前 言

人工智能技術與學校教育融合成為一種未來趨勢，這為個性化學習和個別化學習的實現提供技術保障，成為教育發(fā)展的重要推動力。“智能教育”作為重點任務被寫入2017年頒布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，成為人工智能國家戰(zhàn)略的重要組成部分，在教育部于2018年印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》中也提到要推進人工智能、大數據物聯網等新興技術支持下的教育模式變革和生態(tài)重構。

然而，當前教育信息化面臨著教學方法革新、教育資源均衡和教師專業(yè)發(fā)展等問題，人們期待新一代人工智能技術將在更大程度上促進教育公平、提高教育質量。前幾期的推送中已經從技術視角和教育視角審視人工智能教育應用的特征和規(guī)律，試圖回答人工智能融入學校教育帶來的潛能、可能面臨的挑戰(zhàn)。而本文將通過回答人工智能融入學校教育的主要發(fā)展趨勢與研究領域，以期新一代人工智能為學校教育的發(fā)展提供啟示，從而為構建智能化、網絡化、個性化、終身化的教育體系貢獻智慧。

人工智能融入學校教育主要表現為“技術研發(fā)、環(huán)境部署與應用”、“認知特征、學習本質與教育價值”、“智能機器的安全、規(guī)范與倫理”三大研究領域，其中關于“技術研發(fā)、環(huán)境部署與應用”的研究課題開展的較多，主要集中在認知工具、差異化教學、適應性學習系統(tǒng)、學習環(huán)境感知和教育機器人（見下圖），后兩者是兩大新的發(fā)展領域，特別值得關注和重視。

人工智能融入學校教育的三大發(fā)展領域

（一）研發(fā)面向特殊教育的認知工具

全納教育提倡不讓一個孩子掉隊，讓所有學生在合適的教育環(huán)境中接受教學。據調查，在普通學校的普通班級存在著大量的非盲、聾、弱智的特殊學生，在接受調查的30所普通小學中，有“特殊”兒童的學校占到85%以上，高達65.6%的學校有情緒、行為、心理問題的學生（劉全禮，2016）。基于智能輔助技術的認識工具的開發(fā)，能為接受特殊教育學習者認知能力的提升提供支持性服務，具體可以從以下方面著手：針對不同學習者的認知能力分析技術；不同學科所需技能分析技術；面向不同學科的特殊認知工具設計；面向不同學生群體的認知工具設計等。

（二）利用學習分析技術

支持差異化教學

差異化教學管理既是課堂教學目標的實現途徑，也是未來學校教育教學的目標之一，當前多借助學習分析技術實現該功能。學習分析技術就是對學習者的學習過程進行記錄、跟蹤、分析，對學習者行為進行預測、評估（李艷燕等，2012）。當前的學習分析技術，多借助技術手段和應用軟件跟蹤和獲取學生行為、學習軌跡等數據，主要集中于數據分析和行為分析層次，由于目前的設備不能清晰獲取學習目標和教學目標，還難以做到精確的學習分析，因此離差異化教學管理還有一定距離。以下方面的研究都值得關注：人工智能將如何在教學管理工具、學習支持工具以及資源提供工具上給予差異化的保障；如何最大限度地發(fā)揮技術的管理支持作用；如何通過個性化學習目標和多元活動教學設計來使每一個學生主動投入到深度學習。

（三）基于學習環(huán)境感知優(yōu)化智慧校園

智慧校園建設強調智能技術與教育教學的深度融合。單純的網絡基礎設施裝備、學與教數字化資源建設、應用軟件系統(tǒng)的開發(fā)難以有效支撐學與教方式的變革和拓展相對封閉的時空維度。為有效支持教與學，豐富校園文化，真正拓展學校的時空維度，智慧校園建設需要利用傳感器和物聯網技術隨時隨地感知、捕獲和傳遞有關人、設備、資源的信息；同時還需要對學習者個體特征（學習偏好、認知特征、注意狀態(tài)、學習風格等）和學習情境（學習時間、學習空間、學習伙伴、學習活動等）的感知、捕獲和傳遞。

（四）研發(fā)課內外教學

有效銜接的適應性教學系統(tǒng)

自適應性教學系統(tǒng)將成為銜接課內外教學的有效途徑，可以突破時空的限制，打破課堂學習的界限，讓學習者在任意時間和任意地點進行學習。該系統(tǒng)能夠從學習環(huán)境、學習者特征、學習資源與工具、學習行為以及評價反饋等多個方面為學習者提供全方位、立體多維的學習者學習分析模型及知識地圖，完成對區(qū)域、學校、班級、學生等多維度的數據處理及分析。隨著研究的深入與各種技術的應用，未來研究可以針對以下主題展開：對適應性學習策略進行形式化描述的方法與模型研究仍需突破，沒有明確的學習目標指引，容易出現學習迷航現象；學習者特征模型的準確性與有效性的評價研究有待加強；學習內容獲取的智能性是否能夠適應學習者特征和學習需求等問題；將來人工智能教育應用研究者還會持續(xù)開發(fā)越來越多、能夠表達學習者的社會性、情感性和元認知方面的模型，基于人工智能技術的自適應學習系統(tǒng)將能夠涵蓋影響學習的所有相關因素，并將其轉化應用到教學實踐中，這些人工智能教育應用將會對教育系統(tǒng)的變革作出巨大貢獻。

