智能教育范式下的人工智能技术推动教育优化变革研究

2020-02-21马宁宇

社科纵横 2020年11期

马宁宇张惠

（兰州文理学院甘肃兰州730000）

一、技术驱动的媒体时代：人工智能在教育行业中的应用

新时代下，互联网、人工智、大数据在全球范围内迅速崛起，在政策利好和技术浪潮的鼎力支持下教育行业的发展迎来了新的契机和挑战。2017年，国务院发布《新一代人工智能发展规划》明确指出，“把高端人才队伍建设作为人工智能技术发展的重中之重”“完善人工智能领域学科布局”[1]。近年来，在中国未来教育技术发展论坛会上，教育领域所运用的虚拟现实、人工智能以及机器人3项核心技术再次掀起了教育学界的高度重视。目前，人工智能已经应用在各个领域，并且带来效率的提升，其中人工智能对于教育领域效率的提升高达82%，人工智能技术在教育领域的应用范畴主要涉及图像识别、语音识别、人机交互、远程教学、视频教学等。例如，通过图像识别技术，人工智能可以帮助教师摆脱繁重的作业和试卷批改以及机械式的工作任务。通过大数据技术精准分析学生的学习情况、知识点的掌握程度以及提高考试分数方法的等。

对于教育而言，信息技术是第一生产力，因为信息技术不仅可以影响教师和学生的思维，加强师生的信息素养并提高他们的沟通协作能力，还可以作为教学的工具和手段，丰富教育资源的累积。信息技术还不断改善教育管理的观念和模式，不断促进教育生产力和生产关系。例如，北京市海淀区教科院人工智能教学联合实验室创办了中小学人工智能教育培训机构，该区教育科学研究院院长吴颖惠指出，未来机械式教学模式很大程度上会被人工智能技术所代替，为此教师这一职业的工作重心在于立德育人方面。例如，2018年苏州市金阊实验小学举办“VR进课堂”主题活动，引领学生自主学习VR智能课程，戴上VR眼镜亲身体验虚拟现实技术带来的真实感受，进而培养和激发学生学习知识的兴趣。尤其是在后疫情时代，中国教育领域不断探索和挖掘人工智能和大数据技术在教育领域中的高度应用，实现中国教育现代化、智能化。

二、人工智能与大数据融合治理教育模式创新发展

科技发展可以见证一个国家经济实力的雄厚与否，当然人工智能技术的发展也同样如此，它的研发价值主要是让机器替代人的劳动，进而把人从简单、机械、繁琐的工作中摆脱出来，被解脱的人可以从事更具创造性和价值性的工作。人工智能与大数据优化技术资源与教育领域紧密结合，同时激发学生学习的兴趣，注重学生的综合素质发展和个体化潜能的培养，逐步促成一个全新的“技术+教育”双赢的智能生态教学系统。

（一）以技术创新提升教育质量

通过图像识别技术，人工智能可以把教师从繁重的批改作业和试卷中解脱出来；语音识别和语义分析技术可以协助教师进行口语测试评估，同时纠正学生的英语发音并且提升学生的英语口语能力；人机交互技术可以帮助教师在线解决学生的问题。以技术提升教育质量创新，让每一个孩子都能享受到适合的教育，这需要应用技术来准确地匹配每个孩子的学习兴趣和能力。

此外，人工智能的教育应用，如个性化学习、智能学习反馈和机器人远程教育也是非常乐观的。人工智能技术在教育领域中的应用虽然处于初级阶段，但在技术浪潮的推动下，未来教育领域在人工智能的应用下会更加完善，应用空间将会更加广阔。人工智能技术创新和变革了传统教与学的授课模式，通过智能机器提高学生快速获取知识的能力。国家大力倡导学生培养自我创新意识和实践操作能力，力求在不同行业的应用实践中实现知识与技能的价值。

