人工智能到底能為我們的教育帶來什么?
伴隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的飛速發(fā)展,社會轉(zhuǎn)型更加強調(diào)培養(yǎng)人才的核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力,而傳統(tǒng)教育體系已經(jīng)無法滿足新型人才培養(yǎng)需求,這就迫切需要人工智能在人才培養(yǎng)“去標準化”進程中賦予重要新動能。
2019年《中國教育現(xiàn)代化2035》指出,以人才培養(yǎng)為核心,通過提升校園智能化水平、探索新型教學形式、創(chuàng)新教育服務業(yè)態(tài)、推進教育治理方式變革,智能驅(qū)動教育創(chuàng)新發(fā)展;2021年教育部等六部門發(fā)布《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》,提出要利用人工智能技術(shù)普及教學應用、拓展教師研訓應用、增強教育系統(tǒng)監(jiān)測能力等。
人工智能正成為推動教育高質(zhì)量發(fā)展步入“快車道”的有效支撐手段,新時代教育系統(tǒng)將從多個維度邁向智能化,加快人工智能與學生學習、教師發(fā)展、學校建設、家校共育、教育治理、教育評價、教育公平等融合,實現(xiàn)教育更高質(zhì)量發(fā)展。
01
人工智能賦能教育高質(zhì)量發(fā)展的愿景
高質(zhì)量學生學習
精準擬真和多元個性的智慧學習
促進學習方式的轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新,已成為人工智能賦能教育高質(zhì)量發(fā)展的重要議題。在人工智能技術(shù)的支持下,學生學習呈現(xiàn)出精準化、擬真化、個性化的發(fā)展趨勢:
● 精準化主要體現(xiàn)為對學生學習情況的動態(tài)分析、過程可視化和實時預警。有學者提出,實時捕獲和識別學習者的課堂行為數(shù)據(jù)(動作、語言等)、心理數(shù)據(jù)(情緒、人格)、生理數(shù)據(jù)(血壓、腦電波等)等多模態(tài)數(shù)據(jù),可以更加全面、準確地反映學生的認知提升、高階思維發(fā)展等情況,精準預測和干預學生學習狀態(tài)。
● 擬真化體現(xiàn)為教學情境的強交互性和高仿真性,智能技術(shù)、XR、數(shù)字孿生、元宇宙、5G網(wǎng)絡等構(gòu)建的課堂教學空間具有高傳輸速率、低時延等特點,增強學習積極性與投入度,學生學習將更為沉浸。有研究者在建筑、工程、建造等課程中采用VR、AR、數(shù)字孿生等技術(shù),開發(fā)了沉浸式建筑模塊,用以開展在線遠程教學,激發(fā)了學生的學習動機,提高了其學習參與度。
● 個性化體現(xiàn)為學習服務的自適應支持,知識圖譜、深度學習算法等可以實現(xiàn)教學資源與學習支持的自適應推送,更好地滿足了學生的多元需求。
高質(zhì)量教師發(fā)展
數(shù)據(jù)驅(qū)動和畫像技術(shù)支持的智能教研
順應人工智能發(fā)展潮流與新時代教師專業(yè)發(fā)展的要求,教師教研勢必要向以數(shù)據(jù)為基礎、以畫像技術(shù)作支撐的智能教研邁進:
● 基于數(shù)據(jù),人工智能賦能教研“外顯”的管理、評價等,提高教師的教研效率與質(zhì)量。例如,智能機器人可以代替教師完成某些特定的教學任務,借助智能機器開展輔導答疑、學習數(shù)據(jù)分析、效果預測等,將對學生學習有較為積極的促進作用。
● 畫像技術(shù)能夠有效服務教師精準教研。有學者指出,教師畫像對教師行為特征進行客觀表征、準確發(fā)現(xiàn)、動態(tài)預測,既有助于教師自我診斷、評價教研績效、反思教研過程,也有利于教育決策者對教研活動的循證管理和監(jiān)控。同時,多模態(tài)數(shù)據(jù)的收集和教師教研特征指標的建立,為揭示教師智能教研機理與規(guī)律提供了更為全面、清晰的表現(xiàn)手段。
