人工智能教育应用的应然分析:教学自动化的必然与可能
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摘要
"智能化领跑教育信息化2.0"正逐渐成为教育信息化研究者与政策制定者的共识。但目前学校教育的自动化程度还比较低,学校是手工"工场",而非机器生产的"工厂",多数教育工作者并未感受到人工智能的冲击。为应对未来教育发展的需求,教育工作者需明确人工智能的基本原理与技术限度,需从宏观与微观层面把握人工智能与教育的关系。本文提出并系统阐述了人工智能与教育的三层次相互作用模型:(1)潜在作用层次,源于人类的知识和知识实践的纽带作用,改变知识实践方式的人工智能必然会影响主要是知识传播实践的教育活动;(2)直接作用层次,人工智能帮助教育实现教学自动化(人工智能教育应用)、提供课程内容,教育为人工智能培养人才、提供实践场域;(3)间接作用层次,人工智能更活跃,通过对个体、社会的影响提出新的人才培养需求,倒逼教育变革。在人工智能与教育相互作用的"推拉"效应、大规模教学个性化需求、教育机构降低成本分工细化等因素作用下,教学自动化具有逻辑必然性,而教育发展与教育信息化的需求、公众人工智能意识提升、前期教育信息化奠定了良好的基础、有利的宏观政策等因素,使教学自动化具有现实可能性。我国人工智能教育应用研究尚难支撑大规模教育智能化实践。人工智能教育应用研究亟待超越技术、产品开发与应用设想研究,亟待开展有关人机分工教学法的机制与效果及其对教育机构的全面影响的系统化理论研究与高生态效度的实证研究。
Artificial intelligence(AI) escalates the adoption of ICT in Education Initiative 2.0. This is a consensus among researchers and policy makers in the field of ICT in education. Nevertheless, schools have yet to become highly automated. Currently, schools continue to be "workshops" of manual labour rather than "factories" where machines do the manufacturing. Overall, educators have not felt the impact of Al de-spite the imperative for them to know the basic principles and technological limitations of Al and manage its use in education both at the macro and micro levels in order to meet the needs of future education development. A model of three-level interplay between Al and education is developed in this article. The article then discusses the model by defining and expounding these three levels: latent, direct and indirect action. It is argued that due to the push and pull effect of AI and education interplay, individualized demands in massive instruction, and the intention of educational institutions to lower cost and divide labour, automation of instruction is, logically speaking, necessary. On the other hand, automation of instruction is also possible because of the needs of educational development and the use of ICT in the field,the public's increasing Al awareness, good foundations resulting from earlier developments of ICT in education, and favourable macro policies. Nevertheless, China's application research has not produced sufficient outcomes to support massive implementation. It is pointed out that application research in this field should go beyond technology as well as product development and application. Directions for further research are discussed.
Artificial intelligence(AI) escalates the adoption of ICT in Education Initiative 2.0. This is a consensus among researchers and policy makers in the field of ICT in education. Nevertheless, schools have yet to become highly automated. Currently, schools continue to be "workshops" of manual labour rather than "factories" where machines do the manufacturing. Overall, educators have not felt the impact of Al de-spite the imperative for them to know the basic principles and technological limitations of Al and manage its use in education both at the macro and micro levels in order to meet the needs of future education development. A model of three-level interplay between Al and education is developed in this article. The article then discusses the model by defining and expounding these three levels: latent, direct and indirect action. It is argued that due to the push and pull effect of AI and education interplay, individualized demands in massive instruction, and the intention of educational institutions to lower cost and divide labour, automation of instruction is, logically speaking, necessary. On the other hand, automation of instruction is also possible because of the needs of educational development and the use of ICT in the field,the public's increasing Al awareness, good foundations resulting from earlier developments of ICT in education, and favourable macro policies. Nevertheless, China's application research has not produced sufficient outcomes to support massive implementation. It is pointed out that application research in this field should go beyond technology as well as product development and application. Directions for further research are discussed.
引文
阿兰·柯林斯,理查德·哈尔弗森.2013.技术时代重新思考教育:数字革命与美国的学校教育[M].陈家刚,程佳铭,译.上海:华东师范大学出版社.
彼得·伯克.2016.知识社会史(下卷):从《百科全书》到维基百科[M].汪一帆,赵博囡,译.杭州:浙江大学出版社.
