教育实践领域人工智能的应用初探

□ 文 任仲平 刘兰花

0 引言

人工智能（AI）在教育实践领域的应用历史较短，但近年来迅速普及。人工智能在教育领域的早期例子可以追溯到20世纪60年代，当时研究人员开始探索使用计算机来提供个性化的教学并适应个人学习者的需求。这项早期工作为开发更先进的人工智能驱动的教育工具和平台奠定了基础，这些工具和平台在今天的课堂上已经很常见。在20世纪80年代和90年代，个人电脑和互联网的普及使得更复杂的教育软件和在线学习平台得以发展。这些教学工具早期的功能主要集中在提供教学内容和教学结果评估，而非提供个性化的教学或适应个体学习者的需求。

在21世纪初，机器学习和自然语言处理的进步促使更先进的人工智能驱动教育工具的发展。这些工具能够更好地适应个体学习者的需求、提供个性化的教学、准确地对作业进行评分。今天，人工智能正在以各种方式被用于教育过程，包括开展个性化学习、设置自动化的学习过程管理任务，甚至用于辅导和指导学习过程。随着人工智能技术的不断发展，我们即将在未来看到人工智能在教育领域的更多创新应用。

1 人工智能为教育实践提供新方式

人工智能将在未来学校占有一席之地，未来教育将是教师与人工智能教师协同共存的时代。人工智能（AI）通过为学生提供个性化的学习体验来彻底改变我们的教学方式。人工智能可用于教育实践过程的方式有很多，包括自适应学习、个性化教育、个性化教学和早期识别学习需求。使用人工智能进行个性化学习有可能提高学生的参与度，并通过提供满足每个学习者的独特需求的定制体验来改善学习成果。

1.1 为个性化自适应学习构造场景

自适应学习是指为学习者提供相应的学习环境、实例或场域，通过学习者自身在学习中发现总结，最终形成理论并能自主解决问题的学习方式。由人工智能驱动的教育软件可以分析学生的进步，实时调整内容的难度，以确保其具有适当的挑战性。自适应学习也是一种教学方法，它使用技术，根据学生的表现自动调整学习经验的内容和难度。这种方法旨在帮助学生更有效地学习，为他们提供符合其个人需求和能力的个性化学习经验。随着移动互联网、智慧教育的发展，个性化自适应学习成为新兴的研究热点，将成为以大数据为基础的教育技术新范式。自适应学习的历史可以追溯到20世纪60年代初，当时基于计算机的适应性测试被首次开发。在随后的几十年里，自适应学习技术有了很大的发展，现在它被广泛地应用于各种教育环境，包括K-12学校、高等教育机构和在线学习平台。综合来看，以人工智能技术为内核的自适应学习系统可以提高学生在各种考核指标上的表现。

1.2 为个性化教育提供技术支持

人工智能可以分析学生的学习兴趣和学习风格，并提供个性化的内容和资源建议，这些建议是基于学生过去的表现、学生的学习风格或其他相关因素形成的大数据。教育实践领域个性化教育的历史可以追溯到在线学习的早期，当时教育网站和平台开始使用简单的算法，根据学生过去的活动向他们推荐学习材料。在随后的几十年里，教育领域的个性化教育变得越来越复杂。教育领域的个性化教育可以有效地帮助学生找到适合他们个人需求和兴趣的新学习材料或活动，可以提高学生的参与度和积极性，并能提高学生对教学过程的满意度。

1.3 为普适性教育提供智能教辅工具

人工智能凭借一对一的辅导或设置个性化的课程计划等技术，可用于支持普适性教育。这是一种新的教学和学习方法，旨在根据每个学生的独特需求和能力来定制学习计划。人工智能可以分析学生的成绩数据，以确定学生可能有困难的领域，并提供额外的支持或再教育。人工智能可用于支持学习需求的早期识别，这指的是尽可能提早识别和解决学生的学术、社会或情感需求的过程。早期识别学习需求很重要，因为它可以帮助防止学习困难变得更加严重，并可以帮助确保学生得到他们在学校取得成功所需的支持。基于人工智能的智能辅导系统可以准确地识别学生的学习需求并提供适当的支持，这可以提高学生在各种衡量标准上的表现，包括考试成绩和课程成绩。人工智能在早期识别学习需求方面的潜力是巨大的，因为它有能力帮助教育者提早识别和解决学生的学术、社会或情感需求，这可以改善学生的学习效果。

