人工智能将引发教育领域系统变革


人工智能如何深刻改变教育?

[摘要]人工智能技术将促进原有教育理念、教育目标、组织形式、内容体系、培训方法、学习空间和评价体系的一系列变革。人工智能加速了培养核心素养的教育,促进了深入学习的科学发生,也促使教师不断提高信息素养。未来在人工智能环境中的教师必须熟悉人工智能带来的教育变革,熟悉大数据分析技术、语音技术、图像技术、虚拟技术,并熟悉各种教育平台和APP终端的使用。与此同时,人工智能也导致教育评价体系的不断变化。

[关键词]人工智能;教育改革;核心成就;深度学习

随着物联网技术、5G技术和云计算网络技术的不断进步,人工智能正在推动人类社会迎来一个人机合作、跨界融合和共享的智能时代。今年上半年,华为发布了全球行业前景预测:到2025年,智能技术将渗透到每个人、每个家庭和每个组织。全球58%的人口将拥有5G网络,14%的家庭将拥有“机器人管家”,97%的大型企业将采用人工智能。人工智能技术正在延伸到社会和经济生活的各个方面,教育行业显然不可能忽视它。人工智能必将对新一轮教育改革产生深远影响。联合国教科文组织2018年报告《教育中的人工智能:可持续发展的挑战与机遇》指出:“人工智能技术可以支持和适应无处不在的学习访问,帮助确保公平和包容性的教育机会,促进个性化学习,并提高学习成果。”可见,将人工智能引入教育及其对教育的深远影响已经成为一个不可回避的现实问题。

首先,人工智能导致教育领域的系统性变化。

将人工智能引入教育有两层含义:第一,将国家人工智能素养的提高纳入各级各类学校的教育目标,开设编程算法课程,培养适合信息社会的人才;二是在教育教学过程中有效应用人工智能技术,注重多渠道研究和开发应用人工智能技术的教育资源。教育的核心任务是帮助学生学会学习。传统的教育模式主要是人与人之间的工作,主要依靠口耳相传的教育模式。现在以人工智能为核心的现代教育技术已经开始向教育领域传播,突破了原有的教育理念和模式,使教育能够在人工智能创造的“虚拟世界”中顺利进行。教育突破了原有的模式和界限,延伸到了更广阔的领域。

目前,人工智能的发展仍处于初级阶段。自然语言处理和自然语言理解,尤其是语音到文本技术和图像处理技术,是目前人工智能企业开发的关键产品。然而,教育系统对智能教学助手、辅助机器人和语言技术产品的需求正在增加。越来越多的教师正在学习使用语音到文本的工具来保持流畅和准确的交流。在教育实践领域,人工智能与网络技术的结合,打破了上下限的界限,打破了“双师课堂”的地理和空间限制,开始出现,有效地促进了优质资源的共享和教育公平。

在学校教育过程中,人工智能技术可以促进新型学习场景的提供和构建,使虚拟学习场景和真实学习场景有机融合,学生之间的互动交流成为现实。研究内容也跨越了学科界限,使跨学科研究成为可能,有利于培养学生的系统思维、科学思维、形象思维、艺术思维等能力。在

当然,人工智能作为一种强大的技术手段和资源平台,能够深刻影响教育改革。原有的学校教育目标、组织形式、内容体系、培训方式、学习空间和评价体系都会受到影响,但不可能改变教育的本质。教育的本质是促进人的德、智、体、艺、劳的全面发展,道德修养是教育的根本任务。教育永远不能偏离“修身养性”和“全面发展”的教育目标。数字时代的青少年需要通过教育了解人工智能环境中人、技术和社会之间的关系,并具备正确的社会价值观和解决社会实际问题的技能和能力。学生需要具备数字能力、数字素养等必要的社会生存能力,同时还需要具备道德素质、审美能力、心理素质、劳动技能和创新精神等核心素质。同时,教育还需要培养学生的社会责任感和社会服务能力。

