人工智能時代背景下我國教育智能化策略研究
——基于文獻(xiàn)計(jì)量視角的中外人工智能教育科研現(xiàn)狀分析

宋 歡

（大同師范高等?？茖W(xué)校，山西 大同 037000）

0 引言

人工智能是一個基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的由心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、信息、控制、教育等多學(xué)科交叉融合的用來模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的新興技術(shù)科學(xué)[1]。2020年全球新冠疫情的爆發(fā)及蔓延對人類學(xué)校教育及課堂教學(xué)的傳統(tǒng)業(yè)態(tài)產(chǎn)生了巨大的沖擊和挑戰(zhàn)，現(xiàn)實(shí)需求進(jìn)一步助推了學(xué)界對教育智能化領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新、業(yè)態(tài)變革和哲學(xué)反思。

本文采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對中外人工智能教育主題的學(xué)術(shù)研究成果進(jìn)行對比分析，利用Excel、VOSviewer1.6.17等工具對特定數(shù)據(jù)庫文獻(xiàn)的科研重點(diǎn)及前沿?zé)狳c(diǎn)進(jìn)行歷時和共時分析，以期把握中外對人工智能教育學(xué)術(shù)研究的異同之處；厘清該主題下學(xué)科、領(lǐng)域、知識的交叉和流動脈絡(luò)，為我國教育智能化研究提供全局性視角。

1 人工智能教育研究背景

1.1 人工智能時代背景

對于人類社會現(xiàn)階段是否已進(jìn)入“人工智能時代”，學(xué)界的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)不一?！皶r代”在詞典里的釋義是歷史上以經(jīng)濟(jì)、政治、文化等狀況為依據(jù)而劃分的某個時期[2]。根據(jù)社會學(xué)中的生產(chǎn)力標(biāo)準(zhǔn)，以物質(zhì)生產(chǎn)三要素及其子技術(shù)進(jìn)步中作用的變化作為劃分依據(jù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中最為廣泛、活躍和強(qiáng)有力的動因，人類社會整體上已步入繼材料、能源時代后的信息時代。而作為當(dāng)前計(jì)算機(jī)科技飛速發(fā)展的分布式主體和產(chǎn)業(yè)新風(fēng)向的人工智能技術(shù)，在近數(shù)十年指數(shù)級的發(fā)展速度下已成為一項(xiàng)主流計(jì)算機(jī)技術(shù)，在全球范圍內(nèi)引發(fā)了一場顛覆性的科技革命。因而可以肯定的是，作為第一生產(chǎn)力的核心科技代表，人工智能技術(shù)已開啟了一個人類社會新時代——人工智能時代。

1.2 我國教育產(chǎn)業(yè)智能化政策演進(jìn)

本小節(jié)梳理我國自2016年頒布十三五規(guī)劃（2016—2020）明確提出穩(wěn)步推進(jìn)教育現(xiàn)代化的戰(zhàn)略目標(biāo)以來，教育政策關(guān)鍵詞從“信息化”到“智能化”的演進(jìn)過程。

我國教育信息化政策在2016—2017年間步入戰(zhàn)略上升期，于2019年進(jìn)入密集增長期。國家層面的教育智能化戰(zhàn)略肇始于2017年7月，國務(wù)院在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）中提出“發(fā)展‘智能教育’，利用智能技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系。這一頂層設(shè)計(jì)為推動我國人工智能教育體系創(chuàng)建提供了明確指引。2017—2020年是我國出臺人工智能教育文件的密集爆發(fā)期，政策扶持力度持續(xù)加大。正是從2020年之后，教育“智能化”開始替代教育“信息化”“互聯(lián)網(wǎng)+教育”等詞眼而成為引領(lǐng)新一輪教育產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵戰(zhàn)略。

2 國內(nèi)外人工智能教育科研成果分析

2.1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

本小節(jié)基于中國知網(wǎng)（CNKI）及Web of Science（WOS）兩大數(shù)據(jù)平臺，利用Excel、VOSviewer等科學(xué)知識圖譜軟件分析國內(nèi)外學(xué)者對人工智能教育主題的科研成果。

首先檢索CNKI期刊數(shù)據(jù)庫（本研究的所有文獻(xiàn)檢索時間均截至2021年12月20日，故不包含此后發(fā)表的相關(guān)文章及相關(guān)數(shù)據(jù)）中以“人工智能教育”為主題詞的中文期刊文章，得到的3 982篇相關(guān)主題文獻(xiàn)構(gòu)成數(shù)據(jù)庫A。其次，為確保文獻(xiàn)質(zhì)量及權(quán)威性，通過檢索CNKI中文期刊數(shù)據(jù)庫中“人工智能教育”主題詞下SCI、CSSCI及核心期刊來源論文，共獲取1992—2021年間共1 168篇高水平文獻(xiàn)作為本文國內(nèi)科研成果研究的基礎(chǔ)文獻(xiàn)庫B（1992—2021）（該數(shù)據(jù)庫文獻(xiàn)來源為CNKI數(shù)據(jù)平臺中SCI、EI、核心、CSSCI、CSCD五類期刊）。選取WOS核心合集中“artificial intelligence education”主題詞下的1 425篇國外期刊論文作為文獻(xiàn)庫C（1984—2021）。因B（1 168篇）和C（1 425篇）數(shù)據(jù)庫容量接近、文獻(xiàn)類型相同、水準(zhǔn)對等，構(gòu)成中外人工智能教育科研成果的可比語料庫具有客觀性和可信度。

