人工智能教育理論研究概述

湯智月

【摘? 要】人工智能技術與教育領域的結合，引起眾多學者的研究，本文通過文獻分析法，對有關內容進行分析，發現人工智能教育研究可以分為理論研究、技術開發研究和實踐應用研究，而本文側重人工智能教育的理論研究，力圖還原理論研究現狀，發現理論研究趨勢，啟發未來理論研究。

【關鍵詞】人工智能;教育應用

隨著信息技術的高度發展以及信息技術與教育的深度融合，我國教育信息化進入2.0時代，并被賦予了新的使命。人工智能技術與教育的結合極大地促進了現代教育的發展，為學習提供了更加個性化、靈活、包容和吸引力的可能性。本文側重的理論研究又可以分為研究主題、應用對象、教育意義和現存困境。

人工智能應用于教育領域之后，“人工智能教育”、“教育人工智能”、“人工智能+教育”、“智能教育”等概念相繼出現。目前，對于人工智能應用于教育的內涵尚未達成共識。國外學者Luckin R，Holmes W指出人工智能教育是一門跨學科的領域，它利用心理學、教育神經科學等學科為學習提供新的見解，更好的了解學習的發生及過程，從而建立更加準確的模型，來預測學習者的發展、動機和毅力^[1];我國的張坤穎認為人工智能教育是以人工智能的技術來達到教育目的，促進教育過程最優化^[2]。不僅如此，我國學者徐曄在分析了“人工智能教育”時期出現的困境后，提出了新時期“教育人工智能”要將重心放在教育本身，更好的促進高效學習^[3]。雖然，不同的學者對人工智能應用于教育中的內涵理解各有不同，但都十分注重利用人工智能技術探究學習者真正的學習是如何發生的以及如何更好的助力教與學。另外，學者徐曄在他的理解中，強調了要回歸教育本質，技術要為教育服務，為可能出現的唯技術主義敲響了警鐘。本文將人工智能應用于教育領域界定為“人工智能教育”，其內涵為借助人工智能技術來探究有效學習的發生，助力教與學，促進教育過程最優化。

隨著計算機硬件和軟件的發展使人工智能具備更高的運算能力，其與教育的結合愈加深入。從理論研究內容來看，主要分為研究主題、應用對象、教育意義和現存困境。研究主題包括深度學習、機器學習、智慧教育、個性化學習、自適應學習、情感計算、學習分析、教育大數據等;應用對象可分為面向教師、面向學生、面向系統。面向學生的人工智能系統是學生用來學習的軟件;面向教師的人工智能系統是有效的執行具體的自動化任務;面向系統的人工智能系統為管理者和被管理者提供機構信息;在教育意義方面，華璐璐從教學資源、教學環境、教的方式、學的方式、教學管理、教學評價等方面探討人工智能給教學帶來的新的機遇和挑戰^[4];張進寶認為我們要從人才培養規格、教育信息化建設、課程與教學改革、教學活動創新、教師專業化發展等方面改革推進智能教育^[5];國外學者Mehrnaz和Sedigheh認為人工智能在教育目的、課程建設、補充輔導、教學評價、教學反饋、學習過程和教師角色等為學校教育提供了支持^[6]。人工智能應用到教育之中為我們教學目的、教學方式、教學環境、教學的評價和教育管理都帶來了新的變化。

人工智能既給教育帶來了發展，但同時也可能存在一定的隱患。我國學者劉三女牙認為在當前人工智能教育中存在技術淺層化、教育實踐難、學習分析不深、學習規律不明、人機難以協同以及數據隱私等問題^[7];我國學者徐曄也提出在“人工智能教育”時期所面臨的問題，如過于夸大技術，而忽略教育本身、教學模式僵化，脫離學生發展需要、課堂灌輸，缺乏情感交流和數據的服務精準率不高等^[3];通過了解不同學者對人工智能應用于教育中出現的問題，可歸納為以下三個層面：

1、技術層：

教育是一個側重于揭示教育現象或教育行為之間因果關系的領域。然而，目前以深度神經網絡為代表的智能算法普遍存在黑箱問題，雖然在許多教育環境或場景中已經建立了準確有效的機器學習模型，但是很難理解或解釋它們是如何工作的，也不可能進一步開發更多的教育服務。如何根據不同的教育場景或應用特點在算法性能與可解釋性之間進行取舍或保持平衡是今后學者需要考慮的^[7]。

2、倫理層：

在當今各種現代信息技術的幫助下，學生的數據隱私可能會受到威脅，學生的行為數據，學習內容數據以及虛擬社交網絡數據都有可能遭到泄露，這就涉及到了倫理道德問題。另外，這種情況的出現會對學生進行標簽化，加劇了學習者的同質化傾向，阻礙學生的成長，甚至可能會對學生的人身安全和言論自由造成威脅。

3、應用層：

信息技術的發展也帶來這樣的一個疑問：教師能夠將技術與課堂進行完全融合嗎？有學者提出信息技術與課程整合的三重障礙。第一層是外在資源的支持;第二層是教師的教學信念;第三層是教師的設計思維。目前為止，前兩層障礙大致上已被解決，但是第三層障礙仍存在于教師的課堂之中。教師缺乏教學設計思維，無法使人工智能等技術深度融合到課堂之中，這是亟待解決的問題^[8]。

啟民智必由教育，在人工智能技術發展迅速、學生學習呈現個性化趨勢的今天，人工智能教育的理論研究雖包含眾多，但如何將理論與實踐相結合，破除理想與現實的壁壘仍是現代教育發展的目標之一，讓我們共同迎來智能教育美好的明天！

參考文獻：

[1]Luckin R，Holmes W，Griffiths M，et al. 2016. Intelligence Unleashed：An argument for AI in Education[R]. London：The Open University.

[2]張坤穎，張家年. 人工智能教育應用與研究中的新區、誤區、盲區與禁區[J]. 遠程教育雜志，2017.

[3]徐曄. 從“人工智能教育”走向“教育人工智能”的路徑探究[J]. 中國電化教育，2018（12）：81-87.

[4]華璐璐. 人工智能促進教學變革研究[D].江蘇師范大學，2018.

[5]張進寶，姬凌巖. 是“智能化教育”還是“促進智能發展的教育”——AI時代智能教育的內涵分析與目標定位[J]. 現代遠程教育研究，2018（02）：14-23.

[6]Fahimirad M，2018. A Review on Application of Artificial Intelligence in Teaching and Learning in Educational Contexts[J]. International Journal of Learning and Development，8（4）：106-118.

[7]劉三女牙，劉盛英杰，孫建文，等. 智能教育發展中的若干關鍵問題[J]. 中國遠程教育，2021（04）：1-7.

[8]Chai C S，Koh E，Lim C P，et al. 2014. Deepening ICT integration through multilevel design of Technological Pedagogical Content Knowledge[J]. Journal of Computers in Education，1（1）：1-17.