楊凱鴿,董 雪
(陜西科技大學(xué),陜西 西安 710021)
近幾年來,人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展對我們的社會生活及教育教學(xué)產(chǎn)生了巨大的沖擊,教育環(huán)境、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式等方面也都發(fā)生了巨大的變化。為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇,構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢,加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國,2017年7月20日,國務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[1],提出了面向2030年我國新一代人工智能發(fā)展的指導(dǎo)思想、戰(zhàn)略目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)和保障措施,為我國人工智能的進(jìn)一步加速發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。2020年8月20-22日,2020全球智慧教育大會在北京召開,會議圍繞人工智能對未來教育的影響和挑戰(zhàn)等前沿議題展開深入探討,會議中指出,以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)正在重新定義人類的知識和能力價值,未來的教育將以人工智能等信息技術(shù)為支撐,開啟智慧教育的新階段[2]。通過人工智能技術(shù)重塑教育生態(tài),發(fā)展智能教育已經(jīng)成為當(dāng)前甚至是未來的教育新議題。與傳統(tǒng)教育不同,智能教育的特點(diǎn)是以人工智能為代表的智能技術(shù),加快推動人才培養(yǎng)模式變革,實(shí)現(xiàn)規(guī)模化教育與個性化培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合[3]。可見,人工智能賦能教育已成為未來教育變革的重要趨勢。
國內(nèi)關(guān)于人工智能與教育理論的研究主要集中在內(nèi)涵、特征、作用等方面。閆志明等人[4]認(rèn)為教育人工智能是人工智能與學(xué)習(xí)科學(xué)相結(jié)合而形成的一個新領(lǐng)域,重在通過人工智能技術(shù)更加深入、微觀地理解學(xué)習(xí)是如何發(fā)生以及如何受到外界因素影響的,進(jìn)而為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造高效的學(xué)習(xí)條件,他在對教育人工智能的內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用趨勢分析后發(fā)現(xiàn),為應(yīng)對當(dāng)面人工智能的快速發(fā)展教育人工智能面對的挑戰(zhàn),各級各類學(xué)校都需要強(qiáng)化人工智能方面的培養(yǎng)。吳永和等人[5]從孕育條件、特征和作用3個方面闡述了“人工智能+教育”的內(nèi)涵,其孕育條件包括技術(shù)基礎(chǔ)、理論指導(dǎo)、應(yīng)用推進(jìn)和政策保障;“人工智能+教育”在于依托人工智能技術(shù),具有創(chuàng)新驅(qū)動、重塑結(jié)構(gòu)、開放生態(tài)、尊重個性、服務(wù)智能、自治演進(jìn)6個特征;并提到“人工智能+教育”具有提升教育信息化、提高教育教學(xué)效率等促進(jìn)作用。張進(jìn)寶等人[6]將智能教育的內(nèi)涵作了兩種不同的界定,認(rèn)為狹義的智能教育定位于“以人工智能為內(nèi)容的教育”,目的是培養(yǎng)掌握機(jī)器智能技術(shù)的專業(yè)化人才,以滿足技術(shù)發(fā)展需要;廣義的智能教育定位于最終實(shí)現(xiàn)個體智能的提升,不僅掌握人工智能等技術(shù),還能初步具備未來工作中實(shí)現(xiàn)人機(jī)合作的能力。還從人才培養(yǎng)規(guī)格、教育信息化建設(shè)、課程與教學(xué)改革、教學(xué)活動創(chuàng)新、教師專業(yè)化發(fā)展等方面提出了智能教育的實(shí)施策略。梁迎麗等人[7]通過對人工智能在教育領(lǐng)域中的具體應(yīng)用與人工智能教育的主要特征進(jìn)行分析,歸納并構(gòu)建了人工智能與教育的融合創(chuàng)新發(fā)展體系,為我國人工智能與教育的融合發(fā)展提供理論指導(dǎo)。孟翀等人[8]將人工智能的教育概念分為兩類:人工智能賦能教育和人工智能學(xué)科教育,人工智能賦能教育是指從工具主義視角出發(fā),強(qiáng)調(diào)運(yùn)用人工智能促進(jìn)和支撐學(xué)習(xí);人工智能學(xué)科教育是從學(xué)科視角出發(fā),強(qiáng)調(diào)人工智能作為學(xué)習(xí)科學(xué)和教育科學(xué)的融合學(xué)科在人工智能人才培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用。