2。人工智能加速教育发展核心技能。信息技术,如人工智能,将促进教育从可接受的知识和信息学习向核心技能,如基本特征和关键能力训练的转变。知识和信息等间接经验学习受人工智能的影响更大,而交流、社会和实践等直接经验学习受人工智能技术的影响较小。人工智能环境下的项目式、合作式和探究式学习变得更加容易和可行。教师可以利用人工智能、大数据和其他技术优势来帮助学生学习设计科学和合适的个性化学习计划。教师引导学生从学习知识和技能到培养运用跨学科知识解决实际问题的能力,基于现实生活问题开展项目式学习,整合各学科的知识和经验,在合作学习环境中设计和实施一系列探究活动,以及表达、交流和展示探究结果或产品,引发了教学方法的根本性变革。

本质上,教育是帮助学生学会学习。教师不能代替学生学习,而只能激励和帮助学生学习。应用人工智能技术的根本目的仍然是帮助学生学习,为学生提供更高效、便捷的跨学科深度学习。大量脑科学研究认为,人脑中有两个相互关联的信息处理通道,即处理语音材料的语音通道和处理图形材料的视觉通道,处理图像的通道比处理语言的通道更重要。也就是说,人类的视觉记忆比听觉记忆更重要。这一研究成果已成为视觉教学的理论基础和包括人工智能在内的信息技术在教学中应用的理论基础。北京师范大学教授俞圣泉认为,认知工具是建构性课堂的核心,它可以增强课堂深度,有效促进认知,辅助协作,深化学习,拓展人际互动空间。改变人类认知方式,促进教学范式改革。显然,人工智能是一种很好的认知工具,即大数据分析工具和教学辅助工具,可以为教学改进提供及时的反馈和及时的指导。

目前,人工智能的最大优势是大数据分析。人工智能在教育中的应用首先是基于学习者的大数据分析,以提高学习的准确性,为学生提供个性化的学习路径。例如,在学习效果测试方面,过去最常用的方法是让学生做练习,努力让学生做所学知识点涉及的所有练习,但这是不可能的,而且极其繁琐和无效,导致学生学习负担沉重,影响学习效果。借助大数据分析平台,我们可以根据每个学生的知识和能力图,准确地推送知识主题,减少重复

随着人工智能语音识别和语义分析技术的发展,自动批改作业也成为可能。对于简单的语法和语法错误,机器可以自动识别和纠正错误,甚至提出修改建议,这将大大提高教师的教学效率。利用计算机视觉技术、姿势识别、情感识别等人工智能技术,教师可以分析学生在课堂上的动作和行为,帮助教师更好地了解学生的情绪和学习状态,及时改进教学方法。

人工智能技术产品借助移动终端的教育应用程序,创造学习环境,提供学习分析技术。学习分析技术可以利用信息跟踪技术和镜像技术来记录和跟踪学习者的学习行为和习惯,并分析测试结果、学习时间、学习路径等。并使用知识地图点作为学习反馈,帮助学习者改进和提高他们的学习技能。人工智能技术支持个性化学习、游戏学习、视觉学习和反馈学习。基于游戏的学习对孩子来说是一种非常有效的学习方式。目前,许多教育专家正在研究基于游戏的学习。他们利用游戏的趣味性、竞争性、侵入性、形象性和可操作性的特点,使学习成为一种有意识和积极的行为。如果孩子们能像玩游戏一样热爱学习,许多教育问题可能会得到解决。

3。人工智能提供深度学习的资源环境。

深度学习的概念起源于人工智能技术的发展,后来被引入教育系统,相当于“表面学习”。教育系统倡导的深度学习是一种高层次的学习方法,学习者可以积极批判地整合新知识,以深度理解为出发点,以新形势下的迁移为导向,以解决复杂问题和培养创新能力为目标。

深度学习离不开以人工智能为核心的教育信息化。人工智能大数据技术提供了随处可用的文本和视听教育资源,提供了更多的技术支持和虚拟互动交流机会,能够更好地引导学生解决复杂问题,进行交流与合作,使学习者能够实现跨时空、跨学科的高效学习,建立新旧知识的多视角联系。