高質(zhì)量學校建設
人機協(xié)同和人本安全的未來學校
人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的興起,使得當前學校的人才培養(yǎng)機制不能滿足社會發(fā)展需求,“未來學校”呼之欲出。2020年,世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織發(fā)布《面向未來教育:未來學校教育的四種圖景》,為2040年學校建設提供了學校拓展、學校外包、學校作為學習中心、泛在學習四種設想。通過人工智能賦能,未來學校將具有以下新特征:
● 人機協(xié)同成為學校發(fā)展的新形態(tài)。人工智能在學校教育中具有替代、增強、調(diào)整、重構(gòu)的作用,并且可以替代師生等在學校中的部分職能,增強學校教育媒介的傳播效果,調(diào)整學校教育系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)格局,引發(fā)學校教學和管理模式的變革,重構(gòu)學校教育生態(tài)。
● 學校強調(diào)實現(xiàn)以人為本的服務目標。人工智能賦能的未來學校,將更加注重師生的個體差異與體驗,以智慧“診斷”作為提供人本服務的依據(jù),以“富媒體”化形式提供多樣服務資源與服務路徑。
● 學校安全問題受到高度重視。有學者針對智能技術(shù)支持的智慧校園建設構(gòu)建評價指標體系時,就將校園用戶的安全性作為智能服務水平的評價要點之一,以保證學生的安全、健康成長。
高質(zhì)量家校協(xié)同
互聯(lián)互通和協(xié)同共育的家校無縫合作
人工智能為解決傳統(tǒng)家校合作中教育場景分離、信息不對等、合作溝通不深入等問題提供了可能,同時合理的溝通形式對家校合作具有積極影響。因此,教師、家長、教育管理者等多元育人主體相聯(lián)結(jié),通過智能系統(tǒng)形成教育閉環(huán),可以打通物理世界與網(wǎng)絡虛擬世界的家庭、學校與社區(qū),創(chuàng)新家校聯(lián)動育人模式,形成育人合力,實現(xiàn)家校之間的無縫互聯(lián)和協(xié)同共育。
對此,有學者提出,可利用智能家校平臺實時收集、分析、報告學生學習數(shù)據(jù),追蹤家校合作共育過程,評價和總結(jié)家校合作共育效果,自適應推送學校發(fā)展政策、家?;顒訉n}、家庭教育相關(guān)知識,降低家校溝通成本。另外,有研究者認為,面向?qū)W生、家長、教師、學校管理者等不同用戶群體開發(fā)多個智能家校合作終端,可以拓展家校共育信息服務渠道,滿足教育系統(tǒng)中不同群體的多樣需求,達到家校默契配合與因材施教的效果。
高質(zhì)量教育治理
數(shù)據(jù)驅(qū)動和智能預警的教育管理
利用智能技術(shù)支撐教育治理能力的提升,是推動教育高質(zhì)量發(fā)展,促進學校、政府、社會等多主體協(xié)同發(fā)力的重要措施。
一方面,大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的使用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動科學決策的突破,教育管理手段由基于經(jīng)驗的模式轉(zhuǎn)向以證據(jù)為基礎,通過人工智能和數(shù)據(jù)技術(shù)形成人技協(xié)同、“?!蟆眳f(xié)同參與的決策模式,以教育管理數(shù)據(jù)促進管理透明化,以明確計量、科學分析、精準定性提高教育決策的透明度、科學性和預見性。
另一方面,人工智能具有強大的監(jiān)測和預警功能,支持建立教育過程實時監(jiān)測與智能預警系統(tǒng),當教育教學中實時狀況與預設條件不一致時,預警系統(tǒng)即可啟動,幫助管理者和教師在第一時間發(fā)現(xiàn)問題,實施緊急預案,以此來降低因問題發(fā)現(xiàn)滯后而造成的損失。
