人工智能與特殊教育的深度融合設計

郭利明 楊現(xiàn)民 段小蓮 邢蓓蓓

【摘要】隨著智能時代的到來，人工智能與特殊教育的深度融合將成為教育發(fā)展的重要趨勢。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前已有一些人工智能技術開始應用于聽視覺障礙者、聽覺障礙者、視覺障礙者、自閉癥患者及肢體殘疾者這五類殘障人士，為其學習及生活帶來了便利。然而，這些人工智能應用目前僅僅針對這五類殘障人士實現(xiàn)了缺陷補償，我國特殊教育的發(fā)展仍面臨五大現(xiàn)實難題：教材設計未考慮特殊兒童身心特征，質(zhì)量有待提升;特教師資隊伍薄弱，專業(yè)化水平亟待加強;學生殘障程度不一，個性化教學仍需努力;學生障礙類型多樣，便利化管理難以實現(xiàn);醫(yī)療救助和健康診斷欠缺，學生健康保障水平需提升。為此，研究者嘗試構(gòu)建人工智能與特殊教育的深度融合框架，探討利用人工智能技術破解特殊教育發(fā)展五大難題的思路。最后，結(jié)合前文人工智能與特殊教育的深度融合設計思路，文章反思在實踐過程中可能面臨的問題，并提出了相應的解決對策。

【關鍵詞】? 特殊需要的學習者;聽覺障礙：視覺障礙;自閉癥;專家系統(tǒng);智能機器人;新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知

【中圖分類號】? G642.0? ? ? ?【文獻標識碼】? A? ? ? ?【文章編號】? 1009-458x（2019）8-00010-10

一、引言

1956年，美國達特茅斯學院（Dartmouth College）的麥卡錫（John McCarthy）等提出人工智能（Artificial Intelligence，AI）概念，指出要讓機器像人一樣認知、思考和學習（陳凱泉， 等， 2017）。人工智能一經(jīng)提出便受到了狂熱的追捧，但到了20世紀七八十年代，由于發(fā)展遇到瓶頸，人工智能開始遇冷，之后一直處在緩慢發(fā)展階段。近年來，隨著機器學習和深度學習算法的迅猛發(fā)展，人工智能再度回到人們的視野中，引起了一股“人工智能熱潮”。2016年3月，谷歌計算機圍棋程序AlphGo以3∶0的戰(zhàn)績完勝圍棋高手李世石，這一事件使人們對人工智能的關注度持續(xù)高漲。2017年10月，智能機器人Sophia被沙特阿拉伯授予公民身份，成為地球上首位獲得公民身份的機器人，這一事件使人們感嘆人工智能發(fā)展的驚人速度。人工智能也成為各國發(fā)展重點，美國于2016年10月連續(xù)發(fā)布了《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》和《為人工智能的未來做準備》兩份報告（National Science and Technology Council， 2016），中國于2017年7月發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》（國務院， 2017），英國則于2017年10月發(fā)布了《在英國發(fā)展人工智能產(chǎn)業(yè)》報告（The UK Government， 2017）。

隨著技術的不斷成熟，人工智能開始應用于教育領域，受到了教育研究者與實踐者的共同關注。在研究領域，閆志明等人（2017）提出了教育人工智能（EAI），界定了其內(nèi)涵，探討了其關鍵技術與應用趨勢;吳永和等人（2017）從應用形態(tài)、技術架構(gòu)、業(yè)態(tài)趨勢三個環(huán)節(jié)構(gòu)筑了“人工智能+教育”的生態(tài)系統(tǒng)，意在創(chuàng)設“人人皆學、處處能學、時時可學”的智慧化教育環(huán)境，創(chuàng)新學習方式和教學模式，從而為師生及管理者提供恰當?shù)?、個性化的優(yōu)質(zhì)服務。在實踐領域，有學校開始利用人工智能技術（比如語音識別、拍照搜題、智能批改等）和數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）技術來跟蹤和監(jiān)測學生的相關學習數(shù)據(jù)，從而支持個性化學習;教育人工智能產(chǎn)品也不斷問世，如美國McGraw Hill Education公司的互動教材Learn Smart、智能教科書Smart Book，英國EZ Education公司的Doodle Maths數(shù)學學習測評平臺，中國科大訊飛公司的智慧微課工具、智慧紙筆課堂、智慧作業(yè)平臺、智慧組卷工具以及智學產(chǎn)品2.0等，這些產(chǎn)品為人工智能應用于教育領域奠定了堅實的基礎。

總的來說，當前人工智能與教育的融合探索主要聚焦在基礎教育和高等教育領域，并取得了一些成績。作為整個國民教育的重要組成部分，特殊教育與人工智能的結(jié)合同樣具有無限的可能性。隨著智能時代的到來，人工智能與特殊教育的深度融合也將成為教育發(fā)展的重要趨勢之一?；诖耍恼聡L試構(gòu)建人工智能與特殊教育的深度融合框架，探討借助人工智能技術破解特殊教育發(fā)展五大難題的思路，期望能為人工智能助力特殊教育創(chuàng)新發(fā)展提供一定的借鑒和指導。