伯尼·特里林,查尔斯·菲德尔.2011.21世纪技能--为我们所生存的时代而学习[M].天津:天津社会科学出版社.
柴葳,刘博智.2016.六大素养树立学生成长“标杆”[N].中国教育报,9-14(1).
陈嘉映.2018.哲学科学常识[M].北京:中信出版集团.
郭华.2016.带领学生进入历史:“两次倒转”教学机制的理论意义[J].北京大学教育评论,14(2):8-26.
国务院.2017.国务院关于印发《新一代人工智能发展规划的通知》(国发[2017]35号)[EB/OL].[2018-9-20].www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content-5211996.htm
化柏林.2008.论知识管理与知识工程的差异性及其发展[J].图书馆杂志,27(11):2-5.
黄达人.2015.大学的根本[M].北京:商务印书馆.
黄济,王策三,石中英,王本陆.2012.现代教育论[M].北京:人民教育出版社.
吉仁泽.适应性思维:现实世界中的理性[M].刘永芳,译.上海:上海教育出版社,2006.
贾积有.2018.人工智能赋能教育与学习[J].远程教育杂志(1):39-47.
贾积有.2009.教育技术与人工智能[M].长春:吉林大学出版社.
教育部.2018.普通高中信息技术课程标准(2017版).北京:人民教育出版社.
杰瑞·卡普兰.2016.人工智能时代:人机共生下财富、工作与思维的大未来[M].李盼,译.杭州:浙江人民出版社.
经济合作与发展组织.2009.面向未来的学校[M].李昕,曹娟,译.北京:教育科学出版社.
克莱顿·克里斯坦森,迈克尔·霍恩,柯蒂斯·约翰逊.2015.创新者的课堂--颠覆式创新如何改变教育.北京:中国人民大学出版社.
克劳迪娅·戈尔丁,劳伦斯·凯兹.2015.教育和技术的竞赛.陈津竹,徐黎蕾,译.北京:商务印书馆.
联合国教科文组织.1996.教育--财富蕴藏其中[M].联合国教科文组织总部中文科,译.北京:教育科学出版社.
刘德建,杜静,姜男,黄荣怀.2018.人工智能融入学校教育的发展趋势[J].开放教育研究,24(4):33-41.
刘来兵,张慕文.2017.大数据时代教育治理现代化的内涵、愿景及体系构建[J].教育研究与实验(2):30-35.
罗伯特·L.索尔斯,M·金伯利·麦克林,奥托·H.麦克林.2008.认知心理学[M].第7版.邵志芳,李林,徐媛,高旭辰,何敏萱,等,译.上海:上海人民出版社.
马丁·福特.2015.机器人时代:技术、工作与经济的未来[M].王吉美,牛筱萌,译.北京:中信出版社.
尼古拉斯·卡尔.2015.玻璃笼子--自动化时代和我们的未来[M].北京:中信出版集团.
麦尔荀伯格,库基耶.2014.大数据教育篇:教学与学习的未来趋势[M].台北:远见天下文化.
马文·明斯基.2016.情感机器--人类思维与人工智能的未来[M].王文革,程玉婷,李小刚,译.杭州:浙江人民出版社.
潘云鹤.2018.人工智能2.0与教育的发展[J].中国远程教育(5):5-8,44.
裴娣娜,王本陆.2004.主体教育的理论探析(笔谈)[J].教育研究(6):13-15.
皮埃罗·斯加鲁菲(Piero Scaruffi).2017.智能的本质[M].任莉,张建宇,译.北京:人民邮电出版社.
秦建平,张勇,张惠.2016.教育治理现代化及其监测评价研究[J].中国教育学刊(12):23-28.
石中英.2001.知识转型与教育改革[M].北京:教育科学出版社.
史忠植,杨至成,方健梅.1986.知识工程[J].计算机学报(9):241-248.
松尾丰.2015.人工智能狂潮:机器人会超越人类吗?[M].赵函宏,高华彬,译.北京:机械工业出版社.
涂尔干.2006.教育思想的演进[M].李康,译.上海:上海人民出版社.
涂子沛.2014.数据之巅--大数据革命,历史、现实与未来[M].北京:中信出版集团.
汪瑞林,杜悦.2016.凝练学生发展核心素养,培养全面发展的人--中国学生发展核心素养研究课题组负责人答记者问[N].中国教育报,9-14(9).
王策三.2005.教学论稿[M].第二版.北京:人民教育出版社.
