人工智能在特殊儿童个别化教育的应用研究

谭依琳 王翠艳

(淮北师范大学教育学院 安徽淮北 235000)

个别化教育在特殊教育领域充当着一个重要的角色，作为特殊教育中的一个基本理论与实践问题，个别化教育对于满足特殊儿童教育需要、特殊学校的教育改革等方面都具有重要的意义。[1]个别化教育计划来源于人们对于教育公平的不断追求，特殊儿童家长对当时的隔离式教育的质疑促进了特殊儿童能够享有公平的受教育权，在此基础上越来越多的研究者意识到儿童在受教育过程中需要特殊的教育支持。[2]在此背景下，1975年个别化教育计划第一次以法律的形式出现在美国的《身心障碍儿童教育法案》当中，该法案明确规定：“要为每个身心障碍儿童制定并实施个别化教育计划（Individualized Education Program，简称 IEP）”。[3]个别化教育计划的根本在于对个体差异的尊重，要求在教育过程中关注每一个特殊儿童的身心发展和潜能开发，为满足儿童的特殊教育需求发挥着重要作用。近年来，我国特殊教育领域的变化也使得个别化教育的价值愈发凸显：首先，特殊儿童障碍类型分化，参与到教育活动中的个体障碍程度不断加重，多重障碍儿童数量不断增多；其次，安置方式发生巨大变化，各类轻度障碍特殊儿童进入普通受教育环境的机会增多，中重度障碍儿童进入特殊学校接受教育的比重增大，无法到校就读的重度残障儿童也可以接受送教上门等教育支持。[4]这些变化向我国个别化教育的推广和普及提出了新的挑战。

一、人工智能与教育

“人工智能”(Artificial Intelligence，AI)的术语最早于1956年的达特茅斯研讨会(Dartmouth Workshop)中提出，其内涵定义为机器模拟人的智能。[5]70余年的时间，人工智能已经得到了长足发展和进步。在日益先进的科技支持下，人工智能技术逐渐渗透进人们的生活，虚拟助理、视频游戏、购买预测等都更新着人们对人工智能的认识和体验，尤其是近年来“人机大战”中人工智能技术的不凡表现都使人们认识到第三次人工智能浪潮汹涌而来。[6]自2016年开始我国已将人工智能领域建设提升至关乎国家竞争力、国家安全的重大战略，并发布了《新一代人工智能发展规划》（以下简称《规划》）等一系列政策。在《规划》[7]中提到人工智能在各领域广泛应用，将极大提高公共服务精准化水平，全面提升人民生活品质。国家的发展离不开教育事业的推动，政策上已经明确提出将利用人工智能技术开展“智能教育”，为推动人工智能更高效地支持教育行业发展，教育部又在2018年颁布了《教育信息化2.0行动计划》，[8]这些举措足以证明“人工智能+教育”模式的序幕已经拉开。

人工智能教育就是人工智能和学习科学结合后出现的新领域，在数据、运算力和算法模型——人工智能三大要素的基础上又加入了学习科学。四大要素为人工智能教育构建了四层框架，包括云平台、大数据层、算法层和应用层，分别负责计算、数据收集与汇总、算法使用和实际应用，为人工智能教育提供支持。[9]人工智能教育的典型应用代表主要包括智能教学系统和教育机器人，都体现了四大要素在技术层面的作用。智能教学系统作为教育领域的专家系统，能够模仿人类教师或者助教，帮助学习者开展学习活动。该系统配备教师模块、学生模块、教学模块和交互模块，以使它能够在具备相应知识、了解个体情况和学习进度的基础上，采用合适的教学方式呈现学习内容并及时给予学生反馈，以帮助学生解决学习过程中的问题。[10]教育机器人则成功担任了教育活动中助手的重要角色，作为人工智能、语音识别和仿生技术在教育中的典型应用，教育机器人可以为教师进行教学资料的收集和整理，协助教师完成教学任务；也可以帮助学生进行资源共享，管理学生的时间，能够比较有效培养学生的能力等。[11]目前的教育机器人产品可分为智能玩具、儿童娱乐教育同伴、家庭智能助理等类型，其中就有特殊教育机器人。[12]从目前人工智能的发展来看，人工智能运用于特殊教育领域已经具备了良好的基础，人工智能的发展和应用对于促进特殊需要学生的个别化教育具有很大的作用和价值。

二、个别化教育面临的问题

（一）信息难以全面掌握，评估效果有待提升。个别化教育的制定需要教育者全面了解特殊儿童的个体情况，例如当前的发展程度、面临的问题与障碍等，简言之就是教育者对儿童的学习能力和学习需求都要有所把握。但是这个要求无疑是给教育者带来了极大的困难，特殊儿童在生理、认知、社交、情绪、行为等方面都拥有独一无二的需要，尽管一些特殊教育学校或机构能够按照特殊儿童的障碍类型进行初步的分类，但是在整个个别化教育的制定和实施过程中，这种基础的障碍类型的区分只是占比很小的一部分，想要完全了解特殊儿童的个体情况需要教育者耗费大量的时间和精力，而且想要完全把握儿童的学习能力和学习需要也是极为困难的。肖非认为由于种种原因导致教育者在对特殊儿童个别化教育需要评估的过程中对个体情况掌握不完全并且容易受到主观判断的影响，这些问题在特殊儿童教育需要的评估中几乎是难以避免。[13]由此可知，特殊儿童教育需要的评估依然存在很多问题需要改善。

