建構人工智能教育學新形態(tài)

■教育之道·教育數字化轉型大家談⑤

人工智能是促進人類發(fā)展和科技進步的新型驅動力與戰(zhàn)略技術。我國政府高度重視人工智能與教育的融合發(fā)展，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《中國教育現代化2035》中均明確提出，以人工智能為代表的信息技術對教育發(fā)展具有促進作用與革新價值。在科技與教育雙向賦能的歷史新階段，如何充分利用新一代智能技術，構建適配、精準、分層的智能教學形態(tài)，實現“五育”融合的核心素養(yǎng)教育，進而推動新時代教育高質量發(fā)展，成為亟待探索的重要命題。

人工智能教育應用前沿

人工智能是模擬人類活動和心智的科學，得益于海量數據、深度神經網絡應用以及算力指數級增長，機器學習、知識圖譜、學習者畫像等智能技術逐漸遷移到教育場景，形成人工智能教育應用的研究領域，主要包括以下四個方面：

類腦智能 類腦智能又稱為類腦計算，指通過研究人類大腦的工作機理，開發(fā)模擬人類思考問題方式與學習能力的智能運算系統(tǒng)。類腦智能的研究包括生物腦中的神經元、記憶、注意等機制的建模以及基于生物機制建模算法在教學場景中的應用。

人機協(xié)同 智能技術與人類工作密不可分，成為人類智能的自然延伸和拓展。在人機系統(tǒng)環(huán)境中，智能技術作為助手協(xié)助人類完成計算性與重復性任務，人則聚焦于創(chuàng)造性、思辨性與系統(tǒng)性工作，致力于高效解決教育場景中的復雜決策問題。

深度學習 通過追溯學習者多維表現和學習過程的細粒度、過程性數據，實現對學習本質與規(guī)律的分析。學習者借助深度學習算法的智能反饋與指導，以機器之深度學習促進自身之深度學習，實現自我導向的發(fā)展。

元宇宙+教育 構建具有沉浸性、真實性、交互性、創(chuàng)造性、協(xié)同性特征的智能教育環(huán)境，實現更加人性化的教學服務與美好學習體驗?！霸钪?教育”有助于打破教育的時空邊界，實現終身學習、個性化學習、場景學習與人機互動學習。

人工智能教育應用場景

構建高質量教育體系是新時代我國教育事業(yè)的發(fā)展目標。隨著中共中央、國務院印發(fā)《深化新時代教育評價改革總體方案》，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關于進一步減輕義務教育階段學生作業(yè)負擔和校外培訓負擔的意見》與教育部等六部門印發(fā)《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》，人工智能正與課堂教學、教師發(fā)展、“雙減”推進、區(qū)域治理、教育新基建等深度融合，推動教育從“數字化”向“數智化”轉型。

因材施教。智能學習環(huán)境可以方便獲取學習者的過程性學習數據，運用科學的分析技術可以理解和系統(tǒng)分析學習者的學習規(guī)律。通過構建綜合素養(yǎng)評價體系，可以更好地了解學習者的特點和個性差異，實現教學方法適配與優(yōu)質資源共享，進而促進學習潛力的最大化提升。

教師專業(yè)發(fā)展。教師主動適應信息化與人工智能等新技術變革，積極有效開展教育教學及其改革。智能技術的運用與教育理念的變化拓展了教師專業(yè)發(fā)展的內涵，教師智能研修、智能教育素養(yǎng)提升與教師智能助手等應用已體現出區(qū)域性推進的特征。

“雙減”實施?！半p減”的核心是回歸學校教學主陣地，人工智能技術與學校的教學場景、教研、教學管理深度融合，可以改變基礎教育形態(tài)。依托物聯網體系中的各類智能設備，采集校內外各類場景的綜合數據，輔助實現“五育”并舉，在學生良好習慣養(yǎng)成基礎上開展精準教學、啟發(fā)式教學與探究式教學，促進青少年多元智力養(yǎng)成與個性化成長。

區(qū)域教育治理。以數據驅動、人機協(xié)同、高效合作為理念指導區(qū)域教育治理，提升區(qū)域教育服務供給水平，促進區(qū)域內各級各類學校教育教學數字互通與開放共享，實現教育管理數據化與教育決策科學化，推動教育治理能力現代化。

教育新型基礎設施建設。人工智能作為“新基建”七大領域之一，正通過提升教、學、管、評、研的智能化水平，提供更加靈活與個性化的服務。高校和中小學正在大力開展的智慧校園建設，也是在構建校內教育新基建基礎上，打造智能互聯與數據貫通的系統(tǒng)方案，使校園服務更便捷、校園應用更“智慧”。

