教育AI面臨發(fā)展難題，技術路徑如何突破？
四、教育人工智能發(fā)展面臨的難題
1．教育數據的數量與質量存在“短板”，限制了人工智能技術價值的發(fā)揮
數據是產生智能的基礎，足夠的高質量數據才能促進人工智能技術價值的發(fā)揮，減輕教師、學習者以及管理者的重復性工作，使教育教學更具個性化與科學性。
首先，較之金融、醫(yī)療等行業(yè)，教育行業(yè)目前能夠采集到的數據量仍相對較少。智能的產生需要依托大量的數據。作為人工智能關鍵技術的機器學習是一個始于大量數據的統(tǒng)計學過程，其試圖通過數據分析導出規(guī)則或者流程，用于解釋數據或者預測未來數據（White House，2016）。而在教育領域，教師的教學過程和學生的學習過程數據并未得到完全記錄，無法為人工智能提供足夠的數據支持。人工智能需要跟蹤記錄完整的教學與學習數據，從大量的數據中多學科、多層次、多精度、多情境、多語義（周慶等，2015）地分析教學與學習特點，從而輔助教學、學習、考試與管理。
其次，由于教育行業(yè)本身存在數據標準不一致、數據采集不完整等問題導致其數據質量不高。高質量的數據集可以提升機器學習的效率以及精準性，從而更好地為學習者提供個性化服務。目前教育數據并沒有形成統(tǒng)一的標準，教學與學習過程產生了大量的文本、圖像、聲音、影視、超媒體等半結構化與非結構化數據，其格式多樣，標準不一。與金融等行業(yè)不同，教學與學習是非線性活動，很難從大量、復雜、凌亂、無模式的教學活動中獲取高質量數據（楊現民等，2016）。此外，大數據時代新媒體的便捷性、海量信息內容的離散性、學習者閱讀方式的隨意性以及學習時間的零碎性使學習者獲取的知識更加碎片化（王承博等，2015），學習的碎片化進一步加大了人工智能獲取高質量數據的難度。
2．教育業(yè)務復雜多樣，加大了通用人工智能技術“嫁接”教育的難度
教育是一個超復雜的系統(tǒng)，涉及教學、管理、科研、服務等諸多業(yè)務，不同地區(qū)、不同學校的教育業(yè)務雖然具有一定的共性，但差異性也很突出（邢蓓蓓等，2016）。教育業(yè)務隨學校、學科、知識傳授方式和應用場景的不同而不斷變化。每所學校擁有獨特的組織架構以及辦學特征，每個學科也都有不同的知識體系和應用場景，每位教師的教學方式和學生的學習方式亦不相同。因此，教育系統(tǒng)的復雜性對人工智能技術提出了更高的要求，通用人工智能無法滿足學生、教師以及管理者的個性化需求。人工智能在教育行業(yè)的“嫁接”需要結合不同的場景做出適應性的改變，以滿足不同業(yè)務以及不同人員的需求。
此外，人工智能技術本身發(fā)展的不成熟進一步加大了其適應目前復雜多樣的教育業(yè)務的難度。雖然語音識別、文字識別、圖像識別等人工智能技術已有較大進展，但是中文自然語言處理、情感計算等技術仍存在較大的發(fā)展空間。目前自然語言處理僅能對句法結構、拼寫正誤等進行判斷處理，對篇章結構、語言邏輯、觀點表達等方面的分析尚未完全成熟。教學與學習均需要大量的語言交流，無論是數據分析還是人員對話均對自然語言處理技術提出更高的要求。在情感計算方面，學習是一個復雜的過程，學生隨之產生諸如氣憤、厭惡、恐懼、愉悅、悲傷以及驚訝等復雜多變的情緒。當前簡單的情緒識別技術不僅無法識別學習者復雜多變的情緒，而且也不利于學習者個性化學習的發(fā)生。
3．教育用戶對人工智能技術存在應用價值和角色關系上的雙重困惑，對其信任感不強
許多教師以及教育管理者對人工智能技術在教育領域的應用價值存疑，導致對其信任感不強。依據技術接受模型理論，感知有用性和感知易用性均影響著教育用戶對人工智能教育應用價值的判斷。首先在感知有用性方面，人工智能是否可以優(yōu)化教學目標、教學內容、教學方法、教學過程、課堂環(huán)境、作業(yè)設置、學習活動，從而提高教師的教學質量，以及人工智能是否可以真正促進管理的自動化、科學化，從而提升學校各類事務管理水平，這兩個方面目前仍存在較大疑問。其次在感知易用性上，從硬件設施來看，目前大多數學校已完成了數字校園建設，但學校引入人工智能技術需對部分設備進行更新，甚至需要引入一套新的系統(tǒng)和技術來接入人工智能；在軟實力方面，目前教師以及教育管理者本身具有的能力能否勝任人工智能在教育中的應用，從而提高教學質量與管理水平，也需要進一步深入思考。
