人工智能教育應用與研究中的新區(qū)、誤區(qū)、盲區(qū)與禁區(qū)*

張坤穎 張家年、2

（1.淮北師范大學 教育學院；2.淮北師范大學 安徽省高校管理大數(shù)據(jù)研究中心，安徽淮北 235000）

人工智能教育應用與研究中的新區(qū)、誤區(qū)、盲區(qū)與禁區(qū)*

張坤穎1張家年1、2

（1.淮北師范大學 教育學院；2.淮北師范大學 安徽省高校管理大數(shù)據(jù)研究中心，安徽淮北 235000）

以大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為代表的信息技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的形成和發(fā)展，推動了人工智能技術(shù)迅速發(fā)展，也促進了人工智能的教育應用和研究。但是，在人工智能教育應用與研究過程中，仍存在本質(zhì)認知、理念態(tài)度、實踐領(lǐng)域和應用邊界等方面的問題。為此，在梳理人工智能教育應用現(xiàn)狀和發(fā)展后，著重分析了人工智能教育應用或研究中“新區(qū)”、“誤區(qū)”、“盲區(qū)”和“禁區(qū)”及產(chǎn)生的原因；在闡明人工智能與教育的關(guān)系、融合模式的基礎(chǔ)上，討論了人工智能教育應用中的一些對策。通過將增能、使能和賦能的人工智能技術(shù)與教育的本質(zhì)相融合，并提出理論框架，對今后利用人工智能實現(xiàn)教育過程最優(yōu)化，具有一定借鑒意義。

人工智能；AI；人工智能教育應用；教育生態(tài)系統(tǒng)；教育模式

一、人工智能教育應用的研究現(xiàn)狀

自上世紀50年代人工智能（AI）提出之后，囿于缺乏相應的技術(shù)生態(tài)，其研究及應用的腳步幾經(jīng)起伏，人工智能研究及應用卻始終沒有取得突破性的進展。但是進入2010年之后，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多維技術(shù)為代表的生態(tài)系統(tǒng)逐漸發(fā)展和成熟，人工智能技術(shù)及其應用也逐步提速，其應用及產(chǎn)品也已融入人們的工作、生活和學習之中，并日益嵌入各種智能產(chǎn)品、智慧應用、智慧系統(tǒng)或行業(yè)（領(lǐng)域）之中，如，智慧交通、智慧金融、智慧醫(yī)療、智慧校園、智慧農(nóng)業(yè)等。

2017年7月7日，Science發(fā)布一期《人工智能改變了科學》特刊，專門介紹了人工智能在各個學科領(lǐng)域取得的進展和應用[1]。尤其是人工智能在機器學習領(lǐng)域取得的重要進展：2011年IBM的Watson在美國智力問答電視節(jié)目 “危險邊緣”（Jeopardy）中打敗了人類智力競賽的冠軍，充分展示了Watson的語言認知、分析和搜索能力[2]；2016年3月至2017年5月期間，Google公司DeepMind開發(fā)出的人工智能程序——阿爾法狗（AlphaGo）戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍韓國選手李世石，隨后其升級版——大師（Master）在網(wǎng)絡(luò)上與眾多圍棋高手進行快棋對決，連贏60局，并在2017年5月3:0戰(zhàn)勝排名世界第一的我國棋手柯潔[3]。

近年來，人工智能在無人駕駛、語音合成、翻譯、速記等方面也都取得突破性進展。一時間，人工智能迅速成為各界關(guān)注的熱點，這從“百度搜索指數(shù)”（百度所提供的一個開放應用）可以得到驗證，自2014年以來，AI搜索指數(shù)平均值在顯著提升（見圖1）。

圖1 2014年1月-2017年6月“人工智能”百度搜索指數(shù)示意圖

同樣，人工智能從誕生起，便與教育應用結(jié)下不解之緣，包括人工智能專家在內(nèi)的教育工作者，都認為人工智能在教育領(lǐng)域能發(fā)揮獨特的作用。著名認知科學家和人工智能先驅(qū)Marvin Minsky（2004）就曾指出，人工智能可以開發(fā)個性化的教學機器，可以根據(jù)個體特定的情境、困難和需求，與其進行對話，幫助其理解問題或達到（實現(xiàn)）某個目標[4]……但在很長一段時間內(nèi)，人工智能除了在一些專家系統(tǒng)、智能教學系統(tǒng)等單一功能開發(fā)或應用上有所進展外，其在教育領(lǐng)域中的績效表現(xiàn)與人們的期待仍相去甚遠。

隨著制約人工智能發(fā)展的技術(shù)瓶頸不斷減小，特別是大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)逐漸成熟和普及，人工智能研究及應用也得到迅猛發(fā)展，在教育業(yè)界和學界也引起了較大關(guān)注?！缎旅襟w聯(lián)盟地平線報告（2017高等教育版）》指出，“隨著人工智能和自然用戶界面進入主流應用，很多大學正在設(shè)計機器學習算法和觸感設(shè)備，以更真實地與人類進行交互”[5]。Barbara Kurshan認為，人工智能將在學習分析、課程材料質(zhì)量評價、自適應學習和推薦引擎等領(lǐng)域中，為教育效果或效率的提升發(fā)揮十分重要的作用。而且，人工智能具有向MOOCs、混合式學習和在線學習的個體學習者們創(chuàng)建獨特的學習路徑的能力[6]。

