人工智能进校园仍需多方努力

钟祖荣 高山艳 邸磊

摘要对北京市7个区74位中小学校长进行问卷调查发现：校长对人工智能的原理、应用领域等的了解多停留在一般水平；校长们最希望人工智能应用在了解学生、改进课堂教学、汇总大数据、进行安全管理等领域中；学校开展人工智能教育和智能教育应用，存在课程资源、师资、经费、硬件条件等多方面的困难障碍，需要多方支持予以解决。中小学推进人工智能教育和智能教育应用，需进一步健全政策体系，加强人工智能实验室建设和软件推介，促进多方合作共赢。

关键词 人工智能；人工智能教育；智能教育应用；管理信息化；信息化领导力

中图分类号G63

文献标识码B

文章编号1002-2384（2020）06-0044-04

推动人工智能教育和智能教育应用是新时代校长的新任务。所谓人工智能教育，是指学校开设人工智能课程、开展人工智能相关活动，让学生了解和体验人工智能及其应用。简单说，它是学生要学习的一门课程，要参加的一些相关活动。所谓智能教育应用，是把人工智能技术运用于学科教学和学校管理之中，使学校教育和管理智能化，是人工智能理念和技术在教育中的应用。简单说，它是教师和校长要运用的一种新技术。这是两个相关但不同的任务。推动人工智能教育和智能教育应用，需要校长了解掌握人工智能技术、人工智能教育和智能教育应用三方面的知识和技能，需要提升校长的信息化领导力。为了解中小学校长学习和掌握人工智能和智能教育应用的情况，以及目前北京市中小学实施人工智能教育以及智能教育应用的现状、困难及需求，2019年10～11月，“中小学人工智能教育与智能教育应用对策研究”课题组针对相关问题开展了问卷调查。

一、研究设计

中小学校长在建设数字化智能化校园、提升学校管理信息化水平、推动人工智能在学科教学中的应用、培养学生信息素养等方面担负着至关重要的引领作用。本研究选取北京市7个区（包括4个城区、3个郊区）的中小学校长作为调查对象，采用方便取样方法，兼顾学段、区域和学校办学水平，共发放77份问卷，收回77份，回收率100%；有效问卷74份，有效问卷率96.1%。

本研究采用的调查工具为自编问卷《中小学开展人工智能教育与智能教育应用的调查问卷（校长卷）》，共计30道题，主要包括校长和学校的基本信息、校长对人工智能相关知识的了解情况、校长的学习需求、学校开展人工智能教育的情况、学校开展人工智能教育与智能教育应用的需求与困难等5个维度。

课题组将全部回收的有效数据使用 SPSS22.0 软件进行数据管理，通过描述统计、独立样本t检验、方差分析等方法对结果进行统计分析和检验。

二、研究结果与分析

1. 校长人工智能及教育应用基本素养分析

（1）对人工智能政策文件的学习：多数校长比较重视和了解

为推动人工智能的发展及其在教育领域的应用，国务院、教育部及北京市分别出台了系列规划和政策，包括《新一代人工智能发展规划》《教育信息化2.0行动计划》《高等学校人工智能创新行动计划》《北京促进人工智能与教育融合发展行动计划》等。对上述文件，有51.4%的校长开展过相关文件的专题学习。有17.6%的校长一个都没阅读；有29.7%、31.1%、17.6%的校长，分别读了1个、2个、3個文件；读了4个文件的只有3人，占4.1%。校长阅读最多的是《教育信息化2.0行动计划》，63.5%的校长读过该文件；其次有51.4%的校长读过《新一代人工智能发展规划》。

（2）对人工智能技术应用的认知：主要停留在日常生活领域

关于校长对人工智能的了解程度，问卷显示，86.5%的校长知道人工智能应用的案例及新闻报道， 36.5%的校长只知道一般概念，仅有21.0%的校长知道人工智能的大概原理。对于人工智能提供的功能，多数校长了解的都是与日常生活密切相关的应用，如提供路况（79.7%）、推荐服务（70.3%）、个性化服务（75.7%）、网络购物（58.1%）等。大多数校长都知道关于人工智能的应用情景，包括语音识别或语言翻译（90.5%）、图像识别（89.2%）、指纹识别（90.5%）、智能家居（82.4%）、无人驾驶或无人机（77.0%）、机器人（82.4%）、跟电脑下棋（74.3%）等。

总体来看，校长对人工智能有初步了解，多数校长知道一些生活中人工智能应用的案例，对人工智能的应用情景有一定了解，但是对其具体功能的理解多停留在日常生活领域，对原理和实现方式等的理解还不够深入。

