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機器人
“人工智能＋教育”有何特征？
在今天這樣一個人工智能快速發展的時代背景下，“人工智能+教育”有何特征？其生態係統如何構建？
“人工智能+教育”的主要特征
“人工智能+教育”在於依托人工智能技術，是基於“互聯網+教育”的深化，其特征主要體現在如下六個方麵。
創新驅動
馬化騰在《關鍵：智力資本與企業戰略重構》一書中，把關鍵驅動要素分為三大類：資源、客戶、創新。延伸至教育領域，這三大類關鍵驅動要素即為：教育資源、教育用戶、教育創新。目前，我國教育仍以教育資源驅動為主，教育用戶驅動為輔，教育創新驅動不足。“人工智能+教育”則帶來了一股改變這種教育現狀的強大力量，它通過人工智能技術在教育應用上的創新，如，基於語音識別技術的語音教學、基於圖像識別技術的智能評卷等，推動教育自身的不斷變革與創新。
重塑結構
“人工智能+教育”變革了教育資源的結構。在教育資源數字化的基礎上，“人工智能+教育”更強調資源的多樣性和非結構化，並賦予資源新的語義，能隨時為學生提供個性化的、學得舒服的學習資源；同時，“人工智能+教育“變革了師生關係結構，它使得教師從繁冗重複的機械性工作中解放出來，成為學生的教練或師傅，能有精力更加關注到學生的高階思維、創新能力的培養。因為，人工智能技術能夠感知學生的人工智能技術能夠感知學生的不同喜好與需求等特征，依據學生特征提供自適應的學習服務，學生由知識消費者轉變為知識創造者。人工智能技術正構建一個以學習者為中心的新型學習環境，以培養創新性人才為導向，最終重塑教育內外部結構，使其從傳統教育模式發展為現代教育模式，滿足知識經濟時代的發展需求。
開放生態
在“大眾創新、萬眾創新”時代，教育作為創新人才培養的重要領域更加不能“故步自封”。“人工智能+教育”是教育領域走出“界限”的重要一步，它以人工智能技術為基礎，利用技術的優勢來拓展教育邊界，向先進領域開放。同時，在人工智能技術的支持下，社會各企業研發產生的各類教育智能產品，會不斷與教育各要素發生“化學反應”，形成雙向互補與多贏格局。“人工智能+教育”會促使教育不再局限於校園，而開始麵向社會各係統。將學校、社會、企業有機連為一體，最終構建起互聯網時代新型教育生態環境，成為教育向外開放的接口。
尊重個性
“人工智能+教育”提供的教育服務充分尊重師生人性，能依據教師、學生的特征和需求，提供精細、富有實效的個性化教育服務。比如，人工智能技術能夠根據學習者的學習特征（認知水平、學習風格、興趣愛好、學習目標等），如同“訂餐式”一樣，為每一個學習者提供不同的個性化學習服務。當學習者的學習特征不明確或效果不明顯時，人工智能技術還可以通過智能算法或數據分析，基於各類知識庫進行推理，即時反饋，從而不斷矯正服務不足，提高個性化服務水平。這，也同樣適用於教師。
服務智能
“人工智能+教育“所提供的教育服務是動態的智能的，它能夠理解周圍的教學環境，隨著教學環境的變化而做出適時、恰當的反應。人工智能所感知的教學環境，是傳統教學物理環境和教學人文環境的總和，其中，教學物理環境包括教學地點、教學時間教學設備等因素，教學人文環境包括學習者、教師、文化背景等因素。根據不同的教育場景、不同的參與教育的角色、不同的文化背景等因素，人工智能技術提供著動添的智能化教學服務。即它所提供的教食服務是智能的，是尊重人性的，能依據用戶的特征和不同需求，能夠一聰明的”動態化調節。而且這種智能你需高，煙容入工幫能改術的不斷操升，總觀出受好的服務水準。
自治演進
“人工智能+教育”係統是一個獨立、自治的係統，它可以不受環境和用戶幹預而自主運作，能自主控製自己的行為和內部狀態。例如，學生考試完成後，人工智能係統依據評分規則在後台自主評測學生試卷，而不受教師、學生行為的影響。人工智能技術能夠依據以往經驗調整自身行為，進行基於深度學習的自主學習，不斷完善自身功能，係統不斷地演進。例如，現在一些人工智能係統可以根據以往不同的教學效果，不斷改進教學策略，生成新的教學方法，完善教學策略庫的建設，通過“人機協作”，提升教師的教學效果。
