顧小清 李世瑾 李睿

【摘 要】

前瞻性視野是落地人工智能技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵抓手。美國國家科學(xué)基金作為基礎(chǔ)人工智能研究的主要非國防聯(lián)邦資助者，在支持基礎(chǔ)研究、推動創(chuàng)新智力資源、培育人工智能專項(xiàng)人才等方面發(fā)揮了主導(dǎo)作用。本文試圖對美國國家科學(xué)基金資助的18個(gè)人工智能研究所進(jìn)行系統(tǒng)分析，旨在明晰人工智能技術(shù)應(yīng)用的國際視野與前瞻規(guī)劃。研究過程中采用文本分析方法，梳理并規(guī)整其2020年以來資助的人工智能研究所，發(fā)現(xiàn)其主要聚焦于人工智能社會新產(chǎn)業(yè)、人工智能農(nóng)業(yè)新治理、人工智能數(shù)字新生活和人工智能教育新生態(tài)四個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。本文進(jìn)一步挖掘人工智能教育生態(tài)圖景，詳盡闡釋人工智能助力下的大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)、多模態(tài)增強(qiáng)的學(xué)習(xí)力、教育公平的可持續(xù)性發(fā)展等研究。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我國人工智能戰(zhàn)略現(xiàn)狀提出人工智能前瞻性研究的相關(guān)建議：立足社會生態(tài)，定位人工智能教育驅(qū)動下創(chuàng)新人才培養(yǎng)戰(zhàn)略;回歸學(xué)習(xí)本質(zhì)，挖掘人工智能使能的大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)變革;瞄準(zhǔn)教育創(chuàng)新，探索知識創(chuàng)造和教育創(chuàng)新變革的智能方式;面向教育現(xiàn)狀，尋求人工智能時(shí)代教育生態(tài)重構(gòu)的技術(shù)路徑。

【關(guān)鍵詞】 ?人工智能應(yīng)用;國際視野;美國國家科學(xué)基金;人工智能研究所;《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》;人工

智能人才培養(yǎng);人工智能教育生態(tài);教育公平;大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)

【中圖分類號】 ? G420 ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 ?A ? ? ? 【文章編號】 ?1009-458x（2021）12-0001-09

一、背景

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確提出：到2020年，我國要實(shí)現(xiàn)人工智能總體技術(shù)和應(yīng)用與世界先進(jìn)水平同步;到2025年，人工智能基礎(chǔ)理論實(shí)現(xiàn)重大突破，部分技術(shù)與應(yīng)用達(dá)到世界領(lǐng)先水平;到2030年，人工智能理論、技術(shù)與應(yīng)用總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平，成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心（國務(wù)院， 2017）。這一發(fā)展規(guī)劃體現(xiàn)出我國在大力發(fā)展人工智能理論、技術(shù)以及應(yīng)用等方面的決心和抱負(fù)。同時(shí)，這也給教育研究者和實(shí)踐者提出新的難題：人工智能對教育將會產(chǎn)生怎樣的影響以及如何產(chǎn)生影響？如果說人工智能技術(shù)擁有改變教育的偉力，那么人工智能技術(shù)賦能教育的路向究竟何去何從？這些問題正是當(dāng)下亟待正視和思考的問題，唯有厘清人工智能技術(shù)應(yīng)用落地的領(lǐng)域抓手，才能使人工智能成為教育創(chuàng)新的一劑良方。

本研究團(tuán)隊(duì)圍繞“人工智能促進(jìn)未來教育發(fā)展”開展了諸多創(chuàng)造性工作，從人工智能時(shí)代的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略、人工智能使能的大規(guī)模教育變革、人工智能時(shí)代知識創(chuàng)造新方式、人工智能增能未來教師、人工智能時(shí)代教育生態(tài)的重構(gòu)路徑等方面架構(gòu)了我國人工智能教育研究體系，并取得了豐碩的研究成果。在推進(jìn)研究的進(jìn)程中，本團(tuán)隊(duì)非常強(qiáng)調(diào)國際前瞻視野，在案例研究過程中發(fā)現(xiàn)，美國國家科學(xué)基金會（National Science Foundation，NSF）在支持基礎(chǔ)研究、推動創(chuàng)新智力資源、培育人工智能專項(xiàng)人才等方面發(fā)揮了主導(dǎo)作用。作用之一是依托研究所搭建跨界平臺，加快人工智能知識轉(zhuǎn)移。他們通過吸引高校、企業(yè)、研究院所積極參與人工智能跨界合作，以及借助創(chuàng)新資源的最大效力，超越了單個(gè)研究項(xiàng)目的深遠(yuǎn)影響，從而提升了人工智能領(lǐng)域發(fā)展的引領(lǐng)力與驅(qū)動力（劉笑， 等， 2020）。作用之二是戰(zhàn)略引領(lǐng)與自由探索的動態(tài)融合，促進(jìn)不確定性前沿交叉學(xué)科的延展與創(chuàng)新。人工智能研究機(jī)構(gòu)在NSF獲批之后，可結(jié)合實(shí)際研究需求，不受限制地動態(tài)調(diào)整資助主題內(nèi)容，這也符合顛覆性技術(shù)進(jìn)階的發(fā)生規(guī)律。作用之三是遵從“知識創(chuàng)造力+社會影響力”的評估標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地促進(jìn)人工智能技術(shù)社會的擴(kuò)散創(chuàng)新影響。NSF要求項(xiàng)目評審過程不僅關(guān)注研究應(yīng)用的科學(xué)規(guī)范性，更重視對社會福祉與技術(shù)進(jìn)步所具備的貢獻(xiàn)度。

2020年8月26日、2021年7月29日，NSF圍繞“人工智能”領(lǐng)域研究先后批準(zhǔn)了18個(gè)人工智能研究所。值此契機(jī)，本團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)審視美國人工智能研究在社會、經(jīng)濟(jì)、教育、科技等領(lǐng)域的前瞻性進(jìn)展，探索人工智能研究所和創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)研究集群的最新規(guī)劃，以及如何建立加快研究成果轉(zhuǎn)化、跨區(qū)域聯(lián)盟和機(jī)構(gòu)交流合作的內(nèi)生機(jī)制，借此拓展和豐富我國人工智能教育研究的未來方向和規(guī)劃思路，實(shí)現(xiàn)我國“有溫度、可持續(xù)”的人工智能戰(zhàn)略行動目標(biāo)。

