人工智能賦能教育4.0的挑戰與機遇

摘" "要：以生成式人工智能為代表的新興技術成為推動教育4.0建設的核心內驅力。2024年4月，世界經濟論壇發布《塑造未來學習：人工智能在教育4.0中的作用》報告，指出全球教育體系正處于十字路口，機遇和挑戰并存。該報告基于教育4.0框架，描述了未來教育面臨的嚴峻挑戰，并通過典型案例分析，揭示了人工智能在推動教育4.0發展中的潛在機遇，進而呼吁社會、學校及相關部門協同努力，推動教育領域的創新與改革。未來，我國應從把握教育4.0與工業4.0的內在聯系，構建未來人才培養體系；加快人工智能的迭代更新，以新興技術塑造未來學校形態；彌合教育數字鴻溝，構建公平、包容的教育環境；提升數據安全素養，完善教育領域的數據管理體系構架等四個方面，加快融入教育4.0，打造未來學校。

關鍵詞：人工智能；教育4.0；未來學校；學校變革；人工智能教育

中圖分類號：G434" " " " "文獻標志碼：A" " " " "文章編號：1673-8454（2025）03-0096-11

DOI：10.3969/j.issn.1673-8454.2025.03.009

作者簡介：趙福君，石河子大學師范學院教授、碩士生導師（新疆石河子 832000）；代洋磊，石河子大學師范學院碩士研究生（新疆石河子 832000）

基金項目：2024年度兵團級本科教育教學改革研究項目“AI賦能高等教育新質生產力的內在機制與實踐路徑研究——生成式AI在教學中的應用探索”（編號：BTBKXM-2024-Y68）；石河子大學2024年度研究生精品課程建設項目“現代教育技術發展及應用”

一、引言

以生成式人工智能為代表的新興技術不斷沖擊著傳統教育的運行模式，使傳統教育體系不得不應時而變，實現向教育4.0轉型。為培育學習者適應未來所需的能力、技能、態度和價值觀，確保年輕一代能夠駕馭技術驅動的經濟發展，2024年4月，世界經濟論壇（WEF）發布《塑造未來學習：人工智能在教育4.0中的作用》（Shaping the Future of Learning： The Role of AI in Education 4.0，以下簡稱《報告》）[1]，旨在為教育領域的創新發展提供指導。雖然早期的人工智能，如專家系統和機器學習算法已經在教育領域應用多年，但近年來生成式人工智能正在引領教育發生深刻變革，在賦能教學模式[2]、學習方式[3]、教學評價[4]、教育治理[5]等方面蘊含著巨大的潛力。本研究以《報告》中的教育4.0框架為基礎，揭示了教育4.0時代全球教育系統面臨的關鍵挑戰，分析了人工智能賦能教育4.0的前景，并結合人工智能賦能教育4.0的典型案例，呼吁社會、學校及相關部門協同努力，推動教育領域的創新與改革，旨在為我國教育4.0的發展與構建提供理論借鑒與實踐指導。

二、教育4.0面臨的關鍵挑戰

教育4.0由世界經濟論壇與教育專家、從業者、政策制定者和商業領袖聯合制定，是一個綜合性框架（見圖1），概述了傳統教育所需的關鍵轉變，以促進學校教育跨越式發展和滿足未來社會的發展需求。同時，《報告》指出教育4.0時代，全球教育系統正處于十字路口，機遇和挑戰并存，并以未來教育模式和人才培養需求為導向，分析了當前教育系統面臨的三大關鍵挑戰。

（一）師資短缺形勢嚴峻

據聯合國教科文組織（UNESCO）估計，到2030年，全球需要增補4400萬名教師[6]，以保障教育的包容性與公平性，并為所有人提供終身學習機會。同時，在撒哈拉以南非洲地區，教師數量匱乏問題尤為嚴峻，預計該地區將需要額外增加1500萬名教師以滿足普及兒童教育的需求。

