新书推荐 | 《人工智能与未来教育发展》
发布时间：2023-09-20 09:35作者：admin来源：北师大智慧学习研究院点击量：
人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术和重要驱动力量，正在对人类社会产生深远的影响。教育是智能技术的重要应用场景之一，智能技术也给教育带来了新的挑战。以人工智能赋能教育变革，促进教育优质均衡发展，破解规模化培养与个性化发展的时代难题，培养适应未来智能社会的创新型人才，已经成为全球教育领域的共识。
我国政府高度重视信息技术对教育的革命性影响。近年来，我国出台了一系列政策性文件，积极推动智能技术赋能教育变革。党的二十大报告明确指出，“加快建设教育强国、科技强国、人才强国”，将教育、科技、人才一体化部署，这是全面建成社会主义现代化强国背景下党中央作出的重大战略部署和战略选择。
智能技术在教育中的应用将为学习者提供适切的学习支持服务，提高评估的有效性和准确性；促进 教师的专业发展和角色转变；构建新一代学习环境，提升教育教学的治理水平和 教育管理决策的科学性。如何以可信人工智能技术支撑、引领教育变革，构建智慧教育环境、新型教学模式和现代教育制度，是亟待深入思考和研究的重大问题。当前，人工智能技术迅速发展，以Chat GPT为代表的大模型相关应用在教育领域加速渗透，国内外学者对人工智能在未来教育中扮演的角色和发挥的作用给予了越来越多的关注，进行了广泛而深入的探讨。
《人工智能与未来教育发展》（黄荣怀等著. 北京：科学出版社，2023.8）是2019年国家社科基金教育学重点课题“人工智能与未来教育发展研究”的核心成果之一。该课题由北京师范大学黄荣怀教授牵头，带领北京师范大学、华中师范大学、西南大学、浙江师范大学、北京体育大学等高校和科研机构的研究团队共同完成。
▲ 人工智能技术支撑的未来教育
本书从我国教育改革与发展的重大现实需求出发，对人工智能的中长期发展态势进行研判，从时代发展和全球视角考察未来教育的核心关切，围绕人才需求、学生成长、教师发展和学习环境等基本要素，研究人工智能与未来教育的关系、人工智能变革教育的机理和教育中人工智能潜在风险及治理等问题。其核心观点可以归纳以下十个方面。
▋1. 教育领域人工智能将从关注智能技术的应用转到人机协同系统发展，并呈现从弱人工智能到强人工智能的趋势。
以人工智能为代表的新一代科技正在改变人们的工作、生活、学习方式和生存环境，推动着社会深度变革和快速转型，并朝智能化方向发展。转型期的社会在迈向智能时代之际涌现出不确定性、复杂性、智能性的社会诉求，体现在社会公平、经济发展、资源可持续性、气候变化等诸多方面。教育中人工智能细分领域的发展趋势表明，其焦点已从单纯关注技术应用本身，转到关注人机协同系统发展。从纵向发展看，教育中人工智能发展将呈现从弱人工智能到强人工智能的趋势。
▋2. 智能时代的教育观将发生全新的改变，包括众创共享的知识观、智联建构的学习观、融通开放的课程观与人机协同的教学观。
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一是众创共享的知识观。智能时代的知识是人和人工智能在一定的情境和社会文化背景中与其他学习者、智能体和环境进行交互而获取的信息和意义的生成性建构，体现出“众创”的特点。人与人、人与机之间可以通过网络和交互形成具有高度组织性的活动，共同进行知识的生产，共同利用知识进行决策并解决问题，体现出知识“共享”的特征。
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二是智联建构的学习观。智能时代，学习者可以在互联网、物联网和智联网参与构成的智能社会环境中，通过与同伴、教师等其他人类参与者以及互联的智能体进行互动，参与协同建构活动，获取知识、技能和态度，从而使学习发生。知识的碎片化、泛在化、动态化冲击以往的学习形式，因此未来的学习将是有意义的、主动的和深度的学习。
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三是融通开放的课程观。未来，课程将走向网络状、结构化，围绕学科大概念开发综合课程，形成一种更加综合、相互衔接、融会贯通的课程体系，促进学生跨时空、跨文化、跨情境迁移和深度理解。
