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上海电教馆馆长:教育智能体是人工智能时代的学校形态

发布时间:2021-12-03 05:56:20   作者:火狐体育在线投注   来源:火狐电竞官网

  人工智能时代加速到来已是事实。在中国,“互联网+” “人工智能+”进入政府工作报告;在国外, “新硬件时代” “工业4.0” 推动智能革命。

  随着人工智能从计算智能、感知智能到认知智能的飞跃,人类社会将面临各种“奇点”,原有的法律道德、经典理论、经济形态、社会形态和技术极限也或将被突破。

  例如,未来可穿戴设备、可植入设备和脑机接口技术的发展,会使得纯生物的人(从母体里生出来,身上没有芯片、脑机接口和可穿戴设备)会日渐稀少。预计到2060年前后,人类将与100亿个机器人共处。

  未来,不少职业将被人工智能替代。由上图可见,象棋、机械记忆、算术等已被人工智能替代;驾驶、围棋、语音识别、视觉分析等即将被替代;翻译、金融、社交等可能在未来20年至30年内被替代;艺术创作、管理、写作、科学研究以及理论证明,则短时间内不会受到太大冲击。

  但总的来说,人工智能对人类社会的颠覆,如同海水已淹没至膝盖。有人预计,到2040年前后,地球上会消失1亿个工作岗位。

  感受到危机感的同时,我们也要意识到人工智能带来的新机遇。比如,AI医学助手可以解放人类的体力劳动,从而更大效能发挥医生的医学专业技术;同时,人工智能会催生一些新的职业,与人工智能设计相关的职业需求极大。

  2017年国务院颁布的《新一代人工智能发展规划》提出,要围绕教育的需求加快人工智能创新应用,为公众提供个性化、多元化和高品质的服务;在中小学阶段开设人工智能相关课程,逐步扩大编程教育,培养计算思维等。相关政策让很多教育工作者看到了巨大的机遇。

  一是作为内容来教。人工智能技术进步,本身就是人类知识的更新。将技术、知识和技能作为学习内容,是人类认识和应用人工智能的前提,也是培养适应社会发展人才的内在需求。人工智能本身便成为重要的学习内容,解决的是“教什么”的问题。

  二是作为工具来用。从课堂教学到管理,人工智能将以更加有效的技术、更加智慧的方式,重构教育流程和教育范式。当然,教育流程和教育模式没有本质的改变,只是因为解放了人的部分劳动,实现教育效率的提升。

  三是作为思维方式来嵌入。人工智能将深度改变教育者的思维、认知和工作方式,促进教育流程的再造,这是对“教什么”“怎么教”“学什么”“怎么学”“怎么评”“怎么管”等一系列问题的重新架构。

  以英语学习为例。过去,英语老师在课堂上通过单词背诵、语法讲解、口语对话等方式进行教学,要耗费很多时间。未来,在正式学习空间, Sakai、Moodle、Blackboard等软件工具或平台,可以替代传统英语老师,为学习者提供教学;在非正式学习空间,多邻国、扇贝单词、51talk等可以帮助学习者背单词、练口语。人工智能替代老师的部分工作,使个性化学习成为现实。

  学校3.0时代的重要标志,就是适应信息社会和智能时代。那时,人类面对海量的信息;信息变得对称,以个性和创新作为时代的标志;学习不会成为生存的必需,动机鸿沟逐渐显现;学校的概念越发模糊,学校既可以在围墙之内,也可以在校门之外,也可以在互联网、手机端;教师的角色出现边界不清的状态,跨界成为常态,有越来越多的人成为教育工作者。

  BBC的研究发现,凡是有规律可循的职业,都有可能被人工智能替代,而高度个性化、需要高度情感投入的工作很难被替代。所以,人工智能非但不会完全替代教师,而且还会开启一场智慧教育的盛宴。

  国务院《新一代人工智能发展规划》提出,要发展智能教育,构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。人工智能进入课堂后,将会替代大量的讲授型教师,导致教师角色和教学工作内容发生重大转变。

  由于人工智能助手的出现,老师将从琐碎的重复劳动中解放出来。过去,老师每天要花一个半小时批改作业,再花15分钟改进教案。而人工智能阅卷系统应用于教学中后,只需十五分钟便能完成作业批阅,还能自动生成数据报表,为老师改进教案提供依据。由此,教师便有更多时间改进教学设计,这对学生和老师,都是福音。