此外，大多數教師以及管理者對人工智能與教師之間的關系認識模糊，這種認識模糊也導致教師無法實現對人工智能的完全信任。首先教師困惑于如何與人工智能相互合作完成教學，其次教師對將人工智能應用于教學之后，誰在掌握教學主導權存疑。此外，社會上諸多關于人工智能的負面輿論亦影響著教師和管理者對于人工智能的認識。隨著人工智能時代的到來，建筑工人、司機、收銀員、檢測員、保險員、翻譯等將不同程度地被人工智能代替。而在教育行業(yè)，教師是否將被人工智能代替也存在較大爭論�？梢源_定的是，人工智能可以取代模塊化的任務，替代重復性的工作，減輕教師重復性勞動的負擔，但教育領域中創(chuàng)新創(chuàng)造性的工作以及學生情感態(tài)度價值觀的培養(yǎng)卻是人工智能所不能勝任的。
4．專業(yè)教師隊伍與課程體系缺乏，阻礙了人工智能融入教育的進程
目前人工智能在教育中的應用尚處于起步階段，國務院2017年印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出要在中小學階段設置人工智能相關課程，推動人工智能領域一級學科建設，把高端人才隊伍建設作為人工智能發(fā)展的重中之重，完善人工智能教育體系等（國務院，2017a）。但目前來看，關于如何建設人工智能教師隊伍以及人工智能相關課程體系等問題尚未形成統(tǒng)一清晰的認識，阻礙了人工智能融入教育的進程。
人工智能教師隊伍與課程體系的缺乏加大了人工智能相關人才培養(yǎng)的難度，人工智能融入教育也缺少全面系統(tǒng)的理論以及實踐案例的支撐。眾所周知，教師是教育的實施者、組織者和引導者，課程是教師開展教學的活動載體，只有具備完整的教師隊伍與課程體系才能系統(tǒng)全面地指導人工智能人才培養(yǎng)，進而指導教師和管理者應用人工智能技術提高教學與管理質量。
五、教育人工智能的未來發(fā)展路徑
在未來教育的變革中，人工智能在提升教育教學質量、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、促進個性化學習與終身學習等方面將發(fā)揮不可替代的作用，需要政府、學校、企業(yè)和社會的廣泛關注。雖然當前教育人工智能的發(fā)展取得了一定成效和影響，但整體發(fā)展仍處于起步階段，依然面臨諸多困境。基于此，本研究結合我國教育人工智能發(fā)展現狀與面臨的難題，提出以下五大發(fā)展路徑。
1．加大教育人工智能產品研發(fā)力度，提升技術服務品質
教育人工智能產品的研發(fā)和技術服務品質的提升需要從多方面努力。一是要加強教育領域專家、人工智能專家以及企業(yè)人員之間的合作，了解當前教育的現實需求，尋找人工智能與教育的契合點，推動教育智能產品的研發(fā)與應用。比如，借助人工智能技術探索教育情感類機器人的研發(fā)，將人類的情感賦予智能機器，使其能夠與學生進行情感上的互動，實現人機共情，讓機器變得更有“溫度”。二是不斷拓展教育人工智能產品的功能模塊，切實滿足不同階段學生的個性化學習需求和教師的教學要求。當前，國家積極倡導在中小學開設人工智能相關課程，因此可以研發(fā)與之相配套的教育人工智能產品，比如編程類教學工具和軟件，以此來輔助教育教學，優(yōu)化學生的學習效果。三是建立完備的教育人工智能產品安全監(jiān)管和評估體系，規(guī)范行業(yè)標準，加大市場督導與監(jiān)察力度，保障企業(yè)為教育人工智能的發(fā)展提供安全、優(yōu)質的產品與服務。
