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關鍵詞:人工智能;教育變革;智慧教育
近年來大數據、云計算等信息技術飛速發展,人工智能在一些特殊領域(如圖像識別、語音識別、自然語言等)不斷取得突破性進展。人工智能作為新的技術驅動力正引發第四次工業革命,為醫療、教育、能源、環境等關鍵領域帶來新的發展機遇。人工智能專家預測,人工智能在通用技術領域可能尚不能替代人類,但在一些特殊領域,人工智能將會淘汰現有的勞動力。在國外,許多國家紛紛把人工智能作為國家發展的重要競爭戰略,我國學者也密切關注著人工智能的最新理論進展和實踐應用,國務院于2017年7月頒布《新一代人工智能發展規劃》,明確人工智能發展的重點策略?!叭斯ぶ悄茏兏锝逃钡某绷?,引發了教育研究領域的“人工智能熱”。當前全球范圍內,人工智能在教育領域的大量研究和應用催發形成了教育人工智能概念。目前梳理學術上關于研究人工智能與教育的文獻主要集中于:
(一)教育理念的革新。“人機一體”將成為未來新的教育方式[1],由新技術和新手段的出現所應運而生的智慧教育[2],將對原有教育進行改進和完善。智能技術在改變教育的手段和環境的同時,還有利于構建出系統解決教育問題的教育新體系,從而真正觸及教育的根本[3]。
(二)關注技術的革新。機器深度學習、智能學習的算法、視覺識別以及智能語言識別這些基礎技術的突破,為人工智能的教育應用奠定了堅實的基礎[4]。
(三)探究教育的應用。人工智能在學校教育中的學業測評、交叉學科、角色變化等應用領域具有巨大潛力,教師角色內涵也將在與人工智能的協同共存中發生改變。AI監課系統能夠數據化、可視化評估教師的授課情況,將人工智能技術的運用滲透到整個教學過程中,教師可以根據評分實時調整授課內容,以促進個性化學習,從而提升教學效果。教育深受技術發展的影響,新技術融入教育并促進教育方式的轉變已成為必然趨勢。一方面技術為教育提供了新的、更加廣闊的可能性;另一方面技術具有變革人類的教育方式與學習方式的能力。然而,技術是一把“雙刃劍”,如何獲取或實現以人工智能為代表的新興信息技術所擁有的特征、優勢與功能,使其在教育中最大限度地發揮其應有的價值呢?人工智能技術如何繼續被安全使用到教育領域?如何通過教育變革來促進新興信息技術在教育教學中的廣泛與深入應用,實現教育深層次革命等問題,是目前需要關注和探討的主要問題。
1.1人工智能的內涵及具備的強大能力
人工智能最早由美國達特茅斯學院于1956年提出,其研究主要包括機器人、圖像識別、自然語言處理、語音識別等,實質是一種自動感知、學習思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學習、推斷與革新的能力,推動了圖像識別、自然語言處理等方面的技術突破。人工智能同時具有理性判斷力、超強的工作力,只要電力供應不斷,幾乎可以無限制地工作下去,而且適應不需要情感投入的工作。它的超強能力,源于三個重要的技術:深度學習、大數據和強算力。
1.2人工智能時代的機遇和挑戰
人工智能在精力、記憶力、計算力、感知力以及進化力等方面與人類相比,具有突出優勢。在醫藥領域,人工智能的出現使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫療資源,解決醫療診斷領域診斷質量不均衡、醫生資源不足等問題。在教育領域,人工智能促進教學質量進一步提升、教師角色多樣化、學生學習能力的提升;為教育研究提供新技術和數據支撐;極大拓展了教育研究新視域;使教育在立德樹人方面、教育方法創新方面、教育手段和環境方面以及教育服務供給方式方面均發生改變。然而,看到人工智能以其強大的處理能力帶來機遇的同時,也需要正視人工智能帶來的新挑戰。