浙江省人工智能教育探索與實(shí)踐

胡小杰

摘? 要 研究浙江省推進(jìn)人工智能教育的政策導(dǎo)向和具體舉措，梳理總結(jié)人工智能教育和人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中應(yīng)用的主要形式，分析存在的問(wèn)題，并對(duì)人工智能教育發(fā)展提出意見(jiàn)和建議。

關(guān)鍵詞 浙江省;人工智能;教育信息化;信息技術(shù);智慧教育;機(jī)器人;編程教育;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室;大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）03-0004-03

1 前言

人工智能作為信息技術(shù)的更高發(fā)展階段，毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)深層次推動(dòng)教育教學(xué)改革和創(chuàng)新發(fā)展，進(jìn)而給未來(lái)教育帶來(lái)機(jī)遇和挑戰(zhàn)。近年來(lái)，浙江省積極探索和實(shí)踐，努力推進(jìn)人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用。

2 政策引導(dǎo)，統(tǒng)籌推進(jìn)人工智能教育

強(qiáng)化信息技術(shù)課程教學(xué)? 人工智能作為現(xiàn)代信息技術(shù)的重要組成部分，開(kāi)設(shè)相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行基礎(chǔ)性教育勢(shì)在必行。浙江省作為全國(guó)首批高考改革試點(diǎn)省份，將信息技術(shù)納入高考“7選3”選考范圍。早在2014年，浙江省教育廳就將算法與程序設(shè)計(jì)納入信息技術(shù)課的選修課目之中，且從2018年起，浙江省信息技術(shù)教材編程語(yǔ)言從VB語(yǔ)言更換為人工智能標(biāo)配語(yǔ)言Python，并將增加人工智能、大數(shù)據(jù)等相關(guān)領(lǐng)域的課程內(nèi)容。

注重人工智能教育載體建設(shè)? 為深化課程改革，推進(jìn)人工智能等信息技術(shù)應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)和學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力的培養(yǎng)，自2014年以來(lái)，浙江省全面推進(jìn)學(xué)科教室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，以豐富的學(xué)科資源和信息技術(shù)為支撐，延伸和拓展教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教與學(xué)的方式，在中小學(xué)推廣編程教育、機(jī)器人教育等人工智能教育。截至2017年底，全省40%的中小學(xué)校建有創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。為進(jìn)一步推進(jìn)人工智能在教育教學(xué)中的應(yīng)用，浙江省啟動(dòng)建設(shè)100所教育機(jī)器人應(yīng)用試點(diǎn)示范學(xué)校，通過(guò)示范引領(lǐng)，逐步推廣編程教育;同時(shí)，通過(guò)試點(diǎn)推動(dòng)學(xué)校探索應(yīng)用人工智能有關(guān)技術(shù)，不斷優(yōu)化創(chuàng)新教育資源配置、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)內(nèi)容、教與學(xué)方式、教育評(píng)價(jià)和教育管理流程，提升教育信息化應(yīng)用水平。

加強(qiáng)技術(shù)研究和推廣? 2017年12月，浙江省教育廳和有關(guān)人工智能科研機(jī)構(gòu)建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，探索“人工智能+教育”新模式，開(kāi)展智能語(yǔ)音、智能閱卷和大數(shù)據(jù)技術(shù)等研究成果在浙江的應(yīng)用試點(diǎn)和推廣，推進(jìn)語(yǔ)音技術(shù)在浙江省教育教學(xué)中的應(yīng)用，為中小學(xué)校建設(shè)智慧校園環(huán)境和實(shí)現(xiàn)基于技術(shù)的教育教學(xué)創(chuàng)新提供服務(wù)。2018年1月，浙江省基礎(chǔ)教育精準(zhǔn)教學(xué)研究院成立，重點(diǎn)開(kāi)展基于人工智能和大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)、精準(zhǔn)學(xué)習(xí)以及精準(zhǔn)教研等方面研究，并逐步進(jìn)行中小學(xué)人工智能教材編制、學(xué)生生涯規(guī)劃支持等。

3 點(diǎn)面結(jié)合，探索人工智能應(yīng)用

中小學(xué)人工智能教育? 近年來(lái)，浙江省以編程教育和機(jī)器人教育為主線，推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育。杭州市上城區(qū)與下城區(qū)、金華蘭溪市、衢州市常山縣等地利用好好搭搭等在線編程教學(xué)平臺(tái)，在中小學(xué)校全面推廣編程教育，在開(kāi)展大班教學(xué)、普及編程知識(shí)的基礎(chǔ)上，給學(xué)生充足的想象力發(fā)揮空間，支持學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意。

