人工智能賦能教育變革：國際經驗與未來展望

徐蕊玥 梁昊楠 周琴

摘 要：人工智能引導世界發展的步伐。教育作為國家發展的重要部分，在人工智能時代，應走在改革的前沿，而人工智能賦能教育變革是當前教育改革的重要形式。所謂人工智能賦能教育變革，實際是以人工智能技術為依托，通過教育變革實現未來人才的培養目標。世界各國通過不同方式強調推行人工智能應用策略、構建終身智能學習環境、強化智能時代教師素養和培養“智慧人才”是實現人工智能賦能教育變革的有效途徑。本文結合人工智能賦能教育變革的國際經驗對未來教育發展提出方向：規避“馬太效應”，實現全納與公平;厘清技術悖論，構建“人機共生”新生態;“為機器立心”，融合人文取向和科學取向的教育。

關鍵詞：國際視野;人工智能;賦能;發展經驗;未來方向

中圖分類號：G4文獻標志碼：A文章編號：2096-0069（2021）03-0021-06

收稿日期：2020-12-23

基金項目：第60批中國博士后科學基金資助“基于MOOC平臺的教師專業學習共同體構建研究”（2016M602618）;西南大學中央高校基本科研業務費項目“‘互聯網+時代教師網絡學習共同體構建研究”（SWV1609120）

作者簡介：徐蕊玥（1994—），女，貴州都勻人，碩士研究生，研究方向為比較教育學;梁昊楠（1996— ），女，山東淄博人，碩士研究生，研究方向為比較教育學;周琴（1978— ），女，重慶人，教授、碩士生導師，研究方向為比較教育學、教師教育。

“計算機科學和人工智能之父”艾倫·圖靈于1950年發表的論文《計算機器與智能》被視為現代人工智能的開端。經過近70年的發展，人工智能已成為產業鏈條變革和科學技術革命的核心驅動力，許多傳統行業正在被顛覆，教育也在變革。“智慧教育” “智能教育”“人工智能教育” “教育人工智能”等相關熱詞相繼問世，人工智能賦能教育變革成為重要趨勢。隨著理論探索和實踐認識的不斷深入，人們逐漸意識到人工智能對教育的賦能不應該僅局限于對技術的探索，還應該是還原教育本真，回歸人的發展。中國、美國、英國、日本、法國、韓國等在世界上有一定影響力的國家正在積極利用人工智能進行戰略調整和教育改革，力求培養新時代人才，增強國際競爭力。各國普遍認為人工智能是未來教育發展的“領航燈”，政府、學校、教師和學生是關鍵變革力量。因此，本文擬通過分析人工智能先行國的發展戰略與推行經驗，探索人工智能賦能教育變革的真正內生力量，重塑教育生態，發展未來教育。

一、人工智能賦能教育變革的時代意蘊

（一）人工智能賦能教育變革的時代內涵

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI），又稱機器智能，是機器所展示的智能，與人類所顯示的自然智能（又稱人類智能，Human Intelligence，簡稱HI）相反。人工智能研究的傳統問題主要集中在計算機科學、信息工程、數學、心理學等多重領域，通過智能技術開展相關研究，如知識表示、機器學習、元語言處理、模式識別等[1]。21世紀，伴隨著智能技術和相關理論的不斷革新，人工智能也開始興起并被應用于更為廣泛的領域，如醫療、交通、住宅、教育等。這些領域井噴式地進入了新的發展階段，形成新的產業形態和生態。

“賦能”是指對某學術領域、工作行業和行為主體賦予的某種能量。“賦能”一詞最開始源于積極心理學，后被廣泛用作組織管理學的專業術語和商業經濟的營銷手段。人工智能賦能教育變革是指人工智能技術與教學活動的深度融合，為教育變革、教師發展、學生培養賦能加力的過程[2]。人工智能賦能教育變革的過程其實就是“人工智能+教育”的形態。人工智能時代下，利用智能技術對某一領域或行業進行賦能的簡化表述即是“人工智能+”，隨后衍生出了“人工智能+教育”。實質上，人工智能只是一個過渡階段，充分融合人工智能的人類智能才是智能時代的高級形態。因此，培養人類智能的受體是學生，實施者是教師，人工智能賦能教育變革的關鍵就在于利用人工智能技術延伸、擴展和增加師生的智能素養，以提高教育教學質量，發展更高級的人類智能。

