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人工智能赋能教育,“零点革命”翩然而至

最新十九大报告针对教育现代化、教育信息化的趋势,提出加快发展网络教育的口号。随后,教育部明确“教育信息化2.0”行动计划,并具体指出:人工智能将引发“零点革命”。

“零点革命”既不是第四次工业革命,也不是第二次机器革命,而是新革命的起点。在“零点革命”中,教育方式将迎来百年未有之大变革。

AI+教育:从学习方式到教育模式的深度变革

目前人工智能应用到教育主要有智能教学系统,即从计算机辅助教学发展而来的智能教学系统;有学习分析,即利用大数据和学习分析技术采集和分析学生的各种数据,帮助教师了解学生,实现个性化的教与学。

实现知识迁移的深度学习

神经生物学家休伯尔和维瑟尔研究发现,视觉系统的信号处理是分级的,这为深度学习神经网络的分层结构提供了生物学基础。基于此,深度学习就能够通过人工神经网络来模仿人类大脑来进行人类的学习活动,只不过它包含着“传感器获取数据,预处理、特征提取、特征选择,推理、预测或识别”的准确细分过程。

在这个过程中,深度学习与人类学习具有很多的相似之处。例如,深度学习的“信息逐层丢失”理念与人类教育“信息在传播过程中失真”的理念相吻合。于是,从教与学的角度来看,深度学习能够实现知识迁移,人类也能模仿“机器的深度学习”进行“深度学习”。

其实,早在两千多年以前,《礼记·中庸》就提出:博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之。这其实就是进行深度学习的过程。模仿机器的深度学习,人类在学习方法上,可以有探究学习、项目学习;在学习结果上,表现为认知、自我、人机三方面的高阶能力;在学习参与上,人类的神经网络可模仿深度学习划分为输入层、隐层和输出层,人类可以促使更多层数的隐层参与“训练”。

人工智能带给教育在学习方式的改变,能够细分学习过程,提高学习效率与知识运用的能力。

实现去名师化的教育公平

目前,在中国要想考上名校,必须以极为优质的教育资源为基础。这样的优质教育资源包括名师、教学仪器等人力、物力和财力资源,而这往往只有在经济发达的地区才能提供。因此,现阶段中国的教育存在东部地区与西部地区的差异、城市地区与乡村地区的差异、山区与平原的差异。

但由于我国还处在不平衡不充分的发展阶段,短时间内尚不能解决教育资源倾斜的问题,因此人工智能赋能教育实为中国教育的福音,它能够大大缩小因经济差异而带来的教育不公平。

在美国有过这样的试验,美国佐治亚理工大学的机器人助教代替人类助教与学生在线沟通交流竟没有学生发现,这就说明了人工智能在一定程度上能够起到人类教师的作用。

智能教学系统就是该例子的具体实现。智能教学系统是指一个能够模仿人类教师来帮助学习者进行某个学科、领域或者知识点学习的智能系统,通常包括教师、学生、教学和交互四大板块。

在教师板块运用产生式表示法等表示法来存储学科知识,在学生板块反映学生认知和情感状态、学习风格等信息,在教学板块实现认知主义、建构主义等各种教学理论和方法,在交互板块采用自然语言对话、虚拟现实等技术来实现学习者和系统之间的人机交互。

在生活中,孩子们利用题库来加强自己未能掌握的知识点,利用点读笔来认字阅读等,这些都是人工智能的运用。在四川,经常会有家在凉山的孩子送到绵阳去读书的情况,但在人工智能赋能教育后,城里的孩子和山区的孩子会拥有同样的人工智能资源,这就在一定程度弥补了名师等教育资源的差异而带来的学习成绩的差异。

随着人工智能赋能教育的深入与普及,去名师化的教育现象会越来越突出,这就为我国实现精准扶贫、促进教育公平做出了巨大的贡献。

实现个性化的教育管理与教学

我国现在的学校教育大部分都是采用大班教学的模式,少则二三十人,多则五六十人。一个班级系统中,每一个学生都是一个独立的个人,存在着这样或那样的区别,即使是熟悉了解每个学生的班主任也无法随时掌握每个学生的状态和实现差异化、个性化教学。

但利用一些以人工智能为基础的软件就能够对学生数据进行挖掘和分析,实现从“满堂灌”到按需定制的个性化教学转变,解决大班教学的痛点。

在大学生管理方面,人工智能可以理解学生每天生活工作的情况,也测情景、去图书馆情况、吃饭规律,进而推测学生的现状。比如,通过监测学生一个阶段的消费情况,发现一些女生消费很少,就能够分析这些女生可能是家庭贫困或是减肥需要。了解情况后,学校就能够精确发放助学金或给予学生正确的减肥指导。

实现个性化的教育管理与教学能够帮助教育体现更为本质的价值,使学生人格更完整、知识更全面、能力更突出、身心更健康、阅历更丰富以及获得更强的独立创新能力。

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