新经济背景下人工智能对未来高等教育的影响研究

孙 峰,史 良

（新乡医学院三全学院， 河南 新乡 453003）

1 研究背景

当前， 随着新经济的飞速发展， 在促进经济增长和人民生活水平提高的同时， 我国高等教育人数也在逐年增加， 高等教育逐渐呈现“ 平民化” 趋势。 人工智能作为一种高新技术， 主要是指利用计算机编程语言和数字建模理论， 使机器具备人类独有的感知、 记忆、 学习、 思维等， 最终实现机器替代人类完成重复性高， 危险性大、 复杂性强的工作目标[1]。 从20 世纪50 年代末首次提出人工智能概念起， 经过近70 年的发展， 人工智能概念的内涵逐步丰富， 从计算机科学、 机械领域扩展到统计学、 数学、 脑神经科学、 伦理学、 社会科学等诸多自然与人文社科领域， 在人类未来发展中将占据举足轻重的地位[2]。 人工智能在高等教育发展过程中， 改变传统教育模式， 提高教育质量， 有力地促进了我国高等教育多样化、 普及化。

2 人工智能在高等教育领域的发展过程

1） 萌芽期。 人工智能诞生之初就与高等教育息息相关， 早期应用在教育方面的机器可以视为人工智能和高等教育领域初步融合的探索。 例如， 20世纪20 年代， Pressey 制作的世界上第一台可以自动执行高等数学中微积分相关计算及测验任务的教学机器； 20 世纪60 年代初期， Skinner 采用行为主义理论设计的用于支持流程化教学的机械装置， 这些成果预示人工智能在高等教育领域应用的萌芽，在此期间， 基于数理逻辑形式化以及机器能思维两种在人工智能领域的基础理论思想； Turing A M 于1936 年创立了电动机理论， 为人工智能领域中思维机器方面的研究奠定基础[3]。

2） 起步期。 1960 年以后， 在人工智能领域相关概念、 理论以及图灵测试的影响下， 人工智能在高等教育领域逐步发展到计算机辅助教学阶段。 基于数学逻辑理论和计算机编程语言， 抽象的符号思想从诞生之初就快速发展， 进而开发出一系列应用于教育领域的计算机辅助教学系统。 通过在大量、长期的实际教学应用场景使用， 计算机辅助教学系统对教师教学过程提供了有效的帮助， 取得良好的效果， 积累了丰富的应用经验， 对于人工智能和高等教育两个领域的发展都产生了重要的影响。 但是， 由于此时的计算机辅助教学系统不能充分地将所有知识点和实际表达进行形式化表现， 构建的计算机模型和需要编写的程序存在局限性， 同时， 计算机的算力极限阈值较低， 无法满足需要计算机运行处理的复杂性不断增大的任务需求， 人工智能在高等教育领域从起步发展逐渐走向停滞。

3） 发展期。 20 世纪70 年代后期， 诞生出决策树模型和多层人工神经网络模型， 有效解决了早期系统可视化表达弱和感知局限等问题， 人工智能技术开始快速发展。 计算机辅助教学系统中引入知识库和逻辑推理等技术， 初步实现计算机辅助教学系统智能化， 人工智能在高等教育领域中进入智能计算机辅助教学阶段。 这一阶段人工智能发展受到行为主义和认知心理学的双重影响， 分别形成以行为主义理论为基础的教学系统和以认知主义主导的教学系统， 在实际教学中均有良好的效果， 满足教学需求[4]。

4） 爆发期。 近年来， 得益于深度学习、 大数据等理论和技术的出现， 人工智能技术在高等教育领域的发展进入爆发期。 互联网的发展出现了数据分享、 知识共享模式， 促使人工智能技术进一步发展， 实现自适应学习， 智能化学习。 自适应学习系统能够分析用户当前的目标需求、 知识水平、 认知能力和学习状态， 实现自主、 智能、 实时的适应性调整， 满足不同用户不同时期的个性化或差异化学习需求。 自适应教育模式随自适应学习理论发展应运而生， 推动自适应学习系统不断优化， 明确符合学习者实际需求， 提高学习质量， 从之前的“ 以教师为中心” 转变为“ 以学生为中心”[5]。

