教育實(shí)踐領(lǐng)域人工智能的應(yīng)用初探

□ 文 任仲平 劉蘭花

0 引言

人工智能（AI）在教育實(shí)踐領(lǐng)域的應(yīng)用歷史較短，但近年來迅速普及。人工智能在教育領(lǐng)域的早期例子可以追溯到20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)研究人員開始探索使用計(jì)算機(jī)來提供個(gè)性化的教學(xué)并適應(yīng)個(gè)人學(xué)習(xí)者的需求。這項(xiàng)早期工作為開發(fā)更先進(jìn)的人工智能驅(qū)動的教育工具和平臺奠定了基礎(chǔ)，這些工具和平臺在今天的課堂上已經(jīng)很常見。在20世紀(jì)80年代和90年代，個(gè)人電腦和互聯(lián)網(wǎng)的普及使得更復(fù)雜的教育軟件和在線學(xué)習(xí)平臺得以發(fā)展。這些教學(xué)工具早期的功能主要集中在提供教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)結(jié)果評估，而非提供個(gè)性化的教學(xué)或適應(yīng)個(gè)體學(xué)習(xí)者的需求。

在21世紀(jì)初，機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語言處理的進(jìn)步促使更先進(jìn)的人工智能驅(qū)動教育工具的發(fā)展。這些工具能夠更好地適應(yīng)個(gè)體學(xué)習(xí)者的需求、提供個(gè)性化的教學(xué)、準(zhǔn)確地對作業(yè)進(jìn)行評分。今天，人工智能正在以各種方式被用于教育過程，包括開展個(gè)性化學(xué)習(xí)、設(shè)置自動化的學(xué)習(xí)過程管理任務(wù)，甚至用于輔導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)習(xí)過程。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，我們即將在未來看到人工智能在教育領(lǐng)域的更多創(chuàng)新應(yīng)用。

1 人工智能為教育實(shí)踐提供新方式

人工智能將在未來學(xué)校占有一席之地，未來教育將是教師與人工智能教師協(xié)同共存的時(shí)代。人工智能（AI）通過為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)來徹底改變我們的教學(xué)方式。人工智能可用于教育實(shí)踐過程的方式有很多，包括自適應(yīng)學(xué)習(xí)、個(gè)性化教育、個(gè)性化教學(xué)和早期識別學(xué)習(xí)需求。使用人工智能進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)有可能提高學(xué)生的參與度，并通過提供滿足每個(gè)學(xué)習(xí)者的獨(dú)特需求的定制體驗(yàn)來改善學(xué)習(xí)成果。

1.1 為個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)構(gòu)造場景

自適應(yīng)學(xué)習(xí)是指為學(xué)習(xí)者提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境、實(shí)例或場域，通過學(xué)習(xí)者自身在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)總結(jié)，最終形成理論并能自主解決問題的學(xué)習(xí)方式。由人工智能驅(qū)動的教育軟件可以分析學(xué)生的進(jìn)步，實(shí)時(shí)調(diào)整內(nèi)容的難度，以確保其具有適當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性。自適應(yīng)學(xué)習(xí)也是一種教學(xué)方法，它使用技術(shù)，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)自動調(diào)整學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的內(nèi)容和難度。這種方法旨在幫助學(xué)生更有效地學(xué)習(xí)，為他們提供符合其個(gè)人需求和能力的個(gè)性化學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、智慧教育的發(fā)展，個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)成為新興的研究熱點(diǎn)，將成為以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的教育技術(shù)新范式。自適應(yīng)學(xué)習(xí)的歷史可以追溯到20世紀(jì)60年代初，當(dāng)時(shí)基于計(jì)算機(jī)的適應(yīng)性測試被首次開發(fā)。在隨后的幾十年里，自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)有了很大的發(fā)展，現(xiàn)在它被廣泛地應(yīng)用于各種教育環(huán)境，包括K-12學(xué)校、高等教育機(jī)構(gòu)和在線學(xué)習(xí)平臺。綜合來看，以人工智能技術(shù)為內(nèi)核的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以提高學(xué)生在各種考核指標(biāo)上的表現(xiàn)。

1.2 為個(gè)性化教育提供技術(shù)支持

人工智能可以分析學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)風(fēng)格，并提供個(gè)性化的內(nèi)容和資源建議，這些建議是基于學(xué)生過去的表現(xiàn)、學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格或其他相關(guān)因素形成的大數(shù)據(jù)。教育實(shí)踐領(lǐng)域個(gè)性化教育的歷史可以追溯到在線學(xué)習(xí)的早期，當(dāng)時(shí)教育網(wǎng)站和平臺開始使用簡單的算法，根據(jù)學(xué)生過去的活動向他們推薦學(xué)習(xí)材料。在隨后的幾十年里，教育領(lǐng)域的個(gè)性化教育變得越來越復(fù)雜。教育領(lǐng)域的個(gè)性化教育可以有效地幫助學(xué)生找到適合他們個(gè)人需求和興趣的新學(xué)習(xí)材料或活動，可以提高學(xué)生的參與度和積極性，并能提高學(xué)生對教學(xué)過程的滿意度。