浙江省級(jí)資助建設(shè)200余個(gè)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，在原有部分學(xué)校開(kāi)展機(jī)器人競(jìng)賽的基礎(chǔ)上，開(kāi)展智能機(jī)器人拓展性課程教學(xué)，讓學(xué)生了解機(jī)器人各個(gè)傳感器的功能，學(xué)習(xí)編寫(xiě)簡(jiǎn)單的機(jī)器人控制程序，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。溫州市、杭州市和嘉興市等地部分縣（市、區(qū)）利用虛擬機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)，在中小學(xué)全面推行機(jī)器人教學(xué)。

同時(shí)，部分學(xué)校以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為載體，開(kāi)展人工智能研究性學(xué)習(xí)。如浙江大學(xué)附屬中學(xué)聯(lián)合浙江大學(xué)智能系統(tǒng)安全實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和圖形學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、光學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、天學(xué)網(wǎng)等，開(kāi)發(fā)相應(yīng)選修課程并建設(shè)人工智能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)智能機(jī)器人比賽、VR創(chuàng)客、3D建模等項(xiàng)目開(kāi)展研究型學(xué)習(xí)。

人工智能技術(shù)應(yīng)用

1）應(yīng)用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)開(kāi)展普通話和英語(yǔ)口語(yǔ)測(cè)試。應(yīng)用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)發(fā)音、語(yǔ)音語(yǔ)調(diào)、詞匯語(yǔ)法等，并能更加客觀地評(píng)估學(xué)生的口語(yǔ)水平。溫州市普通話水平測(cè)試打破傳統(tǒng)的“人人對(duì)話”、考試放錄音考聽(tīng)力的模式，代之以“人機(jī)對(duì)話”，解決了人工評(píng)分中組織困難、成本高昂、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一等問(wèn)題。寧波、溫州、嘉興等市將原來(lái)的中考英語(yǔ)聽(tīng)力考試完善為聽(tīng)說(shuō)能力考試，并通過(guò)人機(jī)對(duì)話方式實(shí)施，更好地適應(yīng)了現(xiàn)代英語(yǔ)測(cè)評(píng)的新要求，改變了以往中學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)中存在的“啞巴英語(yǔ)”現(xiàn)象，提升學(xué)生的英語(yǔ)聽(tīng)力和口語(yǔ)應(yīng)用能力，提高英語(yǔ)教學(xué)質(zhì)量。

2）應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)開(kāi)展校園智能管理。人臉識(shí)別技術(shù)在不少學(xué)校的校園安防、班級(jí)管理等方面得到運(yùn)用，代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式管理方式，可以使教師從繁重的工作中解脫出來(lái)，把更多的精力投入創(chuàng)造性的教育工作中去。杭州市綠城育華親親學(xué)校、杭州第十四中學(xué)應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)學(xué)生刷臉進(jìn)出學(xué)校，并以此完善訪客管理;浙江理工大學(xué)學(xué)生刷臉進(jìn)圖書(shū)館借書(shū);杭州第十一中學(xué)食堂實(shí)現(xiàn)學(xué)生刷臉支付。

3）應(yīng)用教育服務(wù)機(jī)器人輔助教學(xué)與管理。教育機(jī)器人在教學(xué)和管理方面能夠分擔(dān)部分教師的職責(zé)，如應(yīng)用教育服務(wù)機(jī)器人為學(xué)生提供學(xué)習(xí)輔助，自主對(duì)學(xué)生的作業(yè)、測(cè)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)分，評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)要點(diǎn)的掌握情況。杭州市大禹路小學(xué)于2017年5月引入智能機(jī)器人并開(kāi)展智能機(jī)器人運(yùn)用及管理的實(shí)踐研究，如運(yùn)用機(jī)器人開(kāi)展晨檢，記錄學(xué)生在校表現(xiàn)，并進(jìn)入課堂輔助教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探究的興趣。浙江金融職業(yè)學(xué)院引入智能圖書(shū)管理員，能夠準(zhǔn)確識(shí)別學(xué)生并根據(jù)學(xué)生的閱讀記錄個(gè)性化推薦書(shū)籍，還可以對(duì)話解答圖書(shū)館和圖書(shū)的有關(guān)問(wèn)題。

4）應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)精準(zhǔn)推送教育資源。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠基于學(xué)習(xí)者表現(xiàn)和知識(shí)掌握情況，為每個(gè)學(xué)習(xí)者按需推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、方法。2016年，浙江省承擔(dān)了中央電化教育館立項(xiàng)課題“基于省級(jí)教育資源公共服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用的大數(shù)據(jù)分析研究”，在該課題的引領(lǐng)下，依托之江匯教育廣場(chǎng)積極開(kāi)展大數(shù)據(jù)研究與實(shí)踐，建成數(shù)據(jù)開(kāi)放和采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化模塊，基于空間應(yīng)用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)伴隨式采集;分析、挖掘海量靜態(tài)數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)，結(jié)合用戶屬性和用戶行為數(shù)據(jù)為每一位學(xué)習(xí)者精細(xì)畫(huà)像，初步實(shí)現(xiàn)教育資源精準(zhǔn)推送和個(gè)性化搜索，實(shí)現(xiàn)教育資源應(yīng)用數(shù)據(jù)可視化。

