构筑“人工智能+教育”的生态系统

一、“人工智能+教育”的孕育条件

1.技术基础

从技术方面看,人工智能的发展经历了计算智能、感知智能、认知智能三个阶段,由“能存会算”到“能听会说、能看会认”再到“能理解、会思考”,由简单的“机械智能”不断朝着复杂的“人类智能“方向发展。缘于受教育对象—人的高度复杂与多样,教育又是一项需要极大的人类智能来从事或处理的高复杂行业,越来越“智能”的人工智能技术,为实现“人工智能+教育”提供了坚实的技术基础。目前,“人工智能+教育”的应用也越来越多,越来越智能或聪明,比如,基于语音识别技术的口语智能评测、内容与学习方式的智能化精准分析等。

2.理论指导

我们通过高频关键词云图、共词网络图,对“人工智能+教育”进行研究现状分析可知,目前,我国“人工智能+教育”相关研究较多,研究覆盖面较广,涉及到“人工智能+教育”的应用形式、关键技术、教育目标等各个方面,其研究热点、未来的研究趋势也日益清晰可见。所有这些学术研究成果,为“人工智能+教育”的发展与应用,提供了良好的理论指导与基础。

3.应用推进

国内外一些著名科技公司、企业竟相开发、推广品和应用教育智能产品,也是推进“人工智能+教育”的忌动力。国内企业尤其关注“人工智能+教育”产品的开发,已经依托人工智能技术研制和开发了各类教育智能产品。主要有科大讯飞的畅言智慧校园、上海易总教的智慧课堂系统、浙大万鹏的智慧云课堂等,初步三构建了智慧校园、智慧课堂、智慧学习、智慧考试一体化的教育智能产品体系。

4.政策保障

国家宏观层面的战略政策是落实“人工智能+教育”的重要保障。创新人才培养是当前世界各国摆在优先位置的战略计划,人才的培养离不开教育,只有创新教育才有可能培养出创新性人才。我国近几年越来越关注人工智能在教育领域的应用,颁布了一系列相关政策。比如国家最折颁布的《新一代人工智能发展规划》指出,要“建立在线智能教育平台,完善人工智能教育体系”,这就为我国“人工智能+教育“的发展奠定了基础。

