建構(gòu)人工智能教育學新形態(tài)

■教育之道·教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型大家談⑤

人工智能是促進人類發(fā)展和科技進步的新型驅(qū)動力與戰(zhàn)略技術(shù)。我國政府高度重視人工智能與教育的融合發(fā)展，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《中國教育現(xiàn)代化2035》中均明確提出，以人工智能為代表的信息技術(shù)對教育發(fā)展具有促進作用與革新價值。在科技與教育雙向賦能的歷史新階段，如何充分利用新一代智能技術(shù)，構(gòu)建適配、精準、分層的智能教學形態(tài)，實現(xiàn)“五育”融合的核心素養(yǎng)教育，進而推動新時代教育高質(zhì)量發(fā)展，成為亟待探索的重要命題。

人工智能教育應用前沿

人工智能是模擬人類活動和心智的科學，得益于海量數(shù)據(jù)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡應用以及算力指數(shù)級增長，機器學習、知識圖譜、學習者畫像等智能技術(shù)逐漸遷移到教育場景，形成人工智能教育應用的研究領(lǐng)域，主要包括以下四個方面：

類腦智能 類腦智能又稱為類腦計算，指通過研究人類大腦的工作機理，開發(fā)模擬人類思考問題方式與學習能力的智能運算系統(tǒng)。類腦智能的研究包括生物腦中的神經(jīng)元、記憶、注意等機制的建模以及基于生物機制建模算法在教學場景中的應用。

人機協(xié)同 智能技術(shù)與人類工作密不可分，成為人類智能的自然延伸和拓展。在人機系統(tǒng)環(huán)境中，智能技術(shù)作為助手協(xié)助人類完成計算性與重復性任務，人則聚焦于創(chuàng)造性、思辨性與系統(tǒng)性工作，致力于高效解決教育場景中的復雜決策問題。

深度學習 通過追溯學習者多維表現(xiàn)和學習過程的細粒度、過程性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對學習本質(zhì)與規(guī)律的分析。學習者借助深度學習算法的智能反饋與指導，以機器之深度學習促進自身之深度學習，實現(xiàn)自我導向的發(fā)展。

元宇宙+教育 構(gòu)建具有沉浸性、真實性、交互性、創(chuàng)造性、協(xié)同性特征的智能教育環(huán)境，實現(xiàn)更加人性化的教學服務與美好學習體驗?！霸钪?教育”有助于打破教育的時空邊界，實現(xiàn)終身學習、個性化學習、場景學習與人機互動學習。

人工智能教育應用場景

構(gòu)建高質(zhì)量教育體系是新時代我國教育事業(yè)的發(fā)展目標。隨著中共中央、國務院印發(fā)《深化新時代教育評價改革總體方案》，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進一步減輕義務教育階段學生作業(yè)負擔和校外培訓負擔的意見》與教育部等六部門印發(fā)《關(guān)于推進教育新型基礎設施建設構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導意見》，人工智能正與課堂教學、教師發(fā)展、“雙減”推進、區(qū)域治理、教育新基建等深度融合，推動教育從“數(shù)字化”向“數(shù)智化”轉(zhuǎn)型。

因材施教。智能學習環(huán)境可以方便獲取學習者的過程性學習數(shù)據(jù)，運用科學的分析技術(shù)可以理解和系統(tǒng)分析學習者的學習規(guī)律。通過構(gòu)建綜合素養(yǎng)評價體系，可以更好地了解學習者的特點和個性差異，實現(xiàn)教學方法適配與優(yōu)質(zhì)資源共享，進而促進學習潛力的最大化提升。

教師專業(yè)發(fā)展。教師主動適應信息化與人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開展教育教學及其改革。智能技術(shù)的運用與教育理念的變化拓展了教師專業(yè)發(fā)展的內(nèi)涵，教師智能研修、智能教育素養(yǎng)提升與教師智能助手等應用已體現(xiàn)出區(qū)域性推進的特征。

“雙減”實施。“雙減”的核心是回歸學校教學主陣地，人工智能技術(shù)與學校的教學場景、教研、教學管理深度融合，可以改變基礎教育形態(tài)。依托物聯(lián)網(wǎng)體系中的各類智能設備，采集校內(nèi)外各類場景的綜合數(shù)據(jù)，輔助實現(xiàn)“五育”并舉，在學生良好習慣養(yǎng)成基礎上開展精準教學、啟發(fā)式教學與探究式教學，促進青少年多元智力養(yǎng)成與個性化成長。

區(qū)域教育治理。以數(shù)據(jù)驅(qū)動、人機協(xié)同、高效合作為理念指導區(qū)域教育治理，提升區(qū)域教育服務供給水平，促進區(qū)域內(nèi)各級各類學校教育教學數(shù)字互通與開放共享，實現(xiàn)教育管理數(shù)據(jù)化與教育決策科學化，推動教育治理能力現(xiàn)代化。

教育新型基礎設施建設。人工智能作為“新基建”七大領(lǐng)域之一，正通過提升教、學、管、評、研的智能化水平，提供更加靈活與個性化的服務。高校和中小學正在大力開展的智慧校園建設，也是在構(gòu)建校內(nèi)教育新基建基礎上，打造智能互聯(lián)與數(shù)據(jù)貫通的系統(tǒng)方案，使校園服務更便捷、校園應用更“智慧”。

