學校教育中人工智能應用的現實困境與突破

摘 要 新的形勢和新的時代之下，將人工智能運用于學校教育教學是實現教育信息化的重要前提，也是當前大多數學校的發展趨勢。人工智能可以優化教學資源、創設智能化教學環境、促進教學評價創新發展;人工智能可以應用于教學系統、學習平臺、管理系統和智慧校園的建設中。但仍面臨技術不成熟、大數據不足、人才短缺等現實困境，應著重從優化課程設計、進化教師角色、擴展教育數據和回歸教育本質等路徑解決這些問題。

關鍵詞 人工智能 學校 教育 突破

2017年國務院發布了《新一代人工智能發展規劃》，在規劃中著重強調了將人工智能應用于教育領域的重要性[1]。2018年教育部印發的《教育信息化2.0行動計劃》中指出：“推動人工智能、大數據、物聯網等新興技術，積極開展智慧教育，支持教育模式變革和生態重構。”[2]新的時代，人工智能改變了人們的生活，也改變了教育的大環境，將人工智能推廣到學校的教育教學中去成為當下教育領域的迫切任務。

一、人工智能應用于學校教育教學的意義

1.人工智能優化學校教育的教學工具和教學資源

在這個信息化的智能時代，人工智能不僅創新了教師的教學工具，也給學生帶來了全新的學習體驗。近幾年來，教育部出臺了一系列信息化建設的規劃政策，這些政策的出臺表明，伴隨著人工智能、大數據等技術的迅猛發展，當前社會的人才需求和教育形態都已經發生了深刻變化。人工智能對學校教育教學工具的創新將貫穿到每個環節，每個學科都離不開人工智能，如果學校能夠把人工智能當作教學工具并加以充分利用，教學情境也會更真實。

2.人工智能為學校教育創設智能化的教學環境

信息時代的來臨，人工智能的產品正在逐步進入學校的各個部門，給教學和管理都帶來了更加智能的交互環境。有了人工智能的引入，能夠較為客觀地對教師的教育成果給出教學評價。引導學生如何學習、如何思考，應該是未來教育工作者或者教育體系改革的方向。人工智能融入學校教育教學，不僅能夠減輕教師的教學任務，同時也能提升教師的信息素養，加強教師在教學中運用人工智能的能力。學生在學習任何一個學科之前，首先要學會邏輯思考，然后再進入具體的學科學習，這樣才能實現“全人的培養”。

3.人工智能促進學校教學評價與教學管理的創新發展

隨著信息技術的發展，大數據、云計算、人工智能等技術為現代教育教學賦能增效，逐步改變著學校教育生態。將人工智能運用于學校的教育教學，不僅可以創新教師的教學方式和教學工具，同時也能為學校的教學評價和教學管理提供數據支撐。傳統課堂的教學觀察與評價，大多是依據教育評價者現場觀摩、研討，或者依據視頻、語音等資源分享，進行相對主觀性的教育評價。由于時間、空間及技術的限制，課堂評價缺乏客觀、全面的教學數據匯聚與分析，難以形成標準化的評價體系以及客觀的評價數據依據，課堂教學觀察評價面臨方法上的困難以及評價依據的主觀性。有了人工智能的技術，利用人工智能技術實時監測教學課堂，利用數據來分析，為教學評價和教學管理提供了較為客觀的數據支撐，能夠較好地促進教學成果。

二、人工智能在學校教育教學中的應用

1.基于人工智能的教學系統

基于人工智能的教學系統，可以讓教師在上課的過程中，利用試卷講評模塊進行有針對性的講解，將學生的錯題按照得分率進行排序，優先解決學生的共性問題。同時，智能教學系統通過對大數據的分析，會將學生的錯題進行關聯與分析并自動推薦拓展資源，形成學生的知識圖譜。教師通過拓展資源幫助同學們進行舉一反三的訓練，解決了傳統講評課中抓不住學生難點的問題，從而提高了教學成效。