近幾年，在我國的教育技術(shù)相關(guān)期刊中，和人工智能直接相關(guān)的研究成果不斷涌現(xiàn)，CSSCI收錄的期刊①主要包括《電化教育研究》《中國電化教育》《遠程教育雜志》《開放教育研究》《現(xiàn)代遠程教育研究》《現(xiàn)代教育技術(shù)》《中國遠程教育》等，共八本期刊。（2013年1月-2017年6月）共發(fā)表與人工智能相關(guān)文章39篇，僅2017年1-6月就發(fā)表了16篇，其中《遠程教育雜志》刊發(fā)的相關(guān)研究成果最多，見圖2。這些文章的研究主題涉及人工智能最新成果在教育各個領(lǐng)域中的應用，包括機器人學習[7][8]、深度學習[9]、個性化學習[10]、自適應學習[11]、學習分析[12][13]、情感計算[14]、智慧教育、大數(shù)據(jù)等主題（見圖3），而且相關(guān)研究主要以“學習者”為中心和以“學習過程”為核心，旨在促進學習者的學習和發(fā)展。

圖2 2013年1月-2017年6月主要核心期刊發(fā)表與“人工智能教育應用”②本文中“人工智能教育應用”等同于“人工智能在教育領(lǐng)域中的應用”。相關(guān)的成果分布

圖3 關(guān)鍵詞形成的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)示意圖（共現(xiàn)頻次=2，聚類分析閾值=3）

上述相關(guān)研究大多都熱烈擁抱人工智能最新前沿成果，研究視角主要是把其與教育過程相結(jié)合，優(yōu)化教學方式與路徑，幫助教師改善教學效果；解決學習者在各種學習情境中的困難，提供個性化學習服務；幫助教育管理者優(yōu)化決策，提升管理效率等。相關(guān)研究為人工智能在教育中的應用，提供了多維視角的理論與實踐上的論證、探索、嘗試和創(chuàng)新，也為人工智能在教育中應用、普及奠定了理論框架和指明了今后實踐應用方向。

但是，對于人工智能在教育中的應用，目前仍有一些復雜的問題有待進一步思考和解決，如，人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，是否可在已有教育應用基礎(chǔ)上，開拓新的教育應用領(lǐng)域，本文稱之為“新區(qū)”；人工智能技術(shù)在教育某些領(lǐng)域中的應用還存在一些不恰當，甚至是錯誤的認知和應用，即人工智能教育應用中的“誤區(qū)”；人工智能技術(shù)是一種增能、使能、賦能的技術(shù)，這些技術(shù)對于特殊人群的教育和成長有著重要的潛在應用價值，但這方面是我們的研究洼地，存在著“盲區(qū)”；此外，人工智能技術(shù)的使用并非是中性的、無邊界的，即教育人工智能應用有其道德邊界和倫理約束——“禁區(qū)”的存在。

因此，在當下人工智能“大熱”之際，我們有必要以辯證的、系統(tǒng)的和前瞻性的視角，對于人工智能教育應用中新區(qū)、誤區(qū)、盲區(qū)和禁區(qū)進行審視與分析，以準確地認知和把握人工智能教育中積極與消極的影響、教育目的和方向、優(yōu)勢與不足，這有助于人工智能教育研究與實踐的健康發(fā)展。

二、目前人工智能教育應用的主要技術(shù)

（一）人工智能發(fā)展的幾個階段[15][16]

1.起步階段（上世紀50年代-60年代末）

1956年，艾倫·紐厄爾（Allen Newell）、希爾伯特·西蒙 （Herbert Simon）、約翰·麥卡錫 （John Mc-Carthy）、馬文·明斯基（Marvin Lee Minsky）和亞瑟·塞繆爾（（Arthur Samuel）在美國達特茅斯學院開創(chuàng)了人工智能的研究領(lǐng)域。一開始人們信心十足，西蒙曾預言：“在二十年內(nèi)，機器將能夠做人所能從事的任何工作”。

2.停滯階段（上世紀70年代）

人工智能一開始發(fā)展速度較快，但由于硬件計算能力、人工智能程序計算復雜度高、學習數(shù)據(jù)的局限性等，人工智能的發(fā)展很快進入平臺期。一些人工智能研究項目遭到質(zhì)疑，期間，美國和英國政府還中斷了對人工智能探索性研究的資助。接下來的幾年被稱為“人工智能的冬天”。

3.曲折發(fā)展階段（20世紀80年代初-21世紀初）

由于硬件計算能力、軟件技術(shù)的發(fā)展，機器人、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)得到了廣泛應用。日本的第五代計算機項目的啟動，美國和英國政府恢復對人工智能學術(shù)研究的資助，都意味著人工智能得到了一定的發(fā)展。但是，1987年的LISP機市場開始崩潰，人工智能進入蕭條階段。而在上世紀90年代末至21世紀初，摩爾定律成功主導了硬件計算能力的提高和價格的下降，為人工智能發(fā)展和普及提供了硬件基礎(chǔ)。同時，在解決具體問題方面，人工智能也取得突破性的進展，“深藍”成為第一個擊敗世界國際象棋冠軍卡斯帕羅夫的國際象棋博弈系統(tǒng)，從而帶動人工智能廣泛應用于物流、數(shù)據(jù)挖掘、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。

4.高速發(fā)展階段（21世紀10年代-迄今）

進入21世紀10年代，人工智能的硬件能力獲得突飛猛進，單機運算能力和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力的提升使人工智能具備更高的運算能力。大數(shù)據(jù)技術(shù)使得機器學習有了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，云計算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使人工智能在機器學習、語音/圖片/視頻等處理上也有了飛速發(fā)展。如，IBM的問答系統(tǒng)（Watson）、Alphago圍棋系統(tǒng)均給人們留下極其深刻的印象。我國目前在語音識別、語音合成等領(lǐng)域取得了領(lǐng)先地位。

