人工智能+教育：催化教師身份與角色轉(zhuǎn)型

    ■教育之道·教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型大家談⑦

在英國學(xué)者瑪格麗特·博登《AI：人工智能的本質(zhì)與未來》一書中，人工智能被定義為“讓計算機完成人類心智能做的各種事情”。迄今為止，“人工智能”研究領(lǐng)域經(jīng)歷了萌芽、誕生、黃金、第一次低谷、繁榮、第二次低谷、繼續(xù)發(fā)展7個階段。當(dāng)前，人工智能+教育的產(chǎn)品如雨后春筍般，正在向教育生態(tài)的各個領(lǐng)域迅速鋪開。

值得注意的是，目前，人工智能仍處在“弱”人工智能階段，教育數(shù)據(jù)生態(tài)尚未形成，共享機制和人工智能倫理尚未建立。因此，現(xiàn)階段的“人工智能+教育”產(chǎn)品必然存在諸多風(fēng)險。就教育領(lǐng)域而言，人工智能的發(fā)展在于推進(jìn)人工智能在教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”中的深度運用，解決教育、教學(xué)中的突出難題，賦能教師，減負(fù)學(xué)生，回歸立德樹人初心，促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展。 

    新一代“人工智能+教育”研發(fā)方向首選——

    開發(fā)面向教師的人工智能專家平臺

當(dāng)前，人工智能技術(shù)疊加到教育場景的探索正在如火如荼地進(jìn)行。2018年11月，北京師范大學(xué)發(fā)布的《人工智能+教育藍(lán)皮書》表明，“人工智能+教育”主要集中在智能教育環(huán)境、智能學(xué)習(xí)過程支持、智能教育評價、智能教師助理、教育智能管理與服務(wù)等五個典型場景。德勤研究發(fā)布的《全球人工智能發(fā)展白皮書（2019）》中，人工智能在教育中的應(yīng)用則被歸納為教、學(xué)、評、測、練五個教學(xué)環(huán)節(jié)。

然而，目前大多數(shù)人工智能教育產(chǎn)品主要面向?qū)W生和家長，如各種各樣的學(xué)習(xí)機、早教機器人以及搜題類產(chǎn)品等。市場行為本身無可非議，但到目前為止，現(xiàn)有的人工智能教育產(chǎn)品仍未解決精準(zhǔn)化和零誤差的問題，潛在的教育風(fēng)險尚未被關(guān)注。

實際上，就當(dāng)前教育而言，最迫切需要開發(fā)和提供的產(chǎn)品恰恰應(yīng)該是面向教師、具有數(shù)據(jù)挖掘和智能輔助功能的專家系統(tǒng)或平臺。

首先，這是教師精準(zhǔn)診斷學(xué)情的需要。既往討論教師專業(yè)化問題，學(xué)者一般會將教師職業(yè)與醫(yī)生職業(yè)進(jìn)行比較。100年前醫(yī)生與教師使用工具的復(fù)雜性幾乎沒有太大差別，醫(yī)生使用聽筒，教師使用粉筆、黑板；當(dāng)下這兩個職業(yè)輔助工具的智能化程度卻大相徑庭，醫(yī)生擁有心電、腦電、核磁共振、神經(jīng)外科手術(shù)機器人以及基于大數(shù)據(jù)和人工智能的專家讀片系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)等，而教師教學(xué)的輔助工具只有電子白板，在學(xué)情診斷上缺少相應(yīng)的智能化工具。教育教學(xué)是藝術(shù)的，但首先應(yīng)該是科學(xué)的。如果教育教學(xué)缺乏科學(xué)技術(shù)支撐，就會導(dǎo)致教師茫然與困頓。同時，科學(xué)技術(shù)界尚未優(yōu)先開發(fā)支持教師教育教學(xué)、具有診斷功能的產(chǎn)品。因此，聚合新一代通信、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)挖掘、人工智能深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，開發(fā)面向教師的具有教育診斷、解決方案建議的專家系統(tǒng)或平臺迫在眉睫。

