人工智能何以改变教育

作者:芜湖教育 老翁 来源:未知 点击数: 发布时间:2019年03月16日
AI已经成为各家教育公司的标配。在2018年,K12行业的主要公司都熟练的用上了AI技术,并推出了自己的AI产品。猿辅导推出了AI批改产品“小猿口算”,作业盒子发布全AI课程产品“小盒课堂”,一起作业公布了Socrates智能学习系统。
 
在教师成本高居不下的背景下,教育行业都在利用大数据和AI技术,辅助学生学习,探索个性化教育。AI技术越来越会成为一种基础技术,在技术驱动的时代,AI将有可能改变教育的 未来。
 
本文发于“ 中国教育报”,经亿欧编辑,供行业人士参考。
 
全国人大代表、电子科技大学教授尧德中:
 
每一次人类的技术进步,都会淘汰一部分职业,也会创造新的机会。教师也可以发挥优势,做人工智能无法做的事。教师应该顺应“智能+”时代的变化,掌握和利用好人工智能。
 
互联网教育智能技术与应用国家工程实验室主任、北京师范大学教授黄荣怀:
 
为了适应智慧社会的到来,教育可以从三个方面着手。培养下一代的好奇心、自控力和学习能力等数字化生存能力。教师角色需转变为创新支持者、活动设计者、沟通协调者、技术拥抱者。在学习环境中引入智能教学服务,助力教师实现“因材施教”,促进学生的个性化学习。
 
国务院2017年印发了《新一代人工智能发展规划》,标志着人工智能作为产业变革的核心驱动力和引领未来的战略技术,已上升为国家战略。《规划》中明确提出要加快培养人工智能高端人才,强调“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革,构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系”。3月8日晚上,“两会E政录”特邀全国人大代表、电子科技大学教授尧德中,互联网教育智能技术与应用国家工程实验室主任、北京师范大学教授黄荣怀就此接受专访。
 
人工智能在教育领域的应用
记者:目前人工智能依然处在行业发展的初期,还局限于某些问题的局部应用,处于弱人工智能等阶段。针对于目前人工智能在行业中的基本应用现状,两位有着怎样的判断?
 
尧德中:伴随大数据、超级计算以及深度网络等概念兴起来的人工智能在医学图像、语音识别等方面取得了很大的成功。人工智能在缺少人力的一些活动领域展现出了很大的潜力。例如人工智能在解决我国边远地区缺师少教方面具有广阔的应用前景。但教育是事关国计民生的事情,在推动人工智能应用的时候需要谨慎。
 
黄荣怀:从教与学方面看,人工智能应用于教育通常分为三类。第一种是智能教学系统,从计算机辅助教学(CAI)发展而来的智能教学系统(ITS),可以在一定程度上代替教师辅导学生以提升学生学习绩效。第二种是教学机器人,在未来五到十年可能会有比较大的发展。第三种是学习分析,利用大数据和学习分析技术采集和分析学生的各种数据,帮助教师了解学生,实现个性化的教与学。
 
记者:黄教授您刚参加了联合国教科文组织的移动学习周活动,请您谈谈对我国在人工智能与教育结合方面的研究处于什么样的国际水平?
 
黄荣怀:这次会议主要探讨人工智能如何更好地服务可持续发展。从目前的发展来看,美国的人工智能走在世界最前列,我国的人工智能发展势头也比较好,研究成果靠前正被全球抱以很高的期待。在研究内容上,欧美更关注现代人工智能的透明性、安全性和伦理等;联合国教科文组织则更关心人权问题,关注女性、儿童的权利,如怎么去培养他们的信息素养和操作技能,以及像某些连供电都存在问题的地区该如何实现人工智能,等等。
 
人工智能促进教师职业发展
记者:社会上曾经流行着一种担忧,说是人工智能出现以后,很多职业会消失,如统计员、绘图员、报关员等,教师这个职业也会受到冲击。请问人工智能时代,教师独特的价值在哪里,人工智能会带给教师带来哪些机遇和挑战?
 
