編譯/王懿霖 美術(shù)編輯/丁國明 趙霞

在過去的短短五年間，人工智能顯示出了顛覆性的力量，它已走出學術(shù)研究的象牙塔，并在日常生活之中普及，逐漸成為公眾討論的前沿焦點。從智能客服到智能設(shè)備，從人臉識別到自動駕駛，人工智能的應用無處不在。

人工智能幫助我們實現(xiàn)了各種各樣的可能，但日新月異的技術(shù)不可避免地也帶來了種種風險和挑戰(zhàn)。人們對人工智能的顧慮主要是其會否強大到碾壓人類成為主導，但事實上，涉及人工智能的倫理影響則更加迫在眉睫，例如，個人數(shù)據(jù)的濫用、加劇不平等等。

作為社會的熱點問題，教育也不可避免地被人工智能“染指”?！爸悄堋薄ⅰ白赃m應”和“個性化”的學習系統(tǒng)日益增多。許多公司瞄準了這一市場，紛紛開發(fā)在教育領(lǐng)域使用的軟件系統(tǒng)，人工智能教育應用市場就這樣應運而生了。預計，該市場在2024年將達到60 億美元的規(guī)模。

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用同樣不可避免地帶來了深層次問題，比如，教學的內(nèi)容與方式、教師的角色演變以及人工智能的社會影響等。

好在，我們已經(jīng)意識到了問題，各方也逐漸達成了一個共識——人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的部署應用或?qū)⒅厮芙虒W的方式方法。新冠肺炎疫情防控期間，學校封閉使得在線教學廣泛應用，而這種迅速而巨大的轉(zhuǎn)變，讓我們對上述問題似乎有了更加深刻的認識和理解。

如何理解人工智能與教育

人工智能在教育領(lǐng)域的應用可以追溯至20世紀70年代。

當時，研究人員感興趣的是見證計算機如何取代“一對一”人工輔導——被視為最富有成效、但大多數(shù)人難以達到的教學方法。

從一開始，人工智能在教育領(lǐng)域的應用便朝著多個方向發(fā)展，首先是面向?qū)W生的人工智能（為支持學習和測評而設(shè)計的工具），然后是納入面向教師的人工智能（為支持授課而設(shè)計），還有面向系統(tǒng)的人工智能（為支持教育機構(gòu)管理而設(shè)計）。實際上，人工智能與教育之間的互動不止如此，除了課堂上的人工智能應用（即“使用人工智能學習”），還會教授人工智能技術(shù)相關(guān)知識（即“學習人工智能”）以及幫助大家準備好應對人工智能時代的生存技能（即“為了人機協(xié)同而學習”）。

目前，大家通常將教育人工智能應用分為三大類——面向系統(tǒng)的、面向?qū)W生的、面向教師的。但為了方便研究和討論，我們按四種需要將新興和潛在人工智能應用分為四大類——教育管理和供給、學習和測評、賦能教師和提高授課質(zhì)量，以及終身學習。

有一點需要強調(diào)，那就是承認這些類別之間存在固有的相互關(guān)聯(lián)。因為，人工智能在教育領(lǐng)域的應用不只是滿足單方面的需要，比如，教輔應用程序在設(shè)計上需要同時為老師和學生提供支持。

利用人工智能支持教育管理和教育供給

人工智能技術(shù)正越來越多地應用于促進教育管理和教育供給。

這些面向系統(tǒng)的應用并不直接支持教學，而是旨在實現(xiàn)學校行政管理各個方面的自動化——建立在教育管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，涵蓋招生、排課、考勤、作業(yè)監(jiān)測以及校務(wù)監(jiān)管等。

這類基于大數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，為教師和學校管理人員提供相關(guān)信息，偶爾也向?qū)W生提供指導，例如，分析預測哪些學生有不及格的風險。

從教育體系得來的大數(shù)據(jù)也有助于教育供給方面的政策制定。公立教育機構(gòu)越來越多地使用大數(shù)據(jù)來創(chuàng)建數(shù)字化、交互式的數(shù)據(jù)可視化工具，在此基礎(chǔ)上為政策制定者提供教育體系的最新信息。事實表明，根據(jù)對學習者個性化需要和學習水平的分析，人工智能能夠有效管理不同平臺的學習內(nèi)容。

然而，要想使任何基于數(shù)據(jù)的分析工具有用，使其結(jié)論值得到信賴且兼顧公平，原始數(shù)據(jù)及其代理指標就必須準確無誤、不偏不倚，同時采用的計算方法也必須適當且穩(wěn)健。這些要求看似簡單，但經(jīng)常沒有得到嚴格遵守。

無論如何，總會有一些人工智能技術(shù)公司收集大量的學生互動數(shù)據(jù)，只是為了給使用機器學習方法“尋找規(guī)律”。這么做的目的是通過軟件識別哪些孩子感到困惑不解或枯燥乏味，在此基礎(chǔ)上提高學生的專注度，使他們更加投入到課堂的學習中。

