人工智能时代教育的认知、变革与发展

赵熙敏，李丽

（1.兰州城市学院 传媒学院，甘肃 兰州 730030；2.西北师范大学 传媒学院，甘肃 兰州 730070）

人工智能英文缩写为AI，其概念被诸多研究者定义。研究者们普遍认为，人工智能是研究人类智能活动的规律、构造，具有一定智能的人工系统。简单来说，人工智能是一个自我感知和反应的人造系统的科学。

2019年3月，联合国教科文组织（UNESCO）发布了《教育中的人工智能——可持续发展的挑战与机遇》报告，该报告从构建人工智能时代的教育生态系统、建设与发展教育科学中的人工智能、开发与利用教育大数据三个方面，指导各国政策制定者、教育者、相关研究人员、教育企业等开展“人工智能+教育”实践[1]。这无疑为世界各国的“人工智能+教育”变革指明了方向。

人工智能之于教育的挑战，必将引发教育教学体系、机制、管理、评估、意识等一系列的变革和创新，但也创造出无限机遇，助力教育流程重组与再造，推动教育生态演化，促进教育公平、提高教育质量，更为教育的进步与发展提供了可持续推进的动力。因此，所有人都需要更新对教育的认知。

一、人工智能时代的教育认知

（一）需求格局发生变化

一项全球评估显示，到2030年，30%的工作活动可以实现自动化并被人工智能机器替代，相关职业或岗位的需求会锐减或消失[2]。人工智能时代，人才需求格局发生了重大变化。自动化和智能化将取代低技能的职业和任务，掌握单一技能，仅靠知识和逻辑、做重复性工作的人将面临失业危机，由此引发工作革命。

应对未来的工作革命，需依靠教育系统的精准培养来实现。培养的目标定位，一是能够与智能机器一起工作的新型劳动力。他们对智能机器有深刻的理解，拥有很高的A1Q（Artificial Intelligence Quotient，人工智能商数）[3]，具备和人工智能协同工作的能力，善于处理“人与AI”之间的关系。二是拥有多元智能，具备创造力、沟通力、学习力和多重思维能力的劳动力。他们需养成数据化思维，能充分利用信息处理事务，在非定量信息中以创造力和沟通力提升效率，呈现效果。人工智能下教育改革的目标是培养出适应时代所需的劳动者，这一切都来自人工智能时代对人才提出的创造、情感、人际互动等复杂核心能力的要求。

（二）教育供给渐趋均衡

2019年5月，在国际人工智能与教育大会上，教育部部长陈宝生表示：“人工智能技术在教育中的深度广泛应用，将彻底改变教育的时空场景和供给水平。”[4]人工智能时代的教育供给将充分利用互联网低边际成本和大规模效应优势，通过产业链思维、扁平化策略、多向度链接，面向全球整合教育资源，弥补当前优质教育资源不足、区域教育资源不均衡、教育建设费用不够、教育形式固定单一等弊端，形成国际、省际、城乡、校际之间的教育资源的多向度、扁平化链接与共享。

（三）教学模式持续创新

当前，快速发展的物联网使线上线下教学成为教学模式的常态，打破了地理、时差限制，实现了跨时空、跨地域的交互式教学。人工智能技术支持下的教育教学活动将继续颠覆传统教学价值思考的规则，呈现出手段多样化、形式泛在化、信息处理移动化等特点，通过进一步集聚协作教学链接资源、开发新型智能产品与技术、创新课程结构与形式，提升教学质量与效能。目前一些大学正在尝试人工智能技术支持的教学模式创新。例如，基于IBM Watson平台开发的协同教学模式，该教学模式设置了虚拟助教，主要用于辅助教师完成既定的教学任务。

