劉 悅 張秀梅

（天津科技大學經(jīng)濟與管理學院，天津 300222）

當前，在人工智能浪潮的影響下，人工智能技術和現(xiàn)代高等教育的深度融合成為必然趨勢，為個性化學習和自主適應學習提供了保證。無論是2017年7月國務院發(fā)布的 《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，還是2018年4月18日教育部發(fā)布的《教育信息化2.0計劃》都提及要充分利用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術助力教育教學改革，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系。

一、人工智能與現(xiàn)代高等教育的關系

1.人工智能內(nèi)涵

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。

2.現(xiàn)代教育內(nèi)涵

現(xiàn)代教育是伴隨著現(xiàn)代社會的形成而出現(xiàn)的人類歷史上一種嶄新的教育形式，也是人類社會和教育發(fā)展到一定歷史階段的產(chǎn)物。它是迄今為止教育發(fā)展的最高階段，也是人類教育發(fā)展的一個十分重要的階段。之所以稱為現(xiàn)代教育，首要之點就在于它能提出培養(yǎng)現(xiàn)代人即全面發(fā)展的個人這一目的并將它付諸實施。以往一切教育都不能做到這一點。換言之，如果不能培養(yǎng)全面發(fā)展的個人，就不能認為是現(xiàn)代教育。

3.人工智能與現(xiàn)代高等教育融合概述

（1）人工智能和高等教育融合研究成果數(shù)據(jù)分析

近些年，已經(jīng)出現(xiàn)人工智能和高等教育相融合的研究成果，利用中國知網(wǎng)CNKI制作關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖和來源分布圖，統(tǒng)計出來2018年1月到10月期間發(fā)表的相關論文15篇，研究主題涉及了人工智能教育產(chǎn)品在教育領域的應用實踐，對學習者有效學習和教育創(chuàng)新性改革具有促進作用，具體內(nèi)容如圖1和圖2所示。

圖1 關鍵詞形成的共現(xiàn)網(wǎng)絡示意圖

圖2 2018年1月-10月“人工智能+高等教育”相關成果分布

（2）人工智能和高等教育融合的重要性

新時代的教育正迎接著智能化新技術的深度發(fā)展和廣泛應用，在這樣背景下現(xiàn)代教育的教學方式、學習方式、教學評價方式以及教學管理模式的不斷轉(zhuǎn)型與迭代，培養(yǎng)新一代數(shù)字公民的創(chuàng)新創(chuàng)造能力、發(fā)現(xiàn)及解決問題的能力，是現(xiàn)代高等教育的時代使命。新一代學習者對智能化學習環(huán)境、泛在化學習資源、個性化教學等需求日益高漲。為了滿足上述要求，人工智能技術在助推教育教學創(chuàng)新、滿足學習者新型學習需求方面能發(fā)揮很大的作用。因此，兩者深度融合將會產(chǎn)生最優(yōu)效應。

二、人工智能技術在現(xiàn)代高等教育中應用的特征

在人工智能給人類帶來的顛覆式影響的同時，高等教育應積極應對挑戰(zhàn)，不斷地超越創(chuàng)新，以全新的工作方式來迎接重大變革。兩者融合具體的特征主要有以下幾個方面（見圖3）。

1.智能信息化

未來海量信息數(shù)據(jù)和算法模型，憑借高性能并行運算將完成諸多任務。人工智能技術的植入必將在教育領域提供更多的支持教與學的智能工具，智能化教育教學將給學習者前所未有的學習體驗。此外，在線自主學習將完美結合生活場景，人機交互自如，處處彰顯泛在學習、終身學習的新常態(tài)。

圖3 人工智能和高等教育融合的特征

2.釋放個性化

人工智能技術實踐應用于教育，充分滿足學習者的個性化需求，推送最優(yōu)學習資源、學習路徑和學習服務。

課前，教師將個性化的預習內(nèi)容推送至學生個人學習空間。教師遠程監(jiān)控學生的學習軌跡（學習行為、學習進度），及時推送個性化的學習資源，并隨時提供遠程輔導智能教學平臺自動生成預習報告，以便教師掌握學生的學情；課中，通過智能教學平臺，師生之間實時互動，教師可以“一對多”地解決不同學生的問題，實時監(jiān)控每一位學生的學習過程，從而進行個性化指導；課后，智能平臺通過對學生課堂學習的數(shù)據(jù)分析，智能判斷學生個體的知識難點，便于實現(xiàn)個性化學習輔導。

