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    人工智能與教育的結合,未來“智能教育”將如何發展?

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    人工智能與教育的結合,未來“智能教育”將如何發展?

    發布日期:2022-05-30 作者:sanli 點擊:

    一、教育信息化的發展

    目前,我國教育界常提“智慧教育”和“智能教育”。智慧教育與智能教育都可看作中國教育信息化發展階段所要經歷的教育形態。要想理清智慧教育與智能教育的發展,必先對教育的信息化有全局的把握和認識。

    教育信息化的發展伴隨著上個世紀90年代信息高速公路的興建而提出,而對于中國的教育信息化Z準確的起點是1995年中國教育和科研計算機網接入互聯網開始。2000年“校校通”工程及之后的“三通兩平臺”建設都顯示出我國開始大規模重視并發展教育信息化,這一時期的教育信息化可以看作是數字教育。

    2014年之后智慧教育發展迅速,國家層面要求我國2020年基本實現教育現代化。從上個世紀90年代開始,我國的教育信息化表現為數字教育向智慧教育過渡,而智能教育穿插在智慧教育發展的前期階段,因為目前看來現代社會的教育Z終要發展為智慧教育,而人工智能進入教育以后,從而使智能教育更好的服務于智慧教育,也讓我們更加推動智能教育的發展。

    二、人工智能+教育

    目前,人工智能發展火熱,正在滲透到各行各業,教育當然也不例外。在今天的人工智能還沒那么火熱之前,就有學者提到智能教育,認為智能教育是一種基于學習者自身的能力和水平,同時也要依據自己的興趣愛好,靈活的掌握運用信息技術,并通過技術來獲得豐富的學習材料,開展自助式學習的教育。

    在發展智能教育這個方面,韓國、新加坡是比較高度重視,早在2011年韓國教育科學技術部就向總統府遞交了《通往人才大國之路:推進智能教育戰略》提案,同時韓國也同年發布了《推進智能教育戰略施行計劃》,其中的主要核心內容就是要求韓國自2015年起將在一些學校正式實施“量體裁衣”式的智能教育,具體就是不用紙做的教科書,學生將在課上課下使用數碼教科書。難道只是簡單的認為智能教育就是電子產品與傳統教育的結合嗎?

    隨著今天人工智能的發展,今天的智能教育就僅僅是人工智能+教育嗎?我看來,未來的智能教育不只是狹義的電子產品或人工智能在教育領域的應用,機器的智能解放了人的智能,相反它也促進了人類更高層次的智能,也可以說人類的智慧的發展,Z終走向了一個人機協同智能,邁向智慧教育。

    三、智能教育

    2017年7月8日國務院發布了《新一代人工智能發展規劃》,在這個關于人工智能規劃中第一次正式定義了中國本土的智能教育:利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革,構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系。開展智能校園建設,推動人工智能在教學、管理、資源建設等全流程應用。開發立體綜合教學場、基于大數據智能的在線學習教育平臺。

    目前的人工智能技術正處于一個“微妙”時期,它必須要與各個領域進行“碰撞”,以達到相互促進發展的目的,因為這是技術本身的屬性,技術就是處于服務和支持的地位,技術就像地基一樣,只有牢靠的地基,才能建成摩天大樓,相反,摩天大樓的建成也必須在地基的上面修建,脫離了地基,摩天大樓也就成了空中樓閣,我們都知道,一切的空中樓閣都是假象,而我們社會的發展和進步不可能靠假象牽引,必須落實到腳下。

    智能教育中“智能”的背后,除了需要先進的教育教學理念,更是離不開人工智能技術的支撐。換句話來說,運用先進的人工智能技術變革教育教學理念,Z終實現教育的智能化。目前,我們普遍認為教育正朝著智能化、個性化、精準化、泛在化的方向發展,而要想實現這些方向都要依托于智能教育的發展。

    四、智能教育的發展

    智能教育的Z終目標就是培養人們的高級思維能力和創新能力,這就要求人們在學習過程中不應該只是停留在知識的淺層次的理解中,這是不可能培養智能時代所需要的創新人才,必須將學習和教學的著眼點由知識的理解和記憶轉向在基本內容的深入探索,并向創新方面發展,這樣才能落實到創造、創新層面。對于智能教育我的幾點理解如下:

    人工智能領域的學者站在人工智能發展的水平搭建了基于大數據的平行教育平臺,人工智能領域的專家站在技術的地基上構造教育各個模式的改革,雖然地基比較牢固,可能對教育的理解不太深入,這也就是需要我們把搞技術的和搞教育的人們結合起來,相互合作,才能有基礎的對未來教育進行改革。

    前面提到我國智能教育的建立的一個方面就是基于大數據智能的在線平臺的建設,關于大數據我們都相信里面蘊含著寶貴的、有用的信息。因此,從事教育的人們都認為未來的教育和學習將進入大數據驅動的新時代。從事教育的人們希望通過大數據來分析學習進程和結果,并且進一步改善教學的方式和方法,有助于實現“改善學習成果、促進自主學習”,Z終還是要改善我們目前的整體學習環境和教學環境。指出一個大數據在教育領域的優勢就是大數據可以進行學習的“概率預測”。具體來說就是通過大數據,我們可以對學生的整體學習情況和每一學生的每個知識點的掌握程度有非常具體的分析。然后,如果一位同學對七年級的一個數學知識點總是搞不懂,這時我們可以利用大數據分析,換一種學習思路,為這位學生選擇Z有效的教材、教學風格和反饋機制等。

    (1)智能教育平臺的搭建

    人工智能領域的學者正在以各種各樣的CPSS(信息物理社會系統)搭建智能社會的基礎設施,形成“人機結合、知行合一、虛實一體”的智能社會?;诖朔N人工智能對各領域基礎設施的構建,那么反映在教育領域,就是對未來智能教育的基礎設施的構建。智能教育平臺的搭建應包括兩個方面:其中一個是線上智能教育平臺,學生網上的一切活動都將被追蹤、記錄;另外一個就是線下的智能教育平臺,例如學生紙質版的作業都可以通過平臺進行拍照轉化成文本形式進行存儲。此時通過這兩個平臺數據的整合也只是一位學生的實際數據,對于人工智能領域提出的平行智能理論知道,實際數據對解決問題是不完備、不完善的,這時就需要通過這些實際數據生成大量虛擬數據來完善所有的場景,記錄學生的檔案數據、學習成績、時間數據、掌握知識情況、特長愛好、閱讀數據等,這些都基于描述智能,然后通過預測智能產生學生的學習偏好、特長特點、智力水平、學習薄弱環節等,Z后經過引導智能輸出個性化推送、職業發展、專業發展等。所有的這些做法都將從學生一入學就將開始,讓每個學生都能接受適合自身特點的個性化學習,創造出了一種個性化的教育模式。


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    2)學習資源的動態生成

    智能教育中的資源應該從預設型變成過程生成型。其實所有的預設型的資源為面對全部缺少部分重要的部分,并且各地地方所用的教材版本有所不同,預設型的學習資源并沒有通用性,所以智能教育追求的是學習資源的動態生成。關于怎么動態生成,例如,學生可以在平臺發布自己的知識,自己的作品,與其他伙伴一起共享知識,這應該也是一種學習資源的動態生成。比如生物課堂中,關于光合作用這個概念,初中生和高中生的要求理解層次就不同。初中生只需要知道光合作用是植物吸收二氧化碳并放出氧氣和水的過程;高眾生就需要知道植物吸收二氧化碳是怎樣生成氧氣和水的,要知道這個過程包括“光反應”和“暗反應”兩個過程。高中生可以制作具體的過程虛擬仿真的3D過程圖,供初中生學習光合作用時的一個擴展視野的材料。相信隨著智能化的普及,高中生也是有能力制作3D模擬圖的。

    3) 虛擬與現實的結合

    智能教育平臺充分表現社會性、實踐性、現實性,進而基于真實的課堂、場景、活動和競賽進行教學,學校與社會實踐相結合。當小學生學習到恐龍生活的時代時,智能教室要讓學生一種沉浸于恐龍世界的真實體驗,基于真實情境的教學才能給學生更好的體驗感,這樣的記憶才會深刻。值得一提的是,真實的虛擬環境可能更適合理科知識的學習,對于文科知識有時會限制到學生的想象力。一方面是這種由于距離、花費、歷史等原因,必須要虛擬來實現,另一方面就要求我們應該加強現實的活動體驗。學習谷物的知識,我們就可以到農田去真實體驗一些谷物的形態。

