新经济背景下人工智能对未来教育的影响研究

□周 璨 李 缘

新经济形态下，信息技术对整个社会发展进程产生了极其巨大的影响，为经济高质量发展提供了知识赋能。人工智能作为新兴的信息技术之一，对人类的影响更是不可限量，我们正在迎来以智能技术为代表的第四次工业革命。现在，人工智能不仅在慢慢地改变社会结构，代替人类从事各种劳动，也改变了传统的经济和教育模式，促进了经济的发展、提高了教育质量。人工智能为未来教育的发展提供了技术支撑、注入了新的活力，让我国的教育形式更加多样化、多元化，对于学生的思维模式和知识获取都起到了重要的促进作用。

一、人工智能的概念

人工智能是近年来发展非常迅速的一项技术，对整个人类的发展都具有积极的促进作用，主要是指利用计算机的程序，模拟人类本身的思维习惯、行为方式甚至智能活动，让计算机设备呈现出人类智能的技术。人工智能具有卓越的感知、操控、学习、交流的能力，能够通过机器的操作完成人的意识行为，可以应用到经济、教育、生活以及自然科学等方面，并且起到了一定的作用。

二、人工智能在教育中的应用

传统的教学形式主要是以课堂教学为主，以课本和教师的知识储备为教学资源。人工智能可以弥补传统教学中的不足之处，拓展学习资源、改变教学形式、提高课堂效率。

(一)在自然学科中的应用。传统的教育形式主要是教师以“言传身教”的方式将知识教给学生，而在人工智能之下可以实现学生主动地学习知识。例如：基于语音识别技术的英语发音识别系统以及基于机器学习的深度神经网络，能够帮助学生进行语言的学习；基于VR/AR/MR的各学科仿真实践系统可以使学生身临其境，减少现实教学中某些实训操作的困难和危险，降低学习成本、提升学生学习的主动性和创新性。此外，人工智能资源库中几乎可以包含所有自然学科的知识，为学生自然学科知识的学习保驾护航。

(二)实现个性化教育。在教育中采用人工智能可以实现个性化的教育形式。我国一直是人口大国，学生人数比较多，一个教师往往对应几十个学生，使得教师在教学过程中无法因材施教、面面俱到。目前的人工智能注重仿生学、逻辑推演、认知心理学、概率论、甚至经济学等多种学科的融合，已有众多产品能支持不同教学场景的自主学习和辅导，可以满足每个学生的学习需求，让个性化教育不再仅是一个名词。例如：基于自然语言理解的作文自动批改系统不仅能够帮助学生实现中英文作文的即时打分以及提出进一步的修改建议，还能够辅助教师了解班级作文的整体情况和学生个人的写作基础，为教学提供新方向。不仅是语文科目，对于其他科目，人工智能还可以通过分析学生的学习情况、考试试卷和项目练习，得出学生的优势和弱势，从而教师也能够针对学生的情况设置相关的教学安排。每个学生的基础和能力是不同的，由于时间和空间的限制，教师无法了解到每个学生的情况和特点。在人工智能的辅助之下教师可以轻松、快速、全面地了解学生知识学习状况和掌握情况，专注提出针对性的提升和解决方案，真正促进教学从注重结果向注重过程的转移，做到因材施教。

(三)在线教育平台。随着互联网技术的高速发展，在线教育平台已经成为教育的一种趋势。特别是在2020年，由于新型冠状病毒的影响，学生无法到学校里进行现场学习，而在线教育使学生实现了“停课不停学”的目标。人工智能在线教育平台能够有效促进教师与学生之间的交互，当学生在学习的过程中遇到问题时，虚拟教师可以随时帮助学生解决问题。此外，人工智能下的教育都具有重复性，学生在课下的时候可以反复地观看教学视频，发现自己在学习过程中的问题。教师将教学资源通过人工智能上传到网络，学生结合自己的基础和需求选择学习的内容，提高了学生的学习效率。同时，在线教育也能够提高偏远地区的教育质量，偏远地区的学生通过在线教育也能够接受到良好的教育质量，有利于实现教育公平化。总之，人工智能下的教育更加符合学生的需求，也是未来教育发展的方向和目标。

三、新经济背景下人工智能的发展

新经济的发展有赖于信息技术的知识赋能，新技术的更新迭代又得益于新经济的快速增长。因此，在新经济蓬勃发展的背景下，国家重视并推动智能教育的应用，采取了一系列措施，重点部署了面向教育现代化的十大战略任务，对我国智能教育发展进行规划，提出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。国家政策为人工智能和教育的融合发展提供了强有力的政策支持。

图1 国家发布的人工智能+教育相关政策

2020年10月，《中国新一代人工智能发展报告2020》(中英文版)在上海浦江创新论坛发布，报告系统全面回顾了过去一年我国人工智能发展的总体情况。根据报告数据，我国人工智能发展取得较大成绩，2019年专业申请量超3万件，“云—边—端”侧十余款智能芯片产品集中亮相并走向商业化应用，多地推动人工智能应用场景征集，北京冬奥、大兴机场、杭州大脑等代表性综合应用场景以及各领域丰富的行业场景，为人工智能技术创新与快速商业化创造了广阔土壤和良好环境。在抗击新冠肺炎疫情过程中，人工智能技术加速与交通、医疗、教育、应急等领域深度融合，在科技战“疫”中大显身手，助力疫情防控取得显著成效。