人工智能與教育始終是密不可分，在人工智能發(fā)展的各個階段，教育工作者始終積極嘗試將人工智能技術(shù)融入教育過程之中。如，1958年IBM用IBM650連接打印機終端進行二進制算術(shù)教學；1960年P(guān)LATO系統(tǒng)研制并投入使用；1966年美國斯坦福大學與IBM合作開發(fā)IBM1500教學系統(tǒng)；以及之后的TICCIT、PLATO II等計算機輔助教學系統(tǒng)，期間還開發(fā)出各類專家系統(tǒng)、虛擬教學（實驗）系統(tǒng)、智能授導系統(tǒng)、智能問答系統(tǒng)……因此，我們也可以說，人工智能的發(fā)展史，也是人工智能教育應用的發(fā)展史。

（二）人工智能主要技術(shù)及其教育影響

1.人工智能及技術(shù)內(nèi)涵

什么是人工智能？從學科的視角來看，人工智能是計算機科學中涉及研究、設(shè)計和應用智能機器的一個分支。它的近期主要目標在于研究用機器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智能功能，并開發(fā)相關(guān)理論和技術(shù)。從其所實現(xiàn)的功能視角來看，人工智能是智能機器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的功能，如，判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設(shè)計、思考、規(guī)劃、學習和問題求解等思維活動。人工智能分為兩個層次：弱人工智能（專用人工智能）和強人工智能（通用人工智能）[17]，弱人工智能是以通過傳感以及記憶存儲來實現(xiàn)特定領(lǐng)域或者功能為主的應用，而強人工智能是基于認知學習與決策執(zhí)行的能力，可實現(xiàn)多領(lǐng)域的綜合智能[18]，目的是要逐步實現(xiàn)人的意識、思維和情感等。

從研究與應用領(lǐng)域來看，人工智能主要集中在問題求解、邏輯推理、自然語言理解、自動程序設(shè)計、專家系統(tǒng)、機器學習、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、機器人、模式識別、機器視覺、智能檢索等領(lǐng)域[19]。為了解決這些領(lǐng)域中的問題或?qū)崿F(xiàn)相應的功能，人工智能專家不斷地開發(fā)出各類技術(shù)、工具、程序、系統(tǒng)等應用。而人工智能教育應用的主要技術(shù)就是指這些應用于教育過程的人工智能技術(shù)、工具、程序或系統(tǒng)，即以人工智能技術(shù)來支持或幫助教育教學目標的實現(xiàn)、問題的解決，促進教育過程最優(yōu)化。

2.人工智能技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代計算機技術(shù)生態(tài)的形成、發(fā)展和完善，人工智能技術(shù)取得了突破性發(fā)展。其中，計算能力的提升、大數(shù)據(jù)的形成和算法的創(chuàng)新是人工智能技術(shù)獲得突破的關(guān)鍵性因素；反過來，人工智能技術(shù)的發(fā)展又推動云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)和應用的創(chuàng)新，它們之間形成正反饋效應。

我們可以從Gartner咨詢公司每年發(fā)布的《年度新興技術(shù)成熟度曲線》[20]得到佐證。近幾年，人工智能技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新日新月異，圖4是Gartner2016年度新興技術(shù)成熟度曲線[21]。

圖4 2016年度Gartner新興技術(shù)成熟度曲線示意圖

從圖4可以看出，在新興技術(shù)當中，人工智能技術(shù)占據(jù)著非常重要的位置。因為在各類新興技術(shù)中，多將人工智能作為重要技術(shù)性功能或模塊嵌入、融入至相應技術(shù)體系中，或作為主體來實現(xiàn)某類功能，高效執(zhí)行某項功能。大致分為以下幾個方面：（1）嵌入人工智能技術(shù)——腦機界面、人體增強、情感計算、聯(lián)網(wǎng)家庭（Connected Home）、增強現(xiàn)實、個人分析、企業(yè)知識分類與知識本體管理、虛擬現(xiàn)實以及手勢控制設(shè)備；（2）融入人工智能技術(shù)的系統(tǒng)或平臺——神經(jīng)形態(tài)硬件、量子計算、認知專家顧問、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)平臺、軟件定義安全與軟件定義世界等；（3）主體性的人工智能技術(shù)——智能微塵、機器學習、虛擬個人助手、智能數(shù)據(jù)挖掘、智能工位（Intelligence Workspace）、會話式用戶界面、智能機器人、商用無人機、自動駕駛汽車、自然語言問答系統(tǒng)、數(shù)據(jù)經(jīng)紀人以及情境代理等。

3.人工智能教育應用中的主要技術(shù)

Gartner年度報告還提出了影響K-12教育的五大戰(zhàn)略性技術(shù)，并向K-12的教育CIO（首席信息官）提供“施行數(shù)字戰(zhàn)略”的教育建議。而人工智能技術(shù)或系統(tǒng)，無疑成為教育戰(zhàn)略技術(shù)中重要技術(shù)或組成部分。表1分別是2016年[22]和2017年[23]五大戰(zhàn)略性技術(shù)的內(nèi)容。

表1 Gartner發(fā)布的影響K-12教育之五大戰(zhàn)略性技術(shù)（2016與2017年度）

除了2017年排名第一的“人工智能”技術(shù)外，其它技術(shù)與人工智能相關(guān)技術(shù)并不直接相關(guān)。這說明人工智能技術(shù)作為一種增能、使能和賦能技術(shù)，除了特定系統(tǒng)是以人工智能技術(shù)為主體，如，智能教學系統(tǒng)，其它人工智能的應用主要是通過嵌入或融入到各類教學、學習、管理和決策工具、系統(tǒng)或平臺之中而發(fā)揮其相應的功能，如，數(shù)字化評價、適應性學習、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實等。在教育領(lǐng)域里，具體應用的人工智能技術(shù)領(lǐng)域較多，如，語音識別、視覺計算、可穿戴技術(shù)、情感計算技術(shù)、機器學習技術(shù)、智能挖掘技術(shù)等。

