加大人工智能技术在中小学教育中应用的思考

李 想

(四川省成都石室中学(北湖校区)，四川 成都 610052)

0 引言

人工智能（Artificial Intelligence）是计算机科学领域一个极富挑战性的分支，应用该技术的目的就是让计算机这台机器能象人一样思考[1]。对人工智能技术的研究更多的是结合某一具体的（如专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解等）领域。自从人工智能诞生以来，人们就开始把人工智能技术应用于包括中小学教育在内的各类教学领域。近年这种应用获得了井喷式的发展。

本文力求全面思考和认识人工智能技术在中小学教育中应用的意义，分析人工智能技术在中小学教育中应用的优势与劣势，在此基础上提出了进一步加大人工智能技术在中小学教育中应用的对策建议。

1 人工智能技术在中小学教育中应用的意义

人工智能技术不仅在经济社会领域而且在中小学教育中的应用具有十分重要的意义。

1.1 新一轮人工智能要求更多地应用于中小学教育中

随着人们所处信息环境的变化和大数据的广泛应用，人类社会已开始步入新一轮的人工智能时代。人工智能的应用将成为国家核心竞争力的重要组成部分且受到世界各国的广泛重视。在新一轮人工智能浪潮中，中国与世界特别是美国的发展基本同步。中国已经成为世界人工智能产业发展的高地，而且在人工智能时代中国最有可能成为与美国并驾齐驱的国家。预计2020年，全球智能教育产业规模可达108亿美元，中国将接近10亿美元，占近10.0%。然而，根《全球AI领域人才报告》显示，截至2017年第一季度，基于领英平台的全球AI(人工智能)领域技术人才数量超过190万，其中美国相关人才总数超过85万，高居榜首；而中国虽然位居全球第七，但相关人才总数只有5万多[2]。为此，人工智能人才短缺已经成为中国发展人工智能技术的最大短板，而且人工智能的应用同样离不开掌握数学、计算机、系统科学、哲学、管理学、外语等知识的高素质的人才。

1.2 逐步增加中小学教育中的人工智能技术应用

正因为如此，正如国务院印发《新一代人工智能发展规划》明确要求的那样，从2017年秋季开学，需要在中小学设置人工智能相关课程，在中小学教育阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。因此，在中小学教育教学过程中引入更多的人工智能元素，不仅可以帮助中小学生养成思维习惯、使用习惯，培养他们的创造力、想象力，而且也为解决中国人工智能发展方面的人才紧缺困局创造先决条件。

2 人工智能技术在中小学教育中应用的优势与劣势

在教育领域，一些企业已经开始尝试把机器人和人工智能结合在一起，组织关于编程教育、机器人大赛等与人工智能相关的活动，尤其针对中小学生人群开展。不仅如此，很多中小学已经开始实施人工智能教育项目，设置人工智能课程，开展人工智能竞赛及科普创作。还有的学校在进行人工智能技术应用实践并积累了一些经验。帮助中小学生们认识、了解人工智能，通过比赛的方式激发学生的兴趣，引导他们进行更深入的学习，为国家培养人工智能方面的人才打下了基础。但无论如何，由计算机辅助教学（CAI：Computer-Assisted Instruction）发展到近年来新一代的所谓智能的计算机辅助教学程序系统（ICAI系统：Intelligence CAI），从而实现了高水平的教学[3]。然而，我们也须清醒地认识到，人工智能技术在中小学教育中的应用仍然有其不少优势与劣势。

2.1 人工智能技术在中小学教育中的应用存在的优势

⑴ 能够实时反馈学生情况。通过网络、手机等人工智能工具，家长能便捷的、低成本的掌握孩子的学习动态，教师也能根据学生各方面反馈的数据进行综合分析。它为制定更为合理的教学计划和采取更恰当的教学手段，不断丰富教学内容，从而为提高教学效果提供了基本条件。

⑵ 能够对学生开展个性化辅导。通过人工智能手段，开展个性化评估，能够在海量的数据中匹配出学生的学习需求，有针对性的帮助学生制定学习计划，因材施教，提高学生的学习兴趣，激发学习动力。根据伦敦一家研究机构的分析，人们的学习方法可以分为70种；而某机构的机器人已经积累了1300万名学生做过的8亿道题目，为个性化教学提供了充分的依据。通过大数据比对，完全可以制定出适合学生的学习计划。

⑶ 能够极大提高学生的学习效率。通过语音识别、图像识别、文字识别、机器翻译等人工智能工具自动批改作业、自动答疑，可以有效节约学习过程中一些不必要的时间浪费，使学生有更多的时间用在学习上，极大地提高学习效率。目前，美国的volly，中国的小猿搜题、作业帮、学霸君等软件均能通过手机拍摄作业题目照片，对比题库完成答疑。科大讯飞、清睿教育开发出的语音测评软件，能在用户跟读的过程中，对发音做出测评。

