基于人工智能的教育系统创新

赵宏涛 杨崇 徐铁山

天津瑞格特拉科技发展有限公司

一、引言

随着人工智能、大数据、云计算等信息技术的发展，教育部高度重视其对教育的影响，国家主席习近平在给国际人工智能与教育大会致贺信中强调，中国高度重视人工智能教育，人工智能深刻的影响着教育，人工智能和教育交融有利于推进教育创新，充分发挥人工智能的优势，加快发展面向每个人的教育、每个人一生的教育、适合每个人的教育、更加开放灵活的教育[1-3]。人工智能技术能推动智慧校园建设，实现管理、工作、学习、教学智能化和一体化[4]。智慧校园的建设需要借助各种高新技术，进而改善教学质量，提升工作效率，给在校的师生带来更高的工作、学习和生活的情感体验。人工智能技术的发展有利于充分利用教学资源、深入分析海量知识、丰富教学模式。本研究基于人工智能在教育领域的应用总结了当前教育人工智能所要面对的挑战，提出了未来发展教育人工智能的建议，以期为智能时代教育系统创新发展提供借鉴与参考。

二、人工智能的教育应用

（一）个性化学习

人工智能可以对知识点做纳米级的拆分，形成知识图谱，根据学生学习过程中留下来的蛛丝马迹精准地透视学生哪些方面学得比较好、哪些方面有漏洞。如人工智能可以将“一元二次方程”拆分为107个知识点，可以针对学生的学习习惯、接受知识的难易程度、学习需求等智能化的讲授知识，这对于教师来说是很难做到的。人工智能可以通过对学生的知识状态和能力水平进行持续的追踪测评，为学习者提供个性化学习方案，并根据学习过程中产生的相关数据进行动态调整，从而实现学生的个性化学习服务[5]。

（二）师生关系发生转变

人工智能时代，在图像和语音识别、物联网、大数据处理等技术支持下，学习活动将突破时空限制，师生关系也将会发生根本的转变[6]。在智慧教育中，学生成为学习活动的中心，这与传统教学模式中以教师为中心、教师作为学习活动的组织者和控制者完全不同，教师将从知识的传授者转变为学生建构知识体系的引导者，更加关注学生的认知特点，通过组织多样的教学活动引导学生养成自主认知和实践的能力[7]。

（三）共享优质教育资源

提高教育资源的利用率是促进教育发展重要途径之一。共享教育可以使教育资源的配置更加合理，提高教育资源的利用效率。共享教育不仅为校内与校外的学习架起一座桥梁，打通了不同时段、不同学科或活动形式的教育，也打通了不同地域教育资源的共享通道，在人工智能技术的支持下，不同地域、不同学校的学生都可以共享优质教育资源，有利于教育的均衡发展，从而推动教育公平的发展[8]。

三、人工智能给我国教育创新发展带来的挑战

（一）开展人工智能教育的活动较少

虽然各地教育部门提出了开展人工智能教育的要求，但由于实施时间较短，各类学校开展人工智能教育活动仍不普遍。即便在已经开展人工智能教育的学校，人工智能主要作为选修课或升学考试的加分项，在课程体系中的作用不突出。我国很多学校现有的计算机课程得不到重视，而且内容过于基础，数量不足，甚至高中阶段接触不到编程等，与国际相比差距明显。

（二）缺乏人工智能教育的创造性人才

在人工智能时代的教育，从管理方式、教育模式、学习方法和师生关系上看均发生了重大变化。教师的工作重点需要从“教书”转向“育人”，通过与学生的面对面情感交流，促使学生养成良好的人格、品德和情操。同时，教师还肩负着最大化地开发与利用好人工智能技术的重任，以帮助学生牢固掌握自适应学习，并且能够解决学生面临的复杂问题。当前，我国非常缺少这种“育人型”的、可以满足人工智能教育需要的、能够创造性解决复杂问题的教师。

（三）基础教育阶段教学与评价模式面临的挑战

以班级授课制为基础的教学和评价模式不能适应人工智能时代的技术发展和人才需求。在班级授课制下，所有学生处于同一个状态，教师实施一致化教学，对结果进行标准化测评，这样做方便学校统一安排教学内容和进度，使教学管理显得更加有秩序，将固定的教学内容循序渐进、扎实高速地传递给学生，能充分体现“教书”过程要求和目标定位。但是随着人工智能的发展，教师应该转变教学模式，更加关注学生的独立思考和自主学习能力，更加关注对学生个性化指导，更加注重提升自身教学能力和素养。

四、人工智能教育创新发展的对策建议

（一）积极开展人工智能教育活动

相关政府部门要有效引导学校的人工智能教育，着力提升学生的信息素养和人工智能相关能力。在教育内容上，要结合新的考核标准，尽早开设编程课程，提高编程课程所占课时比重，给予学生更多的选课权利。鼓励学生开展自主创新项目，提高创造性课程所占课时比重，给学生充足的时间进行创新与实践，增加体育以及社团、自由活动时间，提升学生交流空间。

（二）积极培养智能教育人才，组建优秀的教师队伍

在人工智能时代，要在教师教育课程中将人工智能本身作为学习内容，帮助教师掌握人工智能的内涵、特点和趋势，以此推动人工智能教育融入课程。要建立教师教育生态意识，用开放、融合、跨界、数据化的“互联网”思维重新审视各要素的内涵及关系，运用平台思维推动教师教育顶层设计，以数据思维为教师教育提供精准支持、融合用户思维真正实现以“学生为中心”、以“素养为基、能力为本”的教学与培训，组建优秀的教师队伍。

（三）以大数据和信息为基础变革现有的教育教学方式

在人工智能时代，教师重复性的教学工作将被机器取代，其主要作用是引导学生非智力因素的发展，比如人格的成熟、情感的成长，以及学生已经获取的知识的正确运用。师生之间不是你教我学、你说我听的主从关系，而是一种共同发现问题、探讨问题、研究问题的学习伙伴关系。教师需要研究和探索新的教学模式，能运用大数据、智能化教育平台生成个性化教学内容，形成针对性教学，并进行准确教学预判，真正实现因材施教。