人工智能到底是什么
在剛結(jié)束的第三屆全國(guó)基礎(chǔ)教育信息化應(yīng)用展示交流活動(dòng)上，3D打印、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等各種“黑科技”成果讓人大飽眼福。其中，人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用格外引人矚目。
當(dāng)前，人工智能廣受關(guān)注不僅僅在教育領(lǐng)域，可以說是全社會(huì)都熱議的焦點(diǎn)之一。究竟什么是人工智能，它和傳統(tǒng)的信息技術(shù)有哪些異同?關(guān)于其概念界定恐怕多數(shù)人都有云里霧里之感。
按目前公認(rèn)說法，人工智能英文縮寫為“AI”，是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)分支，它采用人工的方法和技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能。首都師范大學(xué)教授、北師大智慧學(xué)習(xí)研究院智慧學(xué)習(xí)白皮書首席研究員方海光表示，人工智能相比傳統(tǒng)的信息技術(shù)是更高階的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，它更強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)用技術(shù)模仿人的智能，而不僅僅是應(yīng)用技術(shù)，它具有強(qiáng)烈的目標(biāo)性，更傾向于模仿人的思考和行為。
國(guó)家教育咨詢委員會(huì)委員、國(guó)家教育考試指導(dǎo)委員會(huì)委員王本中一直關(guān)注人工智能對(duì)中小學(xué)教育的影響。他認(rèn)為，現(xiàn)在人工智能既是一種學(xué)習(xí)的內(nèi)容，也是一種學(xué)習(xí)工具和學(xué)習(xí)手段。“隨著技術(shù)的不斷成熟，人工智能將會(huì)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，形成智能課堂。”
從概念到應(yīng)用沒那么玄乎
才結(jié)束不久的北京市2018年普通高校招生外語口試備受關(guān)注，不僅因?yàn)檫@是新高考方案下的首次英語口語測(cè)試，焦點(diǎn)還在于全市六個(gè)考點(diǎn)統(tǒng)一使用了“人機(jī)對(duì)話”模式。而在“人機(jī)對(duì)話”過程中，人工智能技術(shù)就起到了關(guān)鍵作用。
在考試中，人工智能口語考官不僅能進(jìn)行語音評(píng)分，還能糾錯(cuò)，對(duì)平翹舌音、前后鼻音都能進(jìn)行精準(zhǔn)分辨。基于人工智能的評(píng)分不僅更快，而且更準(zhǔn)和更公正。相關(guān)專家介紹，其原理就是通過前期抽取樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，通過大數(shù)據(jù)處理形成機(jī)器考官的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。“這一技術(shù)的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)在多年前就已有了。”該專家介紹說，目前這種智能評(píng)測(cè)技術(shù)已在試卷批改等更多方面推廣應(yīng)用。
記者采訪了解到，目前北京不少中小學(xué)、校外機(jī)構(gòu)及高校科研機(jī)構(gòu)在教學(xué)、評(píng)價(jià)及監(jiān)測(cè)等方面都使用了人工智能技術(shù)。北京市第十九中學(xué)目前正在和清華大學(xué)(分?jǐn)?shù)線,專業(yè)設(shè)置)教育研究院聯(lián)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，通過測(cè)量學(xué)生上課時(shí)候身體反饋的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行觀察。
