人工智能對于教師職業(yè)的替代：原理與趨勢分析

劉 進,劉卓然,呂文晶,鐘小琴

(1.北京理工大學人文與社會科學學院,北京 100081；2.麻省理工大學，美國馬薩諸塞州 02169)

人工智能等新技術革命正進一步替代傳統(tǒng)勞動力、改變就業(yè)市場需求與結構。教育是本輪人工智能技術革命的核心推動力，也是人工智能最重要的應用場景和最主要的應用方向之一，人工智能通過教育機器人、教育輔助設備等將可能圍繞教師、學生及教育機構這三大主體從教、學、考、評、管[1]等方面大幅替代教師職業(yè)需求，改變中國教育勞動力市場結構。而且，相比于前幾次人工智能技術革命，本輪人工智能發(fā)展已經(jīng)更多地從實驗室走向真實應用場景，尤其在教育領域以科大訊飛等為代表的人工智能企業(yè)異軍突起，大量人工智能產(chǎn)品進入實踐應用階段，迅速改變著教育領域的勞動力市場結構。而2020年初新冠肺炎疫情的爆發(fā)，則大大加速了中國的教育信息化實踐進程。[2]這將有可能加速人工智能對于教師職業(yè)的替代進程。當前，教育學界已經(jīng)注意到人工智能對教師職業(yè)的替代趨勢，但對于其替代原理、替代過程、替代現(xiàn)狀與趨勢等仍缺乏有效分析，仍未做好人工智能對教師職業(yè)替代規(guī)律的應有研究，尚無法指導中國教育勞動力結構調(diào)整與轉型。

一、人工智能技術革命對于勞動力市場的替代效應

工業(yè)革命以來，技術的進步使勞動方式(或者說就業(yè)方式)沿著“手工(體力) 勞動——半機械化——機械化——自動化——智能化”的方向演進，功能上則體現(xiàn)為從對人的體力的延伸和替代到對人的智力的延伸或部分替代。[3]而不同歷史時期的技術進步對勞動力的替代規(guī)律是不同的。為方便論述，本文分為兩個大的時段展開分析。

(一)早期工業(yè)革命時代的勞動力替代效應

進入19世紀，工廠逐漸取代手工作坊，制造業(yè)的技術進步通過對任務的簡化來分解和替代技能，降低了原有工作崗位的技能要求。[4-7]。在此過程中，單個勞動力工人原來所承擔的工作，被分解為更小的、高度細分的一道道工序，每道工序則由更多的工人以人均更少的技能來完成，在此過程中很多技術發(fā)明都是以降低工作所需的直接技能難度為目標的。

到了19世紀末期，進入20世紀后，制造業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)越來越多的依賴于流水線，資本—技能互補的典型勞動力市場生產(chǎn)模式逐漸成型。該種模式的成熟，也創(chuàng)造出操控這些自動化機器的相對熟練工崗位。[8]隨著企業(yè)規(guī)模的擴大和市場范圍的地域性擴展，管理任務的數(shù)量和難度都在上升，管理型員工和文職員工的需求也增加了。[9]電氣化時代下的該種生產(chǎn)模式，提升了勞動力中相對熟練工人和受過更高水平教育的白領工人的比例，[6]也增加了自動化辦公設備對互補生產(chǎn)要素的需求，即對于具備一定受教育水平的非生產(chǎn)性員工的需求。[10]

(二)前人工智能時代的勞動力替代效應

20世紀，人類社會技術創(chuàng)新進一步向自動化和智能化方向發(fā)展，并不斷改變著勞動力市場需求和市場結構。從本課題組視角來看，三次人工智能技術革命對于勞動力市場需求和結構的改變具有典型意義。其中，前兩次人工智能發(fā)展，由于技術創(chuàng)新與實踐應用之間仍然存在天然鴻溝，因此對于勞動力市場的實質(zhì)性替代效應不足，因此本文稱之為“前人工智能時代”。

