jù)個性化數(shù)據(jù)進(jìn)行分層，能夠最大限度地保證高質(zhì)量學(xué)習(xí)效果和教育公平。

當(dāng)代心理學(xué)研究表明，當(dāng)學(xué)生在和他人一起學(xué)習(xí)時，效率會更好?，F(xiàn)實(shí)教育的一個突出問題是很多差校中的學(xué)生或差生沒有共同學(xué)習(xí)的同伴，而“AI教師”卻能提供終身學(xué)習(xí)的伙伴。上世紀(jì)80年代早期，AIEd研究就嘗試通過學(xué)習(xí)輔助系統(tǒng)引入學(xué)習(xí)伙伴。這些早期系統(tǒng)為每位學(xué)習(xí)者提供了基于計算機(jī)的協(xié)作學(xué)習(xí)伙伴。同伴的作用是協(xié)作者、競爭者和指導(dǎo)者，通過協(xié)作和競爭來激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情，也為學(xué)習(xí)者提供了實(shí)例和指導(dǎo)，并決定了待解決問題的順序和內(nèi)容。

簡言之，“AI教師”可以為學(xué)習(xí)者提供的學(xué)習(xí)環(huán)境更具個性、包容性和公平性。比如，可以為有特殊需求的學(xué)習(xí)者提供額外幫助，支持和激勵那些無法入校學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者、弱勢群體和殘障人士開展學(xué)習(xí)。

公平與倫理：“AI教師”解決不了的問題

人工智能固然可以深層次改變社會和人類，但引發(fā)了諸多憂慮甚至恐懼。2017年3月，理論物理學(xué)家霍金接受《泰晤士報》采訪時，告誡人類要警惕人工智能。他說，人類需要控制人工智能，以防止它們在未來可能對人類生存造成毀滅性威脅。其他權(quán)威科學(xué)家比如計算機(jī)科學(xué)家斯圖爾特、物理學(xué)家邁克斯·泰格馬克和諾貝爾物理學(xué)獎得主弗蘭克·維爾澤克同樣警告過，人工智能過于“聰明”的潛在后果。這些想法與好萊塢電影如出一轍，《2001太空漫游》《終結(jié)者》系列和《超驗(yàn)駭客》都描述了人工智能主導(dǎo)的世界。在AIEd中，相應(yīng)的憂慮是“AI教師”會不會取代人類教師。雖然目前這種憂慮似乎沒有強(qiáng)有力的證據(jù)，但未來仍充滿不確定性和挑戰(zhàn)性。

需要說明的是，當(dāng)前的人工智能水平尚未達(dá)到“全能”階段，即人工智能機(jī)器人可以成功勝任所有人類勝任的智能任務(wù)。我們大多數(shù)人熟悉的不是“通用人工智能”，而是“特定領(lǐng)域人工智能”。后者專注于一件事情，例如掌握國際象棋的深藍(lán)（Deep Blue）、精通圍棋的阿爾法元（Alpha Zero）與阿爾法狗（AlphaGo）?，F(xiàn)在，通用人工智能根本還未實(shí)現(xiàn)，仍然是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。“人工智能領(lǐng)域的女性牛人”、薩塞克斯大學(xué)認(rèn)知科學(xué)研究教授瑪格麗特·博登指出：“全能人工智能無疑是人工智能領(lǐng)域的圣杯?！?p>

有數(shù)據(jù)顯示，美國K12階段約有67.5%的孩子已接受在線編程教育。根據(jù)全球最主要的少兒編程語言Scratch的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，美國市場的滲透率最高，達(dá)44.80%，英國為9.31%，中國僅為0.96%。

在世界范圍內(nèi)，關(guān)于AI教育本身的差距就相當(dāng)驚人。有數(shù)據(jù)顯示，美國K12階段約有67.5%的孩子已接受在線編程教育。根據(jù)全球最主要的少兒編程語言Scratch的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，美國市場的滲透率最高，達(dá)44.80%，英國為9.31%，中國僅為0.96%。就編程課程而言，初級基礎(chǔ)編程和高等級編程之間缺乏過渡。很多青少年在接受低齡階段課程之后往往脫課。尤其是大學(xué)本科開設(shè)人工智能專業(yè)后，學(xué)生在大學(xué)前的編程基礎(chǔ)課程缺失更為明顯。比教育機(jī)會公平更重要的是權(quán)利和規(guī)則公平，然而人工智能對此卻幫助甚微。

同時，AIEd還會帶來一系列倫理上的挑戰(zhàn)和擔(dān)憂。牛津大學(xué)哲學(xué)家尼克·博斯特羅姆強(qiáng)調(diào)，需特別謹(jǐn)慎地關(guān)注人工智能的倫理問題。他說：“責(zé)任、透明性、可審計性、防破壞性、可預(yù)測性……這些都是在取代人類社會功能判斷的算法中，需要考慮的標(biāo)準(zhǔn)”。譬如，AIEd系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)共享帶來了從個人隱私到專有知識產(chǎn)權(quán)的大量問題;AIEd旨在影響用戶長期行為并對其進(jìn)行改變?nèi)詻]有經(jīng)過嚴(yán)肅的倫理考慮;作為智能伙伴有可能會永久地記錄下學(xué)習(xí)失敗經(jīng)歷，從而不利于未來發(fā)展;有可能被教師用作課堂“間諜”來記錄和報告學(xué)生的不良表現(xiàn)。

作為人工智能與教育深度融合的產(chǎn)物，“AI教師”必將引發(fā)教育領(lǐng)域的深刻變革，但政府、社會和公眾必須對人工智能有充分認(rèn)知，確保以恰當(dāng)、有效和符合倫理的方式來使用這些新技術(shù)。