（二）人工智能賦能教育變革的時代價值

在人工智能賦能教育變革的進程中，“智慧教育”“智能教育”“人工智能教育”“教育人工智能”等教育新生態逐漸形成（如圖1所示）。“智慧教育”和“智能教育”代表了人工智能賦能教育變革的理念層面和應用層面。“智慧教育”利用人工智能技術促進教育發展以更好地實現學生智慧的培養。“智能教育”則是踐行“智慧教育”的唯一途徑。而“人工智能教育”和“教育人工智能”是實施“智能教育”的兩種形態，分別代表了人工智能應用于教育領域的實然狀態和應然狀態。目前，世界各國皆處在“人工智能教育”階段，是人工智能賦能教育變革的初級階段。此階段的特征是弱人工智能主導教育發展，在教育手段、教育內容、教育環境等方面進行淺表面的變革，尚未與學生、教師進行真正的融合，無法實現人工智能對學生情感、態度、價值觀的精準分析與培養。“教育人工智能”則是人工智能賦能教育變革的高級階段，此階段弱人工智能已經走向強人工智能，教育已超越技術本身，由感知形態進入認知形態，回歸教育本真，可以和學生更好地融合，實現學情精準分析，人機協同發展。無論是哪一階段、哪種形態的“人工智能+教育”，最終目標都是為了發展學生，培養未來社會人才，實現教育理論人性化、教育方法個性化、教育內容精準化、教育手段智能化的教育價值。

二、人工智能賦能教育變革的國際經驗

從大數據驅動、物聯網、云計算等人工智能技術的實踐應用到智能教育、智慧教育、教育人工智能等教育新生態的落地生根，人工智能賦能教育所產生的一系列成果是多種人工智能技術驅動教育發展的結果。目前，世界各國正在積極挖掘人工智能賦能教育的實施路徑，具體可概括為以下幾個方面。

（一）政府引領，推行人工智能應用策略

人工智能時代，各國政府發揮引導者的角色，頒布了多項人工智能應用策略，積極推動人工智能的發展。2016 年，美國政府相繼發布了三份報告，分別是《為人工智能的未來做好準備》《國家人工智能研究和發展戰略計劃》《人工智能、 自動化與經濟報告》，為美國發展人工智能戰略計劃奠定了基礎。這三份報告明確了美國高等教育，尤其是研究型大學，進行人工智能理論的研究和尖端技術的研發，并將培養前沿學科和跨學科人才作為人工智能發展的基石。英國政府于2017年頒布《在英國發展人工智能》，分別從人才培養、課程設置、教育制度上提出了新舉措。首先，在人才培養上采取多樣化的手段和措施吸引人才，如為留學人員提供人工智能獎學金。其次，在課程設置上開展人工智能課程并認證其學分的有效性。最后，在教育制度上，英國教育部大力培養繼續教育階段的人工智能教育人員，以提升人工智能教育的質量。日本政府也高度重視教育與人工智能相結合，于2016年和2017年分別發布了《日本振興戰略 2016——面向第 四次產業革命》和《人工智能技術戰略（草案）（人工智能技術戰略會議總結）》，通過總結報告得出日本將人工智能課程分別引入到基礎教育和高等教育階段，以培養學生的編程能力、提升學生的信息素養，同時還將人工智能人才的培養作為國家戰略發展的重要部分。我國也十分重視在教育領域應用人工智能技術。2010年我國教育部頒布了教育信息化的實施方略《國家中長期教育改革和發展規劃綱要 （2010—2020年）》，并強調信息技術對教育發展具有革命性影響。2012年教育部印發的《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》中提出信息技術與教學的融合是未來教育發展的新走向。2016年教育部發布的《教育信息化“十三五”規劃》進一步明確了我國教育信息化發展的總體目標。這三份文件奠定了人工智能在我國教育應用中的基礎。2018年教育部發布的《高等學校人工智能創新行動計劃》和《教育信息化2.0行動計劃》進一步為我國教育領域的人工智能發展指明了方向。

