加大人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的思考

李 想

(四川省成都石室中學(xué)(北湖校區(qū))，四川 成都 610052)

0 引言

人工智能（Artificial Intelligence）是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)極富挑戰(zhàn)性的分支，應(yīng)用該技術(shù)的目的就是讓計(jì)算機(jī)這臺(tái)機(jī)器能象人一樣思考[1]。對(duì)人工智能技術(shù)的研究更多的是結(jié)合某一具體的（如專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語言理解等）領(lǐng)域。自從人工智能誕生以來，人們就開始把人工智能技術(shù)應(yīng)用于包括中小學(xué)教育在內(nèi)的各類教學(xué)領(lǐng)域。近年這種應(yīng)用獲得了井噴式的發(fā)展。

本文力求全面思考和認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的意義，分析人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，在此基礎(chǔ)上提出了進(jìn)一步加大人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的對(duì)策建議。

1 人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的意義

人工智能技術(shù)不僅在經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域而且在中小學(xué)教育中的應(yīng)用具有十分重要的意義。

1.1 新一輪人工智能要求更多地應(yīng)用于中小學(xué)教育中

隨著人們所處信息環(huán)境的變化和大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，人類社會(huì)已開始步入新一輪的人工智能時(shí)代。人工智能的應(yīng)用將成為國家核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分且受到世界各國的廣泛重視。在新一輪人工智能浪潮中，中國與世界特別是美國的發(fā)展基本同步。中國已經(jīng)成為世界人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高地，而且在人工智能時(shí)代中國最有可能成為與美國并駕齊驅(qū)的國家。預(yù)計(jì)2020年，全球智能教育產(chǎn)業(yè)規(guī)模可達(dá)108億美元，中國將接近10億美元，占近10.0%。然而，根《全球AI領(lǐng)域人才報(bào)告》顯示，截至2017年第一季度，基于領(lǐng)英平臺(tái)的全球AI(人工智能)領(lǐng)域技術(shù)人才數(shù)量超過190萬，其中美國相關(guān)人才總數(shù)超過85萬，高居榜首；而中國雖然位居全球第七，但相關(guān)人才總數(shù)只有5萬多[2]。為此，人工智能人才短缺已經(jīng)成為中國發(fā)展人工智能技術(shù)的最大短板，而且人工智能的應(yīng)用同樣離不開掌握數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)科學(xué)、哲學(xué)、管理學(xué)、外語等知識(shí)的高素質(zhì)的人才。

1.2 逐步增加中小學(xué)教育中的人工智能技術(shù)應(yīng)用

正因?yàn)槿绱耍鐕鴦?wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確要求的那樣，從2017年秋季開學(xué)，需要在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程，在中小學(xué)教育階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。因此，在中小學(xué)教育教學(xué)過程中引入更多的人工智能元素，不僅可以幫助中小學(xué)生養(yǎng)成思維習(xí)慣、使用習(xí)慣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力、想象力，而且也為解決中國人工智能發(fā)展方面的人才緊缺困局創(chuàng)造先決條件。

2 人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

在教育領(lǐng)域，一些企業(yè)已經(jīng)開始嘗試把機(jī)器人和人工智能結(jié)合在一起，組織關(guān)于編程教育、機(jī)器人大賽等與人工智能相關(guān)的活動(dòng)，尤其針對(duì)中小學(xué)生人群開展。不僅如此，很多中小學(xué)已經(jīng)開始實(shí)施人工智能教育項(xiàng)目，設(shè)置人工智能課程，開展人工智能競(jìng)賽及科普創(chuàng)作。還有的學(xué)校在進(jìn)行人工智能技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐并積累了一些經(jīng)驗(yàn)。幫助中小學(xué)生們認(rèn)識(shí)、了解人工智能，通過比賽的方式激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)他們進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)，為國家培養(yǎng)人工智能方面的人才打下了基礎(chǔ)。但無論如何，由計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI：Computer-Assisted Instruction）發(fā)展到近年來新一代的所謂智能的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)程序系統(tǒng)（ICAI系統(tǒng)：Intelligence CAI），從而實(shí)現(xiàn)了高水平的教學(xué)[3]。然而，我們也須清醒地認(rèn)識(shí)到，人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用仍然有其不少優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。