（五）研發(fā)教育領域服務型機器人

教育機器人是人工智能、語音識別和仿生技術在教育中應用的典型，具有教學適用性、開放性、可擴展性和友好的人機交互等特點。當前，教育機器人作為一個新興領域，相關研究主要集中在聽覺能力、視覺能力、認人能力、口語能力、情緒偵測能力及長期互動能力等領域；隨著機器人技術的不斷提高，教育服務機器人在教育領域中的應用越來越普遍，機器人在教育領域的應用表現出了無可比擬的教育價值和發(fā)展前景，其多學科交叉融合的特性為培養(yǎng)寬口徑、高素質、復合型的工程人才提供了一個良好的平臺。然而，在實踐應用中仍然存在課程管理平臺、對應的學習內容和師資等缺乏的諸多困難，也面臨各學段課程無法銜接、機器人教育應用研究匱乏等現實問題。未來，教育機器人的研究者還需要繼續(xù)研究感應技術、辨識技術、控制語言、機器人結構、無線網絡、云端科技和仿生技術等，并從教育機器人的系統(tǒng)架構、教學平臺管理移動設備與管理端的關系進行規(guī)劃，使教育機器人的發(fā)展更完備。

（六）開展關于認知特征、學習本質

和教育規(guī)律的研究

從解決單一特定任務（如下棋和機械制造）、解決特定領域問題（如人機對話和機器人高考）到行業(yè)變革（如服務機器人和智能制造）以及全面服務于人們的學習、工作和生活，人工智能技術將能夠逐步滿足人類日益復雜的功能需求，智能技術的支持和學習資源的極大豐富將使得在任意時間和任意地點學習成為可能。需要指出的是，人工智能教育應用的生命周期將受到認知特征、學習本質、教學規(guī)律相關的學習科學和教育相關領域綜合研究的制約。在智能時代，復雜的教學系統(tǒng)功能逐步實現，人們對學習本質的探討和教育規(guī)律的追尋將比任何時代都將更加強烈，如什么是學習、如何讓學習者獲得更好的學習效果、如何多維度獲取學習者的認知特征等。

（七）開展關于智能機器的

安全、倫理和規(guī)范的研究

人工智能系統(tǒng)的技術倫理就是要確保人工智能做出的決策與現有的法律、社會倫理一致，以保障人工智能應用符合人類社會的共同利益。《國家人工智能研究和發(fā)展戰(zhàn)略計劃》中指出在構建人工智能技術倫理時，我們有責任確保整個社會盡快提升人工智能技術的應用素養(yǎng)，要能夠保證我們可以適當地、高效率地、符合倫理規(guī)范地使用這些新技術。人工智能并非單個領域、單個產業(yè)的技術突破，而是對于社會運行狀態(tài)的根本性變革，目前關于機器道德（Machine Morality）、機器倫理學（Machine Ethics）、道德機器（Moral Machine）、人工道德（Artificial Morality）等領域已有一定的研究，但仍有多個議題亟待深入探討：如何緩解人工智能所可能加劇的教育不平等現象；如何平衡人工智能帶來的教師發(fā)展與失業(yè)問題；如何建立圍繞算法和數據的治理體系；如何創(chuàng)新基于人工智能技術的社會治理體系。

結語

新一代人工智能是以大規(guī)模數字化和行業(yè)深度應用為顯著特征，將為學校教育改革帶來新的機遇，促成“智能教育”的落地，有助于打破時間、空間和環(huán)境的限制，促進智能化、個性化、終身化教育體系的構建。智能教學系統(tǒng)源于傳統(tǒng)的“計算機輔助教學”，在新一代人工智能技術促進下將迎來新機遇，以大數據、VR/AR和新一代人工智能等為代表的現代信息技術可進一步延展智能教學系統(tǒng)的“教學”功能，比如通過增加語義網絡和約束模型增強領域知識模型功能，利用虛擬現實技術和增強現實技術優(yōu)化用戶界面模型功能，并結合大數據和學習分析技術完善個性化教育服務功能。

人工智能時代的教育應以人機共存的“教”與“學”為典型特征。因此，在智能時代，除了培養(yǎng)學習者的創(chuàng)造力、溝通力和終身學習力外，仍需關注基本技能（如閱讀、寫作和算數）的培養(yǎng)，從而提升人工智能時代原住民的數字生存能力。新一代人工智能融入學校教育將具有支持個性化學習、提供適切服務等五大潛能。但在教育教學實踐中，人工智能應用仍面臨人機共處環(huán)境下的教學體驗、人機和諧發(fā)展的技術治理等五個挑戰(zhàn)。后續(xù)研究還需分析應對人工智能融入學校教育挑戰(zhàn)的對策、深挖與兩大新興發(fā)展研究領域（“智能時代的認知特征、學習本質與教育價值”和“智能機器的安全、規(guī)范與倫理”）相關的研究課題，以促進人工智能與就業(yè)的深度融合，提高教育教學質量。