人工智能与教育融合

人工智能与教育融合当前我国教育领域中存在诸多难题亟待解决，譬如：教育资源分配不均、教师队伍水平参差不齐、教育实践应试倾向明显等，打造优质均衡教育的探索一直在进行。通过人工智能与教育的融合，发挥人工智能与人类智能各自优势能够为解决这些困境提供契机。我们认为，人工智能与教育融合所追求的理想形态就是兼具人性化和智慧化特征的智慧教育2.0。智慧教育指的是依托于教育信息技术所打造的教育信息生态系统，以实现信息技术与教育的深度融合，培育受教育者的智慧。智慧教育的理念对教育实践具有正面的推动作用，但是上述只是智慧教育的第一层次，可以把它称为智慧教育1.0。而智慧教育2.0则更进一步，它依托于人工智能与人类智能的深度融合，精准高效地促进受教育者的个性化成长。智慧教育2.0的核心发展就是超越对一般信息技术的整合，直接把高级的信息技术即人工智能完美融合到教育活动中来。由于人工智能发展尚处于弱智能阶段，其发展的具体路径仍需探索，对智慧教育2.0的现有认识还处在“盲人摸象”阶段。但是基于现有对教育实践、人类智能和人工智能的反思认识，能够勾勒出人工智能与教育融合后生成的智慧教育2.0的初步理想形态。一、人工智能与教育融合的智慧教育2.0目标将侧重学生软素养培育把个体成长需求的核心素养分为软、硬两类，只是一种粗线条的宏观区分，可以把学生的读、写、算等直观外显的素养称之为“硬素养”，相对地，把学生的自省能力、坚毅品性、人际能力、领导能力、想象力、创造力、情感力、道德力和合理价值观等称之为软素养。对照2016年发布的《中国学生发展核心素养》的“基本要点”和“主要表现描述”，研究发现，在国家厘定的这些“关键的”“高级的”“共同的”素养系列中，大多数素养可以归入“软素养”范畴。由此可知，与传统工业社会重视对学生读、写、算等基本的工作领域需要的硬实力培养不同，软素养是当今社会，尤其是进入人工智能时代的当下教育目标的重点。当前的教育太过强调知识与（考试）技能，工业社会所需的读、写、算培训遮蔽了坚毅品性、人际能力、想象力、创造力、道德价值观等“软素养”的培育，而软素养正是人类区别于人工智能的独一无二的品质。那些耗费大量时间强化的、基于读、写、算的知识记忆和重复性技能，在人工智能时代将会被人工智能轻易取代，因为人工智能不只能做到这些，且比人类更精于此，人工智能完成此类工作会更加精确、快速、稳定，且不知疲倦。所以，人工智能与教育融合的智慧教育2.0应把教育的重点放在人类的优势领域，即学生各项软素养的培育上，而把人类智能所不擅长的、做繁重而重复工作所需的硬素养培育放在次要地位，前者将成为智慧教育2.0的教育重心。这种教育重心由“硬素养”训练向“软素养”培育的转变是人工智能时代到来的必然选择，也是人工智能为人类所提供的解放，更是对现有教育所导致的人的不和谐发展进行反思的结果。二、人工智能与教育融合的智慧教育2.0组织方式将趋向个性化教育传统或者说现有的人类教学组织方式是批量化生产，同一年龄段学生坐在同一教室里，使用同样的教材和教学资源，由同一位教师按同一个进度来开展教学活动，并使用同一种教学评价工具来衡量学生的掌握程度。这就是夸美纽斯所谓的“班级授课制”，它应人类工厂作业对大量技术型工人的需求而生，具有时代的进步意义，并且这种教学组织方式自身也复制了工厂盛行的批量化生产原理，其最大缺陷就是对受教育者独特性成长需求的漠视。学生成长在不同个体之间，横向上的多元智能组合是不同的，纵向上的各种智能成熟期也不尽一致。特别重要的是，学生在接受正规教育前并不是“白板”一块，个体接受学校教育前的经历以及由经历所导致的“意义生产”即价值观念、道德素养生成等都不尽相同，所以班级授课制可以为工业社会培养技术工人，但对个体的丰满和谐、个性化成长不利。然而个性化教育不只是需求高昂成本，在工业社会也缺乏技术上的支撑。人工智能时代的到来，将为教学组织方式趋向个性化教育提供可能。人工智能可分析每位学生的过程性学习数据，精准鉴别其知识水平、个人偏好、学习需求，据此调整每位学生的学习安排。具体地说，人工智能能够分析学生平时作业、考试等过程性数据，对他们的学情作精准判断。如果学生掌握牢固，便加快速度；如果学生吃力，便放缓进度，并把情况反馈给教师。这意味着批量化生产教育时代的终结，也预示着个性化教育的开始。