第一次人工智能技術革命開始于20世紀前半葉，以1936年圖靈系統(tǒng)提出“通用圖靈機”為主要代表，這一時期人工智能技術革命的基本思路是，開發(fā)形成具備“智能”或“智力”的類人機器，使之有效作用于各類領域，降低人類工作負荷甚至超越人類本身，雖然短期內(nèi)真正的“無人組裝線”式工廠還無法構建，但卻推動了計算機、自動化等領域的技術創(chuàng)新，勞動力市場進一步分化成為高技能管理者和標準化熟練工人。

第二次人工智能技術革命從20世紀60年代一直延續(xù)至20世紀末期，在此階段，人類關于計算機、機器人、語音識別等的熱情被點燃，人工智能從初始化理論向機器模型轉變，這以1989年美國推出的網(wǎng)頁瀏覽器為核心代表，在此階段計算機、自動化等具體領域的技術創(chuàng)新取得突破性進展，機器取代人，大大降低了個體勞動力工作負荷，提高各類工作的自動化、智能化、網(wǎng)絡化水平，由于對于機器和網(wǎng)絡等操作的知識水平要求不斷提高，自動化工程師、網(wǎng)絡工程師等新的勞動力需求加大，分化形成多種類型的高技能勞動力市場崗位，教育在勞動力市場中的作用得到提升，不僅為各類專業(yè)化人才養(yǎng)成提供專業(yè)渠道，而且為普通勞動力提供終身學習培養(yǎng)等教育支持。[11]

(三)第三次人工智能時代的勞動力替代效應

當前人類社會進入第三次人工智能革命時代，本次工業(yè)革命以智能化為核心，它對崗位數(shù)量和任務性質(zhì)等的影響大有不同，勞動力和資本之間的界限從來沒像現(xiàn)在這般模糊。[12]

在就業(yè)結構方面，人工智能的替代效應之所以比任何技術都要強大，主要原因在于人工智能運用大數(shù)據(jù)和云端解決了以往技術不能夠完成的非常規(guī)認知任務甚至是非常規(guī)手工任務。[13]有研究認為，人工智能和機器人對勞動的替代，會導致程序化工作的需求減少，非程序化工作的需求增加，使職業(yè)結構向兩極化方向發(fā)展，具體表現(xiàn)為中等技能職業(yè)(以程序化工作為主)的就業(yè)減少，高技能和低技能職業(yè)(以非程序化工作為主)的就業(yè)增加。服務業(yè)的很多勞動者都存在被替代的風險。尤其是重復性、程序性強的工作，比如從事職稱審查員、文摘員和檢索員(title examiners,abstractors,and searchers)等職業(yè)的勞動。[10]同時，人工智能的創(chuàng)造效應也促使一部分社交能力無法被計算機、自動化技術替代的職業(yè)需求增加。勞動者需要提升創(chuàng)造性智力和社交性智力及其相關核心能力。[14]

隨著人工智能的進一步發(fā)展，機器替代人的產(chǎn)業(yè)將逐漸增加，[15]甚至未來人工智能將取代大部分人類工作，[16]特別是在金融行業(yè)[17][18]、部分制造行業(yè)等，[19]人工智能已顯現(xiàn)對勞動力市場的巨大影響。但人工智能技術革命在大量替代傳統(tǒng)勞動力的同時，也將創(chuàng)造大量新的就業(yè)崗位，正如施瓦布所認為的“技術創(chuàng)新總是會淘汰部分工作，但是技術創(chuàng)新又會以其他形式或者在其他地方提供新的工作機會。”[20]世界經(jīng)濟論壇2016年的一份報告預測，五年內(nèi)人工智能在導致“15個主要發(fā)達和新興經(jīng)濟體凈損失超過500萬個就業(yè)崗位”的同時，“將創(chuàng)造210萬個新工作崗位。”[21]在數(shù)量增減之外，更主要的是人工智能將顯著影響不同行業(yè)的人才需求狀況。