2.基于人工智能的學習平臺

基于人工智能的學習平臺使得學生的學習變得更加智能、多元化，不再局限于傳統的課堂學習平臺。人工智能的學習平臺，為學習者提供了更加智能的學習環境和平臺，同時還伴有智能的學習成效的評測功能，提升了自主學習的交互性。基于人工智能技術研發的智能學習平臺，實現了機器智能與教師智慧相融合的創新性發展，有利于學生創新能力的培養。

3.基于人工智能的管理系統

智能校園管理系統是人工智能技術和管理職能的集成體，能夠較好地代替教師完成一些需要人工來完成的任務。比如學校可以利用計算機視覺相關技術對學生進行監考，這直接代替了監考老師的工作，并且從一定程度上保證了監考的公平性。學校也可以利用人臉識別進行上課簽到，節省了教師上課的寶貴時間，并且可以預防代替簽到的現象。

4.基于人工智能的智慧校園

智慧校園不僅能給學校的管理帶來便捷，也能給學生一個更好的校園環境。在這個信息化的智能新時代，將人工智能融入到學校的教育教學是智能時代的一種必然趨勢。未來的教育是人與人工智能協作的教育。人工智能和大數據正在把課堂還給學生，也正在把更多機會帶給教師，幫助他們從重復性、模式化的工作中解放出來，釋放教師的勞動力價值。正是有了人工智能帶來的智能環境，教師不再被繁瑣的閱卷工作所困，可以有更多的自主時間來創新教育教學內容，不斷變革教學方式，切實提高教學的實效性。

三、人工智能應用于學校教育教學的現實困境

1.技術的不成熟限制了人工智能在學校教育教學中的推廣

人工智能是信息時代的產物，尚處在發展的階段，因而人工智能本身也還存在著一些缺陷及有待完善的地方。總體來看，目前我國的人工智能還不夠成熟，一些技術上的缺陷容易導致工作異常，也可能帶來安全隱患。正是由于人工智能技術本身的不成熟，限制了其在學校教育教學中的應用和推廣。教育事業由于其自身特殊性，涉及到的業務種類、范圍紛繁復雜，每一所學校都有自己的學校框架以及辦學定位，人工智能的技術在學校教育領域的推廣并不具有普適性和通用性，從而限制了其在學校教育教學中的應用[3]。

2.大數據不足限制了人工智能在學校教育教學中的應用

隨著時代的發展，人工智能時代正在不可阻擋地來到我們身邊，在教育方面人工智能的滲透和運用也將不斷凸顯。但就目前的發展來看，人工智能在教育領域的應用還處于原始的起步階段。這其中很重要的一個原因在于教育大數據的欠缺，數據資源的不足限制了其在教育領域中的應用。比如各個學校的學籍數據在現階段并沒有實現共享，能夠獲取到的學生基本學籍信息不多，這就阻礙了學籍信息庫大數據的生成。大數據是信息技術最新發展成果的典型代表，是工業4.0等各行業新一輪重大變革浪潮的主要推手，也對教育行業產生了重大影響[4]。如果能夠將大數據、人工智能和學校教育教學三者相結合起來，將有助于傳統教學中的問題。

3.人才的短缺制約了人工智能在學校教育教學中的發展

新時代對人工智能的運用需要專業的人才來實現，人才的短缺成為了當前的突出問題。人工智能的應用由于其專業性要求，人才短缺的缺口越來越大[5]。有數據表明，在過去的五年時間里，世界各國對于人工智能所投入的研究每年接近13%的速度快速增長。國際數據公司（IDC）也做出了預測，預計到2022年我國的人工智能市場規模將達到98.4億美元。有專家預測，在接下來的一年里，各種人工智能技術將加速更新換代，應用范圍也將不斷擴大。可以說人工智能是當下智能時代最炙手可熱的朝陽產業。新的時代，推動人工智能在學校教育教學中的發展，人才的缺口問題不容忽視[6]。與此同時，面對這一突出的人才困局，學校也應著重開設相關課程，培養出兼備研發能力與實踐經驗的人才，精準對接產業升級需求，以此來應對當前人工智能應用于學校教育教學的困境。

