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人工智能赋能教育

推动智能教育创新发展

刘邦奇 黄蔚

■“人工智能与教育”专家系列笔谈之九

 核心提示：

    联合国教科文组织近日正式发布《北京共识——人工智能与教育》，这是联合国教科文组织首个为利用人工智能技术实现2030年教育议程提供指导和建议的重要文件。《北京共识》提出各国要制定相应政策，探索利用人工智能促进教育创新的有效战略和实践。在2019年5月召开的首届国际人工智能与教育大会上提出，“深入开展智能教育应用战略研究，探索智能教育的发展战略、标准规范以及推进路径”，智能教育迎来重要的发展机遇。为此，结合我国教育信息化发展实际和智能时代发展新要求，着眼整体，科学筹划，对智能教育建设与应用策略进行探索和实践，是加快推进智能教育创新发展的紧迫任务。

    智能教育不同于一般的智能教学系统或智能计算机辅助教育系统。它既包括智能基础设施、技术平台和应用系统等技术环境建设，还包括智能技术与教育融合、人机协作的教师队伍、凯发官网入口的技术支持下的教学应用、伦理与安全保障等多个要素，是一个要素众多、结构复杂、动态发展的完整教育生态体系。研究智能教育体系框架首先要基于整体观念，借鉴信息系统顶层设计方法论，自上而下地进行顶层设计，构建智能教育总体架构模型，以此统领智能教育体系的各项建设。

    顶层规划智能教育体系架构

    从智能教育生态整体进行体系架构的描述，智能教育总体架构由五个层次组成，构成了智能教育生态体系。一是基础支撑层，包括智能感知系统、高速通信网络、高性能计算与云服务等，为智能教育提供智能化的信息感知、智能云计算、智能边缘计算和高性能计算支持等；二是关键技术层，是智能教育的“大脑”，基于人工智能、大数据等智能技术，建立智能能力中心，负责面向教育的人工智能、大数据及其融合应用技术的输出，建立数据中心、知识中心和资源中心，负责教育数据、教育知识、教育资源的输出；三是智能系统层，通过开发区域智能教育云、智能校园、智能教学场所、智能在线学习平台和智能教育分析系统等，构建网络化、智能化的教育应用环境；四是智能应用层，实现教育教学场景应用的智能化，包括教学、学习、教研、管理、考试、评价和区域治理等场景应用；五是综合保障层，是智能教育的综合保障体系，包括政策制度保障、标准规范保障、人才队伍保障和伦理安全保障。

    打造智能教育核心服务能力

    推进智能教育建设与应用，其重点任务是在智能教育理念和智能教育体系架构指导下，利用智能教育关键技术打造智能教育核心服务能力。智能教育核心服务是针对教育场景应用需求，将人工智能、大数据等相关技术进行封装，并整合为开放服务，以供面向多层次、多类型教育场景的应用产品集成与调用，从而实现智能技术为教育系统赋能，系统性提升智能教育应用对个性化教育的支撑能力。从当前智能教育的应用模式来看，大数据、算法技术和业务应用都是不可或缺的，面向具体的应用场景，智能教育核心服务应提供“数据”“技术”“业务”三大类服务。

    其一，从数据的角度来看，通过建立“数据管理系统”，进行教育数据采集、清洗、转换、特征提取、结构化、资源推送等，实现从数据获取到信息加工、再到知识构建的过程，该类服务可以为智能教育技术形态的实现提供教育领域数据、教育领域知识、教育领域资源等内容的输出。

    其二，从技术的角度来看，通过对智能技术的封装与定制，使各类教育应用产品能够迅速集成交互界面友好、接口简单易用的教育智能技术与服务，其主要功能包括人机交互、自然语言理解、知识表示、知识推理等具体领域技术等，借助该类服务可以快速提供智能能力。

    其三，从业务的角度来看，通过智能技术与教育业务流程的融合，符合精准化教学、个性化学习和智能化管理等业务应用要求，主要包括智能推荐、学情分析、决策支持等服务，该类服务是直接面向个性化教育、智能化管理需求的，使应用功能可围绕具体的业务展开服务。

    构建智能教育“实践共同体”

    推动智能教育从系统建设到应用落地，需要多方协同、多种力量的整合，形成协作互助、优势互补的“实践共同体”，共同推进智能教育的有效实施。为此，一方面要主动适应和创造合适的外部环境，包括政策支持、资金到位、人才就绪、智能技术的引进及相关教育理念达到一定的水平等等；另一方面，依靠内部力量专门组建形成“建设者—实践者—研究者”相互协作、相互补充、相互依存的实践共同体。

    在实践共同体中，建设者包括人工智能及教育产业界的技术厂商、主导区域智能教育规划与建设的主管单位（如地方政府、教育局及相关职能部门），负责智能教育应用产品及技术服务体系的规划、研发与提供服务；实践者包括各级各类教育主管部门（如教育局、电教馆等）、教育机构（如学校、培训机构）和各类一线用户（如教师、学生、家长、教育管理者等），负责智能教育产品的推广应用与实践；研究者包括高校教学科研人员、科研机构、企业的理论与技术研发者及中小学校和培训机构的教研人员等，负责理论、技术与应用模式的研究。