2．拓寬人工智能教育應用空間，多學科交叉協同助力教育創(chuàng)新發(fā)展
深入挖掘人工智能在教育領域的應用價值，拓展應用空間，讓其更好地為教育教學提供服務。人工智能技術能夠打破教育壁壘，有效整合正式與非正式學習。因此，建議國家建立人工智能教育服務平臺，匯聚全球優(yōu)質教育資源，根據學習者需求精準推送適合其發(fā)展的學習資源。建立國家人工智能教育管理平臺，追蹤記錄學習過程數據并進行深度挖掘和學習分析，全面了解學習者興趣愛好和現實需求，有助于促進個性化教育和終身學習的實現。除了普通的學校教育外，人工智能技術還可以拓展到特殊教育、職業(yè)教育等其他教育體系中，其中特殊教育恰恰是最需要人工智能技術的領域之一（張坤穎等，2017）。利用人工智能，能滿足特殊人群的學習需求，讓其享受教育改革帶來的豐碩成果。此外，要廣泛開展跨學科探索研究，推動腦科學、神經科學、認知科學等學科的交叉融合，共同致力于未來教育的發(fā)展。
3．構建和諧共生“人機結合”新生態(tài)，增強教育人工智能信任感
人工智能與教育的融合發(fā)展是智能時代的重要趨勢。教育人工智能將取代教師的重復性勞動，一定程度上減輕教師的壓力和負擔，使得教師有更多時間進行教學設計的優(yōu)化以促進學生的個性化學習。但是教育中涉及的學生道德品質、價值觀念以及情感態(tài)度的培養(yǎng)是人工智能所不能替代的，仍然需要由教師來完成。因此，“人機結合”將成為未來教育發(fā)展的主流趨勢。具體而言，機械式、重復性的工作由機器來完成，如替代教師批改作業(yè)、整理收集學習資料、安排考試等；教師將更多精力放在與學生的情感交互、學生人格的塑造、道德品質的培養(yǎng)以及高階思維能力的提高等方面。此外，人機信任是教育人工智能發(fā)展的關鍵因素，建立長效的人機信任機制是構建和諧共生“人機結合”新生態(tài)的前提。因此，要加快完善人工智能治理體系，制定和嵌入道德標準，打造更加強大、安全和值得信賴的教育人工智能應用系統(tǒng)，推動人工智能與教育融合的良性發(fā)展。
4．加強“政企學研”多方合作，協同推動教育人工智能快速發(fā)展
人工智能與教育的融合發(fā)展是一項長期而又艱巨的任務，唯有“政企學研”多方合作協同推進，才會取得顯著的效果。首先，政府要高度重視教育人工智能的發(fā)展，建立健全制度保障體系，繼續(xù)加大教育人工智能的資金扶持力度，為智能技術的革新提供保障。其次，企業(yè)要加大教育人工智能產品的設計與研發(fā)，擴大產品供給，提升服務質量，與學校、科研院所廣泛開展合作，拓寬企業(yè)發(fā)展渠道。再次，學校要積極探索人工智能技術支持下的教育教學模式，開設人工智能相關課程，著力培養(yǎng)學生的數據科學素養(yǎng)和計算思維能力，以滿足未來智能時代的發(fā)展需求，為企業(yè)、科研機構不斷輸送人才。最后，科研院所要聚焦人工智能發(fā)展前沿，廣泛開展人工智能教育應用理論研究，構建新一代教育人工智能理論體系。通過不斷地技術突破和產品創(chuàng)新，解決好教育人工智能發(fā)展過程中面臨的技術難題，并為企業(yè)產品的研發(fā)提供技術支持。
5．建立教育人工智能示范點，探索教育人工智能應用模式
依據“試點先行，以點帶面，逐步推廣”的原則，選擇信息化條件比較好的地區(qū)和學校，建立教育人工智能示范點，探索教育人工智能的應用模式，并逐漸向全國推廣。具體而言，示范點聘請行業(yè)或高校人工智能專家作為顧問，定期對示范點的建設提供指導，并努力建設一支包括人工智能教師在內的信息化人才隊伍。此外，對試點區(qū)校的管理者和教師進行人工智能業(yè)務培訓，強化教育管理者對人工智能教育應用的認識，提升教師應用人工智能技術的能力。最后，制定有效的激勵措施和保障體系，鼓勵教師和管理人員創(chuàng)新應用人工智能技術，革新教育教學模式，提升教學水平。
分享
請輸入評論內容...
請輸入評論/評論長度6~500個字