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二、 “人工智能+教育”的主要特征

      学界一般认为,“互联网+”具有跨界融合、创新驱动、重塑结构、尊重人性、开放生态和连接一切等特征。陈丽教授指出,“互联网+教育“的本质特征在于秉承开放教育的理念,面向知识经济时代教育的新需求,价值取向在于推动传统学校教育制度的变革网;秦虹、张武升提出,“互联网+教育”具有跨界连接、创新驱动、优化关系、扩大开放和更具生态性等五个本质特点:李子运从教师发展的角度,提出“互联网+教育”具有六大特征:高密度互通性、高效率生成性、大规模涉猎性,大数据感知性、新事物熟悉性,新领域淡然性:项贤明在“人工智能与未来教育”高峰论坛上指出,未来智能时代的教育是一种“人性为王”的教育,德行和情感等人性特有的东西应当受到极大的重视。我们认为,“人工智能+教育”在于依托人工智能技术,是基于“互联网+教育”的深化,其特征主要体现在如下六个方面。
1.创新驱动
马化腾在《关键:智力资本与企业战略重构》一书中,把关键驱动要素分为三大类:资源、客户、创新。延伸至教育领域,这三大类关键驱动要素即为:教育资源、教育用户、教育创新。目前,我国教育仍以教育资源驱动为主,教育用户驱动为辅,教育创新驱动不足。“人工智能+教育”则带来了一股改变这种教育现状的强大力量,它通过人工智能技术在教育应用上的创新,如,基于语音识别技术的语音教学、基于图像识别技术的智能评卷等,推动教育自身的不断变革与创新。
2.重塑结构
“人工智能+教育”变革了教育资源的结构。在教育资源数字化的基础上,“人工智能+教育”更强调资源的多样性和非结构化,并赋予资源新的语义,能随时为学生提供个性化的、学得舒服的学习资源;同时,“人工智能+教育“变革了师生关系结构,它使得教师从繁冗重复的机械性工作中解放出来,成为学生的教练或师傅,能有精力更加关注到学生的高阶思维、创新能力的培养。因为,人工智能技术能够感知学生的人工智能技术能够感知学生的不同喜好与需求等特征,依据学生特征提供自适应的学习服务,学生由知识消费者转变为知识创造者。人工智能技术正构建一个以学习者为中心的新型学习环境,以培养创新性人才为导向,最终重塑教育内外部结构,使其从传统教育模式发展为现代教育模式,满足知识经济时代的发展需求。
3.开放生态
在“大众创新、万众创新”时代,教育作为创新人才培养的重要领域更加不能“故步自封”。“人工智能+教育”是教育领域走出“界限”的重要一步,它以人工智能技术为基础,利用技术的优势来拓展教育边界,向先进领域开放。同时,在人工智能技术的支持下,社会各企业研发产生的各类教育智能产品,会不断与教育各要素发生“化学反应”,形成双向互补与多赢格局。“人工智能+教育”会促使教育不再局限于校园,而开始面向社会各系统。将学校、社会、企业有机连为一体,最终构建起互联网时代新型教育生态环境,成为教育向外开放的接口。
4.尊重个性
“人工智能+教育”提供的教育服务充分尊重师生人性,能依据教师、学生的特征和需求,提供精细、富有实效的个性化教育服务。比如,人工智能技术能够根据学习者的学习特征(认知水平、学习风格、兴趣爱好、学习目标等),如同“订餐式”一样,为每一个学习者提供不同的个性化学习服务。当学习者的学习特征不明确或效果不明显时,人工智能技术还可以通过智能算法或数据分析,基于各类知识库进行推理,即时反馈,从而不断矫正服务不足,提高个性化服务水平。这,也同样适用于教师。5.服务智能“人工智能+教育“所提供的教育服务是动态的智能的,它能够理解周围的教学环境,随着教学环境的变化而做出适时、恰当的反应。人工智能所感知的教学环境,是传统教学物理环境和教学人文环境的总和,其中,教学物理环境包括教学地点、教学时间教学设备等因素,教学人文环境包括学习者、教师、文化背景等因素。根据不同的教育场景、不同的参与教育的角色、不同的文化背景等因素,人工智能技术提供着动添的智能化教学服务。即它所提供的教食服务是智能的,是尊重人性的,能依据用户的特征和不同需求,能够一聪明的”动态化调节。而且这种智能你需高,烟容入工帮能改术的不断操升,总观出受好的服务水准。6.自治演进“人工智能+教育”系统是一个独立、自治的系统,它可以不受环境和用户干预而自主运作,能自主控制自己的行为和内部状态。例如,学生考试完成后,人工智能系统依据评分规则在后台自主评测学生试卷,而不受教师、学生行为的影响。人工智能技术能够依据以往经验调整自身行为,进行基于深度学习的自主学习,不断完善自身功能,系统不断地演进。例如,现在一些人工智能系统可以根据以往不同的教学效果,不断改进教学策略,生成新的教学方法,完善教学策略库的建设,通过“人机协作”,提升教师的教学效果。

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三、“人工智能+教育”的作用

早在2005年,联合国教科文组织将教育信息化的发展阶段(技术在教育应用)分为兴起、应用、融合和革新四个阶段。按照这一划分标准,在“互联网+教育”推进教育信息化的基础上,“人工智能+教育”正处在教育信息化发展的融合与革新阶段。我国《教育信息化“十三五”规划》指出,要坚持“融合创新”的工作原则,提升信息化服务教育教学与管理的能力。我们认为,当前的“人工智能+教育”正是提升教育信息化效能的着力点。换言之,“人工智能+教育”视域下的智能教育,是教育信息化的深度融合和创新发展的突破口,起到优化教育信息化流程、促进教育变革,特别是起着有效推进教育发展创新的作用,是教育信息化与教育教学深度融合的胶合剂,成为教育发展、创新的技术动力。具体来说,“人工智能+教育“能够提高教学效率和效能,为学生更好增知增智、为教师更好教学提供服务:从知识层面看,“人工智能+教育“能够促进知识生成、传播、更新,管理,解决知识老化的问题;从学习者层面看,“人工智能+教育“能够自动感知学生的学习情况,并进行主动调控,使得学习者从知识消费者转变为知识创造者,培养学生的创新性素养;从教育者层面看,它促进教师重新思考教育者的角色,从教书匠向教练员角色转换,让教学活动以学生体验与动态交互为主。同时,把教师从繁杂琐碎和重复性劳动中解放出来,今后,批改作业、阅卷等工作,可由人工智能来协助解决。更为重要的是,“人工智能+教育”能够重新设计、呈现全新的学习空间与环境,改变师生传统的交互方式与学习评价方式。借助于物联网、云计算、大数据、VR/AR等技术,不断推进着两个“深度学习”(通过机器的深度学习并促进学生的深度学习)的良性互动,通过将在线学习平台,学习测量,泛在学习与人工智能技术相结合,让学习者获得更多的,更有效的学习体验与成果,获得问题解决的实用知识与技能,从而构建起一个新型的智能化教育生态。a0872e7adcc55d776b150e50d3c9e44