（二）以技术创新持衡教育公平

我国的教育发展水平差异仍然相对较大，必须通过运用新的技术促进优质资源的全面共享，用新的科技手段促进教育现代化。通过应用新的技术和方法，可以为教师减轻工作负担，同时也会减轻学生的学业负担，应用好人工智能技术可以帮助解决好教育的关键问题，技术与教育的结合才能取得最佳的效果。互联网改变了我们利用人力资源获取知识的方式，大数据和人工智能技术的融合推进教育事业的不断发展与创新，从而也会为教育事业带来颠覆性的变化。人工智能的人类语言识别技术允许学生主动提出问题并培养学生的问题意识，激发学生的思考能力，机器人将会详细地解答疑难问题，这种人机互动的交流与学习模式，将会培养学生的学习兴趣和能力。在“知识教育”方面，人工智能技术可以大大提高人们捕获知识的效率，让学生尽力摆脱填鸭式的疲劳记忆，智能化地查漏补缺，让学生全面系统地接受知识，而不是通过题海大战，进行一次又一次的模拟考试来对重要的知识进行筛选。学生还可以根据自己的特点进行个性化学习，改变传统的公共教学模式，做到因材施教。

另外，通过人工智能算法，可以挖掘出学生学习知识的薄弱点，同时不间断地加强反复练习，从而更好地提高整个课程的学习效果。因此，当智能在线教育进行授课时，可以在学生整体的学习课程中找到学习的薄弱环节。

（三）以技术创新推动人才培育

人工智能时代，“培养智能型、创新型人才”是非常关键的，未来教师的核心作用是培养具有优秀传统思想文化的、有能力与世界建立广泛的联系的、具有全球视野的人才。对人才培养的要求必须具有个性和创新能力，应用人工智能和大数据等相关技术，结合网络化、数字化、智能化技术创建值得人们终生学习的一个良好环境。“实现每一个学生都有一个人工智能教学助手”，帮助每一个学生实现他们的人生梦想。

人工智能时代将促使人们关注教育领域的创新发展，特别要关注人的情感交流和精神成长。培养国家需要的专业型、创新型、智能型人才，也只有这样才能担负起社会发展的重任，把教育的重心转移到关注“人”的本身，为新时代国家的人才培养奠定基础。

三、推动数字教育向智慧教育优化转型

新一代人工智能技术的大规模数字化与教育领域的深度应用是非常显著的，这将为学校教育变革创新带来新的发展契机，落实“智能教育”的发展目标，推动建立智能化、个性化、终身化的教育教学体系，有助于革新教育的时空限制。

以大数据、VR、AR以及新一代人工智能为代表的新兴技术和教育领域的深度结合，进一步拓展和延伸了智能教学系统的“教学”功能，颠覆和冲击了传统的教学方法与教学模式，从而促使教师的角色发生了转型。通过添加语义网络和约束模型强化教育知识领域模型功能，运用VR和AR优化用户界面模型功能，在教育领域中以教学发展核心融入了人工智能和大数据分析技术，完善了师生个性化、私人化定制服务的教育功能，加强学生的自主学习兴趣，提升学生的学习效率。此外，人工智能还可以在教育资源均衡化方面发挥重要的作用，有效解决师生在远程教育教学中难以互动交流的问题。以智慧课堂为例，从传统课堂转为智慧课堂学习环境，在教育界和教育工作者看来，教育教学的新方法、新模式、新理念来自于信息化教育和智慧校园建设的大力推动，促进教育向更高层次与更新形态的目标发展[2]。该领域通过人工智能技术识别图像、声音、文字以及其他数据，形成信息收集与反馈的平台，解决教育过程中无法实时记录和难以分析的问题，从而实现个性化、智能化的智慧教育。例如，智能在线教育课程与面授课程的教学方式相比较，在一定程度上有它自己独特的优势。面授课程对于学生而言只能听一遍，难理解的问题可能老师就跳过了，但是在人工智能与在线教育交融的情形下，学生对于知识难点可以反复去听，进而可以提升学生的学习成绩。为此要不断加强教育大数据的挖掘与应用，促进人工智能与教育领域的深度融合，对我国教育发展不平衡的问题提出新的解决思路和方法。在大数据技术浪潮的推动下，人工智能技术正在迈向教育领域，新时代科技发展为教育领域带来了重大的变革，主要包括在创新型、智能型人才的培养、学习方式的改进以及教育治理理念的创新。

