新經濟背景下人工智能對未來教育的影響研究

□周 璨 李 緣

新經濟形態下，信息技術對整個社會發展進程產生了極其巨大的影響，為經濟高質量發展提供了知識賦能。人工智能作為新興的信息技術之一，對人類的影響更是不可限量，我們正在迎來以智能技術為代表的第四次工業革命?，F在，人工智能不僅在慢慢地改變社會結構，代替人類從事各種勞動，也改變了傳統的經濟和教育模式，促進了經濟的發展、提高了教育質量。人工智能為未來教育的發展提供了技術支撐、注入了新的活力，讓我國的教育形式更加多樣化、多元化，對于學生的思維模式和知識獲取都起到了重要的促進作用。

一、人工智能的概念

人工智能是近年來發展非常迅速的一項技術，對整個人類的發展都具有積極的促進作用，主要是指利用計算機的程序，模擬人類本身的思維習慣、行為方式甚至智能活動，讓計算機設備呈現出人類智能的技術。人工智能具有卓越的感知、操控、學習、交流的能力，能夠通過機器的操作完成人的意識行為，可以應用到經濟、教育、生活以及自然科學等方面，并且起到了一定的作用。

二、人工智能在教育中的應用

傳統的教學形式主要是以課堂教學為主，以課本和教師的知識儲備為教學資源。人工智能可以彌補傳統教學中的不足之處，拓展學習資源、改變教學形式、提高課堂效率。

(一)在自然學科中的應用。傳統的教育形式主要是教師以“言傳身教”的方式將知識教給學生，而在人工智能之下可以實現學生主動地學習知識。例如：基于語音識別技術的英語發音識別系統以及基于機器學習的深度神經網絡，能夠幫助學生進行語言的學習；基于VR/AR/MR的各學科仿真實踐系統可以使學生身臨其境，減少現實教學中某些實訓操作的困難和危險，降低學習成本、提升學生學習的主動性和創新性。此外，人工智能資源庫中幾乎可以包含所有自然學科的知識，為學生自然學科知識的學習保駕護航。

(二)實現個性化教育。在教育中采用人工智能可以實現個性化的教育形式。我國一直是人口大國，學生人數比較多，一個教師往往對應幾十個學生，使得教師在教學過程中無法因材施教、面面俱到。目前的人工智能注重仿生學、邏輯推演、認知心理學、概率論、甚至經濟學等多種學科的融合，已有眾多產品能支持不同教學場景的自主學習和輔導，可以滿足每個學生的學習需求，讓個性化教育不再僅是一個名詞。例如：基于自然語言理解的作文自動批改系統不僅能夠幫助學生實現中英文作文的即時打分以及提出進一步的修改建議，還能夠輔助教師了解班級作文的整體情況和學生個人的寫作基礎，為教學提供新方向。不僅是語文科目，對于其他科目，人工智能還可以通過分析學生的學習情況、考試試卷和項目練習，得出學生的優勢和弱勢，從而教師也能夠針對學生的情況設置相關的教學安排。每個學生的基礎和能力是不同的，由于時間和空間的限制，教師無法了解到每個學生的情況和特點。在人工智能的輔助之下教師可以輕松、快速、全面地了解學生知識學習狀況和掌握情況，專注提出針對性的提升和解決方案，真正促進教學從注重結果向注重過程的轉移，做到因材施教。

(三)在線教育平臺。隨著互聯網技術的高速發展，在線教育平臺已經成為教育的一種趨勢。特別是在2020年，由于新型冠狀病毒的影響，學生無法到學校里進行現場學習，而在線教育使學生實現了“停課不停學”的目標。人工智能在線教育平臺能夠有效促進教師與學生之間的交互，當學生在學習的過程中遇到問題時，虛擬教師可以隨時幫助學生解決問題。此外，人工智能下的教育都具有重復性，學生在課下的時候可以反復地觀看教學視頻，發現自己在學習過程中的問題。教師將教學資源通過人工智能上傳到網絡，學生結合自己的基礎和需求選擇學習的內容，提高了學生的學習效率。同時，在線教育也能夠提高偏遠地區的教育質量，偏遠地區的學生通過在線教育也能夠接受到良好的教育質量，有利于實現教育公平化。總之，人工智能下的教育更加符合學生的需求，也是未來教育發展的方向和目標。

