“人工智能+教育”：融合与冲突的路径探索

戴馨 吴亮 廖雨婷

摘   要：人工智能技术的广泛应用推动了社会各领域的变革，其中教育领域的变革尤为深刻。文章首先分析了我国教育人工智能不同阶段的研究重点，再从教育的主导者、对象、内容和活动方式几个方面分析了人工智能引发的教育变革与冲突。教育人工智能的运用大幅提高了教学和管理的效率，但在此过程中也存在着技术异化的伦理风险，这对教育人工智能提出了新挑战。据此，文章提出多组织协作、构建新型人工智能治理体制、探索人机结合教育新模式等路径，以应对人工智能与教育发展不平衡所引发的冲突。

关键词：人工智能;教育;教育变革;发展路径

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2020）11-0057-05

一、引言

计算机科学家约翰·麦卡锡（John McCarthy）于1956年在达特茅斯会议上首次提出“人工智能”（Artificial Intelligence，AI），标志着人工智能的诞生。AI的本质是对人的思维信息过程的模拟，研究和开发用以模拟和拓展人类智能的理论、方法和应用系统[1]。随着互联网、大数据、云计算技术的发展，在机器学习、语音识别、自然语言处理和专家系统领域取得了诸多实质性成果。近年来，人工智能达到了前所未有的发展高度，深刻影响着人类社会生产生活各方面。它已融入金融、公共安全、医疗健康、工业制造、交通出行等领域，其中人工智能在教育领域中的运用给教育带来巨大变革，有效地缓解了教育供给侧矛盾，成为未来教育发展的保障。

二、我国教育人工智能的发展阶段

计算机辅助教学是AI应用于教育领域的先期应用，在教师传道、授业、解惑过程中起到了重要的促进作用。但是，真正将AI应用于教育活动中，是在新世纪互联网兴起后的20年。AI在我国教育中的应用还要稍晚一些，大致分为初步探索、平缓发展和急速推进三个阶段，每个阶段的研究重点不同。

1.初步探索阶段

AI在我国教育中的应用和研究开始于2005年以前，此阶段为初步探索阶段。这一时期的应用主要集中于现代远程教育的技术支撑、环境构建、教学系统模型建构以及应用前瞻[2]。此外，还包括信息技术课程设置意义探讨、人工智能课程设置对提高学生信息素养的作用分析、计算机教育模式探索以及多媒体教学应用发展趋势预测[3]。此阶段理论性研究较多，但开发性研究较少，相关研究基本能把握教育人工智能的发展脉络。

2.平缓发展阶段

我国教育人工智能的第二个研究阶段为2005—2015年，此阶段为平缓发展阶段。由于远程教育的局限性逐渐浮出水面，其教学缺乏个性化、智能化、和互动性等问题需要寻求改善。这一时期的应用侧重于技术开发型研究，研究的焦点在于智能教学系统的开发[4]，例如基于互联网与数据挖掘的智能导师系统。此外，更加深入地探索了智能机器人教学，体现在运用人工智能转化问题学生[5]、开发儿童智能、培养创新性人才[6]等，研究从认知教育层面转向探索人性教育，涉及的内容更加广泛。

3.急速推进阶段

我国教育人工智能的第三个研究阶段为2016年至今，此阶段为急速推进阶段。2016年Alpha GO击败国际围棋冠军李世石，人工智能再次引发全球关注，多国逐渐把人工智能纳入国家发展战略，强调人工智能将推动教育变革。中国知网上收录的关键词为“人工智能”和“教育”的文献数量在2016年后呈现指数级上升，此时的研究不仅涉及教学系统的开发，还包括伦理探讨。备受关注的“人工智能威胁论”引申出对教师、学生和学校的研究。对于教师而言，体现了教师职业替代问题以及人机协作教学模式探讨;对于学生而言，集中于智能时代提升个人能力途径分析，强调增强自身不可替代性的重要性[7];对于学校而言，主要集中于改革专业设置，加强横向联系，促进多学科融合等推动学校转型的策略研究[8]。

在大数据、云计算、5G技术的推动下，人工智能教育应用愈发成熟，传统教育面临极大冲击，教师角色转变、学生个性化学习范式、教学过程的自适应性等相互融合，同时技术异化、情感教育、隐私泄露等又形成教育困扰。如何将AI技术优势融入到现代教育中，高效培养新时代德才兼备人才是十分值得探索的问题。

