人工智能时代已来,学校教育将发生这些改变!
第一教育 2018-09-28 11:05:45

2018年世界人工智能大会正在上海如火如荼地举行。会上,专家学者、企业代表们齐聚一堂,思维火花四溅。


未来已来!人工智能将如何改变当下的学校教育?华东师范大学慕课中心曾就这个话题有过深入探讨。在专家看来,以人工智能为代表的现代信息技术将在学习形式、教学形式、教学任务、教学管理、教学评价等五个方面深刻改变中小学目前的现状。


目前,在上海,已有不少学校开始拥抱人工智能。上海市市西中学就打造了全球首个人工智能高中课堂。


让我们一起来看看专家的观点和学校的实践吧~


本文选自《上海教育》杂志2018年6A刊,文章有删减,更多内容,请参考杂志。


人工智能将如何改变学校教育? 

文︱华东师范大学慕课中心 陈玉琨 田爱丽


一部人类文明发展史,也是一部人类技术发展史。人类生产生活水平的提高离不开技术的不断发展。石器时代发展到青铜器时代、铁器时代,提高的不仅是部落之间的战斗力,还有原始民族的生产力。生产工具的改变很快就促进农业进步,这才有了后来的农业剩余支持工商业发展。在工业领域,蒸汽机的发明引发了工业革命,不仅极大地提高了生产效率,同时也有力地改变着生产关系。马克思说:“手推磨产生的是封建主为首的社会,蒸汽磨产生的是工业资本家为首的社会”(《马克思恩格斯选集》第1 卷, 第108 页)。计算机的发明更是将人类社会带入了一个新的信息化和人工智能的时代。


01

人工智能是怎样一步步改变教育的?


所谓人工智能,简而言之,即是让机器来模拟人类认知能力的技术。从实际应用的角度来说,人工智能最核心的能力就是根据一定的“算法”,使得机器与人类相比在面对外部世界时“耳更聪”“目更明”,在解决问题的过程中“心更灵”“手更巧”。人工智能在教育领域具有极大的应用领域和前景,历史上,为满足学生个性化学习需求、让学生更为主动地学习,利用机器辅助改善教育的努力早已有之。


20 世纪20 年代,美国著名的教育心理学家普莱西(S.Pressey)就设计了几种自动测验学生智力和知识的机器,以便让学生按照自己的节奏学习知识,并在学习后得到及时反馈。但是让普莱西失望的是,该机器虽然被发明出来了,但是普莱西所期望的“教育产业革命”并没有出现。从教育技术发展史的角度观之,普莱西的重要贡献在于,和以往的利用电影放映机、电视装置、影片及磁带录音等视听教学辅助机器相比,他想出了一个让学生担任主要角色的机器


1958 年,著名的行为主义心理学家斯金纳(B.F.Skinner)在《科学》(Science)上发表了“教学机器” 一文,他认为,要满足越来越多受教育者的需求,仅靠办更多的学校和训练更多的老师是不够的,需要发明一台机器来替代教师或教材的部分功能,以便让教师和学生进行更有成效的交往,不让学生成为学习的被动接受者。基于学生学习的实验结果,他发明了“能为自我教学创造最有条件”的机器,以便像“私人导师”一样支持学生循序渐进地、自主地学习。在随后的岁月中,努力设计更为精密的教学机器辅助学生学习更有效的尝试并没有停止。



纵而观之,尽管利用教学机器来改善教学的努力并没有取得理想的效果,但是利用技术普及教学、提高知识学习效益、让学生学习更为自主的思想和实践是非常值得肯定的,如程序教学所倡导的积极反应原则、小步子原则、即时反馈原则、自定步调原则等,在今天依然是指导教育信息技术应用的重要理念。


分析当时机器教学没有得到充分实践和有效利用的原因主要有如下三点:


1.机器教学在程序设计上还存在不少问题,不能满足复杂的教学需要

2.在当时普及这些教学机器也不可能

3.社会上还缺少系统的技术支持


今天,随着移动互联网的发展,超大规模数据被记载,计算机的运算能力大幅增强,深度学习等算法和运算性能发展快速,这些代表人工智能的核心领域已有了翻天覆地的变化和进步,并已经深刻地改变了人类的生产和生活方式。教育作为人们生产和生活方式的核心领域之一,不可能成为例外,这也再次引起了人们利用技术改变教育的热忱和努力。


02

人工智能改变教育的现实关照和未来展望


如上所言,人工智能是让机器来模仿人类认知能力的技术,以便让机器像人一样具备耳聪目明、心灵手巧的能力。反观现实,展望未来,以人工智能为主的现代信息技术将会在如下领域改变学校教育的形式和生态。


学生学习更加自主


人工智能改变教育的最终目的和指向是实现每位学生学习的个性化和自主化。原古时代的教育依赖的是年长者对年轻一代的口耳相传,私塾制、师徒制下的个性化教育,只是少数人的专利。造纸术、活字印刷术以及书籍的发明,让知识的普及、学校教育的普及有了可能。伴随着班级授课制的产生,现代学校制度得以确立,这才使得每个人都有机会接受学校教育,这在教育史上是一个巨大的进步。教育的内容、形式、节奏, 按学生年龄分班,以课时为准,整齐划一,标准一致。可以看出,过往的岁月中,教育经历了少数人的个性化教育(主要体现为教育中的师徒制和私塾制)到多数人的标准化教育(主要体现为班级授课制度和现代学校制度)。这其中,既离不开制度变革的保障,更需要有技术的支持。