王珠珠.2018.教育信息化2.0:核心要义与实施建议[J].中国远程教育(7):5-8.
危辉,黄旗明,潘云鹤.1999.常识:知识获取的瓶颈[J].计算机科学,(26)9:17-19.
维纳.1978.人有人的用途[M].北京:商务印书馆.
吴飞,阳春华,兰旭光,丁进良,郑南宁,桂卫华,等.人工智能的回顾与展望[J].中国科学基金(3):243-250.
叶澜.2006.教育概论[M].北京:人民教育出版社.
叶澜.1997.让课堂焕发出生命活力--论中小学教学改革的深化[J].教育研究(9):3-8.
余成峰.2017.从老鼠审判到人工智能之法[J].读书(7):74-83.
约翰·E.凯利,史蒂夫·哈姆.2016.机器智能[M].马隽,译.北京:中信出版集团.
约翰·马尔科夫.2015.与机器人共舞[M].郭雪,译.杭州:浙江人民出版社.
约翰·希利·布朗,保罗·杜奎德.2003.信息的社会层面[M].北京:商务印书馆.
詹姆斯·格雷克.2013.信息简史[M].高博,译.北京:人民邮电出版社.
张宸宸.2016.机器人:法律行业的终结者还是开路者?[J].读书(10):38-40.
赵汀阳.2018.人工智能“革命”的“近忧”和“远虑”--一种伦理学和存在论的分析[J].哲学动态(4):5-12.
周志华.2018.创办一流大学人工智能教育的思考[J].中国高等教育(9):52-53.
Russell,S.J.&Norvig,P.2013.人工智能:一种现代的方法[M].殷建平,祝恩,刘越,陈跃新,王挺,译.第3版.北京:清华大学出版社.
Anderson,J.R.,Corbett,A.T.,Koedinger,K.R.&Pelletier,R.(1995).Cognitive tutors:Lessons learned.The Journal of The Learning Sciences,4(2),167-207.
Brundage,M.,Avin,S.,Clark,J.,Toner,H.,Eckersley,P.,Garfinkel,B.et al.2018.The Malicious Use of Artificial Intelligence:Forecasting,Prevention,and Mitigation.https://maliciousaireport.com/blobby/go/3d82daa4-97fe-4096-9c6b-376b92c619de/downloads/1c6q2kc4v-50335.pdf
Collins,A.&Grignetti,M.1975.Intelligent CAI.Final Report(1 March 1971-31 August 1975).Retriered October 10,2018,from.https://eric.ed.gov/?id=ED114089.
Finnish National Board of Education.2016.National core curriculum for basic education 2014.Helsinki:Next Print Oy.(kindle edition).
Heffernan,N.T.,Ostrow,K.,Kelly,K.,Selent,D.,Van Inwegen,E.G.,Xiong,X.,et al.2016.The future of adaptive learning:Does the crowd hold the key?International Journal of Artificial Intelligence in Education,(26):615-644.
Kaplan,J.2016.Artiticial intelligence:What everyone needs to know.New York:Oxford University Press.(kindle edition).
Park,O.&Seidel,R.J.1987.Conventional CBI versus intelligent CAI:Suggestions for the development of future systems.Educational Technology,27(5):15-21.
Pinkwart,N.2016.Another 25 years of AIED?Challenges and opportunities for intelligent educational technologies of the future.International Journal of Artificial Intelligence in Education,(26):771-783.
Polanyi,M.1957.The study of man.London:Routledge&Kegan Paul.
Yao,M.,Jia,M.,Zhou,A.2017.Applied artificial intelligence:A handbook for business leaders.ISBN 978-0-9982890-5-2(Kindle)(kindle edition).
(1)详细信息参见:“知乎”有关“扫地机器人轶事”的问答(http://www.zhihu.com/question/67489403),访问时间2018年10月。
(1)现有的智能辅导系统(Intelligent Tutoring System,ITS),如卡耐基-梅隆大学的CognitiveTutor(认知导师),是基于专家系统的智能交互式学习环境,系统可以自动解题,并能够辅导学生学习几何、代数等学科问题的解决。其教学单元的创作,需要人类知识工程师捕获领域专家(学科教师)的专业知识。系统可利用知识库中的知识为学生提供动态、个性化的辅导。参见Anderson(1995)。
彼得·伯克.2016.知识社会史(下卷):从《百科全书》到维基百科[M].汪一帆,赵博囡,译.杭州:浙江大学出版社.
