多主體視域下人工智能教育應用探索

摘

要：人工智能教育應用會推進教育教學整體性變革。從學習者角度來看，可以促進個性化學習、自適應學習和分布式學習的實現(xiàn)。從教師角度來看，既可以減輕工作負擔，提高工作效率，又可以促進角色轉(zhuǎn)變，適應全新教學環(huán)境。從管理者角度來看，可以在實現(xiàn)精準化教育治理的同時促進優(yōu)質(zhì)資源共享。但在推進過程中，學習者面臨自主學習能力不足，學習負擔增加；教師面臨數(shù)字勝任力薄弱，教改動力不足；管理者面臨資源相對缺乏，統(tǒng)籌推進受限等問題。為此，文章提出強化學習者自主學習，增強教師數(shù)字勝任力以及搭建智能學習平臺，協(xié)同共建優(yōu)質(zhì)資源等舉措推進教育改革。關鍵詞：多主體視域；人工智能教育應用；改革舉措大數(shù)據(jù)應用方興未艾，以機器學習和深度學習為關鍵技術(shù)的人工智能已經(jīng)悄然而至，并深刻影響著人類社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、社會生活、工作方式的方方面面。教育是社會發(fā)展與人類文明延續(xù)不可或缺的社會活動，勢必會受到人工智能的影響與沖擊。《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確提出堅持“融合創(chuàng)新”的工作原則，大力推進提升信息化服務教育教學與管理的功能。人工智能可以優(yōu)化教育信息化的流程，而且能提升教育信息化的效能。通過對學習環(huán)境的優(yōu)化、對教學模式和教學評價方法的變革以及對教育服務供給的改進促進教學系統(tǒng)整體性變革，推動教育發(fā)展創(chuàng)新。針對人工智能教育應用這一既是難點又是熱點的問題，國內(nèi)外學者從不同方面進行了一定程度的研究。國外學者的研究工作起步比較早，相對而言也更為成熟，對技術(shù)開發(fā)和應用的研究是其主要研究成果的側(cè)重點，涉及到人工智能輔導系統(tǒng)、智能論證評估系統(tǒng)、以交互性學習為主的教育游戲等應用[1-2]，而自然語言處理、智能代理、深度學習、機器學習是近幾年最受研究者們關注和青睞的關鍵技術(shù)[3-5]。國內(nèi)學者對此研究的開展相對要晚一些，在偏向于宏觀理論相關探索的同時，也進行了部分實踐研究。理論研究主要集中在人工智能教育的概念、特征、技術(shù)結(jié)構(gòu)或框架體系、未來發(fā)展等研究范圍[6-11]，實踐研究方面主要以人工智能技術(shù)的發(fā)展為基礎，討論了諸如智能校園、智慧課堂、游戲化學習、5G互聯(lián)技術(shù)、在線教育、K12教育、各類開放大學遠程教育等方面的實踐應用，但這些討論絕大多數(shù)還處于設想的階段[12-19]。到目前為止，雖然在國內(nèi)外研究者的共同努力下，不論是人工智能教育的內(nèi)涵與外延，還是相關的技術(shù)方法和實用工具的開發(fā)與應用都在不同程度上取得了特定的成效，但是大部分文獻對人工智能教育應用研究仍局限于較為淺顯的理論介紹與分析，對其理論與實踐應用相結(jié)合的研究突出不夠。鑒于此，本文從學習者、教師、管理者不同主體角度分析人工智能教育應用的作用及存在的問題，以期為促進我國人工智能與教育深度融合以及不斷創(chuàng)新發(fā)展與運用提供理論指導。一、基于學習者的角度分析基于教育環(huán)境的復雜性和學習者背景的多樣性，做到依據(jù)學習者不同的學習需求、學習能力以及自身掌握知識的程度制定具體有針對性的學習方案是非常困難的。伴隨著人工智能技術(shù)的不斷推進與深入發(fā)展，人工智能與教育相融合成為可能。人工智能在教育教學活動中不斷推廣及應用，可以幫助學習者借助以往在學習過程中所獲取的相關學習數(shù)據(jù)對未來的學習情況予以分析與預測，挖掘?qū)W習者的實際需求，智能化推薦最合適學習者的內(nèi)容及資源，從而使學習者的學習效果得到高效、顯著的提升。（一）個性化學習的實現(xiàn)個性化學習較之傳統(tǒng)課堂的學習模式更能體現(xiàn)學習者之間的差異性。充分尊重學習者的個性發(fā)展是個性化學習的首要出發(fā)點，其能夠基于學習者的個人信息、認知特征、學習記錄，并結(jié)合媒體、社交等信息進行因材施教，在學習活動中促進學習者的能力與個性得到充分、自由的發(fā)展。