在人工智能浪潮沖擊下,如何借助人工智能發展的機遇推進教育的變革與創新?人工智能技術如何繼續被安全使用?首先,人工智能專家大都認為,人工智能將會淘汰大量現有的依靠非腦力勞動為生的勞動力,需要培養人工智能時代的新型勞動力。而且,人工智能技術本身的不太成熟使很多人工智能技術只是應用在兒童教育領域,再者,人工智能潛在的道德倫理問題缺乏法律制度規范。除此之外,人工智能時代將對社會結構以及人的地位構成挑戰。綜上所述,人工智能時代所帶來的機遇是大于挑戰的。教育需適應人工智能技術所帶來的突破和飛躍,不斷調整和更新教育的方向和目標,實現育人成人的發展目標。
2人工智能與教育變革
2.1人工智能與教育目的的變革
人工智能帶來的巨變不僅影響人類未來如何發展,而且極大釋放了人類的生產力,這些在一定程度上使得人類需要重新思考教育是何目的。人工智能影響教育目的的變革主要表現在:第一,人工智能可能會使人類陷入精神危機。這源于兩方面的結果:一方面,人工智能將取代大部分人的工作崗位,工作的喪失將會導致人的價值和尊嚴喪失。另一方面,人工智能技術的發展將可能導致所有基于自由主義的想法破產,轉而人類所擁有的價值和尊嚴可能轉化為一種“算法”,人工智能帶來的職業替代風險在教育領域同樣存在,主要是對教師角色的挑戰。第二,人工智能有利于培養人的學習能力。從某種角度上講,人工智能剝奪人的就業機會,但同時,人工智能助教機器人將協助教師實現個性化指導,從而有利于將學習的過程視為尋求自我價值和意義的過程。除此之外,人工智能有利于使教育注重培養人的精神能力,這種精神能力大致包括實踐動手能力、價值追求能力以及創造能力,從而有利于學生知識以便于更好地完善自我、豐富自我,使教育跳脫“知識為本”的陷阱,發揮“立德樹人”的正向作用。
2.2人工智能與學習方式的變革
第一,深度學習。深度學習也稱為深度結構學習或者深度機器學習,是一類算法的集合。深度學習概念的提出,一方面尊重了教學規律,另一方面也是應對人工智能時代下的挑戰。深度學習在機器學習、專家系統、信息處理等領域取得了顯著成就,提倡學教并重、認知重構、反思教學過程,進而達到解決問題的目的。第二,個性化學習。個性化學習區別以往傳統班級課堂授課,尊重學生的個性發展,因材施教。人工智能技術與大數據的應用有利于學生享受個性化的學習服務,可提供個性化的學習內容,可視化分析學生的學習數據,快速提高學生的學習效率。第三,自適應學習。自適應學習是指人工智能基于對個體學習進行快速反饋的基礎上,根據學習者特征,為其推薦個性化的學習資源和學習路徑,從而最大程度上適應學生的學習狀態,是實現個性化學習的重要手段。人工智能技術有利于快捷、科學地判斷學生的學習狀態,進行學習反饋;持續收集學生的學習數據,其中包括學習目標、學習內容;高效地為學生提供海量的學習資源。
2.3人工智能與學習環境的變革
首先,有利于搭建靈活創新的學校環境。不僅可以使空間規劃更具彈性,而且可以調節性增強物理環境。其次,人工智能時代的教育區別于以往傳統教育強調的統一秩序,更注重個體的用戶體驗。創客空間、創新實驗室等學習環境的不斷增加以及人工智能技術的不斷發展,個性化的空間環境與學習支持將改變目前學習的學習空間環境。除此之外,隨著對話交互技術的逐漸成熟與不斷普及,有利于實現虛實結合的立體化實時交互。VR、AR等技術的同步協作也有利于搭建新的學習環境,滿足學習者的一系列要求。腦機互動技術的突破有利于實現將人工智能植入人腦,從而改變人類自然語言的交流方式。最后,人工智能通過即時、準確、高效的大數據分析有利于進行精準且個性的學習評價與反饋。人工智能將綜合收集所有同學的學習記錄,互相比對、優化,從而進行綜合提升。更為重要的是,人工智能的人臉識別以及語音識別技術可以運用到教師的教學過程中,進行學生的學習情緒感知,學習狀況的了解,從而促進學生學習的科學化;智慧校園、智慧圖書館等的出現,為教學環境的建設提供重要參考。