二、人工智能對教師職業(yè)替代的基本原理

那么，人工智能會對教師這一職業(yè)帶來什么樣的影響呢？國內(nèi)外學者研究后的主流觀點是人工智能在可預見的未來不會完全替代教師(1)比如，F(xiàn)rey基于高斯過程分類器得出不同類型教師被替代的可能研究認為，小學教師(特殊教育除外)被計算機化的概率為0.44%，初中特殊教育教師被計算機化的概率為0.77%，初中教師(特殊教育除外)被計算機化的概率為0.78%，初中職業(yè)教育、技術教育教師被計算機化的概率為0.88%，輔導員被計算機化的概率為0.95%，中學特殊教育教師被計算機化的概率為1.6%，高等教育教師被計算機化的概率為3.2%，自我提升教師被計算機化的概率為13%，幼兒園教師(特殊教育除外)被計算機化的概率為15%，中學教師(特殊教育除外)被計算機化的概率為17%，成人基礎和中等教育及掃盲教師和講師被計算機化的概率為19%，中學職業(yè)和技術教師被計算機化的概率為26%，助教被計算機化的概率為56%。英國廣播公司(BBC)基于劍橋大學研究者的數(shù)據(jù)體系，分析認為，教師被機器人替代的概率只有0.4%。麥肯錫全球研究院(MGI)發(fā)布《人工智能——下一個數(shù)字化前沿？》預測到虛擬助教可以回答學生40%的常規(guī)問題；通過采用虛擬助理來跟進申請人，入學人數(shù)增加了1%；采用機器學習和預測建模，與人類的評分匹配85%。。[10][22-25]

盡管人工智能在短期內(nèi)不會取代教師，但是使用人工智能的教師會取代不使用人工智能的教師。比如，與傳統(tǒng)教師不同，人工智能時代教師將可能從“全才”轉為“專才”，從“教學者”轉向“輔助者”，從“教練”轉變 為“導師”。[26]

探究人工智能對于教師這一職業(yè)的替代則可以從人工智能技術創(chuàng)新的主要方向和原理展開。

從當前人工智能落地教育領域的實際應用來看，人工智能通過賦能教師、學生、教育機構這三大主體來實現(xiàn)對教育勞動力市場結構的變革，具體涵蓋教、學、考、評、管五大應用場景，[2]也可由此理解和分析人工智能對于教師職業(yè)的替代效應。

從教的角度看，人工智能技術通過監(jiān)測課堂和輔導教學參與到教學工作中。隨著人臉識別、語音識別、動作識別等技術的落地應用，教師憑借自己的經(jīng)驗來觀察、判斷學生課堂學習狀態(tài)的任務將被人工智能技術所替代。“真人教師+AI助手”的課堂輔助系統(tǒng)在對學生的考勤、課堂表現(xiàn)及專注度進行監(jiān)測、分析的同時，也能對教師的教學質(zhì)量進行智能評估，即時生成課堂評估報告并快速反饋，教師可據(jù)此實時調(diào)整授課內(nèi)容和方式。此外，人工智能技術還使課堂個性化教育成為可能；好未來推出的AI課堂解決方案WISEROOM對“教”和“輔”進行拆分，課上“優(yōu)質(zhì)AI教師”教學，課后真人教師輔導，AI替代教師完成內(nèi)容重復性較強的教學工作，極大地緩解了師資力量不足與學生精細化輔導之間的矛盾，保證了學生個性化關懷。

表1 人工智能技術在教育領域中的應用

從學的角度看，智能教學系統(tǒng)作為人工智能在教育領域研究最早和應用最廣泛的技術方向之一，基于OCR識別、自然語言處理、數(shù)據(jù)挖掘等技術，可在學生的整個學習過程中提供錯因診斷服務，學情分析服務，智能推薦服務以及決策支持服務；由智能教學系統(tǒng)進一步發(fā)展而來的智適應學習系統(tǒng)能夠在學生實時交互的學生行為大數(shù)據(jù)的基礎上構建學習模型，實時互動尋找最優(yōu)方案，達到學生個性化學習的目的。典型的如教育機器人、拍照搜題和題庫類產(chǎn)品可提供課后作業(yè)輔導，這類智能教學輔導類產(chǎn)品，使學生獲取知識的來源和途徑突破了時間和空間的局限。學生對自身學習狀況的評價也不再僅僅來源于從教師視角出發(fā)的經(jīng)驗判斷，而是通過人工智能的全時段檢測，從而使學生對自身學習狀況的掌握更具有自主性。每個學生都有屬于自己的一對一“智能家教”，各類輔導教育機構的小班家教、一對一家教等傳統(tǒng)教師、輔導教師工作被替代。