人工智能可以分析学生的学习兴趣和学习风格，并提供个性化的内容和资源建议，这些建议是基于学生过去的表现、学生的学习风格或其他相关因素形成的大数据。

2 人工智能给教育实践带来新挑战

在教育界，人工智能带来的教育方式的改变，推动着人才培养目标的转型，与此同时，人工智能还不断诱发教育中的技术依赖、学术滥造、智能歧视等问题，并将在一定程度上打乱传统的教育秩序。

2.1 引发教育伦理危机

人工智能在教育实践中的使用容易引发教育伦理危机。例如在角色期望方面，教师普遍希望人工智能作为教学辅助而并非直接代替他们完成教学任务，普遍担心人工智能教育应用会引发隐私方面的风险，更倾向于强调个体自主性以化解准确和透明的冲突。

笔者认为人工智能（AI）在教育领域的使用有以下伦理问题。首先是歧视问题，人工智能系统可以使它所训练的数据中存在的歧视永久化。这可能导致学生评价的不平等和不公平的结果，特别是歧视与种族、性别或社会经济地位等因素有关。其次是隐私泄露问题，人工智能系统通常涉及收集和处理大量的学生数据。这可能会引起学生隐私泄露和数据安全的风险。再次是人类工作被替代的风险，人工智能在教育领域的使用会导致人类教育工作者和其他教育专业人员被取代，可能会导致大量失业和经济秩序混乱。最后是整个决策过程缺少透明度问题，人工智能系统的运作过程被包裹在技术黑箱之内，可能难以理解和解释，使教育工作者和学生难以理解相关教育过程的决策是如何做出的，引发信任危机。

2.2 引发师生角色的适应困境

为了使人工智能在课堂上有效，教师必须愿意采纳和使用它。但在教育实践中，部分教师可能对使用人工智能有抵触情绪，有的是因为他们不熟悉人工智能，有的是因为他们担心人工智能对他们的角色和责任有潜在影响。人工智能系统无法像人类教师那样吸引学生，部分老师不熟悉人工智能不知道如何在课堂上有效地使用它，这提高了教学过程中保持学生的兴趣和动机的难度。部分教师可能担心人工智能对他们的角色和责任的潜在影响，并可能抵制使用它。如果教师认为他们没有得到必要的支持和资源来有效地实施和使用人工智能，他们使用人工智能的使用频率会明显下降。与此同时，部分学生可能更喜欢老师提供的人际互动和支持，部分学生可能无法获得使用人工智能系统所需的技术工具支持和足够的互联网连接，这极大影响他们参与到这些人工智能系统中去。

2.3 引发现代教育模式的整合难题

人工智能系统通常需要与现有的教育系统和流程相结合，这对学校和教育工作者来说是一个挑战。这涉及技术问题以及与数据安全和隐私相关等多个方面的问题。在将人工智能（AI）整合到现有的教育系统中，也会产生诸多难题：第一，这与现有系统的兼容性不足。人工智能系统需要与现有的教育系统和流程相结合，如果它们不兼容，这极易引发新的问题；第二，这种方式容易产生数据安全和隐私隐患。人工智能系统通常涉及收集和处理大量的学生数据。这会引起对数据安全和隐私的担忧，特别是在系统设计和实施不当的情况下；第三，融合过程缺乏培训和支持。人工智能适用于教育实践过程的探索尚属空白领域，教育工作者和管理人员需要培训和支持，才能有效地使用和整合人工智能系统到他们的教室和学校。将人工智能应用于教育实践领域也引起了人们对算法歧视的担忧，这些算法系统具备加强现有歧视或延续陈规定型观念的可能性。因此，必须仔细考虑在教育中使用人工智能的潜在后果，并确保这些系统的设计和实施的公平和透明。

3 教育实践领域人工智能适用路径优化

面对推进全民终身学习的时代发展需要，人工智能教育应用展现出其独特的优势，其智能化、自动化和个性化特点可以提供强大的助力。当前，我们必须勇于把握技术变革所提供的发展机遇，应对好技术变革所带来的风险挑战，尤其对人工智能这类存在双面性的新型技术，更要持有积极但始终谨慎的态度。