（四）素质培养需要延拓

人工智能影响下的个体成长，“软素养”越发受到重视。常规素质教育包括思想道德素质、科学文化素质、专业素质、心理素质、身体素质等五方面，也被称为“硬素质”。但随着人工智能的发展，“数据素养”“技术素养”“人文素养”“计算思维”“思辨能力”“社交能力”等“软素养”的养成教育被提上议事日程。数据素养可以帮助学生阅读、分析和利用海量的数据信息；技术素养可以让学生掌握编码和工程原理；人文素养可以提升文化品位、审美情趣、社交能力，帮助学生更好地理解人类社会，建立正确的人生观、世界观，为人类造福；计算思维是未来智能时代所需要的核心素养，也是学习者适应人工智能社会的关键能力。素质教育的重心由“硬素质”向“软素养”培育的转变必将带来课程、教学甚至培养目标的变化，但这是人工智能时代的必然选择，也是教育微生态各元素在发展中相互作用的结果。

（五）教育主体不断赋能

教育主体包括教育者与受教育者，即教师与学生。对教师的赋能体现在：人工智能可以使教师摆脱教学中的低技能、机械性工作，从而有更多时间专注于改善教学方法，增强与学生的情感沟通与互动，完成智能化备课、授课和答疑，完善学习成果评估等高技能任务；对学生的赋能体现在：学生可以通过智能化学习进行问题探讨、知识预习、自主交互、自我评估和诊断等，也可以根据智能评价设计有针对性的学习方案、掌控学习节奏、深度开发自我潜能。人工智能可以被看作高深的教学技术手段，但它并不与传统教学发生冲突，而是通过新技术赋能教学主体，使教与学的双方更轻松、更高效。但不可否认的是，教师的角色在此期间将会发生变化，从过去的主导者变成陪伴者，从教育者变成引导者，从授业管理者变成学习伙伴。

（六）教育管理持续优化

人工智能的发展对教育的外延产生了极大的影响，特别是随着教育资源的整合与共享、教育模式的创新与应用、教育主体的交互与协作，以教育管理为核心，通过人机交互、数据转换和信息识别等技术，实现管理、查询、咨询、监控并有效协调和衔接整个教学系统的智能教学管理平台应运而生。该管理平台系统较之以前几乎囊括所有教与学相关的信息，实现了对教学评价、教情分析、后台管理、网页设计和对学生学习过程、学业预警、学情分析、安全管理等的智能化管理，相关人员的操作也极为简单，只需在用户界面完成即可。另外，人工智能在教育管理的数据化、透明化和合理性方面起到了极大的促进作用，进一步建构和完善教育管理监督与纠偏体系，使教育管理更具前瞻性。当然，这里存在隐私、安全等伦理道德方面的挑战，存在教育管理中计划、组织、领导、控制等职能与人工智能瑕瑜互见，存在管理上对人工智能的过分依赖，但只要加强相关法律和制度的监管、厘清人与人工智能在教育管理活动中的工作边界，处理好教育主体与人工智能二者之间的冲突和协作关系，就会开启智能教育管理现代化新征程。

（七）学习机制正在转变

凭借高度发达的网络技术，人工智能下的学习机制正发生着转变，人们只需借助“网脑”便可获取个体所需的任何领域的知识，这种获取知识信息的便捷与高速，催生了日趋常态、无所不在的“碎片化”“个性化”学习形态。当前通过各类语言智能机器翻译系统可以帮助完成阅读和外文资料的学习，借助各类语音智能识别系统可以练习语言发音，借助智能机器人系统进行编程学习，借助智能教学系统或学习平台进行某个学科、某个阶段、某个知识点的深入学习，这些层出不穷的学习形式和样态都是人工智能技术指导下的深度学习呈现。

二、人工智能时代的教育变革洞见

（一）教育活动数据化

数据是智能系统的“燃料”，是产业界争夺的焦点。从数据中可以发现知识、掌握规律、解释现象，进而作出决策甚至预测未来发展趋势。在教育领域，一切来自互联网的教学活动都会通过精准的传感器数据化，采集这些数据并进行大数据分析，才可以实现学校的智能治理和科学决策、教师的互动教学和智能备课、学生的个性化培养和智能评价，可以说，是数据驱动着教学、决策、管理，是数据打破了传统教育研究的经验主义，走向实证主义。