人工智能教育未來發(fā)展趨勢

隨著越來越多的教育活動被數(shù)據(jù)化，對原始數(shù)據(jù)的采集、訓練與挖掘成為智能教育的核心，其建模的客觀性與科學性直接影響系統(tǒng)輸出的結(jié)果。基于智能學習空間與優(yōu)化人工智能目標兩個方面確立人工智能發(fā)展理念，可以形成“有溫度”的人工智能教育新應用。

聚焦“育人”理念。技術(shù)雖是人工智能發(fā)展的主要驅(qū)動力，但認知、技術(shù)和設計這三要素共同存在才能對學習產(chǎn)生深遠影響。計算教育主義若將任何生動的教育現(xiàn)象符號化，則很難認識到教育中的真問題。因此，人工智能的教育場景研究要遵循真理與價值兩大原則，更加完善數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)的界定，加速形成未來智能教育的數(shù)據(jù)分類，為正在發(fā)生的技術(shù)和教育創(chuàng)新提供支持。未來應從單一場景向多場景甚至全場景拓展，繼續(xù)深入探索場景驅(qū)動的智能服務模型，通過基于設計的研究開發(fā)原型系統(tǒng)并展開規(guī)模性驗證。

構(gòu)建減負增效智能教育形態(tài)。在“雙減”背景下，實現(xiàn)智能技術(shù)與課程資源、教學內(nèi)容、作業(yè)服務和管理評價等的融合，構(gòu)建適應性的智能教育實踐模式和服務樣態(tài)。在課內(nèi)教學上，創(chuàng)設智能學習環(huán)境，實現(xiàn)教學模式創(chuàng)新，構(gòu)建新型課堂教學結(jié)構(gòu)，促進學生在課堂中的深度學習。在課后服務上，要大力倡導科技館、博物館、美術(shù)館等深度介入，通過智能技術(shù)支持的雙屏互動、雙師教學等開展場館學習，豐富學生生活，縮小數(shù)字鴻溝。在課后作業(yè)實施上，教師可以基于大數(shù)據(jù)分析的精準測評，在人機協(xié)同賦能下系統(tǒng)思考作業(yè)相關(guān)要素，實現(xiàn)作業(yè)設計質(zhì)量的整體提升。

革新家庭育人環(huán)境。家庭教育歷來是教育的重要組成部分。智能時代，技術(shù)的普惠性使得高速互聯(lián)網(wǎng)接入與智能設備日益普及，家庭利用智能學習環(huán)境開展教育學習活動變得越來越方便。《教育信息化2.0行動計劃》的深入實施以及國家數(shù)字教育資源公共服務體系的深度推進，將有效推動家校協(xié)同育人與“書房革命”，營造更為濃厚的家庭終身學習環(huán)境和氛圍，學生的課余生活會更加絢爛豐富。

創(chuàng)新多模態(tài)智能形態(tài)。智能技術(shù)介入學習過程的研究表明，采集學習者語言、眼動、表情、手勢、姿態(tài)等多模態(tài)數(shù)據(jù)流，可以對學生課堂學習過程中的專注度、情感狀態(tài)、認知發(fā)展狀況等進行更為深入與客觀的分析。學校應借助人工智能技術(shù)優(yōu)勢，更為精準地判斷學情、為學生提供適合最近發(fā)展區(qū)的干預手段，從而有效提升學習者學習力。為此，需要繼續(xù)加強復雜計算模型的構(gòu)建，發(fā)揮“多模態(tài)數(shù)據(jù)”的多維整體、真實境脈、實時連續(xù)優(yōu)勢，將倫理價值和準則內(nèi)嵌于設計，以支撐新一代人工智能教育應用與創(chuàng)新。

發(fā)展交叉學科引領(lǐng)人工智能協(xié)調(diào)發(fā)展。人工智能教育需要以智能科學為基礎進行數(shù)據(jù)建模研究，還需要開放的多學科視野，實行多主體協(xié)同創(chuàng)新，著力培育一批具備智能素養(yǎng)、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)標注、教育場景轉(zhuǎn)換的復合思維型跨界人才。當前，我國高校普遍重視人工智能學科建設，正興起人工智能學院、人工智能研究院的建設熱潮，諸多師范院校也開始拓展數(shù)據(jù)科學專業(yè)，并將智能教育素養(yǎng)作為教師“雙核”素養(yǎng)之一進行培育。未來，應繼續(xù)發(fā)揮高校基礎理論研究優(yōu)勢，加強關(guān)鍵技術(shù)與前沿交叉領(lǐng)域的應用研究，為人工智能與教育的深度融合發(fā)展建立底層支撐。

在擘畫教育高質(zhì)量發(fā)展藍圖過程中，需要聚焦新時代教育發(fā)展的歷史使命，在以人為本理念引領(lǐng)下，通過重塑教育結(jié)構(gòu)、變革教育供給關(guān)系、創(chuàng)新教學樣態(tài)等方式，不斷推進人工智能教育的創(chuàng)新發(fā)展，激發(fā)人工智能在教育領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，從而賦能更加公平而高質(zhì)量的教育。

（作者單位系淮北師范大學教育學院，李福華系淮北師范大學教育學院教授、宿州學院院長。本文系全國教育科學“十三五”規(guī)劃課題“多維視角下人工智能教育應用的理論框架和實踐路徑研究”[BCA190082]成果）

《中國教育報》2022年09月29日第7版