尧德中:人工智能的每一次技术进步,都是为了提高效率。虽然会淘汰一部分人,但同时也会创造新的机会,这些新的机会就是给那些能够利用最新技术的人准备的。比如,人工智能与教育结合会导致应试教育的方式被取代。但是教育除了知识的传播以外,还有道德和情感的培养,这些是人工智能难以取代的。人工智能技术只是打开更大一个空间的引子,这涉及的不是简单的适应与否的问题,而是如何更好地适应新时代的问题。对教师而言,需要掌握和利用好人工智能,成为新技术的主人,利用人工智能一起培养好下一代学生,从而有效提升国家的国际竞争力。
 
黄荣怀:现在中国社会正处于高速转型期,人工智能只是新一轮科技革命的代表,此外还有3D打印技术、基因技术、纳米技术等。在这个转型期中,确实有很多职业会发生变化,有的职业将被淘汰。但就教育来说,从目前的情况看,教师队伍的需求反而有要扩大的趋势,且教师角色正在发生转变。为了应对新一轮的科技革命,国家培养人才的模式会发生很大的变化,学校的转型离不开教师的改变,因此教师反而会更加被重视。
 
记者:加大对贫困地区教师ICT(信息与通信技术)培训、校长信息化领导力培训,是促进教育和信息技术结合的重要举措。黄教授多次参加了“三区三州”校长的培训,您在这方面有什么心得体会?
 
黄荣怀:从联合国教科文组织的角度看,每个人都有接受教育和享有信息技术,享有人工智能的权利。大家都谈到尽量缩小和弥补鸿沟,但其实鸿沟存在扩大的趋势。我们国家在弥补数字鸿沟方面取得了不错的成就。比如过去这些年中实施的“三通两平台”等,给边远地区提供了比较完善的设施设备、培训和数字资源,帮助所有教学点开齐开好国家规定的课程,方法和经验都值得国际社会借鉴。
 
人工智能带动跨学科人才培养
记者:人工智能是重构人才培养方式的“摧化剂”跨学科学习对人才培养有什么样的启示?深度学习、机器学习、计算机视觉等技术的作用,可以发挥人工智能在跨学科学习上的作用吗?
 
尧德中:现在人工智能最经典的深度学习可以分成三类。一类通过不断地学习,类似应试教育的刷题政策,直到最后把这类问题做好,但这个培养出来的智能适应能力有限,这也是应试教育带来的问题。跨学科则有可能把两个打通,既学图像又学声音,就能适应融媒体的需要。但人需要的不只是监督学习,还有增强学习。增强学习就是让学生与环境交互,跟老师交互,帮助学生体会到过程中的细节。还有迁移学习,就是举一反三的能力。现在的人工智能在这方面表现很差。跨学科让人接触各方面的东西,融合起来放大能力,开阔人对问题的理解。所以跨学科是一个放大,而不是一个简单的加法。
 
黄荣怀:在未来这两者存在一定的趋同。人类的学习是带有情绪、意愿和背景的,机器学习就不具备这一点。但是在机器学习研究方面,也开始涉及脑科学、人的心智方面的研究,使未来的人工智能越来越靠近人类的智能。
 
人工智能帮助因材施教,教育教学管理更加精准
记者:人工智能是帮教师读懂学生的“分析师”,重组课程的“设计师”,整合信息的“策划师”。在人工智能支持服务高校的学习方式、管理方式等方面的研究,有哪些突破和成果?
 
尧德中:人工智能在大学学生管理方面已经广泛应用,包括了解学生每天生活工作的情况,预测情景、去图书馆情况、吃饭规律等,大概都能预判。但是目前的人工智能本身面临升级换代的问题。以深度学习技术为基础的人工智能只模拟了人脑分层结构,属于人智能中很小的一部分,还需要进一步发展。现在全球开始集中研究比人工智能更高级的“类脑”智能,国家应该下大力气支持。这次李克强总理在全国两会提的是“智能+”,当然可以加到教育里面来,现在以深度学习为代表的人工智能的应用,下一步要更广更宽的应用。
 
记者:有一个案例讲通过信息技术监测学生的考勤,发现有学生连续一个月都是一个人去做事,老师担心其跟同伴不合。而科学研究表明很多天才或者出类拔萃的人物,在学生时代就显示出和别人不是很密接触的状态。黄教授,从这个角度讲,这种个案能不能进行分析?
 