5）應(yīng)用知識(shí)圖譜和機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)展自適應(yīng)學(xué)習(xí)。人工智能可以提供自適應(yīng)學(xué)習(xí)方案，不斷更新內(nèi)容，具有高度的個(gè)性化服務(wù)。人工智能基于機(jī)器學(xué)習(xí)的推斷結(jié)果和海量數(shù)據(jù)集的消化和處理，完成任務(wù)并做出決定，從而更好地發(fā)現(xiàn)每一個(gè)學(xué)生不同的需求，然后量身定制其所需要的教育。衢州書(shū)院中學(xué)自2015年起，啟動(dòng)基于大數(shù)據(jù)的初中學(xué)業(yè)水平診斷的課題研究，開(kāi)發(fā)基于大數(shù)據(jù)的二維（知識(shí)+能力）教學(xué)質(zhì)量診斷系統(tǒng)，按照“制定測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)、形成測(cè)評(píng)工具、實(shí)施數(shù)據(jù)采集、分析數(shù)據(jù)樣本、促進(jìn)行為改進(jìn)”五個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)展教學(xué)診斷。臺(tái)州市椒江區(qū)第二中學(xué)、浙江天臺(tái)赤城中學(xué)等學(xué)校應(yīng)用自適應(yīng)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)，在教學(xué)各環(huán)節(jié)向教師呈現(xiàn)學(xué)生水平差異性與個(gè)性，使教師獲得多層次、針對(duì)性的教學(xué)依據(jù)，從而調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)策略，并按知識(shí)能力圖譜自動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行微課學(xué)習(xí)以及有針對(duì)性的精準(zhǔn)練習(xí)。

6）應(yīng)用視覺(jué)識(shí)別和語(yǔ)義分析技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)閱卷。應(yīng)用視覺(jué)識(shí)別和語(yǔ)義分析技術(shù)進(jìn)行智能評(píng)分、作文批改等，更加公平、高效，可以使教師從低附加值的簡(jiǎn)單重復(fù)工作中自我解放。麗水第二高級(jí)中學(xué)應(yīng)用智批改產(chǎn)品對(duì)英語(yǔ)作文實(shí)現(xiàn)機(jī)器批改，通過(guò)掃描上傳、專家定標(biāo)、智能批改、人工復(fù)評(píng)、作文報(bào)告等程序，系統(tǒng)對(duì)考試作文情況進(jìn)行詳細(xì)分析，并給出自動(dòng)評(píng)分及批改詳情報(bào)告，促進(jìn)因材施教。浙江外國(guó)語(yǔ)學(xué)院引進(jìn)阿里AI批改中文試卷，僅數(shù)秒便能精確地圈出外國(guó)留學(xué)生作文的多詞、缺詞、錯(cuò)詞和詞序錯(cuò)誤等錯(cuò)誤信息。浙江大學(xué)外語(yǔ)學(xué)院與企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)英語(yǔ)作文評(píng)閱系統(tǒng)，并在浙江大學(xué)、浙江工商大學(xué)、浙江理工大學(xué)等10余所高校試用，避免了人工閱卷的主觀性，極大降低了教師的工作量。

7）應(yīng)用數(shù)據(jù)采集和動(dòng)作捕捉技術(shù)開(kāi)展教師教學(xué)行為評(píng)價(jià)。應(yīng)用數(shù)據(jù)采集和動(dòng)作捕捉技術(shù)可以拓展教師的能力，以促進(jìn)創(chuàng)建相互協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境。紹興市柯橋區(qū)、麗水市云和縣在TEAM Model智慧型教室的基礎(chǔ)上，通過(guò)HiTeach互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)記錄課堂教與學(xué)行為數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成教學(xué)行為分析報(bào)告，幫助教師自我反思和提高。

4 推進(jìn)人工智能教育過(guò)程中存在的問(wèn)題

浙江省積極探索推進(jìn)人工智能在教育教學(xué)中的應(yīng)用，著力服務(wù)于智慧教育發(fā)展，已取得初步成效，但也遇到一些共性問(wèn)題。