（二）學校主導，構建終身智能學習環境

學校作為教育教學工作開展的主要陣地，是開展人工智能課程、實施人工智能教育和培養人工智能人才的關鍵場所。韓國作為人工智能技術發達的國家之一，其教育與人工智能技術的發展水平也位于世界前列。自1996年起每隔五年發布一次教育信息化基本規劃，其經歷了基礎設施建設階段到問題解決階段，再到高速發展階段，目前已進入了科學計劃階段。韓國教育正在從信息化向智能化轉型過渡，學校智能環境的創設在其中起到了重要的主導作用。韓國教育轉型的關鍵是通過在各類學校使用數字教科書和開展軟件教育，營建智能學習環境。韓國數字教科書項目始于2007年發布的《數字化教材普及化方案》，并從2018年起向小學以及初級中學的學生派發數字教科書。同年，韓國教育部還向千余所初級中學的學生推行軟件教育，加深學生對人工智能等相關新興技術的了解。數字教科書是一種數字化教材，結合了教科書、參考書、作業、詞典、多媒體內容（包括視頻剪輯、動畫和虛擬現實等）及各種學習工具，并且可以拓展到學校以外的知識。目前，數字教科書以虛擬現實和增強現實的形式在韓國各類學校的官方網站上發布，用戶可以直接在應用商城下載。韓國教育部還宣布在2021年前全面建成中小學無線技術設施設備，用來普及數字教科書。與此同時，地方學校與教育部也建立了緊密的合作聯系，在數字教科書的開發更新、教師人工智能素養培養、人工智能設施設備擴大等方面做出了積極的努力。此外，在2018年韓國第六輪教育信息化基本規劃中，教育部明確提出了構建終身化智能教育環境，并為各類學校建設智能化教育環境提出了三點建議：①考慮生命的周期，實施終身化的在線教育;②加強職業教育終身化建設，構建職業教育終身化信息管理系統;③支持教育與技術的創新建設，增強學校教育和行政服務效率。

（三）教師參與，強化智能時代教師素養

教師作為實施人工智能賦能教育的關鍵人物，需要及時更新自身知識儲備，提升教師核心素養。從近年各國教師培養狀況來看，人工智能時代新增的教師素養主要分為兩類：信息素養和數據素養。信息素養一詞是1974年美國信息產業機構主席保羅提出的，所謂信息素養就是在解決問題時運用信息技術的策略或能力。隨著信息技術的不斷發展，智能時代的來臨，人們運用信息技術或智能技術的能力出現了差異，即所謂的數字鴻溝。教師作為教育教學的引導者，應該積極發展自身信息素養，這對提高學生的信息素養、縮小整個社會的數字鴻溝起著至關重要的作用。2019年聯合國教科文組織發布《教育中的人工智能：可持續發展的挑戰和機遇》，強調讓教師充分理解人工智能教育并發揮積極作用。因此，教師必須處于教育的發展前沿，及時掌握最新的技能和知識，對教師進行信息素養的職前培養和職后培訓，貫通式一體化培養是教師使用信息技術改善教學的關鍵。該報告還對教師的信息素養能力提出了以下幾點要求：①明晰人工智能支持系統是如何促進學習的;②掌握研究和分析數據的能力;③利用人工智能和數字技術培養學生的批判性能力、計算思維和數字技能，以提高學生對人工智能的理解;④利用人工智能對學生進行學習、情感、人際交往方面的指導。簡言之，教師必須將信息素養融入專業實踐中，以更好地培養學生。數據素養則是人工智能時代對信息素養的延伸，是人工智能時代教師需要掌握的高階素養。教師的數據素養是指教師通過定位、獲取、分析、解釋不同類型、不同來源的教育數據，并將結果轉變為教學過程中的實際行動，最終用以提升學生學習效果和教師專業發展的一種能力[3]。美國于2001年提出教師必須通過嚴格的數據分析采用因材施教的教學方式。美國“數據決策項目”中明確指出將教師的數據素養納入申請教師資格證的考核中。此后，美國學者參與到教師數據素養的研究中，開發了教師數據素養的培養框架和素養結構。如2016年美國學者曼迪納赫提出了針對教師的數據素養框架，該框架明確規定了人工智能時代教師在不同階段所應具備的能力結構和知識水平，同時規定了教師使用數據驅動教學的五步路線，即識別構建問題、數據使用、將數據轉換為信息、作出正確決策、評估決策[4]。

（四）學生發展，塑造智能時代“智慧人才”

