1.1.3　人工智能与教育

人工智能是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类智能行为的基本理论、方法和技术。人工智能技术促进了人类生产生活方式的改变，重塑了各个领域的发展模式。同样地，人工智能技术也促进了教育教学的深刻变革。近年来，人工智能在教育领域的应用越来越广泛。2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，特别强调人工智能对于教育的重要性，并为人工智能和教育的融合指明了方向。2018年，全国“两会”的政府工作报告中也明确提出，要加强新一代人工智能的研发和应用，在教育、文化、体育等领域发展智能产业，实现智能生活。人工智能与教育融合不断推进，现代教育正朝着智能化的方向发展（徐晔，2018）。

2019年5月，中国政府与联合国教科文组织联合在北京举办国际人工智能与教育大会。会议以“规划人工智能时代的教育：引领与跨越”为主题，来自全世界100多个国家、10多个国际组织的500位代表共同探讨智能时代的教育发展大计。会议审议并形成成果《北京共识——人工智能与教育》，强调要采用人工智能平台和基于数据的学习分析技术构建综合型终身学习体系，促进全民优质教育的发展。

人工智能技术不断影响教与学的过程，并在多个方面对教育产生重大影响和起到重要作用。

（1）人工智能赋能教学和教师

人工智能为支持教师进行课堂教学、履行教学职责提供了有益的帮助（联合国教科文组织，2019）。随着人工智能技术的发展，越来越多的人工智能工具被应用于教育领域，成为教师教学和学生学习的得力助手。例如，教育机器人可以帮助教师完成一些课堂辅助性或重复性的工作，如点名、布置作业、批改作业、出卷、阅卷、学情分析等，还可以帮助教师收集、整理资料，辅助教师备课和进行科研活动等，有效减轻教师负担，提高工作效率。教师可以将主要精力集中在改革教学方法、创新教育内容、促进学生思维发展等关键问题。

当前，个性化学习越来越受重视，实现个性化学习是教育领域追求的终极目标。然而，要想做到因材施教，需要对每一个学生的学习行为和学习效果进行深入分析。但在实际教学中，教师们通常要面对几十名学生，没有足够的时间和精力针对每个学生的学习行为和学习效果进行分析，因而在大班制及大规模教育中很难依赖传统方法达成个性化指导。借助人工智能技术，教师可以利用学生学习过程中产生的大数据，更加精细、精准地了解学生的学习特点、个性和学习需求。例如，基于学习分析技术，教师可以根据学生以往的成绩和课堂反馈适时调整教学内容，依据学生不同的学习水平和课堂表现，给学生布置适合学生自身学习水平的差异化作业，实现真正的个性化学习。借助人工智能技术与学习分析技术，教师还可以进行实时学情分析，及时发现学生存在的问题，自动提供学习诊断报告。教师根据学习诊断报告发现困扰学生的关键问题，从而把注意力集中在对学习过程的干预与辅导中。人工智能使得为每个学生提供个性化、定制化的学习内容成为可能，并能够辅助教师有效激发学生更深层次的学习欲望。人工智能还能够促进教育资源的均衡化，有效解决以往远程教学中存在的师生不能进行有效互动和教师不了解学生学情的问题。

需要注意的是，教师并不能被人工智能技术完全取代，人机协同是智能时代的发展趋势。虽然在教学领域的部分功能上，人工智能已经取得了巨大成功，但是教育的本质是教书育人，从机器和人的区别来看，教师的角色不仅仅是传授知识，更重要的是通过情感投入和合理引导，赋予学生创造性的思维和自主学习的能力，帮助学生成为不可被替代的自主、自立和自由的有能力的人。因而，智能时代，教师的角色发生了变化，从知识的传授者变为知识的领路人，学习的陪伴者、对话者和促进者，应确保教师和学生之间的人际互动和协作成为教育的核心。