二、特殊教育面臨的突出問題

在我國，特殊需要的學生主要包括聾啞學生、聽障學生、視障學生、智障學生、自閉癥患者及肢體殘疾者，這些學生由于先天或者后天缺陷的存在，在心理上、生理上及健康上存在問題。人工智能在特殊教育中大有可為，它可以延伸人類器官的功能。對于特殊學生而言，智力或者身體的不足可以借助技術實現(xiàn)缺陷補償，憑借人工智能應用，增強其身體器官功能，縮小和主流人群的差距，實現(xiàn)向健全人的跨越。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外已有一些人工智能技術開始應用于特定的殘障群體，為其學習、生活及健康帶來了福利，如在國內(nèi)，北京聯(lián)合大學特殊教育學院利用科大訊飛聽見語音轉(zhuǎn)寫系統(tǒng)為聽障學生授課;哈爾濱點醫(yī)科技開發(fā)出了情感智能機器人RoBoHoN來幫助自閉癥患者進行康復治療。在國外，羅納德·科爾教授的團隊研發(fā)出智能導學系統(tǒng)來幫助聾啞兒童進行詞匯學習;牛津大學計算機科學系的一個團隊研發(fā)出名為LipNet的新人工智能系統(tǒng)來幫助聽力障礙者進行讀唇，實現(xiàn)“聽見”的可能;Aira公司將機器學習與智能輔助眼鏡融合在一起，幫助視覺障礙者同步獲取周邊環(huán)境信息，為其學習和生活提供了幫助;英國一所小學使用一個類人智能社交機器人NAO來幫助治療自閉癥譜系障礙者（ASD）;俄羅斯ExoAtlet公司生產(chǎn)的“智能外骨骼（智能假肢）”能夠幫助上半身完好的肢體殘疾者完成基本的行走及一些特殊動作訓練。

綜上所述，這些人工智能應用目前僅僅針對這五類殘障人士實現(xiàn)了缺陷補償，而對于特殊教育中存在的一些其他問題并沒有提供針對性的技術解決方案，比如：教材設計問題、特教師資隊伍問題、個性化教學問題、便利化管理問題、學生健康保障問題。當下，我國特殊教育發(fā)展仍面臨以下五大現(xiàn)實難題。

（一）教材設計未考慮特殊兒童身心特征，質(zhì)量有待提升

特殊教育的教材需要經(jīng)過特殊的處理，方可投入使用，以保證特殊學生能夠理解其中的內(nèi)容。目前，我國特殊教育中的教材基本上是基于普通教材改造而成，即在其基礎上加入些許特殊教育成分，如盲文的添補、圖片的特殊處理等。結(jié)合筆者之前對江蘇、江西、海南三地特殊教育教師的了解及文獻分析發(fā)現(xiàn)，有相當一部分地區(qū)特殊教育中使用的教材并未全面考慮特殊兒童的身心特征，如個性特征、心智發(fā)展、殘疾狀況等，因而設計不合理（白瑞霞， 2018），質(zhì)量有待提升。特殊學生由于先天或后天因素而具有不同類型、不同程度的缺陷，學習不符合其身心特征的教材，對于他們來說尤為困難，甚至是不公平的。因此，教師教起來也會很困難，從而導致特殊教學質(zhì)量低下，無法達到預定的教學目標。

（二）特教師資隊伍薄弱，專業(yè)化水平亟待加強

專業(yè)化的特教師資隊伍是特殊教育中一支必不可少的力量，但是，目前特教師資隊伍相對薄弱。首先，專任教師數(shù)量相對較少（郭炯， 等， 2016）。根據(jù)教育部發(fā)布的《2017全國教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》數(shù)據(jù)顯示，義務教育階段全國特殊教育在校生27.08萬人，面對如此龐大的特教學生群體，我國特殊教育學校專任教師5.3萬人，同比增長0.3萬人（教育部， 2017），每年特教師資數(shù)量的增長遠遠不夠滿足需求。其次，特殊教育教師結(jié)構(gòu)不平衡，專業(yè)化程度低（馮幫， 等 2015）。特殊教育工作專業(yè)性極強，目前就學歷層次而言，特教師資隊伍主要以大專和本科為主，研究生層次極少;就職稱而言，初級和中級占了很大的比重，高級極少;就專業(yè)背景而言，縱觀全局，半數(shù)以上教師并不是特殊教育專業(yè)出身，而是其他學科的教師經(jīng)過簡單培訓轉(zhuǎn)行過來（張茂林， 等， 2015）。所有這些，在某種程度上限制了特殊教師的專業(yè)素質(zhì)水準，影響了對特殊學生真正需求的發(fā)掘，不利于特殊學生的健康成長，不利于開發(fā)特殊學生的優(yōu)勢潛能。

（三）學生殘障缺陷不一，個性化教學仍需努力

截至2016年底，我國已有49.2萬在校特殊學生（搜狐網(wǎng)， 2016），其中，視力障礙學生3.61萬人，聽力障礙學生9.00萬人，智力缺陷學生26.05萬人，其他特殊學生10.51萬人，數(shù)量龐大并且缺陷類型不一。因而在教學中就需要全面考慮特殊學生的身體狀況、認知水平、個性特點、學習風格等（鄭權(quán)， 等， 2018）。當前我國基本形成以“普通學校隨班就讀為主體、特殊教育學校為骨干、送教上門為補充”的特殊教育格局（教育部， 2017），并且教育部指出“隨班就讀”還將是特殊教育的前進方向。普通學校隨班就讀主要招收中度和輕度的聽障、智障、視障、精神情緒障礙和肢體障礙等特殊學生。由于缺陷類型不一這一主要因素，再加上資源教室缺乏、教師精力有限，隨班就讀幾近隨班混讀（丁勇， 2017），特殊學生的教學變得沒有針對性，個性化教學仍需努力。同樣，特殊學校也面臨著類似的突出問題，尤以經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)為顯著。我國特殊學校招生主要面對有限的特殊群體，一般主要是聽視覺障礙學生、聽障學生、視障學生、智障學生、自閉癥患者。在教學過程中，雖然會進行分類教學，但是針對性不強，一般按照智力和聽力是否正常來教學。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，聽視覺障礙兒童由于智力正常通常作為一類來教學;智障學生、腦癱兒及自閉癥學生因其聽力正常而經(jīng)常與聽力完好的其他障礙學生混在一起教學，然后再進行個別康復訓練，彌補缺陷。除此之外，特殊學校很少依據(jù)學生缺陷的不同及程度來進行“對癥下藥”式的個性化教學。