3 人工智能对高等教育发展的影响

1） 对学校与班级的影响。 人工智能对高等教育的影响， 最初反映在学校与班级上。 当前， 尽管我国高等教育发展在软件、 硬件等技术的支持下取得了长足的进步， 但这是依赖国家、 社会的教育资源长期投放的结果， 教育领域的内生动力不足。 长期以来， 教育发展过程中暴露出一系列问题， 如创新驱动薄弱、 资源分配不均、 教学研究封闭、 培养模式单一等。 人工智能可以从以下3 点着手解决上述问题。

首先， 针对创新驱动薄弱这一点， 利用人工智能在高等教育领域中形成的自适应教育模式， 由内而外为教育改革提供支撑， 提升我国的高等教育创新动力。 其次， 人工智能可以搭建优质教育平台，使身处不同地域的人都可以在该平台上学习到国家和地方精品课程等优质教学资源， 优化我国教育资源的地区配置， 加强教育资源多向流通、 循环， 助力教育公平。 同时， 在教研期间， 可以加强与项目相关的政府、 学校、 企业等领域的人员、 组织的沟通， 明确社会真正的、 迫切的需求， 提高学生解决实际问题的能力， 促进产学研一体化， 实现教学科研开放发展， 形成教育、 社会互为补充、 协同发展的良好开放局面。 最后， 在传统高校课堂中， 一名教师需要面对几十个学生的需求， 受有限的教育资源影响， 教师在教学过程中， 面对不同学生的个性化需求， 无法做到对每一位学生的针对性教学， 因材施教难以实施。 人工智能则可以弥补这一点缺憾， 基于仿生学、 逻辑推演、 认知理论等多学科交叉融合， 人工智能产品可以构建多种教学场景， 丰富教学手段， 实现学生自主学习， 同时辅助教师对不同性格特点、 学习风格的学生实现个性化课程规划、 差异性教学。 满足每个学生的有针对性的学习需求， 让个性化教育从“ 纸面” 到“ 地面”。

2） 对教师与学生的影响。 人工智能对高等教育的影响， 促使教师教学和学生学习模式转变。 目前， 人工智能技术可以实现“ 智能批改作业” 等一些助教功能， 将教师从重复而繁重的工作中解脱出来。 教师可以关注到每个学生个体， 用充足的时间和精力去了解他们每个人的优缺点、 兴趣爱好、 成长经历。 在他们的学习和成长期间， 教师不仅要传授知识， 还需引领学生健康成长。 另外， 庞大的线上教学资源可以随取随用、 免费易得， 有效降低学生的学习成本， 打破了传统线下面授课堂教学模式， 不再限制师生局限于教室中授课学习， 对教育资源均衡分配， 实现教育公平奠定基础。 对于学生而言， 人工智能促使学生从被动式学习转变为主动式学习， 更加注重批判性、 系统性、 创造性思维的学习和训练， 锻炼学生的新读写和认知能力， 形成沉浸式学习、 合作式学习和终身学习的观念。

3） 对课程和课堂的影响。 人工智能对高等教育的核心影响表现在课程和课堂方面。 与传统教学模式相比， 人工智能可以利用大数据、 云计算等多种手段拓展学生可利用的学习资源， 改变传统教学形式， 提高课堂上老师的教学效率和学生的知识吸收效率。

在自然学科领域， 基于虚拟现实（VR） 等技术搭建不同学科的教学模拟系统， 使学生在学习过程中更加直观、 细致的了解， 特别是化工、 材料等领域， 在进行部分危险性高的实验课程前， 让学生通过模拟系统提前熟悉操作流程， 可以降低现实教学过程中出现危险的概率， 确保师生人身安全， 为教学过程保驾护航。

在人文社科领域， 基于语音智能识别分析系统以及神经网络智能化学习， 一方面可以助力语言学科的学生的学习外语， 另一方面也可以延伸至音乐领域， 丰富音乐学科的教学模式。

人工智能技术还可以打破学科壁垒， 促进不同学科共同发展， 学生在跨学科中实现思维碰撞， 伴随着多学科不断融合发展， 形成适应时代需求的新学科。

4 人工智能促进高等教育发展方向

1） 突破学科体系。 作为高等教育的基本组成单位， 学科体系是高等教育的依据和基础。 在高等教育未来发展变革中， 多学科交叉融合是必要且很重要的方向。 变革学科体系成为当下知识创新和科学发展的时代特征。 更加精细化、 综合化的社会需求， 促使技术与技术之间、 学科与学科之间的交叉融合越来越频繁， 对于复合型人才的需求也越来越旺盛。 因此， 高等教育需要突破传统的单一学科教学体系， 加快多学科交叉融合发展。 就目前而言，自然学科之间交叉融合在高等教育学科发展中已经占据了重要的地位。 而自然学科和人文社科之间的交叉融合受到二者研究范式、 发展模式、 知识结构等学科特点的不同， 在交叉融合， 共同发展的过程中还存在一定的困难， 这将会成为未来学科体系变革， 形成跨学科交叉体系发展的趋势。