三、人工智能引发的教育变革

人工智能为教育的发展提供了无穷的机遇，教育由教育者、受教育者和教育中介系统三个基本要素组成，因此人工智能带来的巨大教育变革主要体现在三个方面。首先，人工智能将变革教师角色，改变传统的师生关系，教学活动多采用由机器人教师和人类教师共同教学的“双教师制”;其次，人工智能将改善教学管理过程，体现在教学效率的大幅提高与班级管理的优化;最后，人工智能将为学习者提供更加个性化的学习方式，为培养个性化的创新型人才提供坚实的技术支撑。

1.教师角色变革

人工智能赋能教师角色，全能型教师将向专业型教师发展，人类教师的知识结构发生变化。智能时代的信息和知识更迭速度加剧，人类的生理“缺陷”逐渐暴露，与智能机器人相比，人类教师很难掌握全部的知识，即便是掌握了绝大部分知识，但是在教学过程中也很难全部将这些信息传输给学习者，而机器人拥有超越人类的知识储备量，人类教师在认知能力上的局限性可以由智能机器人教师补足。因此，“人+人工智能”的“双教师制”将成为人工智能时代教育领域中的新常态，人类教师与机器人教师各有所长，机器人教师的优势在于认知教育，人类教师的主要任务却是监督和控制整个教学活动的进行，因此，人类教师除了掌握教师职业要求的科学文化知识和专业知识之外，还要学习机器人的相应操作技能[9]。

智能时代的人类教师将从“知识的传输者”转变为“情感的培养者”。冲破传统知识教育理念的桎梏，教育将回到它的“育人”原点，開展有“人味”的教育。人类教师将更关注学生的心理需求及情感变化，教师的教学活动从知识层上升到精神层，素质教育得到真正的贯彻实施[10]。同时，技术的运用也在深刻地改变人类的思维方式，在传统的“五育”教学目标中，“智育”总是教育关注的重点，但在未来，“德育”、“美育”将成为教师教学的重点，培养学生独特的创造力及想象力，有助于人们适应智能时代的社会，避免被人工智能替代[11]。

2.学习方式变革

人工智能时代的到来将带来个性化教育。教育的目的主要是促进学习者的学习，倡导“以学生为中心”的教育思想使人们的关注点从“教师如何教”转到“学生如何学”，从而更加强调学生的主体地位。社会各领域逐渐引入自动化机器，以往重复的、无需思考的机械化人类劳动已被机器替代，教育转而着重培养人的创新思维与能力，强调个性化。

随着大数据、云计算等智能技术的进步，基于人工智能的精准数据挖掘为个性化教学资源构建提供了支撑，运用人工智能的强大数据处理能力，构建开放学习者模型，通过对学习者模型的表征以及对学习过程中的数据挖掘与推理之后，跟踪监测学生的学习数据[12]。根据当时学习者的学习需求、学习状态和知识水平等方面对学习者的学习进行适应性地调整，及时给予相应的指导和干预，对满足学习者个性化学习需要有重要价值，最终的目的是实现大规模的个性化学习[13]，实现人的全面发展。

3.教育管理变革

教育人工智能将改善教学过程，提高教学效率。首先，智能教育机器人使人类教师冲破繁杂且重复性工作的枷锁，节省出大量时间投入到教师专业水平发展中，研究学生、教材与教法，提高教学水平;其次，人工智能将辅助教师构建具有生动性与开放性的课堂。由人类教师编写脚本，通过虚拟现实技术将学习者带入虚拟的“魔幻世界”，身临其境地感受课本知识，辅助教师开展“体验式”和“沉浸式”教学，极大程度调动学生的学习积极性;最后，人工智能为开展个性化学习提供了有力的技术支撑。通过构建学习者模型，独立展现学生的学习目标、学习偏好、情感信念以及合作能力等特征，加深教师对学生的认识，从而依此信息提供定制化的学习内容，有针对性地开展教学活动。

教育人工智能将优化教育管理过程，提高管理效率。教育管理者较难充分了解教师的日常工作进展，对于全校综合性情况的认识存在局限，因此更多是基于“以往的经验”做决策。人工智能的加入将创新教育管理的方式，运用生物特征识别技术实时监控学生在校活动情况，实现自动化管理;基于大数据做出科学的决策，实现智慧化管理。每个学生、教师、班级都有自己的电子档案，收集他们在校园活动中所发生的数据，通过数据挖掘分析每个学生存在的学习问题、每个教师的教学水平以及每个班级的教学状况，从而教学管理者能有针对性地开展工作。