（四）學生障礙類型多樣，便利化管理難以實現(xiàn)

一個受教育的正常學生需要依靠學校的制度和條例來進行管理，但這一方法用在特殊學生身上就會相對困難。特殊學生由于生理上的缺陷，可能自卑感強、缺乏自信心，到校后不愿與老師和其他學生交流，易引發(fā)問題（邱淑女， 2016）。生硬的管理條例加在他們身上，效果會適得其反。殘障學生類型眾多，個體差異較大，用統(tǒng)一的方式管理顯然不精準、不便利，無法確保其在生活、風險及康復方面得到有效管理，如視障學生因其看不清或者看不見，在日常生活和學習中時時刻刻需要別人的幫助，在一定程度上消耗著眾多人力，使管理難以接續(xù)進行;肢體殘疾者因其行動不便，需要生活教師時刻盯著，以防意外發(fā)生，使管理的效率變得低下、管理的方式變得呆板。此外，特殊學生的生活自理能力有一定的不足，稍微超出教師的監(jiān)管范圍就很容易出現(xiàn)問題、盡管特殊學校已經(jīng)做好了十足的準備，但特殊學生的不穩(wěn)定性，使管理者很難走進其內(nèi)心，意外事故時有發(fā)生，這成為學生便利化管理的一個阻礙，也是一個極大的挑戰(zhàn)。

（五）醫(yī)療救助和健康診斷欠缺，學生健康保障水平需提升

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，國民物質(zhì)生活有了一定的保障，特殊教育在醫(yī)療救助、康復、護理養(yǎng)育等方面有了一定的改善（張偉鋒， 2013），但是問題依舊存在。首先，醫(yī)療救助不及時。醫(yī)療機構(gòu)和特殊學校之間還沒有形成無縫對接，多數(shù)情況下是依靠特殊學校人為監(jiān)管學生的醫(yī)療健康，當特殊學生突發(fā)疾病時，無法第一時間得到醫(yī)療救助。其次，健康診斷頻率低。特殊學生是一個弱勢群體，他們的心理健康、生理健康、精神健康都需要時刻關注。對于東部地區(qū)的特殊學校而言，一般有一月一次的定期健康診斷，但是頻率仍然相對較低，而中、西部地區(qū)特殊學校健康診斷頻率更低甚至為零（張潔華， 等， 2016），此情況下特殊學生的健康不能得到及時關注，易產(chǎn)生問題，比如抑郁、肢體受傷等。醫(yī)療機構(gòu)與特殊學校形成無縫對接的醫(yī)療救助是至關重要的，僅依靠特教學校的人為的監(jiān)管可能會忽略某一個方面，從而產(chǎn)生難以預料的問題。適當和及時的健康診斷對特殊學生的健康成長是必不可少的，因為特殊學生不僅需要知識的熏陶和技能的培養(yǎng)，還需要一個安全、健康的成長環(huán)境。

三、人工智能與特殊教育的融合框架

（一）融合的指導思想

人工智能與特殊教育的融合將是智能時代教育發(fā)展的一大趨勢。特殊教育是一個極其復雜的系統(tǒng)，人工智能與其深度融合有著科學的思想基礎，即全納教育理念、缺陷補償理論及多元智能理論。

1. 全納教育理念（Inclusive Education）

1994年，在西班牙“世界特殊需要教育大會”上通過的《薩拉曼卡宣言》中提出了全納教育（Inclusive Education）的概念，指出“學校應該接受所有兒童，特別是特殊需要學生”，并且對其思想和內(nèi)涵進行了闡釋（彭霞光， 2008）。全納教育理念是聯(lián)合國教科文組織一直提倡的全民教育的重要組成部分，同時也是全民教育思想的延伸與拓展，其本質(zhì)是強調(diào)教育公平，重視弱勢群體的受教育權(quán)利（周滿生， 2008）。全納教育理念提倡人權(quán)觀、平等觀、民主觀、價值觀及教學觀，同時也提倡所有兒童的不同需求都能夠得到滿足。人工智能與特殊教育的深度融合旨在：讓所有特殊人群有進入正常學習的可能，最大程度挖掘其潛能;讓所有特殊人群能夠有機會更高效地學習，最大程度發(fā)揮其價值;讓所有特殊人群的不同需求能夠有機會得到滿足，最大程度實現(xiàn)其補償效應。由此，全納教育理念和人工智能與特殊教育的深度融合在一定程度上有了一個契合點，為人工智能應用于特殊教育領域指明了方向。

2. 缺陷補償理論

缺陷補償是特殊教育的重要理論之一，也是重要目的之一。所謂補償，就是抵消損失，彌補缺陷（賈靜元， 2016）。缺陷學一般用于學生在身體方面有缺陷的教育，主要包括四大領域：重聽及耳聾教育、視力障礙或失明教育、智障兒童教育、語言障礙教育（賈靜元， 2016）。缺陷補償有兩層含義：一是指用未被受損的機體去補償已受損的機體，進而出現(xiàn)新的機體組合和新的聯(lián)系;二是指運用新的技術手段治療已受損機體，使其得到部分或者全面的康復（楊現(xiàn)民， 等， 2018）。麥克盧漢認為“媒體是人體的延伸”，信息可以通過媒體通道傳遞給受教育者。在智能時代，人工智能可以極大地延伸人類器官功能。憑借人工智能的應用，我們可以傳遞大致相同的信息給特殊學生，可以利用不同的人工智能信號幫助特殊學生獲得適應社會的信息。同時，憑借人工智能技術可以開發(fā)出適應特殊學生的特殊工具來幫助其更好地接受教育。人工智能與特殊教育的深度融合將把缺陷補償?shù)膬r值發(fā)揮到最大，以人工智能技術彌補特殊學生身體或智力的不足，幫助其盡快回歸主流社會。