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四是人机协同的教学观。人机协同将使教学结构走向“智能机器-教师-内容-学生-媒体”的多元体系，在智能技术支持下“人-人”“人-机”协同学习，教师的教学能力将得到增强，学生可能在某个领域超越教师，师生之间形成真正的教学相长，并派生出教师的新角色，如学习促进者、组织者和引领者等。
▋3. 面向智能时代，人们除了应具有基本的生活和工作技能外，还应特别具备数字素养、深度学习的能力、探究与创造能力、与他人和智能机器协作的能力、主动参与社会进程的意识，能以高度的适应性和灵活性面对未来未知和变化的世界。
为适应未来的工作和生活，人们应具有数字素养和技术，能够理解并应用海量的知识与信息，能够进行深度学习、主动学习、终身学习和有效的自我管理；具有计算思维、思辨与批判能力、探究与创造意义、解决复杂问题等高级认知能力，以高度的适应性灵活应对变动的世界；具有社会与公民素养，在社会发展中起到主动的、动态的、建设性的参与作用，以可持续方式生活与工作，尊重他人，维护公民权利，能够广泛地进行“人-人”“人-机”的沟通与协作，彰显人文底蕴与人性光辉。
▋4. 教师要逐步适应人机协同的教学环境，具备领域知识及学科追踪能力、教学知识与多场域促学能力、技术知识与创新应用能力、成长意识和专业发展能力、协同意识与教学场景适应能力。
教师与人工智能将在教、学、管、评、测的全过程中协同工作。人类教师的新角色将聚焦在促进学习、整合资源、应用人工智能、实现个性化学习、进行情感沟通等方面，担任学生的人生导师。为适应人机协同条件下的新角色与新的工作方式，教师应具备领域知识及学科追踪能力、教学知识与多场域促学能力、技术知识与创新应用能力、成长意识和专业发展能力、协同意识与教学场景适应能力。
▋5. 基于智能基础设施的新一代学习环境是虚实融合、开放智联、动态演进的生态环境系统，各构成部分可以互操作，能感知、识别、计算、分析和评价学习情境与过程以及学习者特征，提供个性化的资源、服务和工具。
智慧学习环境能感知、识别、计算、分析和评价学习情境与过程以及学习者特征，提供个性化的学习资源、教学服务以及便利的互动工具，促进学习者投入、轻松、有效地学习，并实现动态的自我优化和演进。这样的环境包括学习资源、智能体、工具、学习社群、教学社群、学习方式和教学方式等要素，支持“人-人”“人-机”交互与协作，具有泛在的可访问性和通用设计等核心特征。
▋6. 人工智能通过拓展学习资源形态、按需配置资源、支持个性化推荐、提供支持服务、增强互动体验、满足多样化需求等途径促进学生发展。
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人工智能在教育中的应用将丰富教学资源形态，如在线多媒体学习材料、机器人学习资源、VR 学习材料等。
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通过对学生和教师等用户建模、实时状态捕捉和数据收集，人工智能可以识别不同人员的需求，利用数据分析和智能推荐技术对不同用户按需配置资源和服务。
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借助互联网和人工智能技术可以增加个性化教育的深度和广度，设计包含用户画像的个性化学习资源推荐系统，提供精细化的学习服务。
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人工智能可以丰富资源使用方式，以互动阅读、虚拟体验等方式使学习更有趣，满足多样化发展需求。
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人工智能已经被广泛用来满足学生在知识、技能和态度等多方面的发展需求，涉及编程、生物、物理、语言、数学等多种学科的学习。
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大数据分析技术可以及时捕捉小组或团体的学习模式，以提示、提问、推荐交互同伴、推荐互动策略等多种方式促进学生的社会性参与和互动。
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利用人工智能可以实现快速、精准化评价和反馈，实现即时性评价，提升教学精准度和效率。
▋7. 以证据为中心，通过建构情境诱发行为，提取能力的证据数据，推断学生学业成就，构建基于大数据的学业成就评价模型。