高質(zhì)量教育評價
精細化和多模態(tài)的伴隨式數(shù)據(jù)采集
人工智能賦能教育評價正走向教育評價改革的主戰(zhàn)場。在評價方法上,人工智能、大數(shù)據(jù)、腦科學等技術(shù)突破了傳統(tǒng)紙筆測試的局限性,使學生知識測評和能力評估向過程性、動態(tài)性、高階性、綜合性轉(zhuǎn)變,有助于推動結(jié)果評價、過程評價、增值評價、綜合評價的實踐探索,評價方式更加精細多元。
有研究者在編程教學過程中,借助學生眼動數(shù)據(jù)對編程能力進行實時診斷,通過分析學生在教學互動過程中編程能力的變化,系統(tǒng)評估了教師教學的有效性與學生的學習掌握情況。而在數(shù)據(jù)采集上,利用無痕式、伴隨式的多模態(tài)數(shù)據(jù)采集技術(shù),構(gòu)建基于深度學習模型的多模態(tài)表示學習方法,可以充分發(fā)揮多模態(tài)數(shù)據(jù)優(yōu)勢,為學生心理特征和認知能力評估提供更為有效的觀測方式。
高質(zhì)量教育公平
規(guī)模化的個性化教育服務供給
在教育高質(zhì)量發(fā)展的背景下,教育公平正由起點公平邁向更加關(guān)注學生發(fā)展需求的過程公平和充分發(fā)揮個性潛能的結(jié)果公平。人工智能幫助改進學習效果,提升教育質(zhì)量,促進教育公平,成為加速推動教育邁向更加公平、更高質(zhì)量的核心動力。人們對教育的期待不再滿足于“有學上”和配齊教育資源,而是更加關(guān)注“上好學”和配好教育資源。教育的高質(zhì)量發(fā)展,急需教學模式與方法上的創(chuàng)新。
有學者認為,人工智能賦能教育教學創(chuàng)新的關(guān)鍵,在于教育數(shù)據(jù)的全過程采集與互動。因此,構(gòu)建學生精準畫像,為教學提供數(shù)據(jù)依據(jù),將促使教學變得更加高效。同時,尊重學生個體差異,成為教育結(jié)果公平追求的終極目標。人工智能通過精準幫扶和多樣化優(yōu)質(zhì)供給,使大規(guī)模的個性化教育成為可能。例如,基于智能化教育服務平臺提供遠程送達式規(guī)?;瘜W習資源和遠程協(xié)同互助式精準教育服務,可使優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源得到成千上萬倍運用,真正實現(xiàn)規(guī)?;c個性化的統(tǒng)一。
02人工智能賦能教育高質(zhì)量發(fā)展的路徑
智能時代對教育發(fā)展提出新要求、新考驗,人工智能在促進新時代教育高質(zhì)量發(fā)展、推動教育發(fā)展進程方面的潛能值得進一步發(fā)掘,做好頂層設計、教學改革、環(huán)境建設、素養(yǎng)提升、人才培養(yǎng)、資源建設、風險應對等工作,將為人工智能與教育深度融合發(fā)展提供有效路徑。
頂層設計
“人工智能+ 教育”高質(zhì)量發(fā)展框架
當前,我國教育發(fā)展取得了較為矚目的成就,但在人工智能賦能教育發(fā)展的過程中仍然存在發(fā)展不均衡、技術(shù)應用不充分、政策難以落地等問題;而缺少科學、系統(tǒng)的頂層設計成為了阻礙教育向更加公平、更高質(zhì)量邁進的重要因素之一。
為保證人工智能與新時代教育的同頻共振和融合發(fā)展,應立足本土,放眼世界,構(gòu)建“人工智能+教育”高質(zhì)量發(fā)展框架,具體包括:
● 在管理規(guī)劃上,政府和教育部門成立人工智能賦能教育創(chuàng)新變革專家團隊,指導和統(tǒng)籌人工智能助推教育高質(zhì)量發(fā)展行動計劃的試點實施;
● 在推進落實上,以立德樹人為根本任務,以難點問題、目標成果為導向,集中有效資源,利用人工智能賦能突破新時代教育高質(zhì)量發(fā)展的重、難點,分類推進不同階段下基礎教育、職業(yè)教育、高等教育、終身教育的差異化發(fā)展;