3. 多元智能理論

著名教育心理學家霍華德·加德納認為每個人都擁有八種智能，即語言智能、邏輯-數(shù)理智能、空間智能、運動智能、音樂智能、人際交往智能、內(nèi)省智能、自然觀察智能（Gardner， H.， 1985）。傳統(tǒng)的智力理論指出智力主要是以語言能力和數(shù)理邏輯為主、以整合方式存有的一種能力（王海榮， 2004），依靠標準化的紙筆測驗來測量，這對于特殊學生來說顯然是不利的（尹小琳， 等， 2005）。由于生理或心理上的缺陷，他們在這樣的測驗中不可能取得好成績。多元智能理論為特殊教育開辟了一個全新的視角，即任何一個特殊學生都有其優(yōu)勢智能領域。特殊教育的目的之一是以特殊的訓練讓特殊學生克服自身缺陷，同時還要深入發(fā)掘特殊學生存在的優(yōu)勢智能，通過“揚長”的方式去“補短”。在特殊教育中，我們不僅要關注特殊學生不能做什么，還要關注特殊學生能夠做什么，著眼于特殊學生優(yōu)勢智能的培養(yǎng)，真正的因材施教。人工智能與特殊教育的深度融合在于充分挖掘特殊學生的優(yōu)勢智能，從而幫助特殊學生培養(yǎng)一定的社會技能，也在于有針對性地實行個性化教學，滿足不同的特殊需求。由此，多元智能理論為人工智能運用于特殊教育領域提供了清晰的思想指導與方向指導。

（二）融合的基本原則

人工智能與特殊教育的深度融合是一個復雜的融合過程，除了需要科學的指導思想以外，還需要遵循以下三個基本原則。

1. 主體性原則

在特殊教育中，特殊學生是學習主體，一切教學活動要始終圍繞促進特殊學生的全面發(fā)展來進行。人工智能與特殊教育的融合要始終堅持特殊學生的主體性，做到技術服務于特殊學生的特殊需求、適應于特殊學生的不同缺陷。人工智能應用能夠提供海量的學習資源給所有的學習者，特殊學生經(jīng)過親身體驗獲得理性知識，從而提高自己的能力。人工智能與特殊教育的融合強調(diào)每個學生都是能動的、發(fā)展的、獨立的個體，每個學生都有著無限的發(fā)展?jié)撃?。人工智能技術的應用旨在充分挖掘其潛能，調(diào)動其主動性，培養(yǎng)其合作性與創(chuàng)造性，為師生交互建立一個良好的渠道。

2. 無差別原則

全納教育思想為殘障學生融入社會創(chuàng)造了歷史性的、突破性的機遇，無差別原則打破了殘障人與正常人之間的阻隔（董奇， 等， 2017）。無差別原則強調(diào)無論學生是否殘疾，每一位教師及管理者都應該平等對待他們，并滿足其正常需求。因為每個殘障學生都享有平等的受教育權(quán)利，享有回歸主流社會的機會。人工智能與特殊教育的融合始終堅持無差別原則，用技術手段或者工具無差別服務于每一位殘障學生，滿足不同殘障學生的特殊需求，將“每個孩子都是寶”的理念融入人工智能技術的應用中去，打破特殊教育與正常教育之間的壁壘，打破殘障人與正常人之間的阻礙。

3. 個別化教育原則

個別化教育原則是指教育者根據(jù)殘障學習者的身心特征，制訂相應的教學安排，以激發(fā)學生的主動性、積極性來建構(gòu)學習，并強化對殘障學習者的個別化指導（蘭繼軍， 等， 2003）。殘障學生因其先天或后天存在的缺陷，個別化的教學是適合他們的最佳教學選擇。智能時代的到來，使我們有更優(yōu)越、更智能的條件針對殘障學生的特點施以個性化的教學。人工智能與特殊教育的融合遵循個別化教育原則，針對不同類型的殘障學生開發(fā)出適應其特點的人工智能應用，彌補缺陷，以實現(xiàn)個性化教學，發(fā)揮特殊教育的最大價值。

（三）融合的框架設計

隨著技術的發(fā)展與智能時代的到來，人工智能或可有效解決特殊教育問題，促進特殊教育的創(chuàng)新發(fā)展，掃清特殊教育發(fā)展中的一些痛點與難點，助力特殊學生的成長與成材。本研究基于全納教育理念、缺陷補償理論及多元智能理論的科學指導，遵循主體性原則、無差異原則及個別化教育原則，構(gòu)建了人工智能與特殊教育的深度融合框架（見圖1）。

人工智能與特殊教育的深度融合在于如何運用人工智能工具或者手段去解決特殊教育發(fā)展中存在的問題，以促進智能時代中特殊教育的新發(fā)展。該融合框架以特殊教育發(fā)展中面臨的五大突出問題為核心，以人工智能工具或者手段為關鍵，利用人工智能技術逐一破解五大發(fā)展難題：運用深度學習系統(tǒng)的組織內(nèi)容和內(nèi)容交付功能來破解教材設計因素考慮不周全的問題，以提升教材及教學質(zhì)量;利用智能導師應用來破解特教師資隊伍薄弱的問題，以加強其專業(yè)化水平;運用專家系統(tǒng)（分類、課程規(guī)劃系統(tǒng)）與其他人工智能技術的結(jié)合來破解殘障學生缺陷不一、分類教學困難的問題，以凸顯個性化教學;結(jié)合專家系統(tǒng)（篩選系統(tǒng)）與其他人工智能技術來破解殘障類型多樣帶來的困難，以實現(xiàn)便利化管理;運用智能診療系統(tǒng)與智能健康管理系統(tǒng)來破解欠缺醫(yī)療救助和健康診斷的困境，以提升學生健康保障水平。

