讓人工智能更加智能

■國(guó)際觀察·人工智能與教育變革①

開欄的話

人工智能，是一個(gè)蓬勃發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域，正在改變著人類社會(huì)生活的各個(gè)方面。在教育領(lǐng)域，人工智能激發(fā)出了新的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，也為教與學(xué)帶來(lái)了多種可能。聯(lián)合國(guó)教科文組織日前發(fā)布報(bào)告《教育中的人工智能：可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)與機(jī)遇》，全面分析人工智能與教育摩擦出的“火花”。面對(duì)人工智能，世界各國(guó)也正在著手戰(zhàn)略調(diào)整和教育改革，旨在為應(yīng)對(duì)未來(lái)的智能挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。

環(huán)球周刊本期開啟新欄目“人工智能與教育變革”，邀您體驗(yàn)各國(guó)教育在人工智能推動(dòng)下的教育新探索。

聯(lián)合國(guó)教科文組織日前發(fā)布的《教育中的人工智能：可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)與機(jī)遇》報(bào)告提出，有研究預(yù)測(cè)，2021年之前數(shù)字教育市場(chǎng)將每年增長(zhǎng)5%；2017—2021年，人工智能市場(chǎng)將增長(zhǎng)50%。雖然教育領(lǐng)域人工智能公共政策的發(fā)展尚處于起步階段，但這一領(lǐng)域很可能在未來(lái)10年呈指數(shù)增長(zhǎng)。

在這種情況下，我們能否適應(yīng)由私人市場(chǎng)推動(dòng)的技術(shù)變革速度？教育如何利用人工智能技術(shù)改善學(xué)習(xí)成果？如何使用人工智能數(shù)據(jù)促進(jìn)教育公平、提高教育質(zhì)量？

該報(bào)告表示，解決這些問(wèn)題的最佳方法是從一個(gè)全面的角度來(lái)看待這個(gè)問(wèn)題。人工智能在知識(shí)、創(chuàng)新、商業(yè)和新法規(guī)的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中工作，國(guó)家政策應(yīng)能夠同時(shí)處理多個(gè)問(wèn)題，以產(chǎn)生解決方案和法規(guī)，并創(chuàng)建或支持創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，將人工智能的機(jī)會(huì)帶入教育領(lǐng)域。

    雙教師模式 支持個(gè)性化學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)

報(bào)告指出，人工智能技術(shù)能夠支持包容和無(wú)處不在的學(xué)習(xí)訪問(wèn)，有助于確保提供公平和包容性的教育機(jī)會(huì)，促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)并提升學(xué)習(xí)成果。

人工智能可以為教師創(chuàng)造一個(gè)更好的專業(yè)環(huán)境，讓他們?yōu)橛欣щy的學(xué)生投入更多支持?！半p教師模式”包括教師和虛擬教學(xué)助理，“助理”可以接管教師的日常任務(wù)，使他們有更多時(shí)間專注于對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)和一對(duì)一的交流。在一些國(guó)家，教師已經(jīng)開始與人工智能助理合作，為學(xué)習(xí)者提供最佳的學(xué)習(xí)幫助。此外，計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)創(chuàng)造了用數(shù)字和人工智能技術(shù)支持學(xué)生學(xué)習(xí)策略的替代方案。人工智能可以幫助繪制每個(gè)學(xué)生的個(gè)人學(xué)習(xí)計(jì)劃和軌跡、長(zhǎng)處和弱點(diǎn)以及學(xué)習(xí)偏好和活動(dòng)。

計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)，最具革命性的一個(gè)方面是實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)者的異地協(xié)作，為學(xué)生提供了不同的選擇，包括他們學(xué)習(xí)的時(shí)間和地點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)中，在線討論發(fā)揮著核心作用，基于機(jī)器學(xué)習(xí)和淺文本處理等人工智能技術(shù)，采用人工智能系統(tǒng)對(duì)討論組進(jìn)行監(jiān)控，為教師提供學(xué)習(xí)者討論的信息，并為教師指導(dǎo)學(xué)習(xí)者的參與和學(xué)習(xí)提供支持。