3.多維度協(xié)同化

未來人工智能技術融入教育的關鍵性因素就是政府、企業(yè)和高校多維度的有效協(xié)同發(fā)展，為算法改進、教學方式更新、教育資源聚集等方面提供支持。人工智能技術教育應用場景、技術研發(fā)資金、校企合作對接方式等將體現(xiàn)協(xié)同的最大效應。

三、人工智能技術在現(xiàn)代高等教育中應用存在的問題

1.調(diào)查設計

為了準確、全面地了解智慧教育背景下人工智能技術融入現(xiàn)代教育的現(xiàn)狀 （以高校教育作為案例，此調(diào)研不包括中小學教育），以找出其中存在的主要問題，有針對性地提出解決方案。根據(jù)實際需要，2018年 6月—2018年9月期間，對全國數(shù)十所高等學校的大學生以及25所部屬和省屬高等院校進行了不同的問卷調(diào)查，結合調(diào)查結果研究指出了人工智能技術嵌入到高等教育的程度、存在哪些問題，并跟蹤分析了相關的原因。

第一類問卷是面向高校教學管理人員和高校一線教師發(fā)放的。問卷題目為“高校利用人工智能技術與現(xiàn)代教育融合的調(diào)查表”，此問卷針對各類高校對人工智能技術與高等教育融合的認知、是否了解近期出臺的相關政策文件、是否嘗試開展相關的教育教學內(nèi)容改革等方面展開調(diào)查，共設計 10個相關問題，發(fā)出100份，有效回收90份，有效率90%。

調(diào)查對象分別為：天津科技大學、天津財經(jīng)大學、天津商業(yè)大學、天津工業(yè)大學、大連理工大學、陜西科技大學、中國民航大學、天津理工大學、天津大學、南開大學、天津城建大學、西安交通大學、天津濱海職業(yè)技術學院、天津海運學院、天津現(xiàn)代職業(yè)技術學院、天津職業(yè)技術師范大學、合肥工業(yè)大學、云南財經(jīng)大學、南京工業(yè)大學等。抽樣調(diào)查的對象涉及的地區(qū)不同，各院校等級不同（部屬、省屬）。

第二類問卷是面向高校在校大學生發(fā)放的。問卷題目為 “高校大學生對人工智能與現(xiàn)代教育融合的認知調(diào)查表”，此問卷針對大學生對人工智能技術與高等教育融合的認知、所處高校是否已經(jīng)實施相關的教育教學內(nèi)容改革等方面展開調(diào)查，共設計7個相關問題。發(fā)出100份，有效回收100份，有效率100%。

調(diào)查對象分別為：天津科技大學、天津財經(jīng)大學、天津商業(yè)大學、天津工業(yè)大學、天津師范大學、哈爾濱理工大學、浙江大學、中國傳媒大學、上海財經(jīng)大學、廣東工業(yè)大學、陸軍航空兵大學、大連理工大學、齊齊哈爾大學、西北政法大學、江西農(nóng)業(yè)大學、西北師范大學、華北理工大學、廈門大學、安徽財經(jīng)大學、江南大學、華中科技大學、南京工業(yè)大學等。抽樣調(diào)查的對象涉及的地區(qū)不同，各院校等級不同（部屬、省屬）。