（二）教学环境智慧化

作为一项存在无限变量的技术，人工智能作用下的学校既有有形的校园物理空间，又有无形的虚拟数据空间，校园环境将向更高层次的智慧校园迈进。智慧校园中，各种智能感知设备在学生踏进校园的大门后就完成了签到，放学离开校园家长就会自动接到通知；智能教室中老师和学生正在展开3D/VR空间型智慧课堂，智能机器人助手将辅助教师，在课堂上与学生高效互动、积极引导，学生则围绕自己的项目进行目标性学习和讨论；智能实验室里学生利用可穿戴设备进入微生物世界，了解细胞，感知生命。校园物理环境、教室教学环境、网络学习环境充分融合，实现了环境的数据化到数据的环境化、教学的数据化到数据的教学化，这将给学习者带来全新的学习体验。

此外，随着人工智能的深度浸入，教学的外部场景将发生根本性改变。实体教学楼、图书馆甚至宿舍公寓将逐渐消失，因为学生无论是在实验室、研究室还是工作室和其他场所，都能运用数字技术来实现课堂“翻转”，完成既定学习任务。在绝大部分大学不再提供实体学校的情况下，借助最新的数字技术，创设教学场景，建立虚拟“C校园”将势在必行。“C”既可以代表云计算（CloudComputing）和网络创新（Cyber Innovation），又可以代表跨学科（Crossdisciplinary）和合作项目（Collaboration）。目前，清华大学和墨尔本大学就联合开展了一个虚拟大学合作项目，并推出了第一个合作型管理硕士学位。未来，随着技术的不断更新、成本的降低和效果的提升，这样的虚拟“C”校园会越来越多。

（三）培养体系个性化

人工智能的发展使社会分工发生了变化，造成就业体系和就业结构的调整。为应对这种变化与趋势，培养体系需要回归教育的本质。当人工智能成为人类的助手时，我们要清晰地看到，通过摄取知识培养就业能力成为教育的最低纲领，相反帮助学生挖掘其自主意识和潜在优势，侧重核心素养导向的人才培养，使学生在新的社会分工、职业生涯、人生价值坐标中准确定位自己，成为智能时代人才培养的重心。面对不同的学生个体，通过人工智能算法对学生学情的精确描述，教师可以有针对性地改变对话方式、改进教学方法、完善教学方案来服务教育对象；学生可根据描述，结合自身特点，制订学习计划、明确学习任务、掌控学习节奏、建立自我效能、选择适合的教师和同学。这种有针对性、个性化、智能化的培养结果不再是千篇一律、千人一面，而是独具特色、千人千面，真正实现了“以学生为中心”“因材施教”的教育理念。

（四）教育评价智能化

人工智能赋能教育评价，打破传统教育评价的手段和技术限制，由定性评价向数据测算转化。通过数据计算和分析，对学生培养、教师教学，学校管理进行更为全面、细致、科学的教育评价。智能化的教育评价会将学生的情绪情感、社会技能、表达能力、信息素养、科学素养等无法量化、难以客观评估又极为重要的素养通过科技整合和数据分析，更好地反映出来。教师可依据教育评价调整教学思维、完善教学方案、改进教学方法，实现对学生的个性化培养；学校可通过教育评价，判断学生的特点、学习方式和适合的专业，进而制定针对性的培养方案；国家更可将智能教育评价纳入国家战略，进一步加强高校与高校、高校与政府、高校与科研院所、高校与企业之间的深度合作，在国家层面建立智能教育评价平台，共同解决教育中的真问题、难问题、热点问题。只有推进符合学生成长规律的智能化教学评价改革，建立起符合学生的多元化与个性发展要求的教育评价体系，才能真正解决诸如应试教育、功利教育、超前教育等教育问题。