從考的角度看，教育人工智能技術可應用于出卷、測試、監(jiān)考等環(huán)節(jié)。人工智能通過數(shù)據(jù)挖掘技術抓取學生平時的學習記錄，自動識別學生的薄弱點，對教師出卷過程中大量的收集、分析和總結任務進行替代，在保持試卷高質(zhì)量的基礎上減輕教師的工作負擔。伴隨著深度學習、語音識別、聲紋識別、語音合成及自然語言處理等AI技術的發(fā)展，人工智能用于語音測試可部分替代考試過程中的口語陪練教師、口語考試測評教師及評分統(tǒng)計人員等考試培訓、組織、監(jiān)管、評分人員的工作。計算機視覺感知等人工智能技術還可引入考場用于考試管理和舞弊監(jiān)督，借助大數(shù)據(jù)比對分析考場視頻的考生動作，抓取疑似作弊的行為，全面提高監(jiān)考效率，提升考試的公平性，2018年注冊會計師綜合階段考試首次將教育機器人應用于考場監(jiān)考，[27]相較于傳統(tǒng)的人工監(jiān)考，人工智能監(jiān)考更為高效、精準和客觀，節(jié)約了人力財力，從而能夠對監(jiān)考人員的工作進行有效替代。

從評的角度看，人工智能還可用于試卷、作業(yè)的自動評閱。基于圖像識別、光學字符識別、潛在語義分析、自然語言處理等人工智能技術的自動評閱系統(tǒng)不僅可以評判語言的表層特征，還能夠評判其內(nèi)容質(zhì)量和篇章結構的質(zhì)量；人工智能技術在閱卷、評分環(huán)節(jié)的應用，也提高了閱卷的效率、準確性和客觀性。[28]自2018年起，智能閱卷的百度搜索指數(shù)節(jié)節(jié)攀升，智能閱卷技術通過了全國多個省份的大規(guī)模考試(如中考、高考、成人高考、學業(yè)水平測試等)的試點驗證，“讀取識別考生答案-與正確答案進行對比-給出評分”這一閱卷評分人員再閱卷時需要進行的重復性工作基本可由人工智能技術替代完成。

從管的角度看，人工智能的替代性和輔助性主要表現(xiàn)在教育機構的教務工作和學校管理工作中，如招生和咨詢管理、升學和職業(yè)規(guī)劃、分班排課和校園安防等可由人工智能技術替代完成。在招生咨詢這一工作任務中，人工智能技術可提供智能咨詢，將人群特征標簽與招生需求進行智能匹配，還可根據(jù)招生結果分析招生渠道和宣傳方式是否有效；在升學和職業(yè)規(guī)劃上，人工智能可在備考、估分、報考等環(huán)節(jié)為升學和求職提供智能規(guī)劃和申請服務；在分班排課這一工作任務中，為解決新高考改革后各中學普遍存在的管理困難、資源匱乏、教學模式和教學評價體系調(diào)整難度大等問題，并幫助師生適應走班教學模式，人工智能在分班排課、課程管理和教學評價等具體工作中替代教務人員完成大量工作任務，減輕其工作負擔，提高工作效率。

教育人工智能屬于教育科技，是人工智能技術對教育產(chǎn)業(yè)的賦能現(xiàn)象。目前，人工智能技術主要應用于在線教育培訓機構中，尚未大規(guī)模應用于各項教育工作，也未形成閉環(huán)的管理系統(tǒng)。綜合來看，人工智能對教育勞動力的替代主要表現(xiàn)在結構替代，而非總量替代，即人工智能促使教育勞動力的技能結構發(fā)生改變，教育勞動力的派生價值、工具性價值將被逐漸弱化,大量程式性、重復性的工作將被替代，勞動力的創(chuàng)造價值將被凸顯。[29]