三、新經濟背景下人工智能的發展

新經濟的發展有賴于信息技術的知識賦能，新技術的更新迭代又得益于新經濟的快速增長。因此，在新經濟蓬勃發展的背景下，國家重視并推動智能教育的應用，采取了一系列措施，重點部署了面向教育現代化的十大戰略任務，對我國智能教育發展進行規劃，提出利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系。國家政策為人工智能和教育的融合發展提供了強有力的政策支持。

圖1 國家發布的人工智能+教育相關政策

2020年10月，《中國新一代人工智能發展報告2020》(中英文版)在上海浦江創新論壇發布，報告系統全面回顧了過去一年我國人工智能發展的總體情況。根據報告數據，我國人工智能發展取得較大成績，2019年專業申請量超3萬件，“云—邊—端”側十余款智能芯片產品集中亮相并走向商業化應用，多地推動人工智能應用場景征集，北京冬奧、大興機場、杭州大腦等代表性綜合應用場景以及各領域豐富的行業場景，為人工智能技術創新與快速商業化創造了廣闊土壤和良好環境。在抗擊新冠肺炎疫情過程中，人工智能技術加速與交通、醫療、教育、應急等領域深度融合，在科技戰“疫”中大顯身手，助力疫情防控取得顯著成效。

國家政策的支持會使人工智能的發展更加迅速。例如，廣東省對于人工智能的發展投入了大量的資金，預計在2022年人工智能核心產業的規模將近450億元，帶動機器人及人工智能裝備等相關產業規模將超3,000億元。

因此，新經濟背景下人工智能的發展主要在以下幾個方面。

(一)是人工智能的技術。技術是人工智能的核心部分，若是技術出現了問題，則人工智能的應用范圍將會受限。因此，在新經濟的背景之下，國家更加重視大力發展人工智能的技術，例如，語言識別技術、翻譯技術、圖像處理技術等，并在繼續研發新的人工智能技術。2019年，我國在自動機器學習、神經網絡可解釋性方法、異構融合類腦計算等領域中都涌現了一批具有國際影響力的創新性成果，保持強勁的技術創新勢頭。國家組織實施了新一代人工智能重大項目，瞄準世界前沿、國家重大戰略需求，圍繞數據、群體、跨媒體智能、人機混合智能和智能系統五大主題方向。目前，中央財政投入約10個億，已啟動實施了兩批研究項目，建成15個新一代人工智能開放創新平臺，并支持北京、上海等地建設了11個試驗區。人才是推動技術發展的根本力量，2017年全球人工智能人才儲備，中國只有5%左右，人才缺口超過500萬人，為彌補空缺輸送急需人才，2020年國家教育部批準180所高校本科新增人工智能專業，批準171所高職院校新增人工智能技術服務專業。

(二)是人工智能的設備。傳統的計算機不能應用人工智能技術，其應用需要依靠人工智能硬件(芯片、超級計算機、云平臺)，若是硬件出現了問題，也也會影響到人工智能的技術。目前人工智能設備對大多數客戶來說是一種新的工作負載，因此他們不會試圖建設或購買新的基礎設施,會采用數據中心或者托管數據中心的方式，依托云平臺開展信息處理。未來，開發新的算法，使人工智能的工作處理能在智能手機上完成，是一種趨勢也是一種發展方向，人工智能設備將朝著便捷、精細等方面發展。在專業的設備之下，人工智能技術的運行將會更加迅速，提高工作的質量和效率。

