歐非凡 ，歐以克

(1.中國農(nóng)業(yè)大學 信息與電氣工程學院，北京 100083；2.廣西民族大學 民族教育研究中心，廣西 南寧 530006)

近年隨著計算機技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的迅猛發(fā)展，人工智能在社會各領域得到了廣泛應用，正深刻改變著人們的生產(chǎn)、生活、學習方式。我國高度重視人工智能對教育的深刻影響，積極推動人工智能與教育深度融合，促進教育變革創(chuàng)新[1]。人工智能在高等教育領域的應用，給中國高等教育帶來了深遠的影響，引發(fā)了高等教育觀念、模式、內(nèi)容、方法和手段等的深刻變革。下面對人工智能在高等教育領域的應用及其影響進行探討。

一、人工智能及其在高等教育領域的應用

(一)人工智能概述

人工智能(Artificial Intelligence，AI)學科正式誕生于1956年，由約翰·麥卡錫等科學家首次提出，他認為人工智能是擁有模擬能夠被精確描述的學習特征或智能特征的能力的機器[2]。作為一門前沿交叉學科，人工智能的定義一直存在不同的觀點。如，李開復、王詠剛認為：“深度學習+大數(shù)據(jù)=人工智能，人工智能依賴于算法把知識與意義、教育與人性轉化為‘0’與‘1’的機器代碼，并為人們提供學習方案?！盵3]林命彬認為人工智能是研究人類智能活動的規(guī)律，構造具有一定智能的人工系統(tǒng)，也就是研究如何應用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術[4]。賈積有認為人工智能是人們使用機器模擬人類和其他生物的自然智能[5]。我國《人工智能標準化白皮書(2018 版)》認為：“人工智能是利用數(shù)字計算機或者數(shù)字計算機控制的機器模擬、延伸和擴展人的智能，感知環(huán)境、獲取知識并使用知識獲得最佳結果的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)”。[6]這些觀點從不同角度反映了人工智能的基本思想和基本內(nèi)涵。

人工智能是近年國際競爭的新焦點，世界主要發(fā)達國家紛紛出臺政策和規(guī)劃，將發(fā)展人工智能作為維護國家安全、提升國家競爭力的重大戰(zhàn)略[7]。如，歐盟委員會2014年開始實施《歐盟機器人研發(fā)計劃》，日本2015年頒布《機器人新戰(zhàn)略》，美國2016年提出《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略計劃》，法國2017年公布《國家人工智能戰(zhàn)略》。中國2017年以來先后出臺了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實施方案》《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》等政策措施，積極推動人工智能發(fā)展。

(二)人工智能技術在高等教育領域的應用

作為一項引領未來的戰(zhàn)略技術，人工智能近年在社會領域的應用越來越深入。我國2018年發(fā)布的《人工智能標準化白皮書(2018版)》，將人工智能關鍵技術分為機器學習、知識圖譜、自然語言處理、計算機視覺、人機交互、生物特征識別、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實等7項。在高等教育領域，人工智能通過PCA、LBP、MFCC等算法進行應用分析，實現(xiàn)了機器學習、生物特征識別、虛擬現(xiàn)實等多種技術的應用。

1.機器學習在高等教育領域的應用

機器學習(Machine Learning)是人工智能技術的核心，它是一門涉及統(tǒng)計學、系統(tǒng)辨識、逼近理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、優(yōu)化理論、計算機科學、腦科學等領域的交叉學科，主要研究計算機如何模擬或實現(xiàn)人類的學習行為，以獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結構使之不斷改善自身的性能?；跀?shù)據(jù)的機器學習是現(xiàn)代智能技術中的重要方法之一，研究從觀測數(shù)據(jù)(樣本)出發(fā)尋找規(guī)律，利用這些規(guī)律對未來數(shù)據(jù)或無法觀測的數(shù)據(jù)進行預測[6]。近年來，我國已經(jīng)有越來越多的高校進行機器學習應用的探索，依托大數(shù)據(jù)技術實現(xiàn)在教學、科研、管理等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)獲取與分析，在促進教育公平、精準教學、個性化學習、輔助管理等方面取得了顯著的成效。高等教育基于大數(shù)據(jù)的機器學習，主要通過以下方式進行：一是通過對學習者的學習行為數(shù)據(jù)進行跟蹤、記錄和分析，形成“學習者畫像”，幫助教師和學習者更好地掌握其學習特征和規(guī)律，以便因材施教和開展個性化學習；二是對學習者的學習績效進行動態(tài)預估，將其學習過程和結果做出可視化數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，并及時反饋，教師可以有針對性地對教學內(nèi)容、方法和難度等進行動態(tài)調整，學習者也可以據(jù)此合理地選擇適合自己的學習時間和學習方式；三是利用學習者的特征大數(shù)據(jù)，對其學習內(nèi)容進行精準篩選和推送，這也是人工智能時代網(wǎng)絡教學平臺最基本、最常用的功能。

2.生物特征識別在高等教育領域的應用

生物特征識別技術是指通過個體生理特征或行為特征對個體身份進行識別認證的技術[6]，其中包括語音識別技術和圖像識別技術等。生物特征識別技術目前已經(jīng)廣泛運用到高等教育領域。通過語音識別技術，學生能夠隨時提出學習中面臨的問題，而人工智能技術采取人機交互的形式，由機器人進行識別和解答，從而更加準確、及時地幫助學生解決疑惑，真正達到答疑解惑的目的。語音識別技術還能夠識別語音并將其轉化為文字，不僅可以幫助教師和學習者提高利用智能教學平臺進行人機交互的效率，而且能夠對一些語言類學科進行自動化評估，既可減輕教師重復工作量，又可避免主觀性偏差，有利于形成更科學的教學評價。圖像識別技術在高等教育領域主要應用于文字識別和人臉識別。文字識別技術不僅可以識別印刷文本，而且對手寫文本、模糊文本也有較高的識別度，可以對學生的作業(yè)、考卷等進行初步識別及自動化判定。人臉識別技術可以區(qū)分不同的學習者，能夠提高教學管理的效率和質量，例如運用于出勤、替考等行為的管理。