“人工智能+教育”的生態係統
國家頒布的《新一代人工智能發展規劃》提出了“智能教育”，這是目前“人工智能+教育”的一種融合形態。該規劃指出，要利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習，交互式學習的新型教育體係，提供精準推送的教育服務，實現日常教育和終身教育定製化[16]。我們認為，新型的教育體係要以“人工智能服務教育”的理念為指導，利用高速發展中的移動互聯技術等，旨在打造“人人皆學、處處能學，時時可學”的智能化教育環境，促進學習方式變革和教育模式的創新，為學生、教師和各級教育管理者提供適合、精準、便捷、人性化的優質服務，最終形成“人工智能+教育”的生態係統。基於這樣的認識，我們初步構建了“人工智能+教育”的生態係統（如圖）。
這一生態係統由應用、技術、業態三個環節構成分別對應應用形態、技術架構、業態趨向三個核心要素，三個要素相互聯係、相互作用，使整個生態係統不斷進行良性循環、自治式演進發展。其中，應用形態以技術架構為支撐，同時又對技術架構的構建起決定作用：技術架構指導業態趨向，同時又依據業態趨向進行自我優化；業態趨向通過應用形態的推進而不斷發展，同時又為應用形態的實施提供保障。應用形態、技術架構、業態趨向三個環節相互促進，最終形成“人工智能+教育”的生態係統。
“人工智能+教育”的四種應用形態
《新一代人工智能發展規劃》分別從宏觀環境建設和微觀應用形態兩個層麵，全麵推進“智能教育”的實施。宏觀環境建設層麵指出要“構建新型教育體係，建立以學習者為中心的教育環境”；微觀應用形態層麵要“開展智能校園建設，開發立體綜合教學場、基於大數據智能的在線學習教育平台，開發智能教育助理”。我們認為，智能校園、立體化綜合教學場、基於大數據智能的在線學習教育平台、智能教育助理是“人工智能+教育”的四種應用形態。
智能校園
智能校園是數字校園的進一步發展，也是建設智慧校園的物質基礎。智能校園是以校園為平台，兼備建築設備、網絡通信、信息家電和設備自動，集係統結構、服務管理為一體的高效、舒適、安全、便利，環保的校園環境。智能校園以資源數字化、信息流轉網絡化為基礎，以電子校務應用、應用集成化為依托，以數據倉庫、數據挖掘技術等人工智能技術為手段，實現學生學習、教師教學、管理者決策的智能化、科學化，這也是“人工智能+教育“典型應用形態。智能校園旨在推進教育教學現代化，科研活動信息化，資源共享化，管理科學化，決策智能化，以建立數字化、人性化、聰明化的校園社區服務體係。
立體化綜合教學場
立體化綜合教學場是線上線下一體化的輔助教師教學、支持學生個性化學習的場所，如，智慧教室、數字化實驗室、綜合創新實驗室等，它是“人工智能+教育”的重要應用形態。立體化綜合教學場以學科交又與融合作
為課程體係，以“多元立體化教學模式”為運行機製，以資源整合多元化、課程講授多樣化、學習支持立體化為手段，支持學生的學習主動化和個性化。它通過人工智能技術輔助教師教學，能針對不同學生的特點，設計相應的課程和教學活動，為學生提供智能化的學習服務。同時，依托人工智能技術，立體化綜合教學場能夠全麵了解每個學生的特征，為學生提供啟發式教學，促進學生自主學習，不斷提高學習能力、實踐能力和創新能力。
基於大數據智能的在線學習教育平台
