智慧教育：人工智能教育的新生态

每次技术变革，都会带来教育领域的新变化，但并不是每次技术变革都会引起教育结构性变革。教育技术经历了多媒体技术、数字技术，不断发展。2016年，人工智能(AI)第三次浪潮的兴起，人工智能技术在众多领域都出现了突破性进展。现阶段，进入人工智能变革教育结构的关键时期，促进教育新生态的生成：由智能教育转向智慧教育，这是教育信息化发展的最高级阶段也是智能教育的未来形态。

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教育信息化发展的历史梳理

教育信息化从20世纪90年代起步至今，不断发展。教育信息化随着教育技术的发展，教育信息化程度不断加深，由多媒体教育、数字教育、人工智能教育，步入智慧教育。

(一)教育信息化的初级阶段:电化教育

这一时期由于技术的限制，人工智能还并未实现与教育的融合，只是局限在网络及硬件设施的引进，多媒体技术在课堂教学的实践的广泛运用。教育信息化理论不完善，教育信息化局限在物质层面的信息化，例如电脑、投影仪等硬件设置的购买，技术层面的信息化程度也不够，仅仅处于 PPT 的使用环节。教育信息化处于初级阶段，教育与技术的融合层次、融合范围非常低。

(二)教育信息化的发展阶段:数字教育

这一时期，随着计算机的广泛运用及网络的普及，计算机辅助教学、网络教育产生，这一时期人们主要是借助计算机进行部分教学活动，并且数字教育主要广泛运用于成人教育等非正规教育，尽管一直在提倡建设数字校园，但是真正建成数字校园的学校寥寥无几，教育技术在教育领域的运用浮于表层，只是实现了形式上的教育信息化。

(三)现阶段教育信息化的表现形式:人工智能教育

随着信息技术的发展，进入人工智能时代，这一阶段人工智能处于专用人工智能阶段，即在数据处理层面、感知层面实现人工智能技术的应用，人工智能在实践应用过程中主要体现了“感知智能”的特点，即具备感知环境的能力，为人工智能更深层次的应用奠定基础。这一阶段主要是致力于人工智能产品在教育领域的应用，例如，教育机器人，在线教育平台，智能测评系统，等等，人工智能技术在教育领域的应用，一定程度上提高了教学效率及教学效果。

(四)教育信息化的最高形态:智慧教育

随着大数据、虚拟现实技术的发展，人工智能由专用人工智能向通用人工智能变迁，推动教育结构性变革，催生教育新生态：智慧教育。采用生态观来指导教育信息化实现，通过人工智能与教育全过程的融合，构造智能教育新生态，回归教育育人的本质，培养智慧型人才。

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现阶段人工智能教育存在的问题

新事物的产生与发展并不是一帆风顺的，尽管人工智能在1956年就产生了，但是其在2016年才有了突破性的发展和在社会各领域的应用。教育技术发展到智能教育阶段，历程并不长，这一时期人工智能对教育的冲击力度还不足以从根本上改变教育的传统生态。教育与技术的融合本身就存在适应性的问题。现阶段人工智能教育存在以下几方面的问题。

(一)教育理念过分注重技术导向，忽视“人”这一智慧主体

长期以来，在人工智能教育阶段，对于技术的崇拜达到前所未有的阶段，进入一个只见技术不见人的怪圈。只注重技术，忽视了人与人工智能技术交互发展的智慧生态。具体表现在：一方面，在教学过程中，采用新的技术、教学设备运用于教学过程，注重人的知识、技能的培养，忽视情感、价值观的培育，智慧人是作为有血、有肉、有情感的人，而不是机器;另一方面，过分夸大人工智能在教育领域的作用，不顾教学规律和教学过程，不管教学过程是否需要技术的运用，忽视教学规律，都运用技术进行教学。有时反而因为人工智能技术在教育过程中的运用，影响了教学效果。究其原因，都是忽视人作为教育主体导致的，亟须认识到，无论技术如何变革教育，无论教育信息化发展到哪个阶段，教育的最终目的都不是传授知识，而是促进人的智慧、全面、可持续的发展。

