◆劉岳山

構(gòu)筑“人工智能+教育”的雙師生態(tài)系統(tǒng)教學(xué)模式

◆劉岳山

（山東省北鎮(zhèn)中學(xué) 山東 256600）

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能AI（Artificial Intelligence）得到了迅猛的發(fā)展，對(duì)我國(guó)的基礎(chǔ)生產(chǎn)業(yè)與高端行業(yè)都帶來(lái)了新的遠(yuǎn)景與發(fā)展道路。同時(shí)人工智能的逐漸成熟也能從根本上改變?nèi)祟?lèi)的思維模式，大力提高科技生產(chǎn)力。本文從教學(xué)模式的角度出發(fā)，從教育的人工智能發(fā)展角度出發(fā)，探索構(gòu)筑“人工智能+教育”的雙師生態(tài)系統(tǒng)教學(xué)模式在如今的高中教育的運(yùn)用，以及如何促進(jìn)人工智能在教育模式的深化改革。

人工智能；人工智能+教育；“雙師生態(tài)”教學(xué)模式

1 “人工智能+教育”的現(xiàn)狀

人工智能指的是賦予機(jī)器人以人類(lèi)的智能。人工智能可以提升科技生產(chǎn)力、提高國(guó)家經(jīng)濟(jì)推動(dòng)力，同時(shí)人工智能夠借助機(jī)械模擬出擬人化甚至更加超越人類(lèi)的思維。通過(guò)人工智能的快速發(fā)展，不僅能夠發(fā)揮如計(jì)算機(jī)一般的程序既定的功能，還能通過(guò)自主學(xué)習(xí)豐富功能，更加地?cái)M人化、智能化、個(gè)性化。人工智能構(gòu)建在一定的生理結(jié)構(gòu)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)一些計(jì)算機(jī)算法，建立神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，模擬人類(lèi)神經(jīng)信號(hào)的傳遞。人工智能不僅涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)，也涉及生物學(xué)、數(shù)學(xué)、硬件、外部環(huán)境等，人工智能的算法與硬件芯片等需要共同進(jìn)步，才能管理好整個(gè)模塊促進(jìn)人工智能技術(shù)的發(fā)展。而且人工智能對(duì)于人類(lèi)社會(huì)倫理、道德法律法規(guī)也存在挑戰(zhàn)，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，也不得不考慮到社會(huì)輿論公序良俗等。在與生產(chǎn)力結(jié)合大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，也要注重其對(duì)人們生活的影響、社會(huì)的深遠(yuǎn)融合。

“阿爾法狗”先后戰(zhàn)勝二位世界圍棋冠軍李世石、柯潔，掀起了全球性人工智能發(fā)展的新一輪熱潮。2019年10月，網(wǎng)易科技聯(lián)合網(wǎng)易智能、烏鎮(zhèn)智庫(kù)發(fā)布了《烏鎮(zhèn)指數(shù)：全球人工智能發(fā)展報(bào)告（2016）》綜述篇，指出人工智能應(yīng)用于教育領(lǐng)域的主要形式有：智能評(píng)測(cè)、個(gè)性化輔導(dǎo)、兒童陪伴等。在現(xiàn)在這樣一個(gè)智能化時(shí)代，到底教育模式應(yīng)當(dāng)如今緊跟當(dāng)下、緊握時(shí)代力量呢？[1]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者紛紛展開(kāi)了相關(guān)研究。如，閆志明等提出教育人工智能（EAI），界定了教育人工智能的內(nèi)涵；馬玉慧等引入了智慧教育時(shí)代，在我國(guó)教育領(lǐng)域的新型應(yīng)用路徑?？梢?jiàn)，教育作為人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，正向“人工智能+教育”的新階段邁進(jìn)[2]。

2 “人工智能+教育”的研究與支持

當(dāng)前中國(guó)人工智能聚焦于生物識(shí)別、圖像識(shí)別以及視頻識(shí)別領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模一般聚集在語(yǔ)音、自然語(yǔ)言處理，硬件和算法等細(xì)分行業(yè)。人工智能行業(yè)在2019年和2020年保持著良好的上升勢(shì)頭，但是增速在逐步放緩。人工智能教育指的就是將人工智能與現(xiàn)今的教育模式充分融合，現(xiàn)在在這一塊領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了理論成熟而實(shí)際運(yùn)用仍在探索深化的階段。“人工智能+教育”在微觀上來(lái)說(shuō)不僅能提高教師批改作業(yè)的效率，也能增加教師與學(xué)生交流的頻率，能針對(duì)不同的學(xué)生展開(kāi)個(gè)性化的定制作業(yè)，提供更加精準(zhǔn)的教育服務(wù)[3]。