上述人工智能技術(shù)在教育應用中的形態(tài)，主要包括兩個方面：主體性與輔助性。主體性是指相關(guān)工具或系統(tǒng)以人工智能為主體，如，智能教學系統(tǒng)、智能問答系統(tǒng)、智能評價系統(tǒng)等；輔助性是指人工智能以相應的功能模塊或部分結(jié)構(gòu)嵌入至其它教學、學習和管理系統(tǒng)之中，如，自適應學習系統(tǒng)、數(shù)字化評價系統(tǒng)、教學游戲、智能教育決策支持系統(tǒng)等。

三、人工智能教育研究和應用中存在的問題及溯源

雖然國內(nèi)外教育實踐者及研究人員對人工智能教育應用采取了積極的態(tài)度，但是，由于人工智能技術(shù)本身還在不斷地進化和發(fā)展中，人工智能教育應用遠未成熟。在人工智能已取得的進展中，主要是在弱人工智能方面，而在通用性人工智能方面基本上止步不前。因此，我們需要以清醒的頭腦，認識到在人工智能教育研究和應用中還存在一些問題，如，人工智能教育應用中還存在狹隘或片面化的問題，表現(xiàn)為對于人工智能教育應用的過分樂觀或悲觀、缺乏普適性或全面性、缺失人工智能倫理或關(guān)切等。

（一）“新區(qū)”亟待拓展

這里所謂的“新區(qū)”，特指人工智能教育應用的新技術(shù)、新領(lǐng)域、新功能、新模式、新場景等方面，主要表現(xiàn)為兩個層面：一是創(chuàng)新的人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域中被應用與引進；二是人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的不同層面上更進一步地探索、拓展和延伸，以突破已有人工智能教育應用范疇，比如，人工智能與腦科學的結(jié)合、人機接口研究的應用等。

2017年7月在新媒體聯(lián)盟（NMC）發(fā)布的《地平線報告：基礎(chǔ)教育版（大綱）》中，對人工智能在教育領(lǐng)域未來4-5年的應用趨勢進行了預測：在人工智能領(lǐng)域，計算機科學正在創(chuàng)建與人類功能更為相近的智能機器。在各種信息集之間的類別、屬性和關(guān)系的獲取基礎(chǔ)上，知識工程可以通過計算機來模擬人類感覺、學習和決策行為。人工智能研究的另一個重要領(lǐng)域是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它具有重要價值，能夠通過語音識別和自然語言處理，使得用戶界面更加自然，從而實現(xiàn)一種類似于人與人之間互動的人機交互效果。

隨著底層技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能將可能通過更直觀地回應學生并與他們進行交互，從而改善在線學習、自適應學習的軟件和模擬過程[24]。但是，正如Bill Gates對人工智能所做的評價：我們開發(fā)人工智能各種潛力的努力才剛剛開始，目的是使人們的生活變得更加高效和富有創(chuàng)造力[25]。他的評價也說明了：人工智能技術(shù)發(fā)展才剛起步，人工智能技術(shù)的應用還需在各領(lǐng)域不斷探索，人工智能的教育應用也同樣如此。

目前，人工智能在教育領(lǐng)域的研究與應用中存在的問題，是人工智能應用狹窄化、碎片化，其主要表現(xiàn)為：首先，人工智能的研究多定位于教學、學習或管理層面的某個特定方面，如，在適應性（Adaptive）及個性化（Personalized）學習系統(tǒng)和綜合性的智能教學系統(tǒng)（Intelligent Tutoring System）中[26]，而忽視學習者整體素質(zhì) （正確理解并合理應用AI的素養(yǎng)）的提升和發(fā)展；其次，人工智能教育應用的情境常設(shè)定在學校教育環(huán)境中的某項活動，如，人工智能輔助教學系統(tǒng)、智能代理系統(tǒng)、智能答疑系統(tǒng)、智能化教育決策支持系統(tǒng)等[27]，從本質(zhì)上看，并未跳脫出此前的研究范疇；最后，現(xiàn)有人工智能教育應用領(lǐng)域相對狹窄，只聚焦于學校教育應用，而忽視了人工智能在企業(yè)培訓、家庭教育、繼續(xù)教育、特殊教育等領(lǐng)域中發(fā)揮的功能。

總的來說，人工智能在教育領(lǐng)域中的應用范圍相對狹窄，未形成系統(tǒng)化的、高效的應用體系，亟待我們?nèi)ダ^續(xù)拓展人工智能教育應用的“新區(qū)”。

（二）“誤區(qū)”仍需澄清

所謂“誤區(qū)”，是指人工智能在教育領(lǐng)域中的研究、開發(fā)和應用中存在著片面的或錯誤的認識和理解，存在著過于樂觀或悲觀的態(tài)度等問題。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.“智能”與“智慧”的區(qū)別與聯(lián)系

從本質(zhì)上來看，智能是人類賦予硬件或軟件具有模擬人行為的一種能力（如，知覺能力、語言理解能力、思維能力等），它是作為解決系統(tǒng)“問題”的功能具體地體現(xiàn)出來[28]，一般可視為由人將某項智能內(nèi)化于物（設(shè)備或系統(tǒng)）。智慧的含義是“利用知識經(jīng)驗作出好的/善的決策和判斷的能力”[29]，不言而喻，智慧的主體是人。祝智庭教授認為，智慧是一種高階思維能力和復雜問題解決能力，智慧的精神內(nèi)核是倫理道德和價值認同，智慧強調(diào)文化、認知、體驗、行為的圓融統(tǒng)整[30]。但是，在教育領(lǐng)域，人工智能教育應用與智慧教育常被等同或“混合”起來，很難區(qū)分兩者的邊界。我們認為，人工智能所體現(xiàn)的智能和人類的智慧具有本質(zhì)性的差異，而以培養(yǎng)人的智慧為目的的“智慧教育”和運用智能化信息技術(shù)的“智慧教育”，這兩種提法都有諸多值得商榷的地方[31]。因此，確切地說，人工智能輔助于教育（學）應用、建構(gòu)教育場景、重組教育中的要素或者重構(gòu)教育過程，才屬于人工智能的教育應用 （Artificial Intelligence in Education，AIED）。

