劉三女牙

把新的信息技術(shù)跟教育進(jìn)行結(jié)合，以滿(mǎn)足教育現(xiàn)代化的發(fā)展需要，以迎合或助力教育現(xiàn)代化的發(fā)展。目前在技術(shù)和教育相結(jié)合的過(guò)程中，技術(shù)與教育之間的關(guān)系發(fā)生了新的變化。

教育信息化的發(fā)展

一、新變化

第一個(gè)變化是長(zhǎng)期以來(lái)教育信息化被其他領(lǐng)域看輕，甚至領(lǐng)域內(nèi)的教師也不以為意，認(rèn)為是無(wú)關(guān)緊要的。最主要的原因是早期教育技術(shù)的應(yīng)用是公眾性、輔助性的，以前稱(chēng)為計(jì)算機(jī)輔助教育或電化教育，它是一個(gè)輔助性的學(xué)科，后來(lái)才改為教育技術(shù)學(xué)。直到現(xiàn)在，技術(shù)跟教育才真正走向融合，而這種融合體現(xiàn)在方方面面。

第二個(gè)變化是應(yīng)用及實(shí)踐的要求。以前的應(yīng)用很多都是單點(diǎn)的探索或?qū)嵺`，現(xiàn)在走向融合，成為有深度的、系統(tǒng)性的創(chuàng)新?，F(xiàn)在無(wú)論哪個(gè)區(qū)域，比如說(shuō)一個(gè)省，都要建平臺(tái)、建生態(tài)，而不是單個(gè)地推某個(gè)應(yīng)用。因?yàn)閱蝹€(gè)應(yīng)用不能解決所有的問(wèn)題，而且教育是很復(fù)雜的系統(tǒng)性的東西，它需要使用整體的解決方案來(lái)滿(mǎn)足其方方面面的需求。

二、新態(tài)勢(shì)

關(guān)于新的態(tài)勢(shì)，像教育云搭臺(tái)，它永遠(yuǎn)不會(huì)過(guò)時(shí)。教育云是基礎(chǔ)性的設(shè)施，沒(méi)有它就沒(méi)有現(xiàn)在和未來(lái)。在教育云、教育大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上暢想人工智能會(huì)成為教育明星，這是我個(gè)人的基本判斷。數(shù)據(jù)意義下的智能技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，或者說(shuō)是智能教育，可能會(huì)成為下一輪的熱點(diǎn)。但是我不希望大家為了追逐熱點(diǎn)而追逐熱點(diǎn)，我們要從研究或者實(shí)踐的角度，去把智能教育變成一個(gè)扎扎實(shí)實(shí)的存在。我們要扎扎實(shí)實(shí)地在教育信息化領(lǐng)域里深耕，以服務(wù)教育現(xiàn)代化的建設(shè)，這是最重要的。目前這個(gè)態(tài)勢(shì)已經(jīng)非常的明晰。

教育信息化的挑戰(zhàn)

如果要把大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)融入到教育中，真正地發(fā)揮它應(yīng)有的作用，進(jìn)行深度的、系統(tǒng)性的創(chuàng)新和能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用，而不是簡(jiǎn)單的淺層次的應(yīng)用，那么，我們會(huì)面臨哪些關(guān)鍵的問(wèn)題和挑戰(zhàn)？

