摘要：大數(shù)據(jù)方興未艾，人工智能洶涌而至，深刻地影響并改變著人們的生產(chǎn)與生活。以大數(shù)據(jù)、并行計算、深度學(xué)習(xí)為內(nèi)驅(qū)力的人工智能引動著現(xiàn)代教育的智能化發(fā)展，成為促進(jìn)教育前進(jìn)發(fā)展的重要引擎，賦予教育以巨大的“智慧”力量。在人工智能巨大的發(fā)展機遇下，教育想要搶占先機，必須提前布局。但當(dāng)前人工智能教育處于初步發(fā)展階段，在教育發(fā)展上面臨著諸多難題。對此，可從教育人工智能的基礎(chǔ)設(shè)施、大數(shù)據(jù)挖掘與采集、學(xué)科體系與師資隊伍建設(shè)、“政企學(xué)研”合作四方面，初步探索人工智能與教育的深度融合之道。

關(guān)鍵詞：人工智能;教育人工智能;大數(shù)據(jù);深度學(xué)習(xí)

中圖分類號：G40-012文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-7836（2019）12-0004-03

人工智能（Atificial Intelligence，AI），從其概念衍生至今，已歷經(jīng)60余年，其發(fā)展勢頭越發(fā)迅猛，深刻影響著人們的生活、社會發(fā)展乃至世界經(jīng)濟，人工智能漸趨成為全球領(lǐng)先的科技之一，其影響力與號召力不容小覷?，F(xiàn)如今，歐美發(fā)達(dá)國家已將人工智能納入國家重要科技創(chuàng)新戰(zhàn)略之中。人工智能的發(fā)展為各行各業(yè)提供了無限的發(fā)展空間，無人駕駛、無人超市、AlphaGo戰(zhàn)勝人類、智能機器人、面部識別、人臉支付等，種種人工智能技術(shù)的應(yīng)用改變著人們的生產(chǎn)、生活、工作方式。近年來，在教育領(lǐng)域，不管是關(guān)于教育人工智能的學(xué)術(shù)研究，還是教育人工智能產(chǎn)品的衍生換代，抑或是各項人工智能教育應(yīng)用案例，都在昭示著人工智能在教育領(lǐng)域的巨大發(fā)展?jié)摿εc引動力。在2018首屆中國智能教育大會上，中國工程院院士李德毅提出：“中國要在2030年實現(xiàn)成為世界人工智能高低戰(zhàn)略目標(biāo)，必須實現(xiàn)教育先行，普及人工智能教育，可逐步實現(xiàn)‘萬校使用，億人受益?！闭\如彼得·德魯克所言：“我們身處不斷變革的時代，教育必須成為尚無明確的新工作的先行者，為其發(fā)展做好準(zhǔn)備?！苯逃鳛樯鐣酉到y(tǒng)，與社會發(fā)展有著高度的同構(gòu)性特征，人工智能的基礎(chǔ)性與通用性深切影響著教育行為，在現(xiàn)實與虛擬環(huán)境并存的時代，信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)等加速了人工智能與教育的深度融合。人工智能時代，現(xiàn)代教育應(yīng)緊抓機遇，厘清挑戰(zhàn)，探索人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用生態(tài)[1]。