国家政策的支持会使人工智能的发展更加迅速。例如，广东省对于人工智能的发展投入了大量的资金，预计在2022年人工智能核心产业的规模将近450亿元，带动机器人及人工智能装备等相关产业规模将超3,000亿元。

因此，新经济背景下人工智能的发展主要在以下几个方面。

(一)是人工智能的技术。技术是人工智能的核心部分，若是技术出现了问题，则人工智能的应用范围将会受限。因此，在新经济的背景之下，国家更加重视大力发展人工智能的技术，例如，语言识别技术、翻译技术、图像处理技术等，并在继续研发新的人工智能技术。2019年，我国在自动机器学习、神经网络可解释性方法、异构融合类脑计算等领域中都涌现了一批具有国际影响力的创新性成果，保持强劲的技术创新势头。国家组织实施了新一代人工智能重大项目，瞄准世界前沿、国家重大战略需求，围绕数据、群体、跨媒体智能、人机混合智能和智能系统五大主题方向。目前，中央财政投入约10个亿，已启动实施了两批研究项目，建成15个新一代人工智能开放创新平台，并支持北京、上海等地建设了11个试验区。人才是推动技术发展的根本力量，2017年全球人工智能人才储备，中国只有5%左右，人才缺口超过500万人，为弥补空缺输送急需人才，2020年国家教育部批准180所高校本科新增人工智能专业，批准171所高职院校新增人工智能技术服务专业。

(二)是人工智能的设备。传统的计算机不能应用人工智能技术，其应用需要依靠人工智能硬件(芯片、超级计算机、云平台)，若是硬件出现了问题，也也会影响到人工智能的技术。目前人工智能设备对大多数客户来说是一种新的工作负载，因此他们不会试图建设或购买新的基础设施,会采用数据中心或者托管数据中心的方式，依托云平台开展信息处理。未来，开发新的算法，使人工智能的工作处理能在智能手机上完成，是一种趋势也是一种发展方向，人工智能设备将朝着便捷、精细等方面发展。在专业的设备之下，人工智能技术的运行将会更加迅速，提高工作的质量和效率。

(三)人工智能应用场景的改进和拓展。人工智能的应用将会结合应用场合进行改进，并会应用到各种不同的场合中，但并不是所有的场合对人工智能的要求都是一样的，因此人们在人工智能的发展和应用中要结合实际情况进行一定的改进与完善，从而才能够让其充分地发挥作用。而当前，5G技术的快速发展，2019年中国正式进入5G商用元年，5G极大地拓展了人工智能技术的应用场景和范围。作为具备高带宽、低时延、广连接特性的新一代通信技术，5G正在成为产业变革、万物互联的新基础设施：一是其能支撑大量设备实时在线和海量数据的传输,使得企业可获得的数据量、数据实时性大幅度提升,为更多人工智能应用提供可能；二是技术的应用能加快超高清视频等应用的增长,实现实时互动和数据监控，例如在企业车间生产现场,不具备建设高带宽有线网络的条件，无线网络也不满足带宽要求,无法通过高清视频监控实现对产线故障、人员违规操作、安全风险等异常状况的实时监控和识别预警,而5G网络提供了新的解决方案。基于5G网络还能对设备故障进行远程专家诊断和运维，对大数据进行集中快速处理，总之，5G技术的发展拓展了人工智能的应用场景。

四、新经济背景下人工智能对未来教育发展方向的影响

随着人工智能技术的发展，未来教育在人工智能的应用也将会越来越广泛，其发展方向将会是以下几个方面。

(一)更加重视学生的感受。传统的教育是面对面的，教师可以直接地根据学生的反应，调节上课的进度。如果教师无法观察到学生的情况，就会使学生在心理上产生懒惰的心理，影响学习效率。为此，科学家们借助人工智能开发相关系统，1969年，瑞典心理学家豪瑞斯·詹最早提出了面部表情编码系统，通过特定部位肌肉的特定运动形成的表情能够反映人的情绪状态，这些肌肉的运动能被摄像头捕捉，并识别人的喜悦、愉快、欢乐的情绪；随着时代的进步，又出现了基于情感识别和量化技术的面部动作编码系统。技术的发展使得人类第一次可以通过科学标记计量的方法，将七种基本情绪,进行定性定量分析。但这种方式的精准度不高，且对摄像和识别系统有较高要求，不能实现普遍性的应用。人工智能虽然可以为学生提供更多的教育体验，但在这方面也具有明显的不足之处。未来，可在前人研究的基础上发展计算机视觉技术、眼球追踪技术、面部表情编码等技术，准确高效地识别分析学生的面部表情和眼球注视情况，从而得出学情分析，辅助开展下一步教学。