（3）对人工智能教育应用的认识：肯定其价值，但了解较少

关于人工智能是否有助于学校管理，39.2%的校长认为会很有帮助，59.5%的校长认为会有一些帮助，总体来看，被调查校长对人工智能的价值是肯定的。但是校长对人工智能技术在教育上的具体应用了解较少，相对了解较多的是智能翻译（62.2%）、智能搜索（56.8%）和虚拟仿真实验（52.7%），对智能批改（37.8%）、AI好教师系统（28.4%）了解很少。此外，对智能教学系统（ITS）了解很少，81.0%的校长表示不清楚不了解。

（4）校长对人工智能学习的需求：系统学习的愿望强烈

校长对人工智能及教育应用的学习需求是强烈的。他们希望更多地了解与教育活动关系较密切的方面，如语音识别或语言翻译（79.7%）、图像识别（75.7%）、机器人（74.3%）等；校长们也愿意花较多时间去学习，如有近一半校长希望花半年时间学习掌握相关知识及应用，还有39.0%的校长希望花1～2年时间来学习；他们最希望通过考察交流（78.4%）、培训进修（77.0%）两种方式来提高，此外还包括通过会议（44.6%）、期刊报纸（37.8%）或图书（35.1%）等方式。

由此可见，大多数校长认为人工智能对学校管理有帮助，也有强烈的系统学习的愿望，他们由于基础薄弱所以学习的需求更加强烈。

2. 校长对人工智能对学校管理作用的认识及差异分析

本研究将校长在人工智能对学校管理的帮助程度一题的得分分别赋分为3、2、1，对不同性别、年龄、专业背景等类型校长在此题上的差异做了分析，结果显示差异均不显著。

（1）女校长得分略高，性别差异不显著

统计分析发现，男校长认为人工智能对学校管理的帮助程度平均分为2.375，女校长的平均分为2.381，女校长略高于男校长，但二者之间的差异并不显著。这与男女教师对人工智能认识的价值差异正好相反，也与我们常规所预设的男性对技术更加敏感的思维定式不符。

（2）31～40岁校长得分略高，不同年龄阶段差异不显著

方差分析显示，31～40岁、41～50岁、50岁以上校长，认为人工智能对学校管理的帮助程度平均分分别为2.6667、2.3103、2.3333，31～40岁校长的认识略高于其他两个校长群体，但差异并不显著。50岁以上校长的得分略高于41～50岁校长。

（3）文科背景校长得分最高，各学科背景差异不显著

不同学科背景校长中，文科背景校长认为人工智能对学校管理的帮助程度平均分最高，为2.4333，接下来依次是理工科（2.3824）、艺术学科（2.2500）和其他学科背景（2.1667）。各个学科背景校长之间差异不显著。

（4）示范性学校校长得分略高，与其他类型学校校长差异不显著

数据显示，示范性学校和非示范性学校校长认为人工智能对学校管理的帮助程度的平均分分别为2.4286、2.3333，前者略高于后者，但二者之间并未呈现显著差异。

3. 学校开展人工智能教育和智能教育应用的现状、困难及需求

（1）学校开展人工智能教育的现状：处于起步或待起步阶段

本研究主要从智慧校园规划、教师培训及人工智能课程开设状况等三个方面，对学校开展人工智能教育的状况进行调查。其中，智慧校园规划是开展人工智能教育的环境，目前有67.0%的学校有规划。有51.4%的学校组织教师对人工智能教育相关文件进行过专题学习和研讨，有41.9%的学校在教师中开展过人工智能的讲座和普及活动。只有37.8%的学校开设了人工智能课程，这些学校中70.3%的学生表示非常喜欢这门课程；在暂未开设人工智能课程的学校中，有54.2%的学校有课程开设计划。

由此可见，目前开展人工智能教育或活动的学校还是少数，半数以上学校还没有在教师中开展培训普及，人工智能教育应用则更少，因此，总体上说，学校在人工智能教育和智能教育应用方面还处于起步或将要起步的阶段。

（2）障碍及需求：需系统推进、多方支持

对于人工智能在学校工作中的应用领域，校长们主要希望用于了解学生情况（93.0%）和辅助课堂教学（79.7%），其他依次为个别化辅导（74.3%）、学校管理（74.3%）、学生评价（67.6%）和备课支持（66.2%）等。在具体的学校管理方面，校长希望人工智能应用的领域，依次为通过大数据掌握情况（86.5%）、安全管理（79.7%）、物联和智能控制（51.4%），而在智能化决策方面的选择较少（47.3%），这可能被认为是校长发挥作用的领域。

调查显示，学校开展人工智能教育和智能教育应用，目前主要面临以下障碍：缺少技术支持（77.0%）、经费问题（62.2%）、物理与信息化环境与条件（58.1%）、学习和熟悉技术的时间（58.1%）、不了解可用的人工智能教学系统（软件平台等）（36.5%）等。

