大數(shù)據(jù)深度重構(gòu)教育

羅清紅

教育是靈魂的喚醒，數(shù)據(jù)是現(xiàn)實(shí)的記錄。當(dāng)下，數(shù)據(jù)無處不在，無痕伴隨式數(shù)據(jù)風(fēng)起云涌，云儲存、云計(jì)算成為形如水電氣一樣的社會公共資源。數(shù)據(jù)，尤其是大數(shù)據(jù)撞入教育領(lǐng)域，未來，教育將在哪些領(lǐng)域，會在多大程度上被大數(shù)據(jù)重構(gòu)？

人工智能將替代部分教育功能

機(jī)器智能通過深度學(xué)習(xí)而習(xí)得，數(shù)據(jù)是機(jī)器學(xué)習(xí)的“食料”。把數(shù)據(jù)不斷“喂”給計(jì)算機(jī)，基于算法的軟件追蹤行為尋找規(guī)律，甚至預(yù)測心理活動，就會顯示出人的思維智能特性。大數(shù)據(jù)與機(jī)器智能相伴而生，促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)從感知到認(rèn)知并智能決策的升華。這是一個(gè)計(jì)算無所不在、軟件定義一切、數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)展的新時(shí)代。

當(dāng)下的人工智能，主要適用于標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范統(tǒng)一的領(lǐng)域。我國教育標(biāo)準(zhǔn)化教材的推行，統(tǒng)一規(guī)范的管理制度與教程模式，大量重復(fù)性的工作任務(wù)，師生數(shù)據(jù)的相對穩(wěn)定，這些都為以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的人工智能在該領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有利的條件。

新一代人工智能利用語音語義識別、圖像識別、知識圖譜和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，應(yīng)用于教學(xué)和測評等教育場景，已經(jīng)開始重構(gòu)教育教學(xué)中的各方關(guān)系。在人工智能技術(shù)支持下，未來教育主要將在以下幾個(gè)方面發(fā)生改變。

一是個(gè)性化知識樹：基于全過程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集，生成個(gè)性化知識樹，依據(jù)“樹干、樹葉”的生長狀態(tài)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)節(jié)奏。二是自動化批改：作業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化自動批改和個(gè)性化反饋，實(shí)現(xiàn)智能化推薦學(xué)習(xí)內(nèi)容和自動化輔導(dǎo)等。三是個(gè)別化答疑：通過語義識別、語音識別功能，在線虛擬教師捕獲學(xué)習(xí)者問題，并通過深度學(xué)習(xí)功能，理解學(xué)生的語言和行為含義，模仿人類的行為模式與學(xué)生進(jìn)行智能化溝通，替代部分教師的答疑功能。四是智能化管理：將人工智能技術(shù)應(yīng)用于學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)、測評、課程的自動適配和評估，進(jìn)行學(xué)情管理，方便家校的深度互動交流。

總之，人工智能將顯著提高教與學(xué)的效率，以及優(yōu)質(zhì)資源無損放大的輻射效應(yīng)，產(chǎn)生教育的新形態(tài)和新業(yè)態(tài)。

數(shù)字體驗(yàn)將改變教育范式

這里的“數(shù)字體驗(yàn)”是指虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）與混合現(xiàn)實(shí)（MR）技術(shù)在教育場景中的應(yīng)用。

歷次科技革命，如電話、計(jì)算機(jī)、電視、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)及智能手機(jī)等，無一不是通過改變信息傳遞方式，進(jìn)而改變?nèi)藗兊慕换ツＪ健，F(xiàn)在，人們可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬真實(shí)場景，去實(shí)現(xiàn)像在地球上也能真切體驗(yàn)太空遨游的新奇旅程。這就是教育場景中的“數(shù)字體驗(yàn)”。

虛擬現(xiàn)實(shí)是依靠計(jì)算、圖像處理、傳感器、高清顯示和軟件平臺等技術(shù)協(xié)同完成的。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)的一個(gè)分支，它將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界結(jié)合在一起，讓用戶既生活在現(xiàn)實(shí)中，又可以在現(xiàn)實(shí)物體上疊加虛擬物體或場景，有亦真亦幻的體驗(yàn)，如2008年奧運(yùn)會布景、近年來春晚的展示等，都應(yīng)用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)?；旌犀F(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)通過在現(xiàn)實(shí)場景呈現(xiàn)虛擬場景信息，在現(xiàn)實(shí)世界、虛擬世界和用戶之間搭起交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感?；旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓參與者通過互動，在現(xiàn)實(shí)物理空間中共同創(chuàng)設(shè)三維立體影像，并與場景融為一體。這為小組合作學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了豐富的空間，也為遠(yuǎn)程教育與學(xué)生“近距離”互動提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。這對傳統(tǒng)課堂教學(xué)范式的改造及學(xué)校圍墻的外延的擴(kuò)展會是顛覆性的。目前限于技術(shù)與課程真實(shí)結(jié)合的實(shí)踐研究尚處于起步階段，假以時(shí)日，教育因此會有別樣的風(fēng)景。

