浅谈人工智能教育的发展

张益铭

摘   要： 大数据时代背景下，人工智能教育的发展在促进教育领域变革的同时，也面临亟待解决的难题。本文查阅近十年的相关文献进行研究，分析人工智能教育的发展难题，结合国情思考解决方案。在政府的大力支持和正确引导下，人工智能教育的发展将呈现持续向好的趋势。人工智能教育给教育领域带来的革新将推动智慧教育创新性发展。

关键词： 智能   人工智能   人工   教育   发展

1.引言

长久以来技术一直是推进人类经济发展和社会进步的重要的动力源泉，也是促使教育变革的坚强动力。从古至今每次技术革命都为教育领域带来新的文化，促使其产生新的变化，但是并不是每次技术革命都会促使教育发生结构性变革。2016年第三次人工智能革命兴起，人工智能技术迅速发展并在信息处理、机器人视听说识别、智能系统及囊括的其他学科领域中获得了里程碑式的成就。人工智能推动产业升级技术更新，大大加快了其在全球发展中发挥重要作用的占有率变化，引起了国际范围的广泛关注，各国纷纷出台了相关政策规划，力争抢占人工智能在世界范围内的科技制高点，一些传统职业被人工智能的产品取代已经成为时代的潮流。

在人工智能的推动下，教育领域正在发生一场由内而外的变革。与此同时，教育技术经历了传统教育多媒体辅助授课阶段，在人工智能技术的推动下已经进入信息化教育阶段。但人工智能与教育的融合是一项任重道远的事业。任何事物在发展中都有自己的客观发展规律，人工智能与教育融合面临一些亟待解决的问题，如在当下人工智能教育发展的探索阶段怎样在教育过程中恰当合理地引入人工智能技术提高教学质量减轻师生负担;人工智能基础性教育应该如何在中小学实现普及和落实;如何使人工智能专业在全国范围内的高校实现高质量有价值的开设普及等一系列相关问题都需要得到及时妥善的处理。

2.促成人工智能与教育融合的背景

2.1人工智能的发展

1943年阿兰·图灵经过著名的“图灵实验”后首次提出了人工智能的概念——能够成功骗过人类并使其相信自己也是人类的机器就具有人工智能，称为智能机器。1946年冯·诺依曼教授带领团队研制出了世界上第一台具有编程功能、完全图灵的通用计算机并将其命名为埃尼阿克（ENIAC），从此人工智能的发展被提上日程。初代电子计算机采用的是电子管技术，体积庞大且运行速度慢内存也很小。此后电子计算机先后获得两次重要的技术升级，经历晶体管阶段、集成电路阶段后，于1970年进入第四次发展阶段——大规模集成电路阶段并且沿用至今。随着电子计算机的升级换代，功能和运行速度大幅提升，同时编程技术获得阶段性的升级优化，成为适合人工智能的“种子”迅速发芽壮大的温床。人工智能技术的成长就像一棵藤蔓植物，随着生长发展将“触须”伸展到各学术领域吸收所需的知识养分，不再仅仅拘泥于计算机科学领域，目前已形成了以计算机科学、哲学、心理学和语言学等知识为基础，辅以自然科学和社会科学的所有学科的局面。尼尔逊教授曾这样定义人工智能：“人工智能是关于知识的学科——怎样表示知识及怎样获得知识并使用知识的科学。”自1970年以来，人工智能技术得到了快速发展，以迅猛之势成长为在理论和实践上日趋完善的独立分支学科。