黄荣怀:刚才说到这个情况是存在的,有不同的人格和特点是很正常的。在教育中存在许多运用这种监测分析技术的例子。比如在管理方面,某些大学通过监测学生一学期或者三个月的消费情况,发现有些女生消费很少,这个时候可以分析这些女生是因为减肥还是家庭困难,校方就可以通过及时发出提醒来确认具体原因;如果是有困难,就可以进一步提供帮助。再比如在教学方面,通过数据采集和分析技术,帮助教师全方位了解学生。过去只是关注学生的知识掌握度、考试水平,现在还可以分析学生的学习方法、学习特征,可以更多地辅助“因材施教”的实施。
 
记者:黄教授您同时还是北师大智慧学习研究院的院长,从智慧学习环境和方式对孩子影响方面,进一步介绍一下你们以前取得了哪些成果,对提升孩子学习的自信心,特别是在精准扶贫扶教、教育公平等方面产生什么样的作用?
 
黄荣怀:智慧学习更多地指智慧学习环境。环境可以改变和塑造人的行为,但这不仅指设备和环境的条件,还包括很多人文氛围和行为方式。现在我们只考虑学校中的学习就有点儿窄化了,因为家庭、社会场馆、工作场所等都是典型的学习场域。我们把“智慧教育”“智慧学习环境”纳入到“智慧城市”中,可以帮助提升学校教育的地位,有助于拓展学习场域。但通过分析发现,现在将“智慧学习环境”纳入“智慧城市”建设的不足三分之一。另外在建设新的环境或者使用新的技术时,应该把更多的精力放到技术、工具和环境的用户体验上,避免增加教师的负担。
 
尧德中:在中国这个问题相对来讲容易解决,我们国家的制度有优越性。人工智能最后拉大沟还是缩小信息鸿沟,取决于人们是否公平占有这个资源。有了人工智能的资源,至少可以让城里和山区的孩子拥有同样的资源,我们国家在这方面应该是有优势的。
 
以前没有精准扶贫的时候,山区的小孩根本不了解外面的世界,现在他们有机会了解外面的世界。就出现了那种把小孩送到城里读书的家庭,比如说凉山送到绵阳读书。孩子接触了外面的世界,产生了新的想法,最后到北京读了大学。他整个价值观和对世界的看法完全变了。然后又通过他这一个人的改变影响了周围的一个村庄或者镇,这样就产生了代际传动。但这影响很难简单量化。
 
人工智能将使未来发展更加个性化和智慧化
记者:技术和教育本应是两条平行线,但在现实中产生了交叉点。现在的交叉点很可能是人工智能,也可能是大数据、云计算。大数据是运行的结构基础,云计算是运行方式,人工智能是表现的形式和实现的结果。这三者的关系可以这么考虑吗?
 
尧德中:人工智能主要可以实现把传统应试教育中的一些知识传授做得更快,或者跟学习辅助的电子设备结合来节省师资,促进教育发展。比如,对缺少师资的贫困地区,跟人工智能结合之后,有可能把很多基础的内容充实起来。
 
黄荣怀:这个问题涉及人工智能和大数据、虚拟现实技术等其他技术之间的关系,我更倾向于使用“智能技术”一词把这些概念都囊括进去。如VR未来的发展重心,一定是有人工智能支持的虚拟现实。而这次人工智能浪潮的形成本身就是因为有大数据的支持、计算能力的提升以及典型应用场景的成熟。人工智能技术在一些如自动驾驶、智能医疗等领域的应用,使人们看到了更多的可能性,从而产生期待,促使人工智能有了进一步发展的机会。
 
记者:1930年著名经济学家凯恩斯曾预测说,过了100年到2030年左右,人类每周工作时间可能只有8到10个小时。2030年到现在也就十来年的时间,两位专家觉得这种可能性大吗?如果真的实现,闲暇时光怎么度过,特别对教师来说?
 