聽起來這非常不錯，但這一做法也存有爭議。部分人認為，這種數(shù)據(jù)采集為“邊緣型心理健康評估”，這也許會對孩子們有負面的心理暗示作用。同時，這類人工智能工具也被用于監(jiān)測學生在課堂上的注意力，或是被用于跟蹤學生出勤情況和預測教師的授課表現(xiàn)等。無論是上述哪些情況，都產(chǎn)生了令人擔憂的后果，因此，我們在使用此類人工智能工具的時候應當慎重地甄別和篩選。

|案例|

OUAnalyse26是一款英國開放大學設(shè)計的人工智能應用程序，用來預測學生成績和識別存在不及格風險的學生，具體手段是分析該校教育管理信息系統(tǒng)提供的大數(shù)據(jù)，總體目標是幫助有困難的學生完成課程學習。

美國的ALP28系統(tǒng)提供后臺人工智能功能來支持標準教育技術(shù)。該系統(tǒng)分析用戶數(shù)據(jù)，將其聚合，為每名學生的互動、偏好和成績創(chuàng)建心理測評檔案。

UniTime29是一個以美國為主、另有四大洲的組織參與的項目。該項目是一個綜合人工智能賦能教育調(diào)度系統(tǒng)，可以為高校課程制定時間表、管理上課時間和教室變更，以及提供學生的個人課程表。

利用人工智能支持學習和測評

以面向?qū)W生為主的人工智能技術(shù)應用，最受研究人員、開發(fā)者、教育工作者和政策制定者的關(guān)注。這些稱為“智能導學”的應用工具被視為“第四次教育革命”的一部分，旨在為每位學習者提供優(yōu)質(zhì)、個性化和無處不在的終身學習 （正規(guī)、非正規(guī)以及非正式）機會，不論他們身在何處。

在所有人工智能教育應用程序中，智能導學系統(tǒng)既具有最長的研究歷史，也是教育領(lǐng)域最常見的人工智能應用程序，而且它的學生受眾人數(shù)也是最多的。此外，多年來，這些系統(tǒng)吸引了最高水平的投資和關(guān)注度，備受世界上領(lǐng)先科技公司的青睞，而且全球各地的教育體系一直采用這些系統(tǒng)，學生用戶群體數(shù)以百萬計。

總的來說，智能導學系統(tǒng)的工作機制是：圍繞數(shù)學和物理等結(jié)構(gòu)化科目中的議題，為每位學生提供個性化的分步教程。系統(tǒng)會借鑒相關(guān)科目和認知科學的專業(yè)知識，通過各種學習資料和活動決定學生的最優(yōu)學習路徑，同時針對個別學生的誤解和成績作出回應。在學生參與學習活動的過程中，系統(tǒng)會采用知識追蹤和機器學習方法，根據(jù)個別學生的優(yōu)劣勢自動調(diào)整難易水平并給予提示或指導，這一切只為確保學生能夠高效地學習相應主題。有的智能導學系統(tǒng)也捕捉和分析學生情緒狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括通過監(jiān)測學生的目光來推斷他們的專注水平。

不過，雖然這看起來頗有吸引力，但是需要認識到，智能導學系統(tǒng)中所體現(xiàn)的假設(shè)和典型的指令式知識傳播教學方法存在局限性，忽視了其他方法帶來的可能性，比如協(xié)作學習、引導性發(fā)現(xiàn)式學習和從錯誤中學習等。而且，在智能導學系統(tǒng)大量應用的同時，還引發(fā)了例如減少了師生之間的溝通交流等問題。

|案例|

可教代理（Teachable agents)。人們早就知道，向他人傳授某些內(nèi)容時，自身可以更深刻地習得并掌握該項內(nèi)容，而不少人工智能方案也利用了這一特點。例如一款Betty'sBrain 的人工智能軟件就鼓勵學生向一個叫Betty 的虛擬學生教授關(guān)于河流生態(tài)系統(tǒng)知識。還有一個來自于瑞典研究項目的案例，幼兒教授一個仿人機器人如何寫字，而這種方法可以刺激元認知、同理心和自尊的發(fā)展。

學習網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（LNO）是能夠使學生和教師互聯(lián)，參與學習和組織學習活動的軟件。通常它會根據(jù)參與者的安排、學科領(lǐng)域和專業(yè)知識進行匹配，并能夠促進協(xié)調(diào)和合作。例如“第三空間學習（ThirdSpaceLearning）”，它是將潛在數(shù)學不及格的英國小學生與其他國家的數(shù)學老師相連接。另一個例子是“智能學伴（SmartLearningPartner）”，其使用的人工智能驅(qū)動平臺使學生能夠通過手機像交友軟件一樣選擇真人教師并與之連接，從而獲得一對一的學習支持。

目前，行業(yè)的廣泛認同是，人工智能技術(shù)在感知智能方面已經(jīng)取得了很大突破并進入到了應用階段，但在認知智能方面還需要技術(shù)攻關(guān)?！拔覀儾灰窕斯ぶ悄?，人工智能并不是無所不能。人工智能不能代替教師，但可以幫助教師做很多事情。”一位應用人工智能技術(shù)的教師如是說。