其次，這是達(dá)成實質(zhì)減負(fù)的需要。德國心理學(xué)家赫爾曼·艾賓浩斯等人研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者要掌握所學(xué)的知識需要反復(fù)練習(xí)鞏固，過度學(xué)習(xí)是需要的，但超過一定限度就會導(dǎo)致學(xué)習(xí)疲勞而產(chǎn)生邊際遞減效應(yīng)。題海戰(zhàn)術(shù)在傳統(tǒng)教學(xué)模式中的盛行，不能簡單歸因為教師“偷懶”或是“片面追求升學(xué)率”，而是因為教師大多并不能如醫(yī)生精準(zhǔn)診斷病情那樣掌握學(xué)生學(xué)情。隨著班級規(guī)模的擴大，教師對學(xué)生學(xué)情的掌握程度越來越低。因此，要真正減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，關(guān)鍵是給予教師必要的支持，幫助其診斷、評價學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，提供可以選擇、改造的教育方案，而這恰恰是人工智能的強項。同時，人工智能也可以將教師從繁雜的簡單勞動如考勤、登記分?jǐn)?shù)、統(tǒng)計成績、數(shù)據(jù)收集等中解放出來。

最后，這是彌補“人工智能+教育”產(chǎn)品缺陷的需要。當(dāng)前人工智能僅擅長于處理單個方面的任務(wù)，不能平行甚至“非理性”地完成多個任務(wù)。教育的情境性、非邏輯性注定了目前“人工智能+教育”產(chǎn)品難免存在誤差或缺陷。如果這些產(chǎn)品直接面向?qū)W生、家長，其后果可想而知。而教師自身具有專業(yè)性，可以識別、糾正和規(guī)避這些差錯或缺陷。人工智能平臺提供的大數(shù)據(jù)報表、智能解決方案等，經(jīng)過教師的“人腦”篩選、加工、改組，加以恰當(dāng)運用，就可以在一定程度上避免人工智能產(chǎn)品在教育中的濫用、誤用。

    人工智能專家平臺建設(shè)的突破點——

    學(xué)科交叉融合、建立數(shù)據(jù)生態(tài)、推進(jìn)區(qū)塊鏈應(yīng)用

從目前已經(jīng)面世的人工智能教育產(chǎn)品來看，其開發(fā)思路和產(chǎn)品功能的相似度很高。以學(xué)習(xí)機為例，開發(fā)商通過前期與幾千所中小學(xué)合作，獲取海量與教材知識點、能力點關(guān)聯(lián)的練習(xí)題，設(shè)計出基于行為主義理論的學(xué)情診斷和矯正系統(tǒng)或平臺。這類平臺一般都具有大數(shù)據(jù)功能，能夠?qū)W(xué)生的作業(yè)對錯、練習(xí)頻次等“畫像”。實際上，將這些功能提供給教師，能在一定程度上減輕教師負(fù)擔(dān)，幫助教師實施個性化教育教學(xué)，這可以稱為“人工智能+教育”1.0樣態(tài)。但是，面向教師的人工智能專家平臺應(yīng)該在智慧化方面向前邁進(jìn)，從學(xué)科交叉融合、教育數(shù)據(jù)生態(tài)建設(shè)和區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用等方面加以突破。

一是學(xué)科交叉，跨界融合，實現(xiàn)分工合作的“人工智能+教育”2.0環(huán)境架構(gòu)?！叭斯ぶ悄?教育”2.0技術(shù)環(huán)境架構(gòu)需要軟件工程、信息科學(xué)與技術(shù)、控制與自動化、神經(jīng)教育學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)、教育技術(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉融合。其中，教育學(xué)科側(cè)重依托神經(jīng)科學(xué)、心理科學(xué)最新研究成果，特別是腦科學(xué)和類腦研究領(lǐng)域的最新成果，為計算科學(xué)理解人腦和仿生技術(shù)提供支撐；計算科學(xué)、信息科學(xué)等側(cè)重教育大數(shù)據(jù)獲取、知識圖譜構(gòu)建、數(shù)據(jù)處理與挖掘、智能診斷、研究；軟件工程則負(fù)責(zé)智能平臺工程開發(fā)等。

二是構(gòu)建教育數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)、算力、算法、學(xué)習(xí)科學(xué)是“人工智能+教育”的四大要素。海量教育數(shù)據(jù)既是訓(xùn)練人工智能系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是發(fā)展教育人工智能的關(guān)鍵。海量教育數(shù)據(jù)生態(tài)數(shù)據(jù)的形成，取決于獲取與共享、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲與計算等多方面。在教育數(shù)據(jù)獲取方面，應(yīng)將重點放在學(xué)生學(xué)習(xí)過程，可以通過眼動儀和可回放書寫軌跡的電子墨水本等設(shè)備與手段，獲取包括課堂學(xué)習(xí)、解題、回答問題、作品創(chuàng)作等過程的認(rèn)知、記憶、表象、思維、注意和個性等特征。在教育數(shù)據(jù)共享方面，應(yīng)該加快教育數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的建立，在遵守數(shù)據(jù)規(guī)則和隱私倫理的前提下，按協(xié)議開放、共享公共教育數(shù)據(jù)資源。在教育數(shù)據(jù)存儲與計算方面，除算法優(yōu)化、深度學(xué)習(xí)、材料訓(xùn)練等人工智能技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用外，各高校、科研院所還應(yīng)聯(lián)合攻關(guān)，快速形成擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的大數(shù)據(jù)模型和比對常模。

