人工智能下的教育发展与实践

    蔡志伟 宋嘉 吕娜

    2017年3月，加拿大发布了《泛加拿大人工智能战略》（Pan-Canadian Artificial Intelligence Strategy），这项战略对世界人工智能的发展起到了向导作用。在移动互联网、大数据、超级计算等新理论新技术以及经济社会发展需求的共同驱动下，当前人工智能快速发展，推动着经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升[1]。而人工智能的快速发展，对于教育领域也有着重要意义，促使教育根据人工智能的适应性进行内部协调和变革。教育需要从执行和决策层面构建机器智能教育的实践范式，进行全新的实施和实践，并从伦理和价值层面促进人类与人工智能的和谐相处，使教育更具个性化与智能化。近几年，有关人工智能在教育领域应用的研究成为了热点。围绕人工智能技术在教育领域的实际应用情况，把握最新的信息，能有效促进中国教育事业的良好发展。因此，对《泛加拿大人工智能战略》进行解读，并思考其在教育领域应用所面临的机遇和挑战，将对未来教育的变革产生重大影响。

    一、《泛加拿大人工智能战略》

    明确了教育的核心地位

    《泛加拿大人工智能战略》反映了加拿大高等研究院（CIFAR）主导的建议。同时，联邦政府的预算书报告中明确指出，2012—2017年共投资1.25亿加元[2]。这是一项重要且目标明确的投资，目的是吸引更多优秀人才加入人工智能研究领域，促进相关研究领域获得更大的创新力，培养高素质人才，并构建人工智能研究中心，汇集来自世界各地的人工智能顶尖人才来检验人工智能的广泛社会影响。

    《泛加拿大人工智能战略》的首要目标是对多伦多、蒙特利尔和埃德蒙顿这三座城市的人工智能科研资源进行整合，并建立三个新的人工智能研究和创新卓越中心，这三个中心的负责人均由人工智能领域的专家担任[3]。其中，埃德蒙顿艾伯塔大学的机器情报研究所的科学顾问一职由里奇·萨顿（Rich Sutton）担任;蒙特利尔的学习算法研究所则由蒙特利尔大学教授约书亚·本吉奥（Yoshua Bengio）创立;多伦多人工智能矢量研究所的首席科学顾问一职由多伦多大学的吉奥夫·辛顿（Geoff Hinton）担任[4]。

    在《泛加拿大人工智能战略》的推动下，加拿大的人工智能初创企业数量激增，主要分布在蒙特利尔、多伦多、滑铁卢、埃德蒙顿和温哥华等地区，这些企业极大地促进了人工智能技术在商业领域的应用。如今，加拿大政府已批准成立了六百多家基于人工智能的初创公司，其中许多正在开发具有社会、环境或经济影响潜力的产品和服务。到目前为止，《泛加拿大人工智能战略》一直致力于推进学术研究和学术创新。

    二、《泛加拿大人工智能戰略》

    增进了学术交流合作

    人工智能为社会带来了巨大的发展机遇，但也引发了人们对就业、隐私、安全、民主和道德方面的担忧。

    加拿大魁北克省基金会与经济、科学和创新部合作，向位于魁北克省的所有大学发出呼吁，要求建立一个关于人工智能和数字技术的社会影响的国际观察站。该观察站的任务是支持围绕人工智能的社会影响，对人工智能科研工作的公众参与和知识调动等进行深入研究。

    2017年11月3日，在由蒙特利尔大学组织的关于人工智能的社会责任发展论坛上，与会专家学者们一致通过了《关于人工智能负责任发展的蒙特利尔宣言》（Declaration of Montreal）。2018年6月，在魁北克省沙勒沃伊举行的七国集团会议之前，加拿大总理贾斯廷·特鲁多和法国总统埃马纽埃尔·马克龙发表了关于人工智能的联合声明，声明中强调两国将共同合作建立一个国际研究小组，该小组将召集跨国家和部门的专家，并定期召开对人工智能的研讨会议。

    自《泛加拿大人工智能战略》发布以后，蒙特利尔大学和麦吉尔大学相继成立了用于人工智能科研的实验室;卑诗大学则设置了奖学金和数据科学专项计划，对人工智能领域的学术成果进行表彰;其他高校也推出了关于人工智能培训的合作项目。目前，加拿大高等研究院正与英法两国的研究人员开展合作，并对人工智能技术带来的社会影响进行深入分析[5]。