四、人工智能引起的教育冲突

技术在教育领域中扮演着非常重要的角色，它影响着教育的主导者、对象、内容和活动方式。尽管在近几十年全世界都在经历技术的变革，但是与快速更迭的技术发展相比，教育系统的变化显得非常微不足道，因此人工智能给教育带来了巨大冲击。

1.应对突发事件，教育人工智能缺乏灵活性

目前在教育领域中使用的人工智能仍然停留在专用人工智能，其对大数据和人类工程师编制的程序有较大的依赖性，依据人类工程师所输入的程序，不断训练机器走向智能化。另外，智能机器人能够从大量的数据中通过相关性分析总结出事物发展的规律形成新认知。因此，教育人工智能离不开作为认知主体的人类以及大量的支撑数据。

与人类教师相比，机器人教师的灵活性不足。教学活动是人类众多活动中最为普遍的实践活动，从古至今人类积累了大量的教学经验，在教学过程中出现的突发问题，例如多媒体设备故障和课堂教学中学生提出的新问题，人类教师都能妥善的处理。然而，机器人教学系统的设计者大多对于教育领域的知识是不完整的，因此AI教育系统本身的知识也是不完整的，从而不能提供最优教学策略。

2.开展情感教育，教育人工智能次于人类教师

智能时代教育关注的焦点侧重于处理情感问题，例如情绪的自我调节和行为的改变。社会的进步要求人类应具备的技能越来越复杂，在教育领域中最大的挑战在于如何培养二十一世纪的必备技能，例如创造力和合作能力。人工智能助教与人类教师各有优势，在认知教育层面，智能助教的快速信息检索以及资源推送的能力远高于人类教师，但在情感教育层面，人工智能助教虽然能抓取学习者在学习过程中的表情动作并识别学生的情感变化，但在构建学习者情感模型时，要收集成百上千位学习者的情感数据或长期数据是不切实际的，从而模型开发的训练数据受到影响。此外，可以赋予机器人情绪变化，开发者在系统中输入不同情况下人类的情感状态，不同的角色有不同的情感动态，由于人类情感的复杂性，机器很难完全模拟人类的不同情感状态[14]，因此在情感引导教育上，人类教师具有不可替代的地位。

3.存在数据泄露，教育人工智能隐私保护受到挑战

人工智能技术的关键在数据，其需要大数据作为支撑，教育人工智能涉及对学习者各种信息的收集、整理与分析，在大量的信息当中，智能教育系统应该收集哪些信息，哪些信息才是促进学习者个性化学习的关键，怎样使用这些信息，如何对数据进行保护等问题成为人工智能现阶段所面对的重要问题。在使用AI教育信息系统时，需要输入师生的姓名、电话号码、身份证号、地理位置等信息，教学过程中教师与学生生成的教育数据也将收录其中。因此，教师的教学行为数据与学生的学习行为数据在智能分析技术下呈现“透明”状态，信息通过互联网渠道快速传递，若对信息没有采取相应的保护措施，信息泄露的风险将对参与者带来巨大威胁。

4.技术异化风险，教育人工智能产生伦理层面的问题

首先，是否赋予虚拟智能助教相应的“人权”，智能机器人是否能在发生教学事故时承担相应的责任以及它在面临同样困惑人类的道德问题时该怎样做出抉择等，是人工智能进入教育领域将遇到的伦理问题。其次，构建学习者模型需要全方位的数据作为支撑，其中必然包括一些个人隐私比较敏感的信息，制造智能助教的商家是否会为了谋取利益而向学习者提供虛假信息，智能助教记录了身体或心理方面有疾病的学习者信息，是否会引发教师群体对相应学习者的“偏见”等伦理问题值得考虑。最后，智能机器人虽然把教师从日常事务中解放了出来，但是否又会使教师进入另一个新的“笼子”里，教师忙于应付各种智能操作系统、分析各种数据信息从而忽略了教学，智能机器人展现出的优越性是否会使教师依赖上它，从而降低深度思考的能力，最终影响教师专业发展[15]。