人工智能+教育：機遇與挑戰并存

李爽 鄭勤華

【摘 要】當前，人工智能成為各國實現時代所需的教育變革和升級的重要機遇。人工智能具有變革教育系統、構建新型教育生態的革命性力量，人工智能+教育將對學習方式、教學范式、教育供給和服務、教育管理等產生深遠影響。然而，推進人工智能與教育的深度融合任重道遠，需要積極應對人工智能所帶來的倫理等新問題，有效推進基礎研究所需的跨界、跨領域合作，以及全面規劃和開展人工智能人才培養。

【關鍵詞】人工智能 教育變革 深度融合 機遇 挑戰

人工智能是20世紀50年代興起的一門新興技術學科，研發用于模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術和應用系統[1]。“人工智能”（Artificial Intelligence）概念首次提出是在1956年美國舉辦的達特茅斯學院會議上。一批年輕專家在會上研討機器模擬智能的系列問題時提出這一術語[2]，標志著人工智能學科的誕生。二十世紀七八十年代，人工智能技術引起社會的廣泛關注，與空間技術、能源技術并稱為世界三大尖端技術，在機器人、控制系統、仿真系統等領域獲得應用。經過幾十年的發展，人工智能已發展成為涉及計算機科學、信息科學、心理學、認知神經科學、生理學、系統科學、語言學、哲學等多個學科領域的前沿交叉科學，研究內容涉及知識表征、自動推理、機器學習、知識獲取、自然語言理解、計算機視覺、智能機器人、自動程序設計等領域。

隨著人工智能相關領域的技術進步，以及互聯網技術、大數據技術、云計算技術、物聯網等技術的發展，今天，人工智能再度成為社會各界的焦點。人工智能與各產業行業的融合成為互聯網時代全球各國產業升級面臨的共同機遇和挑戰，并正潛移默化地改變人們的生活、學習與工作，人類社會正在經歷從信息時代、互聯網時代向智能時代的轉變。

2017年，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》明確提出我國將在2030年成為世界主要人工智能創新中心，占據人工智能科技制高點，并系統制定我國新一代人工智能發展的指導思想、戰略目標、重點任務和保障措施，從而有力推進了人工智能成為我國各行業發展變革的核心戰略與重要布局，也成為推動“互聯網+教育”變革的關鍵力量。2019年年初，中共中央、國務院先后印發《中國教育現代化2035》和《加快推進教育現代化實施方案（2018-2022年）》全面規劃人工智能時代教育的中長期改革發展藍圖，人工智能教育研究與應用成為我國教育中長期發展的工作重心之一，旨在實現更高質量、公平、有效率、可持續的中國教育發展。2019年5月16日—18日，“國際人工智能與教育大會”在北京的成功召開，進一步推進了我國人工智能教育應用與發展的進程。來自世界各國的教育和科研專家，以及企業和媒體代表匯聚一堂，分享、交流人工智能應用研究與實踐探索的經驗，暢想人工智能將如何變革學習和重塑教育，探索人工智能時代教育新生態系統的構建。習近平總書記向大會發來賀信，深刻闡述了人工智能給教育帶來的革命性影響，向國際社會發出了促進智能時代教育發展創新、攜手推動構建人類命運共同體的倡議①。習近平總書記指出：“人工智能是引領新一輪科技革命和產業變革的重要驅動力，正深刻改變著人們的生產、生活、學習方式，推動人類社會迎來人機協同、跨界融合、共創分享的智能時代。把握全球人工智能發展態勢，找準突破口和主攻方向，培養大批具有創新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命。”②

一、人工智能變革教育的潛力

人工智能具有重構教育生態的革命性力量，人工智能與教育的深度融合不是對傳統教育教學系統的賦能和增強，而是旨在推動“互聯網+”時代教育系統的升級與變革，也是實現聯合國教科文組織2015年11月在《教育2030行動框架》中所制定的聯合國17項可持續發展目標（Sustainable Development Goals）中第四項目標（簡稱SDG4）的有效途徑[3]。人工智能與教育教學的融合將有力推動學習方式、教學范式、教育供給與服務、管理模式四個層面的創新、變革與升級。