四、人工智能應用于學校教育教學困境的突破路徑

1.優化課程設計，重構人工智能教育課程體系

當下，隨著科學技術的不斷發展，人類在人工智能的算法上取得了很多重大突破。教育數據的不斷拓展，能夠更好地為構建智能化的學校提供資源。人工智能通過圖像識別技術，實現人工智能機器的閱卷，極大的節約了傳統閱卷中教師的時間。人工智能依托語音識別、人臉識別、智能物聯、自然語言處理、圖像識別等先進技術，深入課堂教學的教學過程，通過分析學生在課堂中的活躍度、專注度等實現全過程、多維度、自動化的課堂觀察，匯聚與分析師生教學過程中的行為數據，為精準的學情分析、高效的教學質量、客觀的教學評價、科學的教學行為觀察等賦能增效。

2.轉變教師角色，著力培育服務導向的智慧教師

在社會主義新時代，信息技術迅猛發展，教育更應該與時俱進，迎頭趕上。面對人工智能發展帶來的新挑戰，學校應該主動去學習新的信息技術以應對這一挑戰，充分發揮人的主觀能動性，取長補短以彌補人工智能的不足。同時，教師應不斷通過自身的努力學習，跟上信息時代的步伐[7]。通過自身不斷的學習跟上時代的步伐。將人工智能運用于學校的教育教學，教師的角色會發生轉變，人工智能能夠更好地替代教師的日常講授的工作，這對教師來說能夠極大地減少日常的繁瑣工作。但是單靠人工智能不可能實現教書育人的使命，只有教師和人工智能教育兩者相互結合，相互協調，學生才能更大程度地受益于人工智能帶來的智慧型學習。

3.擴展教育數據，用人工智能助力學校教學管理

將人工智能運用于學校教育教學實現了從“先教后學”轉向“先學后教”，有助于解決傳統教學中存在的一些缺陷。基于大數據的支撐，人工智能技術可以通過對學生及教師的人臉、語音、行為等數據進行全過程、多維度、自動化及動態量化的采集與分析，識別學生在不同教學環境、教學模式下的專注度、活躍度等狀態，依據學校的教學評價標準進行自定義指標建模，形成各個班級、各個學校的課堂教學評價分析報告，能有效實現課堂觀察，以及教育評價的簡單化與科學化，從而真正幫助學校的教師、學生、教育管理者針對性地優化教學方式，提高教育質量。

4.回歸教育本質，智慧校園的建構應以人為本

當人工智能對傳統的學校教育地位產生沖擊的時候，我們應該思考的最基本的問題即教育的本質。正如聯合國教科文組織發布的報告《反思教育：向“全球共同利益”的理念轉變？》中所說的：“學校教育的重要性并沒削弱。學校教育是制度化學習和在家庭之外實現社會化的第一步，是社會學習（學會做人和學會生存）的重要組成部分。學習不應只是個人的事情，作為一種社會經驗，需要與他人共同學習，以及通過與同伴和老師進行討論及辯論的方式來實現。”教育的本質是培養人，所以，價值觀的教育變得越來越重要，在培養學生擁有批判性思維的前提下，教會他們如何做一個有價值的人，是和思維力和想象力同等重要的。任何事物都是一分為二的，在看到人工智能帶給我們的積極面的同時，也應反思教育的本質問題，重新審視學校教育所肩負的職能。因而，在利用人工智能技術構建智慧校園時應遵從以人為本的基本原則。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國務院.國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.html

[2] 中華人民共和國教育部.教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html

[3] 楊現民，張昊，郭利明，等.教育人工智能的發展難題與突破路徑[J].現代遠程教育研究，2018（03）：30-38.

[4] 汪燕.我國人工智能教育的發展與困境[J].職教論壇，2018（09）：104-110.

[5] 鄭勤華，熊潞穎，胡丹妮.任重道遠：人工智能教育應用的困境與突破[J].開放教育研究，2019（04）：10-17.

[6] 蔡姝雯，黃星月.人工智能人才短缺困局待破[N].新華日報，2019-1-23

[7] 余勝泉.人工智能教師的未來角色[J].開放教育研究，2018（24）：16-28.

[作者：楊瑞（1981-），女，河南蘭考人，重慶城市管理職業學院，副教授，碩士。]

【責任編輯 陳國慶】