顯然，伴隨著人工智能教育應用發(fā)展日趨成熟，個性化學習的實現(xiàn)成為可能。一方面，基于“以學習者為中心”的理念，采用人工智能技術(shù)對學習者的個性優(yōu)勢、個性需求、個性偏好、學習能力、知識經(jīng)驗等進行分析，構(gòu)建學習者畫像，動態(tài)展示學習者的知識結(jié)構(gòu)。另一方面，以個性化學習分析結(jié)果為依據(jù)，精準定位學習者各項個性化特征，比如學習行為、認知能力、學習風格、學習方式等，逐步完善并實現(xiàn)個性化學習資源推送以及制定并實施個性化學習路徑規(guī)劃，通過促進學習者的自我調(diào)控及知識生成，更好地實現(xiàn)個性化學習的構(gòu)想。（二）自適應學習的實現(xiàn)自適應學習是指借助以人工智能為基礎的學習者智能評價與診斷結(jié)果，以學習者個性化需求及認知特點為依據(jù)，推送精準的學習資源與學習路徑，從而主動或被動地構(gòu)建學習者知識的學習方式。目前，由于采用的依然為班級式教學模式，教師一般面對幾十名甚至更多學習者。一方面，沒有足夠的時間和精力分析每一名學習者的每次學習行為；另一方面，評價與診斷主要還是依靠經(jīng)驗，具有較大的偶然性和主觀性。相比較而言，基于人工智能的評價與診斷能夠基于學習者客觀的學習過程數(shù)據(jù)，高效、科學地實現(xiàn)學習評估與診斷的客觀性、智能化以及個性化。此外，隨著教育信息化，對于學習者的學習數(shù)據(jù)可以進行持續(xù)采集形成自適應序列，借助人工智能技術(shù)對其進行深度分析，發(fā)現(xiàn)以往靠經(jīng)驗未能發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，并智能地為學習者提供學業(yè)水平發(fā)展報告與學習資源等內(nèi)容反饋。自適應學習可以幫助學習者實現(xiàn)自我反思、自我監(jiān)控與自我認知，通過鼓勵學習者作出積極選擇來實現(xiàn)學習理念的改進與學習價值的創(chuàng)造。（三）分布式學習的實現(xiàn)分布式學習是指將學習者置身于同伴、媒介、社會與文化等環(huán)境中進行的一種沉浸式的學習活動，主要強調(diào)認知主體與環(huán)境之間的分布。從本質(zhì)上來講，分布式學習不僅強調(diào)學習者之間的交互，關注群體知識構(gòu)建，還重視加強學習者與多樣化學習資源的交互作用。借助人工智能技術(shù)，學習者圍繞課程主體、話題內(nèi)容和學習興趣等創(chuàng)設學習社群，組成學習小組或構(gòu)建人機合作共同體。除此之外，人工智能技術(shù)可以為學習者提供多元化且可以深度參與的交互學習環(huán)境，通過打造人際互動網(wǎng)絡實現(xiàn)學習者之間同步或異步的高效互動，共同完成學習任務，達到學習目的。同時，通過分布式學習網(wǎng)絡，學習者可以建立與其他學習者、學習內(nèi)容和學習環(huán)境間的聯(lián)結(jié)，從而獲得多元化學習路徑、學習資源和學習支持，促進學習者知識的構(gòu)建以滿足學習者動態(tài)需求。二、基于教師的角度分析人工智能給教育領域帶來了極其廣泛而深遠的影響，而作為大多數(shù)教育活動主體之一的教師也必然會受到一定的影響。人工智能教育應用的第一步便是從替代煩瑣、機械的教育教學活動開始，將教師從重復性的腦力工作及簡單的機械性勞動中解放出來，從而達到提升教育教學成效的目的。同時，教師的角色也將伴隨著人工智能教育的應用而發(fā)生根本性變革，人工智能將取代教師的知識性角色，教師則需要充分彰顯其育人角色，將主要精力放在充當“連接者”和“創(chuàng)造者”的角色上。（一）減輕工作負擔，提高工作效率人工智能教育應用的作用主要體現(xiàn)在替代教師的部分重復性勞動，提高教師開展個性化教育教學的效率上。一方面，通過對學習者資源使用情況的完整記錄以及學習者在學習過程中所產(chǎn)生的學習行為數(shù)據(jù)進行深度挖掘，幫助教師精準快速地把握學習者的學情，并且以學情分析的結(jié)果為基礎，依據(jù)學習風格、學習需求等參數(shù)選擇教學資源、教學策略，同時規(guī)劃教學過程并高效地實現(xiàn)自動備課或者提供有效的授課建議。另一方面，人工智能可以完美地承擔出勤考核記錄，作業(yè)的編輯、收發(fā)和批閱，問題的收集、分析與解答以及學習者素質(zhì)測評等程序性的任務，不僅大幅減輕了教師的工作負擔，而且為教師從事創(chuàng)造性、情感性的個性化答疑、授課等以及創(chuàng)生個性化教學工作提供可能。