人工智能賦能教育的根本目的是利用人工智能技術，變革傳統教育，培養適合新時代發展的“智慧人才”。所謂“智慧人才”是指在人工智能時代會創造、會學習、會溝通、會研判、會協作、會解決復雜問題，且均衡發展知識、技能、能力、品格的新型人才，而不單是技術誘導下的機械產物，是集科學智慧和人文智慧于一體的人[5]。我國學者楊現民提出人工智能賦能多種形式的教育，分別是面向特殊人群的補償性教育、針對常規業務的替代性教育、服務個性發展的適應性教育。這三類教育充分體現了人工智能賦能教育的多元化和個性化，肯定了人工智能的發展可以改變傳統教育的局限性，充分實現全納教育，塑造多樣化的“智慧人才”。首先，人工智能賦能補償性教育表現出智能技術已經成功運用于特殊教育領域。例如，英國赫特福德郡大學成功開發智能情感社交機器人用于幫助孤獨癥患者緩解病痛。該機器人的聯合視覺和音頻提示，不僅可以識別六種常規情緒（包括驚奇、快樂、厭惡、憤怒、悲傷和恐懼），還可以識別其他情感狀態，例如困惑等。它可以理解人類的情感困難，適用于所有兒童，對有言語障礙的兒童、患孤獨癥以及自閉癥兒童的訓練尤其有效。總之，人工智能為特殊群體提供的補償性教育可以最大限度地挖掘特殊人群的潛能，發展多元智能，增加其社會價值感[6]。其次，人工智能賦能替代性教育是指人工智能可以替代傳統教師執行部分任務。例如美國新澤西州于2010年啟動智能導師系統，該系統以平板電腦為載體，為學生提供數學個性化輔導，減緩教師工作負擔，挖掘學生的數學能力，為教師提供個性化的指導意見。因此，人工智能為替代性教育增加了多樣化的選擇，不僅促進學生發展，也優化了教師的教育形式。最后，人工智能賦能適應性教育是指由于個體差異，學生的學習方式和接受能力不同，人工智能可以利用感知化、物聯化、定制化等技術特點為學生提供符合自身發展的個性化教育。例如韓國開發插件式綜合教學輔助系統（Integrated Teaching and Learning Assistance，簡稱ITLA），通過建構合作、互動、參與、共享的智能學習系統來為教師、學習者和家長提供實時監控系統、智能輔導系統、協同教育機制、電子學習檔案系統和數字化材料制作方法的一體化教育流程。ITLA系統不僅為教師提供了一個優質的智能教學環境，也為學生提供了一個可以隨時隨地個性化學習的場所和定制化的學習內容，讓學生自主參與課堂，有利于學生的個性化發展。此系統已經在韓國數個小學的四年級中成功試點，未來ITLA系統將在各級各類學校中推廣應用，進一步為韓國人工智能的發展夯實基礎[7]。總之，無論何種類型的學生群體，人工智能的包容性和全面性均可促進他們全面個性發展，為未來社會塑造多樣化的“智慧人才”。

三、人工智能賦能教育變革的未來展望

2019年中國政府與聯合國教科文組織就人工智能與教育達成一致意見并發布了《北京共識——人工智能與教育》，全面分析了人工智能賦能教育所擦出的“火花”，描繪了人工智能時代教育的發展藍圖。人工智能時代，無論是發達國家，還是發展中國家，都力爭通過人工智能技術增強國家實力和國際影響力，而教育作為國家發展的基石必須走在改革前面。面對人工智能賦能教育改革，技術的優越性體現得淋漓盡致。然而盡管各國均取得了不錯的成效，但是人工智能賦能的弊端也在逐漸暴露。例如懸置學生主體、教育鴻溝加劇、人文性缺失等。因此，為了引導人工智能賦能教育向善發展，本文結合國際經驗和當前問題進行分析，為未來人工智能賦能教育提出新方向。

（一）價值取向：規避“馬太效應”，實現全納與公平

改革開放40多年來，我國教育信息化的建設事業在國家政策的指引下方興未艾。我國教育信息化的發展經歷了“計算機的普及要從娃娃做起”“迎接21世紀的教育振興行動”“校校通”“班班通”以及“人人通”，凸顯了教育信息化人人普及的指導思想。然而，我國目前正在從信息化時代向智能化時代轉型過渡，隨著社會的不斷發展，教育間的貧富差距問題也日益突出。城市人口對于智能技術的接受力和掌握力普遍高于鄉鎮人口，“馬太效應”逐漸產生。所謂“馬太效應”其實是指強者越強，弱者越弱。因此，人工智能賦能教育的未來方向之一就是規避“馬太效應”，為學生提供全納性和公平性的教育。《教育現代化2035》中提出實現公共教育服務均等化，努力讓全體人民享有更公平的教育。該報告還指出利用重大科技創新，如AI等新興技術，改變傳統的知識傳授和獲取方式，改善教與學關系，重塑教育生態，引領社會新變革，讓人民享有質量更高、更公平的教育。總之，面對人工智能時代“馬太效應”，教育行業應積極作出響應，消除數字鴻溝，這是人工智能賦能教育可持續發展的關鍵舉措。