    三、《泛加拿大人工智能战略》

    推动了人才教育事业的发展

    人才素质直接关系到技术的进步，要想让人工智能得到进一步发展，就必须重视培养高素质人才。无论是对现有人才进行再培训，还是提前做好人才储备以应对未来的社会需求，都需要引起重视。《泛加拿大人工智能战略》也同样对人工智能在教育领域的应用和发展给予了关注，尤其是对人工智能在基础教育中的应用提出了新的见解。因此，详细解读并阐释《泛加拿大人工智能战略》有关基础教育的论述，可以为人才教育事业的变革发展提供一定的参考，这从国家发展层面来说具有重要意义。

    1.人工智能与教学

    人工智能对基础教育的影响，重点体现于教学方式的革新。当前，已经有很多中小学的课堂教学开始应用人工智能技术。例如，在语言教学类课堂上使用语音技术，进行语音识别或将语音转化为文字;用聊天机器人担任助教[6];在教室里安装人工智能客户端，可以直接联网调取资料，实时指导学生分析并解决遇到的各种学习问题;利用人工智能与广泛的数据处理技术相结合的优势，使学生可以直接在网上完成作业并及时获得作业反馈等，不但使教师从大量作业批改任务中解放出来，同时还能保证作业批改的质量;在教室内采用智能拍摄设备全程记录学生的课堂表现情况，使用图像视频识别和数据采集技术，识别学生的情绪和行为，得到针对不同学生的反馈信息，帮助教师进一步了解学生，以便因材施教，提高教学实效。

    2.教育大数据的挖掘

    随着教育改革的推进，人们越来越提倡个性化教育。个性化教育就是根据不同学生的基本情况，制定出最适合学生的教学方法，以提供有针对性的教育。在这种背景下，大规模的学生数据便成为了实行个性化教育的重要参考依据。经过不断的开发、研究和应用，人工智能在人机协同增强智能和群体集成智能方面已经得到了大幅度的提升和发展。人工智能系统可以分析出不同学生的学习模式和特征，帮助教师了解学生的思维特征、个性特长等，进而为学生提供适合的教学方法。

    3.暖实力概念的提出

    暖实力，就是一些非技术性的，在各种工作场合都需要用到的，并且与工作成功关系密切的技能，通常也被称为可转移技能（transferable skills），如社交技能、组织管理技能等。对于个体的发展来说，暖实力更具个性特征，因此很难被观察和量化。也正因如此，具有足够暖实力的人员很难被机器简单替代。比如，在中小学计算机课程的教学中，除了要对学生进行计算机知识与技术的培训，还应将机器智能的使用须知纳入课程开发计划中，并注意培养学生的合作能力、创新意识和实践能力等。如此，才能保证学生所学知识与技能的实用性，才能适应未来数字社会和智能社会发展的需求。

    4.人机协作环境的构建

    人工智能在基础教育领域应用的目的，不仅仅是让学生在基础教育阶段学到大量的知识，更重要的是锻炼学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力，并提升相应的技术操作能力。这就需要实现学生和智能机器、系统的合作，让学生在完成思考的同时，能操作相应的机器来完成实践。因此，教育领域的研究者有必要进一步研究人工智能对教育的长期影响。特别是教育主管部门需要时时关注人工智能的发展，针对基础教育的不同阶段制定明确的培养计划，以确定哪些教育实践可以充分运用人工智能，对学生进行相应的技能培训，尽可能使所有学生都能适应人机协调，从而营造良好的现代化教育环境。

    四、展望与建议

    1.展望

    如今，人工智能的发展规划已经上升到国家战略。人工智能不仅为各行各业带来新的活力，也为各行各业的发展提供了新的方向。笔者认为，未来人工智能在基础教育领域的应用将在以下五个方面显现价值。

    （1）实现个性化教育

    教育者可以通过人工智能技术，实时记录学习者的学习过程、学习路径和各种选择。比如，借助人工智能技术帮助中小学各个阶段的学生分析和解决学习问题，使教育更具有针对性。此外，运用人工智能，每个学习者都可以获得专属于自己的虚拟导师，实现个性化学习。

    （2）营造暖实力教育环境

    学生的硬技能可能会被智能机器所取代，因此培养学生的暖实力将成为教育的重点。学生可以获得更多、更有效的学习体验与成果，获得有助于问题解决的非技术性、可转移的技能。因此，教育体系需要进一步革新，打造一个能锻炼学生各种暖实力的教育环境。

    （3）促进交互式学习的发展

    随着个性化教育不断受到重视，人工智能将为教育大数据的挖掘提供极大的便利。利用人工智能技术，可以大量收集学习者的学习数据，总结出有关个人学习特征、学习环境、学习轨迹和学习兴趣的多维度报告，为今后交互式学习的发展提供支持。