教育是一个双向的过程，人工智能技术的使用对教师是辅助作用，但不能全盘替代教师，更达不到价值和情感双向互动的目的。技术的使用是手段，而不是目的，不能为了使用技术而使用技术，为了加强人工智能下的教育质量和效率，人工智能要结合教育的特点，在加强技术应用的同时，让教师与学生之间能够通过冰冷的屏幕产生情感上的交流，将技术与传统的教学形式结合起来，让人工智能下的教育更具有温度。因此，新经济背景下基于人工智能的未来教育应该要更加重视学生的感受。

(二)加强对学生的学情分析。在传统的教学中，绝大部分教师只是按照教学标准和大纲进行教学内容的制定，忽视了学生本身的学习情况。教师在利用人工智能的时候，不应该仅仅利用人工智能开展多种形式的教学，而是要利用其中的数据处理技术，对学情进行分析，从而分层开展个性化的教学，体现学生主体的教育理念，真正做到“因材施教”。一是人工智能技术可记录和分析学习过程信息，形成个人学习档案，有利于教师对学生做出全面客观评价。通常教师都是通过批改作业来检查学生的课堂听课情况，这种评价过于片面而且效率较低。在未来教育中教师可以利用人工智能，对学生的作业、学生回答问题情况、学生听课的专心度等方面进行研究分析，并作出综合测评。二是人工智能技术的使用有利于因材施教。在综合测评的基础上，教师可以根据学生特点，分析学生学习的情况，针对学生的特殊情况采取一定的措施。例如，在人工智能分析后有的学生数学成绩较差的原因是计算能力不足，教师在布置作业时就可以加强这些学生的计算能力，有效提高学生学习的效率。三是人工智能技术的使用有利于后续追踪和持续评价。单纯采取措施不进行后续追踪，不能检验个性化的提升方案是否有效，可根据PDCA全面质量管理理论，采用人工智能技术通过后续信息的收集与分析，与之前数据对比，提供客观的反馈意见，便于教师后续调整改进，这样才能形成良性循环。

(三)加强对人工智能的学习。教师个人很难支撑面向学生个体发展的教育服务体系，但可依靠人工智能能从繁琐、机械、重复的日常工作中解脱出来：一方面,人工智能能够实现教师某一基础功能，例如批改客观类的作业、分析成绩比例构成及排名甚至预计下一阶段发展趋势；另一方面,人工智能会成为未来教师工作的组成部分,人机协同既可以实现群体班级的规模化支持,也可以实现适应个体发展的个性化教学。同时，学生也可借助人工智能开展自主学习，提升各方面能力。

在新经济背景之下，加强人工智能人才培养的同时，也要注意培训教师的基本技能素养。人工智能教育已经成为了一种趋势，教师必须要掌握基础的人工智能技术使用方法，才能够不断地提高教学质量、促进教育发展。学生是人工智能教育的受益者，学生必须也要具备一定的相关技能才能够配合教师的教学工作。教师与学生之间的教学是以人工智能为基础的，因此，在未来教育中，将会注重培养师生的人工智能思维，提升人工智能信息素养，使师生均能掌握一定的人工智能技术。

(四)教学资源更加多样化。随着人工智能技术的不断成长，将会使学习资源更加多样化。身处在新经济时代，信息资源空前丰富，人工智能、大数据、云计算等信息技术能够帮助人们进行信息的处理和筛选，降低信息噪音；互联网、传感器、物联网等信息技术则可以通过同时大量使用移动终端设备的感知类设备令个体与群体相互连接、密切相伴。万物互联的信息技术越成熟，则越可以在教育过程中为学生的学习提供更多的可能性。教师既可以利用人工智能为学生模拟真实的实践教学环境，也可以对碎片化教学资源进行分门别类，让学生快速地选择自己所需要的资料，还可以利用智能导师系统和智能决策系统加强评价反馈、教学管理，进行教学策略引导，最终提高教学质量。基于认知与智能设计的程序能让机器像人一样学习、理解、思考并作出正确决策，它能够发现问题并分析、分解问题并理解和思考，之后从无数的答案来源中搜索候选答案集并形成多重假设，再从海量的证据中探寻与候选答案相匹配的证据并进行评分，最后推断出最可信的答案。利用该类程序可以帮助学生进行资源的搜索和问题的解答，使获取信息的途径更为便捷和快速。随着信息技术的进一步发展，学生可选择的资源将会越来越多，这就需要学生借助人工智能提升使用和甄别数据的能力，辨别数据的有用性，合理高效使用数据。同时，教师在教育中不要只认识到人工智能的优势，还要看到人工智能在教育中的不足之处，充分地发挥教师的作用，让未来教育的质量更高。

五、结语

人工智能是人类发展史上的新征程。在人工智能的辅助之下，未来教育也会进行新的变革。在新经济背景下，人工智能已改变了传统的教学模式，让教师与学生之间的教学不再仅限于三尺讲堂。基于人工智能的未来教育应该要加强教师的人工智能技术技能，更注重学生的个性及情感表达，才能够提高教育教学质量。总之，基于人工智能的未来教育将会资源多样化、方式多样化、学习高效化。