一、人工智能的源起與發(fā)展

（一）人工智能的內(nèi)涵

1956年，美國達(dá)特茅斯會議中約翰·麥卡錫初步確定人工智能（Artificial Intelligence，AI）這一概念，初始意義在于使計算機具有人腦般的學(xué)習(xí)、思考與認(rèn)知能力，模擬人的智能。20世紀(jì)70年代，人工智能開始在理論及產(chǎn)品實踐應(yīng)用方面得到深度發(fā)展，如機器定理證明、博弈、模式識別、機器人、機器翻譯等，人工智能開始了對人的語言理解、邏輯推理、求知解答等能力的模擬。伴隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)今的人工智能技術(shù)更具前瞻性與科技性，在很多領(lǐng)域已經(jīng)可以實現(xiàn)替代人工而開展智能工作[2]。現(xiàn)代人工智能是人創(chuàng)造出的與人類道德、價值觀念、情感理念相符，可以自主完成學(xué)習(xí)、思考、決策、執(zhí)行、協(xié)助等的智能機器，借助人工智能技術(shù)拓展人的智能。通過感知環(huán)境、學(xué)習(xí)知識、自主思考等得到預(yù)期結(jié)果。人工智能涉及諸多學(xué)科，覆蓋各個領(lǐng)域。（1）計算機視覺：圖像識別與處理;（2）語言理解：語言識別、合成、對話;（3）邏輯推理：辨識、認(rèn)知各種社會及物理常識;（4）博弈：智能交互性對抗，或協(xié)調(diào)融合;（5）學(xué)習(xí)：機器建模、工具分析，基于統(tǒng)計的計算。

（二）人工智能的歷史沿襲與現(xiàn)代發(fā)展

1.人工智能的歷史沿襲——三次發(fā)展浪潮

“人工智能”這一術(shù)語自其問世，已經(jīng)過了60余年的發(fā)展歷程，其經(jīng)歷了三次發(fā)展浪潮：第一次浪潮（1956年至20世紀(jì)80年代），這一階段是“人工智能”的興起浪潮。1956年，約翰·麥卡錫在達(dá)特茅斯夏季研討會上提出“人工智能”的概念，自此，人工智能正式走入公眾視野。隨后，被稱為人工智能先驅(qū)的艾倫·圖靈在人工智能領(lǐng)域提出“圖靈測試”，測試中將人機分隔，倘若測試者中超過1/3的人無法確定被測試的是人或是機器，則機器通過測試，這便是最初的人工智能。由此，掀起了人工智能領(lǐng)域的首輪浪潮。從1956年到20世紀(jì)80年代，在人工智能的首輪發(fā)展浪潮中，人工智能在研究方法上出現(xiàn)了基于抽象符合、邏輯推理符號、自然語言處理的符號主義方法，人機交互中以專家系統(tǒng)、數(shù)學(xué)證明、邏輯推理為主要方法。但是在這一階段中，由于電子計算機技術(shù)仍處于初步發(fā)展階段，計算機有限的運算速度成為影響人工智能發(fā)展的主因。

第二次浪潮（20世紀(jì)80年代至90年代末），這一時期，科學(xué)家們在人工智能的研發(fā)上偏向于對人類知識的探索，即將人類知識引入人工智能系統(tǒng)，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識別模式初現(xiàn)端倪。基于專業(yè)知識的“專家系統(tǒng)”（Expert System）不斷發(fā)展，但由于專業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部推理機制與知識表示的不完善，加之計算基礎(chǔ)設(shè)置的不健全，導(dǎo)致“專家系統(tǒng)”的熱度逐漸降低，二次浪潮隨之減退。

第三次浪潮（21世紀(jì)初至今），21世紀(jì)計算機技術(shù)飛速發(fā)展，在很大程度上推動了人工智能的發(fā)展。2006年，加拿大計算機科學(xué)家喬弗瑞·欣頓提出“深度學(xué)習(xí)”，自此，人工智能的第三次浪潮被掀起，而“深度學(xué)習(xí)”被視為人工智能第三次浪潮興起的標(biāo)桿。2015年以深度學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的人工智能的圖像識別算法，其準(zhǔn)確率首次超過人眼，這標(biāo)志著人工智能已經(jīng)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。隨后，深度學(xué)習(xí)在數(shù)據(jù)挖掘、語言識別等領(lǐng)域皆有著飛躍式的進(jìn)步與發(fā)展。2017年，人工智能更是有了前所未有的多元化發(fā)展，無人駕駛、無人超市、人臉識別、智能助理等走進(jìn)人們生活，2017年被稱為人工智能元年。百度、阿里、騰訊、科大訊飛等開始了AI行業(yè)應(yīng)用平臺的建立，人工智能技術(shù)、智能系統(tǒng)、智能平臺、智能產(chǎn)品的產(chǎn)出等，為各行各業(yè)打開了全新的發(fā)展空間，教育領(lǐng)域也有了無限的發(fā)展可能[3]。