● 在探索創(chuàng)新上,加快科技力量建設和人工智能關(guān)鍵技術(shù)集中攻關(guān),加大對人工智能相關(guān)基礎研究和跨領(lǐng)域應用研究的支持力度,激發(fā)人工智能在教育領(lǐng)域中的可持續(xù)發(fā)展?jié)撃?,推進人工智能與教育融合發(fā)展。
推動智能教育場景示范應用與教學改革
黨的十九屆四中全會指出,要構(gòu)建服務全民終身學習的教育體系,完善職業(yè)技術(shù)教育、高等教育、繼續(xù)教育統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展機制,發(fā)揮網(wǎng)絡教育和人工智能優(yōu)勢,建設學習型社會。因此在各級各類教育創(chuàng)新智能教育場景示范應用中,應明確重點,以人工智能深入推動教育教學綜合改革,具體包括:
● 統(tǒng)籌推進人工智能與教、學、管、考、評、科研、服務、資源、家校互動等教育應用場景的融合,總結(jié)可推廣、復制性強的高質(zhì)量智能教育場景示范應用。
● 探索和打造面向基礎教育、職業(yè)教育、高等教育、終身教育的智能教育應用場景,如基礎教育要重點探索線上資源支持線下教學應用的個性化智能輔導模式,職業(yè)教育要重點整合與職業(yè)環(huán)境和工作流程相符合的虛擬仿真實訓資源平臺,高等教育要重點支持人工智能等新興前沿的相關(guān)理論和應用研究,終身教育要重點建設人人皆學、時時能學、處處可學的智能學習環(huán)境。
夯實教育新基建
構(gòu)筑規(guī)模化的高質(zhì)量教育智能環(huán)境
未來社會對人才的需求比以往任何時候都更加需要科學技術(shù)的支持,如何抓住“新基建”契機構(gòu)筑規(guī)模化、智能化、高質(zhì)量的教育教學環(huán)境,實現(xiàn)人工智能賦能教育高質(zhì)量發(fā)展,值得人們深思。對此,可從以下方面著手:
● 建設人工智能技術(shù)支持的信息網(wǎng)絡新型基礎設施,推進“5G+云網(wǎng)”融合,深化IPV6應用,支持建設校園物聯(lián)網(wǎng),推動校園局域網(wǎng)升級;
● 加快教育創(chuàng)新應用發(fā)展,以智能技術(shù)促進教育流程再造和模式重構(gòu),構(gòu)建支撐規(guī)?;?、高質(zhì)量教育的智能環(huán)境新生態(tài);
● 加快制定教育終端標準,為教育高質(zhì)量穩(wěn)定、高速、安全發(fā)展保駕護航。
形成智能教育發(fā)展共同體
提升師生智能教育素養(yǎng)
提升智能教育素養(yǎng)是培養(yǎng)教師人工智能技術(shù)應用能力的重要途徑,是學生掌握智能時代學習方式必備品格和技能的關(guān)鍵。面對“人工智能+教育”的教與學實踐場域,教師和學生要在原有素養(yǎng)的基礎上拓展、提升智能素養(yǎng),以應對未來教育挑戰(zhàn)。
從教師的角度來說,一方面要加強智能教育素養(yǎng),從知識、能力、思維、文化價值等各層面適應人工智能給教育帶來的新變化;另一方面要加快學科素養(yǎng)與信息素養(yǎng)的融合,以技術(shù)與教學的雙向助力培養(yǎng)學生智能素養(yǎng)。
從學生的角度來說,要借助新手段、新方法,擴大學生接受智能學習的機會,探索學生智能教育素養(yǎng)提升新模式,正確引導學生通過計算思維、協(xié)作學習、實踐創(chuàng)新等能力素養(yǎng),解決智能時代的學習問題。需要引起注意的是,師生智能教育素養(yǎng)的培養(yǎng),需要集合高校、企業(yè)、中小學校等多方力量,以“理論-實踐-研究”為主軸協(xié)同培養(yǎng)創(chuàng)新,形成智能教育發(fā)展共同體。
重構(gòu)育人目標
培養(yǎng)智能時代的創(chuàng)新型人才
人工智能為學習變革帶來了前所未有的機遇。在智能時代,教育的高質(zhì)量發(fā)展需要重構(gòu)育人目標,完善創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系:
● 要提高學生在智能時代必備的學習能力和思維能力。一方面,要提高學生的學習力,引導學生養(yǎng)成良好的自主學習習慣;另一方面,要著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力、批判性思維等,使學生具備解決復雜問題的能力。
● 推進人工智能、編程技術(shù)等課程進入中小學課堂,促進中小學科創(chuàng)STEAM教育的全面開展。
● 支持高校人工智能相關(guān)專業(yè)的建設,完善創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系,加大人工智能專業(yè)“高—精—尖”人才培養(yǎng)的力度。
加速完善智能教育課程體系
加強優(yōu)質(zhì)教育資源建設
人工智能是我國未來教育高質(zhì)量發(fā)展過程中不可忽視的戰(zhàn)略要素,而數(shù)字化、智能化的教育資源是教育智能化新時代提升教育教學質(zhì)量和效果的重要影響因素之一。為加強優(yōu)質(zhì)教育資源建設,融合人工智能的課程開發(fā)、教學工具、模式創(chuàng)新等應引起關(guān)注:
● 要設計、開發(fā)人工智能相關(guān)的課程及配套教材,加快人工智能在高校的前沿引領(lǐng)、在職業(yè)教育的實踐應用以及在中小學的普及教育。例如,開設“人工智能教育應用”慕課,既深化高校學生對人工智能應用的認識,也指導教育工作者在教學實踐中接觸和運用人工智能。
● 開發(fā)與課程教學相融合的智能工具,幫助師生在課堂中進行更高效、更智慧的教與學。
● 探索和創(chuàng)新人工智能助推學科教學發(fā)展的應用模式,如建立教師及社會力量參與教學資源建設的激勵機制,利用人工智能加強對師生數(shù)字教育資源使用過程的監(jiān)測,建立學科知識圖譜、教學資源目錄和資源地圖等。
正視人工智能應用的倫理安全問題
消解教育異化風險
隨著教育大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和機器的智能化,教育異化與數(shù)據(jù)隱私泄露已成為智能技術(shù)提升教育發(fā)展質(zhì)量過程中不可回避的倫理安全問題。對此,須建立健全人工智能應用保障機制,以消解和規(guī)避技術(shù)應用所產(chǎn)生的教育異化風險,具體來說:
● 制定人工智能教育應用相關(guān)政策法規(guī),切實保障人工智能對教育高質(zhì)量發(fā)展的促進作用;
● 建立人工智能行業(yè)技術(shù)安全規(guī)范,加強人工智能產(chǎn)品與教育服務質(zhì)量監(jiān)測,制定合理安全的數(shù)據(jù)存儲、管理和保護機制;
● 加強行業(yè)工作人員的倫理道德意識與倫理素養(yǎng)培養(yǎng),引導教師合理、合規(guī)地運用人工智能技術(shù),有效構(gòu)建安全、穩(wěn)定的智能教育教學環(huán)境,保護師生數(shù)據(jù)安全和個人隱私不受侵犯。
教育是民族振興和社會進步的重要基石。懷進鵬部長在2021年國際人工智能與教育會議上指出:教育與人工智能等新技術(shù)的有機融合,對教育創(chuàng)新發(fā)展提出了更新、更高的要求。
在新的時代,我國教育發(fā)展邁上了新的臺階,教育高質(zhì)量發(fā)展體系逐步建立并日趨完善,智能學習環(huán)境構(gòu)建、智慧教育模式探索、新型教師隊伍建設、教育治理能力提升等工作初顯成效。在應對新技術(shù)新挑戰(zhàn)、擘畫教育高質(zhì)量發(fā)展藍圖的過程中,國家應聚焦新時代教育發(fā)展的新使命、新要求、新方向,樹立科技創(chuàng)新促進智能時代教育發(fā)展的理念,利用科技賦能加速推進人工智能與教育教學的深度融合發(fā)展,為推進教育現(xiàn)代化強國建設、實現(xiàn)中華民族偉大復興做出更大貢獻。