隨著有關再就業培訓、技能提升和終身學習需求的不斷增長，全球教師的供需差距預計將進一步擴大。根據世界經濟論壇發布的《2025年未來就業報告》（Future of Jobs Report 2025）顯示，到2030年，將有22%的就業機會面臨變革，而中學教師等教育類職位預計迎來大幅增長[7]。為挽留現任教師和吸引新人才進入教育行業，各國政府和利益相關方需提高教師薪酬待遇、重塑教師職業發展路徑，以及確保教師成為“面向未來”的職業。同時，在培育、吸納和挽留教育人才的過程中，政府、教育部門及社會組織應協同合作，推動人工智能與教育教學的融合，將掌握人工智能技能作為教師的必備能力，以此推動教育現代化進程并提高整體教學質量。例如，英國中小學教師利用生成式人工智能輔助完成學校任務的比例，從2023年4月的17%增長至同年11月的42%，生成式人工智能正在成為教師職業中一項具有吸引力的新技能。

（二）教師行政任務負擔過重且教育評估效率低

2018年6月，OECD的教師教學國際調查（TALIS）顯示，47%的小學教師和48%的初中教師表示，他們超過一半的工作時間用于行政管理任務，而僅有44%的時間用于教學任務[8]。在美國，一項針對教師的調查發現，盡管教師平均每周工作54小時，但僅有46%的時間用于教學[9]。隨著師資缺口的不斷擴大，教師的行政管理工作負擔可能會進一步加劇?！秷蟾妗分赋?，學校通過提高行政管理的自動化水平來減輕教師的行政負擔，使教師能夠將更多時間投入有價值的教學任務中，如與學生面對面交流、定制個性化學習內容、提升自身的教學技能等。這不僅有助于提升教師職業的吸引力，而且對于緩解全球教師短缺問題也具有積極影響。

此外，教育評估效率低也限制了全球教育領導者在教育戰略和教育投資方面及時作出決策的能力。盡管評估在教育系統中是一個常規環節，但校際和國家間的綜合評估卻并不常見，如OECD主導的國際學生評估項目（PISA）每三年才進行一次。教育系統因缺少關于學生學習成就和學習差距的詳細數據，難以有效應對勞動力市場需求的快速變化。然而，通過將人工智能引入教育評估領域，教育工作者能夠獲得實時、基于數據的洞察，從而更好地了解學生的學習進展、優勢與不足。此外，人工智能還能夠支持大規模的教學效果評估，優化非標準化評估流程，為教學干預和課程設計提供科學依據，從而全面提升教育質量。

（三）數字技能和人工智能人才短缺

以生成式人工智能為代表的新興技術，展現出巨大的經濟效益。然而，當前的勞動力市場正面臨數字和人工智能人才的全球性短缺，且這一需求將隨時間的推移進一步加劇。2020年6月，德勤（Deloitte）發布的《AI時代的人才和勞動力效應》（Talent and Workforce Effects in the Age of AI）顯示，68%的AI高管認為存在中到高度的人工智能技能差距[10]，且這種情況正在阻礙人工智能的發展進程。同時，人工智能的廣泛應用可能導致自動化工作崗位的減少，使一些缺乏人工智能知識和技能的人面臨失業的風險，而那些通過掌握人工智能知識不斷提升自身技能的人則更有可能成功轉型。為打破這一惡性循環，并在中長期內解決全球數字和人工智能人才短缺的問題，以促進社會的可持續發展，《報告》強調未來的教育體系應當整合關于如何使用人工智能等新技術的內容，從而為培養下一代技術人才打下堅實基礎，以更好地應對當前的挑戰。

三、人工智能賦能教育4.0的前景

利用以人工智能為代表的新興技術，可以有效應對教育4.0的挑戰，推動學校轉型升級?！秷蟾妗诽岢?，將人工智能與教育融合，不僅能顯著減少教師的行政工作負擔，提升教育評估的效率，培養學生的人工智能素養，還能提供更加個性化的學習體驗，更好地滿足學習者的需求。