二、研究方法與過程

本研究采用文本分析的方法，梳理了2020年以來NSF官方網(wǎng)站（http：//www.nsf.gov/）所歸檔的人工智能專項(xiàng)研究所及其具體研究方向。首先，逐一瀏覽18個(gè)人工智能研究所的主要領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)與合作者（David & Santhosh， 2020; Jason， 2021）。然后，依據(jù)研究目的、研究內(nèi)容等，發(fā)現(xiàn)人工智能研究所重點(diǎn)關(guān)注人工智能社會新產(chǎn)業(yè)、人工智能農(nóng)業(yè)新治理、人工智能數(shù)字新生活和人工智能教育新生態(tài)四個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域，并對其進(jìn)行系統(tǒng)說明與解釋，如表1所示。接著，研究者從四個(gè)領(lǐng)域版塊中，找尋到與人工智能教育相關(guān)的四個(gè)研究所，即人工智能動態(tài)系統(tǒng)研究所、人工智能參與式學(xué)習(xí)研究所、人工智能優(yōu)化研究所和人工智能成人學(xué)習(xí)和在線教育研究所。最后，進(jìn)一步挖掘人工智能使能下的教育生態(tài)圖景，旨在為未來戰(zhàn)略規(guī)劃和行動舉措指明前進(jìn)道路與優(yōu)化方向。

三、人工智能研究所概覽分析

從地域分布情況來看，2020年資助的7所人工智能研究所呈現(xiàn)整體分散、內(nèi)部聚合的分布情況。而2021年資助的11個(gè)研究所覆蓋地域更加廣泛，幾乎包括了美國4/5的州，且呈現(xiàn)出整體聚集、局部分散的分布情況。通過進(jìn)一步對比我們發(fā)現(xiàn)，18個(gè)人工智能研究所居多分布于美國沿海地區(qū)，而那里正是美國政治、經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)達(dá)地區(qū)。同時(shí)，我們通過檢索美國大學(xué)排行榜發(fā)現(xiàn)，18個(gè)人工智能研究所的分布與全美排行前25所高校的地域分布相類似。此外，人工智能研究所的合作單位也逐步遞增，更有院校參與了多個(gè)人工智能專項(xiàng)研究項(xiàng)目，如佐治亞理工學(xué)院、俄亥俄州立大學(xué)、華盛頓大學(xué)等。這也說明了各個(gè)院校都意識到了人工智能技術(shù)與社會發(fā)展緊密關(guān)聯(lián)，高度重視人工智能主題研究的探索。

可以說，人工智能研究所作為更廣泛的社會節(jié)點(diǎn)，將人工智能技術(shù)應(yīng)用與社會發(fā)展的方方面面連接起來，從新型社會產(chǎn)業(yè)到農(nóng)業(yè)生態(tài)，再到數(shù)字生活經(jīng)濟(jì)和教育新生態(tài)，都發(fā)生了顛覆性變革。本文根據(jù)18個(gè)人工智能研究所的領(lǐng)域方向，將其分為人工智能社會新產(chǎn)業(yè)、人工智能農(nóng)業(yè)新治理、人工智能數(shù)字新生活和人工智能教育新生態(tài)四個(gè)領(lǐng)域，并通過系統(tǒng)分析人工智能在諸多跨領(lǐng)域方向的布局與關(guān)鍵行動，以期為人工智能教育應(yīng)用的科學(xué)落地提供有效舉措的建議。

（一）人工智能社會新產(chǎn)業(yè)

1. 天氣、氣候和沿海海洋學(xué)可信人工智能研究所

人工智能天生處理大數(shù)據(jù)以及對不完全、不確定信息的推斷能力，成為氣候預(yù)測的有力武器。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校研究者開發(fā)了一種新的人工智能代理，通過對周圍環(huán)境進(jìn)行了一些“窺探”（占整個(gè)360度視野的不到20%）推斷整個(gè)環(huán)境的其余部分。這個(gè)系統(tǒng)如此有效的原因在于，它不只是隨機(jī)拍攝照片的方向，而是選擇下一個(gè)鏡頭“窺探”后，可在下一張照片里添加整個(gè)場景的最新預(yù)測信息。這啟示我們：人工智能的意義在于機(jī)器學(xué)習(xí)后能夠快速預(yù)測未來相似場景的出現(xiàn)并幫助類似情況下問題的解決。

天氣、氣候和沿海海洋學(xué)可信人工智能研究所由俄克拉荷馬大學(xué)諾曼分校領(lǐng)導(dǎo)，致力于研發(fā)可信賴人工智能技術(shù)系統(tǒng)，以對氣候和沿海災(zāi)害進(jìn)行建模、預(yù)測、分析和反饋。具體地講，該研究所從人工智能基礎(chǔ)應(yīng)用出發(fā)，探測如何將多樣化的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭刹僮鞯闹笇?dǎo)和預(yù)測。此外，通過人工智能培訓(xùn)項(xiàng)目，該研究所也為人工智能專業(yè)人才培育貢獻(xiàn)力量。

2. 分子發(fā)現(xiàn)、合成策略和制造研究所

分子發(fā)現(xiàn)、合成策略和制造研究所由伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校領(lǐng)導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)基因結(jié)構(gòu)和生物體的快速設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證和質(zhì)量控制等，即簡化和加速分子合成和新材料的發(fā)現(xiàn)。他們在這個(gè)過程中，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能工具，合成化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)更有效的分子創(chuàng)造解決方案。此外，他們還將分子設(shè)計(jì)過程與人工智能自動化合成相結(jié)合，以建成下一代具有化學(xué)合成和生物工程領(lǐng)域知識的科學(xué)家訓(xùn)練基地。

3. 大規(guī)模學(xué)習(xí)優(yōu)化研究所

大規(guī)模學(xué)習(xí)優(yōu)化研究所是加州大學(xué)圣地亞哥分校領(lǐng)導(dǎo)，由英特爾資助，旨在通過應(yīng)對規(guī)模和復(fù)雜性等根本挑戰(zhàn)實(shí)現(xiàn)“不可能的優(yōu)化”目標(biāo)。具體而言，該研究所通過人工智能技術(shù)，解決現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)無法解決的大規(guī)模優(yōu)化問題，從而改善半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和操作。其成果優(yōu)化將用于對國家發(fā)展至關(guān)重要的幾個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域，包括半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)、分布式機(jī)器人、計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)，以及關(guān)聯(lián)國家健康、繁榮和福祉的其他方面應(yīng)用。同時(shí)，該研究所還制定了勞動力發(fā)展計(jì)劃，并提升了從中學(xué)到高級研究人員的參與度。