北京十九中校長(zhǎng)高新橋介紹，學(xué)校是在學(xué)生和家長(zhǎng)知情同意的情況下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。從上學(xué)期開始，學(xué)校已經(jīng)進(jìn)行了2個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)，上課時(shí)老師和學(xué)生同時(shí)都戴著頭環(huán)和腕表，進(jìn)而測(cè)量數(shù)據(jù)。“從學(xué)校的角度，是想關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，目的是提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效能和品質(zhì)，不斷影響學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。從教師層面來講，希望老師們根據(jù)實(shí)驗(yàn)反饋，進(jìn)行有效的、活潑的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施，提高課堂效率。”
北京師范大學(xué)(分?jǐn)?shù)線,專業(yè)設(shè)置)未來教育高精尖創(chuàng)新中心搭建的“智慧學(xué)伴”智能教育公共服務(wù)平臺(tái)，還將學(xué)習(xí)者模型、智能教育技術(shù)、資源與服務(wù)匯聚和現(xiàn)代教育治理四個(gè)方向的研究成果應(yīng)用在平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了雙師服務(wù)、綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)、學(xué)科素養(yǎng)評(píng)價(jià)、心理素質(zhì)測(cè)評(píng)、體質(zhì)健康監(jiān)測(cè)等個(gè)性化內(nèi)容服務(wù)。他們還研制出了涵蓋300多個(gè)指標(biāo)的診斷與測(cè)評(píng)框架，上千套測(cè)評(píng)工具和上萬個(gè)優(yōu)質(zhì)資源。
變課程進(jìn)教材
2017年5月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程。11個(gè)月后，教育部發(fā)布關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》的通知。提出高校未來將形成“人工智能+X”的復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，并對(duì)中小學(xué)階段普及人工智能教育提出相關(guān)要求。
2018年4月28日，由商務(wù)印書館、華東師范大學(xué)(分?jǐn)?shù)線,專業(yè)設(shè)置)出版社等多家聯(lián)合出版，號(hào)稱全球首部人工智能普教教材——《人工智能基礎(chǔ)》(高中版)在上海發(fā)布，清華大學(xué)附屬中學(xué)、北京三十五中等全國(guó)40所學(xué)校成為首批“人工智能教育實(shí)驗(yàn)基地校”。
短短一年內(nèi)，關(guān)于在中小學(xué)開展人工智能教育的文件和舉措頻頻公布，足見國(guó)家及全社會(huì)對(duì)人工智能教育的重視與關(guān)注。香港中文大學(xué)人工智能專家林達(dá)華也預(yù)言：“未來，人工智能將是學(xué)生必備的基礎(chǔ)知識(shí)之一，與傳統(tǒng)的語文、數(shù)學(xué)課同樣重要。”
那么，人工智能教育在北京市中小學(xué)開展的情況如何呢?記者采訪了解到，人大附中、清華附中、北京三十五中、北京中學(xué)、中關(guān)村一小等一批具有超前意識(shí)的學(xué)校早已走在前列，他們通過開設(shè)校本課程、建設(shè)實(shí)驗(yàn)室等形式，普及人工智能知識(shí)或引導(dǎo)學(xué)生開展相關(guān)研究。
去年10月，人大附中在清華、北大、中科院、航天科技等單位十幾位專家的指導(dǎo)下，結(jié)合辦學(xué)實(shí)踐，系統(tǒng)梳理了金字塔形的中小學(xué)“STEAM+人工智能教育”課程體系，重構(gòu)了與人工智能本身感知、認(rèn)知、創(chuàng)新三個(gè)層次相對(duì)應(yīng)中小學(xué)人工智能教育課程體系。
幾年前，北京三十五中就依托中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所、清華大學(xué)兩個(gè)單位分別建設(shè)了智能科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和人工智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。其中，智能科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)了智能移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)、智能交通系統(tǒng)平臺(tái)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和新一代人機(jī)交互平臺(tái)，人工智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室軟硬件裝備涵蓋VEX機(jī)器人、基于Arduino的智能家居系統(tǒng)、服務(wù)機(jī)器人、小型開源研究平臺(tái)Turtlebot等十幾個(gè)平臺(tái)，學(xué)生可在這些平臺(tái)上開展人機(jī)互動(dòng)、人工智能深度學(xué)習(xí)等。