深度学习要求教师引导学生积极参与,体验成功,并围绕具有挑战性的学习主题实现发展。在这个过程中,学生掌握学科的核心知识,了解学习过程,掌握学科的本质和思维方法,形成积极的内在学习动机、先进的社会情感、积极的态度和正确的价值观,成为具有独立、批判、创新、合作精神和坚实基础的优秀学习者,成为未来社会历史实践的主人。基于人工智能的深入学习有助于培养学生的听、说、读、写能力,以及对科学本质的关注和反思批判能力的培养。深入学习的目的是指向社会人的具体而全面的发展,这是形成学生核心素养的基本途径。

人工智能环境下的深度学习方法和“学习模式”应该是非正式的和多样的。翻转课堂是一种深入学习的方式,其核心思想是引导学生深入学习。根据我国中小学大班教学的实际情况,不同时期、不同学科的教学应该以多种方式实施深入学习。人工智能环境下的深度学习要求学习者主动地、批判地获取、处理和理解知识。其目的是建立与现有知识库的认知关联,构建新的知识结构,并将所学知识和技能应用于解决实际问题,从而实现有意义的学习。

在传统教学中,课堂教学的思维更多的是提倡螺旋式上升,追求小步骤和扎实的思维。例如,让学生先看“树”,然后看“森林”。深度学习提倡一种基于知识的学习,它让学生看到

深度学习强调将学到的知识转移到真实的情境中。只有灵活地学习和使用,才能真正学到知识。因此,迁移和使用是深入学习的一个重要特征。人工智能可以利用虚拟技术如增强现实、虚拟现实等,创造一个又一个生动的情境空间,提供尽可能多的虚拟教学资源材料,帮助教师创造多样的课堂教学环境,特别是提供生动的可视化教学材料,为学生知识的有效转移搭建一个方便、便捷的“脚手架”。

4。人工智能促进教师信息素养

2017年,国务院发布《新一代人工智能发展规划》,明确提出“在中小学开设人工智能相关课程,逐步推进程序设计教育”。目前,学校在开设人工智能相关课程时面临的最大问题是教师。一方面,教师自身的人工智能素养和能力存在问题,另一方面,教师对人工智能的思想和态度也存在问题。如果没有教师积极参与由人工智能引发的教育改革,这一定是海市蜃楼和空中楼阁,难以生根。

在人工智能的影响下,传统学校教师的角色将会改变。知识传播主导的角色将逐渐被社会伦理型教师的角色所取代,未来教师的角色将被重塑。教师将成为学生学习过程的创造者、帮助者、引导者和评价者。教师不仅要关注学生的学业成绩,还需要更加关注学生认知、情感和行为等核心素质的培养。

教师必须熟悉人工智能、大数据分析技术、虚拟技术以及各种教育平台和应用终端的使用所带来的教育变革。教师必须有能力利用各种人工智能技术开发数字化学习资源,创造数字化学习环境,实现内容、方法、技术和策略的高度整合,从而将各种信息的应用整合到数字化课程、学习资源和环境的建设和应用中。受人工智能影响的教师不仅需要专业发展,还需要专业发展,需要承担更多的“育人”的专业角色。因此,教师继续教育系统必须增加人工智能、大数据技术、虚拟技术等信息化课程,不断提高教师的信息化和数字化能力。

简而言之,人工智能确实会影响教育和教学。也许它不会影响今天的教育,但它肯定会影响未来的教育。无处不在、无处不在、相互联系的智能技术设施、需求驱动和集成、多样化和智能化的学习情景、开放和集成的信息网络结构以及与人工智能集成的智能教育系统都将影响我们未来的教育。将人工智能引入教育已成为当今教育改革的基本方向和逻辑起点。人工智能建立了一个新的学习环境,承担了技术工具的角色,为教育活动提供了强有力的技术支持。(作者:吴,北京市海淀区教育学院院长)

《人民教育》