1.3 為普適性教育提供智能教輔工具

人工智能憑借一對一的輔導(dǎo)或設(shè)置個(gè)性化的課程計(jì)劃等技術(shù)，可用于支持普適性教育。這是一種新的教學(xué)和學(xué)習(xí)方法，旨在根據(jù)每個(gè)學(xué)生的獨(dú)特需求和能力來定制學(xué)習(xí)計(jì)劃。人工智能可以分析學(xué)生的成績數(shù)據(jù)，以確定學(xué)生可能有困難的領(lǐng)域，并提供額外的支持或再教育。人工智能可用于支持學(xué)習(xí)需求的早期識別，這指的是盡可能提早識別和解決學(xué)生的學(xué)術(shù)、社會或情感需求的過程。早期識別學(xué)習(xí)需求很重要，因?yàn)樗梢詭椭乐箤W(xué)習(xí)困難變得更加嚴(yán)重，并可以幫助確保學(xué)生得到他們在學(xué)校取得成功所需的支持?；谌斯ぶ悄艿闹悄茌o導(dǎo)系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地識別學(xué)生的學(xué)習(xí)需求并提供適當(dāng)?shù)闹С?，這可以提高學(xué)生在各種衡量標(biāo)準(zhǔn)上的表現(xiàn)，包括考試成績和課程成績。人工智能在早期識別學(xué)習(xí)需求方面的潛力是巨大的，因?yàn)樗心芰椭逃咛嵩缱R別和解決學(xué)生的學(xué)術(shù)、社會或情感需求，這可以改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

人工智能可以分析學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)風(fēng)格，并提供個(gè)性化的內(nèi)容和資源建議，這些建議是基于學(xué)生過去的表現(xiàn)、學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格或其他相關(guān)因素形成的大數(shù)據(jù)。

2 人工智能給教育實(shí)踐帶來新挑戰(zhàn)

在教育界，人工智能帶來的教育方式的改變，推動著人才培養(yǎng)目標(biāo)的轉(zhuǎn)型，與此同時(shí)，人工智能還不斷誘發(fā)教育中的技術(shù)依賴、學(xué)術(shù)濫造、智能歧視等問題，并將在一定程度上打亂傳統(tǒng)的教育秩序。

2.1 引發(fā)教育倫理危機(jī)

人工智能在教育實(shí)踐中的使用容易引發(fā)教育倫理危機(jī)。例如在角色期望方面，教師普遍希望人工智能作為教學(xué)輔助而并非直接代替他們完成教學(xué)任務(wù)，普遍擔(dān)心人工智能教育應(yīng)用會引發(fā)隱私方面的風(fēng)險(xiǎn)，更傾向于強(qiáng)調(diào)個(gè)體自主性以化解準(zhǔn)確和透明的沖突。

筆者認(rèn)為人工智能（AI）在教育領(lǐng)域的使用有以下倫理問題。首先是歧視問題，人工智能系統(tǒng)可以使它所訓(xùn)練的數(shù)據(jù)中存在的歧視永久化。這可能導(dǎo)致學(xué)生評價(jià)的不平等和不公平的結(jié)果，特別是歧視與種族、性別或社會經(jīng)濟(jì)地位等因素有關(guān)。其次是隱私泄露問題，人工智能系統(tǒng)通常涉及收集和處理大量的學(xué)生數(shù)據(jù)。這可能會引起學(xué)生隱私泄露和數(shù)據(jù)安全的風(fēng)險(xiǎn)。再次是人類工作被替代的風(fēng)險(xiǎn)，人工智能在教育領(lǐng)域的使用會導(dǎo)致人類教育工作者和其他教育專業(yè)人員被取代，可能會導(dǎo)致大量失業(yè)和經(jīng)濟(jì)秩序混亂。最后是整個(gè)決策過程缺少透明度問題，人工智能系統(tǒng)的運(yùn)作過程被包裹在技術(shù)黑箱之內(nèi)，可能難以理解和解釋，使教育工作者和學(xué)生難以理解相關(guān)教育過程的決策是如何做出的，引發(fā)信任危機(jī)。