人工智能依靠數(shù)據(jù)而蓬勃發(fā)展，大數(shù)據(jù)能夠使人工智能發(fā)揮其潛力。隨著數(shù)據(jù)的增加，人工智能的應(yīng)用結(jié)果變得更加準(zhǔn)確。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，公眾都會(huì)留下個(gè)人的信息足跡，產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，從而使人類和社會(huì)行為能夠被客觀量化，因此，很容易跟蹤、建模，并在一定程度上進(jìn)行預(yù)測(cè)。圍繞信息足跡的這種現(xiàn)象被稱為“數(shù)據(jù)化”，深刻影響著教育領(lǐng)域。雖然“數(shù)據(jù)化”引發(fā)了一些倫理問(wèn)題，需要協(xié)調(diào)一致的政策響應(yīng)，但帶來(lái)了個(gè)性化學(xué)習(xí)和教育治理方面的可能性。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策應(yīng)用于學(xué)生成績(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)，是很多學(xué)校和地區(qū)改革的焦點(diǎn)。通過(guò)從教育管理信息系統(tǒng)收集大量數(shù)據(jù)，人工智能算法能夠提供數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策，進(jìn)而改善學(xué)校教育。

此外，教育管理信息系統(tǒng)是一組有組織的信息和文檔服務(wù)，用于收集、存儲(chǔ)、處理、分析和傳播教育規(guī)劃與管理信息，廣泛用于地區(qū)、地方和學(xué)校各級(jí)的教育領(lǐng)導(dǎo)者、決策者和管理者，并用于生成國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)良好且功能完備的教育管理信息系統(tǒng)使教育領(lǐng)域各級(jí)成員能夠獲得有用的信息，以更加有效的管理教育系統(tǒng)、制訂可行且具有成本效益的計(jì)劃、制定響應(yīng)性政策、監(jiān)測(cè)和評(píng)估教育成果。在數(shù)據(jù)完整、可靠、定期收集、可匯總和分解的國(guó)家，利用人工智能增強(qiáng)的教育管理信息系統(tǒng)將具有更強(qiáng)的自動(dòng)分析數(shù)據(jù)和生成學(xué)校與國(guó)家級(jí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的能力。未來(lái)，教育管理信息系統(tǒng)為開發(fā)預(yù)測(cè)決策算法開辟了潛力。

如今，越來(lái)越多的國(guó)家將其當(dāng)前的教育管理信息系統(tǒng)從一個(gè)基于學(xué)校的綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)集成的、動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以有效地支持每個(gè)國(guó)家教育部門管理的實(shí)時(shí)決策。

人工智能能力 驅(qū)動(dòng)未來(lái)工作與技能變革

人工智能帶來(lái)新類型工作，對(duì)技能的需求不斷增加，因此，報(bào)告指出，教育部門必須在課程改革和政策重新制定方面做出回應(yīng)。目前，各國(guó)在做嘗試性工作，以確保其教育系統(tǒng)促進(jìn)學(xué)生獲得人工智能驅(qū)動(dòng)社會(huì)所需的能力。這些努力可以作為制定協(xié)調(diào)一致的教育領(lǐng)域應(yīng)對(duì)人工智能政策框架的起點(diǎn)。

教育在為未來(lái)勞動(dòng)力人工智能做好準(zhǔn)備的工作中起著至關(guān)重要的作用。消除人工智能技能差距不僅僅是采用越來(lái)越強(qiáng)大的技術(shù)來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)，它還意味著重新思考用于在各級(jí)教育中提供教學(xué)的內(nèi)容和方法。報(bào)告明確，各國(guó)在將21世紀(jì)的技能納入各自的教育計(jì)劃時(shí)，需要定義“人工智能能力”，而不是基本的信息和通信技術(shù)能力，從而使學(xué)習(xí)者能夠使用計(jì)算方法和技術(shù)識(shí)別來(lái)解決問(wèn)題。

在人工智能驅(qū)動(dòng)的未來(lái)社會(huì)，培養(yǎng)創(chuàng)造和解碼數(shù)字技術(shù)的新技能非常重要。為此，報(bào)告提出了學(xué)生和教師技能發(fā)展的一系列能力框架。

為收集和分析聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中的教育目標(biāo)(SDG4)，即“確保包容和公平的優(yōu)質(zhì)教育，讓全民享有終身學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)”相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，需

要制定一個(gè)衡量數(shù)字能力的全球框架。數(shù)字能力的基本定義是：“能夠通過(guò)數(shù)字設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，安全、適當(dāng)?shù)卦L問(wèn)、管理、理解、集成、交流、評(píng)估和創(chuàng)建信息，以參與經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活。它包括各種素養(yǎng)，即計(jì)算機(jī)素養(yǎng)、信息技術(shù)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)和媒體素養(yǎng)。