3人工智能在教育領域的應用
人工智能被認為是最有潛力和影響力的教育信息化技術,將通過人工智能數據挖掘分析、3D打印、模擬仿真等技術的應用,實現人工智能與教育的深度融合,對計算機輔助教學、個性化教育服務、教育人工智能生態環境等產生根本影響。2018年《地平線報告》(高等教育版本)指出了教育領域的信息化發展,未來一段時間內將通過人工智能與信息技術的結合,進而影響教育階段的不同過程。具體見表1所示。
近兩年,“AlphaGo”連勝全世界的圍棋名將,被媒體廣泛報道。人工智能開始成為社會關注的熱點,引起人們的廣泛興趣,并令人深信不疑。
在剛剛結束的2017年高考,學霸君與準星云學兩家企業的“高考機器人”分別拿出了 134 分和 105 分的高考文科數學成績。在做題方面,機器可能已經超越了不少人類。正是這樣一件事,同樣引發了人們的深度討論與思考。
的確,隨著理論和技術的日益成熟,人工智能開始受到產業資本的熱捧,語音識別、機器視覺、智能控制、智能檢索、智能互聯、專家系統、自動規劃等應用步伐加速。金融、電商零售、醫療健康、交通、個人助理等多個領域都可以看到人工智能的應用,人工智能已然開始取代工廠工人、客戶服務等重復性工作。人工智能在教育領域同樣擁有巨大的應用潛力,隨著知識表示方法、機器學習與深度學習、自然語言處理、智能、情感計算等關鍵技術的發展,人工智能將在學校管理、校園安全、課堂管理、智能助教、自動閱卷、自適應教學等方面發揮作用。
面向未來,我們不禁要問,人工智能是否能夠改變教育?人工智能在教育領域將釋放怎樣的潛力?本期策劃,我們邀請上海海事大學魏忠,探討人工智能視角下的未來教育,從人工智能的教育本體、對學科的影響、對教育技術的改變、對教育價值的重新定位幾個方面進行了系y思考與分析。江蘇師范大學智慧教育學院周寶、楊現民結合人工智能在教育中的典型應用,探討人工智能對學校管理及教學帶來的革命性影響。華東師范大學第二附屬中學劉黨生,從技術與教育的關系延伸到人工智能,并對非生物智能介入教育的未來趨勢進行了預測;重慶市江津區聚奎小學校劉春林、重慶市聚奎中學校張渝江從教育教學實際出發,介紹了人工智能軟件如何溫柔地改變教育。上海市位育中學陳凱從教育哲學的角度,探討了人工智能如何作用于思維、認知、學習,并進行了反思。
“這是最好的時代,這是最壞的時代;這是智慧的時代,這是愚蠢的時代。”人工智能時代的鐘聲已經敲響,我們還在工業時代的迷夢中尋找教育的未來。誰曾想到,未來來得如此之快,我們是否準備好做出改變?未來,我們需要什么樣的人才?我們需要什么樣的教育?我們不妨想象一下,未來10年、20年的教育將發生怎樣的改變?也許一個嶄新的時代并不會留給我們那么長時間去形成新的教育生態系統。
關鍵詞:高職教育;人工智能;轉型發展
一、高職教育現狀
(一)客觀層面
(1)社會面。當前社會發展處于轉型關鍵期,高職教育迎來全新發展機遇,對人才培養質量不斷提高。傳統思想中,家長學生都帶著有色眼鏡看待高職教育。隨著社會給技術技能型人才提供很多高薪崗位,部分學生主動選擇高職院校進修學業,提高自身技能水平。高職院校必須以社會發展趨勢為導向,及時調整自身發展戰略。(2)政策面。在新課程改革視域下,政府高度重視高職教育的發展,出臺了多項扶持政策,如《國家職業教育改革實施方案》《職業學校專業頂崗實習標準》《關于推進高等職業教育改革創新引領職業教育科學發展的若干意見》等,極大的推動了高職教育的穩定發展。
(二)主觀層面