助力智慧校園建設(shè)
上周，作為第三屆全國(guó)基礎(chǔ)教育信息化應(yīng)用展示交流活動(dòng)的分會(huì)場(chǎng)之一，北京市第二十中學(xué)系統(tǒng)展示了在信息化建設(shè)包括人工智能技術(shù)應(yīng)用方面的成果及構(gòu)想。
北京二十中通過同一套數(shù)據(jù)庫，把小營(yíng)、永泰、新都三個(gè)校區(qū)的教育資源集成在了模擬數(shù)字平臺(tái)上，各校區(qū)之間通過光纜連接，實(shí)現(xiàn)完全的同步和共享。無論是打電話，還是查閱資料，教師的學(xué)習(xí)辦公完全是在同一平臺(tái)上，就像在自己的學(xué)校里一樣。不但所有的資源能夠共享，而且硬件設(shè)備也能共同發(fā)揮作用。
據(jù)該校校長(zhǎng)陳恒華介紹，學(xué)校每學(xué)期至少要為學(xué)生提供期中期末成績(jī)報(bào)告、綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)報(bào)告等四個(gè)不同報(bào)告，這些報(bào)告不需要老師刻意去寫，只需每天把學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)、行為表現(xiàn)等情況記錄到數(shù)據(jù)庫里，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)自動(dòng)產(chǎn)生學(xué)生綜合情況報(bào)告，需要時(shí)調(diào)取打印即可。
陳恒華表示，未來學(xué)校終端將通過5G技術(shù)采集學(xué)生一天生活、學(xué)習(xí)方面的數(shù)據(jù)，進(jìn)行有針對(duì)性的診斷。“如在教室裝設(shè)有聲音采集設(shè)備，自動(dòng)識(shí)別每個(gè)學(xué)生的聲音，在課堂上發(fā)言幾分鐘，參與了多少討論，在校園活動(dòng)一天運(yùn)動(dòng)量有多大，心率是多少，通過記錄、分析這些數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)學(xué)生的表現(xiàn)。”
就在上個(gè)月，海淀區(qū)教育委員會(huì)還與科大訊飛在海淀區(qū)教科院簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，人工智能教學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室成立。該實(shí)驗(yàn)室主要聚焦學(xué)生發(fā)展和種子教師的培養(yǎng)，重視課程開發(fā)及應(yīng)用;研究技術(shù)與教學(xué)的完美融合，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造能力;發(fā)揮大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)化服務(wù)、科學(xué)服務(wù)，為教育改革發(fā)展保駕護(hù)航。
方海光分析指出，未來人工智能一方面對(duì)于學(xué)校的智慧校園建設(shè)具有深刻影響，通過智能化技術(shù)應(yīng)用帶來學(xué)校業(yè)務(wù)的優(yōu)化、決策的科學(xué)、體驗(yàn)的舒適;另一方面對(duì)于學(xué)校的課程建設(shè)具有影響，甚至是對(duì)于學(xué)生智慧的拓展具有很好的啟發(fā)效果。
三大因素影響人工智能教育
記者了解到，目前北京市只有少數(shù)學(xué)校已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用了人工智能技術(shù)，大部分中小學(xué)還僅限于人工智能課程開發(fā)和實(shí)施，主要是進(jìn)行的諸如編程教育、硬件開發(fā)和人工智能校本課程方面，也有一些是和STEAM課程結(jié)合在一起進(jìn)行。