伯尼·特里林,查尔斯·菲德尔.2011.21世纪技能--为我们所生存的时代而学习[M].天津:天津社会科学出版社.
柴葳,刘博智.2016.六大素养树立学生成长“标杆”[N].中国教育报,9-14(1).
陈嘉映.2018.哲学科学常识[M].北京:中信出版集团.
郭华.2016.带领学生进入历史:“两次倒转”教学机制的理论意义[J].北京大学教育评论,14(2):8-26.
国务院.2017.国务院关于印发《新一代人工智能发展规划的通知》(国发[2017]35号)[EB/OL].[2018-9-20].www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content-5211996.htm
化柏林.2008.论知识管理与知识工程的差异性及其发展[J].图书馆杂志,27(11):2-5.
黄达人.2015.大学的根本[M].北京:商务印书馆.
黄济,王策三,石中英,王本陆.2012.现代教育论[M].北京:人民教育出版社.
吉仁泽.适应性思维:现实世界中的理性[M].刘永芳,译.上海:上海教育出版社,2006.
贾积有.2018.人工智能赋能教育与学习[J].远程教育杂志(1):39-47.
贾积有.2009.教育技术与人工智能[M].长春:吉林大学出版社.
教育部.2018.普通高中信息技术课程标准(2017版).北京:人民教育出版社.
杰瑞·卡普兰.2016.人工智能时代:人机共生下财富、工作与思维的大未来[M].李盼,译.杭州:浙江人民出版社.
经济合作与发展组织.2009.面向未来的学校[M].李昕,曹娟,译.北京:教育科学出版社.
克莱顿·克里斯坦森,迈克尔·霍恩,柯蒂斯·约翰逊.2015.创新者的课堂--颠覆式创新如何改变教育.北京:中国人民大学出版社.
克劳迪娅·戈尔丁,劳伦斯·凯兹.2015.教育和技术的竞赛.陈津竹,徐黎蕾,译.北京:商务印书馆.
联合国教科文组织.1996.教育--财富蕴藏其中[M].联合国教科文组织总部中文科,译.北京:教育科学出版社.
刘德建,杜静,姜男,黄荣怀.2018.人工智能融入学校教育的发展趋势[J].开放教育研究,24(4):33-41.
刘来兵,张慕文.2017.大数据时代教育治理现代化的内涵、愿景及体系构建[J].教育研究与实验(2):30-35.
罗伯特·L.索尔斯,M·金伯利·麦克林,奥托·H.麦克林.2008.认知心理学[M].第7版.邵志芳,李林,徐媛,高旭辰,何敏萱,等,译.上海:上海人民出版社.
马丁·福特.2015.机器人时代:技术、工作与经济的未来[M].王吉美,牛筱萌,译.北京:中信出版社.
尼古拉斯·卡尔.2015.玻璃笼子--自动化时代和我们的未来[M].北京:中信出版集团.
麦尔荀伯格,库基耶.2014.大数据教育篇:教学与学习的未来趋势[M].台北:远见天下文化.
马文·明斯基.2016.情感机器--人类思维与人工智能的未来[M].王文革,程玉婷,李小刚,译.杭州:浙江人民出版社.
潘云鹤.2018.人工智能2.0与教育的发展[J].中国远程教育(5):5-8,44.
裴娣娜,王本陆.2004.主体教育的理论探析(笔谈)[J].教育研究(6):13-15.
皮埃罗·斯加鲁菲(Piero Scaruffi).2017.智能的本质[M].任莉,张建宇,译.北京:人民邮电出版社.
秦建平,张勇,张惠.2016.教育治理现代化及其监测评价研究[J].中国教育学刊(12):23-28.
石中英.2001.知识转型与教育改革[M].北京:教育科学出版社.
史忠植,杨至成,方健梅.1986.知识工程[J].计算机学报(9):241-248.
松尾丰.2015.人工智能狂潮:机器人会超越人类吗?[M].赵函宏,高华彬,译.北京:机械工业出版社.
涂尔干.2006.教育思想的演进[M].李康,译.上海:上海人民出版社.
涂子沛.2014.数据之巅--大数据革命,历史、现实与未来[M].北京:中信出版集团.
汪瑞林,杜悦.2016.凝练学生发展核心素养,培养全面发展的人--中国学生发展核心素养研究课题组负责人答记者问[N].中国教育报,9-14(9).