关于学校开展人工智能教育希望得到的支持，调查中排在前两位的是课程开发和教学指导（91.9%）、实验室和教学平台等的建设（79.7%），接下来分别是提供应用的案例课例（67.6%）、基础理论与方法的培训指导（66.2%）、提供软件与操作方法（62.2%）。针对目前面临的人工智能教育师资缺乏问题，校长们主要希望通过招聘专业教师（79.7%）、本校教师进修培训（67.6%）、从社会或企业引进兼职教师（56.8%）等方式来解决。

由此可见，一方面，校长们认为人工智能在学校教育和管理中有较为广泛的应用领域，这些信息为人工智能应用提供了重点方向。另一方面，学校开展人工智能教育和智能教育应用存在课程资源、师资、经费、硬件条件等多方面的困难障碍，需要多方面支持，推动人工智能教育和智能教育应用仍需系统设计和推进。

三、对策建议

1. 教育行政部门需出台具体的规划和政策

由于中小学推进人工智能教育和智能教育应用目前尚处于思考、起步阶段，因此教育行政部门需要出台更加具体的规划和政策，引导学校更加自觉主动地跟进。文件应包括以下两方面内容：一是在学生中开展人工智能教育的行动计划，这又涵盖课程、课时、教材、师资、评价、考核、竞赛等问题；二是人工智能在教育教学和管理中的应用计划，这涉及智能教育应用的目标、人工智能的成熟技术、教育应用的系统软件、教育应用的设施场景搭建、教育应用的实践策略、教师的技能培训、教育应用的伦理规范等方面。

2. 依据实际规划硬件设施建设和系统软件配置

一方面，要加强人工智能实验室等设施条件建设。政府可以与技术部门合作制定建设标准，并提供必要的建设经费。学校要根据实际需要，结合智慧校园规划，做好需求分析与实验室建设计划和方案，保障适合实际需要。同时要注意与教育信息化的整体设计有机衔接，发挥学校整体技术硬件环境的合力作用。

另一方面，要推介成熟的系统与软件。目前校长对可应用的系统和软件了解不多，如对智能教学系统（ITS）了解很少。所谓智能教学系统，是一种借助人工智能技术，让计算机扮演教师角色，向不同需要和不同特征的学习者传授知识、提供指导的适应性学习支持系统，是一个复杂的软件系统。它至少由三部分组成：领域知识（专家模型）、学习者知识（学生模型）、教学策略知识（教师模型）。国内外开发了许多智能教学系统，如中科院张景中院士开发的“Z+Z智能教学系统”，包含初中数学、初中物理、初中化学等多个软件。再如科大讯飞提供的覆盖教、学、考、评、管的全场景产品体系，已在许多学校运用。目前，需要相关领域专家加以筛选、介绍、宣传，让更多的学校了解可应用的技术有哪些，能够解决学校教育和管理的哪些问题，帮助校长更好地规划和决策。相关专家或机构在推介时，也需要根据学校教育的需要，按照技术的功能分类进行推介，如大数据技术、教学系统、辅导系统、批改系统、咨询系统、数据管理系统、人脸识别等安全管理系统、排课系统和语音转换技术等。

3. 培育标杆学校，推广典型案例和经验

《教育信息化2.0行动计划》提出要“推进培育千所标杆学校”开展示范，以探索“在信息化条件下实现差异化教学、个性化学习、精细化管理、智能化服务的典型途径”。各地可采取“试点-推广”模式，选择有积极性和具备一定条件的学校，先行开展实验，积累案例与经验，然后进行总结和推广，以典型经验带动行动开展。

4. 加强校长和教师的培训与考核

目前不少校长对人工智能的了解还不多、不具体，推进人工智能教育和智能教育应用缺乏必要的知识基础，因此，要设置校长人工智能培训项目，加强人工智能教育与智能教育应用的普及。同时，中小学校要加强教师培训，一方面让各学科教师具备必要的智能教育应用的知识基础，掌握人工智能教育应用的操作方法；另一方面要准备好开设人工智能课程的专业师资。

5. 促进政府、研发机构、企业、学校之间的良性互动与合作

在人工智能教育和智能教育应用方面，政府、研发机构、企业、学校等各个主体有不同的角色和优势。这就需要各方進行协调沟通配合，形成一定的联盟，通过会议、研讨、展示等方式，加强交流合作。此外，还应让媒体、培训部门也发挥独特的作用。

（编辑 谢 凡）

注释：

① 本文系北京市教育委员会社科计划一般课题“中小学人工智能教育与智能教育应用对策研究”（项目编号：SM201850061002）的研究成果。