人工智能在遠程教育領(lǐng)域的應(yīng)用路徑研究

鮑赟力，孫 雨

(國家開放大學(xué)，北京 100039)

隨著云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，以深度學(xué)習為核心的人工智能技術(shù)悄然走入人們的視野。2011年Google大腦通過非監(jiān)督學(xué)習識別出貓臉，2015年斯坦福人工智能實驗室計算機圖像識別技術(shù)的圖像識別正確率在ImageNet圖像識別比賽中首次超過人眼，2016年微軟語音識別技術(shù)可以將英語錯詞率降至5.9%。2016年，谷歌圍棋人工智能Alpha Go戰(zhàn)勝韓國頂尖棋手李世石引起世界震驚。人工智能時代真的來臨了，并以強大的計算能力、超人類的精確度和決策力在不少領(lǐng)域取代了人類。2016年被稱為“人工智能”元年，引起計算機行業(yè)之外的人士進行研究與探索。

在Alpha Go大戰(zhàn)的同年1月，花旗銀行和牛津大學(xué)發(fā)布《TECHNOLOGY AT WORK v2.0》(技術(shù)對工作的推進2.0)，報告中Ethiopia有85%的工作將被機器人所替代，“被替代率”中國77%，位居全球第一，美國“被替代率”為47%，位居第二。美國摩根士丹利的研究分析團隊根據(jù)該研究對15種職業(yè)被機器人替代的可能性進行研究，研究結(jié)果顯示，信貸員、前臺和柜臺等工作被取代率超過90%，出租車、保安、快餐廚師超過80%，程序員和記者分別為48%和11%。

2016年5月18日，國家發(fā)改委、科技部、工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)信辦聯(lián)合發(fā)文《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實施方案》，強調(diào)人工智能的重要性，方案涉及新興產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品創(chuàng)新、智能化水平三個方面，以及核心技術(shù)研發(fā)、智能應(yīng)用等9項工程。[1]2017年7月8日，中國發(fā)布了第一個人工智能規(guī)劃《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出了“加快人工智能創(chuàng)新應(yīng)用”。2018年3月5日，李克強總理在《政府工作報告》中提出要“加強新一代人工智能研發(fā)應(yīng)用”。[2]

當前，人工智能已在自然語言處理、語音識別、計算機視覺與圖像、智能機器人、自動駕駛、醫(yī)療護理、智能家居等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。人工智能的“智能”屬性決定了其必將促使許多重復(fù)性、規(guī)律性、程序化、標準化、“低腦力”的傳統(tǒng)職業(yè)被智能機器所替代，如診斷、會計、流水線工人。人工智能必將引發(fā)社會人才需求結(jié)構(gòu)的根本性變化。現(xiàn)有教育難以適應(yīng)信息化技術(shù)快速的更新迭代發(fā)展節(jié)奏，未來教育將會更加注重終身學(xué)習與培訓(xùn)教育。作為一直承擔終身學(xué)習的遠程教育未來將在教育行業(yè)中占據(jù)更多比重，也將是教育行業(yè)內(nèi)探索人工智能應(yīng)用的試點方向和主要領(lǐng)域。

一、人工智能對遠程教育的影響

遠程教育作為高等教育的補充，以國家開放大學(xué)為例，每年招生人數(shù)多達100萬，在校人數(shù)360多萬，學(xué)歷層次千差萬別。縱使采用兼職教師提供授課、輔導(dǎo)以補充在職教師人數(shù)的不足，也難以做到對學(xué)習者學(xué)習需求的及時響應(yīng)，更難以應(yīng)對了解學(xué)習者學(xué)習動態(tài)、為學(xué)習者提供推薦和引導(dǎo)的工作任務(wù)。遠程教育落實的情況，更大程度上取決于學(xué)習者自身的自律性，而在培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)習者方面因教師的嚴重不足與傳統(tǒng)教育還存在一定的差距。

人工智能的產(chǎn)生及廣泛應(yīng)用，為教育事業(yè)，尤其遠程教育的人才培養(yǎng)提供了基礎(chǔ)條件。微軟的無人駕駛技術(shù)、微軟翻譯、特斯拉無人駕駛等進入人們的視野，微軟小冰、百度小度、小米小愛、阿里巴巴天貓精靈投入市場。微軟翻譯以插件形式潛入瀏覽器edge、ppt，廣泛應(yīng)用于工作研究和會議分享，科大訊飛的語音識別方便又準確地將語音轉(zhuǎn)化為文字，給會議記錄、備忘等帶來極大方便。人工智能在速度、精度、負重能力、重復(fù)一致性與作業(yè)時間等方面具有明顯的優(yōu)勢，人工智能在教育領(lǐng)域會承擔作業(yè)批改、題庫建設(shè)、考試和學(xué)習支持等重復(fù)性的工作，能成為教師的助手，使更多的教師轉(zhuǎn)向引導(dǎo)學(xué)習者進行個性化學(xué)習。讓遠程教育教師可以有更多的時間去思考培養(yǎng)什么樣的人，以及更好地利用人工智能技術(shù)，更好地培養(yǎng)人才。學(xué)生在教師的陪伴下，通過解決問題學(xué)習知識、獲取技能，養(yǎng)成獨立思考、協(xié)作協(xié)同的習慣，從而提升綜合素質(zhì)與綜合能力。