（五）人机协作常态化

随着人工智能技术的成熟和应用，人机之间的协作成为变革中的常态。在教育领域，人工智能可以协助教师通过语义识别技术自动批改作业、通过人脸识别技术掌握学生学习情绪和专注程度、通过自动化口语测评系统实现英语口语测评、通过短文评价系统诊断和反馈学生的写作水平等，这种技术赋能极大地提高了教师的工作效率，使其能将更多的时间和精力放在人工智能无法关注的学生个体需求、心理成长和综合素质提高上。同样，学生可以通过智能自适应学习系统所提供的相应学习环境、实例或场域进行学习，也可以通过人工智能发现规律、总结优劣，作出调整，解决问题。这样各司其职、优势互补的人机协同、协助和协调在智能时代将成为常态。

三、人工智能时代的教育发展路向

（一）基于规划视角

战略规划发展路径，推进教育与人工智能深度融合。政府高度重视教育人工智能的发展，从国家战略层面为人工智能在教育中的普及、创新、融合与应用做好了顶层设计。

未来，政府仍需发挥引导和统筹作用，以政策为引领，建立健全制度保障体系，助推教育与人工智能的深度融合。在财政、金融政策方面，应加大人工智能在教育领域的技术研发、项目投入、人才培养、教师培训、智能环境建设等经费的投入和扶持力度，为智能技术的创新提供资金保障。在数据管理方面，要加强数据汇聚，消除数据壁垒，建立合理使用数据的制度与政策体系，促进数据的流通与流转，在保护学生和家长隐私的前提下，合理、平衡利用数据来发展教育智能[5]。在知识产权保护和伦理道德监管方面，要尽快制定和完善相关法律法规，提出相应保障措施，对可能影响人类伦理的技术进行必要的监管和限制，加强人工智能在教育中的安全融合。在智能化教育推广和应用方面，继续细化相关政策，对优质教育资源的空间局限性作出改变，使优质教育资源实现跨地域、跨区域共享。

（二）基于应用视角

拓宽人工智能应用空间，助力教学模式的创新发展。2019年国际人工智能与教育大会上，习近平在贺信中指出，人工智能在教育领域的应用愈加广泛，打破教育壁垒，整合正式与非正式、线上与线下、同步与异步、课内与课外教学模式，积极拓宽人工智能在教育领域的应用空间，是助力教育模式创新发展的有效途径。

未来，随着人工智能教育的深入融合，“正式”与“非正式”学习环境将充分混合，学习会发生在包括课堂及以外的任何地方，学习时间也更加灵活，不只限定在学校上课时间，只要通过互联网，任何时间都可以在线学习，泛在教育与终身学习可逐步实现。“线上”与“线下”教育模式将有机结合，线上可按需学习，共享优秀教师资源，线下可真实沟通，查缺补漏，二者相结合经过“课堂学习—课后巩固—答疑解惑—真正掌握”的高效学习流程，实现学生的个性化教学，双师教学模式就是如此。“同步”与“异步”教学模式将齐驱并行，在了解学习者学习水平、学习能力的基础上，人工智能进行学习分析，根据学习者需求，精准推送适合个体需求与能力的学习资源，确保不同阶段、水平学生的教学效果。“课内”与“课外”教学模式将紧密衔接，打破传统的以教师为中心的教学模式，人工智能将全面辅助学生完成课上的知识学习、要点总结和课外的知识拓展、答疑解惑，将极大地提升学生学习效果。毫不夸张地说，未来，人工智能将会满足所有人群的学习需求。

（三）基于科研视角

“学企研”多方合作，加大教育人工智能产品研发力度。当前，我国仍处在弱人工智能阶段，存在着基础理论薄弱、关键技术积累不足、重大原创科技成果缺乏、技术服务不到位、专业人才数量不足等问题，这需要聚合企业、高校、科研院所等优质学科资源和科研力量，推进人工智能在相关学科发展，建立人才培养和储备长效机制；建设创新创业实践基地及资源共享平台，形成产学研用一体的智能教育技术研发体系，推动人工智能创新成果在教育领域的转移转化。