王策三.2005.教学论稿[M].第二版.北京:人民教育出版社.
王珠珠.2018.教育信息化2.0:核心要义与实施建议[J].中国远程教育(7):5-8.
危辉,黄旗明,潘云鹤.1999.常识:知识获取的瓶颈[J].计算机科学,(26)9:17-19.
维纳.1978.人有人的用途[M].北京:商务印书馆.
吴飞,阳春华,兰旭光,丁进良,郑南宁,桂卫华,等.人工智能的回顾与展望[J].中国科学基金(3):243-250.
叶澜.2006.教育概论[M].北京:人民教育出版社.
叶澜.1997.让课堂焕发出生命活力--论中小学教学改革的深化[J].教育研究(9):3-8.
余成峰.2017.从老鼠审判到人工智能之法[J].读书(7):74-83.
约翰·E.凯利,史蒂夫·哈姆.2016.机器智能[M].马隽,译.北京:中信出版集团.
约翰·马尔科夫.2015.与机器人共舞[M].郭雪,译.杭州:浙江人民出版社.
约翰·希利·布朗,保罗·杜奎德.2003.信息的社会层面[M].北京:商务印书馆.
詹姆斯·格雷克.2013.信息简史[M].高博,译.北京:人民邮电出版社.
张宸宸.2016.机器人:法律行业的终结者还是开路者?[J].读书(10):38-40.
赵汀阳.2018.人工智能“革命”的“近忧”和“远虑”--一种伦理学和存在论的分析[J].哲学动态(4):5-12.
周志华.2018.创办一流大学人工智能教育的思考[J].中国高等教育(9):52-53.
Russell,S.J.&Norvig,P.2013.人工智能:一种现代的方法[M].殷建平,祝恩,刘越,陈跃新,王挺,译.第3版.北京:清华大学出版社.
Anderson,J.R.,Corbett,A.T.,Koedinger,K.R.&Pelletier,R.(1995).Cognitive tutors:Lessons learned.The Journal of The Learning Sciences,4(2),167-207.
Brundage,M.,Avin,S.,Clark,J.,Toner,H.,Eckersley,P.,Garfinkel,B.et al.2018.The Malicious Use of Artificial Intelligence:Forecasting,Prevention,and Mitigation.https://maliciousaireport.com/blobby/go/3d82daa4-97fe-4096-9c6b-376b92c619de/downloads/1c6q2kc4v-50335.pdf
Collins,A.&Grignetti,M.1975.Intelligent CAI.Final Report(1 March 1971-31 August 1975).Retriered October 10,2018,from.https://eric.ed.gov/?id=ED114089.
Finnish National Board of Education.2016.National core curriculum for basic education 2014.Helsinki:Next Print Oy.(kindle edition).
Heffernan,N.T.,Ostrow,K.,Kelly,K.,Selent,D.,Van Inwegen,E.G.,Xiong,X.,et al.2016.The future of adaptive learning:Does the crowd hold the key?International Journal of Artificial Intelligence in Education,(26):615-644.
Kaplan,J.2016.Artiticial intelligence:What everyone needs to know.New York:Oxford University Press.(kindle edition).
Park,O.&Seidel,R.J.1987.Conventional CBI versus intelligent CAI:Suggestions for the development of future systems.Educational Technology,27(5):15-21.
Pinkwart,N.2016.Another 25 years of AIED?Challenges and opportunities for intelligent educational technologies of the future.International Journal of Artificial Intelligence in Education,(26):771-783.
Polanyi,M.1957.The study of man.London:Routledge&Kegan Paul.
Yao,M.,Jia,M.,Zhou,A.2017.Applied artificial intelligence:A handbook for business leaders.ISBN 978-0-9982890-5-2(Kindle)(kindle edition).
(1)详细信息参见:“知乎”有关“扫地机器人轶事”的问答(http://www.zhihu.com/question/67489403),访问时间2018年10月。
(1)现有的智能辅导系统(Intelligent Tutoring System,ITS),如卡耐基-梅隆大学的CognitiveTutor(认知导师),是基于专家系统的智能交互式学习环境,系统可以自动解题,并能够辅导学生学习几何、代数等学科问题的解决。其教学单元的创作,需要人类知识工程师捕获领域专家(学科教师)的专业知识。系统可利用知识库中的知识为学生提供动态、个性化的辅导。参见Anderson(1995)。