（1）技術(shù)支持

“人工智能+教育”需要迅猛發(fā)展，必然需要以技術(shù)為基礎(chǔ)，不管是計(jì)算智能、感知智能還是認(rèn)知智能，人工智能從智能存儲(chǔ)計(jì)算到能聽(tīng)會(huì)說(shuō)，最終到能理解會(huì)思考并能自主學(xué)習(xí)修正錯(cuò)誤，人工智能自身與人類(lèi)越來(lái)越類(lèi)似，能提供一定的向外輸出的功能，這就與教育這一建立在人的智慧上的工種是息息相關(guān)的，因此只有人工智能技術(shù)的成熟發(fā)展才能為“人工智能+教育”的運(yùn)用發(fā)揮出更智能化精準(zhǔn)化的動(dòng)力[4]。

（2）理論指導(dǎo)

目前我國(guó)立足于人工智能+教育的研究較多，根據(jù)SATI 3.0 生成“人工智能教育”高頻關(guān)鍵詞“共詞矩陣”[5]，然后將“共詞矩陣”導(dǎo)入社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件UCINET 中，通過(guò)相關(guān)操作生成“人工智能+教育”高頻關(guān)鍵詞“共詞矩陣”網(wǎng)絡(luò)圖，如圖1所示。

如圖1可知，我國(guó)現(xiàn)今在人工智能與教育方面的聯(lián)結(jié)較多，主要是從人力資源角度、成人高等教育、學(xué)生模型、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、智慧教育、個(gè)性化學(xué)習(xí)等角度進(jìn)行研究。這些學(xué)術(shù)成果，對(duì)于人工智能+教學(xué)的發(fā)展提供了許多理論指導(dǎo)[6]。

（3）應(yīng)用推廣

我國(guó)在應(yīng)用層分布最為廣泛，華為、百度等大企業(yè)為主，小米，海爾等終端制造業(yè)，都有人工智能的身影，中國(guó)正在迅速地完善人工智能發(fā)展的領(lǐng)域與產(chǎn)業(yè)鏈，豐富基礎(chǔ)層與技術(shù)層的子領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外一些著名科技公司也致力于開(kāi)發(fā)、推廣和應(yīng)用與教育相關(guān)的智能產(chǎn)品，這也是“人工智能+教育”發(fā)展的源泉[7]。這方面產(chǎn)品主要有科大訊飛公司的暢言智慧校園、上海易教公司的智慧課堂系統(tǒng)，構(gòu)建了以信息技術(shù)為生產(chǎn)環(huán)境，以“人工智能+教育”雙師為構(gòu)建原則的智慧校園、學(xué)習(xí)、考試為一體化的教育智能產(chǎn)品體系[8]。針對(duì)此次疫情限制了實(shí)地的面對(duì)面教學(xué)，智慧課堂系統(tǒng)的發(fā)展必然迎來(lái)一個(gè)爆發(fā)期。

圖1 人工智能“共詞矩陣”網(wǎng)絡(luò)圖

3 “人工智能+教育”驅(qū)動(dòng)力

（1）創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

目前，關(guān)于“人工智能+教育”的驅(qū)動(dòng)力主要是以創(chuàng)新為主，基于教育資源的整合開(kāi)發(fā)，為了開(kāi)發(fā)基于語(yǔ)音識(shí)別的語(yǔ)音教學(xué)系統(tǒng)、智能評(píng)分統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，共同掀起了一場(chǎng)教育模式的變革風(fēng)潮，也推進(jìn)了新型教育模式的開(kāi)展[9]。

（2）重塑結(jié)構(gòu)

應(yīng)用人工智能，能夠?qū)V大教師從煩瑣重復(fù)的教學(xué)任務(wù)、評(píng)分、統(tǒng)計(jì)等工作中解放出來(lái)，能夠更多地關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化教育、立足于更高層次的教育目標(biāo)，構(gòu)建以學(xué)生為主體的“人工智能+教育”雙師輔助教學(xué)模式，各司其職，共同促進(jìn)學(xué)生的身心發(fā)展。