2.人工智能教育應用中的“樂觀主義”與“悲觀主義”

與其它教育技術(shù)應用（如，教育電影、教育電視、計算機輔助教育）相似的是，一些人對人工智能的教育應用抱著過于樂觀的論調(diào)，認為人工智能教育應用將替代教師、管理者、學伴或同儕（Peer）以及傳統(tǒng)的教育環(huán)境、教育工具、教育測評等，人工智能將通過對學習者進行分析，實現(xiàn)個性化教學、答疑、評價和管理。因此，一旦人工智能在教育中普及后，將不再需要教師。

而悲觀主義者認為，人工智能的教育應用與教育技術(shù)領(lǐng)域中的其它應用一樣，仍是機器、程序、智能agent，它只是改變了我們的學習路徑、學習步距、學習環(huán)境、學習績效等，不可能一下子帶來很多本質(zhì)性的變化。即教育具有很強的“慣性”或頑固性，人工智能教育應用并不會改變教育結(jié)構(gòu)、教育模式，也不會改變學習者的學習過程、學習的本質(zhì)和目標。

事實上，這兩種觀點均存在偏頗之處。首先，人工智能技術(shù)的發(fā)展才剛剛起步，目前仍處于弱人工智能（單一領(lǐng)域、單任務）階段，遠未達到強人工智能（通用領(lǐng)域、多任務）水平。人工智能還需要多個方面取得突破才能更貼近實際，顯現(xiàn)出真實實力。其次，人類自身對于大腦結(jié)構(gòu)、功能、過程等一系列的生理機理尚知之甚少，更是無法建構(gòu)出等同于人腦思維機能的人工智能系統(tǒng)。再次，教育的本質(zhì)不僅僅是信息和知識的獲取、技能的習得，更在于人的世界觀、人生觀、審美觀和價值觀等的培育和養(yǎng)成。知識的傳授與技能的習得可以通過人工智能教育應用去優(yōu)化和實現(xiàn)，而世界觀、人生觀、審美觀和價值觀等的培養(yǎng)，則離不開教育工作者的精心教導，創(chuàng)想、創(chuàng)意、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)更離不開教師的幫助。總之，即便人工智能發(fā)展到一定程度，人工智能的教育應用過程仍需要教師的參與和引導。

（三）“盲區(qū)”有待探索

所謂“盲區(qū)”，本意是指沒有被發(fā)現(xiàn)的真實存在的場域，本文所指的“盲區(qū)”包括兩個方面：

（1）人工智能在教育應用中能夠發(fā)揮積極作用，但又被忽視的區(qū)域。目前，主流的教育技術(shù)研究和實踐領(lǐng)域主要在普通教育及成人教育（培訓）領(lǐng)域，而特殊教育有意無意成為教育技術(shù)研究和實踐的盲區(qū)，殘疾人群（包括其他智障者、失能的老年人群等）在教育技術(shù)研究和實踐中是被邊緣化的群體（Marginalized Group）[32]。同樣地，在人工智能教育應用領(lǐng)域，特殊教育也是一塊有待研究和應用的 “洼地”，屬于“盲區(qū)”。

從現(xiàn)有文獻檢索來看，人工智能技術(shù)鮮有特殊教育方面的研究與應用成果。以現(xiàn)有人工智能的教育研究或應用成果來看，人們更多地關(guān)注如何利用人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，提高普通教育領(lǐng)域中的教學、管理以及個性化學習的效果、效率和效益，實現(xiàn)教育自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、個性化，然而，卻忽視了殘疾人群的教育需求。對于殘疾人群來說，由于種種原因，他們的身心處于低能、失能、不能的狀態(tài)，從而給學習和發(fā)展帶來嚴重的障礙，如，視覺、聽覺、言語、運動、理解、表達等方面存在的障礙。其實從需求和適配度層面來看，殘疾人群在知覺能力、語言理解能力、社交能力等方面，更需要人工智能技術(shù)的介入、輔助和支持。因此，人工智能教育應用，不應該繼續(xù)忽視特殊教育領(lǐng)域。

（2）在教育理論的創(chuàng)新層面存在一定的盲區(qū)，主要指人工智能教育應用的理論創(chuàng)新滯后于技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展的需要，使得人工智能的教育實踐缺乏必要的理論指導。從宏觀層面而言，計算機技術(shù)的發(fā)展遵循“摩爾定律”，而技術(shù)發(fā)展與社會發(fā)展之間又存在著結(jié)構(gòu)性沖突，遵循“顛覆性定律”——技術(shù)在以指數(shù)變化（發(fā)展），而社會、經(jīng)濟和法律體系卻只以增量在變化[33]，人工智能教育應用也存在著類似的脫節(jié)。近年來，人工智能技術(shù)發(fā)展很快，然而，教育理論創(chuàng)新與研究的節(jié)奏卻沒能跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，理論滋養(yǎng)的相對缺失，將在實踐層面給人工智能教育應用帶來一定的盲目性。