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首先，研制素养评价标准，采集与存储过程性数据，构建学生素养的任务模型，通过设置不同类型的任务，刺激学生在素养评价指标上做出行为反应。
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然后，抽取学生素养行为的特征变量，包括识别学生有意义行为、抽取素养观测变量、验证素养观测变量的效度。
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接下来，利用贝叶斯网络实现学生素养自动评价，输入新的样本数据更新条件概率表，选择最大概率值作为该条数据的自动评价依据。
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最后，验证自动评价应用效果。评价的科学性和有效性需要实证研究验证。
▋8. 利用人工智能促进教师职前职后有效衔接，缩短职前培养与教学场景及教学体验之间的距离。搭建教师教育智能服务平台，实现学生见习实习与教学共同体的有机融合，贯通师范生个性化培养和教师专业发展的途径，并实现教师发展数据全程流动、贯通和共享。
搭建覆盖师范院校、教学单位和教育管理机构的教师教育智能服务平台，动态感知师范生的学习状态和在岗教师的教学情境，对教师发展特征画像，使专业发展数据在职前职后全程流动，在师范院校、教学单位和教育管理部门贯通和共享。基于混合现实技术、线上线下虚实融合的教学实习与见习平台，可以使师范生了解和体验一线教学中的真实情境和问题，体验面向未来的学习环境，适应面向未来的教学。此外，开发贴近教学实践的适切学习内容，模拟不同特征的学生和教学环境，提供个性化教学以及全面的、过程性的评测服务和数据驱动的全流程管理服务。
▋9. 加强国家教育网络设施智能化部署，建设人工智能赋能教育支撑环境及智慧教育公共服务平台，实现学校教室、实验室、图书馆等的泛在智联，并强化支持师生互动、丰富学习体验、富于人文关怀和美学特征的课堂环境设计。
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一是基于云的数据中心支持智能化教育网络动态调度流量，能够实现快速自优化以及全局配置，实现智能配置和负载均衡，确保网络服务的能力和质量。
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二是建设人工智能赋能教育支撑环境及智慧教育公共服务平台。支撑环境包括教育数据、算法框架和算力等基础资源。提升教育数据的数量、质量和安全性，提升算法的准确性、有效性和安全性。
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三是以智联网作为核心引擎，建设智联教室、实验室、图书馆等，全方位感知和捕捉学生、教师、环境的信息，挖掘多元数据，支持教、学、练、管、评、测全链条的智能计算，提供全面、精准和个性化的服务。
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四是构建线上线下融合的学习空间拓展课堂时空，支持灵活自如的师生互动和动态多样的学习体验，并富于人文关怀和美学特征，多维度促进学生成长。
▋10. 确保人类的共同基本权利是可信人工智能的基本出发点，应从伦理、法律、法规和鲁棒性层面加强人工智能教育社会实验和治理。
人工智能在赋能教育教学的同时，也带来不公平、隐私泄漏、数据安全隐患等潜在问题。人工智能的发展和治理应以促进人的发展为主导，维护“人类命运共同体”，确保全人类的共同基本权利，遵循透明、公平、不伤害、可问责和隐私保护原则。通过提升师生信息素养、建立准入制度、规范应用场景、保护用户隐私和数据，推行教育社会实验，研发并部署教育领域社会治理智能技术系统，全面提升教育人工智能应用的治理。
本书汇聚了人工智能与教育领域的最新研究成果，为强化智能时代教育基本理论建设、廓清人工智能变革教育的实践路径、建构人工智能时代未来教育的基本形态做出了探索和尝试。我们希望通过本书将人工智能融入教育过程中的关键问题和难点问题呈现出来，引发社会各界的更多关注，同教育界的专家学者展开深入研讨，为破解我国教育的时代难题、培养具有创新精神的新型人才出谋划策，为教育现代化贡献力量。
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