4. 機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)研究所

機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)研究所由德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校領(lǐng)導(dǎo)，致力于解決機(jī)器學(xué)習(xí)的基本挑戰(zhàn)和應(yīng)用，為更安全、更可靠的人工智能應(yīng)用（如自動駕駛汽車等）提供基礎(chǔ)。該團(tuán)隊(duì)通過研究新的理論，系統(tǒng)解釋算法如何在實(shí)踐中成功實(shí)現(xiàn)最佳解決方案，以將變化的數(shù)據(jù)融入環(huán)境中。在這個(gè)過程中，人工智能要完全復(fù)制大腦的決策過程，即科學(xué)理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是如何工作的，其關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的可解釋性和算法的可靠性。

5. 人工智能與基礎(chǔ)交互研究所

人工智能與基礎(chǔ)交互研究所由麻省理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，致力于構(gòu)建融合基本物理原理的人工智能，使數(shù)據(jù)分析選擇更具針對性，以及探索物理概念和人工智能之間的協(xié)同作用，以提高對人工智能技術(shù)的基本理解，并利用這些技術(shù)改善神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等。同時(shí)，該研究所十分重視人工智能技術(shù)的社會效應(yīng)擴(kuò)散和倫理安全等，即期待利用人工智能技術(shù)優(yōu)勢幫助更多人提高幸福感和生活福祉。

（二）人工智能農(nóng)業(yè)新治理

1. 未來食品人工智能研究所

未來食品人工智能研究所由加州大學(xué)戴維斯分校領(lǐng)導(dǎo)，遵循食品系統(tǒng)的生物學(xué)信息規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了食品制造的綠色化、健康化等安全目標(biāo)。利用人工智能技術(shù)能夠科學(xué)顯示食品信息的生物學(xué)規(guī)律，通過了解食品生成的具體過程從而解決分子育種問題，優(yōu)化產(chǎn)量、作物質(zhì)量以及抗病蟲害等。同時(shí)，通過包容性教育和外聯(lián)途徑，該食品系統(tǒng)研究所也培育了大量掌握人工智能技術(shù)應(yīng)用的新型職業(yè)勞動力。

2. 未來農(nóng)業(yè)管理和可持續(xù)性人工智能研究所

未來農(nóng)業(yè)管理和可持續(xù)性人工智能研究所是由伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校領(lǐng)導(dǎo)，致力于農(nóng)業(yè)鏈的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。具體而言，通過計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、軟物體操作和人機(jī)交互等人工智能技術(shù)應(yīng)用解決了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的諸多挑戰(zhàn)，如勞動力短缺、農(nóng)作物生產(chǎn)率、環(huán)境復(fù)原力等。長期以來，該研究所持續(xù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)、農(nóng)業(yè)所、全球信息交換所等協(xié)同研究未來農(nóng)業(yè)管理的發(fā)展趨勢，以期實(shí)現(xiàn)人工智能賦能農(nóng)業(yè)管理的跨領(lǐng)域合作交流。

3. 農(nóng)業(yè)人工智能勞動力轉(zhuǎn)型和決策支持研究所

農(nóng)業(yè)人工智能勞動力轉(zhuǎn)型和決策支持研究所由華盛頓州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，美國農(nóng)業(yè)部與農(nóng)業(yè)研究院提供支持，致力于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的勞動力轉(zhuǎn)型和決策支持。具體來說，應(yīng)用人工智能技術(shù)，根據(jù)氣候變化科學(xué)管理、動態(tài)預(yù)測農(nóng)作物的生長周期和培育方法，從而提高水果和蔬菜作物的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。同時(shí)，積極調(diào)動計(jì)算機(jī)科學(xué)、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的教師和科學(xué)家、農(nóng)民、工人等參與科技農(nóng)業(yè)研究項(xiàng)目，如開展人工智能在勞動力、水資源、氣候變化等復(fù)雜農(nóng)業(yè)問題上的應(yīng)用，這也提高了下一代勞動力的技術(shù)水平，促進(jìn)了人工智能人才培訓(xùn)的多元化和公平化。

4. 彈性農(nóng)業(yè)研究所

彈性農(nóng)業(yè)研究所由愛荷華州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，美國農(nóng)業(yè)部和農(nóng)業(yè)研究院提供支持。該研究所將應(yīng)用人工智能技術(shù)幫助植物更好適應(yīng)氣候變化，同時(shí)多元聯(lián)動合作伙伴，推動植物科學(xué)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)和人工智能的交叉研究，如采用人工智能算法、圖像識別、數(shù)字孿生技術(shù)等，建立并預(yù)測植物生長的變化模型，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；?、優(yōu)質(zhì)化、彈性化等質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)。

（三）人工智能數(shù)字新生活

1. 網(wǎng)絡(luò)組協(xié)作協(xié)助和響應(yīng)式交互研究所

網(wǎng)絡(luò)組協(xié)作協(xié)助和響應(yīng)式交互研究所由佐治亞理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，亞馬遜和谷歌提供部分資助，旨在開發(fā)人工智能系統(tǒng)，學(xué)習(xí)人類行為的個(gè)體模型以及研究它們?nèi)绾坞S時(shí)間變化。在人口老年化趨于嚴(yán)重的社會中，該研究所開發(fā)的人工智能護(hù)理合作伙伴，讓護(hù)理人員能夠長期響應(yīng)老年人不斷變化的需求，有助于幫助老年人提高生活質(zhì)量，同時(shí)考慮到患者和家庭的隱私問題，提高整個(gè)護(hù)理協(xié)調(diào)的有效性。

2. 環(huán)境計(jì)算學(xué)習(xí)智能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施研究所

環(huán)境計(jì)算學(xué)習(xí)智能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施研究所由俄亥俄州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，NSF全額資助。該研究中心聚焦于開發(fā)簡化人工智能使用的方法，讓研究人員使用人工智能的過程變得更加簡單，并將其提供給更廣泛的用戶，如小型機(jī)構(gòu)、當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)研究人員或新型職業(yè)農(nóng)民等。具體而言，研究人員基于自適應(yīng)人工智能、知識圖譜等領(lǐng)域的研究進(jìn)展，計(jì)劃建立一個(gè)可以在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、動物生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域“即插即用”的國家網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，從而增強(qiáng)了人工智能技術(shù)應(yīng)用的循環(huán)性。同時(shí)，該所通過引進(jìn)來自多學(xué)科背景的科學(xué)家以保障人工智能技術(shù)應(yīng)用方案的可信度和包容性。

