基于人工智能的教育應用及其對中國教育公平的意義

王奕宸

摘要：文章對現階段人工智能在國內教育的應用做了深入的調查研究。研究表明，雖然大多數受訪者不經常使用這些基于人工智能的應用，但他們仍然滿意這些應用，并對這些應用的未來充滿信心。同時，大多數受訪者認為這些基于人工智能的教育應用是對傳統教育的重要補充。這些調查結果對中國的教育機構、教育相關類公司和教育工作者具有重要的啟示：基于人工智能的教育應用具有良好的社會基礎和廣闊的發展前景。如果國內的教育機構能夠更大規模地開展這些應用，特別是K12型慕課，將對中國的教育公平做出重要貢獻。

關鍵詞：人工智能;教育應用;K12型慕課;教育公平

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）31-0054-05

一、引言

雖然在下一個十年，我們可能不會看到機器人像教師一樣教書，但人工智能可能在教育領域產生巨大的改變。在現階段，已經有許多的研究者開始討論基于人工智能的教育應用，一些政府機構、教育類公司和研究者已經開展了一些試驗性項目，希望通過利用基于人工智能的教學方法，提高學生和教師的教學體驗。

Writers（2012）曾提出了人工智能改變教育的十種方式：（1）人工智能可以使日常教學活動（如分級）自動化;（2）教育軟件可以與學生的需求相適應;

（3）人工智能可以指出課程需要改進的地方;（4）學生可以通過人工智能導師得到額外的支持;（5）人工智能驅動的程序可以給學生和教育工作者提供有益的反饋;（6）它將改變我們發現信息并與信息互動的方式;（7）它將改變教師的角色;（8）人工智能使試錯學習方法更容易執行;（9）人工智能大數據將改變學校招生、教學和后勤支持的方式;（10）人工智能將使學生的學習地點、教師的角色和獲得知識的方式變得多樣化。

按照Lighthouse互聯網實驗室（2018）的分類，基于人工智能的教育應用主要有以下四個方面：

1.自適應學習和教育。根據學習者現有知識水平，為他們提供個性化難度的課程和習題等，從而提高學習者的學習效率。這是人工智能教育應用的一個重要方面，現在國內的一些教育平臺如VIPKID、朗播網等，都是這方面的重要代表。

2.虛擬學習助手，如人機練習。它為學習者提供答疑、咨詢、助教、導師等服務。相關企業可以為學習者提供標準化的服務，同時獲得大量用戶的數據反饋。

3.專家系統。專家系統結合了人工智能和大數據，具備自我學習和綜合分析的能力。運用數字化的經驗和知識庫，幫助使用者診斷、預測并做出決定，解決以往只有專家才能夠解決的復雜問題。如BridgeU專家系統可以像指導老師一樣幫助學生選擇適合自己水平的大學。

4.智慧校園管理。學校和教育機構組織運營包括多個核心環節（招生、教學、后勤服務等）和支撐活動（基礎設施、人力資源、采購、教研等），人工智能可以在多個環節提升組織的整體效率。

（一）人工智能教育應用的國外實例

在國外，已經有一些研究者開展了將人工智能的教育方法應用在教學上的具體實例。

Grimes & Warschauer（2010）報道了自動寫作評分軟件的使用，它可以對學生的作文自動評分，并能提出修改意見。該軟件在美國南加利福尼亞州的八所中學開展了三年的應用研究。雖然一些教師和學生認為自動評分軟件不太可靠，并受傳統寫作方法的限制，但觀察、訪談和調查表明該軟件簡化了班級管理，提高了學生寫作和修改作文的動力。Nabiyev et al.（2013）在土耳其特拉布宗的一所安那托利亞高中實施和評估了一套基于人工智能的遠程教育體系，該體系可以提高學生解決數學問題的能力。通過分析應用后的結果發現，該體系對學生的需求能夠做出響應，并基本能被公眾所接受，但仍然需要改進，以使學生更好更快地適應該體系。Sidgi etal.（2017）開展了一項使用自動語音識別軟件以有效提高伊拉克學習者的英語發音水平的調查研究，他們在伊拉克巴格達阿爾圖拉特大學的英語系進行了一個月的實驗。對比實驗前后的結果發現，該軟件可以顯著提高學生的發音水平，使學生的考試成績有明顯進步。上述國外實例表明，人工智能無論在語言學習、寫作、數學等方面都可以大有作為，人工智能在教育領域的應用也無疑具有廣闊前景。

（二）本文的研究目的

近年來，無論是論文和圖書，還是電視和網絡，國內關于將人工智能技術應用于教育的討論在各種媒體上都可以或多或少地看到。有關公司也開發了一些基于人工智能的教育產品和平臺，然而這些產品和平臺并沒有很好地推介給大眾。因此，有必要對人工智能的教育應用如何影響中國的教育做一番深入的調查研究。