基於大數據智能的在線學習教育平台，是“人工智能+教育“的主流應用形態。在以雲計算為基礎的新一代互聯網環境中，教育全過程的信息化產生了海量的教育數據，其量大、多樣，來源於真實的教育場景，具有巨大的教育價值。隨著大數據的崛起和數據密集科學的發展，學習分析學和教育數據挖掘成為大數據在教育領域中的具體應用。基於大數據智能的在線學習教育平台，融合學習分析和教育數據挖掘，能測量、收集學習者以及他們的學習環境數據利用統計、機器學習、學習分析和數據挖掘等技術來分析教和學過程中產生的數據，理解和優化學習以及學習情境。基於大數據智能的在線學習教育平台，通過教育數據的挖掘與智能化分析、實時跟蹤與反饋的智能測評、學習分析與學習者數字畫像，為學習者提供個性化自適應學習服務。總之，基於大數據智能的在線學習教育平台，基於“以學習者為中心”的教育理念，以教育大數據驅動教學，是教育大數據的“智能”體現。
智能教育助理
智能教育助理通過輕量級的教育應用，能夠輔助教師教學、學生學習、管理者管理，為用戶提供便捷的智能化教育服務，其核心驅動力便是人工智能。目前，智能教育助理產品有輔助個性化教與學的智能導師、教育機器人、學習夥伴等。另外，教育智能代理也是智能教育助理的一種技術形態。當前，智能教育助理因其便捷性已獲得不少教育用戶的青睞，但其教育應用的“智能性”水平還有待提高，是“人工智能+教育”的一大前景應用形態。
“人工智能+教育”的業態趨向
我們認為，建立以學習者為中心的教育環境，提供精準推送的教育服務，實現日常教育和終身教育定製化，需要學校、企業、政府之間通力合作。學校為“人工智能+教育”的實現提供優秀的學習資源、先進的教學理論、一線的學習數據等資源，為“人工智能+教育”的實現提供正確的教育理論指導；同時，也是“人工智能+教育”的重要實踐場所，是“人工智能+教育“的一大主要用戶。企業依托先進人工智能技術在教育行業發力，麵向社會提供多樣化的個性化教育產品和服務，打開學校教育的大門，促進教育逐漸麵向社會和市場。政府是“人工智能+教育”發展的風向標，為“人工智能+教育”的可持續發展製定指導性政策與標準，為企業研發“人工智能+教育”產品提供科學的導向與服務。目前，在學校、企業、政府共同推進“人工智能+教育”的過程中，出現了多種新型教育業態，總體朝著第三方教育服務、教育眾眾籌眾創、標準建設的支撐、教育產業鏈的形成等方麵發展。
第三方教育服務
我國《教育信息化“十三五”規劃》指出，要全麵開展麵向區域教育信息化的督導評估和第三方評測，以及各地要切實落實國家關於生均公用經費可用於購買信息化資源和服務的政策。可見，第三方教育服務已納入國家教育政策層麵。第三方教育服務，主要負責將用戶的需求與企業的產品對接起來，第三方評測是第三方教育服務的功能之一，並且隨著“人工智能+教育”的發展，第三方教育服務越來越趨向專業化，其功能也在不斷完善。
在“人工智能+教育“模式下，企業憑借其人工智能技術優勢，將主要精力用於研發教育智能產品，最大可能地向用戶提供他們所需的教育產品和服務。用戶更多的是想獲得最便捷或最有效的教育智能服務，而不是繁瑣的操作。
對於用戶而言，第三方教育服務主要為用戶在使用企業教育產品過程中提筷服務支持，解決用戶的使用問題，使用戶可以專注於自身的發展，同時還可提供智能考試、學分認證、教育評價等服務。
對於企業而言，第三方教育服務主要收集用戶的使用數據，根據用戶反饋為企業教育智能產品的研發提供專業性建議，提升企業產品的用戶歡迎度。
第三方教育服務既可以使得教育智能產品研發企業更加專注於自身的核心業務，又能針對用戶提供精細化、人性化的教育支持服務。隨著人工智能教育市場的發展，將成為“人工智能+教育”的一大新型業態。
教育的眾智眾等眾創
2015年9月16日，國務院總理李克強主持召開國務院常務會議，會議認為，推動大眾創業、萬眾創新，需要打造支撐平台。要利用“互聯網+”，積極發創新，需要打造支撐平台。要利用“互聯網+”，積極發展眾創、眾包、眾扶、眾籌等新模式，促進生產與需求對接，有效匯聚資源推進分享經濟成長，形成創新驅動發展新格局。