（一）人工智能有效減輕行政工作負擔，增強教育效能

人工智能的發展為重新界定教師的工作性質和質量提供了可能。世界經濟論壇與埃森哲（Accenture）聯合研究發現，教育領域中40%的工作時間將受到人工智能的影響[11]，其中20%的文書和行政工作，如出勤率、入學率、其他形式的數據分析等常規且重復的任務可能被人工智能取代，而8%～20%的有關問題分析和解決的工作，如課程規劃和學生表現評估等可以通過人工智能進行優化。

盡管部分教學任務可以通過人工智能等新興技術賦能（見圖2），但涉及人際互動的教學任務，如面對面交流等情感支持類任務，則受人工智能的影響較少。總體而言，人工智能主要應用于教育教學重復性、煩瑣性的行政管理工作，從而為教育工作者釋放更多的時間，使他們能夠專注于課程設計、人際互動等具有創造性的任務。然而，這種變革需要相關部門進行周密規劃和提供支持，確保教師能夠不斷更新自身技能，跟上人工智能賦能的腳步。同時，教師將工作重心轉向完善教學方法、增強社會情感支持、提供個性化指導、促進家校共育等以學生為重心的任務。

（二）人工智能有效提高教育評估的及時性、靈活性

人工智能與教學評估融合能夠克服傳統教學評估的局限性，實現大規模、即時、個性化的評估與反饋。此外，通過自動化的實時反饋機制，學生能夠參與到有意義和趣味性的學習活動中，實現學習過程的實時分析與反饋，從而不再依賴傳統的定期評估。這種從傳統評估向動態實時分析的轉型，不僅有助于提升教學體驗，還能更好地滿足學生的多樣化學習需求。

利用機器學習和人工智能等新興技術進行評估，能夠即時捕捉并響應學習者的多樣化需求，確保教師、家長、學生等相關主體都能獲得實時、深入的分析反饋，從而推動教育決策的智能化和適應性，從根本上顛覆傳統的線性、滯后的學習評估模式，向面向未來、響應迅速的動態評估轉變。此外，教育大數據的應用不僅能夠分析答案的正確與錯誤，還能夠洞察并預測未來教育系統可能在不同地區出現的差距，通過這種方式，教育評估的精確性和前瞻性得到顯著提升，為教育決策提供了可靠的依據。

（三）人工智能有助于培養學生的人工智能素養和數字素養

數字和人工智能素養的培養，不僅指數字工具和平臺的熟練使用，還包括批判性思維、問題解決能力、創新能力以及對人工智能倫理影響的認識。鑒于數據泄露、黑客攻擊、人工智能算法偏見等潛在風險，將網絡技能的基本知識納入課程，培養學生的數字和人工智能素養至關重要，不僅有助于培養學生識別虛假和錯誤信息的能力，還能幫助他們學習如何構建安全的人工智能系統，從而為未來成為負責任的人工智能開發者奠定基礎。

將人工智能融入課程，旨在培養學生的人工智能意識、好奇心和建立一個基本的認知框架，并非要求每個學生都必須成為人工智能專家。例如，國際教育技術協會（ISTE）的“課堂實踐人工智能項目”，教授內容包括無意識偏見、主動與被動收集數據等概念，以及機器學習算法、針對性營銷等術語。英國人工智能辦公室支持在中小學開設人工智能課程，內容包括了解人工智能的局限性、可靠性、潛在偏見，以及計算機的基礎知識，從而為學生提供必要的知識和技能，以應對數字時代的挑戰。

（四）人工智能可提供個性化的學習內容和體驗

本杰明·布盧姆（Benjamin Bloom）的研究表明，一對一輔導與定期測試、反饋相結合的教學，對學生學業表現的提升效果明顯優于傳統課堂教學，即個人輔導顯著提高了學生的認知成就、學習態度和學術自我概念[12]。據《財富商業洞察》（Fortune Business Insights）的報道，全球私人輔導市場在2023年的規模達到579.2億美元，在2024年將增長到620.8億美元，并在2032年達到1322.1億美元，私人輔導市場蘊含著巨大的市場需求和發展潛力[13]。然而，鑒于全球教師短缺的現狀，大規模推廣個人輔導在經濟和效率上面臨巨大的挑戰，即使在發達國家，這一目標也顯得不切實際，充滿挑戰性。此外，個人輔導的經濟成本較高，其通常局限于經濟條件較好的家庭，這可能會加劇教育的不平等。