人工智能為教師賦能

盡管面向教師的人工智能應用具有增強教師能力的潛力，但迄今為止，利用這些應用來增強和提高教學水平受到的關(guān)注，遠遠少于面向?qū)W生的人工智能。

許多面向教師的人工智能應用旨在通過自動化任務(wù)，如評估、剽竊檢測、管理和反饋，從而幫助教師減少工作量。這些應用的產(chǎn)生是源于人們認為，一些瑣碎的工作應該減少或避免，而后為教師騰出更多的時間投入到其他任務(wù)中，比如為個別學生提供更有效的支持。但我們或許沒有想到，隨著人工智能的發(fā)展，教師可能得到更大程度的解放，以至于有些人認為可以消除人類教師這一社會角色。

當然，這是極端的認知，普遍的認知是隨著人工智能工具在課堂上的普及，教師的角色可能會發(fā)生變化。所以，教師必須培養(yǎng)新的能力，才能夠與人工智能有效合作。目前的人工智能與人類的“雙師”模式，不管是有意還是無意，都取代了教師的一些任務(wù)，而不是我們期許的協(xié)助教師更有效地教學。

人工智能教學助手或許才是未來的發(fā)展方向。

人工智能可以幫助人類教師完成許多任務(wù)，包括提供專業(yè)知識資源，監(jiān)測學生表現(xiàn)等。但是，教什么以及如何教學生仍然是教師的責任和特權(quán)，人工智能僅僅是教師的工具。

人工智能驅(qū)動的教學助理如前所述，許多技術(shù)的設(shè)計目的是為了讓教師從耗費時間的活動中解脫出來，如考勤、批改作業(yè)和反復回答同樣的問題等。

這樣一來，人工智能技術(shù)實際上“接手”了大部分教學工作，不可避免地減少了師生的交流，沖淡了師生之間的感情，最終可能會發(fā)展到教師淪為了功能性角色。

作文自動評閱系統(tǒng)是一個新興的人工智能程序，它的目的就是減輕教師大量閱讀、評論作文的負擔。然而，正如上文所指出的一樣，雖然評閱工作可能很繁重，但它往往是教師了解學生能力和思想的一個重要機會。如果使用作文自動評閱系統(tǒng)，這個機會就會喪失。此外，這種軟件也顯然低估了教師的能力和經(jīng)驗。

|案例|

人工智能驅(qū)動的論壇監(jiān)控人工智能技術(shù)正被用于支持在線教育，特別是幫助教師或服務(wù)商監(jiān)控異步討論論壇。在這些討論論壇中，學生對給定的任務(wù)作出回應，向教師詢問課程材料，并參與協(xié)作學習。這通常會產(chǎn)生大量帖子，而所有這些帖子都必須經(jīng)過審核和處理。

人工智能可以通過多種方式提供幫助：一種工具可以對論壇帖子進行分流，并自動回應較簡單的帖子；將提出重疊問題的帖子匯總；或使用情感分析來識別顯示消極或無效情緒狀態(tài)的帖子。這些技術(shù)結(jié)合起來，也可以使人類教師隨時了解學生的意見和問題。

由美國佐治亞理工學院開發(fā)的人工智能助手Jill Watso 就是這樣一款人工智能軟件，它主要是被用于分流論壇帖子并盡可能回答問題，同時將其他更復雜的帖子交給人類教學助理。該人工智能助手是基于IBM 的Watson平臺，可自動回答一些學生問題，并向?qū)W生發(fā)送關(guān)于作業(yè)的電子郵件。

目前，行業(yè)的廣泛認同是，人工智能技術(shù)在感知智能方面已經(jīng)取得了很大突破并進入到了應用階段，但在認知智能方面還需要技術(shù)攻關(guān)?！拔覀儾灰窕斯ぶ悄?，人工智能并不是無所不能。人工智能不能代替教師，但可以幫助教師做很多事情。”一位應用人工智能技術(shù)的教師如是說。

不可否認的是，人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用與傳統(tǒng)教學方法相比，具有比較顯著的正面影響。教育部門要充分利用人工智能技術(shù)，在管理、教學各個領(lǐng)域充分發(fā)揮其正面影響，促進教育發(fā)展與改革。人工智能時代，“培養(yǎng)什么人”也許才是問題的關(guān)鍵，價值觀的傳遞必須由人類教師來掌控。

教育有很強的特殊性，技術(shù)融入教育的過程中本身有難度。人機對話同人與人之間的對話有很大區(qū)別，人與人之間對話是一種有溫度的對話，既有知識、信息的交流，也有情感因素的交流，這一點在人機對話中很難做到。所以，人和機器的結(jié)合怎么樣變得更加友好、更有溫度，是未來人工智能與教育領(lǐng)域深度結(jié)合需要認真思考的問題。

人工智能不僅僅是使基于計算機的教學自動化，還有助于開創(chuàng)難以實現(xiàn)的新的教學方式。我們期待人工智能應用對教師和學校賦能，從而使學習變得容易、有趣。