2.2 引發(fā)師生角色的適應(yīng)困境

為了使人工智能在課堂上有效，教師必須愿意采納和使用它。但在教育實(shí)踐中，部分教師可能對使用人工智能有抵觸情緒，有的是因?yàn)樗麄儾皇煜と斯ぶ悄?，有的是因?yàn)樗麄儞?dān)心人工智能對他們的角色和責(zé)任有潛在影響。人工智能系統(tǒng)無法像人類教師那樣吸引學(xué)生，部分老師不熟悉人工智能不知道如何在課堂上有效地使用它，這提高了教學(xué)過程中保持學(xué)生的興趣和動機(jī)的難度。部分教師可能擔(dān)心人工智能對他們的角色和責(zé)任的潛在影響，并可能抵制使用它。如果教師認(rèn)為他們沒有得到必要的支持和資源來有效地實(shí)施和使用人工智能，他們使用人工智能的使用頻率會明顯下降。與此同時(shí)，部分學(xué)生可能更喜歡老師提供的人際互動和支持，部分學(xué)生可能無法獲得使用人工智能系統(tǒng)所需的技術(shù)工具支持和足夠的互聯(lián)網(wǎng)連接，這極大影響他們參與到這些人工智能系統(tǒng)中去。

2.3 引發(fā)現(xiàn)代教育模式的整合難題

人工智能系統(tǒng)通常需要與現(xiàn)有的教育系統(tǒng)和流程相結(jié)合，這對學(xué)校和教育工作者來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。這涉及技術(shù)問題以及與數(shù)據(jù)安全和隱私相關(guān)等多個(gè)方面的問題。在將人工智能（AI）整合到現(xiàn)有的教育系統(tǒng)中，也會產(chǎn)生諸多難題：第一，這與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性不足。人工智能系統(tǒng)需要與現(xiàn)有的教育系統(tǒng)和流程相結(jié)合，如果它們不兼容，這極易引發(fā)新的問題；第二，這種方式容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)安全和隱私隱患。人工智能系統(tǒng)通常涉及收集和處理大量的學(xué)生數(shù)據(jù)。這會引起對數(shù)據(jù)安全和隱私的擔(dān)憂，特別是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施不當(dāng)?shù)那闆r下；第三，融合過程缺乏培訓(xùn)和支持。人工智能適用于教育實(shí)踐過程的探索尚屬空白領(lǐng)域，教育工作者和管理人員需要培訓(xùn)和支持，才能有效地使用和整合人工智能系統(tǒng)到他們的教室和學(xué)校。將人工智能應(yīng)用于教育實(shí)踐領(lǐng)域也引起了人們對算法歧視的擔(dān)憂，這些算法系統(tǒng)具備加強(qiáng)現(xiàn)有歧視或延續(xù)陳規(guī)定型觀念的可能性。因此，必須仔細(xì)考慮在教育中使用人工智能的潛在后果，并確保這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施的公平和透明。

3 教育實(shí)踐領(lǐng)域人工智能適用路徑優(yōu)化

面對推進(jìn)全民終身學(xué)習(xí)的時(shí)代發(fā)展需要，人工智能教育應(yīng)用展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢，其智能化、自動化和個(gè)性化特點(diǎn)可以提供強(qiáng)大的助力。當(dāng)前，我們必須勇于把握技術(shù)變革所提供的發(fā)展機(jī)遇，應(yīng)對好技術(shù)變革所帶來的風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)，尤其對人工智能這類存在雙面性的新型技術(shù)，更要持有積極但始終謹(jǐn)慎的態(tài)度。

3.1 建立教育領(lǐng)域人工智能倫理標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)教育服務(wù)透明度

為了消弭人工智能引發(fā)的教育倫理危機(jī)，我們必須建立人工智能倫理標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)教育服務(wù)透明度。在政策層面，從傳統(tǒng)倫理學(xué)視角，須推進(jìn)道德自律、法律法規(guī)與監(jiān)管，為人工智能在教育中的使用制定道德準(zhǔn)則和最佳實(shí)踐、確保人工智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施能夠最大限度地減少歧視并促進(jìn)公平。建立健全實(shí)施強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)隱私和安全保護(hù)措施，以保護(hù)學(xué)生數(shù)據(jù)，確保人工智能在教育中的使用是透明的，人工智能系統(tǒng)做出的決定是可以解釋的。在技術(shù)層面應(yīng)從教育服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行教育倫理滲透，避免技術(shù)異化。這要求為教育工作者提供倫理教育培訓(xùn)和支持，幫助他們了解并在課堂上有效使用人工智能。這也要求開發(fā)更簡單、更容易使用的人工智能系統(tǒng)，使教育者和學(xué)生更容易使用確保人工智能系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)和流程兼容，并在需要時(shí)提供整合方面的幫助。與此同時(shí)，應(yīng)做好完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，提供資金和其他資源支持人工智能在教育領(lǐng)域中的實(shí)施和使用。