2.2 發(fā)文年份

通過統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)庫B中近20年（2000—2021）的發(fā)文量及各年度的同比增長率，可清晰看出近年來我國人工智能教育研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究關(guān)注度及變化趨勢。

我國人工智能教育學(xué)術(shù)研究在2017年突破了平臺期，同比增長率比2016年上漲129個百分點(diǎn)，并于2018年增至311%——發(fā)展速度達(dá)到近20年的峰值?？梢?017—2018年是我國人工智能教育的科研爆發(fā)期。在此后的2019—2021三年中，學(xué)術(shù)論文的增長速度有所減緩，但發(fā)文量仍保持大基數(shù)逐年上漲趨勢。相較而言，文獻(xiàn)庫C（1984—2021）中，國外高水平期刊發(fā)文量的同比增長率由2018年的38%升至2019年的峰值129%，美國的學(xué)術(shù)研究高峰期是從2019年的48%升至2020年的135%，其后發(fā)文量均保持小幅穩(wěn)步增長

2.3 學(xué)科分布

通過平行對比文獻(xiàn)庫A、B、C中人工智能教育主題詞下發(fā)文占比位列前十的學(xué)科范疇，可以一探中外科研重點(diǎn)領(lǐng)域、研究態(tài)勢的異同。

文獻(xiàn)庫A中“人工智能教育”主題下涵蓋的學(xué)科類別較為基礎(chǔ)，體現(xiàn)了國內(nèi)針對人工智能教育的主體研究方向?yàn)椤翱萍紕?chuàng)新及教育學(xué)科建設(shè)探索”。相較而言，文獻(xiàn)庫B中研究維度更為縱深和細(xì)化，教育學(xué)和控制工程為主體研究領(lǐng)域；具體學(xué)科的智能化研究如圖書情報(bào)檔案、語言、新聞傳播、思政教育等是前景日益廣闊且更具挖掘潛力的子課題。人工智能賦能醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)是近年來國內(nèi)外科研新趨勢，突出放射學(xué)、核醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用。

總體而言，國內(nèi)外人工智能教育研究呈現(xiàn)學(xué)科領(lǐng)域的多樣化和交叉性特點(diǎn)，并有學(xué)科細(xì)分與重組研究趨勢。

2.4 前沿?zé)狳c(diǎn)及關(guān)聯(lián)性

本小節(jié)采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)中的共現(xiàn)分析（Cooccurrence Analysis）方法，使用基于大數(shù)據(jù)思維的知識圖譜可視化分析軟件VOSviewer1.6.17進(jìn)一步鎖定國內(nèi)外人工智能教育主題下的科研熱點(diǎn)、知識關(guān)聯(lián)性及演變趨勢。

2.4.1 國內(nèi)科研熱點(diǎn)分析

將文獻(xiàn)庫B中的1 168條文獻(xiàn)以Refworks格式導(dǎo)入VOSviewer軟件后可得到4 764個關(guān)鍵詞，共現(xiàn)閾值設(shè)置為5，出現(xiàn)了199個共現(xiàn)頻次≥5的關(guān)鍵詞，通過手動篩除其中的67個英譯詞匯，剩余132個科研關(guān)鍵詞。

學(xué)界自2018年以來對“人工智能技術(shù)”的應(yīng)用研究包括深度學(xué)習(xí)、5G、大數(shù)據(jù)、個性化學(xué)習(xí)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)、STEM教育（STEM突破以單一學(xué)科知識為教學(xué)核心的傳統(tǒng)，以Science, Technology, Engineering, Mathematics四學(xué)科的首字母縮寫構(gòu)成，是一種融合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的綜合工科教育理念及模式）等關(guān)鍵方向。其中，技術(shù)哲學(xué)包涵了對教師教育、教育倫理、教師角色、教育態(tài)、職業(yè)教育等方向的探討。而自適應(yīng)學(xué)習(xí)作為一種嶄新的學(xué)習(xí)方式是人工智能教育的內(nèi)核與大腦，它可以使依據(jù)個人需要的因材施教真正成為時代必然[3]。