(三)人工智能應用場景的改進和拓展。人工智能的應用將會結合應用場合進行改進，并會應用到各種不同的場合中，但并不是所有的場合對人工智能的要求都是一樣的，因此人們在人工智能的發展和應用中要結合實際情況進行一定的改進與完善，從而才能夠讓其充分地發揮作用。而當前，5G技術的快速發展，2019年中國正式進入5G商用元年，5G極大地拓展了人工智能技術的應用場景和范圍。作為具備高帶寬、低時延、廣連接特性的新一代通信技術，5G正在成為產業變革、萬物互聯的新基礎設施：一是其能支撐大量設備實時在線和海量數據的傳輸,使得企業可獲得的數據量、數據實時性大幅度提升,為更多人工智能應用提供可能；二是技術的應用能加快超高清視頻等應用的增長,實現實時互動和數據監控，例如在企業車間生產現場,不具備建設高帶寬有線網絡的條件，無線網絡也不滿足帶寬要求,無法通過高清視頻監控實現對產線故障、人員違規操作、安全風險等異常狀況的實時監控和識別預警,而5G網絡提供了新的解決方案?；?G網絡還能對設備故障進行遠程專家診斷和運維，對大數據進行集中快速處理，總之，5G技術的發展拓展了人工智能的應用場景。

四、新經濟背景下人工智能對未來教育發展方向的影響

隨著人工智能技術的發展，未來教育在人工智能的應用也將會越來越廣泛，其發展方向將會是以下幾個方面。

(一)更加重視學生的感受。傳統的教育是面對面的，教師可以直接地根據學生的反應，調節上課的進度。如果教師無法觀察到學生的情況，就會使學生在心理上產生懶惰的心理，影響學習效率。為此，科學家們借助人工智能開發相關系統，1969年，瑞典心理學家豪瑞斯·詹最早提出了面部表情編碼系統，通過特定部位肌肉的特定運動形成的表情能夠反映人的情緒狀態，這些肌肉的運動能被攝像頭捕捉，并識別人的喜悅、愉快、歡樂的情緒；隨著時代的進步，又出現了基于情感識別和量化技術的面部動作編碼系統。技術的發展使得人類第一次可以通過科學標記計量的方法，將七種基本情緒,進行定性定量分析。但這種方式的精準度不高，且對攝像和識別系統有較高要求，不能實現普遍性的應用。人工智能雖然可以為學生提供更多的教育體驗，但在這方面也具有明顯的不足之處。未來，可在前人研究的基礎上發展計算機視覺技術、眼球追蹤技術、面部表情編碼等技術，準確高效地識別分析學生的面部表情和眼球注視情況，從而得出學情分析，輔助開展下一步教學。

教育是一個雙向的過程，人工智能技術的使用對教師是輔助作用，但不能全盤替代教師，更達不到價值和情感雙向互動的目的。技術的使用是手段，而不是目的，不能為了使用技術而使用技術，為了加強人工智能下的教育質量和效率，人工智能要結合教育的特點，在加強技術應用的同時，讓教師與學生之間能夠通過冰冷的屏幕產生情感上的交流，將技術與傳統的教學形式結合起來，讓人工智能下的教育更具有溫度。因此，新經濟背景下基于人工智能的未來教育應該要更加重視學生的感受。

(二)加強對學生的學情分析。在傳統的教學中，絕大部分教師只是按照教學標準和大綱進行教學內容的制定，忽視了學生本身的學習情況。教師在利用人工智能的時候，不應該僅僅利用人工智能開展多種形式的教學，而是要利用其中的數據處理技術，對學情進行分析，從而分層開展個性化的教學，體現學生主體的教育理念，真正做到“因材施教”。一是人工智能技術可記錄和分析學習過程信息，形成個人學習檔案，有利于教師對學生做出全面客觀評價。通常教師都是通過批改作業來檢查學生的課堂聽課情況，這種評價過于片面而且效率較低。在未來教育中教師可以利用人工智能，對學生的作業、學生回答問題情況、學生聽課的專心度等方面進行研究分析，并作出綜合測評。二是人工智能技術的使用有利于因材施教。在綜合測評的基礎上，教師可以根據學生特點，分析學生學習的情況，針對學生的特殊情況采取一定的措施。例如，在人工智能分析后有的學生數學成績較差的原因是計算能力不足，教師在布置作業時就可以加強這些學生的計算能力，有效提高學生學習的效率。三是人工智能技術的使用有利于后續追蹤和持續評價。單純采取措施不進行后續追蹤，不能檢驗個性化的提升方案是否有效，可根據PDCA全面質量管理理論，采用人工智能技術通過后續信息的收集與分析，與之前數據對比，提供客觀的反饋意見，便于教師后續調整改進，這樣才能形成良性循環。