三、人工智能對教師職業(yè)的替代現(xiàn)狀與趨勢

教師這一職業(yè)具有人力密集和重復工作的特點。本節(jié)從人工智能自動化價值創(chuàng)造、智能化價值創(chuàng)造兩個層次分析其現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

人工智能的自動化價值創(chuàng)造，主要是指依靠人工智能技術提高業(yè)務的自動化程度。[30]目前，在國內(nèi)的教育領域，這種價值創(chuàng)造方式主要可能在語言學習場景、教學輔助場景等領域替代傳統(tǒng)教師。比如，在語言學習場景中，人工智能技術可以通過語言識別和自然語言處理技術識別學生語言發(fā)音情況，對學生的語言發(fā)音進行精細的分析測評，并為學生提供發(fā)音指導與提升方案。以學習軟件“英語流利說”為例，首先，學習者在軟件提供的英語口語測試場景中，自主選擇分類測試來進行口語表達，而后，軟件的智能語音測評系統(tǒng)就學生在自測環(huán)節(jié)的口語表達流暢程度、詞句發(fā)音和語法使用的正誤進行分析，從而給出評分、指導意見和提升方案，并據(jù)此生成對應學習者不足之處的線上教程和學習資料。再比如，在教學輔助場景中，人工智能技術可以通過圖像識別、自然語言處理和數(shù)據(jù)挖掘等技術，幫助教師實現(xiàn)線上組卷、線上布置作業(yè)、智能批改，并根據(jù)批改結果生成學生的學情分析報告，方便教師直觀地了解學生學習中存在的薄弱環(huán)節(jié)，從而進行針對性教學。人工智能在教學輔助場景中不僅可以幫助教師提高工作效率，還可以向學生提供答疑服務。

人工智能的智能化價值創(chuàng)造，主要是指依靠人工智能技術，賦予機器學習、分析和決策能力，使機器完成僅依靠人工勞動力的效率遠遠無法完成的工作，產(chǎn)生增量價值創(chuàng)造。[30]目前在國內(nèi)的教育領域，人工智能實現(xiàn)智能化價值創(chuàng)造的代表技術是智適應技術。在教育領域，智適應技術的應用體現(xiàn)為：將學科知識點拆分至納米級顆粒程度，將知識點顆粒進行關聯(lián)，形成不同于傳統(tǒng)樹狀結構的動態(tài)知識網(wǎng)絡作為智適應系統(tǒng)的基礎；通過學生學習行為數(shù)據(jù)進行分析，并利用構建的智適應系統(tǒng)幫助學生規(guī)劃個性化學習方案；持續(xù)收集學生后續(xù)學習行為數(shù)據(jù)，形成定期生成學情診斷與對應方案并據(jù)此全時段檢測更新知識圖譜的動態(tài)循環(huán)(2)智適應技術在國內(nèi)落地應用的典型代表為“松果AI”，松果AI創(chuàng)立了技術名稱為MCM(Mode of thinking,capacity and methodology)的技術體系，通過采集的學生行為數(shù)據(jù)對學生學習思維、能力和學習方法進行刻畫，生成學生的用戶畫像，進行學情診斷；利用其創(chuàng)新型知識圖譜技術建立起動態(tài)知識網(wǎng)絡推送解決方案。。顯然，和上述人工智能的自動化價值創(chuàng)造相比，人工智能的智能化價值創(chuàng)造對于教師職業(yè)的替代前景更為廣闊，人工智能的智能化價值創(chuàng)造技術體系將可能與信息技術、教育技術緊密結合，直接落地應用于校園內(nèi)部、貫穿教育全方位和全過程，拓展人工智能對教育勞動力市場的替代范圍。