2.1 人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用存在的優(yōu)勢(shì)

⑴ 能夠?qū)崟r(shí)反饋學(xué)生情況。通過網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等人工智能工具，家長能便捷的、低成本的掌握孩子的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，教師也能根據(jù)學(xué)生各方面反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。它為制定更為合理的教學(xué)計(jì)劃和采取更恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段，不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，從而為提高教學(xué)效果提供了基本條件。

⑵ 能夠?qū)W(xué)生開展個(gè)性化輔導(dǎo)。通過人工智能手段，開展個(gè)性化評(píng)估，能夠在海量的數(shù)據(jù)中匹配出學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，有針對(duì)性的幫助學(xué)生制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，因材施教，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力。根據(jù)倫敦一家研究機(jī)構(gòu)的分析，人們的學(xué)習(xí)方法可以分為70種；而某機(jī)構(gòu)的機(jī)器人已經(jīng)積累了1300萬名學(xué)生做過的8億道題目，為個(gè)性化教學(xué)提供了充分的依據(jù)。通過大數(shù)據(jù)比對(duì)，完全可以制定出適合學(xué)生的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

⑶ 能夠極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。通過語音識(shí)別、圖像識(shí)別、文字識(shí)別、機(jī)器翻譯等人工智能工具自動(dòng)批改作業(yè)、自動(dòng)答疑，可以有效節(jié)約學(xué)習(xí)過程中一些不必要的時(shí)間浪費(fèi)，使學(xué)生有更多的時(shí)間用在學(xué)習(xí)上，極大地提高學(xué)習(xí)效率。目前，美國的volly，中國的小猿搜題、作業(yè)幫、學(xué)霸君等軟件均能通過手機(jī)拍攝作業(yè)題目照片，對(duì)比題庫完成答疑。科大訊飛、清睿教育開發(fā)出的語音測(cè)評(píng)軟件，能在用戶跟讀的過程中，對(duì)發(fā)音做出測(cè)評(píng)。

⑷ 能夠有效減輕教師工作量。通過人工智能工具，使教師避免重復(fù)備課，手工備課，可以較輕松的把一些抽象的東西展示出來，制作出形象的可視化教案。此外，它還可以對(duì)一些聲音、視頻和動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行處理或制作。它使教師從傳統(tǒng)教學(xué)模式中的手把手“教”學(xué)生，轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芗夹g(shù)“導(dǎo)”學(xué)生，從主演變?yōu)閷?dǎo)演，讓教師抽出更多的時(shí)間和精力當(dāng)好導(dǎo)演。

2.2 人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用所存在的劣勢(shì)

誠然，人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用也存在許多劣勢(shì)。這些劣勢(shì)或多或少地影響了中小學(xué)人工智能教育。

⑴ 人工智能技術(shù)淡化了情感交流。機(jī)器沒有感情，缺乏人類特有的創(chuàng)造性。雖然它可以給學(xué)習(xí)者提供所需的教學(xué)內(nèi)容和海量的資源，但它無法與學(xué)生進(jìn)行情感上的交流，不利于學(xué)生人格的培養(yǎng)。這時(shí)候教師的作用就顯得尤為重要。

⑵ 人工智能技術(shù)還不夠成熟。一方面，圖像識(shí)別、語音識(shí)別等人工智能技術(shù)還不夠精準(zhǔn)，需要不斷的完善和提高；另一方面，人工智能與現(xiàn)代教育的完全融合還有一段很長的路要走。所以，人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用是一個(gè)長期的過程，僅以完成某個(gè)學(xué)期或某個(gè)階段教學(xué)就算完事是不現(xiàn)實(shí)的。

⑶ 在價(jià)值觀塑造和創(chuàng)新思維啟發(fā)方面，“機(jī)器人老師”永遠(yuǎn)無法完全替代“真正的人類教師”[4]。盡管“機(jī)器人老師”能不知疲倦，平等地對(duì)待每位學(xué)生，然而，中小學(xué)教育是一項(xiàng)塑造人類靈魂的特殊職業(yè)。它既是培養(yǎng)中小學(xué)生開展知識(shí)融合、創(chuàng)造性思維、批判性思維和創(chuàng)新思維等能力訓(xùn)練，而且更是對(duì)中小學(xué)生人生觀與價(jià)值觀的塑造過程。因而，我們對(duì)人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用需要有一個(gè)全面深刻的認(rèn)知，才有更為科學(xué)地將人工智能技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)教育教學(xué)過程中，促進(jìn)中國中小學(xué)教育事業(yè)更好地發(fā)展。