2.問卷反饋數(shù)據(jù)分析

（1）學校層面數(shù)據(jù)分析

第一，部分學校的教師和教學管理人員對人工智能、智慧教育的內(nèi)涵仍沒有完整且系統(tǒng)的認識，對國家近期出臺的推動人工智能在教學中應用的相關政策文件了解不夠深入。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在“是否對人工智能、智慧教育內(nèi)涵有完整系統(tǒng)認識問題”這個問題的調(diào)查中，選擇“有認識”的教師和教學管理人員只有41.11%，選擇“沒有認識”的教師和教學管理人員占到18.89%，選擇“不確定”的教師和教學管理人員占到40%（見圖4）；在“是否了解國家近期出臺的推動人工智能在教學中應用的相關政策文件”這個問題的調(diào)查中，選擇“有認識”的教師和教學管理人員只有48.89%，選擇“沒有認識”的教師和教學管理人員占到12.22%，選擇“不確定”的教師和教學管理人員占到38.89%（見圖5）。

圖4 對人工智能、智慧教育的內(nèi)涵是否有完整且系統(tǒng)的認識

圖5 是否了解國家近期出臺的推動人工智能在教學中應用的相關政策文件

第二，當前人工智能技術為高校教育發(fā)展提供了新的發(fā)展契機，但仍有許多因素導致人工智能技術和現(xiàn)代教育融合在廣度和深度層面仍有待提升。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在“是否正在探索嘗試智能化學習環(huán)境、泛在化學習資源、個性化教學問題”的調(diào)查中，選擇“是”的教師和教學管理人員占到57.78%，選擇“不是”和“不確定”的教師和教學管理人員分別占到8.89%和33.33%（見圖6）。在“是否通過人工智能技術智能生成實時監(jiān)控教學過程，精準指導教學以實現(xiàn)智能化教學問題”的調(diào)查中，選擇“是”的高校只占到34.44%，選擇“不是”的高校占到16.67%，選擇 “不確定”的高校占到48.89%（見圖7）。在“是否利用大數(shù)據(jù)分析技術對各項教育數(shù)據(jù)進行深度挖掘，實現(xiàn)檢驗教學效果、診斷教學”這個問題的調(diào)查中，選擇“是”的高校只占到50%，選擇“不是”的高校占到7.78%，選擇“不確定”的高校占到42.22%（見圖8）。在“是否已經(jīng)構建實施了開放式、智能化教學平臺問題”的調(diào)查中，選擇“是”的高校占到53.33%，選擇“不是”的高校占到7.78%，選擇“不確定”的高校占到38.89%（見圖9）。

圖6 是否探索嘗試智能化學習環(huán)境、泛在化學習資源、個性化教學

圖7 是否通過人工智能技術智能生成實時監(jiān)控教學過程，精準指導教學以實現(xiàn)智能化教學

圖8 是否利用大數(shù)據(jù)分析技術對各項教育數(shù)據(jù)進行深度挖掘，實現(xiàn)檢驗教學效果

圖9 是否構建實施了開放式、智能化教學平臺

（2）學生層面數(shù)據(jù)分析

第一，大部分學生對人工智能、智慧教育的內(nèi)涵沒有完整且系統(tǒng)的認識，對國家近期出臺的推動人工智能在教學中應用的相關政策文件了解甚少。但是，學生們卻迫切支持學校提供兩者深度融合所帶來的學習新體驗。深度的需求與淺度的認知形成鮮明對比，急需解決。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，在“是否對人工智能、智慧教育的內(nèi)涵有完整系統(tǒng)認識問題”的調(diào)查中，選擇“十分清楚”的學生只有8%，選擇“知道一點”的學生占到57%，選擇“聽說過但不了解”的學生占到35%（見圖10）。在“是否了解國家近期出臺的推動人工智能在教學中應用的相關政策文件問題”的調(diào)查中，選擇“非常了解”和“一般了解”的學生只有16%，選擇“不了解”的學生占到84%（見圖11）；在“是否支持將人工智能技術與現(xiàn)代教育融合問題”的調(diào)查中，選擇“是”的學生則高達82%（見圖12）。