  知识图谱显示的是知识发展以及结构关系的一系列不同图形,用可视化的技术来描述知识资源及其载体,挖掘、分析、构建、绘制和显示知识及它们之间的相互关系。

  所以,知识图谱不是简单的资源库,它比资源库更强大。如果说知识是人类进步的阶梯,那知识图谱就是人工智能进步的阶梯。

  在知识工程师的不懈努力下,知识图谱正在教育当中发挥非常重要的作用。它可以辅助开发自适应学习系统,使自适应学习得以实现。

  像美国的Knewton、上海的研究型课程自适应学习平台(MOORs),都是基于知识图谱的教学智能应用。在自适应学习场景下,一个学生面对电脑或者移动终端,可以清晰地看到自己已经掌握的知识、下一步要学习的内容,实现完全按照自己的节奏来学习。

  事实上,人工智能在教育中的应用,正是以自适应学习系统作为主要标志。自适应学习系统也叫智能导师系统,是通过自然语言的理解或者大量行为数据的分析挖掘,为学生提供更精准、更高效的学习服务,从而为学习者提供个性化的因材施教。

  因此,通过构建学科知识图谱,分析个性化的学习图谱,最后智能推送个性化的资源,便能实现个性化教学和自适应学习。

  其中,虚拟学校是一个全体民众共建、共享、共治的教育平台,是社会的基础设施,像空气一样可以免费使用,实行基本教育资源的免费供给:基于网络环境下泛在的教育资源可以实现人人、时时、处处可学,基于人工智能的自适应学习系统能够提供课程服务,基于教育大数据的采集分析和学习管理系统能够更好地帮助老师。人们不管在哪里都可以获得虚拟学校的智能服务,虚实交融的泛在学习无处不在。

  实体学校则成为满足情感沟通和心灵成长的体验之地,成为基于创意流程导向的创客空间,成为学生深度学习、实践、体验、沟通交流的场所。这也体现了实体学校和教师所不可替代的功能。

  第一,对于任何一个学习者,存在着某种教育资源、学习环境、互动机制和学习进程,使其知识结构的改变达到最优。比如生物学科里的细胞知识教学,可以通过建构更优化的学校资源或者环境,带领学习者深入认识细胞构造,从而使学生认知结构达到最优。

  第二,对于某一种教育资源,通过在特定学习环境当中与学习者的互动,可以得到改善。书本知识是依照编写专家的知识结构建立的,这一种学习模型并不适合全体学习者。人的认知风格、学习习惯、知识结构并不相同,所需的学习资源自然存在差异。因此,可以根据学习者的起点不同,动态调整学习资源呈现、学习任务推送、操练题目的先后顺序。

  第三,教育智能体本身就是一种具备自我改进能力的学习资源。由此,“教育资源与学习者”和“学习环境与学习过程”的对称性,成为教育智能体的理论框架,即,学习者和教育资源在学习环境中,会遵循某种优化的学习进程而进行互动。在这种互动中,教育资源和学习者的知识结构都实现了迭代。

  那么,如何构建教育智能体呢?我们可以从学习者、学习环境、学习过程和学习资源这四种要素来着手。

  首先,重新理解学习者。这需要我们思考,学习者是谁?学习者会不会改变?学习者的画像是否能够实时、精准、客观地表述学习的状态?

  其次,重新理解学习环境。自身与学习系统的融合,将呈现出新的学习环境。学习环境不再局限于传统的物理环境,如班级、教室、校园实验室等,而变成了网络空间、智能硬件、终端设备、可穿戴设备、虚拟现实或者其他学习平台。

  然后,重新理解学习过程。过去,学习进程由一种范式所决定:老师在课上讲解,学生拼命地记,通过作业来操练,再由考试来验证效果;如果效果不好,再通过老师的复习强化,重复上一个学习过程。如今要思考的是,如何优化学习进程,让学习的效率变得更高。

  最后,重新理解学习资源。过去认为,学习资源是凝固不变的,于是学生苦读圣贤书,老师拼命解读教材课本。而今,需要基于知识图谱的动态变化,以及学习者的学习习惯和学习规律而实时调整学习资源。

  我们正在开发的人工智能教育大脑,整体框架就是基于多模态数据的实时感知,通过多智能算法,在多应用场景当中不断呈现多种功能。比如说教学场景中,包括优质教学资源推荐系统,答疑机器人、自适应学习方案等;管理场景中,包括走班排课、班级管理等系统;评价场景中,包括智能组卷、作业批改等。

  所以,人工智能的到来,对教育而言并非一场危机。“人工智能+教育”的盛宴刚刚开启,只要我们转变观念,拥抱技术,坚守本真,教师就不会消失,教育将更加精彩。



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