當前，我國人工智能技術在教育領域的應用已經(jīng)較為廣泛，人工智能技術對教育勞動力市場中的教師職業(yè)的替代趨勢已經(jīng)十分明顯。在自動化價值創(chuàng)造的層次，語言學習場景、教學輔助場景中對人工智能技術的應用已經(jīng)較為成熟；在智能化價值創(chuàng)造層次，也有了初步發(fā)展，但距離世界先進水平仍有一定的差距。無論是自動化價值創(chuàng)造還是智能化價值創(chuàng)造層次，目前人工智能技術教育應用場景中更主要的是作為教學輔助工具發(fā)揮功能，無法完全取代人工勞動力。未來，中國的人工智能技術在教育領域要更廣泛、更深入地落地應用，還需要在數(shù)據(jù)、算法等技術層面尋求突破。[31]在數(shù)據(jù)層面，人工智能對于教師職業(yè)的替代就深入涉及到高質(zhì)量數(shù)據(jù)的獲得、治理和合規(guī)使用問題。人工智能技術要在教育領域中發(fā)揮對數(shù)據(jù)的分析和應用潛力，還需要對更多核心教學環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析。此外，在圖像識別、文字識別和語音識別等技術層面，采用外部公開數(shù)據(jù)對人工智能模型進行訓練仍不能滿足實際應用的需求，還需更注重對實際業(yè)務場景數(shù)據(jù)進行分析的訓練。由于記錄教學過程的數(shù)據(jù)龐雜多樣，對于多源異構數(shù)據(jù)、時序數(shù)據(jù)、非結構數(shù)據(jù)的儲存和處理則十分關鍵。數(shù)據(jù)治理環(huán)節(jié)是支撐人工智能算法調(diào)用數(shù)據(jù)、影響教育和學習過程的反饋和指導效率的關鍵環(huán)節(jié)。優(yōu)化數(shù)據(jù)的治理，才能提高人工智能在教育勞動力市場中的工作效率。人工智能在教育領域的應用過程還涉及到數(shù)據(jù)的合規(guī)使用問題，教育事業(yè)本身具有覆蓋范圍廣、周期長的特點，要獲得用戶的學習、教學行為數(shù)據(jù)等實際業(yè)務場景中的數(shù)據(jù)須嚴肅對待用戶隱私數(shù)據(jù)保護政策，明確數(shù)據(jù)歸屬權后，才能讓數(shù)據(jù)進行流動與融合打通，從而從個人的精確“小數(shù)據(jù)”成為結構化的大數(shù)據(jù)。

2020年，受新冠疫情影響，絕大多數(shù)學校選擇了線上教育的方式。這一教學模式從供給和需求兩側為人工智能在教育領域的發(fā)展提供了意料之外的機遇。在線上教育開展的過程中，大約3億數(shù)量教育者、受教育者被迫觸網(wǎng)。長達1～2個月的在線學習使得線上教育平臺積累了大量的學生數(shù)據(jù)，更重要的是線上教育技術的使用者們經(jīng)過疫情期間的“特殊培訓”，養(yǎng)成了一定程度的學習習慣，對線上教育的認同度提升，比從前更愿意把線上教育當作線下教育的有效補充。同時，疫情為線上教育創(chuàng)造了風口，大量資本趁風口流入線上教育，隨著教育人工智能與在線教育的進一步融合，也將推動人工智能對教育勞動力市場的各類替代效應逐漸顯現(xiàn)。

總體來看，人工智能在語言學習、教學輔助、智能導學等教育場景已經(jīng)得到了較為深入的應用，處于教學輔助功能向智能化教學決策分析功能發(fā)展的時期，形成了一批較為成熟的技術和代表性的企業(yè)。未來，隨著人工智能在教育領域技術的不斷突破，以及消費者習慣的養(yǎng)成，加之政策鼓勵、資本涌入等因素的影響，人工智能將覆蓋教學流程的更多場景、接入更多教學核心環(huán)節(jié)，對勞動力市場的替代效應也會不斷增強。