（二）教师能力有待提高，教学时间难以保障。个别化教育内容的制定和实施离不开专业的教师队伍，但是就目前的研究结果来说，我国能够支持特殊儿童开展个别化教育工作的专业教师在数量和质量上还有很大的提升空间。个别化教育在我国起步较晚，教师的专业知识和教育经验都相对匮乏，致使教师在个别化教育的教育内容和教育目标设置上出现偏差。[14]有研究者通过实践调查也证实，我国个别化教育过程中相关专业人员（训练师等）参与较少，一般是一到二位教师在和家长沟通后进行个别化教育计划的制定，这种缺乏专业人员参与的现状会造成对于特殊儿童的评估、训练、教育不完善、不科学，不利于儿童的发展。[15]另外，很多教师也表示“缺乏足够的教学时间”是对儿童开展个别化教育的另一大阻碍，一个完整的个别化教育计划的实施需要教师投入大量的时间，朱剑平在研究中发现一个接受个别化教育的学生每周需要60分钟或100到150分钟的个别辅导。[16]这种繁重的任务量，使得很多教师都“心有余而力不足”，教学时间的不足也对教学的效果造成了不利的影响。以上的调查结果都显示，教师在开展个别化教育的过程中需要更有力的支持。

（三）课程安排仍需改善，教材设计偏离儿童。特殊儿童类型分化复杂，即使是被划定为同一障碍类型的儿童个体差异也非常大，目前的个别化教育课程安排和教材设计还尚未能够满足不同特殊儿童的教育需求。目前的课程设置依然存在比较明显的学科化倾向，教育内容以学科知识为主，周磊认为这种设置对于很多特殊儿童群体并不适用，以中重度智力障碍儿童为例，适应能力的缺失使得对该群体的个别化教育应该向此方面倾斜，培养儿童的社会适应、生活自理等能力，[17]这对于此类儿童而言更有必要。在教材的设计上，目前的特殊儿童使用的教材大部分还是来自于普通教材的改造，加入了如盲文一类的呈现方式，或是削减了一定的难度，部分地区的特殊教育在教材的设计上并没有全面考虑到儿童的身心发展特征。在教育过程中，缺失合理的课程安排和符合需要的教材设计对于特殊儿童来说是不公平的，也不利于个别化教育质量的提升。

三、基于人工智能的对策与应用

（一）利用智能系统协助教育评估。基于人工智能技术发展的智能教学系统，强调根据学生的认知特点进行个别化教学，该系统能够把握学生的动态学习过程，以此为依据了解学生的学习水平和情况，为学生选择适宜的学习内容，调控适当的学习进度,在教学过程中可以根据不同学生的学习目标和学生当前的水平自动生成适宜的问题及答案，通过判断学生的答案是否正确，对学生的学习内容和进度进行动态调整。[18]在特殊儿童进入学校或机构时，可以使用该系统对儿童情况进行判断。智能系统可以在导入相关资料后生成题目，利用这些题目对儿童展开测试，从他们的正确率、答题速度、配合度等诸多方面较为全面地评估儿童当前的能力发展水平。以自闭症儿童为例，部分自闭症儿童相比于辨别文字更擅长于识别图片，那么可能在面对图片材料的题目时儿童的正确率、答题速度或配合度的表现上会优于文字题目。智能系统会将这些数据记录并存贮，作为该儿童的一个评估参数，提示教师在对该儿童进行个别化教育时应该借助图片提示的教学手段。

（二）利用智能导师支持教师工作。人工智能对于促进教师队伍专业化具有积极的作用，以人工智能为依托的智能导师对特殊教育教师的教学工作给予了很大的帮助。智能导师具备自然语言处理、语音识别、人脸识别以及动作行为识别检测技术，[19]所以智能导师不仅能够像人类教师一样开展教学工作，还可以唱歌跳舞，吸引儿童兴趣。更重要的是智能导师也具备智能教学系统的功能，可以在儿童学习过程中对获取的相关数据进行分析和追踪，以此为依据对其整体情况进行判断从而调整学习内容和进度。在教育过程中，智能导师可以识别和捕捉儿童的情绪变化和问题行为，例如如果自闭症儿童具有拍手等刻板行为问题，智能导师可以全天对儿童进行观察和分析，观察刻板行为的发生频率、分析刻板行为发生的情景。以此为根据，教师可以更加全面地制定有针对性的个别化教育策略，并且在教育过程中收集相关数据观察教学效果，并不断调整。智能导师的运用可以有效缓解教师的工作压力，协助教师全天候地追踪儿童的行为表现，并且在教师分身乏术的时候能够完成基本的个别化教育工作，以保证教育时长和教育效果。