（3）尊重個(gè)性

“人工智能+教育”，不僅能夠更加為學(xué)生提供定制化的學(xué)習(xí)服務(wù)，也能通過(guò)人工智能自身的算法與學(xué)習(xí)能力，不斷地推送適合當(dāng)前學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)計(jì)劃、內(nèi)容，檢驗(yàn)方式，評(píng)價(jià)指標(biāo)等，基于各類(lèi)反饋形成知識(shí)庫(kù)，充分尊重學(xué)習(xí)的個(gè)性化。同時(shí)對(duì)于教師而言，也能起到輔助教學(xué)，更直觀掌握學(xué)習(xí)情況的模式優(yōu)勢(shì)[10]。

（4）自治演進(jìn)

“人工智能+教育”系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立、公正、自治的系統(tǒng)，它的一切行為只受數(shù)據(jù)模型構(gòu)建編碼的限制，不受到教師行為與學(xué)生個(gè)體的影響，因此它的運(yùn)行更加客觀公正，在評(píng)閱環(huán)節(jié)更加高效、科學(xué)，提供一條龍?jiān)u測(cè)、分析服務(wù)，能快速掌握學(xué)生的不足，給出下一步方案，而這些都是人工智能自治演進(jìn)的結(jié)果。

因此，“人工智能+教育”必然是對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)方法、評(píng)測(cè)手段的新變革，新型的教育模式構(gòu)建“以人工智能為主的服務(wù)模式”，立足于高速發(fā)展中的信息技術(shù)，旨在充分利用互聯(lián)網(wǎng)的拓展性與互聯(lián)性，大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)能力，旨在打造“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)”的智能化教育環(huán)境，為師生提供更加智能化、個(gè)性化、科學(xué)性的教學(xué)模式，“人工智能+教育”從人工智能的應(yīng)用形態(tài)出發(fā)，以期技術(shù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)為動(dòng)力，改變傳統(tǒng)的師生關(guān)系，構(gòu)建更加科學(xué)有效的教學(xué)模式。

[1]吳永和，劉博文，馬曉玲. 構(gòu)筑“人工智能+教育”的生態(tài)系統(tǒng)[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，2017，35（05）：27-39.

[2]周建華，李作林，趙新超. 中小學(xué)校如何開(kāi)展人工智能教育——以人大附中人工智能課程建設(shè)為例[J]. 人民教育，2018（22）：72-75.

[3]蘭國(guó)帥，郭倩，魏家財(cái)，楊喜玲，于亞萌，陳靜靜. 5G+智能技術(shù)：構(gòu)筑“智能+”時(shí)代的智能教育新生態(tài)系統(tǒng)[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，2019，37（03）：3-16.

[4]冷靜，路曉旭，肖兆萍. 教育大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和應(yīng)用實(shí)踐研究[J]. 開(kāi)放學(xué)習(xí)研究，2019，24（03）：16-20.

[5]袁利平，陳川南. 美國(guó)人工智能戰(zhàn)略中的教育藍(lán)圖——基于三份國(guó)家級(jí)人工智能戰(zhàn)略的文本分析[J]. 比較教育研究，2020，42（02）：9-15.

[6]汝緒華. 加拿大人工智能人才教育何以興盛——人才生態(tài)系統(tǒng)視角的審視與思考[J]. 比較教育研究，2020，42（02）：16-23.

[7]沈光輝. “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下推進(jìn)社區(qū)教育信息化的思考與探索[J]. 高等繼續(xù)教育學(xué)報(bào)，2018，31（01）：34-38.

[8]曹曉明. “智能+”校園：教育信息化2.0視域下的學(xué)校發(fā)展新樣態(tài)[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，2018，36（04）：57-68.

[9]馬方，王文娟. 構(gòu)筑“人工智能+情報(bào)反恐”生態(tài)系統(tǒng)[J]. 山東警察學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，30（04）：105-112.

[10]李歡冬，樊磊. “可能”與“不可能”：當(dāng)前人工智能技術(shù)教育價(jià)值的再探討——《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》解讀之一[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，2018，36（05）：38-44.