教育人工智能的發(fā)展難題與突破路徑

呂穎利

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濟(jì)源 459000）

人工智能作為社會(huì)發(fā)展的重要科學(xué)技術(shù)因素，早已在各行各業(yè)得到應(yīng)用，成為社會(huì)尋求發(fā)展的途徑。在這種環(huán)境下，如何使人工智能系統(tǒng)合理應(yīng)用于教育過程中，以及如何通過智能系統(tǒng)來對(duì)促進(jìn)教育系統(tǒng)的改革和人才的可持續(xù)性培養(yǎng)就是當(dāng)前我們急需解決的問題。就目前的形式來看，我國的教育改革已經(jīng)得到廣泛的普及，但是還是有許多問題有待我們解決，比如我國城鄉(xiāng)教育發(fā)展失衡，人才培養(yǎng)難以得到合理的規(guī)劃，教育設(shè)備與資源呈現(xiàn)壟斷等。隨著信息化、智能化的廣泛普及，人工智能將成為解決各種教育實(shí)踐問題重要方式。但是，教育工作者們對(duì)人工智能和教育融合發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題的理解仍然不夠清晰。在此基礎(chǔ)上，本文將對(duì)教育人工智能發(fā)展過程中遇到的問題進(jìn)行討論，并提出其發(fā)展方向和方法，希望對(duì)讀者有許借鑒。

1 教育人工智能發(fā)展面臨的難題

1.1 教育數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量存在缺陷，這限制了人工智能技術(shù)的發(fā)展

數(shù)據(jù)是信息智能化的基礎(chǔ)。如果能夠有效完善的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行合理的整體分析，那么將最大程度上提高人工智能技術(shù)的作用與應(yīng)用范圍，使教師及學(xué)習(xí)者的工作負(fù)擔(dān)減少，并使教育和教學(xué)科學(xué)和高效。

智能的產(chǎn)生取決于數(shù)據(jù)。機(jī)器學(xué)習(xí)作為人工智能的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，是一個(gè)從大量數(shù)據(jù)開始的統(tǒng)計(jì)過程。教師和學(xué)生在知識(shí)傳遞過程中的數(shù)據(jù)由于存在很多不確定性而無法及時(shí)得到記錄保存，這使人工智能在學(xué)習(xí)時(shí)沒有足夠的數(shù)據(jù)與實(shí)踐依據(jù)。完善的數(shù)據(jù)集可以提高機(jī)器學(xué)習(xí)的效率，還可以幫助智能機(jī)器更準(zhǔn)確地學(xué)習(xí)，從而為學(xué)習(xí)者提供更好的教育服務(wù)。當(dāng)前，由于這些因素沒有統(tǒng)一的教育數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。信息大爆炸的時(shí)代新媒體給學(xué)習(xí)者帶來便利的同時(shí)也使學(xué)習(xí)者由于海量信息內(nèi)容的離散性不能很好的獲得的知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)者需要更多的精力去辨別和篩選，學(xué)習(xí)者如果想要通過智能獲取高質(zhì)量的知識(shí)數(shù)據(jù)將變得困難。

1.2 教育工作復(fù)雜多樣，使得利用通用人工智能技術(shù)“移植”教育變得更加困難

教育是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)。雖然不同地區(qū)的教育機(jī)制基本相同，但是其教育思維差異非常明顯。不同地區(qū)的不同學(xué)校具有自身的辦學(xué)特點(diǎn)和教育理念，不同學(xué)校所設(shè)置的教學(xué)課程也不盡相同。所以，這也就表現(xiàn)出了教育系統(tǒng)的復(fù)雜性，這也要求了教育智能擁有更加高端的技術(shù)水平來作為教學(xué)支撐，人工智能如果想要同時(shí)滿足學(xué)生學(xué)習(xí)和老師教學(xué)的話就必須能夠適應(yīng)不同的教學(xué)場(chǎng)景，通過自身學(xué)習(xí)來自行學(xué)習(xí)和適應(yīng)不同老師的教學(xué)習(xí)慣，以滿足老師與學(xué)生的需求。