“人工智能+教育“以“互聯網+教育”為基礎，是“互聯網+教育”的進一步發展，在開放教育生態的基礎上，它更強調個性化教育服務。“互聯網+教育”極大地增加了教育用戶的類型和數量，這無疑給個性化教育服務帶來了壓力。“人工智能+教育”一方麵采用先進的人工智能技術為廣大用戶提供個性化教育服務，另一方麵通過“眾智”機製，集大眾智慧，優化其服務。它通過發展教育眾創空間和平台，提供開放共享教育服務，聚集各類人工智能、教育等行業人才，支持用戶直接參與教育創新，實現群體智能，以“眾智”促進“人工智能+教育”的創新。
教育眾籌也是“人工智能+教育”的一大新型業態，它以實現“人工智能+教育”為出發點，注重創意，依靠大眾力量，集線上、線下的資源優勢，讓更多熱愛教育的人學有所用。眾籌將使這些“人工智能+教育”的創意更加完善，使足夠多的支持者與支持資金來驗證它的價值，推進“人工智能+教育”的發展。
標準建設的支撐
隨著學校、企業、政府的推動，國內外已湧現不少“人工智能+教育”的優秀成果，這些成果反過來進一步促進了“人工智能+教育”的快速發展，也催生了製定“人工智能+教育”相關標準的需求，以統一規範“人工智能+教育”的產品，保證其通用性，引導其科學發展。
為了保證“人工智能+教育“的良性發展，目前，國內已在醞釀成立“人工智能+教育”相關標準研製隊伍，主要負責規劃和研製“人工智能+教育”相關標準，特別是基於團體的標準。另外，教育信息化技術標準委員會也已開始著手研製“智慧校園”、“智慧教室”等國家標準，這些標準的研製，將為“人工智能+教育”相關標準提供可依據的指導。
教育產業鏈的形成
目前，互聯網教育行業“棋盤格局”初現，棋盤橫向是大而全的教育平台格局，如，百度教育，騰訊教育、網易教育等；棋盤縱向是精而深的垂直教育格局如，滬江網校、極客學院、鯊魚公園等；棋盤散點是小而美的教育駐點格局，如，猿題庫、樂學高考、超級課程表等。“人工智能+教育”加速了“棋盤格局”的重組或優化。
基於互聯網教育的“人工智能+教育”產業鏈，主要有教育資源與內容提供商、技術開發商、平台運營商。教育資源、內容是“人工智能+教育”的物質基礎，教育資源、內容提供商包括教育培訓機構、音像圖書出版社、學校、在線學習平台等，主要負責提供各類專業教育資源和內容。人工智能技術是“人工智能+教育”的技術基礎，技術開發商主要負責利用人工智能技術優勢來輔助教育，研發個性化智能教育產品或服務。平台運營商主要以提供第三方教育服務的形式運營，負責推廣、應用個性化智能教育產品或服務，通過使用窗口為用戶提供教育支持服務。
隨著“人工智能+教育”的不斷推進，其產業鏈逐漸呈現出融合之勢，出現了一批集教育資源與內容提供、技術開發、平台運營為一體的教育應用綜合企業，如，科大訊飛、全通科技等。它們與學校、出版社等合作，自主開發教學資源，利用自身技術優勢搭建教育服務平台，為用戶提供智能教育產品的使用窗口。通過資源、技術、平台的集成，促進“人工智能+教育”產業鏈的發展和優化。
“人工智能+教育”的人才培養體係
在“人工智能+教育“的環境下，如何保障人工智能人才的體係化培養，成為一個現實的課題。《新一代人工智能發展規劃》從廣泛開展人工智能科普活動、人才培養及建設人工智能學科、人工智能高端人才隊伍建設、大力加強人工智能勞動力培訓，建立重大科技創新基地和推進智能教育等六個方麵，具體規劃了人工智能的人才培養體係，如下圖所示。
開展基礎教育人工智能科普活動
基礎教育正為“人工智能+教育”提供科普環境。中小學生是國家發展的未來，向他們普及人工智能方麵的科普知識尤為重要。在中小學階段可以開設人工智能相關課程，如，信息技術課程，以及拓展性或研究性學習課程。這些課程可以充分融合人工智能技術，提升中小學生對人工智能的認識。與此同時，中小學也要積極開展相關的教育創新活動，如，創客教育、STEAM教育、教育機器人等，鼓勵學生親自參與到與人工智能相關知識的學習和活動中。另外，中小學應開展形式多樣的人工智能科普活動，如，開展編程機器人競賽，寓教於樂，逐步推廣編程教育。有條件的中小學應加強人工智能科普基礎設施建設，向本校學生及周邊學校開放。最近，教育部已經要求在中小學落實人工智能、計算機編程等相關課程內容，便是一個很好的契機。