2.人工智能的現(xiàn)代發(fā)展——上升至國家戰(zhàn)略高度

2013年，人工智能的發(fā)展進(jìn)入研發(fā)高潮期，中國、美國、俄羅斯、英國、日本等科技強國將人工智能研發(fā)納入國家發(fā)展戰(zhàn)略，不斷加大對人工智能的研發(fā)力度，竭力在人工智能的快速發(fā)展中搶占制高點。隨之微軟、騰訊、阿里等大企業(yè)也開始向人工智能領(lǐng)域進(jìn)軍，在國際競爭中，人工智能儼然已成為熱點?，F(xiàn)今乃至未來很長一段時間，人工智能的發(fā)展將會成為促進(jìn)社會經(jīng)濟發(fā)展與人類進(jìn)步的新引擎，對教育、文化、經(jīng)濟、社會將產(chǎn)生不可估量的影響。

在我國，人工智能同樣備受社會各界關(guān)注，習(xí)近平總書記就人工智能發(fā)展的緊迫性做了系列講話。人工智能戰(zhàn)略被兩次寫入政府工作報告，被納入《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃綱要》之中，可見，我國對于人工智能戰(zhàn)略的重視程度。2018年，《政府工作報告》中，李克強總理提出，要“加大新一代人工智能研發(fā)應(yīng)用力度，教育、文化、醫(yī)療、養(yǎng)老等領(lǐng)域落實‘互聯(lián)網(wǎng)+”。同年，教育部發(fā)布《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，高校在人工智能及其教育發(fā)展上有了綱領(lǐng)性的指導(dǎo)。綜上可見，人工智能已成為國家、社會發(fā)展的焦點，緊抓這一機遇是國家重要發(fā)展戰(zhàn)略之一，更是現(xiàn)代教育發(fā)展的重要著力點[4]。

二、人工智能與教育融合的難點

（一）教育數(shù)據(jù)“質(zhì)”“量”有限，制約了人工智能技術(shù)深度融合

數(shù)據(jù)是人工智能得以實現(xiàn)與發(fā)展的基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)是保障人工智能價值得以充分發(fā)揮的要件。在教育活動中，基于高質(zhì)量數(shù)據(jù)的人工智能可減少教育活動中的重復(fù)性作業(yè)，減輕教師工作負(fù)擔(dān)，促進(jìn)個性化教學(xué)的實現(xiàn)?，F(xiàn)如今，教育行業(yè)涉及的數(shù)據(jù)量大，且難以大量采集。而人工智能在教育中的應(yīng)用實則是一個數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理的過程，基于數(shù)據(jù)分析導(dǎo)出流程，實現(xiàn)對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的解釋和未來數(shù)據(jù)的預(yù)測。教育領(lǐng)域中，難以將師生教與學(xué)活動的全過程記錄下來，這樣便無法為人工智能提供全面的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。教與學(xué)活動中的文本、音頻、超媒體多屬于半結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且內(nèi)容格式多樣。此外，較之醫(yī)療、金融等行業(yè)，教育行業(yè)的活動屬于非線性活動，很難在這些復(fù)雜凌亂、多樣、無固定模式的活動中采集到標(biāo)準(zhǔn)化、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，無法為人工智能的融入提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。另外，新媒體時代，海量信息被越發(fā)離散化，學(xué)習(xí)時間更為零碎，學(xué)習(xí)方式更為多元且隨意，對于此類學(xué)習(xí)活動相關(guān)數(shù)據(jù)的采集難度更大。