1.3 教育工作者對(duì)人工智能的不信任

許多教師及其他教育工作者對(duì)人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用仍舊持有懷疑態(tài)度，究其原因就是對(duì)智能技術(shù)的不信任。教育工作者對(duì)新型事物的接受需要一定的時(shí)間，同時(shí)其對(duì)傳統(tǒng)教育模式的自信都會(huì)影響教育工作者對(duì)人工智能教育作用價(jià)值好壞的判斷。首先，需要教育工作者能夠了解智能技術(shù)的有用性，人工智能可以優(yōu)化教學(xué)情境，使課堂氛圍增強(qiáng)；還可以幫助教師進(jìn)行課后作業(yè)的布置，幫助學(xué)生及時(shí)完成課后作業(yè)，從而提高教師的教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。管理的自動(dòng)化提高學(xué)校各項(xiàng)事務(wù)的管理水平是科學(xué)的。在這兩個(gè)方面仍然存在很大的疑問。其次，從易于使用的角度來看，從智能教育的設(shè)施和配置的層次分析，目前絕大多數(shù)校園已經(jīng)初步完成了數(shù)字化的基本建設(shè)，但是學(xué)校的智能設(shè)備仍舊存在更新不及時(shí)已經(jīng)無法有效運(yùn)用的問題，甚至需要引入的一些新型技術(shù)都無法正常投入使用。同時(shí)在智能系統(tǒng)與智能技術(shù)的軟實(shí)力也達(dá)不到要求，教師和教育管理人員自己具備將人工智能應(yīng)用于教育的資格，從而提高教學(xué)和管理質(zhì)量的能力需要進(jìn)一步深入思考。

2 教育人工智能的未來發(fā)展路徑

2.1 加強(qiáng)教育人工智能產(chǎn)品的研發(fā)，提高技術(shù)服務(wù)質(zhì)量

教育人工智能產(chǎn)品的研發(fā)及相關(guān)軟件與硬件技術(shù)的更新都需要多方合作才能完成。將教育領(lǐng)域的專家、人工智能專家和企業(yè)人員進(jìn)行綁定合作，在了解目前的教育的各項(xiàng)需求的同時(shí)，將人工智能與教育相結(jié)合，使開發(fā)出智能教育產(chǎn)品能夠真正在應(yīng)用中發(fā)揮作用。比如，將教育智能系統(tǒng)的研發(fā)與情感機(jī)器人開發(fā)相結(jié)合，將人性化思維融合到人工智能教育中，使其能夠與學(xué)生進(jìn)行感情交流和互動(dòng)，這樣教育智能系統(tǒng)就真正成為了學(xué)生們的老師，能夠促進(jìn)學(xué)生更好地接受人工智能。

2.2 拓寬人工智能教育，多學(xué)科交叉合作的應(yīng)用空間，幫助教育創(chuàng)新發(fā)展

深刻探討人工智能在教育中有關(guān)應(yīng)用方式，擴(kuò)大其教學(xué)模式，使其更好的實(shí)現(xiàn)教育應(yīng)用化。所以可以創(chuàng)建一個(gè)人工智能教育服務(wù)平臺(tái)，其中包含了全球的核心教育資源以供人工智能系統(tǒng)學(xué)習(xí)，同時(shí)可以分析學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)和需求準(zhǔn)確對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行教學(xué)。人工智能的使用可以配合不同學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)進(jìn)行因材施教，從而促進(jìn)他們進(jìn)一步的學(xué)習(xí)與發(fā)展。

2.3 構(gòu)建新的和諧共生“人機(jī)結(jié)合”新生態(tài)，增強(qiáng)教育人工智能的信任

人工智能與教育的融合與發(fā)展是時(shí)代發(fā)展的必然產(chǎn)物。教育人工智不僅能夠有效減少教師的重復(fù)枯燥勞動(dòng)，減輕教師的壓力，使教師有更多的時(shí)間去提升自己，豐富課堂教學(xué)方式，促進(jìn)學(xué)生的多方面發(fā)展學(xué)。但是，通過人工智能無法替代學(xué)生參與教育的道德素養(yǎng)，價(jià)值觀和情感態(tài)度的培養(yǎng)，而這仍然需要教師來完成。因此，教師與智能合作教學(xué)將成為未來教育實(shí)踐的主要模式。人機(jī)信任是教育智能化的主要因素。所以必須加快完善人工智能實(shí)施政策體制，促進(jìn)人工智能與教育的快速融合。

2.4 加強(qiáng)政府，企業(yè)和學(xué)校的多方合作，促進(jìn)人工智能在教育中的快速發(fā)展

人工智能與教育的融合與發(fā)展是一項(xiàng)長(zhǎng)期實(shí)踐的結(jié)果。學(xué)校需要與政府和企業(yè)合作，才會(huì)有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)智能與教育有效結(jié)合。首先，政府應(yīng)高度重視教育人工智能的發(fā)展，完善有關(guān)智能教育系統(tǒng)的教育機(jī)制，大量提供研發(fā)資金為智能技術(shù)創(chuàng)新提供動(dòng)力。鼓勵(lì)智能科技的長(zhǎng)久創(chuàng)新，從而在使用教育人工智能技術(shù)遇到的許多技術(shù)性難題都可以迎刃而解，同時(shí)還促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)，為他們提供的技術(shù)支撐。