    “建设者—实践者—研究者”三者之间协作互助、优势互补、利益攸关，通过发挥它们的各自优势，加强相互协作，实现协同创新：“建设者”通过研发和生产为“实践者”提供智能教育应用产品与技术服务；“实践者”通过教育实践为“研究者”提供实践案例与智能教育应用数据；而“研究者”通过探索研究指导“建设者”改进产品和技术，指导“实践者”提升教学应用的智能化、科学化水平。

    创新智能教育融合应用模式

    智能教育应用的重点是智能技术与教育教学深度融合的过程，通过智能技术与教育深入、有效的融合，促进智能技术对教育的增能、使能和赋能，进而实现教育教学的最优化、智能化，实现1 1>2的效果。智能教育的推进和实施应建立多样化的融合应用模式，根据智能技术在教育领域应用的不同层次和方式，智能教育融合应用的形态可分为主体性相融模式、适应性整合模式和辅助性支持模式三种模式。

    一是主体性相融模式，是指基于智能技术的教学系统或应用工具在教学、学习、管理或服务等教育场景中发挥主体性作用，如构建与应用智能导师系统、智能问答系统、智能在线学习系统、智能教务管理系统、智能决策分析系统等，可以作为教育教学的主体，来替代教学与管理活动中的知识性、程序性、事务性工作，实现人机协同、智能技术与教育教学融为一体，更高效地完成相应的角色任务。

    二是适应性整合模式，是指从适应系统整体结构与功能的需求出发，将相关智能技术工具视为某一支撑性的具体功能模块或部分结构，如将学习内容推荐、学习分析、学习评价、自适应学习、游戏学习模块等整合到智能教学系统中，帮助教师、学生、管理者优化和改进教学与管理的环节或过程。

    三是辅助性支持模式，是指将智能技术作为辅助性支持工具，如智能可穿戴设备、智能翻译机、智能机械手、智能黑板、智能桌椅等，这些工具本身可以不属于教学系统的一部分，但可以用来支持和帮助使用者更好地完成阅读、学习或教学等过程。

    探索智能教育生态发展运行机制

    智能教育强调利用智能技术促进教育模式和生态重构，旨在打造人机结合、和谐共生、开放共享的智能教育发展环境，最终形成智能教育新生态。当前智能教育生态构建上缺乏顶层规划、分工合作和开放共享机制，为此应着眼于智能教育内外部的有关条件因素，从生态技术基础、创新机制和政策制度等方面着手，探索智能教育生态发展运行机制，保障智能教育有序实施、可持续发展。

    建设开放式智能教育技术服务平台。把智能技术作为智能教育生态发展的核心驱动力，利用智能教育关键技术构建开放、共享的智能技术支撑服务平台，提供智能教育生态发展的技术基础。基于平台建设者可以便捷地获取智能教育技术服务并将相关服务融入应用产品中，同时向平台反馈智能教育应用数据；研究者可以挖掘利用平台汇聚、积累的数据，提升智能技术、产品与服务能力，提炼智能教育应用新模式、新方法；实践者依托平台提供的智能教育技术服务，开展智能教育应用实践，并向平台反馈数据。

    建立“政、产、学、研、用”联动创新机制。发挥政府在智能教育发展中的主导地位，特别是政府在战略规划、组织管理、人才引进、资金支持等方面的作用；依托人工智能和教育信息化领域龙头企业，联合国内知名高校、研究机构及协（学）会，开展智能教育创新研究和示范，共同推动智能教育创新应用；把行业产业作为智能教育生态发展的关键“物种”之一，鼓励众筹众创、分工协作、优势互补，形成相互协作、共同发展的企业共同体，探索形成智能教育产业链，提供全场景智能教育产品和技术服务。

    健全政策、规范、人才和伦理安全保障体系。从国家层面制定人工智能教育应用的发展战略，加强智能教育顶层规划设计，制定鼓励智能教育发展的政策和评价制度，鼓励各级政府、学校和企业参与智能教育发展。在遵循人工智能、大数据等技术的一般标准规范的前提下，结合教育业务的需求特点，制定智能教育技术标准和管理规范。通过开展师范生人工智能应用能力培养、高校和职业院校人工智能专业人才培养，中小学开设人工智能课程，以及政府、学校、企业从业人员在职培训等方式，加强智能教育相关人才培养。落实我国《新一代人工智能治理原则——发展负责任的人工智能》，建立教育中的智能安全监管和评估体系，加强智能技术在教育应用中的监管，确保智能教育生态健康、有序发展。

    （作者刘邦奇为讯飞教育技术研究院执行院长、教授，黄蔚为本报记者）