（二）教育內(nèi)容過于復(fù)雜，加大了人工智能與教育的融合難度

教育是一個尤為復(fù)雜多樣的體系統(tǒng)，涵蓋教學(xué)、科研、管理等多樣活動，盡管在很多方面教育事業(yè)呈現(xiàn)出共性，但各個地區(qū)、各所學(xué)校都有著明顯的差異性，且差異性尤為突出。此外，各所學(xué)校在組織架構(gòu)、教學(xué)理念、辦學(xué)特點上也有很多不同，各個學(xué)科也有著不同的學(xué)科特點與知識體系，不同的教師在教學(xué)上更是有著自己的特點與方法。故此可見，教育與人工智能融合過程中，教學(xué)系統(tǒng)自身的多樣性與復(fù)雜性也影響著人工智能的融入[5]。教學(xué)活動的多樣化和學(xué)生的差異化要求人工智能需朝向人性化方向發(fā)展，由此，加大了人工智能與教育的融入難度，在融合過程中需要針對教學(xué)活動與師生的差異性進(jìn)行適應(yīng)性、針對性的“嫁接”，稍有不慎，便會形成枯枝敗葉，人工智能的價值便無法得到有效發(fā)揮。但是，現(xiàn)行的人工智能中的情緒識別技術(shù)還不能對復(fù)雜的情緒進(jìn)行有效識別，這樣便難以依靠人工智能技術(shù)輔助個性化的教學(xué)活動的開展。

三、人工智能與教育實現(xiàn)深度融合的路徑

人工智能的發(fā)展為教育的改革創(chuàng)新提供了全新的發(fā)展契機，對于提升教育教學(xué)質(zhì)量，開展個性化教學(xué)，豐富教學(xué)內(nèi)容與形式，優(yōu)化人才培養(yǎng)模式等大有裨益。但當(dāng)前人工智能與教育的融合仍處于初步發(fā)展階段，教育人工智能發(fā)展瓶頸猶存。對此，本研究基于我國人工智能與教育發(fā)展現(xiàn)狀，立足于人工智能與社會發(fā)展大勢，提出以下融合路徑。

（一）完善教育人工智能基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)人工智能教育工程落地

現(xiàn)階段，在教育人工智能發(fā)展仍存有諸多難點的情況下，要想實現(xiàn)教育人工智能，可以以新課程改革為契機，以問題為導(dǎo)向，以目標(biāo)為核心，以深化應(yīng)用為基點，推動人工智能技術(shù)的落實。針對人工智能在教育領(lǐng)域的融合，完善相關(guān)數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。譬如，研制“教育知識圖譜”，建構(gòu)“自適應(yīng)考試系統(tǒng)”，為人工智能與教育的融合奠定基礎(chǔ)，推動人工智能與教育活動、教育設(shè)計、教育測評等的落地，杜絕“口號型、表象化”的教育形式。此外，可加大對教育智能產(chǎn)品的研發(fā)力度，教育專家與人工智能專家加強合作，基于教育與人工智能的發(fā)展需求，探索教育人工智能融合點，促進(jìn)人工智能教育工程的落地[6]。

（二）制定教育數(shù)據(jù)采集規(guī)范，以大數(shù)據(jù)驅(qū)動教育人工智能的發(fā)展

通觀人工智能在教育領(lǐng)域的發(fā)展史，從最初的以知識為基礎(chǔ)的知識表示，到后期以深度學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的語言、語音與圖像識別，機器習(xí)得逐步替代人腦的習(xí)得。在人工智能的發(fā)展上，除了算法模型的改進(jìn)，更需要大數(shù)據(jù)這一助力劑。人工智能與教育的深度融合正是需要以大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以云計算、數(shù)據(jù)采集、智能感知等作為基礎(chǔ)優(yōu)化信息化環(huán)境，以教育數(shù)據(jù)標(biāo)簽的有效應(yīng)用提高教育數(shù)據(jù)質(zhì)量?；跀?shù)據(jù)安全的保護(hù)，建構(gòu)人工智能教育數(shù)據(jù)共享機制，以大數(shù)據(jù)推動人工智能與教育的有機融合。