區(qū)塊鏈將推進(jìn)教育誠信制度

區(qū)塊鏈技術(shù)催生教育征信系統(tǒng)，由此將引發(fā)教育評價(jià)方式以及人才選拔方式的根本性變革。

工信部頒布的《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書（2016）》指出：“區(qū)塊鏈系統(tǒng)的透明化、數(shù)據(jù)不可篡改等特征，完全適用于學(xué)生征信管理、升學(xué)就業(yè)、學(xué)術(shù)、資質(zhì)證明、產(chǎn)學(xué)合作等方面，對教育就業(yè)的健康發(fā)展具有重要的價(jià)值。”區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化和不可更改性將直接挑戰(zhàn)現(xiàn)有的教育評價(jià)體系，這將涉及包括高考在內(nèi)的各級考試，各種學(xué)歷學(xué)位證書。區(qū)塊鏈技術(shù)的引進(jìn)，讓綜合素質(zhì)評價(jià)、社會實(shí)踐課程成為真實(shí)的痕跡記錄，實(shí)現(xiàn)按需選擇的課程學(xué)習(xí)。如此，也許今后人們可以不再需要按部就班地從小學(xué)升到大學(xué)，源于18世紀(jì)的普魯士教育體系會由此終結(jié)，從而產(chǎn)生全新的教育體系。

認(rèn)知腦科學(xué)重塑教育規(guī)律

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，利用腦電、腦磁或腦血氧探測技術(shù)，可以偵測全腦各區(qū)域活躍情況;近紅外技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程腦活動數(shù)據(jù)的全過程采集。這為腦科學(xué)研究成果具體指導(dǎo)教育教學(xué)實(shí)踐，提供了堅(jiān)實(shí)的基于證據(jù)的循證教學(xué)依據(jù)。

人類對大腦的研究，遵循著解碼大腦、模擬大腦和增強(qiáng)大腦的邏輯路徑。870億左右個(gè)神經(jīng)元在基因遺傳與表觀基因遺傳的共同作用下，形成各具特色獨(dú)有密碼的大腦鏈接圖示，形如不同個(gè)體具有不同的指紋一般。大腦的可塑性為教育的作用賦予了重要的意義。研究表明，視力正常的人其腦部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接比盲人豐富與復(fù)雜得多;沉浸在豐富多彩的環(huán)境中比單獨(dú)環(huán)境中的人的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接更豐富。如果把大腦類比成電腦的話，人的晶體智力如硬件，流體智力如軟件，其創(chuàng)造力源自流體智力。個(gè)體具有主動控制延遲滿足的能力，未來往往有更強(qiáng)的發(fā)展力。0?3歲的孩子有效的信息輸入是聽覺和語感，而不是單詞記憶或詩詞的機(jī)械背誦，成年后的嬰兒遺忘，會讓在此期間的一切記憶成為空白。青春期感性與理性控制曲線的交錯(cuò)，讓青春沖動成為一種生理現(xiàn)象，合理引導(dǎo)才是正途。愛因斯坦大腦胼胝體粗壯，成為左右大腦的信息高速公路，其天才般的創(chuàng)新思維開啟天眼，蕩筆寫下狹義相對論與廣義相對論，堪稱神來之筆。

教學(xué)場景中，全過程大數(shù)據(jù)多人腦同步性活動研究，有利于找尋到教學(xué)形式與學(xué)習(xí)方式的有效組合，有利于刻畫不同個(gè)體對不同形式與內(nèi)容的學(xué)習(xí)特征，從而為精準(zhǔn)教學(xué)提供有力支撐。互動式學(xué)習(xí)、項(xiàng)目制學(xué)習(xí)、STEAM課程、綜合實(shí)踐課程等，有利于深度學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。腎上腺激素（壓力激素）在適度壓力下保持的水平最高，從而有利于促進(jìn)突觸與突觸的新鏈接，讓神經(jīng)元產(chǎn)生出新的連結(jié)。兒童話語的交流應(yīng)該有利于兒童視角下信息的有效輸入，形成同頻共振吸能之態(tài)，讓教育真實(shí)地發(fā)生。

腦認(rèn)知科學(xué)在大數(shù)據(jù)支持下，將重塑人腦的學(xué)習(xí)過程，使人最大程度接近真實(shí)或解釋學(xué)習(xí)的過程。