本研究深入調查了基于人工智能的教育應用的現狀、大眾的意見和建議，所取得的研究結果對于國家教育部門制定相關政策、教育類公司開發產品和平臺以及對于學生和教師如何通過人工智能技術提高教學水平等，都具有重要的參考價值。本文提出利用大規模的人工智能的教育應用可以為實現中國教育的公平性提供重要的途徑。

二、研究方法

為達到上述研究目標，本項目采用調查問卷的研究方法。在實際研究中，共設計了以下十個問題展開研究。

（1）年齡。共分為13—15、16—20、21—25、26—30、31—35、36—40、41—50、51—60和大于60歲等九個年齡段。

（2）性別。

（3）國籍。中國和外國。

（4）您知道人工智能在教育上的應用嗎？知道或不知道。

（5）請選擇您對以下應用的熟悉程度（1是從未聽說，5是經常聽說）。

①自適應學習和教育（如VIPKID、朗播網）;

②虛擬學習助手（如人機練習）;

③專家系統（如留學選校系統、批改網）;

④智慧校園管理（如家校溝通、數字化校園）。

（6）請選擇您使用這些應用的頻率（1是從未使用，5是經常使用）。

①自適應學習和教育（如VIPKID、朗播網）;

②虛擬學習助手（如人機練習）;

③專家系統（如留學選校系統、批改網）;

④智慧校園管理（如家校溝通、數字化校園）。

（7）請選擇您對這些應用的滿意程度（1是不滿意，5是非常滿意;如果您沒有任何觀察或使用經驗，您可以選擇3）。

①自適應學習和教育（如VIPKID、朗播網）;

②虛擬學習助手（如人機練習）;

③專家系統（如留學選校系統、批改網）;

④智慧校園管理（如家校溝通、數字化校園）。

（8）您對這些人工智能教育應用的基本看法是什么？

①根本沒用;②極少情況下有用;③有時候有用;④經常使我受益;⑤都很有效。

（9）您怎么看人工智能教育應用的前景？

①不太看好;②我沒有明確的意見;③有一定的應用前景;④我比較看好;⑤前景廣闊。

（10）您覺得人工智能會改變我們的教育方式嗎？

①應該不會;②我還沒想清楚;③是傳統教育的補充;④比傳統教育有優勢;⑤將取代傳統教育。

調查對象。調查對象為任意選擇的學生、教師、父母和他們的同事，共有351名受訪者完成了調查問卷，年齡介于13歲到大于60歲。近60%（59.54%）的受訪者是學生，年齡在13—25歲之間（表1）。其余40%（40.46%）為教師、父母及其他們的同事，年齡在26—大于60歲之間。所有受訪者中男性為171位（48.72%），女性為180位（51.28%）。338位受訪者為中國人（96.3%），其余13位為在中國工作和生活的外國人（3.7%）。這樣的一組受訪者樣本是現今的中國比較具有代表性的樣本，對他們的調查基本可以反映人工智能教育應用的現狀和看法。

三、調查結果

1.人工智能教育應用的基本情況。針對“您知道人工智能在教育上的應用嗎？”這一問題，有133位受訪者（66.38%）給出了肯定的答案。顯然，在各種媒體上開展的關于人工智能教育應用的討論有了積極的反饋，同時也表明政府教育機構和相關公司在人工智能教育應用上所做出的努力已經逐漸喚醒大眾的認識，這為今后國家教育部門和教育類公司開展大規模的推廣人工智能教育應用奠定了良好的基礎。受訪者對不同的人工智能教育應用的熟悉程度表現出明顯的差別。對于自適應學習和教育，選擇1—3的占比達71.79%（表2），表明多數受訪者不太熟悉這一應用。相反，多數受訪者比較熟悉智慧校園管理，選擇3—5的占比為69.23%（表2）。在虛擬學習助手和專家系統的選擇上沒有表現出明顯的趨勢，呈正態分布。

表3揭示了受訪者對這些人工智能教育應用的使用頻率。所有這四類應用都表現出自1—5的下降趨勢，說明大多數受訪者只是偶爾使用這些應用。這反映了人工智能教育應用的殘酷現實：雖然大多數人都聽說過這些應用，但實際使用者卻很少。因此如何提高大眾對人工智能教育應用的興趣，并鼓勵大眾使用，是擺在國家教育部門、教育類公司和教育工作者面前的一道待解之題。