總之,人工智能賦能教育已經(jīng)成為教育領(lǐng)域的趨勢,學(xué)者們對人工智能教育的研究也在如火如荼地進(jìn)行,對人工智能教育理論層面的深入探討和研究為相關(guān)實(shí)踐研究提供了理論性的指導(dǎo)。
人工智能在教育中的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛了,其中最主要的包括智能教學(xué)系統(tǒng)、個性化學(xué)習(xí)及教育機(jī)器人。
我國教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段,由第一代學(xué)??荚囅到y(tǒng)發(fā)展到第二代個性學(xué)習(xí)系統(tǒng)再到如今的第三代基于人工智能的教學(xué)系統(tǒng),即智能教學(xué)系統(tǒng)。智能教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Tutoring System,ITS)借助人工智能技術(shù),在沒有人類導(dǎo)師指導(dǎo)的情況下幫助學(xué)習(xí)者獲取知識和技能方面起著重要作用。它是通過互聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)人工模擬技術(shù)整合全國工作在一線的特級、高級教師和教學(xué)專家的教學(xué)資源和教研成果進(jìn)行科學(xué)分析、智能判斷及有目的地提供即時、有效、全面且具有針對性的教學(xué)。這不僅體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)方面的進(jìn)步,也體現(xiàn)出了教育也在不斷順應(yīng)技術(shù)的步伐隨之發(fā)展。
比如IBM的Watson助教系統(tǒng)就是典型的智能導(dǎo)師系統(tǒng),北京師范大學(xué)未來教育高精尖創(chuàng)新中心的“AI Teacher”國際合作項(xiàng)目,建立了教育大數(shù)據(jù)平臺,其中就借鑒智能導(dǎo)師系統(tǒng),希望將老師教學(xué)過程中的隱性知識內(nèi)置到系統(tǒng)中,通過人機(jī)對話智能導(dǎo)師系統(tǒng)為學(xué)生提供個性化的幫助,實(shí)現(xiàn)類似于人類教師的智能輔導(dǎo)[9];比如Lumilo混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng),該系統(tǒng)給教師提供一種智能眼鏡以便教師能夠及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。Lumilo嚴(yán)格來說是一種智能教學(xué)系統(tǒng),與教師協(xié)同完成教學(xué),它能從遠(yuǎn)處監(jiān)視學(xué)生的活動,即時教師不在學(xué)生身邊依然能夠快速發(fā)現(xiàn)學(xué)生當(dāng)前面臨的困難,從而提供及時的指導(dǎo)與幫助,以此提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[10]。蘇瑩[11]分析了人工智能系統(tǒng)在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用情況,其中一項(xiàng)為智能教學(xué)系統(tǒng),她認(rèn)為智能教學(xué)系統(tǒng)的根本宗旨是為學(xué)生創(chuàng)設(shè)出更加優(yōu)良和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境,當(dāng)前,智能教學(xué)系統(tǒng)主要是通過智能主體技術(shù)來有效構(gòu)建教師主體、學(xué)生主體和管理主體,以此向?qū)W生提供更加高效與個性化的教學(xué)服務(wù)。
個性化學(xué)習(xí)是指以反映學(xué)生個性差異為基礎(chǔ),以促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展為目標(biāo)的學(xué)習(xí)范式。而人工智能時代的個性化學(xué)習(xí)是技術(shù)與教育深度融合,對個性化學(xué)習(xí)進(jìn)行了重塑。
牟智佳[12]對“人工智能+”時代的個性化學(xué)習(xí)及研究進(jìn)行了分析,認(rèn)為個性化學(xué)習(xí)應(yīng)以學(xué)習(xí)者為中心,以目標(biāo)、過程和評價為導(dǎo)向,個性化學(xué)習(xí)服務(wù)應(yīng)以基于人工智能技術(shù)的智能教育云服務(wù)平臺為支持,以需求本位的個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容推送、能力本位的個性化學(xué)習(xí)路徑生成和掌握本位的個性化學(xué)習(xí)評價為方向,為學(xué)習(xí)者提供更精準(zhǔn)的分析與反饋,進(jìn)一步為學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù),這為個性化學(xué)習(xí)的實(shí)踐應(yīng)用提供了一定的參考??