每一位学生都拥有自己的专属课表和教师，接受个性化、定制化教育；教育评价也将过程化，考试分数不是学习的唯一目的，知识的创造、共建与分享将成为学习生活中的核心主题。整个学习将实现由标准化学习到非标准化学习的转型，这对激发学生学习热情、发挥各自天赋、满足多样化成长需求、塑造独特个性具有关键意义。以上就是人工智能与教育融合的智慧教育2.0的个性化教育图景。显然，个性化教育的实现是基于人工智能的大数据、强算力、深度学习以及在此基础上的自适应能力等技术之上的。三、人工智能与教育融合的智慧教育2.0在资源配置上将走向共享教育我国教育当前所面临的一个重大困境就是非均衡发展，教育发展水平特别是在教育资源配置上存在较大的东西部和城乡差异，二元结构明显。在人工智能时代到来之际，政府提出要在教育资源有限的条件下，通过开发数字教育资源以及提升数字教育服务供给能力等教育信息化手段缩小区域之间的教育差距，从而促进教育公平。在教育资源既定且数量不足的情境下，合理的资源配置对于实现教育公平至关重要。人工智能具有强大的超越时空阻隔能力，一方面它可以快速组合在各区域分散不均的优势资源。此举既能使教育资源贫乏的学校获益，也能使教育资源丰富的学校受惠，因为即使是集众多优势资源于一身的单所学校自身也无法保证自己所有维度上的教育资源都是最优的，为此需要通过人工智能将各地的优质教育资源整合起来，此为教育资源的共建。另一方面人工智能能够提供智能平台让各地学生拥有同样的教育资源。当前教育资源配置不尽合理，尤其是农村、西部等发展不充分地区，学生享有的优质教育资源甚是不足，智慧平台能让他们同样享有优质教育资源以获得自身的充分发展机会，此为教育资源的共享。教育资源的共建是更好共享的必要前提，我们把人工智能与教育融合的智慧教育2.0的资源配置模式统称为共享教育。共享教育使学习的组织形式并不只是局限于学校与课堂，学习可以跨时间、跨场所、跨活动，为校内与校外的学习架起一座桥梁，特别是使不同地域的学生可以在共享教育这一新的教育生态系统中拥有更好、更均衡的学习条件。通过基于人工智能的共享教育，使经济社会发展水平不同区域的学生能够同享优质均衡的教育资源，能推动教育的区域均衡发展，同时，这种教育资源共享还提高了教育资源的利用率。对教育发展而言，提高教育资源的利用率甚至比仅仅扩大教育资源投入更为有效。四、人工智能与教育融合的智慧教育2.0在技术实现上将采用O-M-O模式O-M-O概念来自于经济领域，全称是Online-Merge-Offline，指的是在经济领域，线上、线下边界消失，两者实现完美融合。教育O-M-O模式的特点是线上、线下教育得到有机融合，实体教学与虚拟教学的边界消失，双维教学得以实现。这将成为人工智能与教育融合的智慧教育2.0的技术实现方式。《第四次革命》一书中提到人类社会中人人都将经历“线上人生”，这在智慧教育2.0时代的教育领域将成为现实，人工智能将为此提供坚实的技术基础。O-M-O教育模式同时实现线上与线下、虚拟与真实双维教学，教学时间更弹性自由，教学空间更开放多元，教学过程更具针对性，因而更高效合理。人工智能线上系统采取网上预订课程，学习者通过智能平台选择教师，足不出户便可享有与各地教师交流的机会，得到一对一的针对性指导。特别重要的是，教育O-M-O化能提高学生学习的效率与效果。人工智能技术能在课堂上清晰捕捉到每位学生学到了什么，哪些地方没有听懂、有待加强，更可以基于对学生活动过程中过程性数据的完整捕捉，开展有针对性的线上、线下辅导。而且，随着智能计算芯片技术以超“摩尔定律”速度发展，以仿真教学、沉浸式教学等为主要特征的虚拟课堂也正在逐步实现。学生在教师基本概念讲解之余，再通过人工智能技术在教室里体验3D动态版的课堂，主题小到微生物的衍生、植物的生长、动物的成型，大到地球的形成、太阳系的运行甚至是宇宙的运转。在这种双维度教学中，线上教学为线下教学增添了情境性和趣味性，强化了课程的真实性和延展性；线下教学时教师侧重与学生之间的互相提问、相互启发，引发思考与共鸣，学生不仅学会听和看，更强调自己动手操作，线下教学为线上教学增添了共鸣性和实践性。O-M-O模式的虚拟教学与真实教学双管齐下，既能培养学生学习的兴趣和热情，也能发展学生的动手、动脑和创新能力，切实提升学习的效率与品质。2020.7.27