在智能機器時代，教師和學(xué)習者的邊界變得模糊，每一名教師，既是教師，又是學(xué)習者。[3]未來的教育將充分以學(xué)習者為中心，構(gòu)建學(xué)習者個性化教育，在遠程教育中引入人工智能技術(shù)、平臺，充分發(fā)揮教師與人工智能各自優(yōu)勢，為每個學(xué)習者提供定制化的教育。人工智能時代“教”和“學(xué)”將會向“精準教育”與“終生學(xué)習”的方向發(fā)展，人工智能對遠程教育在學(xué)習和教學(xué)等各個方面產(chǎn)生重大影響，并促進變革，促進學(xué)習目標由學(xué)知識向獲技能轉(zhuǎn)變、教師由傳授知識向?qū)W(xué)轉(zhuǎn)變、教學(xué)模式由統(tǒng)一教學(xué)向個性化教學(xué)改變等等變革。[4]

二、人工智能在遠程教育領(lǐng)域中的應(yīng)用路徑

計算機圖像處理已應(yīng)用于K12教育，比如中國的小猿搜題軟件，學(xué)生在不會做題的時候可下載小猿搜題APP，上傳題目照片，系統(tǒng)會立刻返回題目的答案及解題思路，使用十分方便，深受K12學(xué)生的喜愛。遠程教育的學(xué)生一般年齡在18歲以上，具有自主學(xué)習的能力，掌握一定的互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習的技術(shù)。未來在遠程教育教學(xué)平臺上應(yīng)用已有的人工智能技術(shù)，將改變線上+線下的混合式教學(xué)模式，形成學(xué)習、測試、考試等全線上學(xué)習，通過技術(shù)的眼睛將隱形的學(xué)習過程透明化，為學(xué)習者提供感興趣的學(xué)習內(nèi)容、貼心的學(xué)習服務(wù)和豐富多彩的學(xué)習活動。

語音識別、圖像識別和人機交互等人工智能技術(shù)應(yīng)用于教育行業(yè)并改變教育方式方法，[5—6]對遠程教育的影響力和沖擊力更加明顯。語音識別技術(shù)可以用于自動化學(xué)習支持服務(wù)、過程性學(xué)習測評以及語言類的教學(xué)方面；圖像識別可以用于總結(jié)性考試自動批閱、教師上課內(nèi)容分享；人機交互用于個性化學(xué)習和自動化學(xué)習支持服務(wù)等。人工智能應(yīng)用于遠程教育，會大大彌補遠程教育師生比低，教師難以提供及時到位的學(xué)習支持服務(wù)的不足。人工智能將計算機視覺、語音識別、文本分析、大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習等技術(shù)應(yīng)用到遠程教育，實現(xiàn)遠程教育全線上學(xué)習、學(xué)習者自主安排學(xué)習計劃、按照學(xué)習者特點推送相應(yīng)的資源，實現(xiàn)個性化學(xué)習。