（四）“禁區(qū)”必須令止

所謂“禁區(qū)”是指一個“未經(jīng)許可不允許進入”的特殊地區(qū)或者區(qū)域。這里隱喻為人工智能教育應用既不能做出有違信息倫理或信息法律的行為和結(jié)果，也不能做出有違教育倫理或教育規(guī)律的行為和結(jié)果。由于人工智能教育應用包括兩個層面的融合，即：第一，人工智能教育應用的基礎(chǔ)是人工智能技術(shù)；第二，人工智能教育應用的根本目標是人的教育。因此，人工智能教育應用存在兩個層次的“禁區(qū)”。

1.人工智能技術(shù)層面的“禁區(qū)”

一方面，人工智能技術(shù)的發(fā)展，特別在深度學習領(lǐng)域取得成就的原因，主要在于大數(shù)據(jù)的形成和計算能力的提升，人工智能技術(shù)離不開大數(shù)據(jù)這座富礦的支撐，也離不開大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應用。正是由于人工智能技術(shù)需要依賴智能數(shù)據(jù)的挖掘、深度學習、個體學習分析與評價等工具或方法，因此，在這過程中自然會觸及個體的隱私信息、性格取向、個性偏好、能力與智力層次等問題。即在現(xiàn)有的條件下，人工智能教育應用難免會存在泄露相關(guān)隱私等可能，使得特定個體可能遭受到相應的傷害，這還需要我們通過有效手段或技術(shù)來加以改進。

另一方面，人工智能技術(shù)并非只是中性的技術(shù)，在人機交互過程中，可能會存在不道德、倫理或法律問題。如，微軟公司2016年3月推出人工聊天智能機器人Tay，并將其放到了Twitter等社交網(wǎng)絡(luò)上，其設(shè)計目的是與18到24歲之間的年輕人進行互動。然而，在惡意網(wǎng)友的影響下，Tay發(fā)表了包括反女性主義、種族主義等不正確的言論，導致微軟在事發(fā)后立即讓Tay下線并刪除所有不當發(fā)言[34]。類似的情況，今年也發(fā)生過幾起。在人工智能教育應用過程中，我們應當預防或禁止這類狀況的發(fā)生，比如，在人機對話過程中出現(xiàn)不當言論等。

2.教育層面的“禁區(qū)”

人工智能教育應用的目的是為了促進學習績效（學習的效果、效率和效益），但前提是平等、公平和公正地合理使用。在不同文化、制度、價值取向等諸多因素交織下的社會情境中，人工智能技術(shù)存有違背教育規(guī)律和教育倫理的可能，從而成為過度教育、強迫教育或填鴨式教育的手段，淪為不良教育的“幫兇”。因此，我們需要未雨綢繆，及早制定相關(guān)政策，讓人工智能教育應用回歸、服務于“人的教育”本源，而不是以追求技術(shù)為本體，即對技術(shù)使用“禁區(qū)”的明確界定，應優(yōu)先于無節(jié)制地使用技術(shù)。

四、人工智能教育應用之思考

通過闡述人工智能教育應用中存在的新區(qū)、誤區(qū)、盲區(qū)和禁區(qū)，我們可以從三個方面進一步思考：第一，產(chǎn)生這些問題的根本原因，從微觀層面來看，原因復雜且多面，但從頂層設(shè)計的視角觀之，是否能準確定位人工智能與教育間的結(jié)構(gòu)、功能和主從關(guān)系，是產(chǎn)生這些問題的根本原因；第二，人工智能教育應用成功的關(guān)鍵是什么，即人工智能技術(shù)優(yōu)勢如何實現(xiàn)教育的目標和價值，需要給出相應的融合模式；第三，在人工智能教育應用實踐層面，應從哪些方面著手以避免或解決這些問題，形成具體的實施策略或路徑。

（一）人工智能與教育的關(guān)系

我們認為，從本質(zhì)上來看，人工智能教育應用中“四個區(qū)”的問題，歸咎于人們未能正確認知和對待人工智能與教育之間的關(guān)系。因此，需要從辯證的、系統(tǒng)的和前瞻性的多維視角，來認知和理解人工智能與教育之間的關(guān)系，這種關(guān)系如圖5所示。

圖5 人工智能教育應用的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

從人工智能教育應用的結(jié)構(gòu)來看，它相當于一個金字塔結(jié)構(gòu)，分為兩層：底層的人工智能生態(tài)系統(tǒng)和上層的教育生態(tài)系統(tǒng)。在人工智能生態(tài)系統(tǒng)中，能力基礎(chǔ)、支撐技術(shù)、數(shù)據(jù)來源是人工智能生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)性體系，在教育場景中應用的人工智能技術(shù)或系統(tǒng)是支持教育生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)；而教育生態(tài)系統(tǒng)則是相當于人工智能教育應用的上層建筑，在人工智能的增能、使能或賦能支持基礎(chǔ)上，促進著教育目標的有效實現(xiàn)——學習者的發(fā)展、創(chuàng)新與創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。

從技術(shù)上來看，人工智能技術(shù)并不是一類獨立于某一學科的技術(shù)，而是建立在相關(guān)設(shè)備或系統(tǒng)能力體系、支撐技術(shù)體系和數(shù)據(jù)體系之上的應用型技術(shù)。人工智能技術(shù)具有增能、使能和賦能的功能，能夠解決相關(guān)領(lǐng)域中問題，或提升工作效果、效率和效益。因此，無論人工智能發(fā)展和應用的深入程度如何，它始終都是一種手段，而不是目的，否則將本末倒置，在實踐層面會出現(xiàn)相應的問題。

從教育功能上來看，人工智能教育應用與教育領(lǐng)域中其它技術(shù)相比較，本質(zhì)上并沒有差異，作用點、落腳點都在教育與人本身，都為了促進教育、教學或?qū)W習績效的提高——達成教育的最優(yōu)化，從而實現(xiàn)教育目標。教育目標和價值的實現(xiàn)，主導著人工智能教育的場景、內(nèi)容、方式等，而且教育工作者（教師）的教學智慧仍是人工智能教育成功的關(guān)鍵所在。教育技術(shù)的發(fā)展史也告訴我們，技術(shù)從來不會替代教師，人工智能亦如此，即便未來幾年智能機器人大規(guī)模進入校園，教師依然還是教育的主導。否則，教育會偏離相應軌道，產(chǎn)生各種問題。

