人工智能何以驅動教育變革

文/任友群 華東師范大學教授 教育部教育信息化專家組秘書長

人工智能何以驅動教育變革

文/任友群 華東師范大學教授 教育部教育信息化專家組秘書長

從1956年提出“人工智能”至今已過去60余年。近幾年，人工智能在這些領域取得的突破性的進展，受到了前所未有的關注。在2017年10月召開的中國共產黨第十九次全國代表大會上，人工智能作為科技領域最具代表性的技術，被寫進十九大報告，成為國家戰略的一部分。未來，人工智能的發展將如何影響包括教育領域在內的經濟社會的方方面面，這是人們必須思考的和面對的問題。

教育的目標：從知識的傳遞到文化的傳承與創新

人工智能并不像過去的自動化機械系統一樣，僅僅取代人們的大量體力勞動，提升人們的生產效率；人工智能已然可能取代成熟領域內的部分腦力勞動。二十年前，當深藍（Deep Blue）在國際象棋上戰勝當時世界排名第一的加里·卡斯帕羅夫（Г а р р и К а с п а р о в）時，人們還認為，在可預見的未來，圍棋還是計算機無法超越人類的領域。近幾年來，圍棋高手與人工智能一次次的對決，最終的結局一次次地顛覆我們之前的認識。直到最近的人工智能阿法元（AlphaGo Zero）在不需要任何人類棋局經驗的情況下，僅僅通過自我博弈的方式就戰勝了上一代人工智能（AlphaGo）。中國棋手柯潔感嘆道：“對于人工智能的自我進步來說，人類在棋局上的探索已是多余。”那么，回到教育，我們很自然地會追問：“教育的目標與教育的內容會改變嗎？”面對如此嚴峻的挑戰，聯合國教科文組織在2016年發布《反思教育： 向“全球共同利益”的理論轉變？》（Rethinking Education：Towards a global common good?），重點闡述了21世紀需要重塑教育。社會學家丹尼爾·平客（Daniel H.Pink）指出，我們需要重新定義產業分類，注重發展“第四產業”——創意產業。創意產業的從業者需要六大必備能力，包括設計感、故事力、交響力、共情力、娛樂感、意義感。長久以來，教育目標是為了培養滿足社會某種工作需要的專門化人才，以分學科分專業培養的方式系統學習某一學科門類的知識。然而，如今教育目標需要從知識的傳遞轉變為文化的傳承與創新。文化是人類所獨有的，通過一代代的傳承與更新，人類才能在這個星球上得以延續。學習需要從內容延伸到思維，從技能延伸到能力，從知識的消費者轉向知識的創造者。人工智能雖然可以在成熟領域勝任、取代甚至超越人類的體力與腦力勞動，但是人們需要不斷尋找新的意義，在與人工智能的合作下，人類探索的邊界也將被大幅度地擴展。或許，未來二十年很多工作將被人工智能取代，但是新增的工作將遠大于被取代的工作，只不過我們需要更優質均衡的教育來縮小時代轉換之際帶來的隔閡。

教育的發展：從單一路徑到全方位多維度

我們無法準確預測人工智能時代教育的確切形態，只能立足當下展望未來。充分發掘人工智能的優勢，解決當前教育教學中的典型問題，進而驅動教育的變革和發展，是當前教育研究者和人工智能專家應當著力去做的事情。

基于人工智能的發展，語音識別、姿勢識別、表情識別、腦電識別等技術取得了進一步的發展，為教育研究提供了新的工具。探索并挖掘該類技術在教育中的應用情境、應用方式和使用效果，可以成為未來教育研究的一個方向。例如，在線學習的過程中，通過攝像頭捕捉到學習者在線聽講時候的表情，通過人工智能分析出表情對應的情緒，為大規模在線課程的授課教師提供準確的學生情緒反饋數據，幫助教師立即進行講課內容或教學方法的調整。而在線學習可能會成為今后每個人學習的最常態，人工智能將采集到學習者更多維度的數據，從而能夠察覺出我們尚未發現的教育教學規律。