建設高等教育人工智能學科及培養框架
高等教育為“人工智能+教育”提供堅實學科基礎和人才基地。高校是“人工智能+教育“的主要實踐場，應不斷完善人工智能學科布局，開設人工智能相關專業，係統架構人工智能的相關學科課程，通過人工智能理論研究的深入，不斷推進人工智能教育實踐。高校是培養各類創新人才的基地，可成立部分人工智能教育試點院校，在試點院校建立人工智能相關學院，並增加人工智能相關學科方向的博士、碩士招生計劃數，逐步健全人工智能人才培養機製。要拓展高校的人工智能教育應用，如，人工智能與數學、物理學、社會學等學科的交叉融合，不斷推動“人工智能+教育”的創新，形成“人工智能+X”的複合專業培養新模式。另外，高校也可與科研院所、企業等機構合作開展人工智能學科建設，實現“人工智能+教育”的產、學、研一體化。
打造人工智能的高端人才隊伍
高端人才是人工智能的領頭羊，人工智能高端人才隊伍是推進“人工智能+教育”發展的雄厚後備力量。為“人工智能+教育”打造高水平人工智能創新人才和團隊，需要堅持培養與引進相結合。一方麵，要堅持人工智能領軍人才培養、人工智能專業技術人才培養、人工智能複合型人才培養的立體化人才培養模式，全麵打破單一化、籠統化的高端人才培養壁壘。另一方麵，要大力引進各類高端人工智能人才，通過重大研發任務和基地平台建設，吸引國際頂尖科學家和高水平創新團隊。針對高端人才實施特殊政策，提升人才引進率。通過高端人才培養與引進相結合的機製，不斷完善人工智能教育體係，加快人工智能頂尖人才隊伍的建設，形成我國人工智能的人才高地。
加強人工智能的勞動力培訓
勞動力培訓為“人工智能+教育”提供大量的產業工人。人工智能正帶來了新一輪產業變革，急需一批能適應新的就業結構、就業方式的新型勞動力，這些新型勞動力掌握一定的人工智能技能，能勝任人工智能帶來的新型職業，滿足新型工作崗位的技能需求。人工智能的勞動力培訓，需要學校、社會、企業等多方麵配合。高等院校、職業學校、社會化培訓機構等要積極開展人工智能技能培訓，提升人工智能勞動力的專業技能；社會要完善終身學習和就業培訓體係的建設，不斷為人工智能發展帶來的高技能就業崗位輸送高質量勞動力；企業要不斷加強職工再就業培訓和指導，為從事簡單重複性工作的勞動力和因人工智能失業的人員提供轉崗機會。
培育重大的科技創新基地
科技創新基地可為“人工智能+教育”提供理論基礎和技術支撐。科技創新基地的培育，能夠培養與吸引人工智能高端人才隊伍，促進高端人才間的協同互動，促進人工智能持續性發展。另外，科技創新基地能夠作為人工智能的科普基礎設施，麵向公眾開放部分研發、生產等設施設備。同時，引導人工智能科技創新基地與人工智能相關的國家重點實驗室、國家工程實驗室、國家工程中心等基地進行對接，強強聯合，優勢互補，共同推進新一代人工智能前沿領域的研究，以取得人工智能基礎前沿理論和關鍵技術上的重大突破。
不斷推進智能教育
所謂智能教育是以人工智能技術為實現基礎，以智能校園、立體綜合教學場、基於大數據智能的在線學習教育平台、智能教育助理等“人工智能+教育”應用形態為支撐，以加快推動人才培養模式、教學方法改革，推動人工智能在教學、管理、資源建設等全流程應用，建立智能、快速、全麵的教育分析係統為手段，建立以學習者為中心的教育環境，提供精準推送的教育服務，實現日常教育和終身教育定製化，最終構建起包含智能學習、交互式學習的一種新型教育體係。智能教育可為“人工智能+教育“人才培養體係的建設提供有力保障，所以，積極推進智能教育在持續推進的過程中可以不斷深化“人工智能+教育”人才的培養和環境建設。
（本文節選自《構築“人工智能+教育”的生態係統》一文，有刪改。作者：吳永和、劉博文、馬曉玲）
最後更新：2017-11-07 19:36:56