尧德中:这个问题很大,整个经济社会的普遍看法也是消费占的比重越高,社会的层次越高,整个劳动效率提高后,人在娱乐公益方面消费占比会增高。精神生活这个层面会产生很多其他需求。对于教师而言,可以花更多的时间跟学生一起“玩”,应试教育的知识传递交给人工智能做,智商、情感,如举一反三等迁移能力则由教师带领学生在“玩中学”。
 
黄荣怀:目前我国经济和社会结构快速发展,财富积累、环境设施以及技术条件越来越好,人们的生活方式越来越多元化,可能有人可以工作20年,剩下的10年不怎么工作而自由生活。但在非洲的一些贫困国家中,财富和技术的差距正在拉大,而这个差距很难通过技术本身缩小。这就需要更多从全球的视角关注信息技术给这些国家和贫困地区带来的发展。
 
记者:大胆地设想,未来发展到机器人和人已经难辨真假时,您希望机器人代替您给学生开会和布置日常的活动吗?再者,到机器人发展到很便宜的时候,一些学生用机器替身来上课该怎么办?
 
尧德中:人工智能分弱人工智能和强人工智能。现在是弱人工智能时代,描述的这个必须是强人工智能,现在有人认为是可行的。但机器人也是人设计和创造的,一定有局限性,不会真正达到人的细腻程度,对于人不会被取代,同时能够跟机器人时代共进步,我还是有信心的。复制人类可能就涉及人工智能的伦理问题了。可以通过一些约束来保障技术发展走到正确的道路上。
 
黄荣怀:我比较看好这件事,比如说我经常出国出差,这个时候如果有一些小的智能化管理软件帮忙,就可以进一步减少工作量,若干年后或许就有机器人帮助管理。
 
但是从学生方面看,也有不太乐观的情况。现在就有学生会在网上找人做作业,找人写论文。在智能技术越来越成熟以后,这种情况可能会更严重。所以欧美有“可信赖人工智能计划”,它强调人工智能的所有算法必须是公开的,数据必须是透明的,人类必须保持智能技术的可控性。尽管有些行为可以被伦理约束,但是有些则需要通过法律制度来限制。
 
记者:校园安全最终的目的是防止任何安全事故的发生,比如说现在的图像识别,对潜在的犯罪分子进入校园50米的范围能否有人工预警?如何采用心理学或者神经科学等多方面的手段预防这种情况的发生?另外,未来将如何培养数字化生存能力?
 
尧德中:每个人的状态是波动的。有数据表明,人在一生中有点精神症状的比例相当高,不能把这些都归为潜在罪犯,还需要其他辅助判断。机器人也许能够通过微表情、情绪识别做一些工作,但最终判断还是不能完全离开人的。
 
黄荣怀:这个问题非常复杂。比如说会有一些特别的人或者犯罪集团想利用人工智能犯罪,而人都有一种惰性会依赖环境改变自身的行为,那么当强人工智能普及以后,人的行为可能会发生更大的变化,所以需要不断加强网络信息的安全,防止智能犯罪。
 
在培养面向未来的人才方面,全球都在提倡培养创新能力。另外一个能力也特别值得关注,就是数字化生存能力。第一是好奇心和兴趣。现在信息过剩,很多信息扑面而来使人忘记探究和思考事物本质,好奇心越来越弱。第二是合作和学习能力。有些人长时间宅在屋里,而新的事物又层出不穷,因而需要不断地学习来适应社会发展。第三是自律和自控能力。在未来智能技术进一步发展,推送的信息将更“贴合”人的需要其产生的影响也就会更大,这就对人的自控力提出了新的要求。
 
记者:我们在采访中曾遇到过一些特殊儿童,比如说视障或听障的孩子,该怎么样用信息技术的手段帮助他们体验到一个更加美好的世界?
 
尧德中:这个其实目前是非常火的领域,属于脑科学和人文科学交叉的领域,就是脑机交互。比如说眼睛看不到,就可以把摄像头“看”到的内容,通过人工智能的方式“翻译”成语言让他听到,他听了之后会在大脑里面进行处理转换,弥补视力的缺陷,这方面研究现在还是有很大进展的。通过不断对本人表情、身体参数等进行分析,机器大概知道你需要什么,一定是推荐与人生理状态和精神状态相匹配的东西,这个很容易就能实现。
 
黄荣怀:不光是人工智能,虚拟现实、移动设备等技术在辅助个体发展方面就展现出很强大的功能。首先是辅助语言学习,如音视频学习材料、APP小程序等,这已算是基本共识。其次是辅助特殊残障群体,通过应用技术来弥补人的某些能力缺陷。最后是自闭症治疗,这属于康复和健康的范畴,这种利用技术治疗成功的案例非常多。
(编辑:芜湖教育 老翁)