人工智能教育理论研究概述

汤智月

【摘  要】人工智能技术与教育领域的结合，引起众多学者的研究，本文通过文献分析法，对有关内容进行分析，发现人工智能教育研究可以分为理论研究、技术开发研究和实践应用研究，而本文侧重人工智能教育的理论研究，力图还原理论研究现状，发现理论研究趋势，启发未来理论研究。

【关键词】人工智能;教育应用

随着信息技术的高度发展以及信息技术与教育的深度融合，我国教育信息化进入2.0时代，并被赋予了新的使命。人工智能技术与教育的结合极大地促进了现代教育的发展，为学习提供了更加个性化、灵活、包容和吸引力的可能性。本文侧重的理论研究又可以分为研究主题、应用对象、教育意义和现存困境。

人工智能应用于教育领域之后，“人工智能教育”、“教育人工智能”、“人工智能+教育”、“智能教育”等概念相继出现。目前，对于人工智能应用于教育的内涵尚未达成共识。国外学者Luckin R，Holmes W指出人工智能教育是一门跨学科的领域，它利用心理学、教育神经科学等学科为学习提供新的见解，更好的了解学习的发生及过程，从而建立更加准确的模型，来预测学习者的发展、动机和毅力^[1];我国的张坤颖认为人工智能教育是以人工智能的技术来达到教育目的，促进教育过程最优化^[2]。不仅如此，我国学者徐晔在分析了“人工智能教育”时期出现的困境后，提出了新时期“教育人工智能”要将重心放在教育本身，更好的促进高效学习^[3]。虽然，不同的学者对人工智能应用于教育中的内涵理解各有不同，但都十分注重利用人工智能技术探究学习者真正的学习是如何发生的以及如何更好的助力教与学。另外，学者徐晔在他的理解中，强调了要回归教育本质，技术要为教育服务，为可能出现的唯技术主义敲响了警钟。本文将人工智能应用于教育领域界定为“人工智能教育”，其内涵为借助人工智能技术来探究有效学习的发生，助力教与学，促进教育过程最优化。

随着计算机硬件和软件的发展使人工智能具备更高的运算能力，其与教育的结合愈加深入。从理论研究内容来看，主要分为研究主题、应用对象、教育意义和现存困境。研究主题包括深度学习、机器学习、智慧教育、个性化学习、自适应学习、情感计算、学习分析、教育大数据等;应用对象可分为面向教师、面向学生、面向系统。面向学生的人工智能系统是学生用来学习的软件;面向教师的人工智能系统是有效的执行具体的自动化任务;面向系统的人工智能系统为管理者和被管理者提供机构信息;在教育意义方面，华璐璐从教学资源、教学环境、教的方式、学的方式、教学管理、教学评价等方面探讨人工智能给教学带来的新的机遇和挑战^[4];张进宝认为我们要从人才培养规格、教育信息化建设、课程与教学改革、教学活动创新、教师专业化发展等方面改革推进智能教育^[5];国外学者Mehrnaz和Sedigheh认为人工智能在教育目的、课程建设、补充辅导、教学评价、教学反馈、学习过程和教师角色等为学校教育提供了支持^[6]。人工智能应用到教育之中为我们教学目的、教学方式、教学环境、教学的评价和教育管理都带来了新的变化。

人工智能既给教育带来了发展，但同时也可能存在一定的隐患。我国学者刘三女牙认为在当前人工智能教育中存在技术浅层化、教育实践难、学习分析不深、学习规律不明、人机难以协同以及数据隐私等问题^[7];我国学者徐晔也提出在“人工智能教育”时期所面临的问题，如过于夸大技术，而忽略教育本身、教学模式僵化，脱离学生发展需要、课堂灌输，缺乏情感交流和数据的服务精准率不高等^[3];通过了解不同学者对人工智能应用于教育中出现的问题，可归纳为以下三个层面：

1、技术层：

教育是一个侧重于揭示教育现象或教育行为之间因果关系的领域。然而，目前以深度神经网络为代表的智能算法普遍存在黑箱问题，虽然在许多教育环境或场景中已经建立了准确有效的机器学习模型，但是很难理解或解释它们是如何工作的，也不可能进一步开发更多的教育服务。如何根据不同的教育场景或应用特点在算法性能与可解释性之间进行取舍或保持平衡是今后学者需要考虑的^[7]。

2、伦理层：

在当今各种现代信息技术的帮助下，学生的数据隐私可能会受到威胁，学生的行为数据，学习内容数据以及虚拟社交网络数据都有可能遭到泄露，这就涉及到了伦理道德问题。另外，这种情况的出现会对学生进行标签化，加剧了学习者的同质化倾向，阻碍学生的成长，甚至可能会对学生的人身安全和言论自由造成威胁。

3、应用层：

信息技术的发展也带来这样的一个疑问：教师能够将技术与课堂进行完全融合吗？有学者提出信息技术与课程整合的三重障碍。第一层是外在资源的支持;第二层是教师的教学信念;第三层是教师的设计思维。目前为止，前两层障碍大致上已被解决，但是第三层障碍仍存在于教师的课堂之中。教师缺乏教学设计思维，无法使人工智能等技术深度融合到课堂之中，这是亟待解决的问题^[8]。

启民智必由教育，在人工智能技术发展迅速、学生学习呈现个性化趋势的今天，人工智能教育的理论研究虽包含众多，但如何将理论与实践相结合，破除理想与现实的壁垒仍是现代教育发展的目标之一，让我们共同迎来智能教育美好的明天！

参考文献：

[1]Luckin R，Holmes W，Griffiths M，et al. 2016. Intelligence Unleashed：An argument for AI in Education[R]. London：The Open University.

[2]张坤颖，张家年. 人工智能教育应用与研究中的新区、误区、盲区与禁区[J]. 远程教育杂志，2017.

[3]徐晔. 从“人工智能教育”走向“教育人工智能”的路径探究[J]. 中国电化教育，2018（12）：81-87.

[4]华璐璐. 人工智能促进教学变革研究[D].江苏师范大学，2018.

[5]张进宝，姬凌岩. 是“智能化教育”还是“促进智能发展的教育”——AI时代智能教育的内涵分析与目标定位[J]. 现代远程教育研究，2018（02）：14-23.

[6]Fahimirad M，2018. A Review on Application of Artificial Intelligence in Teaching and Learning in Educational Contexts[J]. International Journal of Learning and Development，8（4）：106-118.

[7]劉三女牙，刘盛英杰，孙建文，等. 智能教育发展中的若干关键问题[J]. 中国远程教育，2021（04）：1-7.

[8]Chai C S，Koh E，Lim C P，et al. 2014. Deepening ICT integration through multilevel design of Technological Pedagogical Content Knowledge[J]. Journal of Computers in Education，1（1）：1-17.