(二)教育理论发展与实践应用脱节

现阶段，对于教育信息化发展理论的研究比较多，然而，在实际应用过程中，由于技术的复杂性，加之人工智能技术与教育融合的深度不够，实践过程中会产生这样那样的问题。数据在人工智能发展过程中扮演着重要的角色，不可否认数据是产生智能的基础，足够的高质量数据才能促进人工智能技术价值的发挥，减轻教师、学习者以及管理者的重复性工作，使教育教学更具个性化与科学性。大数据的产生极大地推动了人工智能的发展，然而，教育领域由于教育数据存在这样那样的问题，阻碍智能教育的开展。首先，教育数据较少，由于教育数据受地域、时空的限制，其具有天然的复杂性，统计起来较为困难，难以统计全面，导致教育数据的缺失，无法为人工智能教育提供足够的数据支撑。其次，教育数据的质量不高，即教育数据的可信性有待进一步提升，由于教学是非线性的活动，教学的情境性和动态性，导致学生、教师情感、学习体验等方面的数据，存在记录困难的特点。最后，目前教育数据的统计并没有形成统一的标准，教育数据的数量及质量直接制约着教育实践。

(三)教学模式仍依赖于传统教学模式

现阶段我国教育的开展仍依赖于传统教学模式，课堂教学、教师教学占居主导地位，人工智能技术只是作为课堂教学的辅助模式，例如教育机器人，它只能替代教师的部分工作，更多情况下，教育机器人作为教师助手的角色出现在学校教育当中。线下教学仅仅局限于在线预习、在线测试，集中于对学生知识的丰富、技能的培训，而在情感、态度、价值观的培养上仍是依靠传统教师身临其境的教学来培养。尽管我国教育已经步入智能教育阶段，但是，人工智能教育现阶段发展仍集中于理论层面，智能教学设备、仪器的使用，智能教学平台的运用仍处于部分地区，尤其是东部发达城市，适用范围有限，使用程度也有限。智适应教学模式作为智慧教育模式的具体实现形式，并未在教育过程中普及应用，智慧城市、智慧校园、智慧教室也并未大范围实现，导致智能教学生态系统并未形成，难以撼动传统教学结构，教育新生态并未产生。

(四)教育内容过分注重知识、技能的传授，忽视情感、态度、价值观的培养

人工智能在教育领域的应用存在片面化、狭窄化的现象，直接制约教学效果的产生。主要表现为：一方面，人工智能与教育的融合局限于某一个具体领域的融合，人工智能的应用多集中于教学、实习或管理等某个特定的教育领域，或者只注重教学效果的提升，忽视学生整体素质及能力的提升和发展，忽视学生情感及价值观的培养，人工智能在教育领域的应用过于片面化;另一方面，现有人工智能在教育领域的应用范围相对过于狭窄，大多数教学应用采用 PPT、资源包等形式，以文本、图片和音频、视频资源为主，且层次相对较低，对于知识深层次理解所需的资源，尽管已有一些虚拟仿真工具，但多数是基本原理的模拟，方式比较单一，且多聚焦于学校教育领域的应用，如辅助教学系统、智能测评系统等。忽视了人工智能在家庭教育、企业职工培训等领域的应用，忽视非正规教育及非学历教育，窄化人工智能教育的内涵。

(五)智慧型人才培养不足

人工智能时代，我国智慧型人才缺口巨大，亟须教育变革，同时，还离不开具备智能教师。因此，智能型人才包括两层含义：智慧型人才和智能型教师。所谓智慧型人才，是指这部分人具有知识、能力，更重要的是具备数字素养，能够应用人工智能，并能与人工智能协作，具备综合素质及创新能力。在人工智能最为发达的美国，具有大量的智能型人才，并且大量的高等教育院校都设有人工智能专业，确保了智能型人才培养的可能性。在很长时间内，中国许多高校尚无人工智能专业，近年来，众多高校纷纷设立人工智能专业，但是数量及质量也有待进一步提升，远不能满足经济社会发展对智能型人才的需求。另外，我们还需要大量的智能型教师，这是培养智慧型人才的保障。就目前情况来看，我国严重缺乏人工智能教师队伍及课程体系，严重阻碍智慧型人才的培养 。03

从人工智能教育走向智慧教育的现实转化

从教育信息化发展进程以及教育改革的本质规律来看，技术显然并不具有自发产生改革的能量，所以我们一贯秉持“技术促变教育而非引领教育”的观点。随着人工智能技术的不断发展及其与教育融合程度的不断加深，催生了教育新生态：智慧教育。智慧教育是一种全新的教育生态，是实现教育由二维空间向三维空间转变、培养“智慧人”的必然形态。