四、“人工智能+教育”的生态系统

国家颁布的《新一代人工智能发展规划》提出了“智能教育”,这是目前“人工智能+教育”的一种融合形态。该规划指出,要利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革,构建包含智能学习,交互式学习的新型教育体系,提供精准推送的教育服务,实现日常教育和终身教育定制化。我们认为,新型的教育体系要以“人工智能服务教育”的理念为指导,利用高速发展中的移动互联技术等,旨在打造“人人皆学、处处能学,时时可学”的智能化教育环境,促进学习方式变革和教育模式的创新,为学生、教师和各级教育管理者提供适合、精准、便捷、人性化的优质服务,最终形成“人工智能+教育”的生态系统。基于这样的认识,我们初步构建了“人工智能+教育”的生态系统。

这一生态系统由应用、技术、业态三个环节构成分别对应应用形态、技术架构、业态趋向三个核心要素,三个要素相互联系、相互作用,使整个生态系统不断进行良性循环、自治式演进发展。其中,应用形态以技术架构为支撑,同时又对技术架构的构建起决定作用:技术架构指导业态趋向,同时又依据业态趋向进行自我优化;业态趋向通过应用形态的推进而不断发展,同时又为应用形态的实施提供保障。应用形态、技术架构、业态趋向三个环节相互促进,最终形成“人工智能+教育”的生态系统。

智能代理又称为智能体,它可以根据用户定义智能代理又称为智能体,它可以根据用户定义的准则,主动地通过智能化代理服务器为用户搜集最感兴趣的信息,然后利用代理通信协议把加工过的信息按时推送给用,并能推测出用户的意图,自主制订、调整和执行工作计划智能代理技术具有强大的用户个性化支持功能,应用于各种教育领域。即教育智能代理,能为参与教育的用户八定供各类个性化的教育服务。

(1)教育智能代理的分类教育智能代理可从教育对象、教育过程两个角度进行分类。从面向教育对象角度看,教育智能代理可分为:面向学生学习智能代理、面向教师教学智能代理、面向资源服务智能代理、面向教育管理者智能代理、面向家庭智能代理,面向整个教育的智能代理等。

从面向教育过程角度看,不同的对象参与不同的过程,教师参与备课、授课、答疑评测等过程,学生参与学习、协同、作业、考试等过程,管理者参与教务管理和一般事务性管理过程,家庭参与学校教学配合性活动。

(2)教育代理的智能体层次结构。教育代理的智能体采用“数据层+算法层+服务层”三层体系结构。其中,底层的数据层为教育代理提供教育大数据和一般数据,其数据来源包括本地数据库和远程共享数据库,具体包括教学策略、学习资源、学习行为等数据:中间的算法层是教育代理的智能核心,包含与教育智能体实践有关的算法,如,主观贝叶斯方法可用于学习风格动态更新,协同过滤算法可用于学习同伴推荐:高层的服务层是教育代理的智能体现,为参与教育的对象提供相关的服务,如,面向教师提供备课服务,面向学生提供学习服务,面向管理者提供教学管理服务。

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人类正面临一个技术日益增强的时代,科技、自然和人正在加速有效融合,人工智能延伸了人类的体力和脑力。那么,“人工智能+教育“能否延伸人类教育的“育力”,增强学生的“学力”、教师的“教力”校长的领导力?一切还取决于我们的不懈努力。哲学家海德格尔曾勾勒过现代世界图像,那么,“人工智能+教育“将勾勒出怎样的世界教育图像?在“教育2030规划”蓝图,甚至在“2050教育愿景“之中.能否实现未来智能教育的愿景?总之,人工智能正在深刻影响我们身边的一切,《未来简史》的作者尤瓦尔.赫拉利再三提醒人们:未来已来,未来超越想象!因此,我们期待“人工智能+教育”下的智能教育能够超越想象,能有效地推进信息技术与教育教学的深度融合与机制创新,能够给我们带来惊喜的教育变革。