人工智能+教育：机遇与挑战并存

李爽 郑勤华

【摘 要】当前，人工智能成为各国实现时代所需的教育变革和升级的重要机遇。人工智能具有变革教育系统、构建新型教育生态的革命性力量，人工智能+教育将对学习方式、教学范式、教育供给和服务、教育管理等产生深远影响。然而，推进人工智能与教育的深度融合任重道远，需要积极应对人工智能所带来的伦理等新问题，有效推进基础研究所需的跨界、跨領域合作，以及全面规划和开展人工智能人才培养。

【关键词】人工智能 教育变革 深度融合 机遇 挑战

人工智能是20世纪50年代兴起的一门新兴技术学科，研发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术和应用系统[1]。“人工智能”（Artificial Intelligence）概念首次提出是在1956年美国举办的达特茅斯学院会议上。一批年轻专家在会上研讨机器模拟智能的系列问题时提出这一术语[2]，标志着人工智能学科的诞生。二十世纪七八十年代，人工智能技术引起社会的广泛关注，与空间技术、能源技术并称为世界三大尖端技术，在机器人、控制系统、仿真系统等领域获得应用。经过几十年的发展，人工智能已发展成为涉及计算机科学、信息科学、心理学、认知神经科学、生理学、系统科学、语言学、哲学等多个学科领域的前沿交叉科学，研究内容涉及知识表征、自动推理、机器学习、知识获取、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等领域。

随着人工智能相关领域的技术进步，以及互联网技术、大数据技术、云计算技术、物联网等技术的发展，今天，人工智能再度成为社会各界的焦点。人工智能与各产业行业的融合成为互联网时代全球各国产业升级面临的共同机遇和挑战，并正潜移默化地改变人们的生活、学习与工作，人类社会正在经历从信息时代、互联网时代向智能时代的转变。

2017年，国务院印发《新一代人工智能发展规划》明确提出我国将在2030年成为世界主要人工智能创新中心，占据人工智能科技制高点，并系统制定我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施，从而有力推进了人工智能成为我国各行业发展变革的核心战略与重要布局，也成为推动“互联网+教育”变革的关键力量。2019年年初，中共中央、国务院先后印发《中国教育现代化2035》和《加快推进教育现代化实施方案（2018-2022年）》全面规划人工智能时代教育的中长期改革发展蓝图，人工智能教育研究与应用成为我国教育中长期发展的工作重心之一，旨在实现更高质量、公平、有效率、可持续的中国教育发展。2019年5月16日—18日，“国际人工智能与教育大会”在北京的成功召开，进一步推进了我国人工智能教育应用与发展的进程。来自世界各国的教育和科研专家，以及企业和媒体代表汇聚一堂，分享、交流人工智能应用研究与实践探索的经验，畅想人工智能将如何变革学习和重塑教育，探索人工智能时代教育新生态系统的构建。习近平总书记向大会发来贺信，深刻阐述了人工智能给教育带来的革命性影响，向国际社会发出了促进智能时代教育发展创新、携手推动构建人类命运共同体的倡议①。习近平总书记指出：“人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力，正深刻改变着人们的生产、生活、学习方式，推动人类社会迎来人机协同、跨界融合、共创分享的智能时代。把握全球人工智能发展态势，找准突破口和主攻方向，培养大批具有创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、人工智能变革教育的潜力

人工智能具有重构教育生态的革命性力量，人工智能与教育的深度融合不是对传统教育教学系统的赋能和增强，而是旨在推动“互联网+”时代教育系统的升级与变革，也是实现联合国教科文组织2015年11月在《教育2030行动框架》中所制定的联合国17项可持续发展目标（Sustainable Development Goals）中第四项目标（简称SDG4）的有效途径[3]。人工智能与教育教学的融合将有力推动学习方式、教学范式、教育供给与服务、管理模式四个层面的创新、变革与升级。