    （4）实现“全球教室”

    人工智能将为教育的进一步发展提供支持，为打造“全球教室”带来更多的可能性。一方面，可以帮助教师从教室里解放出来，促进教师之间的互相学习，使跨地域的教师可以在同一时间共同探讨教学方法以及如何应用新技术辅助教学，共同进行教学设计;另一方面，使各个学段的学生都可以享受到国际顶尖的教育资源，促进教育的无国界发展，也有助于“全球教室”教育目标的及早实现。

    （5）延伸人类感知和思想的发展

    人工智能技术有助于人类感知和思想的进一步发展。教育是一个非线性的生态系统，通过反馈可以促进生态系统的革新和发展[7]，因此研究者应该将更多的时间和精力用于研究“人”本身，助推教育延伸到更宽广的领域中，也为人们终身学习目标的实现开辟新途径。

    2.建议

    未来，传统学校将迎来人工智能教育全面普及的时代，教育将进入一个全新的发展时期，并将更具个性化、灵活性和多元化。未来，教育工作者也将由专业教师与人工智能系统共同担任。因此，有必要牢牢把握人工智能的发展趋势，做好适当的准备。具体可以从以下三个方面着手，实现人工智能与教育的良好整合。

    （1）将人工智能教育列为国家战略项目

    要制定国家层面的战略，明确未来人工智能发展的中期和长期计划，并制定具体的实施办法。众所周知，人工智能技术的发展需要高端人才和经济投入，只有将“人工智能+教育”上升到国家战略层面，才能更好地保证相应技术的研发有条不紊地进行，并为其他技术的发展提供良好的指导，确保得到即时反馈。

    （2）重视人工智能教育领域的人才培养

    要制定一个专门的人工智能人才发展战略，完善人才的培养教育。其中包括对教育目的、课程资源、教育形式等内容的构思，并确保有足够的时间和空间进行实施。笔者认为，首先需要进行教师培训，让教师了解并掌握人工智能的相关知识与技术，这样教师才能在课堂上有效地利用人工智能技术辅助教学。比如，在地理课堂上，利用人工智能技术可以让学生更好地观察太阳系，直观地感受季节交替和行星旋转，这种更直观、更有趣的方式能够帮助学生系统掌握知识[8]。

    （3）对人工智能技术的应用进行合理规范

    人工智能在为社会带来发展机遇的同时，也为社会带来了新的风险和威胁。相关部门需要制定相应的管理办法，避免人工智能技术在教育教学领域被违反社会道德原则甚至违反法律法规的使用[9]。要将一些良好的道德标准和正确的价值观融进人工智能研究中，以更好地保证人工智能始终在安全范围内发挥作用。

    五、结论

    人工智能在教育领域的应用和发展还处于探索与研究阶段。展望未来教育的发展趋势，相信人工智能将是具有广泛应用前景的技术手段，将为教育事业的发展提供莫大的支持，同时也会给人们的生活、工作和学习带来更多便利，继而更好地推动社会的发展进步。

    参考文献

    [1]杜占元.人工智能与未来教育变革[J].中国国情国力，2018（1）：6-85.

    [2]Dutton T，Barron B，Boskovic G. Building an AI World：Report on National and Regional AI Strategies[EB/OL]. [2018-12-06]. https：//www.cifar.ca/cifarnews/2018/12/06/building-an-ai-world-report-on-national-and-regional-ai-strategies.

    [3]董麗丽，鲁昱璇.加拿大人工智能人才培养战略目标与举措[J].世界教育信息，2019，32（14）：58-63.

    [4]夏进.全球主要经济体人工智能发展战略观察[J].大数据时代，2019（9）：58-72.

    [5]周伯柱，赵晏强.加拿大人工智能发展现状[J].科技促进发展，2019（8）：762-770.

    [6]陈松云，何高大.机器智能视域下的教育发展与实践范式新探——2018《美国机器智能国家战略》的启示[J].远程教育杂志，2018，36（3）：34-44.

    [7]王馥芳.大数据新发展：面向机器人的大规模知识引擎诞生[N].中国社会科学报，2015-05-25.

    [8]郑兰琴，张璇，曾海军.人工智能助力教与学的创新——访美国教育传播与技术协会主席Eugene G. Kowch教授[J].电化教育研究，2018，39（7）：5-11.

    [9]倪伟波.人工智能与社会责任[J].科学新闻，2018（3）：61-63.

    （责任编辑 ? 张慧籽）