人工智能时代：智能教育对创新人才的培养

卢 娥 武生燕

（1.西北师范大学 教育技术学院，甘肃 兰州 730070；2.六盘水市第五中学，贵州 六盘水 553600）

2017年3月，《政府工作报告》中提出了要加快新兴产业的发展，人工智能产业就属于其中之一[1]。这是“人工智能”首次被列入《政府工作报告》。之后政府又发布了一系列相关政策文件，促进人工智能的发展。人工智能技术在教育、医疗、交通等民生行业扮演着重要的角色，已经成为推动社会各个领域前进的重要力量。但在实际应用发展中，仍面临许多问题和挑战。英国剑桥大学与BBC公司联合进行的一项研究中，发现进行复杂的脑力活动的人被人工智能技术替代的可能性很低[2]。复杂的脑力活动一般指的是会进行“创新、沟通和思考”。在人工智能技术迅速发展的今天，只会进行重复性、没有脑力思考、标准化的劳动者将会被人工智能技术所替代，只有具有创新意识、创新能力、沟通和经常思考的人才会立于不败之地，不至在人工智能技术迅速发展的过程中迷失自我。

一、人工智能时代创新人才培养的必然趋势

1.国家战略层面

2017年7月国务院发布的《新一代人工智能发展规划》[3]和2018年4月教育部出台的《教育信息化2.0行动计划》[4]中都提出了利用智能技术加快人才培养模式，完善智能教育体系，探索教学环境建设与应用。2019年3月教育部印发的《2019年教育信息化和网络安全工作要点》中提出开展智慧教育创新发展行动[5]。通过梳理以上文件，可以发现创新人才培养是人工智能发展的重中之重，只有培养出具有创新意识和创新思维能力的人才，才能够更好地推动经济社会的转型和科技的快速发展。

2.技术层面

人工智能主要是在机器学习、图像识别、智能机器人、自然语言处理等技术支持下模拟人类或者其他生物的思维和行为，包括感知能力、记忆和思维能力、行为能力以及语言能力[6]。这些技术正好与教学理论不谋而合，知识表征主要是研究在计算机上通过技术将知识进行表述，主要是完成对信息的处理和加工。通过浏览器或者一些平台可以进行搜索，如：谷歌、百度文库、维基百科等等。现在比较流行的一句话“知之为知之，不知谷歌知。”这句话很好的证实了人工智能时代知识表征这一功能。机器学习主要是从数据中挖掘信息，通过对相关信息的分类、归纳、聚类、描述等功能，实现相关信息的挖掘，有利于促进深度学习，为深度学习提供了大量的资源。模式识别主要是对物体、图像、人类的语音、指纹、情感等的识别，需要借助知识表征和机器学习来实现模式识别的研究成果。自然语言处理主要是研究怎样理解和产生人类自然语言，包括语音和文字两种形式，代表产品主要有科大讯飞的语音识别系统，可以通过语音的识别将该技术应用于远程教学或者考试测评中。智能机器人主要是研究让机器硬件能够和人类一样行动，通过组装，编程控制等，提高机器人的行为能力和感知能力，能够进行正常的行动和对危险进行感知。在教学过程中，可以促进STEAM学习中关于空间能力、图形解释能力等关键能力的发展。专家系统，主要是提高机器的多种智能，研究在特定的领域如何模仿专家的行为，辅助用户做出选择和决策。在教学活动中，可以模仿专家的行为对学生进行指导或者管理[7]。

学生掌握常识性的知识就需要从幼儿园到初中花费十年左右的时间。除时间外，还有大量的人力、物力资源，每个人成长的环境不同，不同学校的文化不同，所以教育的产出也就有所不同。人工智能就是对机器进行加工教育，可以通过相同的技术与编程，让更多机器拥有同样的智能。所以，人工智能技术可以生产出很多能够取得优异成绩的机器人，进而促进优质资源共享，加快创新人才的培养。

3.观念层面

人工智能已经在生活中替代了越来越多的人类的基本技能，以知识的掌握为中心的低阶教育目标已经无法满足时代发展的需要。这就要求我们必须转变教育观念，不能再停留在布鲁姆教育目标的低阶思维阶段，要加快教学方式的变革，培养与人工智能时代变革所需的人才，也即是培养创新人才的高阶教育目标。只有具备创新意识、创新能力、批判性思维的人才是这个时代所需要的，这样的人才不会被越来越智能化的技术所支配或淘汰。因此，教育者应该积极关注学生的创新能力的提升和核心素养的培育[8]。

二、人工智能时代创新人才培养的挑战

我国的教育信息化已经取得了长足进步，中小学互联网的接入、多媒体教室的普及、录播教室的推广等等，利用硬件设备以及网络获取优质教育资源，实施同步课程，专递课堂等，促进教育公平，提升了教育质量。随着教育信息化的普及与发展，教师的教学意识在发生转变，学生获取学习资源的意识与途径不再是单纯的依靠教师、家长，学校的管理模式也发生了巨大的变化，管理者的信息化意识逐渐增强。但是，在实现教育个性化，培养创新人才方面还具有极大的挑战[9]。