（三）利用学习系统设计教育内容。正如上文所说，人工智能技术可以对特殊儿童个体情况进行全面的把握，能够根据儿童认知水平、学习能力等情况设计学习内容，以此为主要根据为特殊儿童安排合适的课程，使课程内容的设置满足儿童的实际需要，教师和家长以此为参考对特殊儿童的课程设置予以把控。另外，人工智能技术可以帮助组织并合成教学内容，这一技术的主要代表就是深度学习系统，该系统在对特殊儿童的教育内容的设计上也发挥着积极的作用。例如首先在对特殊儿童的课程安排上，利用学习系统对儿童目前的学业成就、学习效果、学习进度进行评估，发现儿童的长项和不足，在儿童擅长的领域教师和家长可以调整课程安排适当提高任务难度，促进儿童的发展与提高；在儿童相对弱势的方面，可以适当放缓进度，或者采取其他的教学方式。在教材的设计上，教师将教学大纲、学生信息导入学习系统，该系统就能够自动读取所导入的全部信息，根据信息对教材内容进行填充，学生就可以得到专属的教材。同时，人工智能技术中的语音识别技术、语音合成技术、自然语言处理技术等能够使视障儿童更便利地使用教材，而将人工智能技术与增强现实技术相结合时，则可以帮助肢残儿童使用教材，例如使用眼球运动帮助虚拟教材翻页等。总之，人工智能领域的相关技术可以参与到特殊儿童的教育内容的安排和设计之中，在儿童的个别化教育中发挥着独特作用。

四、讨论与思考

（一）人工智能的运用优势。综上所述，人工智能对于特殊儿童的个别化教育的制定和执行都具有重要的意义，智能教学系统可以识别特殊儿童的障碍类型，高效把握学生学习情况，根据学生的能力和进度调整任务安排；智能导师技术凭借所具备的自然语言处理、动作行为识别检测技术和人脸识别技术可以协助特教教师开展教学工作，以内存丰富的教育资源支持教学工作的开展，并利用互动的方式吸引儿童的注意力；而深度学习系统则在导入教学大纲、学生信息等基本资料后就可以为儿童安排课程、设计教材。由此可见，人工智能技术在个别化教育的应用方面，具有全面、高效、便捷的独特优势，为个别化教育工作的开展提供了先进的技术支持。

（二）人工智能应用过程中的隐私保护。人工智能的应用离不开大数据的支撑，而个别化教育的开展需要对特殊儿童进行全面的了解，也就是需要把握关于特殊儿童的各方面的信息，将这些导入学习系统为儿童制定相应的学习计划。在这个过程中，一定会涉及到特殊儿童的隐私信息，例如个人生理信息、性格特征、智力水平等，尽管人工智能技术对于特殊教育起到了较有力的支持作用，但是在目前也存在人工智能教育应用泄露儿童隐私的可能性。[20]在现实生活中，使用人工智能技术的过程中发生隐私泄露的情况也时有耳闻，因此在人机交互时，技术开发人员、教师和家长必须要预防儿童隐私泄露。

（三）人工智能技术的快速发展下教师角色的思考。人工智能的发展为特殊教育带来了更丰富的教育资源和先进的教学技术，通过导入特殊儿童的相关信息就可以为儿童制定相应的个别化教育方案，日益进步的技术导致很多人对教师的角色担当提出了思考，教师会不会因为技术的发展而被取代？实际上，随着人工智能技术的发展，教师的角色担当已经发生了一定的改变，随着人工智能技术深入教学活动中，学习系统会产生大量学生学习行为的非结构性数据，所以教师需要具备数据分析的能力。同时，人工智能技术所制定出来的个别化教育计划只是一个重要的参考，并不一定完全保证百分之百的适合儿童，所以教师需要对计划进行评估和修改。除此之外，人工智能在教学上的协助使得教师对儿童价值、信仰引导的责任被加强，这是人工智能无法代替的教师职责，教师有义务帮助特殊儿童树立正确的观念，同时对儿童的心理、情感的了解和引导也是人工智能无法做到的，教师对于儿童心理问题的疏导是技术无法顶替的。[21]由此可见，教师的角色虽然会随着技术的发展而有所改变，但是依然是科技无法代替的重要角色。

结语

人工智能技术的发展在教育领域的应用已经逐步被认可，也逐渐在特殊教育领域开始运用，智能教学系统等技术的运用对于特殊儿童个别化教育能够起到有效的帮助，协助教师开展个别化教育工作，为特殊儿童制定和实施适宜的个别化教育计划，但是在使用人工智能技术的过程中需要着力保护特殊儿童隐私，并且人工智能技术无法取代教师的工作，教师需要明确自己的角色定位，为特殊儿童的个别化教育给予支持。