人工智能教育未來發(fā)展趨勢

隨著越來越多的教育活動被數據化，對原始數據的采集、訓練與挖掘成為智能教育的核心，其建模的客觀性與科學性直接影響系統(tǒng)輸出的結果?；谥悄軐W習空間與優(yōu)化人工智能目標兩個方面確立人工智能發(fā)展理念，可以形成“有溫度”的人工智能教育新應用。

聚焦“育人”理念。技術雖是人工智能發(fā)展的主要驅動力，但認知、技術和設計這三要素共同存在才能對學習產生深遠影響。計算教育主義若將任何生動的教育現象符號化，則很難認識到教育中的真問題。因此，人工智能的教育場景研究要遵循真理與價值兩大原則，更加完善數據產權的界定，加速形成未來智能教育的數據分類，為正在發(fā)生的技術和教育創(chuàng)新提供支持。未來應從單一場景向多場景甚至全場景拓展，繼續(xù)深入探索場景驅動的智能服務模型，通過基于設計的研究開發(fā)原型系統(tǒng)并展開規(guī)模性驗證。

構建減負增效智能教育形態(tài)。在“雙減”背景下，實現智能技術與課程資源、教學內容、作業(yè)服務和管理評價等的融合，構建適應性的智能教育實踐模式和服務樣態(tài)。在課內教學上，創(chuàng)設智能學習環(huán)境，實現教學模式創(chuàng)新，構建新型課堂教學結構，促進學生在課堂中的深度學習。在課后服務上，要大力倡導科技館、博物館、美術館等深度介入，通過智能技術支持的雙屏互動、雙師教學等開展場館學習，豐富學生生活，縮小數字鴻溝。在課后作業(yè)實施上，教師可以基于大數據分析的精準測評，在人機協(xié)同賦能下系統(tǒng)思考作業(yè)相關要素，實現作業(yè)設計質量的整體提升。

革新家庭育人環(huán)境。家庭教育歷來是教育的重要組成部分。智能時代，技術的普惠性使得高速互聯網接入與智能設備日益普及，家庭利用智能學習環(huán)境開展教育學習活動變得越來越方便?！督逃畔⒒?.0行動計劃》的深入實施以及國家數字教育資源公共服務體系的深度推進，將有效推動家校協(xié)同育人與“書房革命”，營造更為濃厚的家庭終身學習環(huán)境和氛圍，學生的課余生活會更加絢爛豐富。

創(chuàng)新多模態(tài)智能形態(tài)。智能技術介入學習過程的研究表明，采集學習者語言、眼動、表情、手勢、姿態(tài)等多模態(tài)數據流，可以對學生課堂學習過程中的專注度、情感狀態(tài)、認知發(fā)展狀況等進行更為深入與客觀的分析。學校應借助人工智能技術優(yōu)勢，更為精準地判斷學情、為學生提供適合最近發(fā)展區(qū)的干預手段，從而有效提升學習者學習力。為此，需要繼續(xù)加強復雜計算模型的構建，發(fā)揮“多模態(tài)數據”的多維整體、真實境脈、實時連續(xù)優(yōu)勢，將倫理價值和準則內嵌于設計，以支撐新一代人工智能教育應用與創(chuàng)新。

發(fā)展交叉學科引領人工智能協(xié)調發(fā)展。人工智能教育需要以智能科學為基礎進行數據建模研究，還需要開放的多學科視野，實行多主體協(xié)同創(chuàng)新，著力培育一批具備智能素養(yǎng)、數據建模、數據標注、教育場景轉換的復合思維型跨界人才。當前，我國高校普遍重視人工智能學科建設，正興起人工智能學院、人工智能研究院的建設熱潮，諸多師范院校也開始拓展數據科學專業(yè)，并將智能教育素養(yǎng)作為教師“雙核”素養(yǎng)之一進行培育。未來，應繼續(xù)發(fā)揮高?；A理論研究優(yōu)勢，加強關鍵技術與前沿交叉領域的應用研究，為人工智能與教育的深度融合發(fā)展建立底層支撐。

在擘畫教育高質量發(fā)展藍圖過程中，需要聚焦新時代教育發(fā)展的歷史使命，在以人為本理念引領下，通過重塑教育結構、變革教育供給關系、創(chuàng)新教學樣態(tài)等方式，不斷推進人工智能教育的創(chuàng)新發(fā)展，激發(fā)人工智能在教育領域的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，從而賦能更加公平而高質量的教育。

（作者單位系淮北師范大學教育學院，李福華系淮北師范大學教育學院教授、宿州學院院長。本文系全國教育科學“十三五”規(guī)劃課題“多維視角下人工智能教育應用的理論框架和實踐路徑研究”[BCA190082]成果）

《中國教育報》2022年09月29日第7版