目前，影響中小學(xué)人工智能教育的因素有哪些?方海光認(rèn)為，影響人工智能應(yīng)用的決定因素有三：其一，學(xué)校師資情況，特別是是否具有人工智能相關(guān)背景的師資;其二，學(xué)校相關(guān)環(huán)境情況，是否具備或者部分具備人工智能相關(guān)開發(fā)的環(huán)境，甚至是人工智能及其相關(guān)分支的各種實(shí)驗(yàn)室及環(huán)境的支持;其三，學(xué)校相關(guān)課程情況，學(xué)校能否為適合本學(xué)校的學(xué)生提供適合的課程及其延伸的配套課程及環(huán)境。
方海光還指出，人工智能是一個(gè)還在繼續(xù)發(fā)展的學(xué)科，本身的技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)并沒有停滯，因此所建設(shè)的學(xué)校課程應(yīng)當(dāng)是以發(fā)展的眼光去設(shè)計(jì)，而不應(yīng)該停留在固定的應(yīng)用和操作的重復(fù)性上。事實(shí)上，人工智能應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的應(yīng)用場(chǎng)景才可以發(fā)揮其特有的優(yōu)勢(shì)，學(xué)校不應(yīng)該故步自封地照搬別的學(xué)校的模式和效果。能否結(jié)合學(xué)校的特點(diǎn)和發(fā)展理念，開發(fā)出突出學(xué)校優(yōu)勢(shì)的人工智能應(yīng)用，這是學(xué)校在人工智能應(yīng)用方面存在的最大問題。
未來已來，學(xué)校和課堂都在變革的路上。業(yè)內(nèi)專家分析，未來人工智能教師教學(xué)質(zhì)量和水平已經(jīng)能夠達(dá)到一般教師水平，不僅僅是在一些重復(fù)性高的繁重的工作方面發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。而且，人工智能學(xué)校將會(huì)更大力度地支持個(gè)性化學(xué)習(xí)，可供學(xué)習(xí)的環(huán)境也不僅僅是教室一類的固定場(chǎng)所，人工智能支持的學(xué)習(xí)將是多場(chǎng)景貫通、多內(nèi)容融合、多空間協(xié)助一起進(jìn)行的。
新技術(shù)要服從價(jià)值合理性
記者采訪發(fā)現(xiàn)，關(guān)于人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景，并非眾口一詞，也有業(yè)內(nèi)專家給出不同的思考。
北京開放大學(xué)校長(zhǎng)褚宏啟認(rèn)為，技術(shù)是把“雙刃劍”，我們也可以用技術(shù)服務(wù)于應(yīng)試，把應(yīng)試做得更精致，實(shí)現(xiàn)技術(shù)合理性和價(jià)值合理性的融合。技術(shù)的合理性永遠(yuǎn)都要服從價(jià)值的合理性，技術(shù)手段不能助紂為虐，技術(shù)手段應(yīng)該讓我們的孩子得到更好的發(fā)展。
中小學(xué)培養(yǎng)學(xué)生具備核心素養(yǎng)，第一是給孩子健康的身體，第二是給他一顆聰明的大腦，第三是給他一個(gè)溫暖的心。在第一方面，技術(shù)有它的制約性，如果技術(shù)過于突破，可能會(huì)出現(xiàn)什么樣的問題，會(huì)不會(huì)影響孩子的身體健康，特別是眼睛。技術(shù)很重要，但穩(wěn)定的技術(shù)怎樣讓我們的孩子有一顆溫暖的心是值得思考的問題。
與褚校長(zhǎng)所持觀點(diǎn)一致，有中小學(xué)校長(zhǎng)認(rèn)為教育本質(zhì)上是一種“交互”活動(dòng)，而智能教學(xué)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)最充分、最真實(shí)的交互。此外，就態(tài)度、品德、情感等教育問題而言，機(jī)器無法像人類教師通過自然狀態(tài)的交流和觀察來判斷學(xué)生的真實(shí)情況，它給出的只能是沒有“人味兒”的教育。
也有專家指出，人工智能并非適合所有的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。言語信息大部分屬于可形式化內(nèi)容，適用于智能教學(xué)系統(tǒng);智慧技能分為辨別、具體概念、定義性概念、規(guī)則和高級(jí)規(guī)則，其中前四項(xiàng)屬于可形式化內(nèi)容，適用于智能教學(xué)系統(tǒng)，而高級(jí)規(guī)則屬于復(fù)雜形式化內(nèi)容，部分內(nèi)容不適用于智能教育。
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