1. 破解教材設計因素考慮不周全的難題，提升教材及教學質(zhì)量

人工智能可以幫助組織并合成內(nèi)容，這種技術應用被稱為深度學習系統(tǒng)。依靠深度學習系統(tǒng)，學校和教師能夠創(chuàng)建教材和練習，適應特定課程和特殊學生的需求將成為可能。首先需要將教學大綱和特殊學生的相關數(shù)據(jù)，如學生年齡、學生的智力發(fā)展狀況、學生的心理發(fā)展狀況等導入深度學習系統(tǒng)中，然后系統(tǒng)中的算法可以通過引擎讀取特殊學生的相關數(shù)據(jù)并匹配內(nèi)容，最后系統(tǒng)會找到新的模式來生成符合學生身心特征的教科書。通過深度學習系統(tǒng)設計的教科書充分考慮特殊學生的身心特征情況，能夠提升教材的質(zhì)量，符合特殊學生認知發(fā)展水平，易于其理解教科書中的內(nèi)容。例如，Scott r. Parfitt的內(nèi)容技術公司（CTI）利用這個系統(tǒng)使教育工作者能夠組裝定制的教科書（The Notion of Artificial Intelligence， 2016）。只要教育工作者導入教學大綱、教材和學生數(shù)據(jù)等，CTI的引擎就會讀取和掌握內(nèi)容并找到新的模式來填充教科書。目前CTI正在利用這項技術為高等教育服務，未來還會應用于特殊教育領域中。此外，智能時代中特殊教育教材的形式不再是單一的紙質(zhì)化的固定課本，可能會朝著虛擬化、智能化等多樣形式發(fā)展。依托人工智能技術，可以為不同障礙的學生訂制適應其缺陷的教科書，比如：利用語音識別技術、語音合成技術、自然語言處理技術等設計能讓視障學生“看得見”的教科書，科大訊飛利用語音識別技術推出的盲人有聲電子書即是一個例子;應用智能導學系統(tǒng)（朱莎， 等， 2017）中的虛擬導師角色設計能讓聾啞學生“會說話”的教科書;將人工智能技術與增強現(xiàn)實技術相結(jié)合設計能讓行動障礙（肢體殘疾、肌肉萎縮、發(fā)育殘疾）學生“易操作”的教科書，如通過眼球的運動對虛擬化的教科書翻頁、遠距離手勢操控教科書等;借助新人工智能系統(tǒng)讀唇的功能（Assael， Y. M.， et al.， 2016）設計能讓聽障學生“聽得見”的教科書，將教科書制作成視頻嵌入該系統(tǒng)中，聽障學生通過該系統(tǒng)的讀唇功能來實現(xiàn)“聽見”。這些特殊的設計為特殊兒童的學習帶來了福祉，同時也為教師的教學帶來了福音。倘若每一位特殊兒童都有適應其身心特征的教科書并且能夠理解其中的內(nèi)容，就能在一定程度上提升特殊教學的質(zhì)量。

利用人工智能技術，依據(jù)特殊學生的身心特征，設計適應每個個體的教科書，能夠提升教材的質(zhì)量，實現(xiàn)“教材無障礙化”與缺陷補償，使特殊學生的學習更加靈活、富有彈性，方便了特殊學生理解教科書的內(nèi)容，有利于推動整個特殊教育的創(chuàng)新發(fā)展，提升教學質(zhì)量，達到特殊教育的目的。

2. 破解特教師資隊伍薄弱的難題，加強教師隊伍專業(yè)化水平

智能導師是人工智能在教育領域的一個重要應用，它能夠根據(jù)學生的興趣、習慣和學習需求為其制訂專門的學習計劃（閆志明， 等， 2017）。同樣，在特殊教育領域，智能導師也能夠成為一位“速成”的專業(yè)化教師。智能導師通過自然語言處理、語音識別技術和人臉識別技術扮演特殊教師的角色，能夠在特殊學生的學習、生活過程中，實時跟蹤、記錄和分析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自我的不斷優(yōu)化升級，以了解其特點和需求;甚至可以像想象中的朋友一樣，陪伴特殊學生，并與其進行交流，適當?shù)臅r候能夠提供鼓勵與建議以幫助解決問題，這樣可以在短期內(nèi)以人工智能技術手段來彌補特教師資隊伍的薄弱，加強教師隊伍專業(yè)化水平。例如，i寶公司開發(fā)的智能導師，不僅可以唱歌和跳舞，而且內(nèi)存了豐富的教學資源，還能用語音與殘疾兒童互動。并且，家長還可以借助遠程攝像實現(xiàn)實時監(jiān)護。語音與觸控相結(jié)合的交互場景，也可以讓視障兒童進行操作。此外，通過人臉識別技術可以對對象進行跟隨追蹤。結(jié)果表明，很多殘疾兒童愿意與智能導師一起學習、交流。智能導師在這過一程中能不斷收集殘疾兒童的相關數(shù)據(jù)，如學習行為數(shù)據(jù)、互動交流數(shù)據(jù)等，并進行分析，形成專業(yè)性的報告。此外，結(jié)合智能導師與數(shù)據(jù)挖掘技術，智能化地向特殊學生推送適應其特性的學習資源與學習活動等，迫使虛擬化的智能導師趨向?qū)I(yè)化。用教育大數(shù)據(jù)來剖析特殊學生，以了解其在生活上和學習上的真正需求，從而制訂個性化解決方案，驅(qū)動個體的個性化發(fā)展（楊現(xiàn)民， 等， 2015），呈現(xiàn)專業(yè)化的特教水平。

在人工智能技術的幫助下，可以“快速”組建一支高水平、專業(yè)化、實力強的特教師資隊伍。專業(yè)化的教師與智能化的智能導師相結(jié)合，既有利于發(fā)掘特殊學生的真正需求，從而滿足其個性化需要，也有利于開發(fā)特殊學生的優(yōu)勢潛能、發(fā)展多元智能，從而培養(yǎng)一定的社會技能，最終有利于特殊學生的健康成長。

