基于人工智能的教育系統創新

趙宏濤 楊崇 徐鐵山

天津瑞格特拉科技發展有限公司

一、引言

隨著人工智能、大數據、云計算等信息技術的發展，教育部高度重視其對教育的影響，國家主席習近平在給國際人工智能與教育大會致賀信中強調，中國高度重視人工智能教育，人工智能深刻的影響著教育，人工智能和教育交融有利于推進教育創新，充分發揮人工智能的優勢，加快發展面向每個人的教育、每個人一生的教育、適合每個人的教育、更加開放靈活的教育[1-3]。人工智能技術能推動智慧校園建設，實現管理、工作、學習、教學智能化和一體化[4]。智慧校園的建設需要借助各種高新技術，進而改善教學質量，提升工作效率，給在校的師生帶來更高的工作、學習和生活的情感體驗。人工智能技術的發展有利于充分利用教學資源、深入分析海量知識、豐富教學模式。本研究基于人工智能在教育領域的應用總結了當前教育人工智能所要面對的挑戰，提出了未來發展教育人工智能的建議，以期為智能時代教育系統創新發展提供借鑒與參考。

二、人工智能的教育應用

（一）個性化學習

人工智能可以對知識點做納米級的拆分，形成知識圖譜，根據學生學習過程中留下來的蛛絲馬跡精準地透視學生哪些方面學得比較好、哪些方面有漏洞。如人工智能可以將“一元二次方程”拆分為107個知識點，可以針對學生的學習習慣、接受知識的難易程度、學習需求等智能化的講授知識，這對于教師來說是很難做到的。人工智能可以通過對學生的知識狀態和能力水平進行持續的追蹤測評，為學習者提供個性化學習方案，并根據學習過程中產生的相關數據進行動態調整，從而實現學生的個性化學習服務[5]。

（二）師生關系發生轉變

人工智能時代，在圖像和語音識別、物聯網、大數據處理等技術支持下，學習活動將突破時空限制，師生關系也將會發生根本的轉變[6]。在智慧教育中，學生成為學習活動的中心，這與傳統教學模式中以教師為中心、教師作為學習活動的組織者和控制者完全不同，教師將從知識的傳授者轉變為學生建構知識體系的引導者，更加關注學生的認知特點，通過組織多樣的教學活動引導學生養成自主認知和實踐的能力[7]。

（三）共享優質教育資源

提高教育資源的利用率是促進教育發展重要途徑之一。共享教育可以使教育資源的配置更加合理，提高教育資源的利用效率。共享教育不僅為校內與校外的學習架起一座橋梁，打通了不同時段、不同學科或活動形式的教育，也打通了不同地域教育資源的共享通道，在人工智能技術的支持下，不同地域、不同學校的學生都可以共享優質教育資源，有利于教育的均衡發展，從而推動教育公平的發展[8]。

三、人工智能給我國教育創新發展帶來的挑戰

（一）開展人工智能教育的活動較少

雖然各地教育部門提出了開展人工智能教育的要求，但由于實施時間較短，各類學校開展人工智能教育活動仍不普遍。即便在已經開展人工智能教育的學校，人工智能主要作為選修課或升學考試的加分項，在課程體系中的作用不突出。我國很多學校現有的計算機課程得不到重視，而且內容過于基礎，數量不足，甚至高中階段接觸不到編程等，與國際相比差距明顯。

（二）缺乏人工智能教育的創造性人才

在人工智能時代的教育，從管理方式、教育模式、學習方法和師生關系上看均發生了重大變化。教師的工作重點需要從“教書”轉向“育人”，通過與學生的面對面情感交流，促使學生養成良好的人格、品德和情操。同時，教師還肩負著最大化地開發與利用好人工智能技術的重任，以幫助學生牢固掌握自適應學習，并且能夠解決學生面臨的復雜問題。當前，我國非常缺少這種“育人型”的、可以滿足人工智能教育需要的、能夠創造性解決復雜問題的教師。

（三）基礎教育階段教學與評價模式面臨的挑戰

以班級授課制為基礎的教學和評價模式不能適應人工智能時代的技術發展和人才需求。在班級授課制下，所有學生處于同一個狀態，教師實施一致化教學，對結果進行標準化測評，這樣做方便學校統一安排教學內容和進度，使教學管理顯得更加有秩序，將固定的教學內容循序漸進、扎實高速地傳遞給學生，能充分體現“教書”過程要求和目標定位。但是隨著人工智能的發展，教師應該轉變教學模式，更加關注學生的獨立思考和自主學習能力，更加關注對學生個性化指導，更加注重提升自身教學能力和素養。

四、人工智能教育創新發展的對策建議

（一）積極開展人工智能教育活動

相關政府部門要有效引導學校的人工智能教育，著力提升學生的信息素養和人工智能相關能力。在教育內容上，要結合新的考核標準，盡早開設編程課程，提高編程課程所占課時比重，給予學生更多的選課權利。鼓勵學生開展自主創新項目，提高創造性課程所占課時比重，給學生充足的時間進行創新與實踐，增加體育以及社團、自由活動時間，提升學生交流空間。

（二）積極培養智能教育人才，組建優秀的教師隊伍

在人工智能時代，要在教師教育課程中將人工智能本身作為學習內容，幫助教師掌握人工智能的內涵、特點和趨勢，以此推動人工智能教育融入課程。要建立教師教育生態意識，用開放、融合、跨界、數據化的“互聯網”思維重新審視各要素的內涵及關系，運用平臺思維推動教師教育頂層設計，以數據思維為教師教育提供精準支持、融合用戶思維真正實現以“學生為中心”、以“素養為基、能力為本”的教學與培訓，組建優秀的教師隊伍。

（三）以大數據和信息為基礎變革現有的教育教學方式

在人工智能時代，教師重復性的教學工作將被機器取代，其主要作用是引導學生非智力因素的發展，比如人格的成熟、情感的成長，以及學生已經獲取的知識的正確運用。師生之間不是你教我學、你說我聽的主從關系，而是一種共同發現問題、探討問題、研究問題的學習伙伴關系。教師需要研究和探索新的教學模式，能運用大數據、智能化教育平臺生成個性化教學內容，形成針對性教學，并進行準確教學預判，真正實現因材施教。