雖然技術尚無法完全復制一對一輔導的優勢，但人工智能能夠為學習者提供個性化的學習內容、經驗和實時反饋，類似于私人導師服務。人工智能可以通過分析學生的學習軌跡、風格和進度，預測學習挑戰，并判斷與預期目標的差距，進而提供彌補學生知識薄弱點和與現有知識水平相匹配的內容，并確保這些內容與學習目標一致，提高教育內容的相關性和適用性。此外，人工智能能夠以多樣化的形式呈現學習內容，從而滿足學生在視覺和聽覺方面的不同需求。例如，針對聽力障礙學生，人工智能可通過提供字幕的方式，使其無需依賴手語翻譯即可參與課堂活動；針對視覺障礙的學生，人工智能可以提供語音描述或觸覺反饋等形式，幫助他們更好地理解學習內容，從而為所有學生創造更加包容和個性化的學習環境。

四、人工智能賦能教育4.0的典型案例

世界經濟論壇邀請教育領域的領導者、專家及決策者，根據以下核心標準挑選利用人工智能賦能教育4.0發展的典型案例。首先，重視案例的“意義”，即考察其影響的深度、廣度以及是否觸發教育變革本質；其次，強調“可量化性”，要求通過明確的指標來評估成效，并確保后續影響持續擴大；再次，重視“可擴展性”，評估案例在多樣化環境中超越當前應用范圍，拓展至未來教育場景的潛力；最后，關注“可持續性”，確保案例不僅具有短期成效，更擁有長期穩定運行并產生深遠影響的潛力。

《報告》所選案例為人工智能在當前教育系統中的應用提供了實踐指導，展示了人工智能驅動教育創新變革的潛力，激勵教育工作者、決策者和企業擁抱人工智能帶來的機遇，并做好迎接風險和挑戰的準備。此外，考慮到人工智能可能會加劇當前的教育差距，所有選定的案例研究都在其設計中強調教育公平。

案例一：無障礙數字教科書

背景：全球有2.4億殘障兒童，他們往往難以接觸和獲得包容性的技術、易于獲取的學習材料和其他重要的教育支持，從而無法充分參與相關學習活動。聯合國兒童基金會（UNICEF）管理的無障礙數字教科書，旨在為各種學習者（包括殘障人士）打造可定制的、具有包容性的數字工具，且UNICEF計劃與全球合作伙伴利用人工智能改變殘障兒童的教育狀況，并倡議將該項目擴展到其他區域。目前，無障礙數字教科書已在東非和南非地區的三個國家，以及拉丁美洲和加勒比地區的六個國家實施，到2024年上半年惠及50萬名兒童。

人工智能應用：無障礙數字教科書允許用戶根據個人需求自定義和組合多種功能，如敘述、手語視頻、互動、圖像的音頻描述、文本轉語音等，以滿足不同學習者的偏好和訪問需求。此外，無障礙數字教科書支持離線使用，使網絡條件有限的學生也能隨時訪問學習資源，推動了個性化、包容性、開放性教育體系的構建。

預期影響：UNICEF及其合作伙伴進行的研究表明，無障礙數字教科書可以提高學習者的學習動機、課堂參與度和相互交流的能力。

案例二：計算思維和人工智能課程

背景：人類借鑒計算機處理問題的方式，將復雜的難題拆分成更簡單、更易操控的小問題來解決，這同樣是開展人工智能研究的一項核心能力。計算思維與人工智能課程已在烏拉圭80%的城市公立學校及250所農村學校實施，其通過跨學科的教學方式，教授計算思維、人工智能、數學、語言、科學等領域的知識，致力于培養學生的道德觀念和批判性思維，從而使其在人工智能時代扮演更加積極、負責任的角色。