3. 破解殘障類型和程度不一的難題，凸顯個性化教學

專家系統(tǒng)（Expert System）是人工智能的一種發(fā)展，它結(jié)合了計算機存儲專業(yè)知識的能力和一套通用的規(guī)則，旨在復制人類專家的決策過程（Hofmeister， Alan， M.， Ferrara & Joseph， M.， 1986）。國外研究表明，專家系統(tǒng)在特殊教育領域能夠?qū)μ厥鈱W生進行精準分類，凸顯個性化的教學，如2003年，Georgopoulo等人（Drigas， A. S.， & Ioannidou， R. E.， 2012）提出了一種模糊的認知地圖方法來鑒別特定語言障礙（SLI）;Jainism（Drigas， A. S.， & Ioannidou， R. E.， 2012）提出了一個名為感知器的學習障礙探測器（PLEDDOR）模型，用于識別閱讀障礙、書寫困難和數(shù)學計算障礙。專家系統(tǒng)主要是通過知識表示和智能推理來模仿人類專家，能夠準確無誤地將同一缺陷的學生歸為一類，并且能夠判別出缺陷程度、認知水平、個性特征及學習方式等，這為學校實施個性化教學提供了科學依據(jù)。不同殘障的學生需要不同的課程學習計劃，以適應其學習需求。在分類的基礎上，專家系統(tǒng)為各類障礙學生制定相應的課程學習計劃成為可能。課程規(guī)劃專家系統(tǒng)（Moore，G. B. & Others.，? A.， 2001）能專門為特殊學生規(guī)劃課程，只要將學生的殘疾狀況、心理和體能的數(shù)據(jù)以及興趣等相關信息納入系統(tǒng)，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫就可以智能生成最符合學生學習需求的課程計劃。依據(jù)精準的障礙分類及適應性的課程規(guī)劃，采用人工智能技術幫助實現(xiàn)個性化教學，改善學習效果，使殘障人士的學習發(fā)生無限可能。如智能導學專家羅納德·科爾教授研發(fā)的智能導學系統(tǒng)（朱莎， 余麗芹和石映輝， 2017）依據(jù)聾啞兒童的特性來輔助教學。在該系統(tǒng)中有一個會說話的虛擬導師，當系統(tǒng)呈現(xiàn)不同的圖片時，他會問“哪一個？”，聾啞兒童根據(jù)圖片的特點進行選擇，然后虛擬導師會說出圖片的名稱，接著聾啞兒童觀察虛擬導師發(fā)音時舌頭和嘴唇的位置及運動，并進行模仿，只有聾啞兒童正確選擇圖片且正確發(fā)音，訓練才會結(jié)束。羅納德·科爾教授的研究表明，在課堂上使用該系統(tǒng)，聾啞兒童不但能學會知識，而且表達能力也能提高。又如北京聯(lián)合大學特殊教育學院利用科大訊飛“聽見語音轉(zhuǎn)寫系統(tǒng)”為聽障學生進行授課，教師說的每一句話都能實時、準確地呈現(xiàn)在特殊學生面前。實踐證明，運用該系統(tǒng)后，不僅能提高講課效率，還能解決手語課表達不精準的問題，學生學習成績也得到了大幅提升。因此，無論是普通學校還是特殊學校，都可以用專家系統(tǒng)對特殊學生進行精準分類，規(guī)劃最符合學生需求的課程，并且依據(jù)障礙類別、缺陷程度的不同采用人工智能技術實行個性化教學。

人工智能支持下特殊教育的教學會因技術的加入而變得不同。針對不同的學生制訂不同的課程規(guī)劃，輔之以技術的手段實現(xiàn)個性化教學，能夠改善其學習效果，同時在一定程度上也能增加特殊教育教師的教學信心和成就感。

4. 破解障礙類型多樣的難題，實現(xiàn)便利化管理

篩選和評估專家系統(tǒng)（Moore， G. B. & Others， A.， 2001）通過知識表示和智能推理能對不同程度的殘障學生進行篩選和評估，有助于管理者及教師便利化與個性化實現(xiàn)對特殊學生的生活管理、風險管理及康復管理。生活管理上，已有感知信息處理專家系統(tǒng)（SIPS）應用于視覺障礙學生的生活中，學生將嵌有該類系統(tǒng)的智能可穿戴設備佩戴在身上幫助檢測障礙體，并且確定障礙物具體是什么，這樣可以讓視覺障礙學生在走路時及時調(diào)整路線，同時還能愉快地與朋友交談;已有人工智能假肢輔助上身完好的肢體殘疾者行走，甚至可以測量脈搏、電刺激、設定既定的行走模式、記錄體征數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)等，為該類特殊學生的生活管理帶來了極大的便利。風險管理上，專家系統(tǒng)結(jié)合市場上智能化可穿戴設備的定位與數(shù)據(jù)采集功能，可以實現(xiàn)家校的緊密聯(lián)系與溝通交流，有助于家長及時了解自己孩子的動態(tài)，同時也有助于管理者及教師精準掌握特殊學生的位置，降低意外事故發(fā)生概率。采用數(shù)據(jù)挖掘技術分析專家系統(tǒng)背后的數(shù)據(jù)，深入了解特殊學生的內(nèi)心世界，規(guī)避風險，鏟除便利化管理的障礙?？祻凸芾砩?，基于分類可以實現(xiàn)對不同的特殊學生進行診斷與治療，幫助其盡快融入主流社會。國內(nèi)外開始用人工智能技術（情感智能社交機器人等）來治療自閉癥患者，并且取得了不錯的效果。自閉癥患者最缺乏的就是社會溝通能力，而人工智能技術下的情感智能社交機器人可以很好地成為自閉癥患者的伙伴，通過與其交流實時獲取社交行為關鍵數(shù)據(jù)，并適時做出調(diào)整，以培養(yǎng)自閉癥患者的語言能力、社會溝通能力、情緒智力等。例如，國外赫特福德郡大學自適應系統(tǒng)研究小組開發(fā)的情感智能社交機器人Kaspar能很好地幫助自閉癥兒童進行學習，同時也幫助其康復并重新獲得語言技能和社交技能;國內(nèi)哈爾濱點醫(yī)科技開發(fā)出情感智能機器人RoBoHoN來幫助自閉癥患者進行康復治療，效果顯著，成為中國首家采用人工智能治療自閉癥患者的醫(yī)療機構(gòu)。