随着移动互联网等现代信息技术的发展,教育将迎来多数人个性化教育阶段。如果说中国古代的因材施教的理想体现在少数学生身上,那么,移动互联网等现代信息技术,尤其是人工智能技术的发展将使得对多数人乃至对每一个人的因材施教成为可能。丰富的在线资源、智能的诊断与推送等,使得学生可以自主和个性化地学习。当今的学校教育已经开始体现这一特点,并将在未来得到进一步发展。


教师工作将更具人性和创造性


人工智能技术的发展将极大地解放教师在认知领域的教学与评价工作,如事实性知识、概念性知识以及部分程序性知识的教学都可以由机器来完成。学生作业的自动批改,在线学习的智能支持和服务等,这些都可以通过技术来解决,甚至技术解决问题的效率要远远高于教师。微课视频可以让学生反复观看,智能诊断系统对学生作业的批改的效率、反馈的及时性等远远高于教师。所以,人工智能的运用可以将教师从大量的重复性机械劳动中解放出来。这样教师就有了更多时间和学生进行个性化的交流与沟通,组织学生参加更多的活动,进行更有效的教学设计等,充分发挥教师作为人的不可被替代的作用与功能。从知识分类的角度而言,认知领域的教学交给机器, 让教师有更多的时间从事情感态度价值观领域教育以及动作技能领域的教与学。从我国古代教师的“传道”“授业”“解惑”的角色而言,“传道”“授业”的功能部分可以由人工智能来替代,“解惑”等更具创造性、更具有人性的工作,需要教师做得更多、更好



课堂教学更多实践和体验


人工智能时代学生学习打破了时空限制,随时随地均可在线自主学习。那么将师生聚集在一起的课堂教学有哪些不可替代的功能,就成了一个重要课题。


和学生在线自主学习相不同,师生面对面的课堂教学,应有更多的实践和体验、更多的活动和交流。未来学校课堂可能会有诸多形式,翻转课堂应是其中一种。基于学生课前在导学任务单帮助下的在线自学,来到师生面对面的课堂上,人文社科类的课堂,师生、生生之间可以有更多针对问题的深度研讨;物理化学等实验类的课堂,学生可以有更多的时间开展探究实验;音乐美术类的艺术课堂上,师生可以有更多的时间进行艺术鉴赏和创作;语言类的课堂上,学生可以有更多的时间进行口语对话练习。与此同时,基于学生在线的自主学习,学校可以组织更多的社会实践,开展更多的活动,丰富和深化学生的学习体验,让学生的学习更加自主,更加主动活泼,学习内容更加综合,切实改变当前课堂上学生被动学习为主、知识接受为主的现状等,这是人工智能改变课堂教学的重要方向。


教学管理更富弹性和灵活


和上述移动互联时代学生学习时空的改变相一致的是,学校的教学管理需要更加灵活、更具弹性。每节课不一定是现在的40 分钟,每天也未必是7 节课。学习论早就指出,针对特定的内容,为了达到特定的掌握程度,每个学生所需要的学习时间是不一样的,有的学生10 分钟即可掌握,有的学生需要30 分钟。掌握是一个常量,学习时间则是变量,当然学习的变量还包括学习的材料、学习者个人的天赋以及学习的形式等。


以往在特定的教室内,在统一的时间内学习统一的内容,进行同样的评价的班级授课制度,在历史上,对于满足大工业时代对大批受过教育的人才的需求,做出过巨大的贡献。但是针对不同的学生个体,班级授课制这种整齐划一的教学管理制度,也越来越暴露出其不能满足学生个性化学习需求的弊端。人工智能时代的教学管理需要更具弹性, 基于学生学习的需求和掌握程度进行调整。


目前,美国日益增多的虚拟学校,在这方面做出了诸多尝试,即拉长教学管理单位的周期,学校以学时、掌握程度即学分考核学生,至于学生在什么时间学习、每次学习多长时间,则由学生自主决定。


教学评价更加多元和客观


评价是检查并促进学习的重要方式,利用人工智能技术改善学习评价,尤其是诊断性的学习评价,是人工智能之于教育最具潜力的领域之一,当前人工智能技术也催生了诸多智能诊断产业。


和学生学习自主性相一致,在人工智能技术的帮助下,人工智能平台随时主动收集、自动抓取学生学习的各个数据点,形成针对所有学生和每个学生的数据集。基于特定的分析模型,平台快速及时地对每个学生的学习形成诊断评估报告,并给予个性化的学习资源和发展建议,切实做到一个学生一把尺子、一个学生多把尺子,促进学生做最好的自我,改变一把尺子评价所有学生的现状,让评价更为科学、客观和及时。


综上,以人工智能为代表的现代信息技术将在学习形式、教学形式、教学任务、教学管理、教学评价等五个方面深刻改变中小学目前的现状。这些改变在有的学校已经发生,有的学校还缺乏应有的回应。


未来已来,将去未去,当前教育界一方面对信息化与人工智能充满期待,期待着信息化与人工智能能引领教育的一场新变革,另一方面,却面对眼前的、自己面临的变革畏手畏脚,害怕变革带来眼前利益的失去。


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