圖10 對人工智能、智慧教育的內(nèi)涵是否有完整的認識

圖11 是否了解國家近期出臺的推動人工智能在教學中應用的相關政策文件

圖12 是否支持將人工智能技術與現(xiàn)代教育融合

第二，大部分學生認為將人工智能所能實現(xiàn)的個性化、精準化、普適性教育實施會提高學習積極性和主動性，但是其所在院校在實施智能學習、交互式學習的新型教育模式方面還有待提高。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，在“是否認為人工智能所能實現(xiàn)的個性化、精準化、普適性教育實施會提高學習積極性和主動性問題”的調(diào)查中，選擇“是”的學生占到56%（見圖13）；在“其所在院校是否正在實施智能學習、交互式學習的新型教育模式問題”的調(diào)查中，選擇“是”的學生則只有21%（見圖14）。

圖13 個性化、精準化、普適性教育實施是否會提高學習積極性和主動性

圖14 所在院校的某門課程是否實施智能學習、交互式學習的新型教育模式

3.存在問題分析

（1）教師對其認識不清，缺乏信任感

目前，部分一線教師和教學管理人員仍然沒有意識到人工智能技術融入到教學中的必要性和可行性。第一，教師不知道如何與人工智能協(xié)同教學工作；第二，部分教師會擔心兩者結合后，教學的主導權位移何處；第三，社會上有關人工智能會代替教師工作的負面輿論影響教師對其深入認知和掌握。其實，人工智能技術應用到現(xiàn)代教育中可以取代模塊化的任務，極大減輕教師重復性的勞動，但對學生情感關懷、價值觀構建及創(chuàng)新創(chuàng)造性培養(yǎng)是人工智能無法勝任完成的。

（2）教育涉面寬泛，人工智能技術移入有難度

不同區(qū)域、不同層次高校的教育教學雖有共性，但仍有較大差異性，而且涉及教學、科研、管理等諸多范圍。每個學校、每個學科均有自己獨特的知識體系和應用場景，每位教師的教學方式和學生的學習方式也各有不同，基于上述教育系統(tǒng)的復雜性要求人工智能技術融入過程要結合不同的場景提升適配性。此外，人工智能技術自身發(fā)展的不足之處也加大了其深入應用教育系統(tǒng)的難度。盡管語音識別、文字識別、圖像識別等人工智能技術日漸成熟，但中文自然語言處理、情感計算等方面亟待提升。

（3）教育數(shù)據(jù)基礎弱，人工智能技術價值發(fā)揮受限

人工智能技術價值的充分發(fā)揮必須依靠高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，相比于其他領域，人工智能需要全程跟蹤并完整記錄教師教學過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和學生學習過程產(chǎn)生的學習數(shù)據(jù)。而當前教師的教學過程和學生的學習過程尚未得到全程記錄，難以通過人工智能技術多層次、多精度、多情境地分析教學和學習特點，做到兩者深度融合。此外，教育領域所涉數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一、采集不完整（例如：教育教學過程產(chǎn)生的圖文、聲音、超媒體等數(shù)據(jù)格式多樣）等弊端引發(fā)數(shù)據(jù)質(zhì)量不高的問題，阻礙了提供教育教學的個性化服務和提升機器學習的精準性。

（4）專業(yè)教師隊伍匱乏，影響人工智能技術融入教育進程

人工智能技術融入到教育的同時，要求任課教師既要有清晰的認識，又要具有廣博的知識和較高的專業(yè)技能。當前，教師對人工智能技術深入融合到現(xiàn)代教育的意識還不是很明確，教師的信息化素養(yǎng)不高，定位不準確，因而應用人工智能技術提升教育教學質(zhì)量效果不明顯。

（5）課程體系構建不完善，導致人工智能融入教育落地緩慢

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出要推動人工智能領域一級學科建設，把高端人才隊伍建設作為人工智能發(fā)展的重之中重，完善人工智能教育體系。但當前從小學至大學仍然沒有太完整的相關課程體系，欠缺全面系統(tǒng)理論和實踐案例的支撐，從科普、體驗到原理以及應用創(chuàng)新，仍處于知識斷層的瓶頸。沒有單獨開設專門機構研究和落實相關課程的銜接內(nèi)容。上述這些均使得人工智能技術落地緩慢。

