張俊：人工智能教育體系的探索

“平行教育系統平臺是針對人工智能教育構建的一個框架體系。平臺基于平行智能技術對教育和管理過程完成優化和控制、實驗和評估、學習和培訓等功能，對數字校園信息融合、教學行為數據分析、教學過程績效評價、教學策略計算實驗、教學管理優化、教學環境設計、教學技能培訓等業務提供支撐。”

在過去幾年，中國許多學校和教研機構已經開始了人工智能教學試點。面向幼兒園到高中K12學段的智能科技創新教育是我們復雜系統管理與控制國家重點實驗室和青島智能產業技術研究院的一個重點研究方向。王飛躍教授首先提出了人工智能教育體系，其整體布局包括兩個核心：iSTREAM和iCDIOS。iSTREAM和iCDIOS就是在美歐的STEM（面向中小學的科學、技術、工程和數學綜合教育）和CDIO(面向大學的設想、設計、實施、運營一體化教學方法)基礎上改革的結果，其中i代表了激勵（inspiration）、智能（intelligence）、創新（innoration），而R代表機器人以及其他提高生產力的智能機器，A代表藝術和美育，強調以人為本，而M不但代表數學，更強調的是管理和制造，頂天立地，這是人工智能技術最應發揮其作用的領域。最后，S代表服務、安全和可持續發展的的理念。

iSTREAM已在青島一些學校實踐了近兩年，完成了初步的研究和論文總結，并且被美國工程教育學會特邀進行大會報告介紹，計劃列為美國21世紀工程教育挑戰Global challenge項目部分內容。我們將在這些工作的基礎上繼續努力，以智能科技創新教育為切入點，逐步發展，使其更加系統化與實用化。希望今后能夠將科學的線上游戲和卡通教學進一步應用并納入到智能教育中，以提升教學效果、適應瞬息萬變的世界發展。

人工智能技術與教育的深度融合必將產生一種新的教育范式。結合基礎學科教學，利用新型教育信息化系統，針對每個學生的學習和認知特征，提供個性化的教學策略。并基于各個學段學生的核心素養要求，通過定量計算的手段支持教育管理部門和學校培養全面發展的人。

張俊 武漢大學教授

同時，圍繞國內外廣泛開展的諸如基于現象的跨學科和多學科教學、項目式教學等教育模式創新，借助平行智能技術推動落地實施。傳統的分科教學、工業流水線的培養模式、單純強調知識灌輸的教學理念、教師、教室、教材為中心的教學模式將被徹底打破，泛在的各種課堂形式、學習者為中心的教學理念、基于實踐活動的教學方式等新式教學模式在平行教育平臺支持下將更為普遍推廣。

平行教育系統平臺包括以下三層內容：

第一，教育信息化基礎設施，包括物聯網數字課堂、數字圖書館、教學教務系統、學生管理系統、數字安防、數字校園等信息化系統；第二，平行智能算法支持，包括數據中心及可視化展示、虛擬教學過程構建，教學和認知過程模型庫，教學環境設計評估等平行智能算法；第三，教學與管理應用，包括平行優化和控制系統、平行實驗和評估系統，平行學習和培訓系統等。平行教育系統平臺是基于ACP（人工系統、計算實驗和平行執行的英文首字母）技術構建的。其中，A指的是軟件定義的人工教育系統，它包括虛擬的教學環境、知識體系以及學習者，成熟演化發展的人工系統可以為教師、學生乃至教育管理者提供游戲化的培訓服務。C是計算實驗，計算實驗的方法是去預測、分析和生成不同類型的教育模式和教育策略。教育大數據是計算實驗的重要依據，幫助我們對實際狀況進行分析。P代表的是平行執行，一方面我們會把構建的人工教育系統中的結果和評估反送回實際的教育體系中來用于決策支持，另一方面實際的教育體系信息被傳遞到虛擬環境中用于模型優化。平行執行的目標，是推動實際教學系統和虛擬教學系統之間的信息互動、協同演化引導實際教學系統能夠向期望的目標發展。

考慮到教育是一個典型的復雜社會系統，教育家的智慧是難以短期內通過人工智能技術實現的。平行執行過程需要集成人和機器兩方面的智能，整合利用人機協同的混合智能，不斷推進教育科學創新。