3. 下一代邊緣網(wǎng)絡(luò)與分布式智能研究所

下一代邊緣網(wǎng)絡(luò)與分布式智能研究所由俄亥俄州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，美國國土安全部部分資助。該所利用網(wǎng)絡(luò)和人工智能之間的協(xié)同效應(yīng)，設(shè)計(jì)出了高效、可靠、穩(wěn)健和安全的后代無線邊緣網(wǎng)絡(luò)，并確保這些網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行自我修復(fù)和自我優(yōu)化，從而改善人工智能在智慧交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療、分布式機(jī)器人和智能航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，該研究所創(chuàng)造了一個(gè)研究、教育、知識轉(zhuǎn)移和勞動力發(fā)展環(huán)境，進(jìn)一步保障了美國在下一代邊緣網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。

4. 利用下一代網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算研究所

利用下一代網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算研究所由杜克大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，美國國土安全部部分出資。該研究所專注于開發(fā)具有人工智能功能的邊緣計(jì)算，為網(wǎng)絡(luò)邊緣、云端用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)訪問，同時(shí)還致力于控制網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和成本。研究所匯聚來自七所大學(xué)的科學(xué)家、工程師、統(tǒng)計(jì)學(xué)家、法律學(xué)者和心理學(xué)家團(tuán)隊(duì)，其核心價(jià)值觀是人工智能的道德和公平，致力于通過未來系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和服務(wù)培養(yǎng)多元化的下一代邊緣計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)導(dǎo)者。同時(shí)，作為社區(qū)的一個(gè)聯(lián)系點(diǎn)，該研究所率先開展協(xié)作、知識共享和轉(zhuǎn)移，將新興技術(shù)能力轉(zhuǎn)化為新的商業(yè)模式和創(chuàng)業(yè)機(jī)會。

（四）人工智能教育新生態(tài)

1. 學(xué)生人工智能團(tuán)隊(duì)人工智能研究所

學(xué)生人工智能團(tuán)隊(duì)人工智能研究所由科羅拉多大學(xué)博爾德分校領(lǐng)導(dǎo)，致力于開發(fā)“人工智能伙伴”技術(shù)系統(tǒng)，即讓學(xué)生與機(jī)器人在課堂上通過語言、手勢、眼神和面部表情進(jìn)行自然互動，促進(jìn)深度合作學(xué)習(xí)。同時(shí)，“人工智能伙伴”基于自主感知、建模和促進(jìn)協(xié)作學(xué)習(xí)的人工智能引擎，以及整合語音和非語言信號的新算法，能夠識別學(xué)生的面部表情和手勢，進(jìn)一步評估學(xué)生的興趣和參與程度，通過人工智能技術(shù)應(yīng)用的個(gè)性化干預(yù)，為每位學(xué)生創(chuàng)造了更具包容性、更有吸引力的學(xué)習(xí)空間和交流方式，這也有助于大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)。

2. 人工智能優(yōu)化研究所

人工智能優(yōu)化研究所由佐治亞理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，英特爾出資贊助。該研究所將結(jié)合人工智能和數(shù)學(xué)優(yōu)化原理，開發(fā)出可進(jìn)行大規(guī)模決策的智能應(yīng)用系統(tǒng)。這將有助于從生態(tài)系統(tǒng)的視角，聯(lián)結(jié)人工智能、社會、教育一體化的前瞻視野。同時(shí)，人工智能優(yōu)化研究所把人工智能技術(shù)與經(jīng)典模型的優(yōu)化技術(shù)相融合，以改善教育生態(tài)供應(yīng)鏈的復(fù)雜運(yùn)營和管理。此外，該研究所還為人工智能研究開拓了疆域和視野，將教育、研究、創(chuàng)業(yè)和公眾廣泛結(jié)合起來，開拓了人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

3. 人工智能動態(tài)系統(tǒng)研究所

人工智能動態(tài)系統(tǒng)研究所由華盛頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，部分由美國國土安全部資助。該研究所致力于開展人工智能基礎(chǔ)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法等創(chuàng)新研究，專門用于實(shí)時(shí)安全和控制復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)。具體地講，通過將基于物理的模型與人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)方法相結(jié)合，為科學(xué)和工程領(lǐng)域的實(shí)時(shí)傳感、預(yù)測和決策挑戰(zhàn)提供基于數(shù)據(jù)的可解釋方案，從而實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜學(xué)習(xí)進(jìn)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)督和有效干預(yù)。在這個(gè)過程中，訓(xùn)練可理解的教育數(shù)據(jù)模型至關(guān)重要，即如何基于現(xiàn)實(shí)語境解讀數(shù)據(jù)模型的內(nèi)涵意指和內(nèi)隱風(fēng)險(xiǎn)，以及如何借助人工智能技術(shù)精準(zhǔn)決策教與學(xué)的全過程等，這些將是未來人工智能系統(tǒng)研究的關(guān)鍵趨勢。除了研究之外，該研究所還通過項(xiàng)目合作、設(shè)立人工智能學(xué)士學(xué)位、吸納賢才等多元渠道，積極培育人工智能領(lǐng)域的未來研究人員。

4. 人工智能參與式學(xué)習(xí)研究所

人工智能參與式學(xué)習(xí)研究所由北卡羅來納州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，NSF全額資助。該研究所致力于人工智能教育場景構(gòu)建、智能場域優(yōu)化等研究。如通過教育環(huán)境中的自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)等，讓學(xué)習(xí)者能夠在以人工智能為中心的敘事學(xué)習(xí)環(huán)境中參與沉浸式學(xué)習(xí)。同時(shí)，豐富的人工智能虛擬代理和強(qiáng)大的傳感聯(lián)動活動組織，可作為校內(nèi)和校外STEM教育創(chuàng)新的紐帶，這也進(jìn)一步促進(jìn)了人工智能教育應(yīng)用的范疇和規(guī)模。

5. 人工智能成人學(xué)習(xí)和在線教育研究所

人工智能成人學(xué)習(xí)和在線教育人工智能研究所由佐治亞研究聯(lián)盟牽頭，埃森哲提供部分資助。該研究所致力于人工智能教育產(chǎn)品研發(fā)，從而提高成人在線教育的質(zhì)量。他們在這個(gè)過程中，借助人工智能技術(shù)優(yōu)勢，探索人類認(rèn)知和學(xué)習(xí)理論的進(jìn)階規(guī)律，并以此為證據(jù)，積極干預(yù)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)成就等。同時(shí)，該研究所與教育技術(shù)部門的合作伙伴共同采用虛擬助理推進(jìn)在線學(xué)習(xí)，降低了學(xué)習(xí)的門檻和費(fèi)用，一定程度上促進(jìn)了教育的公平性。