（二）人工智能技術(shù)與教育的融合模式

人工智能教育應用的核心，應回歸至教育目標和價值體系，而解決問題的關(guān)鍵是以人工智能技術(shù)的優(yōu)勢與教育過程相融合，產(chǎn)生1+1＞2的效果。根據(jù)目前人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用方式，可將人工智能技術(shù)與教育融合分為三種模式：人工智能主體性融入模式、人工智能功能性嵌入模式、人工智能輔助技術(shù)手段模式。它們共同的目標是：通過人工智能與教育恰當、有效的融合，實現(xiàn)增能、使能和賦能，進而實現(xiàn)教育的最優(yōu)化。

1.人工智能主體性融入模式

即人工智能技術(shù)在教育過程（教學、學習、管理或決策）中發(fā)揮主體性的作用，可以替代教師、咨詢者、學伴、管理者或決策者所要做的知識性、程序性、事務性的工作，如，智能教學系統(tǒng)（Intelligent Tutoring System，ITS）、智能問答系統(tǒng)、智能學習游戲、智能教務管理系統(tǒng)、智能決策支持系統(tǒng)（Intelligent Decision Supporting System，IDDS）等。它們共同的特點在于人工智能技術(shù)是整個系統(tǒng)或應用過程的核心模塊，目的是將教師、管理者、決策者從繁碎低效、簡單重復的勞動中解放出來，把更多的時間、精力和智慧投入到個性化教學、創(chuàng)造力的培養(yǎng)、設(shè)計具有創(chuàng)新價值的教育教學過程中。

2.人工智能功能性嵌入模式

即將人工智能技術(shù)視為某一支持性、支撐性、輔助性的功能模塊，有機嵌入到教育過程中。如，在學習內(nèi)容的推薦、學習分析、學習評價、學習的優(yōu)化、大數(shù)據(jù)挖掘等教學、學習、管理過程中，都有人工智能技術(shù)承擔相應的功能。在諸如適應性學習、個性化學習、個別化學習、深度學習、游戲化學習等教學過程中，也都嵌入了人工智能技術(shù)，目的是幫助教師、學習者、管理者優(yōu)化教學和管理過程。

3.人工智能作為輔助技術(shù)的模式

所謂輔助技術(shù)（Assistive Technology），是一個框架性術(shù)語，包括幫助殘疾人群的輔助性、適應性和康復性設(shè)備，且還包括選擇、定位和使用流程[35]。人工智能作為輔助技術(shù)，并不直接提升教學、學習的績效，而是能夠幫助殘疾人群縮小與正常人群在身心功能上的差距[36]，促進教育的起點公平。如，美國麻省理工學院媒體實驗室開發(fā)了一款戴在手指上的設(shè)備FingerReader（如圖6所示），使用者開啟設(shè)備后，只需沿著屏幕上或紙質(zhì)頁面中的文字行列移動指尖，F(xiàn)ingerReader就能接近實時地朗讀文本；其它的輔助科技如智能語音識別技術(shù)、智能機械手、智能假肢、智能輪椅等，均可幫助殘疾人群具備正常的行為功能。

圖6 FingerReader使用示意圖[37]

（三）人工智能教育應用中的實施策略

1.推動觀念上的轉(zhuǎn)變、理念上的變革和理論上的創(chuàng)新

隨著技術(shù)的日新月異，人工智能教育應用的周期將越來越短，應用的門檻也將不斷降低。因此，教育工作者對人工智能的本質(zhì)、應用方式、應用場景等需要有正確的認知和理解。我們需要在個性化學習、適應性學習、深度學習等理論研究層面進行深入地探索，為人工智能教育應用提供更加適切的理論框架與給養(yǎng)，以減少技術(shù)應用的誤區(qū)和盲區(qū)。通過理論研究的不斷創(chuàng)新，還可以開拓人工智能教育應用的新領(lǐng)域、新模式、新場景。

2.提升教育工作者、學習者關(guān)于人工智能應用的相關(guān)素養(yǎng)

為了合理、正確、高效地進行人工智能教育應用，積極拓展人工智能教育應用的“新區(qū)”和“盲區(qū)”，減少或避免“誤區(qū)”和“禁區(qū)”的產(chǎn)生，提升使用者的相關(guān)素養(yǎng)是十分必要的。這些相關(guān)素養(yǎng)包括：首先，各類智能教學、管理、決策系統(tǒng)需要教育工作者能知曉、理解、管理人工智能的相關(guān)應用，甚至能設(shè)計、開發(fā)與教育相關(guān)的人工智能應用；其次，要增加和提升在職教師的人工智能教育應用知識和能力，這是減少信息素養(yǎng)缺乏的在職教師存量的重要策略；再次，學習者能根據(jù)自身個性化的學習需求，熟悉、掌握人工智能技術(shù)（或系統(tǒng)）的應用。

3.強化師范生關(guān)于人工智能教育應用方面的知識與能力

我們需要在師范院?，F(xiàn)有專業(yè)開設(shè)的 《現(xiàn)代教育技術(shù)》和《計算機文化基礎(chǔ)》課程中，增加大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)性知識，以及技術(shù)系統(tǒng)的應用等的介紹和學習。有條件的師范大學，最好能單獨開設(shè)人工智能、人工智能與教育等相關(guān)課程。通過較系統(tǒng)的課程學習，為未來教育工作者提供相應的知識和技術(shù)儲備，這也是培養(yǎng)增量教師的人工智能教育應用能力的主要途徑。