四、人工智能技術與現(xiàn)代高等教育深度融合對策

在政府、企業(yè)、高校多方的積極推動下，高等教育和人工智能的結合也必將縱深發(fā)展起來。本文具體從理念變革、產(chǎn)品研發(fā)、協(xié)同合作、新型模式等多方面提出相應的有效對策。

1.推動師生理念的變革，提升相關素養(yǎng)

加強宣傳力度，使得教師和學生們對人工智能技術應用到現(xiàn)代高等教育中的本質(zhì)、應用方式和應用場景等有正確的認知和理解。在深入探索個性化學習、自適應學習和深度學習等理論與應用，以構建適切的融合理論框架的基礎上，更要注重人工智能教育應用新領域、新模式、新場景的開發(fā)拓展性工作。

2.深化人工智能教育產(chǎn)品研發(fā)，升級技術服務

首先，智能科技企業(yè)要調(diào)研教育領域的實際需求，深入挖掘人工智能技術與現(xiàn)代教育的契合點，以深化教育智能產(chǎn)品的研發(fā)升級和落地應用。其次，拓寬教育人工智能產(chǎn)品的功能模塊，適切地輔助教育教學，提高學習效果，提升教師教學需求和學生個性化學習需求的整體滿意度。再次，構建人工智能教育產(chǎn)品安全監(jiān)管和評價體系，加大外部監(jiān)督和檢查力度，制定并規(guī)范標準，切實保障智能科技企業(yè)對現(xiàn)代教育提供更安全、更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品與服務（見圖15）。

圖15 智能科技企業(yè)升級技術服務流程

3.推動“政企學研”協(xié)同合作，助力教育人工智能發(fā)展

依據(jù)當前人工智能和現(xiàn)代高等教育融合的發(fā)展現(xiàn)狀，人工智能技術教育應用場景、技術研發(fā)資金、校企對接方式等問題需要長期的多方的協(xié)同努力。第一，政府部門要頂層設計，自上而下高度重視兩者的融合進度，加大教育人工智能的資金扶持力度，為智能技術融入現(xiàn)代教育注入能量。第二，智能科技企業(yè)要肩負歷史使命，加大相關產(chǎn)品的設計和研發(fā)力度，積極和高校、科研院所合作，擴大產(chǎn)品應用的深度和廣度。第三，高校要擴展和加強人工智能專業(yè)教育，設立人工智能學院或開設人工智能專業(yè)，大力培養(yǎng)學生們的計算思維、創(chuàng)新思維、元認知能力和數(shù)據(jù)科學素養(yǎng)，為企業(yè)、科研機構培養(yǎng)適應智能時代發(fā)展的人才（見圖16）。

圖16 政企學研多方協(xié)同合作

4.建設教育人工智能示范基地，形成人工智能新型應用模式

針對當前人工智能技術在現(xiàn)代高等教育領域普遍度不高的問題，可以考慮選擇條件具備的地區(qū)和院校作為示范基地，將其成功案例推向全國，以盡快形成新型應用模式。首先，聘請相關領域的專家定期到示范基地監(jiān)管、指導工作，并進行人工智能業(yè)務培訓，培養(yǎng)一批包括人工智能教師在內(nèi)的信息化人才。其次，加強對教師的教育引導，打消疑慮。引導一線教師進行系統(tǒng)的學習，增加和提升教師的人工智能教育應用知識和能力儲備。再次，制定與之相配套的激勵機制和保障體系，引導教育工作者接受、創(chuàng)新應用人工智能技術，運用人工智能技術形成的新型教育教學模式，大幅度提升教育教學水平和能力。

綜上所述，我們國家從戰(zhàn)略的高度重視人工智能教育應用，從教育模式的建立、教育體系的構建和教育任務等方面，已經(jīng)做出了長遠規(guī)劃，新一代人工智能以其顯著的特征正在為現(xiàn)代高等教育改革創(chuàng)造新的機遇和挑戰(zhàn)。我們的研究正是為人工智能和現(xiàn)代高等教育深度融合提供理論借鑒，未來兩者的深度融合必將重建教育的時間、空間和環(huán)境維度，促使智能化、個性化教育落地生根。