2018年更新的教師信息和通信技術(shù)能力框架，規(guī)定教師在數(shù)字化時(shí)代需要融入其專業(yè)實(shí)踐以培養(yǎng)學(xué)生的批判性知識(shí)和意識(shí)的能力。該框架強(qiáng)調(diào)數(shù)字技術(shù)在支持理解教育中的信息與通信技術(shù)、課程與評(píng)估、教育學(xué)、信息與通信技術(shù)、組織與管理、教師專業(yè)學(xué)習(xí)六個(gè)關(guān)鍵知識(shí)領(lǐng)域中發(fā)揮作用。

該框架強(qiáng)調(diào)，教師僅擁有管理數(shù)字技術(shù)并將其傳授給學(xué)生的某些技能是不夠的，還必須讓學(xué)生在使用數(shù)字技術(shù)時(shí)能夠協(xié)作、解決問(wèn)題并富有創(chuàng)造性。

計(jì)算思維，已經(jīng)成為使學(xué)習(xí)者在人工智能驅(qū)動(dòng)的社會(huì)中蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵能力之一。報(bào)告所研究的國(guó)家均已清楚地認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維的重要性。美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)將計(jì)算思維定義為具有以下特征的問(wèn)題解決過(guò)程：以一種能夠使用計(jì)算機(jī)和其他工具幫助解決問(wèn)題的方式制定規(guī)劃；合理組織和分析數(shù)據(jù)；通過(guò)模型和模擬等展示數(shù)據(jù)；通過(guò)算法思維（一系列有序步驟）實(shí)現(xiàn)解決方案自動(dòng)化；確定、分析和實(shí)施可能的解決方案，以實(shí)現(xiàn)最有效的過(guò)程和資源組合；將問(wèn)題解決過(guò)程概括并轉(zhuǎn)化為各種各樣的問(wèn)題。雖然計(jì)算思維明顯屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，但它是一種在其他學(xué)科中普遍應(yīng)用的能力。鑒于人工智能在工作場(chǎng)所的存在日益增多，如果學(xué)習(xí)者要應(yīng)對(duì)不斷變化的勞動(dòng)力市場(chǎng)需求，計(jì)算思維將成為一項(xiàng)關(guān)鍵能力。因此，許多國(guó)家已開始將計(jì)算思維納入各自的教育課程。

適應(yīng)人工智能快速發(fā)展的迫切需要也同樣適用于后義務(wù)教育機(jī)構(gòu)。報(bào)告指出，通過(guò)高等教育和研究建立人工智能專門知識(shí)是各國(guó)政府解決各自技能差距的主要方法之一。為了提高各自在人工智能領(lǐng)域的能力并成為該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，許多國(guó)家正在努力尋求使人工智能研究和實(shí)踐領(lǐng)域的職業(yè)更具吸引力的方法。

通過(guò)高等教育加強(qiáng)人工智能培訓(xùn)和研究被視為建設(shè)人工智能專業(yè)知識(shí)體系的關(guān)鍵。很多政府正在投資人工智能領(lǐng)域的研究和高級(jí)培訓(xùn)，主要在高等教育機(jī)構(gòu)進(jìn)行，通過(guò)在人工智能領(lǐng)域建立學(xué)術(shù)卓越中心、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、獎(jiǎng)學(xué)金制度來(lái)吸引更多的人才進(jìn)入人工智能領(lǐng)域。

與此同時(shí)，技術(shù)和職業(yè)教育與培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也應(yīng)能夠提供包含人工智能相關(guān)能力的課程，特別是培養(yǎng)技能與勞動(dòng)力市場(chǎng)變化相適應(yīng)的畢業(yè)生。在一些國(guó)家，終身學(xué)習(xí)被理解為基本技能教育和成人掃盲計(jì)劃。然而，盡管終身學(xué)習(xí)包括上述舉措，但涵蓋的范圍更廣。國(guó)際勞工組織（ILO）將終身學(xué)習(xí)定義為包括“為培養(yǎng)能力和資格終身開展的所有學(xué)習(xí)活動(dòng)”。

報(bào)告中引用的各國(guó)實(shí)例，強(qiáng)調(diào)在填補(bǔ)人工智能能力缺口時(shí)與行業(yè)合作，以提高技術(shù)和職業(yè)教育與培訓(xùn)效率的重要性；強(qiáng)調(diào)需要與行業(yè)不斷協(xié)調(diào)，以確保技術(shù)和職業(yè)教育與培訓(xùn)課程的教學(xué)內(nèi)容符合勞動(dòng)力市場(chǎng)的需求。報(bào)告指出，由于人工智能技術(shù)的發(fā)展非常迅速，這種協(xié)調(diào)必須是有規(guī)律的、系統(tǒng)的，可能需要不斷地重新考慮和重新審視教學(xué)計(jì)劃。