4.規(guī)范教育大數(shù)據(jù)的應用標準，明晰人工智能教育應用的倫理邊界

教育大數(shù)據(jù)涉及教育者、學習者、管理者等各個層面的隱私數(shù)據(jù)和安全數(shù)據(jù)問題，誰能看到這些大數(shù)據(jù)、誰能使用大數(shù)據(jù)、人工智能分析大數(shù)據(jù)的哪些方面（如，個性、性格、行為偏好、智力層次、學習水平等）、誰能應用大數(shù)據(jù)分析獲得結(jié)果，等等，這些都值得我們重視與妥善解決。數(shù)據(jù)泄露、不受限的人工智能教育應用，將可能偏離教育的方向，產(chǎn)生一些倫理甚至是法律問題。為此，我們除了應用區(qū)塊鏈技術(shù)等強化數(shù)據(jù)的保護之外，更多的是需要從倫理乃至法律層面進行規(guī)范。前不久，Google、Facebook、Amazon、IBM以及Microsoft正式宣布成立 “AI合作組織”（Partnership on AI），并成立人工智能倫理咨詢委員會，探討人工智能應用和研究的倫理邊界，以保障人工智能應用符合人類社會的共同利益[38]。

5.鼓勵和支持特殊教育領(lǐng)域中的人工智能教育應用

據(jù)統(tǒng)計，我國殘疾人總?cè)藬?shù)達8502萬人，其中又以視力殘疾、聽力殘疾、肢體殘疾占絕大多數(shù)[39]。他們在接受普通教育、繼續(xù)教育、相關(guān)培訓時，亟需人工智能技術(shù)的輔助，從而滿足正常學習的功能需求。這是當前人工智能教育應用中很少涉及和研究的領(lǐng)域，而特殊教育恰恰又是最為需要人工智能技術(shù)的領(lǐng)域之一。國外已在研究如何通過人工智能強化、再造殘疾人肢體以及軀體反應、對話等技術(shù)，我國也需要大步跟上。

五、結(jié)語與展望

總之，人工智能教育應用已成為教育信息化研究的新熱點。我們只是在已有研究基礎(chǔ)上作了一些新的探索：首先，初步廓清人工智能教育應用中幾個易被忽視的問題——新區(qū)的拓展、誤區(qū)的澄清、盲區(qū)的探索和禁區(qū)的底線。針對這些問題，討論了人工智能技術(shù)與教育之間的定位關(guān)系——人工智能的增能、使能和賦能的功能，主要是服務和支持教育目標與價值的實現(xiàn)，促進教育的最優(yōu)化；其次，在不同情境下，人工智能與教育的融合模式也不盡相同，有主體性、嵌入性和輔助性三種融合模式，共同目標是有效發(fā)揮人工智能教育應用的增能、使能、賦能作用；最后，從解決具體問題入手，提出了人工智能教育應用的實施策略。

2017年7月20日，我國發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，其中明確提出：“智能教育”——利用智能技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學方法改革，構(gòu)建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系……建立以學習者為中心的教育環(huán)境，提供精準推送的教育服務，實現(xiàn)日常教育和終身教育定制化[40]。這說明，國家從戰(zhàn)略的高度重視人工智能教育應用，并從教育模式的建立、教學改革、教育體系的構(gòu)建以及教育任務等方面，為人工智能教育應用提出了具體目標、發(fā)展方向和遠景規(guī)劃。而本研究相關(guān)內(nèi)容與該規(guī)劃中提出的智能教育的目標、對象、內(nèi)容等層面相契合，這些均為我們今后進一步開展相關(guān)研究，提供了多維視角。

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The New Area，Misunderstanding，Blind Area and Restricted Zone in Studies and Practice of Artificial Intelligence in Education（AIED）

Zhang Kunying1&Zhang Jianian1，2
（1.School of Education，Huaibei Normal University; 2.Anhui Big-data Research Center on University Management，Huaibei Normal University，Huaibei Anhui 235000）

The technological ecosystem of big data，cloud computing and mobile internet has been driving artificial intelligence to develop quickly.Meanwhile，it also promotes studies and practice of artificial intelligence in education （AIED）.However，there are certain problems in AIED，such as the cognition of nature，concepts and attitude，practical field and boundary of AIED. Firstly，after combing the status quo and development of AIED，this paper analyzes the new area，misunderstanding，blind area and restricted zone of the studies and practice of AIED.And then，the paper illuminates the relationship，integrating model between artificial intelligence and education，and puts forward proposals for AIED.The paper also provides the theoretical framework of integrating artificial intelligence and educational nature，it can provide theoretical reference value of making use of AIED to realize the optimization of the educational process.

Artificial intelligence;AI;Artificial intelligence in education（AIED）;Educational ecosystem;Educational model

G40-057

A

1672-0008（2017）05—0054—10

2017年8月6日

責任編輯：呂東東

本文系安徽省人文社科重點項目“兒童數(shù)學學習障礙診斷專家系統(tǒng)研究”（項目編號：SK2016A0823）；安徽省哲學社會科學規(guī)劃一般項目“微媒體語境下家庭教育資源平臺建設(shè)研究”（項目編號：AHSKY2016D34）；淮北師范大學教學研究項目“基于微課的高校公共實驗課網(wǎng)絡(luò)化研究”（項目編號:2015XXH195）的研究成果。

張坤穎，碩士，淮北師范大學教育學院副教授，研究方向為數(shù)字化學習、網(wǎng)絡(luò)教育；張家年，博士，淮北師范大學教育學院副教授，研究方向為網(wǎng)絡(luò)教育應用、信息資源管理，系本文通訊作者。