采用數(shù)據(jù)挖掘技術與深度學習算法、智能推理技術，分析專家系統(tǒng)背后的數(shù)據(jù)以了解各類特殊學生甚至是每個特殊學生的生活習性、存在問題、發(fā)生風險概率等，能為其生活管理、風險管理、康復管理帶來極大便利，從而推動科學化管理、個性化管理。

5. 破解欠缺醫(yī)療救助和健康診斷的難題，提升健康保障水平

在人工智能應用于醫(yī)療時，智能移動終端實現(xiàn)的智能診療、智能健康管理則是一個發(fā)展趨勢，它能提升學生的健康保障水平。在特殊教育中，“人工智能+醫(yī)療”有著無限的可能。特殊學校與醫(yī)療機構(gòu)合作，可形成無縫對接的醫(yī)療救助。醫(yī)療機構(gòu)利用智能診療系統(tǒng)對特殊學生進行定期或遠程的疾病診斷，實現(xiàn)潛在風險和疾病的及時干預與醫(yī)治。智能診療系統(tǒng)通過融合自然語言處理、認知技術、自動推理、機器學習、深度學習、信息檢索等技術來模擬專家醫(yī)生給出精確治療方案，為特殊學生減少醫(yī)療成本并建立快速診療通道;同時，將智能診療系統(tǒng)與學生的智能化可穿戴設備相結(jié)合，對特殊學生實現(xiàn)實時精準定位，萬一特殊學生發(fā)生意外，能夠?qū)ζ鋵嵤┘皶r的醫(yī)療救助，將傷害降到最低。此外，智能健康管理將人工智能技術應用到健康管理的具體場景中，目前主要應用于風險識別、精神健康、健康干預等（51CTO網(wǎng)， 2017）。在特殊教育中，第一，智能健康管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫獲取特殊學生的相關信息，并且通過數(shù)據(jù)分析識別出特殊學生疾病發(fā)生的風險，提供風險降低或預防的措施;第二，人工智能技術利用特殊學生語言、表情、聲音等數(shù)據(jù)進行情感識別，從而對其做出精神健康診斷，如Affectiva公司研發(fā)出的情緒識別技術借助攝像頭來捕捉用戶的表情，然后進一步分析其情緒的狀態(tài)或變化，從而給出精確的精神健康診斷結(jié)果;第三，運用人工智能技術定期對來自智能化可穿戴設備的特殊學生體征數(shù)據(jù)進行分析，定制健康管理計劃，對其健康問題進行干預，如Welltok借助Café Well Health的健康管理平臺，通過運用人工智能技術去分析可穿戴設備Map My Fitness和Fit Bit上的用戶體征數(shù)據(jù)，提供個性化的預防性健康管理計劃。在智能健康管理系統(tǒng)的應用中，假如一個特殊學生的健康即將出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會自動彈出預警信息和提供干預方案，并及時通知教師進行干預。在人工智能技術的支持下，可以有效預防特殊學生健康問題的產(chǎn)生，比如抑郁、心理扭曲、精神問題等，學生的健康保障水平能夠得到很大的提升。

人工智能破解特殊教育中醫(yī)療救助和健康診斷欠缺的難題有著得天獨厚的優(yōu)勢，對于解決生成性問題，如意外傷害、抑郁、心理扭曲、精神問題等是非常有效的。

四、實施中可能面臨的問題及解決對策

人工智能與特殊教育正在逐漸融合，利用人工智能技術破解特殊教育問題也會有進一步的發(fā)展與突破。面對特殊教育這一既復雜又特殊的系統(tǒng)，文章結(jié)合融合設計的思路，反思在實施過程中可能出現(xiàn)的問題主要有：人工智能技術難以在特殊學校落到實處;特殊教育教師對人工智能的應用價值、角色關系尚存疑惑，理念難以轉(zhuǎn)變;以及其他層面的問題，如國家人工智能倫理法規(guī)欠缺，區(qū)域人工智能資源配置不均，企業(yè)人工智能產(chǎn)品不符合特殊學生需求。

（一）學校層面：人工智能技術難以落到實處

雖然特殊教育是最需要人工智能技術的領域之一（張坤穎， 等， 2017），但是面對突如其來的轉(zhuǎn)變，特殊學校還沒有做好充分的準備，使得人工智能技術難以落到實處，特殊教育發(fā)展面臨的五大突出問題能否得到有效解決有待進一步驗證。這一問題主要存在于以下三個方面：第一，特殊學校基礎設施不完善，當前眾多特殊學校尚處在數(shù)字校園建設中或還沒開始建設數(shù)字校園，許多軟硬件設備并不能滿足人工智能技術的引進;第二，人工智能教師缺乏，特殊學校本就因為專業(yè)性人才的匱乏在一定程度上限制了發(fā)展，而面對人工智能浪潮的來襲，特殊學校并無人工智能教師去應對這一浪潮;第三，無成熟經(jīng)驗可借鑒，從全球范圍來看，目前人工智能在教育領域中的應用剛剛起步，而應用于特殊教育領域的就更少。為此，特殊學校面對如此的“窘境”與復雜的融合設計方案，呈現(xiàn)“茫然無措”感。