四、人工智能與教育生態(tài)融合的

前瞻性研究聚焦

總體來看，人工智能作為一種中介功能的技術(shù)，不僅會對社會新產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)新治理、數(shù)字新生活產(chǎn)生沖擊，還具有改變和重塑教育生態(tài)系統(tǒng)的潛力。事實(shí)上，教育事業(yè)是促進(jìn)社會發(fā)展的人力資本發(fā)動機(jī)。只有教育領(lǐng)跑，才能為社會發(fā)展提前做好人力資源布局，整個(gè)社會才能共享技術(shù)引發(fā)的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。因此，為了科學(xué)審視人工智能與教育生態(tài)融合的前瞻性研究，我們需要基于智能社會的思維路徑，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能層面重塑教育生態(tài)，并逐漸形成契合人工智能教育戰(zhàn)略發(fā)展的適應(yīng)性服務(wù)樣貌?；谏鲜龈庞[分析，我們發(fā)現(xiàn)人工智能時(shí)代教育的結(jié)構(gòu)性重塑聚焦于大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)、多模態(tài)增強(qiáng)的學(xué)習(xí)力、教育公平的可持續(xù)性發(fā)展研究等領(lǐng)域。

（一）人工智能使能大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)的落地研究

“學(xué)習(xí)”是個(gè)人的，“教育”是規(guī)模化的，如何在規(guī)?；逃袑?shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)目標(biāo)，成為我們需要破解的教育難題。學(xué)習(xí)涉及“學(xué)什么”“怎么學(xué)”“在哪里學(xué)”“什么時(shí)間學(xué)”等核心問題，與之相應(yīng)，大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)同樣取決于能否解決時(shí)間、空間、目標(biāo)、資源和路徑等的個(gè)性化問題。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)為大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)在實(shí)踐層面的實(shí)現(xiàn)提供了有利契機(jī)（Burden & Kearney， 2016; OECD， 2020）。一方面，人工智能支持的學(xué)習(xí)過程涉及行為、心理和生理等多模態(tài)數(shù)據(jù)，使學(xué)生的多維表現(xiàn)和學(xué)習(xí)過程以細(xì)粒度、可追溯的方式被記錄和呈現(xiàn)，有助于學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑的個(gè)性化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。另一方面，人工智能支持的數(shù)據(jù)挖掘過程嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)匯集、問題診斷、精準(zhǔn)干預(yù)、全方位評估等流程，為形成性評價(jià)和預(yù)測性分析提供多元證據(jù)，經(jīng)由精準(zhǔn)畫像分析、群體分層建議、學(xué)習(xí)診斷報(bào)告和個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦等過程，能夠建構(gòu)“以學(xué)定教—因材施教—以評促教”的智適應(yīng)教育生態(tài)圈。

成人學(xué)習(xí)和在線教育人工智能研究所正是利用人工智能技術(shù)優(yōu)勢，改善大規(guī)模在線教育的質(zhì)量，尤其在新冠肺炎疫情期間，該研究將在線教育資源和課程內(nèi)容融為一體，使教育能夠隨時(shí)、隨地、隨處傳播（Southern Oregon University， 2020）。在這個(gè)過程中，將智能數(shù)據(jù)、知識圖譜等嵌入在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，通過記錄學(xué)習(xí)者的全過程動態(tài)化數(shù)據(jù)，及時(shí)為每位學(xué)習(xí)者推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑。同時(shí)，利用人工智能技術(shù)，記錄學(xué)習(xí)者多模態(tài)行為數(shù)據(jù)，如表情、文字、動態(tài)等，并通過數(shù)據(jù)清洗與處理流程，探索學(xué)習(xí)者認(rèn)知發(fā)生的進(jìn)階規(guī)律，并給予積極干預(yù)與培訓(xùn)，從而優(yōu)化了學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提升了學(xué)習(xí)過程的幸福感和有效性。此外，該研究所已經(jīng)研發(fā)了人工智能雙師系統(tǒng)，借助智能化的資源推送和活動組織，有效減輕了教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)。

（二）人工智能增強(qiáng)多模態(tài)融合的學(xué)習(xí)力提升研究

伴隨人工智能計(jì)算智能、感知智能和認(rèn)知智能等的深入發(fā)展，多模態(tài)學(xué)習(xí)分析成為可能。通過充分捕捉學(xué)習(xí)者課堂行為、面部表情、手勢姿態(tài)等過程性信息，可更精準(zhǔn)地判斷學(xué)情以及更有針對性地為學(xué)生提供積極干預(yù)，從而有效提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)力（熊紅凱等， 2018; 陳凱泉， 2019）。其中，人工智能參與式學(xué)習(xí)研究所和人工智能動態(tài)系統(tǒng)研究所分別從多模態(tài)場景搭建和優(yōu)質(zhì)資源推送等視角，為我們展示了人工智能增強(qiáng)多模態(tài)融合的學(xué)習(xí)力領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。

人工智能參與式學(xué)習(xí)研究所聚焦人工智能驅(qū)動的以敘事中心的學(xué)習(xí)、具體對話代理以及多模態(tài)學(xué)習(xí)分析（North Carolina State University， 2021）。其中，以敘事中心的學(xué)習(xí)，即利用人工智能技術(shù)驅(qū)動生成引人入勝的故事互動場景，并為學(xué)習(xí)資源推送、交流互動途徑等提供了更加豐富生動的使能條件，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者群體協(xié)作創(chuàng)造力的發(fā)生。具體對話代理，即基于自然語言技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)等，將表情、手勢、坐姿等多種形態(tài)嵌入智能系統(tǒng)中，以支持與學(xué)習(xí)者的深度交流和互動，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者注意力的持續(xù)投入，提高學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)成就的發(fā)生概率。多模態(tài)學(xué)習(xí)分析，即研究所通過課堂錄播方式，采集學(xué)習(xí)者的對話、眼神、面部表情、手勢和姿勢等多模態(tài)數(shù)據(jù)流，并采用人工智能技術(shù)清洗、分析多模態(tài)行為數(shù)據(jù)，探索學(xué)習(xí)者、教師以及師生之間的交互規(guī)律，從而為有效教學(xué)設(shè)計(jì)和活動干預(yù)等提供證據(jù)。事實(shí)上，國內(nèi)已有研究團(tuán)隊(duì)率先從技術(shù)賦能課堂的視角出發(fā)，深刻闡釋了依托智能互聯(lián)技術(shù)AIoT（Artificial Intelligence & Internet of Things）如何采集協(xié)作課堂、游戲化課堂、創(chuàng)客課堂和實(shí)訓(xùn)課堂等典型場景中的多模態(tài)教育數(shù)據(jù)（顧小清， 等， 2021）。