1.學習方式變革：基于多元虛實學習空間的分布式學習

人工智能技術與教學的深度融合將推動學習方式從傳統的“以教師為中心”的集中課堂學習向基于虛實結合的多元學習空間的分布式學習轉變。以人工智能為特征的相關技術有效拓展了傳統學習空間和場景，構建出更多虛擬聯通的學習空間，推動更加開放聯通、虛實結合、泛在靈活的智慧學習環境建設。在更加開放、多元、智能的學習空間與環境中，學生與學習環境交互方式將會改變，認知和學習的分布式特征逐漸增強，學習方式發生轉變。學生在學習中的能動性與自主性被有效激勵和促進，學習環境對學習者具有較強的適應性，能夠根據學生特征和學習行為實時調整環境要素，以符合學生學習需求，進而改善學習體驗、提升學習成效。各種智能認知工具與智能代理的出現將賦能學生，提升學生掌握基礎知識和技能的效率，學生與智能代理的互動將成為學生學習互動的重要方式，在各種智能認知工具和智能代理的支持下，基于虛實空間的探究和創造學習成為學生學習認知的主要方式，有力支持了學生核心素養的發展。

2.教學范式變革：以育人為目標的個性化智慧教學范式

人工智能技術與傳統學校課堂環境、公共教育場所的融合，與更加開放的社會公共場所、生活與工作場所、自然世界的深度融合將全面拓展教學的時空與場景，推動構建一種將虛擬世界、社會世界、物理世界三維空間融通的更加智能靈活的教學時空和場景。教學時空的變革將有力推進教學范式從以知識傳遞為目標的標準化教學向以育人為目標的個性化智慧教學轉變。新范式下教學更關注學生全人發展的需求，能夠有效支持具有分布式特征的新型學習，人工智能賦能的多元聯通、智能靈活的全新教學環境有力支持了新育人目標與學習方式的實現，助力相應教學結構、教學內容、教學模式、教學評價等一系列的變革。教學智能代理成為新型教學要素，承擔了知識講解、學習支持、學習監控、學習診斷、學習測評等基礎性教學任務，教師的工作重心將發生變化，從知識講解等基本教學任務中解放出來，專注于學生高階認知能力與核心素養的培養。傳統教學中學生、教師、內容、媒體等要素的互動關系，隨著教學智能代理的引入而發生變化，推動教學模式創新。此外，在人工智能技術支持下，學生畫像、學習動態分析與實時診斷更加精準，支持教學從經驗型教學向智慧型教學轉變，破解了傳統教育中無法兼顧規模與質量的難題，能夠有效實現大規模的個性化優質教學。

3.教育供給與服務創新：兼顧規模與質量的精準教育供給與個性化服務

人工智能與教育的深度融合不僅僅促進了學與教的變革、提升了教學質量，還進一步推動了教育供給與服務方式的創新，為實現教育公平、全納教育、終身教育，滿足日益增長的多元化教育服務需求提供了新機會。基于人工智能的教育教學系統或代理工具為偏遠和貧困地區優質師資短缺問題提供了有效且可持續的解決方案。隨著越來越多面向不同領域、不同層次的人工智能教育系統或工具面世，隨著智能技術與社會各類工作、學習與生活的深度滲透，基于人工智能教育系統或代理進行靈活、泛在的學習將成為社會各類群體進行自我發展、終身學習的重要途徑。更多社會力量加入整合人工智能技術的教育供給行列，教育供給方式更加多元和靈活，教育供給水平也將顯著提升，教育供給與服務更關注個性化教育需求。服務內容與模式更關注教育市場的多元化、小眾化、個性化需求，追求服務的精準、質量與個性化，實現優質的智能化服務。綜上，正如教育部部長陳寶生所指出的，人工智能與教育系統的深度融合將推動更加靈活、開放、終身的個性化教育生態體系的構建。

4.管理模式創新：數據驅動的人機協同的高效教育決策與治理

人工智能與教育的深度融合也同樣推進了基于全局數據的智能化教育決策和治理。隨著國家、區域、學校、各類企業事業機構的相關教育教學、教研、人事、行政、財務、后勤等數據的豐富與融通，教育決策將獲得多元、全局數據的支持，而對這些數據的深度挖掘和分析將成為有效決策的重要前提，人工智能技術支持了對這些數據的智能化分析，為高效教育決策提供了重要支撐。教育大數據的豐富與融通也推進了教育管理從自上而下的單一管理模式向多元主體協同參與的教育治理模式轉變，在人工智能技術的支撐下，政府、學校、科研機構、社會機構、家長、學生等各類教育相關利益群體關于教育活動、教育現象和教育問題的信息、數據、觀點與意見能夠被智能捕捉、快速分享、深入挖掘和分析，實現關于資源配置、教育質量監控、教育投入評估、教育問題預警、突發問題響應、業務協同創新等方面的人機協同的精準、高效的教育治理。