人工智能應用：計算思維和人工智能課程旨在幫助學生深入理解機器學習模型的原理，掌握數據處理的技巧，并探討可能存在的偏見問題。同時，該課程采用多元化的評估手段，包括考試、問卷調查、課堂觀察等，目的是培養學生解決計算問題的能力、數據分析與信息處理的技巧、算法編程技能，并激發他們推動社會變革的潛力，從而幫助學生更好地適應數字時代要求，成長為既具備技術能力又承擔社會責任的復合型人才。

預期影響：根據國際計算思維挑戰賽（Bebras）的相關統計結果顯示，參加該課程的學生表現明顯優于沒有參加的學生。同時烏拉圭將計算思維能力的培養正式納入2023年教育改革計劃。

案例三：網絡安全技能課程

背景：隨著基于大數據的生成式人工智能不斷發展，網絡安全技能變得日益重要。Grok Academy是一家澳大利亞的非營利組織，2019年啟動網絡安全挑戰計劃，旨在整合教育資源為教師傳授網絡安全知識，并向學生介紹該領域的就業機會。其注重與行業組織和政府的合作，專注于為5至12年級的學生設計課程和活動，共吸引了9萬多名學生參與。在澳大利亞取得成功后，Grok Academy將該模式推廣到新西蘭，并在2022年10月推出“新西蘭網絡技能”計劃。

人工智能應用：該項目通過教授網絡安全相關內容（包括信息隱私和安全、密碼學、數字取證等），旨在培養負責任的人工智能人才。此外，網絡安全技能課程還為學生提供了接觸網絡安全問題和辨析錯誤信息的機會。

預期影響：自該計劃實施以來，已有450萬名學生受益于網絡安全技能課程，其中女性參與者的比例高于男性，且主要集中在四、七、八年級，有助于緩解網絡安全領域長期存在的性別差距問題。

案例四：人工智能青年創業課程

背景：人工智能青年創業課程旨在提升青年對人工智能（如人工智能倫理、數據素養、人工智能應用等）的初步理解，以便參與者隨時準備利用人工智能相關工具來應對當地和全球挑戰。盡管該課程剛剛完成試點工作，青年成就組織（JA）已將其推廣到10個國家，預計未來將有3萬名青年受益。同時，該計劃還將促進人工智能在農業領域的創業和就業。

人工智能應用：通過該課程，參與者能夠掌握數字技能與數字工具，促使在線協作、人工智能、編程以及其他技術工具在創業中的應用。該課程設有互動式在線計算平臺，旨在幫助青年開發以人工智能為核心的創新解決方案，并制定切實可行的商業計劃。此外，為確保教育公平，該組織重點支持數字基礎設施不足的偏遠地區學校，并提供數字技能培訓。

預期影響：該項目在培養青年的創業能力和人工智能技能方面取得了成功。在試點期間，學生團隊創建了34個基于人工智能的解決方案，并進行展示。

案例五：人工智能驅動的數字教科書

背景：韓國教育部計劃自2025年起，在全國中小學推廣使用基于人工智能的數字教科書，旨在滿足學生對多樣化學習內容的需求，并通過人工智能等先進技術提升教學效果。該舉措的目的在于推動教育資源的均衡分配，減少對私立教育資源的過分依賴，并緩解韓國教育體系中普遍存在的激烈競爭態勢。韓國教育部承諾將持續優化該項目，積極吸納各方反饋，致力于開發內容豐富、富有創意的人工智能驅動的數字教科書，以滿足不同學生的學習需求。

人工智能應用：人工智能驅動的數字教科書將為學生量身定制學習路徑，涵蓋數學、英語、信息學等多學科，確保每位學生都能依據自身水平挑選適宜的學習任務與活動，自由掌控學習節奏。韓國教育部堅持紙質教材與數字教材并行，力求平衡傳統與現代教學方式。同時，該項目提倡教師與人工智能助手之間的協作，著力培育既精通人工智能又能給予學生人文關懷的教師，從而促進教育水平的顯著提升。