人工智能動態(tài)系統(tǒng)研究所通過提供大量開源教育材料，包括講座、數(shù)據(jù)和代碼包，以推進(jìn)人工智能增強(qiáng)的學(xué)習(xí)力研究。為了覆蓋更加廣泛多樣的學(xué)習(xí)社區(qū)，該研究所還將前沿在線講座、訓(xùn)練營和講習(xí)班等融入課堂學(xué)習(xí)任務(wù)中，有助于學(xué)習(xí)者從K-12到研究生階段實(shí)現(xiàn)人工智能知識學(xué)習(xí)和實(shí)踐技能掌握的貫通性（Kutz & Brunton， 2021）。具體來說，研究所提供的人工智能教育資源包括初級、中級和高級等不同層級，以及大學(xué)本科、研究生等不同學(xué)段。以研究生階段的資源包為例，主要開設(shè)機(jī)器學(xué)習(xí)、動態(tài)系統(tǒng)控制等課程，并提供數(shù)據(jù)驅(qū)動科學(xué)與工程（Data-Driven Science and Engineering）、數(shù)據(jù)驅(qū)動建模與科學(xué)計(jì)算（Data-Driven Modeling & Scientific Computation）、應(yīng)用線性代數(shù)和數(shù)值分析導(dǎo)論（Applied Linear Algebra and Introductory Numerical Analysis）復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)推斷（Inferring Structure of Complex Systems）等領(lǐng)域的前瞻性研究資源。學(xué)習(xí)者可以通過在線方式，隨時(shí)、隨地、隨處訪問人工智能學(xué)習(xí)資源，具體資源共享架構(gòu)如圖1所示。

（三）人工智能賦能教育公平的可持續(xù)性發(fā)展研究

教育生態(tài)是在外部社會環(huán)境和內(nèi)部教育規(guī)律約束下，由教學(xué)方式、學(xué)習(xí)體驗(yàn)、管理服務(wù)、評估應(yīng)用等多種要素有機(jī)結(jié)合并形成動態(tài)平衡的一種復(fù)雜系統(tǒng)。人工智能的發(fā)展，一方面推動外部社會環(huán)境變革，另一方面又直接影響多種教育要素，從而有力地推動教育生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)重塑。在這個(gè)進(jìn)程中，如何為急遽變化、不可預(yù)知的未來提前布局具有勝任力的人力資本，實(shí)現(xiàn)高階人才個(gè)性化的發(fā)展需求，既是重要考量又是艱巨挑戰(zhàn)。

為構(gòu)建公平而有質(zhì)量的人工智能教育生態(tài)圈，人工智能優(yōu)化研究所分別從機(jī)會公平、規(guī)?；瘺Q策和人工智能全納教育等方面制定了積極的行動舉措（McAleer， 2021）。

其一，為解決就業(yè)質(zhì)量懸殊這一現(xiàn)實(shí)問題，該研究所提出了人工智能創(chuàng)新教育和勞動力發(fā)展行動規(guī)劃，尤為重視佐治亞州黑人高中和大學(xué)以及加利福尼亞州西班牙裔服務(wù)高中和大學(xué)等地域的智能化認(rèn)知水平。與此同時(shí)，該研究所積極與國家實(shí)驗(yàn)室和工程企業(yè)等協(xié)同制定實(shí)習(xí)方案，旨在建設(shè)多元化、包容性的交流社區(qū)，這也對人工智能技術(shù)服務(wù)的流動性和智能化人才的培養(yǎng)產(chǎn)生積極效應(yīng)。

其二，研究所從教育生態(tài)的不確定性、動態(tài)發(fā)展性出發(fā)優(yōu)化和協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型方法，致力于在多線程環(huán)境中實(shí)現(xiàn)安全、可擴(kuò)展的決策服務(wù)。同時(shí)，研究所采用緊湊型表示、數(shù)據(jù)壓縮和概率建模等創(chuàng)新方法，將動態(tài)預(yù)測和支持決策等緊密結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模強(qiáng)化學(xué)習(xí)、分散優(yōu)化流程以及數(shù)據(jù)驅(qū)動的設(shè)計(jì)服務(wù)目標(biāo)。此外，該研究所重視提供跨領(lǐng)域的人工智能交流學(xué)習(xí)機(jī)會，廣納高等院校、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)等多元支持聯(lián)盟的協(xié)同力量，并將人工智能倫理安全、科學(xué)決策等納入學(xué)習(xí)日程中。

其三，該研究所非常關(guān)注智能教育的擴(kuò)大參與和勞動力培養(yǎng)，為學(xué)習(xí)者從K-12到研究生階段貫通式教育持續(xù)提供支持。高中階段的教育服務(wù)目標(biāo)是讓每位學(xué)習(xí)者盡早接觸人工智能技術(shù)應(yīng)用機(jī)會，具體實(shí)踐支柱包括數(shù)據(jù)計(jì)算科學(xué)和人工智能學(xué)習(xí)訓(xùn)練營、課堂工作坊、大規(guī)模在線開放課程等三部分內(nèi)容。截至目前，該研究所已通過五個(gè)在線營地為150名學(xué)習(xí)者提供了智能化實(shí)踐服務(wù)。本科階段的教育服務(wù)目標(biāo)是增加人工智能領(lǐng)域的少數(shù)族裔人數(shù)，具體圍繞佛羅里達(dá)州、喬治亞州、德克薩斯州和弗吉尼亞州等黑人院校，每年通過暑期夏令營的工作坊以及春秋學(xué)期的人工智能課程等，提高學(xué)習(xí)者的人工智能專業(yè)素養(yǎng)。研究生階段的教育服務(wù)目標(biāo)是讓學(xué)習(xí)者獲得人工智能就業(yè)機(jī)會，具體為通過與其他國家實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)合作形式提供豐富多元化的實(shí)習(xí)機(jī)會。