⑷ 能够有效减轻教师工作量。通过人工智能工具，使教师避免重复备课，手工备课，可以较轻松的把一些抽象的东西展示出来，制作出形象的可视化教案。此外，它还可以对一些声音、视频和动态图像进行处理或制作。它使教师从传统教学模式中的手把手“教”学生，转变为智能技术“导”学生，从主演变为导演，让教师抽出更多的时间和精力当好导演。

2.2 人工智能技术在中小学教育中的应用所存在的劣势

诚然，人工智能技术在中小学教育中应用也存在许多劣势。这些劣势或多或少地影响了中小学人工智能教育。

⑴ 人工智能技术淡化了情感交流。机器没有感情，缺乏人类特有的创造性。虽然它可以给学习者提供所需的教学内容和海量的资源，但它无法与学生进行情感上的交流，不利于学生人格的培养。这时候教师的作用就显得尤为重要。

⑵ 人工智能技术还不够成熟。一方面，图像识别、语音识别等人工智能技术还不够精准，需要不断的完善和提高；另一方面，人工智能与现代教育的完全融合还有一段很长的路要走。所以，人工智能技术在中小学教育中的应用是一个长期的过程，仅以完成某个学期或某个阶段教学就算完事是不现实的。

⑶ 在价值观塑造和创新思维启发方面，“机器人老师”永远无法完全替代“真正的人类教师”[4]。尽管“机器人老师”能不知疲倦，平等地对待每位学生，然而，中小学教育是一项塑造人类灵魂的特殊职业。它既是培养中小学生开展知识融合、创造性思维、批判性思维和创新思维等能力训练，而且更是对中小学生人生观与价值观的塑造过程。因而，我们对人工智能技术在中小学教育中的应用需要有一个全面深刻的认知，才有更为科学地将人工智能技术应用于中小学教育教学过程中，促进中国中小学教育事业更好地发展。

在中小学教育中应用人工智能技术，既要克服劣势，又要充分发挥优势。只有取长补短，才能更好地做好这一工作，才能更有利于中小学生的健康成长。

3 进一步促进人工智能技术在中小学教育中应用的对策建议

3.1 构建人工智能技术应用的教育环境

在中小学大力营造使用人工智能技术的环境，可以把卫星的运用、电子计算机、微电子技术、光纤通讯技术、多媒体技术普及应用到教学上，促成有特色的“个别化教学”。随着internet和多媒体技术的成熟与普及，推动“虚拟教育”、远程教学、交互式学习等一系列教育新概念更多的应用到实际教学活动中，为学生营造人工智能环境，大量增加人工智能技术情感交流式的教学，提高学生对人工智能技术的认知能力。

3.2 搭建政府、企业、学校之间技术应用推广的平台

在这方面，我认为，可充分发挥人工智能相关行业协会的作用，在政府、企业、学校间搭建一个沟通协调交流的平台，促进人工智能技术的投入、研发和推广。

3.3 培养高素质的教师队伍

随着人工智能技术的发展，教师不只是单一的知识的传播者，而且是教学的组织者，学生学习的引导者、合作者。这对教师提出了更多、更高的要求，不仅要有渊博的知识，还要能熟练使用人工智能技术教学和辅导学生。

3.4 推进人工智能教育资源的共享

促进人工智能技术在中小学教育中的应用，发达地区与落后地区，优质学校和一般学校之间就要多交流，推动教师之间、学生之间在人工智能技术上的共享，以期好带差、强带弱，促进人工智能技术与中小学教育的有机结合，培养更多的复合型人才。

4 结束语

本文通过对人工智能技术在中小学教育中的应用调研分析，初步认为，加大人工智能技术在中小学教育中的应用，不仅非常必要而且十分紧迫。人工智能技术在中小学教育中的应用即具有优势又具有劣势。人工智能技术淡化了情感交流，或许技术还不够成熟，“机器人老师”无法完全替代“真正的人类教师”。要想克服这些劣势，我们需要构建人工智能技术应用的教育环境，搭建政府、企业、学校之间技术应用推广的平台，培养高素质的教师队伍，推进人工智能教育资源的共享。

目前，全国人工智能技术在中小学教育中的应用效果还不是很突出，还有许多需要改进的地方，有些问题需要逐步解决，如小学与中学、中学与大学教育中的应用衔接等问题。但可以预料，人工智能技术在中小学教育中的应用前景广阔，未来中小学教育中的人工智能应用会呈井喷式发展。

参考文献(References):

[1]胡继礼,殷云霞.人工智能技术在教育中的应用[J].电脑知识与技术(学术交流),2007.12:1667

[2]王林.人才短缺成人工智能发展最大短板[N].中国青年报,2017.11(10).

[3]王正旋.人工智能技术在教育中的应用[J].计算机科学,1984.2:33-34

[4]赵素琴.海川.人工智能在教育领域的应用[J].新经济导刊,2017.7:26-27