預期影響：韓國教育部正積極籌備一項涉及400名教師的試點計劃，在教師培訓中引入人工智能驅動的數字教科書。該計劃于2025年開始全面推廣，確保教師能夠即時獲取并深度分析學生的學習數據，從而精準調整教學策略與課程內容，實現教學過程的個性化、高效化。

案例六：人工智能導師項目

背景：阿拉伯聯合酋長國教育部攜手微軟、超人工智能（ASI）等合作伙伴，開發了人工智能導師系統，旨在改善該國私人輔導盛行的教育環境，進而促進教育公平的實現。該項目通過自適應學習算法、持續性評估、全天候訪問服務和數據驅動的洞察力，致力于構建一個高度互動的學習環境，并借助人工智能實現個性化學習，提升學生的學業成績和批判性思維能力。目前該項目處于起步和試點階段，2024年9月發布了首個版本。

人工智能應用：人工智能導師能夠根據學生的個性化學習需求和學習風格，量身打造個性化課程方案，動態評估學習進展，精準定位學習瓶頸，并通過提供針對性反饋和豐富的資源幫助學生突破學習難點。同時，人工智能導師支持多語言功能，確保不同語言背景的學生都能獲得高質量教育；通過自動化處理部分教學任務，減輕教師負擔；為教師和家長生成詳細報告，便于其有效監督和支持學生的學習進展；此外，它還能打破傳統線性且耗時的反饋模式，為相關方提供實時數據分析。

預期影響：該項目在試點階段已促進學生學習成績提高10%。

五、思考與啟示

（一）把握教育4.0與工業4.0的內在聯系，構建未來人才培養體系

2020年1月，世界經濟論壇發布《未來學校：為第四次工業革命定義新的教育模式》（Schools of the Future： Defining New Models of Education for the Fourth Industrial Revolution）[14]，強調以教育4.0應對工業4.0對人才培養的需求，實現兩者的呼應與彌合。全球公民技能、創新和創造技能、技術技能與人際交往技能是教育4.0時代人才培養的核心競爭力，更是工業4.0時代經濟增長和價值創造的關鍵驅動力。

1.全球公民技能

未來，學校亟須通過提供性別教育、和平教育、環境教育等，聚焦學習者全球素養教育內容，組織學習者參與全球性的志愿者服務和社區活動，促進學生在國際社會中扮演積極角色，并借助信息通信技術與全球未來學校聯合舉辦跨國交流項目等，培養面向全球化浪潮和可持續發展愿景的未來人才。

2.創新和創造技能

創新和創造技能是我國占領人工智能戰略高地，加快實現高水平科技自立自強的關鍵支撐[15]，更是未來人才適應工業4.0的核心競爭力。未來學校應改變傳統教育模式，融入STEAM教育和創客教育等，通過開展探究式學習、基于項目的學習，從跨學科、跨領域以及問題解決的真實性、情境性的角度出發，培養學習者的創新創造技能。

3.技術技能

技術技能是未來勞動力適應工業4.0的關鍵能力，主要是指發展數字技能，包括編程、數字責任、技術使用等[16]。未來學校不僅需要增加編程、數據分析、人工智能等課程內容，確保學生具備扎實的理論基礎，還應鼓勵學生參與編程、數據分析等項目，提高實踐應用能力。

4.人際交往技能

人際交往技能是與別人接觸、交往并建立和維持和諧關系的能力。良好的師生、生生關系能夠有效提升學生的學業投入，增強學生的學業成績[17]。此外，情感連接的不可替代性更是提高學生社會競爭力，勝任工業4.0時代人工智能無法替代職業的核心能力。因此，未來學校應尊重學生、傾聽學生聲音，創建和諧、協作和互助的校園氛圍。