四、人工智能技术必然影响教育

人工智能技术的发展对人类生产生活有很大的影响，对教育的影响也不例外。如人工智能实验室、智能教室、智慧课堂、智能校园的建设，以及远程教育、在线课堂、个性化电子教程、电子书包等，这些新兴技术设备都已逐渐进入校园，影响和改变了我们教育的方方面面。新科技虽然对教师的专业性和权威性构成了严峻挑战，但是人工智能技术改变不了教育的办学理念和发展目标，也不会改变教育的初衷。

（一）人工智能对教育方法的冲击

人工智能在教育领域中的应用所受到的最大的冲击是技能教育，其最主要的技术包括计算机视觉、机器学习、自然语言处理以及机器人和语音识别等。技能教育中所涉及的技能及其教育方法应该都是机器人所能够掌握和学习的，不但机器人辅助学习相对于人脑的学习会更高效，而且还可以使用智能教学系统对难掌握或者更感兴趣的学科进行深入的学习，同时用自己所能接受的学习方式进行学习。人工智能技术变革了知识传播的模式、渠道，使学生掌握新的学习方法和技巧，运用新技术，加强人工智能和大数据技术在教育行业的大力投资，最终会有利于教育。客观地说，在教育理论界有学者批评教育的工具化应用，呼吁教育要重视人才的培养和创新，回归教育本质，的确，技能应用、知识传授以及智慧教育在目前所担负的责任和使命是重大的。如果人工智能可以协助学生快速掌握他们生存和发展所需的基本技能，教育投资就可以避免在这些方面花更多的时间和精力，以便投入更多的资源去关注学生的精神成长和心理健康。

（二）人工智能对教育模式的冲击

教师这一职业具有难以被机器取代的特殊性，但考虑到人工智能全面发展的影响，这一职业将会发生颠覆性的变革，如果智能化得到进一步发展并且实现个性化追求，那将会对教育模式产生很大的冲击。我们可以去推测，将来如果实现了像智能助手这样高度集成和个性化的机器人，教师团队将会面临新的技术挑战和革新，很多教师可能会被替代。当然，这种取代并不是绝对的，人机结合很有可能成为智能时代最普遍、最通用的方法之一，相比较于人工智能教育模式，以往的填鸭式、灌输式、记忆式的学习方式必将受到很大的冲击。有学者认为，人工智能技术将改变教学形式，提升教学水平、完善教育管理新体制、引进新型的教育模式；一些专家认为，未来的学习中心将呈现个性化、丰富化、灵活化、定制化、混合化、多元化、双轨化、程序化、开放化和幸福化等十大特征。有的学校要求学生在课前将手机关机或置放在统一定制的手机袋里，智能通信设备对我们教育管理体系的影响是真实存在的，并且改变着我们的教育模式。

（三）人工智能对教育内容的冲击

“中小学人工智能教育的应用既可以作为教学内容，也可作为教学方法，还可以将人工智能技术与学科教学、学生发展相结合。人工智能在学校或者其他行业领域的应用中，应该坚持真理探索、善于总结、扩大应用范围，不急于求成。”不同学龄阶段的教育主要基于知识的传授，人工智能、大数据技术的飞速发展，将为知识储备的数量、知识传播的速度以及教学方法和手段方面带来全新的契机，并赶超人类的力量。依据国务院对于教育行业的最新规定，教育部门需要结合培养新型人才的需要调整教育模式、教学方式以及教育内容等方面的工作重心，弥补教育行业能够完成而人工智能技术无法取代的事情，人工智能技术在教育领域中的应用不会取代教师。