一、承擔(dān)的使命

從研究的角度來(lái)說(shuō)，我們承擔(dān)了重要的使命，我認(rèn)為主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：第一，在新的態(tài)勢(shì)下，如何去認(rèn)識(shí)教育主體。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，研究表明，現(xiàn)在的學(xué)生每三年平均智商要提高1～3個(gè)點(diǎn)，也就是說(shuō)每過(guò)三年學(xué)生的平均智商就要高一些，可能是因?yàn)樗麄兊闹橇﹂_(kāi)發(fā)得更徹底，這說(shuō)明學(xué)生是隨時(shí)在變的。那么，在教育實(shí)踐過(guò)程中，如何認(rèn)識(shí)和把握教育主體（也就是學(xué)習(xí)者），是個(gè)重大的使命。第二，如何構(gòu)建未來(lái)的學(xué)習(xí)環(huán)境。未來(lái)的學(xué)習(xí)環(huán)境不是我們今天談的智慧校園和智慧教室這么簡(jiǎn)單，它是統(tǒng)一的，即把物理的空間和技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)空間整合起來(lái)，讓其服務(wù)于學(xué)習(xí)者的成長(zhǎng)或者教與學(xué)的需要。由此，引出了第三個(gè)方面——如何實(shí)施未來(lái)的教學(xué)，即如何進(jìn)一步發(fā)展教育教學(xué)理論，或者說(shuō)如何重構(gòu)信息時(shí)代的教學(xué)理論，這是非常重要的。因?yàn)槲磥?lái)的人才培養(yǎng)方式和人才培養(yǎng)的需求、環(huán)境、授課對(duì)象都發(fā)生了變化，所以，現(xiàn)有的教育教學(xué)理論必須要重新思考和重新架構(gòu)。

二、基本的科學(xué)問(wèn)題

如果要完成上述使命，就帶來(lái)三個(gè)基本的科學(xué)問(wèn)題：第一，學(xué)習(xí)主體的可理解，這要從研究的角度或者從信息技術(shù)學(xué)科的角度來(lái)進(jìn)行解釋。第二，教育情境的可定制，教師在理解學(xué)生的基礎(chǔ)上，還要對(duì)整個(gè)教育教學(xué)的場(chǎng)景進(jìn)行把控。第三，學(xué)習(xí)服務(wù)的可定制，也就是說(shuō)我們要在理解學(xué)生的基礎(chǔ)上，在特定的場(chǎng)景下，給學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)服務(wù)，幫助他們完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

三、教育智能化的四個(gè)方面

基于以上三個(gè)科學(xué)問(wèn)題，我們?nèi)绾稳ソ鉀Q，主要著力點(diǎn)又是什么？大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用到任何一個(gè)領(lǐng)域都分為以下四個(gè)方面：第一個(gè)是計(jì)算能力，比如云計(jì)算平臺(tái)、超算平臺(tái)（高性能計(jì)算）、AI計(jì)算平臺(tái);第二個(gè)是數(shù)據(jù)，要有大量的數(shù)據(jù)來(lái)提高系統(tǒng)的智能性，給算法提供相應(yīng)的養(yǎng)料;第三個(gè)是算法;第四個(gè)就是場(chǎng)景。

大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)與其他領(lǐng)域結(jié)合分為這四個(gè)方面，教育亦如是。在教育領(lǐng)域，要把計(jì)算能力、數(shù)據(jù)、算法和教育場(chǎng)景無(wú)縫地結(jié)合起來(lái)，才能夠產(chǎn)生我們想要的結(jié)果，而不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地把知識(shí)點(diǎn)放在某個(gè)場(chǎng)景里或者提供一個(gè)工具就能解決問(wèn)題。據(jù)此，我把教育智能化歸納為四個(gè)方面：理解力、感知力、服務(wù)力、計(jì)算力。