在中小學(xué)教育中應(yīng)用人工智能技術(shù)，既要克服劣勢(shì)，又要充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。只有取長補(bǔ)短，才能更好地做好這一工作，才能更有利于中小學(xué)生的健康成長。

3 進(jìn)一步促進(jìn)人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中應(yīng)用的對(duì)策建議

3.1 構(gòu)建人工智能技術(shù)應(yīng)用的教育環(huán)境

在中小學(xué)大力營造使用人工智能技術(shù)的環(huán)境，可以把衛(wèi)星的運(yùn)用、電子計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、多媒體技術(shù)普及應(yīng)用到教學(xué)上，促成有特色的“個(gè)別化教學(xué)”。隨著internet和多媒體技術(shù)的成熟與普及，推動(dòng)“虛擬教育”、遠(yuǎn)程教學(xué)、交互式學(xué)習(xí)等一系列教育新概念更多的應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中，為學(xué)生營造人工智能環(huán)境，大量增加人工智能技術(shù)情感交流式的教學(xué)，提高學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的認(rèn)知能力。

3.2 搭建政府、企業(yè)、學(xué)校之間技術(shù)應(yīng)用推廣的平臺(tái)

在這方面，我認(rèn)為，可充分發(fā)揮人工智能相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)的作用，在政府、企業(yè)、學(xué)校間搭建一個(gè)溝通協(xié)調(diào)交流的平臺(tái)，促進(jìn)人工智能技術(shù)的投入、研發(fā)和推廣。

3.3 培養(yǎng)高素質(zhì)的教師隊(duì)伍

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，教師不只是單一的知識(shí)的傳播者，而且是教學(xué)的組織者，學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、合作者。這對(duì)教師提出了更多、更高的要求，不僅要有淵博的知識(shí)，還要能熟練使用人工智能技術(shù)教學(xué)和輔導(dǎo)學(xué)生。

3.4 推進(jìn)人工智能教育資源的共享

促進(jìn)人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用，發(fā)達(dá)地區(qū)與落后地區(qū)，優(yōu)質(zhì)學(xué)校和一般學(xué)校之間就要多交流，推動(dòng)教師之間、學(xué)生之間在人工智能技術(shù)上的共享，以期好帶差、強(qiáng)帶弱，促進(jìn)人工智能技術(shù)與中小學(xué)教育的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)更多的復(fù)合型人才。

4 結(jié)束語

本文通過對(duì)人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用調(diào)研分析，初步認(rèn)為，加大人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用，不僅非常必要而且十分緊迫。人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用即具有優(yōu)勢(shì)又具有劣勢(shì)。人工智能技術(shù)淡化了情感交流，或許技術(shù)還不夠成熟，“機(jī)器人老師”無法完全替代“真正的人類教師”。要想克服這些劣勢(shì)，我們需要構(gòu)建人工智能技術(shù)應(yīng)用的教育環(huán)境，搭建政府、企業(yè)、學(xué)校之間技術(shù)應(yīng)用推廣的平臺(tái)，培養(yǎng)高素質(zhì)的教師隊(duì)伍，推進(jìn)人工智能教育資源的共享。

目前，全國人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用效果還不是很突出，還有許多需要改進(jìn)的地方，有些問題需要逐步解決，如小學(xué)與中學(xué)、中學(xué)與大學(xué)教育中的應(yīng)用銜接等問題。但可以預(yù)料，人工智能技術(shù)在中小學(xué)教育中的應(yīng)用前景廣闊，未來中小學(xué)教育中的人工智能應(yīng)用會(huì)呈井噴式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)(References):

[1]胡繼禮,殷云霞.人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)(學(xué)術(shù)交流),2007.12:1667

[2]王林.人才短缺成人工智能發(fā)展最大短板[N].中國青年報(bào),2017.11(10).

[3]王正旋.人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),1984.2:33-34

[4]趙素琴.海川.人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用[J].新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2017.7:26-27