可持續(xù)發(fā)展 教育面臨人工智能新挑戰(zhàn)

人工智能進(jìn)入教育領(lǐng)域，我們不但要積極地調(diào)整教與學(xué)的方式，而且要培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)人工智能時(shí)代學(xué)習(xí)和工作的素養(yǎng)與能力。那么，如何從宏觀政策方面入手積極應(yīng)對(duì)？報(bào)告提出建議：

提升制定全面的人工智能公共政策的能力。要對(duì)人工智能可持續(xù)發(fā)展的公共政策形成一個(gè)全面的觀點(diǎn)。推動(dòng)人工智能發(fā)展所需的技術(shù)環(huán)境十分復(fù)雜，需要多種因素和體制的協(xié)調(diào)一致。公共政策必須與國(guó)際和國(guó)家一級(jí)的伙伴關(guān)系合作，以創(chuàng)建一個(gè)為可持續(xù)發(fā)展服務(wù)的人工智能生態(tài)系統(tǒng)。

在教育中應(yīng)用人工智能時(shí)確保包容性和公平性。隨著人工智能的發(fā)展，最不發(fā)達(dá)國(guó)家面臨著遭受新技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)分化的風(fēng)險(xiǎn)。必須面對(duì)基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施等主要障礙，為實(shí)施利用人工智能提高學(xué)習(xí)水平的新戰(zhàn)略創(chuàng)造基本條件。

幫助教師為人工智能驅(qū)動(dòng)的教育做好準(zhǔn)備。這是一條雙向道路，教師必須學(xué)習(xí)新的數(shù)字技能，以教育學(xué)的方式使用人工智能，而人工智能開發(fā)者必須學(xué)習(xí)教師如何工作并創(chuàng)建在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中可持續(xù)發(fā)展的解決方案。

開發(fā)高質(zhì)量和包容的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。世界正朝著教育數(shù)據(jù)化的方向發(fā)展，數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)該成為主要關(guān)注點(diǎn)。提高國(guó)家能力以改進(jìn)數(shù)據(jù)收集和系統(tǒng)化至關(guān)重要。人工智能的發(fā)展應(yīng)為提高數(shù)據(jù)在教育系統(tǒng)管理中的重要性提供機(jī)會(huì)。

加強(qiáng)教育領(lǐng)域人工智能應(yīng)用的研究?？梢灶A(yù)期，教育領(lǐng)域?qū)θ斯ぶ悄艿难芯繉⒃谖磥?lái)幾年顯著增加，但教育系統(tǒng)為了促進(jìn)實(shí)踐和決策而大力推動(dòng)教育研究評(píng)估時(shí)仍存在困難。

處理數(shù)據(jù)采集、使用和傳播過(guò)程中引發(fā)的倫理和透明度問(wèn)題。人工智能在提供教育機(jī)會(huì)、向?qū)W生提供個(gè)體化建議、個(gè)人數(shù)據(jù)的集中、責(zé)任歸屬、對(duì)工作的影響、數(shù)據(jù)隱私和數(shù)據(jù)饋送算法的所有權(quán)方面引發(fā)了許多倫理問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)人工智能監(jiān)管需要公眾圍繞倫理、問(wèn)責(zé)、透明度和安全性等方面展開深入討論。

報(bào)告指出，公私合作是加強(qiáng)人工智能培訓(xùn)和研究的一個(gè)重要方面。報(bào)告所引用的國(guó)家普遍在行業(yè)界和學(xué)術(shù)界之間建立了伙伴關(guān)系，不僅共享物質(zhì)和財(cái)政資源，而且確保教育計(jì)劃與勞動(dòng)力市場(chǎng)需求保持良好的一致。然而，伙伴關(guān)系不應(yīng)局限于行業(yè)和學(xué)術(shù)界，行業(yè)內(nèi)伙伴關(guān)系與學(xué)術(shù)界伙伴關(guān)系同樣重要。大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)之間的合作促進(jìn)了協(xié)作研究，可以加速人工智能專業(yè)知識(shí)的發(fā)展。

（作者單位：北京教育科學(xué)研究院教育發(fā)展研究中心）

《中國(guó)教育報(bào)》2019年05月10日第5版