2.2教育的发展

教育狭义上指专门组织的学校教育;广义上指影响人身心发展的社会实践活动。“教育”一词来源于孟子的“得天下英才而教育之”。拉丁语educare是西方“教育”一词的来源，意思是“引出”。从出生起教育便开始常伴人左右，并且在人的生命中产生持久而深刻的影响。在西方国家，教育起源于古希腊哲学教育和贵族教育，在很大程度上受宗教组织的影响，欧洲很多初代大学都富有浓厚的天主教色彩。在我国，教育开始于中国古典著作。早在远古时期人们就开始以言传身教的方式教育后代如何捕猎和存活，这是教育的最初形态。自有文字记载以来，文字成为教育和经验的有效载体。春秋战国时期，诸子百家思想齐相涌现，各学派自成体系争奇斗艳，此时我国的思想文化达到空前繁荣，对教育的发展产生极大影响。封建社会时期，教育主要以古典著作、儒家思想作为理论支撑和核心内容。近现代以来，外来思想文化对本土文化封建思想产生冲击，教育内容开始不再拘泥于四书五经。教育内容与人的工作、生活息息相关，人们学到的理论知识不经过大量的实战操作是无法完全掌握的，甚至现在有部分已经工作了的高校毕业生表示，在学校学到的理论知识无法很好地支持自己的工作，需要在工作后经过大量实践操作才能真正掌握所学相关知识，使工作按照正常轨道进行。这是各单位新员工需要接受培训的原因之一。

2.3人工智能教育的小试牛刀

人工智能教育可以大大缩短培训时间，提高学生的学习质量和效率。美国国防部为了缩短海军新兵的技能训练时间的同时增强新兵作战能力，设立了“教育优先”项目，并且投资开发了一款智能导师系统。事实证明，采用了人工智能教育技术的智能导师系统能在很大程度上缩短训练海军新兵技能所需的时间——使用智能导师系统能够在短短几个月内培养海军新兵奶和具有多年经验及丰富知识的海军专家水平相当的能力。并且在该项实验测试中，接受过几个月的智能导师系统培训的新兵在相关知识测试和真实环境的问题解决过程中的表现要优于具有七到十年实战经验的海军专家。同样的，将智能导师系统用于工人培训，可以使他们用比人工培训更少的时间掌握更高级别的技术经验，并且获得更高的工资收入。

3.人工智能教育的三大落脚点

3.1校园里的人工智能教育

目前引入多媒体的教学形式并不算是人工智能教育，它在丰富课堂形式和内容的同时增加了教师的备课负担。未来的人工智能教育系统不是用来代替教师的，而是成为教师的有力助手和工具，以帮助学生获得全面发展和给师生减轻工作和学习压力为目标进行工作。人工智能教育系统的有效应用离不开教育各方面的大數据收集利用。大数据从人一降生就伴随着人，人的一生从始至终都伴随着大数据的产生和利用，同样在人一生的教育经历中大数据也是无处不在的。

教师除了课堂教学外还需要课前备课、课后批改作业、阶段测试学生掌握情况及根据每个学生的阶段性学情反馈进行教学调整。人工智能教育系统可以通过相关大数据分析提供更好的、适合不同学习风格学生的学习方式和教学顺序，比如有的学生适合举一反三的引导式教学，有的学生更偏向图文并茂的生动教学，有的学生能够根据课本顺序学习，但有的学生更适合独特的学习顺序。针对不同学生采取不同的教学模式，真正做到因材施教，实现个性化教育。这有利于摆脱大班式一刀切教学，使每个学生都能获得更好发展。利用人工智能教育系统进行学生作业批改、试卷分析等工作能够准确及时地反映学生的功课弱点并反馈到教学系统中。学生利用人工智能教育系统学习，不但能够主动查漏补缺，而且能够接收到系统根据功课反馈推出的私人订制版课后作业，帮助学生补齐功课短板，既避免了学生课下的盲目补课，又准确有效地补足了学习弱点。人工智能教育技术涉及广泛而庞大的知识库，能够极大地拓宽学生的认知范围，有效地为教师工作减负。此外，人工智能利用实时收集到的教育信息可以分析学生的学习状况，及时调整采用适合学生的教育模式，甚至可以及时检测到学生的学习滑坡和厌学倾向，发挥预警作用。教师能够根据学生在学习过程中的动态数据和课后任务的完成状况数据监测快速准确地了解学生的德智体美劳全面发展状况，并根据对学生的评价及时采取相应的措施。