拙S梁等人[13]認(rèn)為自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者特征,為其推薦個性化的學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)活動序列,是實(shí)現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)的重要手段,因此提出了人工智能支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑構(gòu)建模型,包括學(xué)習(xí)者模型庫學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)庫及自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑構(gòu)建引擎。并以某師范院校59名教育技術(shù)學(xué)專業(yè)二年級學(xué)生作為研究對象,分為實(shí)驗(yàn)組和控制組,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該學(xué)習(xí)路徑能夠有效提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)滿意度。之后,周琴等人[14]認(rèn)為智適應(yīng)學(xué)習(xí)是自適應(yīng)學(xué)習(xí)的優(yōu)化升級,有望在人工智能技術(shù)的支持下突破傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式忽視學(xué)習(xí)者差異性的壁壘,以“量體裁衣”式的教學(xué)方式實(shí)現(xiàn)因材施教,推動教育從“數(shù)據(jù)主義”轉(zhuǎn)向“智能主義”。雖然智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)大體量的內(nèi)容、定制化的課程、多樣化的算法和精準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)為學(xué)生構(gòu)建了個性化學(xué)習(xí)的環(huán)境,提升學(xué)習(xí)效率,但仍處于初步發(fā)展階段,因此他們從拓展學(xué)科領(lǐng)域、加強(qiáng)師資培訓(xùn)、融合核心技術(shù)、豐富表征資源、整合線上線下、尋求多方協(xié)作六方面提出了需要完善之處,打造更加個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。
教育機(jī)器人是機(jī)器人應(yīng)用于教育領(lǐng)域的代表,是人工智能、語音識別和仿生技術(shù)在教育中應(yīng)用的典型,并以培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、創(chuàng)造能力和實(shí)踐能力為目標(biāo)[15]。按照實(shí)際用途,教育機(jī)器人可以分為教育活動類機(jī)器人和教育服務(wù)類機(jī)器人,其中教育活動類機(jī)器人主要用于教學(xué)課程與課堂教學(xué)活動,作為教輔工具直接輔助學(xué)習(xí)者進(jìn)行機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)知識的學(xué)習(xí)與實(shí)踐,并支持學(xué)習(xí)者自行拆裝或編程;教育服務(wù)類機(jī)器人指可以直接對教學(xué)過程進(jìn)行智能輔助服務(wù)的機(jī)器人,其應(yīng)用過程常被歸類為3種基本角色,即導(dǎo)師、學(xué)伴及監(jiān)督者[16]。
人機(jī)協(xié)作將是人工智能時代教育的主要形態(tài),已有諸多學(xué)者對教育機(jī)器人的熱點(diǎn)話題進(jìn)行了相關(guān)研究,比如,單俊豪等人[17]采用元分析的方法探究了教育機(jī)器人對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的影響,研究結(jié)果表明作為教學(xué)輔助工具,教育機(jī)器人能夠有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成果,在不同學(xué)科、不同學(xué)段也都起到了正向的促進(jìn)作用。盧宇等人[16]認(rèn)為由于智能教育機(jī)器人正處于發(fā)展初級階段,面臨教學(xué)性不足、反饋性差、感知力等問題的情況下,在知識圖譜、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理與情感計算的技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合教育心理學(xué)的經(jīng)典理論,設(shè)計了5類典型的智能機(jī)器人應(yīng)用模式,分別是學(xué)習(xí)疑難問答、學(xué)情報告分析、學(xué)習(xí)督促提醒、學(xué)習(xí)陪伴激勵和家長教育助手,幫助學(xué)習(xí)者完成其學(xué)習(xí)目標(biāo),并滿足其自主感、勝任感及歸屬感等核心需求。柳晨晨等人[18]梳理了一些智能機(jī)器人的教學(xué)應(yīng)用典型案例,發(fā)現(xiàn)智能機(jī)器人可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)風(fēng)格和特點(diǎn),提供個性化的教學(xué)策略和教學(xué)資源,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。比如AKA公司開發(fā)的Musio智能機(jī)器人可以將教材上傳用于學(xué)校英語課程中的對話;還有北京師范大學(xué)未來教育高精尖創(chuàng)新中心研發(fā)的教學(xué)機(jī)器人“智慧學(xué)伴”在學(xué)生學(xué)習(xí)遇到疑難問題時可以進(jìn)行講授和即時解答,為學(xué)習(xí)者提供良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn);以上都體現(xiàn)出了教育機(jī)器人對教育教學(xué)的促進(jìn)作用。