未来，学校要积极规划，合理安排，构建人工智能多层次教育体系。在基础教育阶段，实施青少年人工智能素养提升工程，为中小学生引入人工智能教育，推广和宣传编程教育，并设置STEAM的基础课程，通过游戏化、图像化编程教育，培养孩子人工智能方面的意识与思维。中级教育阶段，进行STEM学科的学习以及AI的简单设计，通过编程控制机器人、通过图像识别技术对图片进行分类和特征提取，培养孩子人工智能创新和逻辑思维，为高等教育阶段的专业学习打下良好的基础。高等教育阶段，满足智能时代的人才需求，建立人工智能产教融合基地，发展人工智能相关学科，培养和储备具有创新能力与合作精神的“人工智能+X”复合型人才。

未来，企业需将目光投向学校对人工智能产品的需求上，要在产品设计、创新与研发方面进行积极尝试，特别是大型企业，要通过和研究机构的合作，开发人工智能组件库和算法库，提供人工智能开放云服务，对中小型企业开放其计算能力，实现人工智能资源服务共享。

科研院所一方面要多渠道汇集人工智能技术人才，保证人工智能研发的持续源动力；另一方面要聚焦人工智能发展前沿，多维度开展人工智能教育应用的理论研究和技术突破，为企业智能产品的生产提供理论依据和技术支撑。同时，应积极筹划，组织企业、高校、行业组织、科研机构形成人工智能产业技术联盟。通过联盟的形式，集聚教育、行业、企业、专家，准确定位当前的教育需求，寻找人工智能与教育、行业的契合点，共同参与人工智能重大科技项目的研发与实施。高校间要开展跨学科研究，积极推进教育学、信息科学、心理学、管理学等多学科的协同攻关，推动人工智能领域的基础性、原创性研究，推动研究院所教育智能产品的研发与应用。

（四）基于教育生态视角

人工智能引发的第四次教育革命打破了传统教育系统的原有生态，重新建构了教育场域、教育关系、教育产出等教育各要素，重塑了智能教育的新生态。

宏观角度来看，人工智能在全球范围内的快速兴起和蓬勃发展，使教育从封闭走向了开放，并在开放中不断打破权威对知识的垄断，加速了知识的更替速度和教育的自我进化，形成了全球性的知识库和国际学校间优质教育资源的链接与共享。教育的时空场景和供给水平发生了改变，数据融通、信息共享、业务协同变为现实。

微观角度来看，人工智能技术的介入对当前教育系统带来了极大的影响和改变，无论是学校、教室、环境、课程、教学，还是评价体系、培养模式、深度学习、教学场景等各个教育微观子系统都在“外来物种”人工智能的作用下相互影响、互相作用、不断进化，逐渐构建一个新的灵活、开放、共享、协同、丰富、多元、动态的教育生态系统。

（五）基于伦理视角

“人机协同”是未来人工智能教育发展的主流趋势，无论是教师还是学生，都会在不知不觉中对智能机器产生依赖、信任，甚至建立共生性伙伴关系。但不可回避的是，随着人工智能的广泛应用，隐私侵犯、评价定势、潜能遮蔽、智能依赖、情感忽视等一些伦理问题会凸显出来，但在弱人工智能阶段，我们还无法对人工智能程序进行道德教育，让它服从社会公认的准则、情感、态度和人类的价值观，人工智能伦理的规范与建设提上了议事日程。

未来，面对人工智能伦理道德的挑战，一方面，国家要将立法项目列入立法规划，加强行业安全立法，制定出台相关法律法规和伦理规范，建立人工智能教育行业发展的制度规定和行业标准，加强监督和管控人工智能的恶意使用行为，尽量规避人工智能的潜在风险，同时，可将人工智能教育纳入教育的各个阶段，使学校作为人工智能教育的主要渠道进行伦理教育；另一方面，从学校层面出发，在教育中将人工智能伦理教育和道德规范养成通过课程、讲座、实践等多样形式嵌入学生的教育中，注重伦理引导，使学生形成伦理规范的自觉行为，同时加强对一线教师的培训，使他们成为捍卫人工智能伦理规范的主力军和卫道者。