(1)教學理念。高職教師受傳統思想影響,往往重視成績和理論知識,亟需引進新的教學理念,并落實在實際教學中。高職院校已經意識到人工智能時代,自身轉型創新的必要性,正積極將全新的教學理念貫穿在人才培養過程中。(2)教學方式。高職教育逐漸創新教學方式,將頂崗實習、校企合作、實訓教學等應用在常規教學中,適應時展,彰顯職教特色。但在實際教學中,教師理念未發生變化,能力無法滿足新型教學方式需求,存在亟需改進優化的地方。(3)教學體系。只有完善的教學體系,才能為高職教育的改革創新提供依據參考。當前高職教育體系中含有諸多不足,如學科單一、理論與實踐比重不協調、知識內容陳舊等。高職教育要想適應新時展趨勢,應積極完善教學體系。
二、人工智能現狀
(1)國家戰略。近年來,國家高度重視人工智能發展,國務院《關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》(國發〔2017〕35號),提出科技創新的主要方向是人工智能,提倡積極構建全新的人工智能科技創新協同機制,進一步完善人工智能教育體系,實現人才儲備和梯隊建設的目標,推動智能經濟的發展。各部委也積極頒布一系列政策,如《智能制造2025》《“互聯網+”人工智能三年行動實施方案》《機器人產業發展規劃(2016-2020)》等[2]??梢姡瑖覟槿斯ぶ悄芗夹g的發展提供了充足動力,人工智能已成為國家戰略的一部分。(2)產業發展。多年的探索,人工智能技術有了明顯提升,在問題求解、泛邏輯理論、不確定推理、拓撲學、圖像處理、模式識別、專家系統等方面有了顯著研究成果,一部分成果甚至領先世界水平。例如我國在模式識別領域的研究,文字識別、語言識別、虹膜識別都取得優異成果,被廣泛應用在生物醫藥、機器人視覺研究、衛星遙感、自主導航、軍事等領域。企業十分關注人工智能技術的發展應用,像360人工智能研究院、阿里人工智能研究院、百度人工智能研究院等。人工智能技術的深度研究,使應用和商業價值最大化。據不完全統計,2017年人工智能產業創造700億元市場價值,預計在2020年產業規模超過1600億元。
三、人工智能推動新時代高職教育轉型發展的必要性
(一)技術技能型人才的需求
高職教育發展的目的是培養適合崗位需求的技術技能型人才。人工智能時代,先進技術的廣泛應用,大部分崗位對人才的需求發生明顯變化,逐漸形成了“機器換人”的局面。企業中簡單、重復、勞動強度大的崗位,都由智能機器人予以代替。例如在京東電商的物流中,出現無人機配送方式,直接沖擊了傳統人工物流配送模式。相信在不久的將來,會有更多的智能機器人走向物流配送的工作崗位,形成全新的工作體系。此外,在生產制造的質檢環節,由于傳統人工監測方式存在諸多不足,應用人工智能的圖像識別技術,可以實現對產品質量的動態檢測。可見,人工智能時代會有大批崗位“消失”,取而代之的是智能化機器人。高職教育必須轉變以往的教育模式,順應時展趨勢,結合社會崗位對技能人才的需求,調整高職教育方向,實現高職教育價值。
(二)國家發展戰略的要求
以往的發展致力于“中國制造”,但新時代“中國制造”已無法提升綜合國力,國家必須調整發展戰略。人工智能時代將“中國制造”轉變為“中國創造”“中國智造”。這一發展戰略的轉變,能看出先進科學技術在國家發展中的重要地位。為了2025年實現“中國智造”的目標,高職院校創新人才培養模式,順應國家發展戰略的調整。同時,高職教育轉型過程中,轉變以往以理論、成績為主的思想觀念,對人才進行更加系統的培養,調整理論知識、實習實踐之間的關系比例。人工智能時代的高職教育轉變與創新,可以加大對學生創新意識的培養力度,使人才綜合素養得到更好提升,滿足“中國創造”的需求。
(三)學生自身價值實現的需求
時代的發展使高職學生的思想發生變化,傳統的高職教育雖能提高學生專業能力,但并不滿足當前企業對工作崗位的需求,學生無法實現自身價值。曾經的學生,沒有認識到自身與社會的關系,存在“得過且過”等不良思想。新時代,高職學生逐漸認清自身地位,意識到自己與國家民族是“命運共同體”,是實現偉大復興“中國夢”的主要力量。高職教育轉型創新,根據時展要求、學生需求,合理調整教學方案與計劃。