三是推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)在面向教師的人工智能專家平臺中的應(yīng)用。當(dāng)前，國內(nèi)外“區(qū)塊鏈+教育”的研究熱點，主要聚焦在學(xué)分認(rèn)證、證書管理、數(shù)字教育資源、學(xué)習(xí)者能力與學(xué)習(xí)成果管理等方面。區(qū)塊鏈的中心化、共識機制、可追溯性和高度信任等屬性，恰恰可以用來解決教育診斷、學(xué)生發(fā)展尤其是品德發(fā)展評價等棘手問題?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)建立學(xué)生個人學(xué)習(xí)成長檔案，將有助于徹底改變教育、教學(xué)評價方式，也可以為面向教師的人工智能專家平臺開發(fā)提供重要支撐。

    人工智能專家平臺之于教師——

    賦能教師并促進(jìn)教師主要任務(wù)發(fā)生變化

以智能感知、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、情感計算等為要素的人工智能環(huán)境，已經(jīng)深深嵌入人類社會的各行各業(yè)、生活學(xué)習(xí)的方方面面。面對人工智能在教育領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，不少教師開始擔(dān)憂，人工智能會不會讓自己失業(yè)？

“人工智能+教育”是對教師的賦能，但同時也呼喚教師工作轉(zhuǎn)型。當(dāng)前，教師傳道、授業(yè)、解惑的三個主要任務(wù)正在發(fā)生變化。慕課平臺的海量在線學(xué)習(xí)資源和人工智能家教類產(chǎn)品基本上可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)教師的知識講授；面向教師的人工智能專家平臺也可以在一定程度上協(xié)助教師給學(xué)生答疑、解惑。

由中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院、科技部新一代人工智能發(fā)展研究中心聯(lián)合國內(nèi)外十余家機構(gòu)編寫的《中國新一代人工智能發(fā)展報告2020》認(rèn)為，人工智能時代教師角色和定義發(fā)生了變化，但技術(shù)不會取代人類教師。新一代人工智能專家平臺的出現(xiàn)，除了可以幫助教師完成機械重復(fù)的勞動，還能為教師提供學(xué)情“畫像”和個性化幫助學(xué)生的方案。

朱小蔓早在1994年《創(chuàng)建情感師范教育》中就指出，“人的思想品德、情感素質(zhì)和行為習(xí)慣方面，更不是依靠認(rèn)知教學(xué)過程來完成的，而往往是學(xué)生自發(fā)地向教師模仿、認(rèn)同，在不自覺的情況下接受教師的影響，建立行為的制約，即所謂潛移默化”。所以，“傳道”這一極具情感性的教育任務(wù)，目前人工智能還很難替代。教師與學(xué)生進(jìn)行面對面教育，教師一個關(guān)切的眼神、一個加油鼓勁的手勢，師生之間形成的信任與支持，以及學(xué)生對教師的崇拜、模仿等，是任何冷冰冰的人工智能產(chǎn)品都無法替代的。疫情期間的在線學(xué)習(xí)效果也從另一角度佐證了教師與學(xué)生面對面教育的重要性和不可替代性。

教育的本質(zhì)是一棵樹搖動另一棵樹，一朵云推動另一朵云，一個靈魂喚醒另一個靈魂。人工智能自身的風(fēng)險和人工智能在教育中應(yīng)用的特殊性，決定了應(yīng)該優(yōu)先開發(fā)面向教師，輔助、支持教師工作的專家系統(tǒng)或平臺。教師應(yīng)該更加關(guān)注自身教育經(jīng)驗、智慧的積累，利用人工智能專家平臺，開展循證教學(xué)，讓教學(xué)、教育過程變得更科學(xué)、更有效，讓學(xué)生作業(yè)、練習(xí)更輕松、更精準(zhǔn)。借助人工智能提供的大數(shù)據(jù)和教育建議，教師可以從繁雜、瑣碎的重復(fù)勞動和分?jǐn)?shù)追逐中解放出來，更充分地?fù)?dān)當(dāng)情感性“育人”的角色，更好地堅守立德樹人的初心。

（作者系南通大學(xué)教師教育學(xué)院院長、兼任教師教育管理處處長，教授）

《中國教育報》2022年12月29日第7版