特殊學校是人工智能運用于特殊教育領域的主要場所，唯有落實人工智能應用，其與特殊教育的深度融合才會有質(zhì)性的發(fā)展。首先，學校要完善無障礙基礎設施建設，為人工智能技術的引進與應用落實提供基本的保障。其次，學校要聯(lián)合企業(yè)建立產(chǎn)、學、研、用相結(jié)合的特殊教育人工智能體系，借助企業(yè)的力量落實人工智能技術的應用，實現(xiàn)對特殊學生的評估與診斷、缺陷補償、康復訓練等。同時，學校在與企業(yè)合作的過程中要積極、主動引進企業(yè)人工智能人才以服務于本校人工智能的建設與發(fā)展。此外，學校要深入研究人工智能技術對特殊學生診斷與干預的支持作用，為特殊學生的個性化解決方案等提供充足的依據(jù)。再次，學校要定期對教師開展職后技術應用培訓，培養(yǎng)優(yōu)秀人工智能教師，鼓勵有潛力的教師去人工智能企業(yè)、高校及科研院所進修。最后，學校要加強國際合作與交流，主動學習國外人工智能技術應用經(jīng)驗并落實，利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術搭建全球特殊教育課堂平臺，實現(xiàn)全球特殊教育課堂的互聯(lián)性與可及性;同時，學校需要拿出改革的勇氣與魄力，引領一方，實現(xiàn)智能時代下特殊教育的創(chuàng)新發(fā)展。

（二）教師層面：對人工智能的應用價值、角色關系尚存疑惑，理念難以轉(zhuǎn)變

特殊教育教師是人工智能與特殊教育深度融合的相關利益者之一，然而人工智能在教育領域的應用剛剛起步這一事實讓教師對人工智能在特殊教育中的應用價值、角色關系尚存疑惑，使得教學理念難以轉(zhuǎn)變。應用價值方面，人工智能在普通教育中的應用正處在初步的實踐探索階段，并沒有太多可喜的成果顯現(xiàn)。那么在特殊教育領域，人工智能是否真的可以優(yōu)化教學設計、提升教學質(zhì)量、實現(xiàn)便利化管理、凸顯個性化教學、加強教師專業(yè)化水平等，這在教師心中是一個很大的問號。角色關系方面，教師對人工智能與教師之間的關系認識不到位。人工智能進入特殊教育課堂，教師對如何與機器配合完成一堂課的教學、誰又占據(jù)課堂的主導權(quán)等問題心存疑慮。此外，特殊教育教師還困惑于機器是否真的會取代他們。

特殊教育教師是人工智能技術運用于特殊教育領域的主要實踐者。教師唯有轉(zhuǎn)變教學理念，積極實踐，提高應用人工智能的能力，努力成為一個緊跟時代步伐的特殊教育教師，方能破除心中的困惑與疑慮。首先，教師要關注人工智能技術的發(fā)展及其應用的行業(yè)領域，并積極尋求與人工智能技術專業(yè)人員進行合作，共同找出人工智能與特殊教育問題的契合點，利用人工智能技術來解決特殊教育問題，提升教學質(zhì)量，加強自身專業(yè)化水平。其次，教師要積極主動參加教育人工智能的相關會議及培訓，學習人工智能專題的在線課程等，拓寬視野，深化見解，轉(zhuǎn)變教學理念，抓住機會打造出自己在人工智能與特殊教育融合這一領域的“品牌”。接著，教師需要意識到自己不僅是教學教師，同時還是康復教師，因此需要利用人工智能技術積極、主動、多元地發(fā)展自己的智能化康復技巧，進而形成人工智能環(huán)境下獨特的智慧化、智能化康復風格。最后，教師要對人工智能的本質(zhì)、應用方式與場景、人機關系有一個清晰的認識，提升在特殊教育領域應用人工智能的相關素養(yǎng)，比如：智能教學、智能決策、智能管理等，為構(gòu)建人機結(jié)合新生態(tài)貢獻一份力量。

（三）其他層面

人工智能與特殊教育的深度融合發(fā)展需要統(tǒng)籌多方力量、協(xié)同推進。結(jié)合前文融合設計思路，還有一些其他層面的問題值得考慮。其一，國家人工智能倫理法規(guī)缺乏，在特殊教育中如此大規(guī)模地應用人工智能，還需認真考慮如何保障弱勢群體的合法權(quán)益;其二，區(qū)域人工智能資源配置不均，進而對推進特殊教育資源共享提出了挑戰(zhàn);其三，企業(yè)人工智能產(chǎn)品不適應特殊學生需求，影響為特殊教育服務的質(zhì)量。

人工智能與特殊教育的深度融合是一項長期、復雜、艱巨的任務，唯有多方協(xié)同，方顯效果。對于國家而言，需加快建立人工智能法律法規(guī)、倫理規(guī)范和政策體系，形成人工智能安全評估和管控能力，保障特殊學生的合法權(quán)益，確保人工智能在特殊教育領域中的有效運用。對于區(qū)域而言，需統(tǒng)籌好區(qū)域內(nèi)人工智能資源的配置，并建立人工智能資源共享平臺，打通區(qū)域特殊教育資源共享的通道，方便全區(qū)特殊學校及時了解并學習相關知識及技術，以便進一步將人工智能技術運用于特殊教育中。對于企業(yè)而言，應與特殊學校建立長期合作關系，全面深入了解特殊學生需求與狀況等，不斷革新技術，搶抓人工智能技術的關鍵點，提升無障礙人工智能產(chǎn)品的研發(fā)力度和創(chuàng)新能力，提升服務質(zhì)量。

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收稿日期：2018-04-04

定稿日期：2018-06-28

作者簡介：郭利明，碩士研究生;楊現(xiàn)民，博士，教授，碩士生導師，本文通訊作者;段小蓮，本科生。江蘇師范大學智慧教育學院（221116）。

邢蓓蓓，實驗師，江蘇師范大學化學與材料科學學院（221116）。

責任編輯 郝 丹