理解力。理解力的核心問(wèn)題是如何去理解學(xué)習(xí)是怎么發(fā)生的和學(xué)習(xí)過(guò)程中到底發(fā)生了什么，這就涉及學(xué)習(xí)科學(xué)的領(lǐng)域。學(xué)習(xí)科學(xué)問(wèn)題的解決其實(shí)是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，它不僅需要信息技術(shù)知識(shí)，還需要教育學(xué)知識(shí)，以及心理學(xué)、生命科學(xué)、腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等知識(shí)，需要綜合地解決問(wèn)題，其核心問(wèn)題是了解學(xué)習(xí)的規(guī)律。從信息技術(shù)與教育結(jié)合，以及我國(guó)教育信息化的實(shí)踐角度來(lái)說(shuō)，我們可以從宏觀行為的鑒別上了解學(xué)習(xí)規(guī)律這個(gè)層面，然后去做一部分工作。綜上，理解力不僅是教育領(lǐng)域的問(wèn)題，而是一個(gè)多學(xué)科交叉的問(wèn)題。教育所服務(wù)的對(duì)象是人，人本身就是個(gè)復(fù)雜的個(gè)體，而人類(lèi)對(duì)自身的認(rèn)識(shí)還停留在初級(jí)階段，所以，這方面我們可做的事情有很多。當(dāng)下，首先要了解學(xué)習(xí)是如何發(fā)生的，以及學(xué)習(xí)的過(guò)程中到底發(fā)生了什么，這樣可以讓教師更好地指導(dǎo)學(xué)習(xí)者，讓學(xué)習(xí)者更好地認(rèn)清或者把握自己的學(xué)習(xí)方向。

感知力。感知力可定義為感知計(jì)算，就是如何利用新一代的信息技術(shù)，了解或者感知學(xué)習(xí)過(guò)程中的學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)場(chǎng)景。它的核心問(wèn)題是如何利用顯性行為進(jìn)行非侵入式感知。比如，我們要感知學(xué)生的心理或者身體狀態(tài)，現(xiàn)在的做法是戴一個(gè)電極帽或手環(huán)或其他穿戴設(shè)備，這樣的行為叫做侵入式感知。這種侵入式感知在實(shí)際場(chǎng)景中很難被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗淖兞藢W(xué)習(xí)者的行為，是件很麻煩的事情。而非侵入式感知，舉幾個(gè)教育場(chǎng)景中對(duì)人體行為無(wú)影響的例子：如攝像頭就是非侵入式的，它在你不知道的情況下進(jìn)行感知;如光譜技術(shù)，光譜技術(shù)是通過(guò)光打到臉上，從而獲得該對(duì)象面部的血流狀況，包括心臟搏動(dòng)時(shí)血壓細(xì)微的變化，通過(guò)這些測(cè)試對(duì)象的心率;如毫米波，毫米波的技術(shù)主要用在智能駕駛領(lǐng)域，即物體的識(shí)別，毫米波可以獲得對(duì)象的ECG信號(hào)（心電信號(hào)），心電信號(hào)與人體的情緒有密切的關(guān)系，我們可以通過(guò)心電信號(hào)的情況推測(cè)對(duì)象的情緒狀態(tài)，而情緒狀態(tài)與學(xué)習(xí)成效又密切相關(guān);還有紅外技術(shù)，比如微軟Kinect用紅外進(jìn)行動(dòng)作捕捉，可以捕捉到人的頭部姿態(tài)、舉手等動(dòng)作。這些技術(shù)的代入都是以往教育信息化從業(yè)者無(wú)法想象的，過(guò)去只是把多媒體技術(shù)放到教育中，比如做個(gè)PPT、動(dòng)畫(huà)，把資源數(shù)字化等，這些只是教育信息化的第一步。更重要的是，我們要利用新的信息技術(shù)來(lái)解決以往教育場(chǎng)景中做不到的事情。所以，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并運(yùn)用技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題很重要。

服務(wù)力。服務(wù)力就是用算法來(lái)定義學(xué)習(xí)。《未來(lái)簡(jiǎn)史》一書(shū)中說(shuō)，算法可以定義一切、計(jì)算一切，如果情感都可以計(jì)算，那算法也完全可以定義學(xué)習(xí)。那么，我們?nèi)绾芜M(jìn)行個(gè)性化的診斷分析？如何進(jìn)行個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃？并在這個(gè)基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化學(xué)習(xí)流程，制訂個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的知識(shí)供給？如今知識(shí)供給的方式還是規(guī)?；?，比如一本書(shū)、一份教材，所有人都可以學(xué)。這就引出了一個(gè)更深層次的問(wèn)題，即機(jī)器系統(tǒng)的適應(yīng)性能力培養(yǎng)，其中最重要的是建模和分析，而所有建模和分析的核心還是獲得數(shù)據(jù)。