3.2人工智能教育的基础教学

一项新的专业知识要得到推广需要从基础教育抓起，正如我国的英语教学，四十多年前英语只在高中阶段开设，那时英语的普及程度并不高，当英语课程普及到小学甚至幼儿园时，英语学习群体日渐庞大。目前人工智能尚存在于小众的、尖端科研的层面，要想使人工智能得到推广并被广大人民群众接受，就需要从基础教育做起。小学课程中的信息技术课程和信息科学课程可以作为人工智能基础知识教育的切入点。计算机科学、编程技术是人工智能的基础，教育系统应当从义务教育阶段开始重视信息技术课程的教学内容和教学质量，让学生打好人工智能理论知识和基本操作的基础。计算机课程偏向于实操和死记硬背，在课程知识逐渐深化的过程中应当注意对学生进行及时的查漏补缺。从高中阶段开始建立正式的人工智能课程体系，学习系统化、具体化的编程等相关人工智能基础技术知识。大学阶段应当衔接义务教育和高中阶段的人工智能基础学习设立独立的人工智能专业，与研究项目挂钩，定向培养人工智能技术优秀人才，补充人工智能技术研究团队。师范专业应当设立人工智能教学类专业和人工智能教育系统操作相关课程，以满足人工智能基础教育应用对于师资的需求。在义务教育及高中阶段的信息技术类课程中，人工智能课程是不可或缺的组成部分，教育部门应监督信息技术课程教学在各学校的认真实施，管理部门应当落实各学校对于人工智能技术性课程的学生学习考核情况，严禁形式主义和应付工作。教学目标、课程内容和学术质量标准必须及时更新，必须严格保证学校教科书的科学性、严格性和标准化。每学期进行的教师培训工作应当加入人工智能教育相关内容，必须及时培训学校的一线教师使其成为未来人工智能教育的主要力量。

3.3高校内人工智能教育的推广普及

人工智能在促进国际社会各行各业飞速发展变革的同时刺激着教育事业作出反应。教育必须适应人工智能对社会各方面带来的巨大影响，并且培育出适应这种变化的人才，同时人工智能技术的发展需要源源不断的人才支持，因此人工智能教育的人才培养显得十分重要。当下人工智能发展处于初级阶段正是亟须人才的时候，人工智能教育的普及将为人工智能技术发展提供优秀的人才力量。在中国，拥有人工智能相关专业和培养人工智能技术最著名的学校有北京大学、清华大学、复旦大学、浙江大学、上海大学等。其中，北京大学智能科学技术专业主要从事智能机器人、机器感知、智能信息处理，机器学习研究与教学等跨学科研究;清华大学的计算机系智能技术与系统国家重点实验室是国内人工智能人才培养和科研的中心;上海交通大学计算机系余凯教授团队的智能语音技术赢得了许多国际评估冠军，并达到了世界一流水平。目前我国有一百八十所高校成功申请并设立了人工智能专业，这是教育领域为人工智能的发展提供的良好开端，但是就现在来说，我国人工智能在全国范围内的高校并不普及，开设人工智能专业的大学只占少数且总体来说招生数量小，一些学校的人工智能专业目前仍是不成熟的初级发展阶段，是“冷门”专业，知识结构不完善、内容浅散不精。对此，政府部门应当提供资金支持，颁布相关政策支持人工智能专业在教育领域的高质量推广普及及人工智能与教育的融合，促进人工智能教育的完善和推广。将高校人工智能专业与相关人工智能科研挂钩，注重理论的实践和实战;设立多个创新性的人工智能科技大赛激励学生在认真学习课程知识的同时能够头脑风暴促进技术新发展。与此同时国家应当加强相关法律实施，重视创新和保护专利，严惩剽窃侵权行为。

4.结语

人工智能教育是教育领域的新鲜血液，人工智能领域和教育领域的融合将有力地推动教育改革，推动智慧教育的建成完善。虽然目前人工智能教育的接受范围较窄，很多人对其定义模糊，但是在政府和媒体的正确引导和知识普及的作用下人工智能教育技术将得到更广泛的推行。在政府的大力支持和鼓励下，人工智能教育的发展将呈现持续向好的趋势。

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