五、教育視角的人工智能應(yīng)用

挑戰(zhàn)及未來展望

提及未來，人們總是給予美好期待與無限探索。通過梳理NSF中心所資助的教育領(lǐng)域前瞻性研究我們可以發(fā)現(xiàn)，人工智能正在給未來社會以及人類發(fā)展帶來新的可能，無論是國際視野的前瞻性研究，抑或是頂層規(guī)劃的國家政策，都體現(xiàn)出未來將大力發(fā)展人工智能理論、技術(shù)和應(yīng)用等方面的決心和抱負(fù)。

（一）立足社會生態(tài)，定位人工智能教育驅(qū)動下的創(chuàng)新人才培養(yǎng)戰(zhàn)略

隨著人工智能的不斷發(fā)展，社會、經(jīng)濟(jì)、文化各領(lǐng)域均受到了劇烈沖擊。智能技術(shù)和數(shù)據(jù)算法的不斷升級，使得簡單的機(jī)械工作逐漸被機(jī)器取代，社會發(fā)展對勞動力素質(zhì)的要求進(jìn)一步提高。換句話說，人工智能發(fā)展帶來了社會全方位的變革，也對教育提前布局人力資本提出前所未有的要求（顧小清， 等， 2021）。因此，面對這一形勢培養(yǎng)什么樣的人才能應(yīng)對未來社會的劇烈變化，是當(dāng)前教育亟須解決的首要問題。從人工智能動態(tài)系統(tǒng)研究所基于證據(jù)決策的典型做法可以發(fā)現(xiàn)，人工智能時(shí)代專業(yè)人才的培育不僅依托智能化資源與內(nèi)在價(jià)值認(rèn)同等基礎(chǔ)條件，也需要結(jié)合社會生態(tài)與文化情境的大力支持。目前我國積極提倡人工智能實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)專業(yè)的設(shè)立，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，人工智能領(lǐng)域的國家級實(shí)驗(yàn)室有認(rèn)知智能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深度學(xué)習(xí)技術(shù)及應(yīng)用國家工程實(shí)驗(yàn)室、類腦智能技術(shù)及應(yīng)用國家工程實(shí)驗(yàn)室、智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、視覺與聽覺信息處理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、模式識別國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。同時(shí)，清華大學(xué)、北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)等頂尖高校也紛紛設(shè)立人工智能學(xué)院，重點(diǎn)培養(yǎng)人工智能方面的優(yōu)秀人才。這也啟發(fā)我們，未來亟須立足社會生態(tài)發(fā)展概貌，充分調(diào)動多元支持聯(lián)盟的協(xié)同行動，努力實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培育的貫通式、全納式等需求樣態(tài)。

（二）回歸學(xué)習(xí)本質(zhì)，挖掘人工智能使能的大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)變革

每一次技術(shù)的發(fā)展都會重新定義學(xué)習(xí)者的角色，基于人機(jī)協(xié)同的自適應(yīng)、個(gè)性化等學(xué)習(xí)新形態(tài)正在當(dāng)前的教育環(huán)境中得以發(fā)展?？梢哉f，人工智能技術(shù)融入的教育活動和組織形態(tài)，使得個(gè)性化學(xué)習(xí)空間、目標(biāo)、資源和路徑等正在成為可能，這也必定會對未來學(xué)習(xí)方式產(chǎn)生顛覆性的重塑作用（Ahmad， 2019）。具體來講，人工智能增強(qiáng)的教育情境釋放了學(xué)習(xí)者機(jī)械性的學(xué)習(xí)時(shí)間，同時(shí)基于技術(shù)支持，能夠采集學(xué)習(xí)者全過程的規(guī)?；瘮?shù)據(jù)，從而科學(xué)干預(yù)有效學(xué)習(xí)的發(fā)生機(jī)制，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)與深度學(xué)習(xí)傾向。正如人工智能參與學(xué)習(xí)研究所證實(shí)，通過人工智能虛擬助理采集學(xué)習(xí)者對話、眼神、面部表情、手勢等多模態(tài)數(shù)據(jù)流，能夠引發(fā)師生協(xié)作交互的創(chuàng)新能力和生活方式。因此，我們可以預(yù)見，未來的學(xué)習(xí)將更多地走向基于自適應(yīng)的個(gè)性化學(xué)習(xí)，未來的學(xué)校將會是一個(gè)注重個(gè)性、尊重學(xué)生發(fā)展的智慧孵化基地，在這種情境下如何充分借助人工智能技術(shù)優(yōu)勢回歸學(xué)習(xí)的本質(zhì)，促成大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)的變革，將是后續(xù)研究的重要抓手。

（三）瞄準(zhǔn)教育創(chuàng)新，探索知識創(chuàng)造以及教育創(chuàng)新變革的智能方式

人工智能技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)在社會、經(jīng)濟(jì)、文化等領(lǐng)域產(chǎn)生了顛覆性影響，尤其是在教育的服務(wù)組織方面，人工智能正在改變知識的內(nèi)涵、生產(chǎn)方式和傳播方式，進(jìn)而推動教育變革。與此同時(shí)，技術(shù)的持續(xù)發(fā)展對知識本質(zhì)的探究創(chuàng)造了更多的可能性，也為知識創(chuàng)造提供了擬真的條件和連接的資源。在NSF資助的前瞻性研究中，我們尤其感受到，在人工智能技術(shù)的助力下教育知識傳播與生產(chǎn)途徑正呈現(xiàn)出多源與多向的融合趨勢。例如，在教育知識傳播層面，由互聯(lián)網(wǎng)大眾普及化轉(zhuǎn)向了智能時(shí)代的個(gè)性化推薦方式，這為教育的全民化、終身化和公平化等貢獻(xiàn)了巨大力量。在教育知識生產(chǎn)層面，在技術(shù)與社會生態(tài)的互動支持下，非正式化、小眾、顛覆性甚至冷門知識等可以隨時(shí)進(jìn)入教育研究視野中，開放性、包容性的知識呈現(xiàn)樣態(tài)和創(chuàng)造方式也正在為教育系統(tǒng)的創(chuàng)新變革提供可行方向與加速催化作用。