（三）健全教育課程模式，完善人才培養(yǎng)體系

基于《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》等，中小學(xué)校及各高校應(yīng)清晰認(rèn)識人工智能與教育的融合方向，中小學(xué)校不斷完善自身學(xué)科體系，高校應(yīng)著力完善人工智能學(xué)科設(shè)置，針對高校學(xué)科建設(shè)內(nèi)容，增設(shè)人工智能專業(yè)，落實一級學(xué)科建設(shè)，構(gòu)建起“人工智能+學(xué)科”的人才培養(yǎng)模式。在高中課程設(shè)置上，推動人工智能教育的普及，落實信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，增設(shè)人工智能課程，如《數(shù)據(jù)分析與管理》《初步人工智能》等，同時完善相關(guān)配套設(shè)施[7]。對于中小學(xué)校，則可引導(dǎo)有條件的學(xué)校開設(shè)人工智能相關(guān)課程，設(shè)置配套實驗室。綜上，通過人工智能課程體系的設(shè)置，在中小學(xué)校乃至高校普及并落實人工智能教育。此外，強化對人工智能專業(yè)化教師的培養(yǎng)，為人工智能教育的發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)的師資隊伍。有條件的中小學(xué)校與高校開設(shè)人工智能相關(guān)課程，同時培養(yǎng)高水平、專業(yè)化教師隊伍，強化教師在人工智能教育上的專業(yè)知識儲備，提高其教學(xué)能力。對此，可在教師基本素養(yǎng)培養(yǎng)中加入人工智能相關(guān)教育培訓(xùn)內(nèi)容，提高教師人工智能教育的專業(yè)化水平。

四、結(jié)束語

人工智能與教育的發(fā)展乃大勢所趨，是教育現(xiàn)代化發(fā)展的現(xiàn)實之選。中國想要立足于世界，在大力發(fā)展教育的基礎(chǔ)上，應(yīng)緊抓人工智能發(fā)展這一機遇，厘清人工智能的發(fā)展本質(zhì)，探索人工智能與教育的融合之道，完善人工智能教育基礎(chǔ)設(shè)施，挖掘人工智能教育領(lǐng)域大數(shù)據(jù)，加強學(xué)科建設(shè)，培養(yǎng)高水平師資隊伍，加強“政企學(xué)研”的合作，開創(chuàng)教育人工智能新局面。

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The Dilemma and Path Selection of Educational

Integration under the Background of Artificial Intelligence

XU Dan

（School of Software and Design， Nanjing Institute of Railway Technology， Nanjing 210015， China）

Abstract：Big data is in the ascendant， and artificial intelligence is surging in， which profoundly affects and changes peoples production and life. Artificial intelligence， driven by big data， parallel computing and in-depth learning， drives the intelligent development of modern education， and becomes an important engine to promote the development of education， giving education great “wisdom” power. Under the enormous development opportunity of artificial intelligence， education must be laid out in advance if it wants to take the lead. However， the current artificial intelligence education is in the initial stage of development and faces many difficulties in the development of education. For this， we can explore the way of deep integration of artificial intelligence and education from four aspects： the infrastructure of artificial intelligence， data mining and collection， the construction of discipline system and faculty， and cooperation between “government， enterprise， education and research”.

Key words：artificial intelligence; educational artificial intelligence; big data; deep learning

（責(zé)任編輯：朱嵐）

doi：10.3969/j.issn.1001-7836.2019.12.002

收稿日期：2019-04-26

作者簡介：徐丹（1983—），女，江蘇徐州人，副教授，碩士，從事二維動畫設(shè)計教學(xué)研究。