（二）加快人工智能的迭代更新，以新興技術塑造未來學校形態

人工智能蘊含著巨大的變革潛能，正在成為驅動生產方式、生活方式和治理方式變革的核心內驅力，同時也在促進學校教育模式的轉變。《報告》介紹了未來學校利用人工智能賦能教育4.0轉型的案例，充分說明了未來學校應從學習環境、課程體系、學習空間、教育管理等方面實現人工智能與教育的融合，推動未來學校的發展。

一是利用人工智能技術創建虛實融合的學習環境。未來學校借助元宇宙、虛擬現實、3D打印等技術打破學校物理圍墻，探索現實世界與虛擬世界的有機融合、學校與社會的跨界融合以及校內場景的泛在智聯，實現人與人、人與智能體在教育教學中交互共生。如阿拉伯聯合酋長國的人工智能導師項目，不僅全天候為學習者提供指導、資源和建議，還能提供個性化的學習反饋。二是未來學校應構建融會貫通的課程體系。人工智能時代教育體系不再存在明顯的邊界與隔閡，未來學校的課程應以學習者為中心，不再是學習某一領域的片面、零散、孤立的知識，而是逐漸走向跨學科和多學科的融合，幫助學生在無邊界學習過程中建構自己的知識體系，不斷朝著形成性、生成性的課程樣態發展[18]。三是以技術為引領，創設靈活開放的學習空間。一方面，利用人工智能技術優勢，根據學習者的需求、節奏和風格，選擇適合自己的方式進行學習，如基于問題的協作學習、自定進度的個性化學習和自驅動的終身學習[19]，充分激發學生的學習興趣和動機；另一方面，關注非正式學習，工業4.0時代的教育不應局限于學校，而應充分利用社會實踐、實地考察等非正式學習，做好未來人才培養。四是走向人工智能技術支持的協同式教育管理。未來學校利用智能管理協同技術，通過一體化的智能記錄平臺搜集校內外的教育數據，借助多樣的數據分析工具對教學、學習、管理、評價等核心問題進行系統分析，并提出更為合理的管理方案，不斷優化學校管理決策。

（三）彌合教育數字鴻溝，構建公平、包容的教育環境

以人工智能、大數據、云計算等為代表的新興技術可有效突破傳統教育的時空圍墻，在彌合區域間的教育差距，實現優質教育資源共享，構建公平、包容的教育環境的同時，也加劇了教育的不平等，衍生出價值期望與實然境況間的落差——教育數字鴻溝[20]。教育4.0秉持公平包容、更有質量和適合人人的價值導向，以確保為學習者提供適合未來的能力、技能、態度和價值觀，為適應技術驅動的經濟社會作好準備。數字鴻溝是通過教育技術支持公平學習，推進教育4.0建設的主要阻礙。為滿足工業4.0時代對人才培養的需求，實現教育4.0，未來亟需從數字訪問、數字設計與數字應用方面關注并彌合數字鴻溝[21]。

一是構建包容性智能技術環境，縮小數字訪問鴻溝。一方面，政府需要建立長期、持續、穩定、有效的教育信息化經費投入制度[22]，確保教育技術資金得到規范使用，促進教育信息化可持續發展；另一方面，鼓勵企業和社會組織參與數字教育公益事業，向貧困地區捐贈或共享數字教育設備和資源，實現資源的有效流動和共享。此外，還需關注殘障學生等特殊群體的需求，提供無障礙的數字化交流和學習體驗工具，確保教育工具的可訪問性和公平性。二是加強教師專業發展培訓，縮小數字設計鴻溝。由政策制定者、學校管理者、教育者協商制定教師技術能力通用標準，并不定期對標準進行修正完善，以應對飛速發展的新興技術給教師帶來的挑戰。同時轉變教師培訓形式，鼓勵教師參加數字技術專項培訓，并為其提供具有針對性、實用性的教學資源，助力教師駕馭新興技術，提升其數字設計能力。三是加強學生智能素養培養，縮小數字使用鴻溝。通過開展人工智能教育，激發學生的興趣和好奇心，幫助他們構建對人工智能的基礎理解框架，培養學生批判性思維、解決問題能力、創新創造能力。同時打造人工智能學習共同體，為推動資源和經驗在學生團隊、小組之間共享提供互動平臺，并通過舉辦機器人編程、3D打印等各類創新競賽和科技實踐活動，提高他們的應用和實踐能力。