技術(shù)產(chǎn)品本身有待完善? 教育與金融、醫(yī)療等其他領(lǐng)域不同，其本身是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，每個(gè)地區(qū)的教材，每個(gè)學(xué)校的教學(xué)組織，每個(gè)教師的教學(xué)方法，以及每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況、接受程度、學(xué)習(xí)速度、擅長(zhǎng)學(xué)科都不相同，教育不允許試錯(cuò)，且人工智能技術(shù)在使用中還應(yīng)關(guān)注倫理、過(guò)度依賴和網(wǎng)絡(luò)安全等問(wèn)題。

有關(guān)教學(xué)的有效數(shù)據(jù)不足? 人工智能技術(shù)的使用需要大量數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練模型，特別是教學(xué)環(huán)節(jié)的大量數(shù)據(jù)，而由于人工智能教育仍處于早期發(fā)展階段，教育大數(shù)據(jù)的采集目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，沒(méi)有深度數(shù)據(jù)集也就無(wú)法進(jìn)行深度的數(shù)據(jù)挖掘。

可復(fù)制推廣的應(yīng)用不多? 人工智能教育和人工智能技術(shù)應(yīng)用在部分地區(qū)和部分學(xué)校開(kāi)展了試點(diǎn)并逐步完善和推廣，但很多應(yīng)用仍存在應(yīng)用門(mén)檻高、用戶體驗(yàn)差、運(yùn)行不穩(wěn)定、效果不明顯等問(wèn)題，還難以推廣應(yīng)用。

教師應(yīng)用能力有待提高? 人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)教師的信息技術(shù)素養(yǎng)提出新的要求，教師的應(yīng)用能力特別是應(yīng)用人工智能開(kāi)展教育教學(xué)的能力仍有待普遍提高。

5 進(jìn)一步推進(jìn)人工智能教育應(yīng)用的思考

人工智能是引領(lǐng)未來(lái)的戰(zhàn)略性技術(shù)，也是浙江省智慧教育發(fā)展中的重要內(nèi)容。浙江省以實(shí)施《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》為契機(jī)，大力推進(jìn)人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用，積極探索和推進(jìn)精準(zhǔn)教學(xué)和管理，培養(yǎng)適合時(shí)代發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才。

推廣人工智能教育? 逐步推進(jìn)把人工智能的內(nèi)容列入基礎(chǔ)性課程和必修課程，開(kāi)發(fā)適合中小學(xué)生的人工智能課程和配套資源，通過(guò)整合信息技術(shù)課程、開(kāi)設(shè)拓展性課程等多種方式推進(jìn)人工智能科普教育，讓學(xué)生對(duì)人工智能學(xué)科研究范疇形成初步概念，了解人工智能的實(shí)際應(yīng)用;繼續(xù)推廣編程教育，通過(guò)寓教于樂(lè)的編程教學(xué)軟件、教育游戲以及機(jī)器人教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，培養(yǎng)學(xué)生的程序思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

推進(jìn)試點(diǎn)示范建設(shè)? 深入開(kāi)展智能教育試點(diǎn)示范學(xué)校建設(shè)，省級(jí)建設(shè)100所教育機(jī)器人應(yīng)用試點(diǎn)示范校和100所精準(zhǔn)教學(xué)示范校，鼓勵(lì)市、縣（市、區(qū)）和學(xué)校廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)開(kāi)展教育管理和教學(xué)試點(diǎn)創(chuàng)新，組織開(kāi)展人工智能技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)和案例展示活動(dòng)，加強(qiáng)成果總結(jié)和推廣，充分發(fā)揮優(yōu)秀試點(diǎn)的示范帶動(dòng)作用，形成以點(diǎn)帶面、共同進(jìn)步的工作氛圍和發(fā)展態(tài)勢(shì)，加快人工智能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)程，服務(wù)信息時(shí)代的教育改革和發(fā)展。

加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用研究? 系統(tǒng)深入地開(kāi)展人工智能技術(shù)和教育教學(xué)的融合研究，推動(dòng)人工智能在教學(xué)、教育管理、教育服務(wù)過(guò)程中的融合應(yīng)用，建設(shè)浙江省大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)平臺(tái)，建立覆蓋全省典型中小學(xué)校的大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用智能技術(shù)支撐人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新、教學(xué)方法的改革、教育治理能力的提升，將教師和學(xué)生從低效重復(fù)的工作中解放出來(lái)，推進(jìn)精準(zhǔn)教學(xué)、管理和評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。

人們都說(shuō)“未來(lái)已來(lái)”，但人工智能對(duì)教育的深層次影響才剛剛顯現(xiàn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能將給未來(lái)教育帶來(lái)深刻變革，改變教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織管理、教學(xué)方式和教學(xué)評(píng)價(jià)，使學(xué)習(xí)更加個(gè)性化、靈活、豐富和有趣。