計(jì)算力。計(jì)算力如何構(gòu)建未來(lái)？運(yùn)用技術(shù)的力量來(lái)打造未來(lái)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景或?qū)W習(xí)環(huán)境時(shí)，如何把機(jī)器智能和人類(lèi)智能相結(jié)合？在教育場(chǎng)景中機(jī)器不可能完全替代人類(lèi)，人類(lèi)與機(jī)器勢(shì)必共存，比如教師和學(xué)習(xí)者一定是在教育活動(dòng)中的。所以未來(lái)的教育場(chǎng)景要虛實(shí)結(jié)合，把物理化的學(xué)習(xí)場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)場(chǎng)景相結(jié)合，把機(jī)器的智能和人類(lèi)的智能相結(jié)合，服務(wù)于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)。從技術(shù)的角度來(lái)看，它研究的是以下兩點(diǎn)：1.從邊緣計(jì)算到邊緣智能。教育的發(fā)生多在邊緣側(cè)，人在中心。而計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中有邊緣計(jì)算這一概念，即不把所有的計(jì)算都放在“云”上，有時(shí)候大量計(jì)算還要利用邊緣側(cè)的計(jì)算能力。因?yàn)樵朴?jì)算需要設(shè)備有較快的反應(yīng)能力和本地化服務(wù)，如果把所有東西都上傳到云端，帶寬或計(jì)算能力根本滿(mǎn)足不了需求。而教育場(chǎng)景是一個(gè)典型的以邊緣側(cè)為主的場(chǎng)景，要逐步從邊緣計(jì)算走向邊緣智能，實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的教育體驗(yàn)和服務(wù)。2.從教育云到云端一體化，將“端”和“云”的能力相結(jié)合，無(wú)論是在裝備還是在實(shí)踐層面上，都需要充分的考慮與準(zhǔn)備。

四、能力的問(wèn)題

另外一個(gè)挑戰(zhàn)就是能力的問(wèn)題。教育不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的知識(shí)傳授和學(xué)習(xí)，它涉及人格的養(yǎng)成、價(jià)值觀的形成等。如何在信息技術(shù)的協(xié)作下更好地達(dá)成我們所期待的目標(biāo)，存在很多需要去研究的問(wèn)題。目前，令人欣喜的有兩點(diǎn)：一是業(yè)界中的研究者、實(shí)踐者在擁抱新技術(shù)，大膽地采用新技術(shù)并在傳統(tǒng)的教育體系中加以嘗試，推動(dòng)了教育的變革和創(chuàng)新;二是廣大研究者已經(jīng)積極地投入到這一領(lǐng)域，尤其是F0701國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的設(shè)立，吸引了一大批信息技術(shù)學(xué)科專(zhuān)家和其他領(lǐng)域的專(zhuān)家，研究力量大大增強(qiáng)了，我們可以通過(guò)研究不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。問(wèn)題解決后就會(huì)反映到教育實(shí)踐場(chǎng)景中去，也會(huì)進(jìn)一步幫助我們更好地利用技術(shù)來(lái)促進(jìn)教育的變革和創(chuàng)新。

之所以說(shuō)新型人機(jī)環(huán)境下教育的能力問(wèn)題是一個(gè)很重大的問(wèn)題，首先是因?yàn)樵诜?wù)人的過(guò)程中，能力是一個(gè)重要的問(wèn)題。全球都在討論人工智能，最熱點(diǎn)的問(wèn)題不是技術(shù)，也不是波士頓公司動(dòng)力機(jī)器人的炫酷，而是能力，即人和機(jī)器如何共存。如何面對(duì)未來(lái)教育領(lǐng)域人機(jī)共存的問(wèn)題，是教育智能化的重點(diǎn)，因?yàn)榻逃姆?wù)對(duì)象是人，這其實(shí)也是我們做任何研究和思考的起點(diǎn)。