1.推動教學(xué)模式改變

教學(xué)模式是一定的教學(xué)理論、教學(xué)思想的結(jié)合體，是一定理論指導(dǎo)下的教學(xué)行為規(guī)范。[7]遠程教育采取學(xué)習者自學(xué)和教師導(dǎo)學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，[8]即：學(xué)習者充分利用學(xué)習平臺上的各種媒體資源進行自主學(xué)習與協(xié)作學(xué)習；教師根據(jù)教學(xué)設(shè)計對學(xué)習者學(xué)習開展多種方式的引導(dǎo)；支持服務(wù)工作人員通過電話、郵件等多種方式提供學(xué)習全程的支持服務(wù)。遠程教育教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)集中式授課方式，為學(xué)習者提供了海量學(xué)習資源、網(wǎng)上教學(xué)平臺，以及網(wǎng)上論壇等互動方式，支持學(xué)習者自主學(xué)習。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，尤其是云計算技術(shù)的廣泛應(yīng)用，催生大規(guī)模在線課程(MOOCs)興起，給傳統(tǒng)教育帶來巨大的沖擊，在教育行業(yè)掀起一陣浪潮，不少傳統(tǒng)大學(xué)，比如清華北大，紛紛加入MOOCs的行列。而殊不知，遠程教育的教學(xué)模式本身一直長期運行而非商業(yè)化的MOOCs，故MOOCs的產(chǎn)生對遠程教育的發(fā)展起到促進作用。人工智能技術(shù)應(yīng)用于遠程教育，沖擊原有遠程教育的教學(xué)模式，更加側(cè)重線上教育、優(yōu)化教學(xué)課程，改變學(xué)習模式，使學(xué)習者積極主動地進行個性化學(xué)習，人工服務(wù)變?yōu)檩o導(dǎo)教師+智能客服的學(xué)習支持服務(wù)(體系)，變繁重枯燥的傳統(tǒng)評價方式為游戲式的評價模式等。人工智能的引入，使遠程教育更加注重學(xué)習者的素質(zhì)教育，促進學(xué)習者學(xué)習知識和身心全面發(fā)展。

2.轉(zhuǎn)變學(xué)習方式

今后學(xué)習一定是以線上學(xué)習為主，教師通過信息化手段提供虛擬面對面學(xué)習輔導(dǎo)，讓學(xué)習者感受到教師無處不在，應(yīng)叫應(yīng)答，提供7*24小時全天候的學(xué)習支持服務(wù)。學(xué)習方式由被動灌輸知識，變?yōu)榻處熗ㄟ^大數(shù)據(jù)分析、智能跟蹤等技術(shù)為學(xué)習者提供自主學(xué)習輔導(dǎo)。教師的角色由原來的領(lǐng)跑者變?yōu)橹苷撸寣W(xué)習成為學(xué)習者自身的事情，充分發(fā)揮學(xué)習者學(xué)習主動性、自覺性和自愿性。

為適應(yīng)學(xué)習者個性化的學(xué)習需求，課程設(shè)計、課程內(nèi)容需要進行相應(yīng)改變。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，尤其移動互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，為碎片化學(xué)習和間斷性學(xué)習提供支持。適應(yīng)碎片化學(xué)習，遠程教育資源向簡短精致的方向轉(zhuǎn)變，這為人工智能時代的個性化學(xué)習奠定了基礎(chǔ)。眾所周知，遠程教育的學(xué)習者數(shù)量龐大，僅國家開放大學(xué)在校生就有360多萬，當然，為學(xué)習者提供的學(xué)習資源也是海量的。如何讓一個學(xué)習者找到適合自己的學(xué)習資源進行學(xué)習，是遠程教育一直以來未能解決的難題。人工智能技術(shù)應(yīng)用于遠程教育，可使該問題迎刃而解。智能推薦系統(tǒng)通過對資源標簽化，準確了解學(xué)習資源內(nèi)容和使用情況，并根據(jù)學(xué)習者學(xué)習需求推送個性化的學(xué)習資源，助其實現(xiàn)學(xué)習的個性化。

3.優(yōu)化課程設(shè)計

無論是遠程教育，還是普通高等教育，普遍存在學(xué)習者自主意識薄弱、缺乏主動學(xué)習興趣的問題，究其原因，其中之一是課程設(shè)計復(fù)雜、課程內(nèi)容與實際應(yīng)用脫鉤、課程形式單一老舊。作為遠程教育主要承擔單位，國家開放大學(xué)已經(jīng)意識到這些問題，并嘗試進行改進，主要側(cè)重在碎片化學(xué)習上，將原有45分鐘課程資源做小做精，做成5分鐘左右的課程資源，致力于5分鐘課程資源的建設(shè)。

目前，課程資源時長的改變主要體現(xiàn)在外在形式的改變，未根本解決問題。充分利用大數(shù)據(jù)分析和深度學(xué)習等技術(shù)，可探究學(xué)習者學(xué)習的興趣點和源動力，迎合學(xué)習者的實際需求進行資源的快速整合和推送，將學(xué)習者所需要的資源內(nèi)容定制化，按照學(xué)習者的學(xué)習習慣進行課程設(shè)計和內(nèi)容制作。

4.改變學(xué)習服務(wù)方式

個性化學(xué)習離不開針對學(xué)習者的個性化的學(xué)習支持服務(wù)，以支持個性化的學(xué)習需求和學(xué)習方式，學(xué)習支持服務(wù)提供者由原來固定支持服務(wù)專職教師擴大至遠程教育的所有一線教師，針對學(xué)習者的差異提供有針對性的學(xué)習支持服務(wù)。當然，很多常見問題均可以通過人工智能構(gòu)建的問題知識庫進行智能解答，比如IBM的Watson助教系統(tǒng)。