與此同時，知識圖譜是顯示知識發展進程與結構關系的一系列表征，用可視化技術描述知識資源及其載體，挖掘、分析、構建、繪制和顯示知識及它們之間的相互聯系。面向不同層次教育的知識圖譜是實現個性化授導的基礎，是教育人工智能領域需要優先開展的基礎性工作。借助人工智能中的深度學習算法，我們可以不斷發現學習中的規則，進行過程性的學習評價與個性化反饋。

教師的角色：從知識的“搬運工”到學生成長的引領者

當人工智能與教育研究不斷深度交融，人工智能逐步扮演教育中智能導師的角色，這會對教師這個職業帶來怎樣的變化和挑戰，這同樣是一個值得實證探究的主題。從19世紀20年代美國心理學家西德尼·普萊西（Sidney L. Pressey）發明的第一臺教學機器開始，人類對于教學機器的研究持續到現在。在20世紀90年代，基于多媒體計算機的智能導師系統成為教育人工智能領域的研究熱點之一，盡管這類智能導師系統不斷走向成熟，但其并沒有給學校教育帶來太大的改變。要想帶來改變，教學機器必須是既可以代替教師完成一些教學工作，減輕教師的工作壓力，又能夠保證教育效果和教學質量。隨著自然交互技術的進步以及類人機器人研發和制造技術的逐漸成熟，人與機器的交互逐步近似于人與人的交互，研發能夠部分代替教師完成特定教學任務的機器人將成為重要的研究方向。

隨著人工智能技術的迭代發展，人類是否會迎來奇點時代（機器的智慧首次超過人類）？在教育領域，我們不得不回歸于一個嚴肅的問題——人工智能可以替代老師嗎（老的問法是，計算機可以取代老師嗎）？相信每一個人都會有自己的思考。人工智能或是機器人可以替代一部分老師的任務，包括批改作業、信息收集整理與分析，甚至部分知識的傳遞活動。因而，那些只會這類任務的老師將面臨被淘汰的危機。傳統的教師中確實會有一部分教師不能適應，但這意味著對教師職業的準入要求更高，更需要優秀的人去做教師，好教師始終稀缺。

一直以來，教育教學的主要形式是教師講授為主的班級授課制。借助于人工智能技術，因材施教有望在不遠的將來成為現實，人工智能通過對學生全面數據的采集與捕捉，為每一個學生的學習建模，從而實現支持每個孩子自己的學習目標與學習內容，最大限度地實現個性化學習與成長，潛能最大化地被發現與發掘。教師也不再是知識的搬運工，而成為學生學習的教練，學習團隊的引領者，學習共同體的組織者，學習活動的服務官，學習環境的設計師，學習數據的洞察者。在師生的共同努力下，學生也將逐步具備數字化勝任力，具備新時代所急需的創新思維、批判性思維、社交領導力與計算思維。

優秀教師是當下的人工智能難以替代的。筆者認為，在可預見的未來，人工智能還難以取代教師。在今天，我們還無法想象把孩子送到一個全部是機器人的學校里并完成對他們的教育；但我們對教師的崗位要求因人工智能的發展而出現重大調整的可能性將越來越大。即便在共享經濟如此發達的今天，共享教師都難以大規模常態化地實現，優秀教師的時間與精力非常寶貴有限，甚至難以復制。

教育無疑將伴隨著科技進步和社會發展而變革。但教育的本質是生命間的交流，是精神的感召，是理性的思辨。這是無法替代的，雖然在這個過程中，像人工智能這樣的人類制造的工具會發揮越來越多的作用。

任友群，教授，博士生導師，華東師范大學黨委常務副書記，上饒市委常委、市政府副市長（掛職），教育部教育信息化專家組秘書長。