1.学习方式变革：基于多元虚实学习空间的分布式学习

人工智能技术与教学的深度融合将推动学习方式从传统的“以教师为中心”的集中课堂学习向基于虚实结合的多元学习空间的分布式学习转变。以人工智能为特征的相关技术有效拓展了传统学习空间和场景，构建出更多虚拟联通的学习空间，推动更加开放联通、虚实结合、泛在灵活的智慧学习环境建设。在更加开放、多元、智能的学习空间与环境中，学生与学习环境交互方式将会改变，认知和学习的分布式特征逐渐增强，学习方式发生转变。学生在学习中的能动性与自主性被有效激励和促进，学习环境对学习者具有较强的适应性，能够根据学生特征和学习行为实时调整环境要素，以符合学生学习需求，进而改善学习体验、提升学习成效。各种智能认知工具与智能代理的出现将赋能学生，提升学生掌握基础知识和技能的效率，学生与智能代理的互动将成为学生学习互动的重要方式，在各种智能认知工具和智能代理的支持下，基于虚实空间的探究和创造学习成为学生学习认知的主要方式，有力支持了学生核心素养的发展。

2.教学范式变革：以育人为目标的个性化智慧教学范式

人工智能技术与传统学校课堂环境、公共教育场所的融合，与更加开放的社会公共场所、生活与工作场所、自然世界的深度融合将全面拓展教学的时空与场景，推动构建一种将虚拟世界、社会世界、物理世界三维空间融通的更加智能灵活的教学时空和场景。教学时空的变革将有力推进教学范式从以知识传递为目标的标准化教学向以育人为目标的个性化智慧教学转变。新范式下教学更关注学生全人发展的需求，能够有效支持具有分布式特征的新型学习，人工智能赋能的多元联通、智能灵活的全新教学环境有力支持了新育人目标与学习方式的实现，助力相应教学结构、教学内容、教学模式、教学评价等一系列的变革。教学智能代理成为新型教学要素，承担了知识讲解、学习支持、学习监控、学习诊断、学习测评等基础性教学任务，教师的工作重心将发生变化，从知识讲解等基本教学任务中解放出来，专注于学生高阶认知能力与核心素养的培养。传统教学中学生、教师、内容、媒体等要素的互动关系，随着教学智能代理的引入而发生变化，推动教学模式创新。此外，在人工智能技术支持下，学生画像、学习动态分析与实时诊断更加精准，支持教学从经验型教学向智慧型教学转变，破解了传统教育中无法兼顾规模与质量的难题，能够有效实现大规模的个性化优质教学。

3.教育供给与服务创新：兼顾规模与质量的精准教育供给与个性化服务

人工智能与教育的深度融合不仅仅促进了学与教的变革、提升了教学质量，还进一步推动了教育供给与服务方式的创新，为实现教育公平、全纳教育、终身教育，满足日益增长的多元化教育服务需求提供了新机会。基于人工智能的教育教学系统或代理工具为偏远和贫困地区优质师资短缺问题提供了有效且可持续的解决方案。随着越来越多面向不同领域、不同层次的人工智能教育系统或工具面世，随着智能技术与社会各类工作、学习与生活的深度渗透，基于人工智能教育系统或代理进行灵活、泛在的学习将成为社会各类群体进行自我发展、终身学习的重要途径。更多社会力量加入整合人工智能技术的教育供给行列，教育供给方式更加多元和灵活，教育供给水平也将显著提升，教育供给与服务更关注个性化教育需求。服务内容与模式更关注教育市场的多元化、小众化、个性化需求，追求服务的精准、质量与个性化，实现优质的智能化服务。综上，正如教育部部长陈宝生所指出的，人工智能与教育系统的深度融合将推动更加灵活、开放、终身的个性化教育生态体系的构建。

4.管理模式创新：数据驱动的人机协同的高效教育决策与治理

人工智能与教育的深度融合也同样推进了基于全局数据的智能化教育决策和治理。随着国家、区域、学校、各类企业事业机构的相关教育教学、教研、人事、行政、财务、后勤等数据的丰富与融通，教育决策将获得多元、全局数据的支持，而对这些数据的深度挖掘和分析將成为有效决策的重要前提，人工智能技术支持了对这些数据的智能化分析，为高效教育决策提供了重要支撑。教育大数据的丰富与融通也推进了教育管理从自上而下的单一管理模式向多元主体协同参与的教育治理模式转变，在人工智能技术的支撑下，政府、学校、科研机构、社会机构、家长、学生等各类教育相关利益群体关于教育活动、教育现象和教育问题的信息、数据、观点与意见能够被智能捕捉、快速分享、深入挖掘和分析，实现关于资源配置、教育质量监控、教育投入评估、教育问题预警、突发问题响应、业务协同创新等方面的人机协同的精准、高效的教育治理。