人机协同不仅改变了教学环境和教师的工作方式，对教师的能力也提出了新要求。教师需要学会基本的人工智能知识和原理，学会利用人工智能工具和平台进行学习，提升自己的专业知识、教学知识和能力；尝试利用人工智能技术开展教学活动，使人工智能在教育教学活动中真正发挥作用。因此，基于未来需要新的能力框架，应该加强教师职前与在职培训，帮助教师加深对人工智能、教师角色、教学环境、工作方式的认识（张慧等，2019）。

（2）人工智能促进学习和学习评价

随着人工智能深度学习技术的发展，教育技术正在出现第六种范式——机器自主学习。人工智能打破了教育的知识传播平衡，由“以教师为中心”转变为“以学生为中心”。虚拟导师、虚拟学伴、虚拟团队、虚拟班友等，是对人类智能的延伸、强化和补充，改变了以往学习主体之间、学习主体与环境之间的交互作用，进一步重塑了学习生态。

基于人工智能技术的自适应智能系统能够实时跟踪、记录学生在学习中产生的过程数据，通过分析学生的学习过程和结果，了解其学习特点、学习兴趣和学习习惯，并据此为每一位学生选择合适的学习资源，制订个性化的学习方案。研究指出，智能自适应系统还应在能为学生提供有针对性、即时的学习计划的同时，对学习者的学习表现和问题解决的情况进行评价和反馈，并提出相应的建议（闫志明等，2017）。

人工智能技术使得学生可以依据个性化需求来获取和使用教育资源。例如，根据学习者的学习需求和个人偏好向其推送学习资源或信息，满足其个性化学习的需要；根据学习者的知识基础、学习偏好和学习目标，按需推送学习活动；根据学习者当前的学习状态和需要，适时提供学习指导、答疑解惑；根据学习者的学习过程和学习行为的记录，适时推送学习者需要的认知工具（黄荣怀，2014）。

人工智能技术和互联网技术使得学习的场地由课堂内拓展到课堂外，学习者获得辅导和帮助的方式也更加多样化。学生除了可以从教师那里获得学习的支持之外，还可以从自适应的学习系统中获得学习反馈，了解自己的弱项和不足，及时调整学习计划。现有研究已经认识到人工智能在支持学习和学习评价潜能方面的发展趋势。应用已有的人工智能教学工具或开发新的人工智能教学系统，能够支持面向学生的动态适应性学习过程，并深度发掘教育大数据的潜能，开展基于学生综合能力的多维度评价和大规模远程评价。

（3）人工智能促进教育管理和决策

基于人工智能技术的学习平台和学习系统能够收集教师的教学活动数据和学生的学习活动数据，通过对这些教育数据的深度挖掘，可以从中发现问题和规律，为教育管理者进行决策提供依据，使得教育管理更加科学、精准。人工智能技术和大数据技术还可以对学校招生、就业渠道、教育财政等教育子系统之间的关系和演变过程进行分析和动态模拟，为国家教育制度、学校管理制度及教学制度提供改革方案和决策依据（张慧等，2019）。管理者应该考虑整合或开发合适的人工智能技术和工具对教育管理信息系统（EMIS）进行升级换代，以加强数据收集和处理，使教育的管理和供给更加公平、包容、开放和个性化。

同时，管理者还应考虑在不同学习机构和学习场景中引入能够运用人工智能技术实现的新教育和培训供给模式，为学生、教职人员提供一个能感知学习情景、识别学习者特征、自动记录学习行为、自动评价学习效果、提供个性化的学习资源的方便有效的交互方式，搭建学生有效学习的智慧学习环境，促进学习者轻松投入和有效进行学习（黄荣怀，2014）。

人工智能可以变革教育服务的形式，创新教育服务的供给模式，使教育服务实现智慧化、个性化、多元化、系统化。利用人工智能可以在校际、区域、国家和全球等范围收集、分析教育数据，全面创新人才培养制度，同时促进管理区域之间、城乡之间和校际的教育均衡，改善教育供给（张慧等，2019）。