(一)环境优化:将智慧教室作为智慧教育发展的新生态环境

教育的结构变革并不是突发的，也不是一蹴而就的，是一个伴随着技术发展更新渐进的过程。智慧教育更多的是通过情感体浸润式教学，培养学生的知识、能力、综合素质，更重要的是培养学生的情感、态度、价值观，促进人的全面发展。这就需要一个智慧教育的环境，潜移默化地对学生产生影响，让学生浸润在智能化教学生态环境中，借助智能化教学手段，促进个体智能的提升、智慧的实现。教室是进行教学的最重要场所，人工智能与教育融合推动传统教育实现结构性变革，力图打造一个全新的网络学习空间，即智慧教室，这为智慧教育的开展提供了一个新的实践场所，这是开展智慧教育的前提和基础。智慧教室是一个以学习者为中心的，由移动设备、大数据借助人工智能技术构成的一个数字化、智能化教室。智能教师的最大特点就是为学生学习、教师教学提供了一个全新的环境和有效的教学、学习工具。智慧教室的学习理念是个性化学习理念、终身学习理念，其特点是教育资源共建共享、智能教学平台优化、教师和智能机器协作、教学模式智能化，让无边界学习成为可能。只有浸泡在智慧教育的环境中，才能让学生、教师更多地了解智慧教育、接受智慧教育、实现智慧教育，潜移默化地达到培养全面发展的人的最终目标。

(二)多元协同:多元协同打造智慧教育实践共同体

人工智能进入2.0阶段，基于网络的群体智能开始萌芽，在 2016 年首期 Science 杂志上发表了“群智之力量”，把群体智能分成三种，第一种是众包的模式，第二种是工作流程模式，第三种是协同求解问题。我们可以用网络组织非常大的能力去解决以前不可能解决的问题。智慧教育作为一门交叉学科，亟须教育领域、人工智能领域的专家、团队多元互动，打造实践共同体。智慧教育的开展可采用“交叉研究中心”定位，即通过构建大数据平台，引入教育领域专家、教师，人工智能领域的专家及团队，研发智能教育产品，实施智能教育系统升级，最终落脚到培养符合人工智能时代发展的人才。在这个实践共同体中，各人员在行政上有各自所属的机构，但是在智慧教育领域，有共同的研究对象、统一的物理空间，或者可以通过网络平台的形式，实现资源共建共享、研究成果的共建共享。例如可以采用企业进课堂的形式：一方面，可通过企业进课堂的方式，让学生了解人工智能，对学生进行人工启蒙教育;另一方面，许多学校在人工智能教学方面，缺乏自主教研能力，企业可以帮助学校建立健全的人工智能学科体系。

(三)模式构建:人机一体构建智能教学生态系统

人工智能教育最终探讨的是人工智能教育落地问题，即通过人工智能与教育融合，实现智慧教育，这就需要借助于“智能教学生态系统”，培养一批具有知识素养、能力素养及数字素养的“人工智能时代原住民”。正如有句话所言，比人类更强大的不是AI，而是掌握AI的人类。

1.教学模式:混合式教学模式的应用

我国人工智能进入以大数据为支撑的强人工智能时代，大数据的出现极大地推动了人工智能与教育的融合，首先就是变革了原有线下教育模式，线上教学进入人们的视野，并逐步取代线下教学的部分功能。基于大数据对学生的个性、已有知识结构进行全面分析的基础上，提供适合学生的学习内容，进行因材施教，这是终身学习社会下对于教学模式变革的要求。这一时期教学模式由传统教学模式向混合式教学模式转变。所谓混合式教学模式是指融合线上教学与线下教学的一种教学模式，混合式教学模式集合了线上教学与线下教学的优势，大数据的出现为混合式教学模式应用提供可能。线上教学采用智适应学习，让学生实现个性化学习;线下教学采取传统教学模式，弥补线上教学在情感、态度、价值观等方面的不足。满足人们随时随地接受教育的需求，实现了正规教学与非正规教学的融合，并且通过建立数字教学资源平台，确保实现优质教学资源的共建共享。

2.教学内容:兼顾知识、能力与数字素养

技术更新、升级，对人才提出了新的需求，尤其是人工智能的快速发展，需要人们不仅具有知识、能力，还要具备数字素养，以适应人工智能时代的需求。所谓数字素养，包含两个方面的内容：技术层面，能够基于数据分析进行读、写、使用、解释与交流的能力;人文层面，指对于人工智能、信息技术的情感、态度及价值观，这是建立在技术层面的基础上，实现与智能机器协同工作、明确个人在信息时代的责任和义务。《新一代人工智能发展规划》指出，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地。因此，有必要在中小学及大学课程设置时融入相关人工智能相关的知识，尤其要加强 STEM、计算机、AI、机器学习等课程的内容建设，展现多学科的教学功能。同时，课程的内容还应该包括信息时代具有的伦理道德、网络安全、个人隐私等内容，为学生成为人工智能时代原住民打下基础。学校为学生开设科学素质教育课，不仅要让他们掌握人工智能的相关技术，更主要是教学生们如何应对未来的人工智能社会。