二、人工智能与教育深度融合的挑战与应对建议

然而，同样必须清晰认识到，我们尚处在人工智能教育应用的起步阶段，尽管人工智能具有变革教育的潜力，但是推进人工智能与教育的深度融合，我们还需要应对一系列新的挑战。

首先，正视和应对人工智能广泛应用所带来的问题，如数据安全与个人隐私保护、知识产权保护、人机关系的伦理困境、可能加大的数字鸿沟等问题。这些问题并不是技术本身的问题，而是与人工智能技术合理、有效应用相关的伦理、社会等问题，是推动技术应用所必须配套解决的支撑环境的问题。上述问题将影响人工智能教育应用的价值导向、正确认知、社会接受度和受益范围等。这些问题的解决需要社会学、信息科学、教育学、心理学等多学科专家的深入研究，以及政府相关部门基于有关研究成果的政策研究与制定、教育机构相关教育项目与课程的建设与推广等。

其次，加强多方协作开展新教育理念引领下的各教育领域人工智能基础性研究。教育的系统变革与升级不仅仅是方法与技术的变革，还是新教育价值观、教育理念引领下的教育范式的结构化变革。以全人发展为目标、培养学生核心素养是新时期世界各国公认的教育目标，人工智能与教育的深度融合应该以该目标为导向，而不是仅仅提升学生的应试技能与基础知识技能。现阶段，大量人工智能教育应用与学习测评有关，有利于促进基本知识技能学习，但缺乏促进核心素养、高阶能力发展的人工智能应用研发，而这些人工智能的应用研究对研究团队的理论、技术和实践等多种能力和条件都具有较高要求，仅靠一方力量无法完成。未来，迫切需要相关机制、体制创新来推动多学科领域专家、学校和企业等机构共同参与、协同创新，解决以核心素养、高阶能力、关键品格培养为目标的学习者建模、知识表征、能力建模、教学过程建模、素养评价等基础性问题。

最后，尽快推进人工智能基本素养教育与人才培养。人工智能作为国家战略发展的重要途径和各行各业发展升级的关键路径，未来无疑将产生大量人工智能人才需求，教育需要系统规划、全面推进人工智能专业人才培养以及人工智能基本素养教育工作。在充分研究和论证的基础上，搭建从婴幼儿到中小学，到高等教育的人工智能基本素养培养体系，搭建各行各业人工智能专业素养的培养体系，建设人工智能专业人才培养体系与课程。特别需要强调对教师和相关教育科研、管理者的人工智能教育应用素养培养。因为教师和相关教育工作者是将人工智能与教育深度融合的关键因素，他们对人工智能的应用能力直接影响人工智能与教育的融合水平。因此，迫切需要研究教师等相关教育工作者将人工智能与教育教学深度融合所需的基本素养与核心能力，构建相应培训体系。

三、总结与展望

纵观人类社会发展史，技术革命与科技进步扮演了重要的推动作用。当前，人工智能的全球热潮揭示了人类社会正在经历新兴智能技术所引发的社会巨变，智能时代即将到来。人工智能具有颠覆性的革命力量，为包括教育在内的社会各行各业实现破解传统问题、适应新环境和需求的系统升级与变革提供了新的机遇。然而，“人工智能+教育”给我们带来的机遇与挑战并存。技术不是万能的，技术变革教育系统的力量需要正确的价值观与理念来引导。在符合新时期教育需求的先进教育价值观和理论下推动人工智能与教育的深度融合，是成功推动教育变革、重构教育生态的关键。

此外，真正实现智能教育，我们任重而道远。一方面，人工智能技术所带来的伦理、社会等问题需要各国政府与社会各界的共同探索和应对;另一方面，迫切需要大量跨学科、跨机构的合作研究以支撑人工智能在教育系统的深度渗透与应用，迫切需要推进人工智能基本素养教育和专业人才培养以符合智能时代对人才的新需求。

参考文献

[1] 郑勤华. AI尚未革命，教育不忘初心[J].教育经济评论，2018（2）：8-10.

[2] 高婷婷，郭炯.人工智能教育应用研究综述[J].现代教育技术，2019，29（1）：12-18.

[3] 黄荣怀，张慧，尹露雨.人工智能促教育2030议程实现[N].中国教育报，2019-05-18（003）.

（作者单位：北京师范大学教育技术学院）

责任编辑：孙昕

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