2.5 面向特殊群體的補(bǔ)償性教育

所謂補(bǔ)償就是彌補(bǔ)損失，彌補(bǔ)缺陷。缺陷補(bǔ)償是特殊教育的主要教學(xué)方式，是用身體未受損的部位代替和補(bǔ)償受損部位，以產(chǎn)生新的功能和新條件的結(jié)合。同時(shí)使用新的科學(xué)技術(shù)，工具和方法恢復(fù)已經(jīng)受損部分或完全恢復(fù)了身體功能受損的狀態(tài)。

特殊教育的群體通常包含聾啞學(xué)生，聽力障礙，視力障礙，智障學(xué)生等在某方面存在缺陷的學(xué)生。 這些學(xué)生由于先天缺陷或后天缺陷而在學(xué)習(xí)和生活中難以解決簡(jiǎn)單的問題。目前，人工智能技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于上述的特殊教育領(lǐng)域之中，擴(kuò)展了特殊人群的不同學(xué)習(xí)需要，通過智能技術(shù)來彌補(bǔ)了缺陷學(xué)生在智力或生理上的學(xué)習(xí)障礙問題，在解決不同學(xué)生學(xué)習(xí)需求的同時(shí)還有效促進(jìn)他們的獨(dú)立的學(xué)習(xí)與發(fā)展。實(shí)踐證明，這樣做不僅可以促進(jìn)教師對(duì)課程的把握，而且可以使教學(xué)更加精確，使不同的學(xué)生受到教學(xué)。在日常生活中，通過使用教育人工智能還可以為他們帶來生活上便利。例如，Aira 公司通過教育智能技術(shù)，將其投入到智能輔助眼鏡的使用中，通過使用智能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和識(shí)別技術(shù)使盲人能夠增強(qiáng)其對(duì)光的感知能力，促進(jìn)他們的視覺康復(fù)，這為他們的日常生活與活動(dòng)帶來了極大的便利。智能教育技術(shù)還可以促進(jìn)對(duì)自閉癥患者的康復(fù)治療。自閉癥患者由于先天的問題而喪失了與他人社交溝通的能力，通過人工智能技術(shù)支持的智能虛擬智能社交機(jī)器人可以與自閉癥學(xué)生進(jìn)行有效的對(duì)話，通過分析不同的自閉癥患者的特點(diǎn)進(jìn)行分析，以此來快速地進(jìn)行相關(guān)評(píng)估來確定患者的情況，以此在自閉癥患者中進(jìn)行活動(dòng)或?qū)υ捈记蛇M(jìn)行些細(xì)微改進(jìn)，以發(fā)展語言，社交交流甚至情緒智力。情緒人工智能可以幫助自閉癥患者打開內(nèi)心，幫助他們康復(fù)，重新獲得語言與他人對(duì)話的基本能力。簡(jiǎn)而言之，教育人工智能可以幫助高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊群體的補(bǔ)償性教育，幫助特殊人群回歸社會(huì)。

2.6 適應(yīng)性教育為人格發(fā)展服務(wù)

由于不同個(gè)體學(xué)習(xí)能力與個(gè)性的不同，不同學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的接受途徑都會(huì)有差異。實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需要根據(jù)其學(xué)習(xí)情況來進(jìn)行轉(zhuǎn)向教育，這是人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域是否能夠得到良好運(yùn)用的重要途徑。智能教育系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的不同特征以此來構(gòu)建相應(yīng)的課程，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者能夠更好的學(xué)習(xí)。

智能虛擬助手通過模擬人類對(duì)話的方式來了解人類的不同需要需求。通過對(duì)話交互以此達(dá)到對(duì)智能服務(wù)的目的，通過與學(xué)習(xí)者進(jìn)行交互，為學(xué)習(xí)者提供情境學(xué)習(xí)。該系統(tǒng)可以分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，以有效地調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)內(nèi)容。智能指導(dǎo)系統(tǒng)考慮學(xué)習(xí)者的認(rèn)知和情緒狀態(tài)，并使用答案分析和錯(cuò)誤反饋過程來評(píng)估學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的掌握程度并提供個(gè)性化指導(dǎo)。

3 結(jié)語

在人工智能時(shí)代到來的今天，教育人工智能的應(yīng)用與發(fā)展成為了未來教育變革的必然趨勢(shì)。通過打破教育數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量的不平衡，使人工智能的價(jià)值得到實(shí)現(xiàn)；將可行的人工智能技術(shù)投入到教育實(shí)踐中，促進(jìn)智能教育的有效普及；培養(yǎng)教育人員對(duì)人工智能技術(shù)之間的信任感，從而達(dá)到人工智能教育化的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)推進(jìn)學(xué)科與人工智能的融合發(fā)展，建立如果智能教育模式，最終達(dá)到推廣教育人工智能的應(yīng)用。