3.2 完善人工智能人性化機(jī)制，促進(jìn)師生角色融入

為了應(yīng)對師生角色的適應(yīng)困境并提高教師與學(xué)生的認(rèn)同感、參與感，相關(guān)的配套工作必須做到位。對于老師而言，為教師提供培訓(xùn)和支持幫助他們理解并在課堂上有效使用人工智能，確保教師擁有必要的資源和支持以便在他們的課堂上有效地實(shí)施和使用人工智能。此外，讓教師參與人工智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、決策過程，征求他們對在課堂上實(shí)施和使用人工智能的意見，確保人工智能的使用不會取代教師的作用而是支持和加強(qiáng)教師的教學(xué)工作效果。總的來說，在教育領(lǐng)域使用人工智能時(shí)，必須仔細(xì)考慮教師的關(guān)切和需求，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q典型和突出問題，促進(jìn)教師的認(rèn)同。對于學(xué)生而言，要反復(fù)測試并確保人工智能系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成具有吸引力和互動性的學(xué)習(xí)工具并納入游戲和模擬等元素以提高學(xué)生的興趣。除了使用人工智能系統(tǒng)外，應(yīng)當(dāng)為學(xué)生提供與人類教師和導(dǎo)師互動的機(jī)會，為可能遇到技術(shù)障礙的學(xué)生提供支持和資源，如提供技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)連接的機(jī)會。在這個(gè)過程中，應(yīng)收集教師和學(xué)生的反饋意見，并利用這些反饋來進(jìn)一步改善人工智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。

3.3 加強(qiáng)智能系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)線上線下有機(jī)融合

為了應(yīng)對傳統(tǒng)教育模式與現(xiàn)代教育模式的整合難題，促進(jìn)人工智能與現(xiàn)有教育系統(tǒng)的整合，應(yīng)同步推進(jìn)教育類人工智能和教育元宇宙，打造智能交互、虛實(shí)融合的新一代教學(xué)環(huán)境，創(chuàng)設(shè)“AI+場景”的沉浸式、體驗(yàn)式、交互式學(xué)習(xí)空間。首先，確保人工智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施與現(xiàn)有系統(tǒng)和流程兼容，實(shí)施強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)安全和隱私措施，以保護(hù)學(xué)生數(shù)據(jù)。其次，為教育工作者和行政人員提供技術(shù)培訓(xùn)和支持，幫助他們掌握如何在教室和學(xué)校中有效使用人工智能工具。確保人工智能的使用是透明的，人工智能系統(tǒng)做出的決定是可以解釋的。在將人工智能納入現(xiàn)有教育系統(tǒng)時(shí)，必須仔細(xì)考慮教育工作者、管理人員和學(xué)生的關(guān)切和需求，并采取適當(dāng)措施回應(yīng)解決這些關(guān)切，促進(jìn)人工智能與這些系統(tǒng)的整合?？偟膩碚f，在課堂上使用人工智能會帶來一些挑戰(zhàn)，但只要仔細(xì)全盤規(guī)劃和考慮，就能有效地使用人工智能來提高和支持教學(xué)。

人工智能有可能使教育領(lǐng)域的各種行政任務(wù)自動化，如數(shù)據(jù)輸入、教學(xué)日程安排以及學(xué)生注冊和課程管理。

4 利用人工智能升級教育模式

人工智能（AI）在教育領(lǐng)域的未來涉及持續(xù)擴(kuò)大其使用范圍，并融入教育系統(tǒng)的各個(gè)方面。第一，人工智能可以根據(jù)學(xué)生的個(gè)人需求和能力，為他們提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。這涉及使用人工智能來生成定制的課程計(jì)劃，提供個(gè)性化的反饋和支持，并跟蹤學(xué)生的進(jìn)展。第二，人工智能可以向?qū)W生提供個(gè)性化的輔導(dǎo)和指導(dǎo)，根據(jù)他們的個(gè)人需求和能力提供個(gè)性化的指導(dǎo)和反饋。第三，使用人工智能來實(shí)現(xiàn)教育行政任務(wù)的自動化。人工智能有可能使教育領(lǐng)域的各種行政任務(wù)自動化，如數(shù)據(jù)輸入、教學(xué)日程安排以及學(xué)生注冊和課程管理。第四，開發(fā)由人工智能驅(qū)動的教育平臺。人工智能可用于創(chuàng)建教育平臺，旨在為學(xué)生提供個(gè)性化和互動的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

5 結(jié)束語

人工智能（AI）正在以多種方式推動教育的創(chuàng)新和改進(jìn)。通過為學(xué)生提供個(gè)性化和有吸引力的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高教學(xué)效率，并支持教育的研究和發(fā)展，人工智能可以改變我們對教育的思考方式和教育的交付方式。然而，重要的是要仔細(xì)分析考量在教育中使用人工智能相關(guān)的倫理、技術(shù)和其他挑戰(zhàn)，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣響?yīng)對這些挑戰(zhàn)，確保人工智能在教育系統(tǒng)中得到有效使用。隨著人工智能的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人工智能會成為推動教育創(chuàng)新和改進(jìn)的重要工具。