“人機(jī)協(xié)同”在2020年時與“人工智能”的總聯(lián)結(jié)強(qiáng)度（total link strength）最高，這體現(xiàn)了人機(jī)協(xié)同技術(shù)是近兩年來教育領(lǐng)域的主流應(yīng)用方向，其與智能時代、未來教育、核心素養(yǎng)、教師角色、知識圖譜、教師教育、智慧課堂和思想政治教育等關(guān)鍵詞密切相關(guān)。“人機(jī)協(xié)同”概念關(guān)乎智能時代教師角色的轉(zhuǎn)變及傳統(tǒng)教學(xué)觀念革新，已成為教師專業(yè)發(fā)展及教師教育中的重要一環(huán)，深刻影響著未來教育的效能。與“人機(jī)協(xié)同”相關(guān)的教育倫理與人工智能倫理也因其特殊的社會學(xué)意義而成為教育智能化發(fā)展初期不容忽視的戰(zhàn)略因素。

2.4.2 國外科研熱點(diǎn)分析

針對文獻(xiàn)庫C的4 979個關(guān)鍵詞，將其共現(xiàn)閾值設(shè)置為5，人工篩除其中共現(xiàn)頻次為9的關(guān)鍵詞“0”，共得到231個有效關(guān)鍵詞。

較國內(nèi)而言，國外人工智能教育領(lǐng)域的最新科研熱點(diǎn)包括對Neural Network（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、Covid-19（新冠肺炎）、Medical Education（醫(yī)學(xué)教育）、Privacy（隱私）等關(guān)鍵課題的探索。值得注意的是，在WOS數(shù)據(jù)庫中與“Innovation（創(chuàng)新）”高度關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵詞為“China”（總聯(lián)結(jié)強(qiáng)度為33、共現(xiàn)頻次為10），“Sustainable Development Goals（可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)）”和“Industry 4.0”，這從另一個側(cè)面體現(xiàn)了中國在人工智能教育科研領(lǐng)域的創(chuàng)新已為學(xué)界矚目。“COVID-19”也是自2020年以來國外人工智能與教育研究的重要契合點(diǎn)。新冠疫情極大程度地刺激了各國對遠(yuǎn)程數(shù)字教育的需求，從平裝書到可攜式文件PDF（Portable Document Format），從體育課到視訊會議（E-Conferencing），從各類傳統(tǒng)信息傳播方式到由人工智能驅(qū)動和采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)模式的系統(tǒng)，所有這些新方式都必然將被教師和學(xué)生采用[4]。

2.5 學(xué)者影響力

本小節(jié)對比本文文獻(xiàn)庫B、C中發(fā)文量居于前十位的中外學(xué)者在人工智能教育領(lǐng)域的高水平發(fā)文量及個人h-指數(shù)。

中國學(xué)者核心期刊發(fā)文總量是國外學(xué)者的1.5倍；h-指數(shù)均值比國外學(xué)者高出38%。國內(nèi)2020年10月發(fā)布的《中國新一代人工智能發(fā)展報(bào)告2020》中指出，在全球近五年前100篇人工智能論文高被引論文中，中國產(chǎn)出占21篇，居世界第二位。在自動機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可解釋性方法、異構(gòu)融合類腦計(jì)算等領(lǐng)域都涌現(xiàn)出了一批具有國際影響力的創(chuàng)新性成果[5]。由此可見，近年來我國的人工智能教育科研領(lǐng)域已逐漸獲得世界影響力，高水平成果較為突出，對于全球人工智能與教育深度融合的創(chuàng)新主體作用正在日益凸顯。

3 結(jié)束語

本研究基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的多維分析角度，客觀梳理人工智能教育領(lǐng)域的國家政策演進(jìn)過程并對國內(nèi)外高水平期刊論文進(jìn)行對比分析，呈現(xiàn)國內(nèi)外教育智能化研究的重要學(xué)科領(lǐng)域及熱點(diǎn)發(fā)展脈絡(luò)，總結(jié)出三個相對獨(dú)立的研究子集，即面向教育實(shí)踐的人工智能技術(shù)及“以人為本”理念對當(dāng)前學(xué)校教育的組織形式、辦學(xué)體系、管理服務(wù)模式、教師教學(xué)、監(jiān)管及學(xué)生學(xué)習(xí)方式的沖擊和革新；面向?qū)W科建構(gòu)的人工智能技術(shù)對個別基礎(chǔ)學(xué)科及其分支學(xué)科理論與實(shí)踐的滲透與融合；面向技術(shù)價值的人工智能技術(shù)對師生角色定位、教師核心素養(yǎng)、學(xué)生認(rèn)知能力、技術(shù)倫理和教育公平的人文反思。世界范圍內(nèi)新一代人工智能技術(shù)與教育領(lǐng)域融合的科研浪潮掀起于最近五年，并逐漸向?qū)W科交叉重組、基礎(chǔ)知識建構(gòu)及技術(shù)應(yīng)用的實(shí)證性探究趨勢發(fā)展，而當(dāng)前人工智能時代的技術(shù)價值正在于它是人類對自身智慧和能力的全方位重審、挖掘、模擬和應(yīng)用，以此來進(jìn)一步解放人力，凸顯人類的生存意義與人性價值。