(三)加強對人工智能的學習。教師個人很難支撐面向學生個體發展的教育服務體系，但可依靠人工智能能從繁瑣、機械、重復的日常工作中解脫出來：一方面,人工智能能夠實現教師某一基礎功能，例如批改客觀類的作業、分析成績比例構成及排名甚至預計下一階段發展趨勢；另一方面,人工智能會成為未來教師工作的組成部分,人機協同既可以實現群體班級的規模化支持,也可以實現適應個體發展的個性化教學。同時，學生也可借助人工智能開展自主學習，提升各方面能力。

在新經濟背景之下，加強人工智能人才培養的同時，也要注意培訓教師的基本技能素養。人工智能教育已經成為了一種趨勢，教師必須要掌握基礎的人工智能技術使用方法，才能夠不斷地提高教學質量、促進教育發展。學生是人工智能教育的受益者，學生必須也要具備一定的相關技能才能夠配合教師的教學工作。教師與學生之間的教學是以人工智能為基礎的，因此，在未來教育中，將會注重培養師生的人工智能思維，提升人工智能信息素養，使師生均能掌握一定的人工智能技術。

(四)教學資源更加多樣化。隨著人工智能技術的不斷成長，將會使學習資源更加多樣化。身處在新經濟時代，信息資源空前豐富，人工智能、大數據、云計算等信息技術能夠幫助人們進行信息的處理和篩選，降低信息噪音；互聯網、傳感器、物聯網等信息技術則可以通過同時大量使用移動終端設備的感知類設備令個體與群體相互連接、密切相伴。萬物互聯的信息技術越成熟，則越可以在教育過程中為學生的學習提供更多的可能性。教師既可以利用人工智能為學生模擬真實的實踐教學環境，也可以對碎片化教學資源進行分門別類，讓學生快速地選擇自己所需要的資料，還可以利用智能導師系統和智能決策系統加強評價反饋、教學管理，進行教學策略引導，最終提高教學質量?；谡J知與智能設計的程序能讓機器像人一樣學習、理解、思考并作出正確決策，它能夠發現問題并分析、分解問題并理解和思考，之后從無數的答案來源中搜索候選答案集并形成多重假設，再從海量的證據中探尋與候選答案相匹配的證據并進行評分，最后推斷出最可信的答案。利用該類程序可以幫助學生進行資源的搜索和問題的解答，使獲取信息的途徑更為便捷和快速。隨著信息技術的進一步發展，學生可選擇的資源將會越來越多，這就需要學生借助人工智能提升使用和甄別數據的能力，辨別數據的有用性，合理高效使用數據。同時，教師在教育中不要只認識到人工智能的優勢，還要看到人工智能在教育中的不足之處，充分地發揮教師的作用，讓未來教育的質量更高。

五、結語

人工智能是人類發展史上的新征程。在人工智能的輔助之下，未來教育也會進行新的變革。在新經濟背景下，人工智能已改變了傳統的教學模式，讓教師與學生之間的教學不再僅限于三尺講堂。基于人工智能的未來教育應該要加強教師的人工智能技術技能，更注重學生的個性及情感表達，才能夠提高教育教學質量?？傊谌斯ぶ悄艿奈磥斫逃龑Y源多樣化、方式多樣化、學習高效化。