智能客服系統(tǒng)涉及自然語言處理、文本語音和圖像分析等人工智能技術(shù)，通過知識庫的建設(shè)提供一種面向客服的自動應(yīng)答。通過構(gòu)建遠程教育知識庫，智能客服系統(tǒng)可以通過學(xué)習平臺、電話、微信公眾號等渠道為學(xué)習者提供及時、準確的學(xué)習支持服務(wù)，提升學(xué)習支持服務(wù)的質(zhì)量。

針對個人的智能問答機有微軟小冰和小娜、百度小度和阿里的天貓精靈等，針對企業(yè)級的智能客服，微軟提供Bot(機器人)。遠程教育智能客服可以利用微軟的Information Bot(信息機器人)提供專業(yè)智能客服。因此，要構(gòu)建遠程教育的知識庫，助力智能客服提供準確、個性化的學(xué)習支持服務(wù)。[9]

5.推進評價模式改變

未來評價學(xué)習者，除評價其知識學(xué)習情況外，更側(cè)重評價學(xué)習者解決問題的能力，強調(diào)素質(zhì)教育，亦是人工智能時代所需要培養(yǎng)的能力。解決問題的能力包括提問能力、分析能力、決策能力和認知能力。根據(jù)習近平總書記在全教會上的講話精神，思政教育和學(xué)生心理素質(zhì)培養(yǎng)日益受重視，以往依靠班主任聯(lián)系學(xué)習者很難獲取學(xué)習者思政情況，人工智能技術(shù)應(yīng)用于遠程教育，利用大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習等技術(shù)持續(xù)獲取學(xué)習者的心理動態(tài)，便于班主任憑借技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)學(xué)習者心理問題并及時給予干預(yù)。

雖然遠程教育課程成績由形成性作業(yè)和終結(jié)性考試兩部分組成，但是對過程性作業(yè)評價缺乏針對性和追蹤性。人工智能的應(yīng)用會完善過程性評價，并對學(xué)習過程進行詳細分析，自動生產(chǎn)問題、自動診斷、評分等，實現(xiàn)測評工作的全自動化。[10]利用人工智能技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動出題和自動批閱作業(yè)。今后測評領(lǐng)域必將實現(xiàn)過程的全自動化。遠程教育的教師需要建立相應(yīng)課程的題庫，設(shè)定測試的類型以及準則，智能評測系統(tǒng)可以按照設(shè)定的規(guī)則進行出題，進行隨機測驗、課后練習和期末考試，并自動評分，根據(jù)學(xué)習者評測結(jié)果給出下一步學(xué)習建議。

6.升級教學(xué)平臺

人工智能在遠程教育中的應(yīng)用載體或者呈現(xiàn)方式是智能化的教學(xué)平臺，該平臺不僅要具備收集海量數(shù)據(jù)的能力、存儲海量數(shù)據(jù)的容量，還需要具有強大的數(shù)據(jù)分析工具、智能學(xué)習功能，以及智能推薦、智能客服、智能評價等功能，才能實現(xiàn)為學(xué)習者提供個性化的、差異化的學(xué)習支持服務(wù)和有針對性的評價體系，減少遠程教育教師的重復(fù)工作，將教育的核心工作聚焦到提升學(xué)習者綜合素質(zhì)上來。

教學(xué)平臺需要適合手機、平板等移動終端的呈現(xiàn)和使用，當然也需要兼顧電腦端用戶的使用需求。人工智能廣泛應(yīng)用的技術(shù)如語言識別，常用于將語音轉(zhuǎn)化為文字。機器翻譯，使學(xué)習跨過、消除語言障礙。比如微軟的翻譯功能不僅提供專門的工具、APP，還將此功能作為微軟研發(fā)的瀏覽器Edge的一個插件，消除語言障礙，使學(xué)習者順利學(xué)習到國際上其他國家的優(yōu)質(zhì)課程。

微軟致力于AI研發(fā)與應(yīng)用，微軟AI平臺提供Azure云、Machine learning Studio(機器學(xué)習工作室)以及22個感知服務(wù)API，微軟提供微軟小冰、小娜以及商務(wù)的智能客服，以及Bot開放框架。遠程教育在原有教學(xué)平臺基礎(chǔ)上引用微軟的翻譯、語音、語言分析和文本分析等應(yīng)用，構(gòu)建基于原有學(xué)習資源的智能推薦、基于知識庫的智能客服和基于題庫的智能評價，教師和學(xué)生既可以通過終端直接使用微軟智能化工具，亦可以通過教學(xué)平臺集成智能化應(yīng)用，使教學(xué)平臺變得智能。