（二）促進角色轉(zhuǎn)變，適應全新教學環(huán)境人工智能教育應用使得學習者的核心素養(yǎng)培養(yǎng)成為主要內(nèi)容，教師的核心價值也由傳統(tǒng)的專業(yè)知識和專業(yè)技能轉(zhuǎn)向為情感塑造、創(chuàng)造力提升和良好德行的培養(yǎng)，教師的責任亦不再是單純地灌輸知識，而應該是幫助和引導學習者自主學習及自我成長，并最終成為學習者的人生導師。一方面，在教學上，教師將更多地被定位為學習者學習活動的設計者和組織者。人工智能技術(shù)能夠為學習者的個性化學習創(chuàng)生有利條件，教師應當摒棄培養(yǎng)單一人才的教育目的和以知識講授為中心的教學目標，成為注重學習者濃厚學習氛圍的營造者，學習者學術(shù)成長計劃與方案的定制者，學習者學會自我管理與自我調(diào)控的引導者，以及學習者主動學習、實踐和創(chuàng)造的促進者。另一方面，在育人上，教師將更多地被定位為促進學習者成長的心靈導師和成長伙伴。人工智能的教育應用使得教師應該關注師生對話與情感交流，注重培養(yǎng)學習者的批判意識、創(chuàng)新能力和審美素養(yǎng)，通過對學習者進行思想熏陶與價值引領幫助其養(yǎng)成健全人格。三、基于管理者角度分析人工智能教育應用可以很大程度上降低教育管理成本，提升教育管理效益，使管理者、教師與學習者沉浸于良好的教育生態(tài)系統(tǒng)中，從而真正地將教育與管理融為一體，促使教育沿著內(nèi)涵式發(fā)展道路前行，同時也使得教育能夠從冗長、粗放的科層管理模式轉(zhuǎn)向扁平化的精準化治理。（一）實現(xiàn)精準化的教育治理人工智能既可以協(xié)助管理者精準制定教育政策，也可以對教育宏觀規(guī)律進行預測與調(diào)控。以人工智能技術(shù)為支撐，對包含學習者、教師、學校與社會等方方面面的教育數(shù)據(jù)進行全樣本收集，通過數(shù)據(jù)挖掘關聯(lián)算法，分析優(yōu)化教育治理體系各個治理環(huán)節(jié)及流程，用具有前瞻性的宏觀調(diào)控取代滯后的微觀管控，提升治理方案的應用實效，從而達到教育發(fā)展狀態(tài)與社會需求相協(xié)調(diào)。同時，為學校布局、教育經(jīng)費分配等教育決策提供理論指導與數(shù)據(jù)支持，提高教育發(fā)展戰(zhàn)略以及教育政策等方面決策的有效性及精準性。（二）促進優(yōu)質(zhì)資源共享泛在學習成為可能得益于信息技術(shù)的發(fā)展，同時學習者接受教育的方式也面臨重大變革。學習者可以突破傳統(tǒng)教育對學習資源和學習方式的限定，借助于網(wǎng)絡、媒體等多元渠道獲取知識與技能。人工智能技術(shù)使得建立具有全功能、全流程特色的高效智能教育管理系統(tǒng)成為可能，通過這一智能化管理系統(tǒng)可促進學習資料和學習資源、教學資源、優(yōu)秀師資以及信息紅利的有效共享。四、推進人工智能教育應用面臨的問題人工智能教育應用雖然發(fā)展較快，并在各方面取得了一定的進展，但仍處于淺層次的、以認知為導向的弱人工智能階段，其在教育領域應用的潛力未得到發(fā)揮，尤其是通用性人工智能尚待開發(fā)，對于推進教育系統(tǒng)深層次變革依然存在廣闊的發(fā)展空間，在推進人工智能教育應用的過程中還會面臨諸多的現(xiàn)實問題與挑戰(zhàn)。（一）學習者自主學習能力不足，學習負擔增加學習者具備一定的自主學習能力是人工智能教育應用實施的基礎。自主學習能力不僅包含信息處理能力，更重要的是自我調(diào)節(jié)、自我管理能力等。顯而易見，在人工智能教育應用過程中，學習者必然會成為所有學習活動的中心，主體地位始終貫穿整個學習過程，學習者可以根據(jù)自身需求選擇相應的學習資源，生成個性化學習方案。如此，個性化學習方案的順利實施對學習者自主學習能力要求更高。大部分學習者習慣于采用傳統(tǒng)學習模式，自主學習能力存在一定的欠缺，必將導致學習效率低下，學習負擔增加。主要表現(xiàn)：處理信息速度慢；學習基礎薄弱，需要花費大量時間和精力對基礎知識進行彌補。（二）教師數(shù)字勝任力薄弱，教改動力不足教師具備必要的數(shù)字勝任力是人工智能教育應用實施的關鍵。