3.教学策略:进入人机共教阶段

随着人工智能在教育领域的广泛运用，智能机器人、辅助教学设备等的兴起，一个问题产生了“教师还有没有必要存在?”如果把“教育”拆分解读为“教书”和“育人”两部分，那么人工智能起到作用的领域现阶段主要集中在“教书”领域，即知识的传授，“育人”这种促进人的心理发展、培养人的综合素质的工作，还是要靠教师来实现。其实，人工智能与教师并不是处于水火不相容的状态，人工智能时代更需要的是掌握人工智能的教师，进入一个人机共教的阶段，通过人工智能将教师从繁琐的批改作业等重复工作中解放出来，让教师可以承担更有意义的工作。因此，应该构建人工智能教育教师队伍建设，提升教师运用信息技术进行教学的能力，最终实现人机协作，促进教学效果的提升。例如，具体可采取线上+线下的混合式研修，让教师随时、随地可以进行学习、提升自己的教学专业水平，另外，还要支持学校引入人工智能教学实验室，从学校层面积极推动教师加入人工智能教学行列，主动适应信息技术变革。

(四)人才培养:形成智慧型人才培养链

在人工智能时代，需要智慧型人才。所谓智慧型人才，是指在人工智能时代生活，受到人工智能的影响，并且接受人工智能教育，具备知识、能力及数字素养，能与人工智能机器人和谐共处，推动经济社会发展，满足个人多样化需求的居民。因此，新一代的学生，通过打造贯通小学到大学的智慧型人才培养链，将学生打造成为智慧型人才。在小学，进行人工智能启蒙教育，通过开设科学素质教育课的形式，让学生从小接触人工智能，培养他们的人工智能创新能力，学会应对人工智能社会;在中学开展人工智能相关课程，例如计算机技术、编程、大数据应用等课程，并运用人工智能教育开展教学，让学生学习人工智能，借助技能教学设备进行学习。高等院校，承担着科学技术发展及创新应用的重要作用，并且承担着培养人工智能专业人才的重任。因此，高等院校很有必要设置人工智能专业，设立人工智能专项研究机构。2017 年 5 月，中国科学院大学成立人工智能技术学院，这是我国人工智能技术领域首个全面开展教学和科研工作的新型学院，随后，西安电子科技大学、南京大学、天津大学、南开大学先后设立了人工智能学院。

(五)政策保障:出台智慧教育发展的政策法规

政策法规的导向，直接决定着智慧教育的发展程度与发展方向。政府在制定政策法规与进行实践时应包括以下内容：首先，加大资金投入，智慧教育的发展离不开资金的支持，尤其是相关项目的研发以及智能型人才的培养，都需要大量的资金投入;其次，政府从政策法规层面鼓励人工智能与教育融合，鼓励有条件的高等院校、高等职业院校设立人工智能学院，进行人工智能专业建设，支持项目试点，建立智慧教育实验基地;最后，智慧教育发展的基础是教育大数据。然而，我国教育数据一直以来都存在着数据数量不足和质量不高的现状。这就需要政府介入，公开数据支持人工智能教育研究与应用，建立教育数据库。政府还可以通过设置奖励基金等形式，鼓励企业、行业等机构参与到人工智能教育的行列中来。政府要为人工智能教育发展创建一个有利的制度环境。同时，必须认识到人工智能的两面性，2018年 5月 7日《中国机器人伦理标准化白皮书》评审会议召开。此次白皮书具有里程碑意义，因为它首次提出了针对机器人伦理问题的解决办法——中国优化共生设计方案。这一清晰的框架为进一步完善机器人道德伦理规范奠定了基础，只要人工智能的发展在一定约束下进行，风险就是可控的。

智慧教育是教育信息化的最终目标和最高形态，要实现智慧教育新生态还有很长的路要走。相信在“技术引领、智慧育人”的教育理念驱使下，教育信息化变革教育生态指日可待，智慧型人才将会在未来经济社会发展中扮演越加重要的角色。

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