（四）面向教育現(xiàn)狀，尋求人工智能時(shí)代教育生態(tài)重構(gòu)的技術(shù)路徑

人工智能已經(jīng)對社會產(chǎn)生了劇烈的震蕩，伴隨其在教育領(lǐng)域的延伸，人工智能對于未來教育必然會產(chǎn)生革命性的影響。在這種情勢下，如何直面教育系統(tǒng)復(fù)雜變化的發(fā)展樣貌，如何積極干預(yù)課程資源、教學(xué)服務(wù)、管理評價(jià)等方面與人工智能技術(shù)的融合路徑，嘗試構(gòu)建適應(yīng)性的學(xué)校智能教育實(shí)踐模式和服務(wù)體制，以及如何規(guī)避人工智能教育生態(tài)中的安全和倫理風(fēng)險(xiǎn)等，如何突圍技術(shù)生態(tài)的不強(qiáng)韌狀態(tài)，正是我們需要正視并審慎對待的。事實(shí)上，我們可從三個(gè)方面尋找突圍路徑：一是從智能化學(xué)習(xí)場域出發(fā)，通過探討人工智能對于學(xué)習(xí)場域變革所發(fā)揮的功效分析智能化學(xué)習(xí)場域的內(nèi)涵和外延，從而明確智能教育的形態(tài)和特征，定義未來學(xué)習(xí)的可能發(fā)展樣態(tài)和功能定位。二是根據(jù)不同階段、不同類別教育的規(guī)律、特點(diǎn)和目的，分析其與人工智能深度融合的路徑和方式，并從整體教育系統(tǒng)的角度構(gòu)建符合中國國情、發(fā)揚(yáng)中國特色的智能教育體制。三是重視人工智能技術(shù)應(yīng)用研究成果的轉(zhuǎn)化，打造“產(chǎn)—學(xué)—研”“家—?！纭钡纫惑w化的智能發(fā)展態(tài)勢?？傊诶硇?、客觀的感知態(tài)度，借助多元協(xié)同的聯(lián)盟優(yōu)勢，為正在發(fā)生并將持續(xù)發(fā)生的技術(shù)和教育創(chuàng)新提供支持，以形成基于人工智能的未來教育生態(tài)。

六、結(jié)語

人工智能對人類社會系統(tǒng)起到了革命性影響與變革作用，由此導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)與人力資本結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。教育生態(tài)如何去適應(yīng)和應(yīng)對這一巨大沖擊進(jìn)而在這種相互作用下推演和明確教育系統(tǒng)將被重塑至何種樣態(tài)尤為關(guān)鍵。我們團(tuán)隊(duì)基于人工智能在社會、經(jīng)濟(jì)、教育、科技等領(lǐng)域的前瞻性進(jìn)展，探索人工智能研究所的研究集群和創(chuàng)新性研究思路，旨在進(jìn)一步明晰人工智能在社會生態(tài)中的宏觀定位，以及人工智能使能下的教育生態(tài)微觀推演。在此基礎(chǔ)上，本研究結(jié)合國情，從實(shí)踐層面回應(yīng)了人工智能教育驅(qū)動下創(chuàng)新人才培養(yǎng)、人工智能使能的大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)、知識創(chuàng)造、教育創(chuàng)新變革的智能方式以及人工智能時(shí)代教育生態(tài)重構(gòu)的現(xiàn)實(shí)路徑，以期形成契合我國發(fā)展特色的人工智能教育戰(zhàn)略。

[參考文獻(xiàn)]

陳凱泉，張春雪，吳玥玥，劉璐. 2019. 教育人工智能（EAI）中的多模態(tài)學(xué)習(xí)分析、適應(yīng)性反饋及人機(jī)協(xié)同[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，37（5）：24-34.

顧小清，蔡慧英. 2021. 預(yù)見人工智能的未來及其教育影響——以社會性科幻為載體的思想實(shí)驗(yàn)[J]. 教育研究，42（5）：137-147.

顧小清，王超. 2021. 打開技術(shù)創(chuàng)新課堂教學(xué)的新窗：刻畫AIoT課堂應(yīng)用場景[J]. 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，33（2）：3-12.

國務(wù)院. 2017-07-20. 國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知[EB/OL]. [2021-09-02]. http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm

劉笑，胡雯. 2020. 《美國國家人工智能研究機(jī)構(gòu)計(jì)劃》的主要做法和啟示[J]. 上海質(zhì)量（6）：16-18.

熊紅凱，高星，李劭輝，徐宇輝，王涌壯，余豪陽，劉昕，張?jiān)骑w. 2018. 可解釋化、結(jié)構(gòu)化、多模態(tài)化的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[J]. 模式識別與人工智能，31（1）：1-11.

Ahmad， T. （2019）. Scenario based approach to re-imagining future of higher education which prepares students for the future of work. Higher Education， Skills and Work-Based Learning， 10（1）， 217-238.

Burden， K.， & Kearney， M. （2016）. Future scenarios for mobile science learning. Research in Science Education， 46（2）， 287-308.

David.， S， & Santhosh.， R.2020-08-26. NSF advances artificial intelligence research with new nationwide institutes [EB/OL]. [2021-09-01]. https：//www.nsf.gov/news/special_reports/announcements/082620.jsp

Jason.， B. 2021-07-29. Expanding the geography of innovation： NSF AI Research Institutes 2021[EB/OL]. [2021-09-01]. https：//beta.nsf.gov/science-matters/expanding-geography-innovation-nsf-ai-research- institutes-2021

Kutz.， J.N.， Brunton.， S.2021-07-29. UW to lead new NSF institute for using artificial intelligence to understand dynamic systems [EB/OL]. [2021-09-01]. https：//www.washington.edu/news/2021/07/29/uw-to- lead-new-nsf-institute-for-using-artificial-intelligence-to-understand-dynamic-systems/

McAleer.， K.2021-07-29. UC Berkeley， Georgia Tech and USC launch new national AI research institute [EB/OL]. [2021-09-01]. https：//engineering.berkeley.edu/news/2021/07/berkeley-20m-nsf-national- ai-research-institute/

North Carolina State University. 2021-07-29. The national science foundation AI Institute for engaged learning [EB/OL]. [2021-09-01]. https：//www.aiengage.org/

OECD （2020）. Back to the future of education： Four OECD scenarios for schooling， educational research and innovation， OECD Publishing， Paris. [EB/OL]. [2021-09-01]. https：//www.oecd-ilibrary.org/docserver/178ef527-en.pdf？expires=1630976726&id=id&accname=ocid490 26773&checksum=29042E003CB9EEDDDB60AB6299062547

Southern Oregon University. 2020-07-24. Artificial intelligence and adult learning [EB/OL]. [2021-09-01]. https：//online.sou.edu/articles/education/artificial-intelligence-and-adult-learning.aspx

收稿日期：2021-09-19

定稿日期：2021-09-25

作者簡介：顧小清，博士，教授，博士生導(dǎo)師;李世瑾，博士研究生;李睿，碩士研究生。華東師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)系（200062）。

責(zé)任編輯 郝 丹