教師數(shù)字勝任力意味著數(shù)字意識、數(shù)字交流、數(shù)字創(chuàng)造等多種能力的綜合表現(xiàn)，正是為面對智能時代的數(shù)據(jù)而存在[20]。人工智能教育應用要求教師能夠?qū)τ诮逃虒W活動相應事項所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)信息進行適當?shù)睦斫夂瓦\用，從而創(chuàng)生新信息。然而，在現(xiàn)實教學改革中卻碰到以下問題。一是由于教師缺乏數(shù)據(jù)意識，很難運用數(shù)據(jù)對教學問題進行思考，更談不上輔助教學管理，從而對數(shù)據(jù)利用態(tài)度消極；二是由于教師數(shù)據(jù)技能欠缺，導致數(shù)據(jù)交流能力低下，從而造成所獲取的數(shù)據(jù)服務有限，進而無法進行對外技能交流，更別說數(shù)字創(chuàng)新。因此，教師數(shù)字勝任力薄弱必將使得教師工作量加大，導致其教改動力不足。（三）管理者資源相對缺乏，統(tǒng)籌推進受限管理者統(tǒng)籌推進資源開發(fā)與建設是人工智能教育應用的重要保障。人工智能教育應用要求管理者要根據(jù)現(xiàn)有資源配置情況，洞察教育教學過程中存在問題及其演化趨勢，通過對大數(shù)據(jù)的收集和分析，搭建智能化管理平臺，實現(xiàn)更方便、更高效的資源配置，更合理、更有效地提升教育質(zhì)量及促進教育公平。在這一系列過程中需要多方相關專業(yè)技術(shù)人員的保障與支持，同時要對多方資源進行統(tǒng)籌優(yōu)化。然而，當前大多數(shù)管理者采用的是科層管理模式，各部門有各自的系統(tǒng)，雖然分工明確但各部門之間未能形成系統(tǒng)的聯(lián)系，這無疑將成為制約人工智能教育應用發(fā)展的重要瓶頸。五、多主體視域下人工智能教育應用改革舉措人工智能教育應用的目標就是借助人工智能的技術(shù)手段，改革創(chuàng)新學習者學習方式以及教師教學模式，同時也為教育管理者打造更加智能化、個性化的教育生態(tài)環(huán)境。人工智能教育應用的不斷深入發(fā)展，雖然尚未徹底顛覆傳統(tǒng)教育模式，但對學習者、教師和管理者已產(chǎn)生較大影響。正確合理應對這些變化，更好地將人工智能技術(shù)服務于教育領域值得進一步思考與探索。（一）學習者強化自主學習，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力人工智能教育應用使得學習者獲取信息的途徑、方式更多樣、更便捷，因而精準處理信息顯得尤其重要，需要學習者具有很強的自主學習能力。為此，學習者不僅要樹立終身學習理念，還要培養(yǎng)自主學習意識。首先，學習者應該充分認識到自主學習是有利于實現(xiàn)自我可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，通過學會自我約束和管理使得學習者自控能力得以提升，從而保障有效實施自主學習這一必要條件。其次，學習者應該結(jié)合自身發(fā)展實際進行目標規(guī)劃與管理，從而有目的地開展階段性自主學習。最后，學習者應該客觀地利用自主學習的評價結(jié)果對學習效果進行總結(jié)與完善，更好地實現(xiàn)學習目標，通過探索與思考，在潛移默化中培養(yǎng)創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。（二）增強教師數(shù)字勝任力，提升人工智能素養(yǎng)人工智能教育應用要求教師要強化自身的數(shù)字勝任力以提升教學質(zhì)量。首先，教師應該側(cè)重提升數(shù)字技術(shù)認知能力，具備必要的數(shù)字意識與數(shù)字思維。數(shù)字認知是教師開展教育教學活動的基礎，能在很大程度上提高教學效果，進而為技術(shù)深度賦能教育教學活動提供應用支撐，從而到達數(shù)字創(chuàng)新與教學創(chuàng)新的目的。其次，教師應該自覺提升數(shù)字資源整合能力，具備一定的數(shù)字管理意識。數(shù)字資源是教師開展教育教學活動的保障，能夠進一步提升人工智能教育應用的效能，通過對教學資源、教學流程的重構(gòu)與再造實現(xiàn)高質(zhì)量教學。最后，教師應該著重提升數(shù)字綜合應用能力，強調(diào)教師要具備數(shù)字創(chuàng)造意識。數(shù)字綜合應用是教師開展教育教學活動的關鍵