（二）技術路線：厘清技術悖論，構建“人機共生”新生態

人工智能作為一種技術形態的存在，強調了技術的可用性和工具性。但是教育作為一種培養人的活動，更應該強調的是人作為人的價值，而非物的用處，因此，人工智能賦能教育未來的另一方向是厘清技術悖論，構建“人機共生”新生態。所謂技術悖論是指技術的出現是為了服務人類和更好地改善人類社會，但是隨著技術的發展，它逐漸露出真實面貌，背離了服務人、發展人的核心理念，開始朝著人類發展的對立面行駛。人工智能時代，隨著技術的發展，其弊端也逐漸暴露。首先，師生教學自主性喪失。部分教師在教學活動中過度依賴信息技術，缺乏和學生的交互，使得教學過程被機器操控。學生喪失獨立性，作業的完成或者實踐創新活動完全依賴于智能設備。其次，技術對道德問題產生沖擊。如不良咨詢泛濫、青少年網絡成癮、個人信息被竊取、網絡恐怖主義和惡意網站屢見不鮮。《2019 年教育信息化和網絡安全工作要點》中提出推行網絡思想政治和法治教育，強化網絡安全問題，規范校園APP的使用，為師生提供綠色網絡空間。我國目前人工智能賦能教育體現出了教育技術從輔助教育到重塑教育生態的變革趨勢。因此，需厘清技術悖論，消除技術弊端，加強人機協同發展研究，構建未來教育新生態。

（三）教育方向：“為機器立心”，融合人文取向和科學取向

人工智能在教育領域的真正作用要落實在教育本身。然而世界各國目前正在緊鑼密鼓地展開學習智能技術的課程，如韓國的軟件教育、日本基礎教育階段的人工智能課程。不可否認的是，信息素養、數據、人工智能素養是當代學生和教師的必備素養，但是若只追求技術發展，忽略教育的人文使命，教育的意義將被弱化。可以預見的是，未來社會許多職業將會被技術代替。為了社會的有序發展，教育應該義不容辭地向技術拋出“人文”的橄欖枝。首先，“為機器立心”，無論是信息技術基礎設施設備，還是智能機器，都是由人類創造的。人類懷揣怎樣的心靈，便會研制出怎樣的機器。因此，“為機器立心”，不僅要讓機器擁有一顆向善的“心”，更要為人立心、為教育立心。古今中外，無數科技行業的能人志士，無不通曉人文社會知識，如我國航天航空事業的開拓者錢學森先生，對音樂、文學樣樣精通，他提出了“讓科學與藝術聯姻吧，那將會創造奇跡”。法蘭克福學派代表人物韋伯指出人與社會實踐的完整理性是由工具理性與價值理性組成的。工具理性來源于技術發展，價值理性來源于人文素養。因此，“為機器立心”，讓機器肩負人文使命，讓教育走向人文。其次，教育需引領真、善、美的實現。如2011年韓國政府發布的智慧教育戰略，其教育目的是幫助學生恢復自然本性，擺脫現代科技的束縛，減小學生學業壓力，培養擁有智慧的學生。因此，在人工智能時代，科技的發展勢不可當，教育應該培養學生的科技能力，但是也要回歸教育本真，以人為本，促進學生真、善、美的實現。

[1]Luger G.Artificial Intelligence：Structures and Strategies for Complex Problem Solving[M].5th Edition.Bostan：Pearson Addison Wesley，2004.

[2]蔡寶來.人工智能賦能課堂革命：實質與理念[J].教育發展研究， 39（2）：14-20.

[3]李新，楊現民，晉欣泉.美國教師數據素養發展現狀及其對我國的啟示[J].現代教育技術，2019，29（4）：5-11.

[4]MANDINACH E B，GUMMER E S.What Does It Mean for Teachers to Be Data Literate：Laying Out the Skills，Knowledge，and Dispositions[J].Teaching and Teacher Education，2016（60）：366-376.

[5]祝智，彭紅超.智慧學習生態：培育智慧人才的系統方法論[J].電化教育研究，2017，38（4）：5-14，29.

[6]楊現民，張昊，郭利明，等.教育人工智能的發展難題與突破路徑[J]. 現代遠程教育研究，2018（3）：30-38.

[7]JO J，PARK K，LEE D，et al.An Integrated Teaching and Learning Assistance System Meeting Requirements for Smart Education[J].Wireless Personal Communications，2014，79（4）：2453-2467.

（責任編輯 孫興麗）