3.1 建立教育领域人工智能伦理标准，增强教育服务透明度

为了消弭人工智能引发的教育伦理危机，我们必须建立人工智能伦理标准，增强教育服务透明度。在政策层面，从传统伦理学视角，须推进道德自律、法律法规与监管，为人工智能在教育中的使用制定道德准则和最佳实践、确保人工智能系统的设计和实施能够最大限度地减少歧视并促进公平。建立健全实施强有力的数据隐私和安全保护措施，以保护学生数据，确保人工智能在教育中的使用是透明的，人工智能系统做出的决定是可以解释的。在技术层面应从教育服务的各个环节进行教育伦理渗透，避免技术异化。这要求为教育工作者提供伦理教育培训和支持，帮助他们了解并在课堂上有效使用人工智能。这也要求开发更简单、更容易使用的人工智能系统，使教育者和学生更容易使用确保人工智能系统与现有系统和流程兼容，并在需要时提供整合方面的帮助。与此同时，应做好完善基础设施建设工作，提供资金和其他资源支持人工智能在教育领域中的实施和使用。

3.2 完善人工智能人性化机制，促进师生角色融入

为了应对师生角色的适应困境并提高教师与学生的认同感、参与感，相关的配套工作必须做到位。对于老师而言，为教师提供培训和支持帮助他们理解并在课堂上有效使用人工智能，确保教师拥有必要的资源和支持以便在他们的课堂上有效地实施和使用人工智能。此外，让教师参与人工智能系统的设计、决策过程，征求他们对在课堂上实施和使用人工智能的意见，确保人工智能的使用不会取代教师的作用而是支持和加强教师的教学工作效果。总的来说，在教育领域使用人工智能时，必须仔细考虑教师的关切和需求，并采取适当的措施来解决典型和突出问题，促进教师的认同。对于学生而言，要反复测试并确保人工智能系统被设计成具有吸引力和互动性的学习工具并纳入游戏和模拟等元素以提高学生的兴趣。除了使用人工智能系统外，应当为学生提供与人类教师和导师互动的机会，为可能遇到技术障碍的学生提供支持和资源，如提供技术和互联网连接的机会。在这个过程中，应收集教师和学生的反馈意见，并利用这些反馈来进一步改善人工智能系统的设计和实施。

3.3 加强智能系统整合，实现线上线下有机融合

为了应对传统教育模式与现代教育模式的整合难题，促进人工智能与现有教育系统的整合，应同步推进教育类人工智能和教育元宇宙，打造智能交互、虚实融合的新一代教学环境，创设“AI+场景”的沉浸式、体验式、交互式学习空间。首先，确保人工智能系统的设计和实施与现有系统和流程兼容，实施强有力的数据安全和隐私措施，以保护学生数据。其次，为教育工作者和行政人员提供技术培训和支持，帮助他们掌握如何在教室和学校中有效使用人工智能工具。确保人工智能的使用是透明的，人工智能系统做出的决定是可以解释的。在将人工智能纳入现有教育系统时，必须仔细考虑教育工作者、管理人员和学生的关切和需求，并采取适当措施回应解决这些关切，促进人工智能与这些系统的整合。总的来说，在课堂上使用人工智能会带来一些挑战，但只要仔细全盘规划和考虑，就能有效地使用人工智能来提高和支持教学。

人工智能有可能使教育领域的各种行政任务自动化，如数据输入、教学日程安排以及学生注册和课程管理。

4 利用人工智能升级教育模式

人工智能（AI）在教育领域的未来涉及持续扩大其使用范围，并融入教育系统的各个方面。第一，人工智能可以根据学生的个人需求和能力，为他们提供个性化的学习体验。这涉及使用人工智能来生成定制的课程计划，提供个性化的反馈和支持，并跟踪学生的进展。第二，人工智能可以向学生提供个性化的辅导和指导，根据他们的个人需求和能力提供个性化的指导和反馈。第三，使用人工智能来实现教育行政任务的自动化。人工智能有可能使教育领域的各种行政任务自动化，如数据输入、教学日程安排以及学生注册和课程管理。第四，开发由人工智能驱动的教育平台。人工智能可用于创建教育平台，旨在为学生提供个性化和互动的学习体验。

5 结束语

人工智能（AI）正在以多种方式推动教育的创新和改进。通过为学生提供个性化和有吸引力的学习体验，提高教学效率，并支持教育的研究和发展，人工智能可以改变我们对教育的思考方式和教育的交付方式。然而，重要的是要仔细分析考量在教育中使用人工智能相关的伦理、技术和其他挑战，并采取适当的措施来应对这些挑战，确保人工智能在教育系统中得到有效使用。随着人工智能的不断发展和进步，人工智能会成为推动教育创新和改进的重要工具。