由于大多數受訪者很少使用這些人工智能教育應用，因此他們對這些應用的滿意度呈正態分布，選擇3（沒有任何觀察或使用經驗）的人數相對較多（35%—38%）。

2.對人工智能教育應用的觀點和看法。有11.97%的受訪者認為這些基于人工智能的教育應用在絕大多數情況下是有用的。15.38%的受訪者認為它們經常有用，45.3%的受訪者覺得有時有用，這些數據表明，總共有72.65%的受訪者是贊成人工智能教育應用的。只有11.97%的受訪者認為這些應用是沒有用的，另有15.38%的受訪者認為它們在少數情況下有用。21.94%的受訪者認為基于人工智能的教育應用的未來是光明的。21.37%的受訪者對它們的未來表示樂觀。34.76%的受訪者覺得它們的未來是有希望的。一共有78.08%的受訪者對基于人工智能的教育應用的未來表現出贊成的態度，這一數據與前一節提到的贊成人工智能教育應用的數據（72.65%）相近。只有4.84%的受訪者對其未來表示悲觀，還有17.09%的人對其未來沒有明確的選擇。調查問卷的最后是一個開放性的問題：您覺得人工智能會改變我們的教育方式嗎？這是一個經常被提到或討論到的問題，公眾通常會給出模棱兩可的答案。在本研究中，由于選擇項分得比較細，并采用了統計的方法，使得大眾的意見變得清晰了。有52.99%的受訪者認為人工智能教育應用是傳統教育的有益補充，19.09%的受訪者覺得它們比傳統教育更有優勢，12.82%的受訪者甚至認為它們將取代傳統教育。只有6.55%的受訪者持否定意見，還有8.55%的受訪者沒有表示明確的意見。

四、討論

1.鼓舞人心的調查結果。本研究通過對351位受訪者的問卷調查，使我們對中國的人工智能教育應用情況有了全面深入的了解，并獲得了一些鼓舞人心的重要信息。包括：（1）233位受訪者（占比為66.38%）知道基于人工智能的教育應用。（2）雖然受訪者不經常使用這些應用，但有72.65%的人對它們持肯定的態度。（3）有78.07%的受訪者對人工智能教育應用的未來表示了樂觀的看法。（4）有52.99%的受訪者認為人工智能教育應用是傳統教育的有益補充，另有31.91%認為它們比傳統教育更有優勢或甚至將取代傳統教育。這些鼓舞人心的結果表明，在現階段的中國，多數民眾看好人工智能教育應用的現在和未來，從而為國家教育部門、教育類公司和教育工作者進一步更大規模地開展人工智能教育應用提供了堅實的民心和土壤。

2.自適應學習和教育及其K12型慕課。本研究表明，受訪者對自適應學習和教育的熟悉程度相對較低，相應地使用的頻率也是偶爾為之。但事實上，現在有較多的教育類公司已經開發出了一些人工智能學習平臺，如VIPKID、朗播網等，而且這一類的人工智能教育應用可能在未來會大放異彩。在國際上，慕課已經成為高等教育的重要組成部分。在國內，各類慕課也如雨后春筍般地發展著。然而，有一類慕課至今沒有很好地發展起來，那就是K12型慕課，也就是針對學前教育到高中階段的慕課。如果能夠在國內建立起系統的K12型慕課，將對我國現階段的K12教育產生極其重要的影響。

3.人工智能教育應用對我國教育公平性的意義。教育公平是社會公平的重要基礎。至今，我國在K12教育上仍存在著明顯的地域差異性，這主要表現在兩個方面：同一城市不同城區之間存在著明顯的差距，城市和鄉村之間存在著明顯的差距。這兩個差距集中反映了一個核心問題：教育資源的不公平性。而人工智能教育應用將實現教育資源的共享，從而對消除教育不公平性產生重要的作用。在《人工智能》一書中，作者寫道：“雖然面對面的課堂仍將存在，但互動式的在線學習將越來越重要：只有充分利用在線學習的優勢，教育資源才能被充分共享，教育質量和教育公平性才有切實保證?！保ɡ铋_復，王詠剛，2017）。在K12教育中，優秀教師和教育資源終究有限，人工智能教育應用是唯一和有效的方法，使得所有學生無論來自城市還是鄉村，都可以公平地分享優秀的教育資源，這樣才能使教育公平性落到實處。這正是本研究的初衷。

五、結論

本研究對人工智能教育應用的現狀、大眾的意見和建議做了詳細的調查，獲得了一些重要的信息：

（1）約的受訪者知道基于人工智能的教育應用;

（2）受訪者對不同的應用熟悉程度也不同;（3）多數受訪者沒有經常使用這些應用;（4）約的受訪者贊成在教育領域開展這些基于人工智能的教育應用;（5）超過的受訪者對人工智能教育應用的未來表示樂觀;（6）一半以上的受訪者認為這些應用是傳統教育的重要補充。這些首次披露的重要信息表明，基于人工智能的教育應用具有良好的社會基礎和廣闊的發展前景。如果國內的教育機構能夠更大規模地開展這些應用，特別是K12型慕課，將對中國的教育公平做出重要貢獻。

致謝：對Dr.Spencer，曹旸，崔文迪和所有的受訪者在本研究中所做的貢獻表示誠摯的感謝！

參考文獻：

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