（四）提升數據安全素養，完善教育領域的數據管理體系構架

中國教育科學研究院教育信息與數據統計研究所所長馬曉強表示，中國教育面向2.7億學生，是世界上最大規模的教育系統，其所產生的海量教育數據信息已成為我國的重要戰略資源[23]。然而，在教育領域，個人數據的采集和使用中常常面臨被盜用、竊取和泄漏的風險，不僅加劇了數據安全問題的嚴峻性，還直接影響師生日常的學習和生活體驗。在推進教育4.0的進程中，數據安全問題關系著技術與教育的深度融合[24]，教育機構及相關部門應從完善數據管理制度、加強數據安全意識教育、引入先進技術工具等方面推進教育數據治理。

一是完善數據管理制度，建立分級分類的數據治理體系。具體而言，教育部門推動建立區域性或全國性教育數據共享平臺，統一數據交換標準與安全協議，規范數據流動過程，防止泄漏與濫用，并定期開展數據安全審計與風險評估，確保數據全生命周期的安全性，為教育數字化轉型提供堅實的保障。二是加強數據安全意識教育，營造全員參與的安全文化氛圍。學校將數據安全教育納入課程體系，通過具體案例分析、法律法規解讀等模塊化內容，提升師生個人信息保護意識，并定期邀請專家、學者開展數據安全培訓與講座，加強師生數字素養培養。此外，管理層應發揮示范作用，制定并推廣數據安全政策，營造全員重視、共同參與的安全文化氛圍，形成“人人重視數據安全、人人參與數據保護”的良好氛圍。三是引入先進技術工具，構建教育數據動態防御體系。一方面，利用機器學習算法實時監控數據訪問行為，識別異常操作并預警潛在威脅，提升數據安全的主動防護能力。如通過機器學習算法，可快速檢測出未經授權的數據下載或異常登錄行為，并及時發出預警；另一方面，結合區塊鏈技術確保數據的不可篡改性與可追溯性，防止偽造與濫用，同時部署零信任安全架構，對所有訪問請求進行嚴格驗證，構建多層次、動態化的教育數據防御體系，為數據安全提供智能化保障。

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Challenges and Opportunities of Artificial Intelligence Empowering Education 4.0

—Interpretation of Shaping the Future of Learning： The Role of AI in Education 4.0

Fujun ZHAO， Yanglei DAI

（Teacher College， Shihezi University， Shihezi 832000， Xinjiang）

Abstract： Emerging technologies represented by generative artificial intelligence have become the core internal driving force for the construction of Education 4.0. In April 2024， the World Economic Forum released the report Shaping the Future of Learning： The Role of AI in Education 4.0， which pointed out that the global education system is at a crossroads， with opportunities and challenges coexisting. Based on the Education 4.0 framework， the report describes the severe challenges facing education in the future， and reveals the potential opportunities of artificial intelligence in promoting the development of Education 4.0 through typical case analysis， and then calls for the concerted efforts of society， schools and relevant departments to promote innovation and reform in the field of education. In the future， China should accelerate the integration of artificial intelligence into Education 4.0 to build future school from the following four aspects： first， grasp the intrinsic connection between Education 4.0 and Industry 4.0 and build a future talent training system; second， accelerate the iterative update of artificial intelligence and shape the future school with emerging technologies; third， bridge the digital divide in education and build a fair and inclusive educational environment; Fourth， improve data security literacy and improve the structure of data management system in the field of education.

Keywords：Artificial intelligence; Education 4.0; Future school; School transformation; Artificial intelligence education

編輯：李曉萍" "校對：王天鵬