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人工智能教育应用的核心价值及美好前景

类别:公司新闻   发布时间:2020-05-08 09:11  

* 本文摘自国家社科基金“十三五”规划2017年度教育学一般课题“基于学习科学视角的游戏化学习研究”(课题编号:BCA170072)研究成果。

肖睿,肖海明,尚俊杰.人工智能与教育变革:前景、困难和策略[J].中国电化教育,2020,(4):75-86.

如果希望将人工智能有机地融入到教育中,理论上说,我们应该知晓教育中到底存在哪些问题?人工智能在教育中到底有哪些应用价值,可以解决哪些问题?综合前面对人工智能教育应用的发展历史的分析,结合其他专家学者的建议,我们认为人工智能教育应用的核心价值如图1所示。

自从夸美纽斯提出班级式教学以后,教育领域逐渐形成了以班级授课、学校学制为主的教育模式,并逐步演变成现代主流的学校管理模式。这种方式确实大大提升了效率,为工业革命培养了大量急需的人才。但是这种整齐划一的培养方式必然会带来另外一个问题,就是如何因材施教实现个性化学习的问题[23]。爱因斯坦曾经说过,“每一个人都是天才,但如果你以爬树的能力来判断一条鱼的价值,那么这条鱼一生都会觉得自己是一个笨蛋”。随着时间推移,时代变革,当今个性化学习越来越受重视。我们知道,如果真想“一个都不能少”,就需要仔细分析每一个学生的每一个学习行为,然后给予精心的个性化指导,这样才能尽可能确保每一个学生都能成才。可是现实中教师一般要面对几十位学生,他没有足够的时间和精力去分析每个人的每次学习行为。

依靠人力不太现实,那么是否可以依靠计算机呢?比如,借助英语作文自动批改软件,教师就可以反复精心批改每一个学生的每一篇作文[24]。事实上,企业领域在这方面用得比较早,比如10多年前就有超市靠分析购物小票发现买啤酒的人经常买尿布等规律,借此他们可以决定进什么货,怎么摆放。在教育领域,过去很多数据都不是电子的,比较难以分析,但是现在越来越多的数据已经变成了电子数据,因此就可以利用大数据技术进行深度分析,借此发现更多以前靠经验未能发现的规律,然后给予学生更加科学、更加个性化的指导。

我们设想一下未来的学习场景:计算机借助人工智能和大数据技术,基于学生以往的成绩和课堂表现给学生讲合适的学习内容,学生在学习过程中会根据学生的表情反馈适当调整(如果是教师讲,也会根据系统的提示进行调整),下课后会基于每个学生的水平、课堂表现布置适合的、个性化的作业,计算机也会对学生的作业进行精心批改,发现学生存在的问题,并给教师提供学习报告。

简而言之,实现个性化学习基本上是教育领域终极追求目标,过去依靠传统教育方法很难实现,依靠人工智能技术也未必就能实现,但是至少是目前看来最具可能性的方法(当然,需要结合小班教学等方法),所以,实现个性化自适应学习也是人工智能教育应用最重要最核心的价值。

虽然个性化学习是教育领域最重要的追求目标,但是从前面的人工智能教育应用历史发展可以看出,人们最初最看重的是利用人工智能来辅助教师工作,让计算机像老师一样来指导学生。原因也很简单,人们对教育质量的追求是没有止境的,但是社会对教育的投入是有一定限度的,这中间就有一个矛盾,而解决的办法就是让人工智能来辅助教师。

事实上,有很多学者研究过中小学教师、乃至大学教师工作负担的问题,比如邵忠祥等人对贵州省黔东南民族地区农村小学教师的调查显示,因为工作负担比较重,工作压力比较大,超过20%的小学教师表现出职业倦怠[25]。解决教师压力大的问题,一方面可以是加大教育投入,增加教师编制,缩小班级规模,优化工作流程等;一方面可以利用人工智能帮助教师完成一些事务性辅助性工作。

现实中也有地方在试验人工智能教师的价值,2009年,日本一所小学就引入了机器人“萨亚”老师,它可以回答一些简单的词语和问题。2018年,芬兰一所小学也引进了几名机器人教师。其中有一位教师会多种语言、还会跳舞[26]。在国内,余胜泉等人尝试开发基于人工智能的育人助理系统——“AI好老师”[27]。方海光等人也在探索人工智能教育机器人支持下的“双师课堂”[28]。

面对这样的现象,人们可能会产生一个疑问:人工智能真的能替代教师吗?2016年初,美国佐治亚理工学院在一门课程中安排了8位人类助教和1位机器人助教,他们总共回答了大约300位学生在线提出的约1万个问题。其中只有一名学生对机器人助教的身份产生了怀疑[29]。当然,机器人能当助教不代表能真正担任教师,卡尔·本尼迪克特·弗雷(Carl Benedikt Frey)和麦克尔·奥斯博(Michael A. Osborne)曾进行了系统研究,他们认为,“在美国,未来20年内大约有47%的岗位会受到人工智能的威胁,不过,其中小学和中学教师被替代的概率分别只有0.44%和0.78%,其他学段教师被替代的概率也很小”[30]。主要是因为教师从事的工作包含较强的社交能力、同情心、创意和审美能力等能力,所以很难被人工智能替代。

当然,人工智能不能替代教师不代表人工智能不重要,懂得利用人工智能的老师可能会替代不懂得利用人工智能的老师,人机协同才是未来的发展趋势[31]。人工智能教师可以协助人类教师自动出题、自动批阅作业、自动诊断学生存在问题、对学生进行个性化的教学指导、对学生的心理和身体健康进行评测、对学生的生涯发展进行规划等[32]。简而言之,让人工智能教师做机器该做的事情,让人类教师做人该做的事情[33]。这样,未来的教师就可以变成一天二十四小时不知疲倦地工作,无所不知、无所不能但是又很幸福的“超级教师”。

对于教育来说,技术促进教师的教和学生的学确实是最重要的价值,但是也是相对比较难实现的,而最容易实现的可能是在管理方面的应用。江凤娟和吴峰指出,“信息技术对于高校的变革首先是从管理领域开始的,管理信息化可以降低高校管理成本,提升管理效益,扩大高校最佳学生规模,促使高校走内涵式发展道路”[34]。事实上,目前众多的大中小学正在努力将人工智能应用到食堂、购物、门禁等领域,确实大大提升了管理效率,一定程度上也有助于提升决策水平。

相对于政府、军队、企业等组织来说,教育组织相对容易忽视效率。比如在高校中,最受关注的可能是学生培养、科学研究等与建设一流高校紧密相关的业务工作,而对于基建、后勤、财务、行政等日常事务工作往往容易被相对忽视。所以,在全世界的高校中,管理效率似乎都不是很高[35]。当然,高校管理效率可能比较低,但是办得却很有效,这是由知识分子组织的特点决定的[36]。关于这一点本文不再展开讨论,但是需要去思考,如何能够在办的有效的前提下,尽可能利用人工智能等技术同时提升管理效率、促进科学决策。

如果仔细分析一下,在高校包括中小学中其实可以做的事情非常多,尤其是在行政后勤服务支持系统中,因为学生的各种学习、餐饮、上网等信息都被记录下来,因此几乎每一件事情都可以通过优化流程、结合数据分析得以大大提升效率。从而可以通过精致化管理实现“看不见的服务和管理”,让服务和管理无处不在但是又不可见,从而给师生节省大量的时间,可以让他们去做更多的世界一流的教学研究工作。