另外， 随着社会经济的进步， 不同学科在高等教育学科体系的地位会发生着变化， 随着人工智能时代到来， 人类将从繁杂的劳动中解放出来， 获得更多的空闲时间， 当人类不再为基础的物质生活担忧时， 精神世界将会获得更多的关注。 与之对应的用于丰富人类精神世界的体育、 艺术等学科将逐步从高等教育的学科边缘走向学科中心， 在未来社会中大放异彩， 成为不可或缺的一部分。

2） 调整专业设置。 高等教育中最重要的一点是人才的培养， 人才培养的数量、 质量、 结构都与专业设置息息相关。 传统模式下， 强调德、 智、体、 美、 劳的全面协调发展， 随着人工智能时代到来， 人的发展成为我们面向未来的关注重点和需求要点， 需要着重关注的是人的精神层面的发展。 人工智能的不断进步和发展， 逐步挤占我们传统的发展空间， 因此， 需要我们挖掘新的发展领域， 开创新的发展方向， 不断丰富充实我们的精神需求。 前瞻性的专业调整在这一方面提供了重要支撑。

此外， 市场对人才质量、 数量、 结构等需求是高等学校专业设置的关键导向。 随着人工智能时代到来， 势必会造成一些专业需求增加， 另一些专业需求减少。 因此， 需要及时准确地获取劳动力市场对人才需求的动态， 了解相关专业具体情况， 进而促使高等院校在面对社会急需专业的设置和调整上做出前瞻性的判断， 实现学科学术性、 职业性以及学生自适性三方面的平衡发展。 及时设立新兴专业， 对接市场未来需求， 把握时代脉搏； 革新传统专业， 对于会被人工智能取代的行业， 及时做出调整和革新， 降低毕业生被智能机器淘汰的风险； 裁撤落后专业， 对于受到冲击较大的部分领域的传统行业， 相关专业需及时裁撤， 重新分配有限的教育资源。

3） 转变教学模式。 随着科学技术的不断进步，人工智能逐步走进教学课堂， 扩展个性化的教育。通过搭建人机交互的教学平台， 人工智能可以大幅度地提高课堂层级， 打破不同层次、 不同地域的学校之间的壁垒， 将学生之间、 学生与数据、 学生与专业知识连接起来， 有效增加课堂吸引力， 丰富学习体验。 通过采用个性突出的教学方式， 实现与以学生为中心的培养模式， 有利于学生创造能力的培养， 创新精神的发展， 敢于突破常规， 敢于挑战传统。 运用灵活多样的教学形式， 满足个性化人才培养需求。 互联网虚拟课堂的出现， 实现了教育资源共享， 促进了我国教育事业公平发展。

4） 革新课程内容。 专业课程内容需要时刻满足社会发展需要， 因此课程体系要不断与外界交换信息， 以适应社会发展。 人工智能技术发展， 促使产生新学科、 新专业、 新理论， 这些外界的新变化进而影响课程结构和课程内容发生变化。 同样， 劳动力市场需求也会对高校教育课程内容产生影响，高等学校的课程体系必须能动的与劳动力市场所需人才相匹配， 提高课程设置的开放性、 灵活性和选择性。 一方面为社会良好向上发展供应大量急需人才， 另一方面通过相关专业型人才的培养实现变革和引领社会发展的目的。

5 结束语

人工智能技术的不断发展， 推动着高等教育不断变革。 在新经济背景下， 人工智能对高等教育培养模式中的学校、 班级、 教师、 学生、 课程、 课堂等要素均有影响， 促使教育资源优化配置， 构建新型师生关系， 打破学校、 班级组织的壁垒， 搭建启发式课程和个性化课堂。 明确人工智能促进高等教育发展方向为： 突破学科体系， 加强多学科交叉融合研究； 调整专业设置， 及时设立新兴专业， 革新传统专业， 裁撤落后专业； 转变教学模式， 搭建人机交互的教学平台， 教学方式个性突出， 教学形式灵活多样； 革新课程内容， 提高课程体系的开放性、 灵活性和选择性。