二、人工智能與教育深度融合的挑戰與應對建議

然而，同樣必須清晰認識到，我們尚處在人工智能教育應用的起步階段，盡管人工智能具有變革教育的潛力，但是推進人工智能與教育的深度融合，我們還需要應對一系列新的挑戰。

首先，正視和應對人工智能廣泛應用所帶來的問題，如數據安全與個人隱私保護、知識產權保護、人機關系的倫理困境、可能加大的數字鴻溝等問題。這些問題并不是技術本身的問題，而是與人工智能技術合理、有效應用相關的倫理、社會等問題，是推動技術應用所必須配套解決的支撐環境的問題。上述問題將影響人工智能教育應用的價值導向、正確認知、社會接受度和受益范圍等。這些問題的解決需要社會學、信息科學、教育學、心理學等多學科專家的深入研究，以及政府相關部門基于有關研究成果的政策研究與制定、教育機構相關教育項目與課程的建設與推廣等。

其次，加強多方協作開展新教育理念引領下的各教育領域人工智能基礎性研究。教育的系統變革與升級不僅僅是方法與技術的變革，還是新教育價值觀、教育理念引領下的教育范式的結構化變革。以全人發展為目標、培養學生核心素養是新時期世界各國公認的教育目標，人工智能與教育的深度融合應該以該目標為導向，而不是僅僅提升學生的應試技能與基礎知識技能。現階段，大量人工智能教育應用與學習測評有關，有利于促進基本知識技能學習，但缺乏促進核心素養、高階能力發展的人工智能應用研發，而這些人工智能的應用研究對研究團隊的理論、技術和實踐等多種能力和條件都具有較高要求，僅靠一方力量無法完成。未來，迫切需要相關機制、體制創新來推動多學科領域專家、學校和企業等機構共同參與、協同創新，解決以核心素養、高階能力、關鍵品格培養為目標的學習者建模、知識表征、能力建模、教學過程建模、素養評價等基礎性問題。

最后，盡快推進人工智能基本素養教育與人才培養。人工智能作為國家戰略發展的重要途徑和各行各業發展升級的關鍵路徑，未來無疑將產生大量人工智能人才需求，教育需要系統規劃、全面推進人工智能專業人才培養以及人工智能基本素養教育工作。在充分研究和論證的基礎上，搭建從嬰幼兒到中小學，到高等教育的人工智能基本素養培養體系，搭建各行各業人工智能專業素養的培養體系，建設人工智能專業人才培養體系與課程。特別需要強調對教師和相關教育科研、管理者的人工智能教育應用素養培養。因為教師和相關教育工作者是將人工智能與教育深度融合的關鍵因素，他們對人工智能的應用能力直接影響人工智能與教育的融合水平。因此，迫切需要研究教師等相關教育工作者將人工智能與教育教學深度融合所需的基本素養與核心能力，構建相應培訓體系。

三、總結與展望

縱觀人類社會發展史，技術革命與科技進步扮演了重要的推動作用。當前，人工智能的全球熱潮揭示了人類社會正在經歷新興智能技術所引發的社會巨變，智能時代即將到來。人工智能具有顛覆性的革命力量，為包括教育在內的社會各行各業實現破解傳統問題、適應新環境和需求的系統升級與變革提供了新的機遇。然而，“人工智能+教育”給我們帶來的機遇與挑戰并存。技術不是萬能的，技術變革教育系統的力量需要正確的價值觀與理念來引導。在符合新時期教育需求的先進教育價值觀和理論下推動人工智能與教育的深度融合，是成功推動教育變革、重構教育生態的關鍵。

此外，真正實現智能教育，我們任重而道遠。一方面，人工智能技術所帶來的倫理、社會等問題需要各國政府與社會各界的共同探索和應對;另一方面，迫切需要大量跨學科、跨機構的合作研究以支撐人工智能在教育系統的深度滲透與應用，迫切需要推進人工智能基本素養教育和專業人才培養以符合智能時代對人才的新需求。

參考文獻

[1] 鄭勤華. AI尚未革命，教育不忘初心[J].教育經濟評論，2018（2）：8-10.

[2] 高婷婷，郭炯.人工智能教育應用研究綜述[J].現代教育技術，2019，29（1）：12-18.

[3] 黃榮懷，張慧，尹露雨.人工智能促教育2030議程實現[N].中國教育報，2019-05-18（003）.

（作者單位：北京師范大學教育技術學院）

責任編輯：孫昕

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