    4) 創造性場景基地

    在模式、內容、測驗、平臺等方面全面支持學生的研究和創造。人工智能時代的智能教育必須要有智能實驗室,供學生進行創造性的開發、實驗。延伸到課堂外的一個以學習者為中心的學習環境。

    5) 跨學科的學習體驗

    STEM教育相同,智能教育也應該培養學生的跨學科思維。比如我們在制作一個機器人,我們不光會寫算法編程,也應該懂得機器人外形的美學機理。智能教育不應該過分強調學科之間的分割,重要的是教授學生了解學科之間可以相交的領域。

    6) 智能腦與人腦的協同

    現在教育領域都在利用一些平臺對學生進行個性化即精準推送。教育資源可以按需使用,根據學生的學習偏好推送學習資源,教師課前根據課上的講課需要推送資源等等。不禁讓我產生一個疑問,我們可以根據學生的海量數據計算出某個學生現在數學知識學不會是因為當初六年級的數學知識點不會導致,系統可以推送于當時相關的數學知識點讓學生學習,我們就會因此假想學生弄懂了當時的問題,那么接下來的數學問題就會迎刃而解了,要是這個邏輯,那我們每個人在機器的幫助下都能成為數學天才了嗎?恐怕不然吧,我們似乎忽視了每個還是都是有智力差距的,盡管我們目前的社會聲稱每個孩子都是一樣的,可是從生理學角度解釋,孩子的智商就是存在差距,與其說有差距,不如說人的智力水平是有限的,這一點就無可厚非了。比如,人和機器同時計算823是多少時?相信機器肯定比人計算所耗時少。人的智力水平有限,智能教育一方面就是要從小培養孩子人機的協同工作,便是讓學生如何實現“智能腦”和“人腦”的合作,這也是智能教育應該具體思考的問題,并不是簡單的一個人機交互,而是一個更加深層次的學習、生活、工作中的交融。

    7) 知識的可視化中引入知識的自動化概念

    目前信息時代數據處理與顯示呈現的是一種數據的可視化,可視化是教育觀摩、巡視、監控的必然功能。目前可視化實現的具體方面包括:j可視化監控,通過觀看窗口可以監看教育應用系統的運行狀態;k可視化呈現,通過圖形界面,可以更加清晰,全面的呈現各類教育統計數據;l具有良好、流暢的操作界面,以可視化的方式操作教育設備和應用系統。目前,人工智能領域平行區塊鏈技術是知識自動化的重要基礎和關鍵技術之一,技術的突破已經使我們從工業自動化走向面向數據和網絡信息的知識自動化。所以智能教育也應該在知識的可視化中引入知識的自動化。面對海量數據,可以自行進行知識的產生、傳播、獲取、分析。例如,學生經過一學期的學習,系統收集到的學生這一學期的海量數據,主動進行分析、整理,生成報告提交給教師、家長、學生本人并存檔,以顯示學生這一學期的學習情況。專家系統就是一種類型的知識自動化,專家系統本身就存儲海量的數據,當教師遇到學生身上的問題時,參考于專家系統,并基于自己多年的教學經驗,這樣才是更加個性化并有針對性的教學。

    8) 智能教育應該從小學就培養學生基本的編程能力

    《新一代人工智能發展規劃》提出,實施全民智能教育項目,在中小學設置人工智能相關課程,逐步推廣編程教育,鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發和推廣。支持開展人工智能競賽,鼓勵進行形式多樣的人工智能科普創作。智能時代人工智能會創造更多的新工作,而這些并將和人工智能有關,所以智能教育少不了對學生基本計算思維的培養,就需要越來越低齡化的學習編程課程。

    總之,人工智能與教育的結合使智能教育將朝著個性化、精準話教學發展,未來教師將被取代的只是那些不會使用技術的教師。

     


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