1.学生未能达到个性化学习

在实际教学过程中，教师很难关注到每个学生，学生对自己也并不完全了解，虽然可以借助信息化产品的支持进行学习，但不知道自己应该选取何种资源进行学习，有时候学生都不知道下一步该学什么。有的学生自控能力太差，无法进行自主学习。有的学生因为在借助信息化产品使用资源时，容易受到干扰。现在网络上的资源很多，当然，也不乏一些教学价值不高的教学资源掺杂其中，这就需要学生具备一定的筛选能力，但是有的学生不知道如何选择。总的来说，学生的学习过程未能达到个性化。学生的学习过程不能只用效率和成绩进行评价，这样不利于创新人才的培养。

2.教师未能实现精准化教学

精准化教学的目标是根据学生特征和学习行为给出针对性的教学指导，从而提高教学效果，促进教与学。在精准化教学过程中需要定制精准教学方案，就是根据学生特征和行为表现制定有针对性的教学方案。精准教学方案的制定以提高教学效果，促进教与学为目标；以学生特征和行为表现为依据。教学效果以及学生特征和行为表现的精准刻画是制定精准教学方案的前提。要实现精准化教学和制定精准化教学方案就需要大量的学生学习特征、学习行为等数据作为支撑，对相关数据进行分析并制定实施策略。但在实际教学中，教师在课下要进行备课、自学、作业、考试、处理上节课课堂中遗留的问题以及处理班级中学生的问题。在教学过程中教师承担的任务过重，很难实现精准化教学，没有过多的精力掌握全班学生的学习水平、学习风格，也无法为每位学生提供适合的辅导。

3.学校管理方式未能实现科学化管理

学校的教育管理大多数采用的是科层制管理，各部门之间有各自的系统，分工明确，办事效率较高。在学校内部管理中，行政力量往往凌驾于专业力量之上，呈现出越来越严重的行政化倾向。但是在人工智能时代，这种制度化的管理容易使学校被程序、行政化，对外来的变化缺少应变能力，学校和教师也缺少了激情和创造性。学校管理的信息过多，各部门之间未能形成系统的联系，数据分散在不同的系统之中，学校在管理过程中很难得到全面的、系统化的数据支撑。在这种情况下，学校很难为实现学生的个性化学习和教师的精准化教学提供支撑。

三、人工智能时代创新人才培养的路径

创新人才的培养应该重视学生的个性特征，进行个性化的教育培养，使其得到充分的发展[10]。在大数据、云计算等技术的支持下，人工智能技术运用于社会各领域之中。在教育领域，智能教育助理系统、智能导师系统、智能教育分析系统、智能教务管理系统等应用于教育主场景，可以促进创新人才的培养。

1.人工智能技术促进学生个性化学习

在实现个性化教学方面的应用最为广泛的是智能导师系统。智能导师系统可以利用人工智能技术模仿人类教师在教学中所承担的角色，可以基于对学生数据的掌握，为学习者提供学习指导，较好地支持学生的个性化学习[11]。通过收集的数据分析学生的认知水平、实际知识的掌握情况、学习风格等选择学生适合的教学策略和教学内容，为其推送适合的学习资源以及规划的学习路径，并且过滤掉无关信息，减少学生的干扰，帮助学生进行高质量的学习，实现学习过程的个性化及精准化。

2.通过智能教育分析系统帮助教师精准化教学

智能教育分析系统通过前期对学生的基础信息、学习行为以及学业情况的采集，通过后台的大数据分析和在智能技术的处理，会形成学生的个体画像与整体画像[12]。智能教育分析系统汇聚了学生个体的学习情况以及整个班级整体的学习状况、知识点的掌握情况、班级学习氛围生成可视化分析报告。教师既可以精准地掌握学生个体的学习需求也可以掌握整个班级的学习情况，根据学习情况可以选择教学资源，课堂讲解的内容，为学生提供针对性的教学指导，实现课堂的精准化。由此可见，智能教育分析系统将教师从繁忙、冗余、机械性的工作中解放出来，可以获得更多时间关注学生的个性化学习及创新能力的培养。

3.通过智能教务管理系统实现学校科学化管理

智能教务管理系统改变了科层管理的方式，实现了以弹性组织的方式进行管理，这样更加具有灵活性和组织性，也可以激发学校和教师的活力，同时，更多的考虑到了教育的专业性和学术性。智能管理系统将学校各类分散在不同业务系统之中的数据进行汇聚，实现了校园数据的整合与加工，建立了师生、家长、社区与学校的管理机制，形成了多元参与的数据体系和治理结构，也可以通过教育数据挖掘，从数据中提取信息，发现知识，生成可视化分析图，实现对学校管理决策的支撑，使得管理过程更加科学化[13]。在科学化的管理系统中，可以由传统的大班教学模式转变为“走班制”教学，数据的规整有利于家校互动，师生互动，生生互动。通过对教师的重新定位，强化教师的学术能力，构建行政与学术相融合的治理体系。智能教务管理系统通过科学化的管理以及有效的互动促进学习者的个性化学习。

人工智能技术在教育领域运用其强大的功能，推动了教学模式、学习方式、学校管理的改变，在量变的过程中完成质变。学生不能因为人工智能技术的强大而被迷惑，要有正确的价值观念，不能让技术支配，要时刻牢记“技术促变教育而非引领教育”。教师根据学生的特征对学生进行精准的指导，实现个性化教学，培养创新人才，使其成为一个有创新意识、创新能力、批判性思维的人，能够与时代所需人才相匹配。