人工智能在教育中的應(yīng)用毋庸置疑地推動了教育的發(fā)展,促使教育更加智能化、更加符合當(dāng)下的時代特征,也為人工智能時代教育的發(fā)展提供了更多的機(jī)會和可能,但依舊存在不足之處。例如人工智能技術(shù)不成熟、人才短缺等現(xiàn)實(shí)性的問題。人工智能時代,單方面?zhèn)魇谥R的時代隨之結(jié)束,傳統(tǒng)教育中教師在講臺上的單向講授與灌輸不能夠吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、思考及參與,有效的學(xué)習(xí)需要根據(jù)學(xué)習(xí)者的多樣化來設(shè)計,需要為學(xué)習(xí)者提供更加個性化、更具有動力、更加多樣性的教學(xué)模式及智慧教學(xué)環(huán)境。學(xué)校、教師、學(xué)生在面臨機(jī)遇的同時也面臨著各種挑戰(zhàn),因此,我們要從當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀中獲取經(jīng)驗(yàn),為教育的發(fā)展提供改進(jìn)與發(fā)展的方向。
從學(xué)校層面來講,單純應(yīng)用人工智能技術(shù)已不能完全符合學(xué)校教育育人的目標(biāo),當(dāng)前時代需要更智能、更生態(tài)、更人本樣態(tài)的學(xué)校。有學(xué)者認(rèn)為未來的學(xué)校將是基于未來人才培養(yǎng)需求與人工智能技術(shù)的深度融合創(chuàng)新而形成的處于持續(xù)發(fā)展動態(tài)中的新形態(tài)育人場域,具有3大特征,分別為:未來學(xué)校的發(fā)展表現(xiàn)在于其新形態(tài)育人場域的定位,未來學(xué)校的發(fā)展核心在于未來人才的培養(yǎng),未來學(xué)校的發(fā)展支撐在于人工智能技術(shù)與學(xué)校教育的深度融合創(chuàng)新[19]。
從教師層面來講,人工智能時代,教師的角色在將來也會發(fā)生重大轉(zhuǎn)變,重塑教師的角色至關(guān)重要。未來將進(jìn)入人機(jī)協(xié)作的“雙師”時代,機(jī)器人將逐漸出現(xiàn)在人類教師的身旁,以教師的身份影響教育教學(xué)活動,與人類教師一起變革傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu),培養(yǎng)智能時代的學(xué)習(xí)者和教育者。雖然,人類教師不會被智能教師完全替代,但是固守現(xiàn)狀、不求進(jìn)步的教師可能會被取代,因此,教師需要轉(zhuǎn)變自己的角色,要從以往的知識傳授者轉(zhuǎn)向?qū)W生的引導(dǎo)者,不僅要教會學(xué)生基礎(chǔ)的知識與技能,更要教會學(xué)生如何學(xué)習(xí),做學(xué)生的人生導(dǎo)師,以此來順應(yīng)時代的變化與發(fā)展。
從學(xué)生層面來講,學(xué)生要明確自己在學(xué)習(xí)中的主要地位,不能夠完全依賴教師,要充分調(diào)動自己的積極性、主動性與創(chuàng)造性,同時也要注重提高個人的信息素養(yǎng)與智能素養(yǎng),提升自己的學(xué)習(xí)能力,更加主動地參與到人機(jī)交互的環(huán)境中。學(xué)生只有將學(xué)習(xí)和個人興趣結(jié)合起來才能學(xué)好習(xí),因此學(xué)生需要培養(yǎng)以興趣驅(qū)動、自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)能力,避免自己在快速變化的智能時代處于學(xué)習(xí)的劣勢。
總之,人工智能時代,人類將會進(jìn)入一個與機(jī)器共存的時代,未來教師角色將發(fā)生大的變化,教師知識性傳授功能將會被人工智能逐漸取代,教師的主要工作是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)和能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力、審美能力、協(xié)作能力以及社會交往能力。教師除了要具備學(xué)科及專業(yè)的知識與技能外,最主要的是要以學(xué)生為中心,注重學(xué)生情感態(tài)度價值觀方面的發(fā)展,學(xué)校不僅要從智能技術(shù)等硬件條件及建設(shè)方面有所提升,更要注重將智能技術(shù)及育人目的相結(jié)合的全方位發(fā)展方向,真正地達(dá)到育人的目的。要從學(xué)校、教師、學(xué)生3個主體方位全面適應(yīng)人工智能時代的變革,從而促進(jìn)智能教育的發(fā)展。