3.虛擬現(xiàn)實技術在高等教育領域的應用

虛擬現(xiàn)實(VR)是以計算機為核心的新型視聽技術，它結合相關科學技術，可以在一定范圍內(nèi)生成與真實環(huán)境在聽覺、視覺、觸感等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境。用戶借助于必要的裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對象進行交互，相互影響，可獲得近似真實環(huán)境的體驗和感受，通過顯示設備、數(shù)據(jù)獲取設備、觸力覺交互設備、跟蹤定位設備、專用芯片等實現(xiàn)[6]。虛擬現(xiàn)實技術運用到高等教育領域，可以利用計算機模擬現(xiàn)實環(huán)境，創(chuàng)造逼真的教學情景，讓學生沉浸其中，并對自己的選擇或互動做出反應。例如，EON Reality公司開發(fā)的虛擬現(xiàn)實3D數(shù)據(jù)庫(Experience Portal)，收集了4000多種仿真教學模型和虛擬場景，教師和學生從這個數(shù)據(jù)庫下載這些高度仿真的立體模型，使用這公司提供的VR軟件就可以看到各類三維模型，包括動物解剖模型、植物成長生態(tài)環(huán)境變化模型、宇宙中星球間的關系模型等[8]。應用虛擬現(xiàn)實技術建立起來的教學虛擬環(huán)境，可以盡可能地為學習者提供充足的資源和經(jīng)驗背景，學習者通過人機交互獲取知識和技能，建構知識體系[6]。

應用在高等教育的人工智能技術是多方面的，隨著人工智能與高等教育的深度融合，將有越來越多的人工智能技術運用到高等教育領域。

二、人工智能引發(fā)的高等教育變革

人工智能在高等教育領域的應用，引發(fā)了高等教育的整體變革，促使教育內(nèi)容、教育方法、管理模式、教育理念、教學方式、學習方式等發(fā)生了根本性變化。

(一)教育內(nèi)容和教育方法的變革

1.教育內(nèi)容的變革

教育內(nèi)容是指為了實現(xiàn)教育目標，要求學習者系統(tǒng)學習的理論知識、技能和行為經(jīng)驗的總和。人工智能與高等教育相結合，導致了以學習者為中心的教育內(nèi)容變革：一是教育內(nèi)容由“批量化”生產(chǎn)轉向分層定制。人工智能實現(xiàn)了精準學習診斷、定制內(nèi)容推送、個性化輔導等功能，幫助教師精準厘清不同學生的學情狀況和內(nèi)在成因，為精準施策、分層教學、因材施教提供了可能。學生可以享受與其個體接受能力、認知結構、知識缺陷、身心特點等更加匹配的教育內(nèi)容，有利于提高人才培養(yǎng)質量。二是將人工智能素養(yǎng)課程納入通識教育體系。人工智能的深入滲透，促使高等教育承擔起更寬知識緯度的人文素養(yǎng)培育重任，將融合多學科知識的復合型、交叉型教育內(nèi)容納入大學課堂，要求高校通過開設人工智能素養(yǎng)課程，建立在線課程的模塊化形式，全面提升學生的知識技能和全球意識。

2.教育方法的變革

教育方法是指為了完成教育任務，實現(xiàn)特定的教育目的，師生雙方在共同的教育活動中所采取的方式。在人工智能的幫助下，高校教師可以分解課程，將課程教學細化為課前準備、課中教學與課后復習鞏固三個階段，借助于強大的智能技術平臺，改變傳統(tǒng)單一的教育方法，通過AI技術和人機友好交互手段，采用討論、實驗和啟發(fā)等方法，突破學習時間與空間的限制，促進教師和學習者互動交流，更全面地對學生的學習結果進行指導，提升教育效果。同時，教師運用人工智能技術，還能夠根據(jù)課程教學的進展，及時對學生進行智能測試，定期檢查學生對教育內(nèi)容的掌握情況，獲取學生學習報告，從而更好地進行個性化指導，真正做到因材施教。

(二)管理模式和教育理念的變革

1.管理模式的變革

管理模式是指在管理理念指導下構建起來的，由管理模型、管理制度、管理程序、管理方法和管理工具組成的管理行為體系結構。在傳統(tǒng)的管理模式下，高校教育成本普遍較高，其中管理成本占了相當大的比例。人工智能的運用，促進了高等教育管理模式的變革，高?？梢岳萌斯ぶ悄芗夹g，實現(xiàn)對高校教學、科研、師資、學生、財務和后勤等的智能化管理，借助于管理智能化，優(yōu)化管理程序，減少繁瑣的流程，提高管理效率，控制管理成本。另外，高校利用智能平臺可以隨時采集和監(jiān)測相關的管理數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對管理方法的智能決策，提升教室、學生宿舍、實驗室、圖書館等教育資源的利用率，確保高校管理工作更加有序、高效的運行。

2.教育理念的變革

人工智能在影響高等教育管理模式的同時，也引發(fā)了高等教育理念的變革，促使教育者重視運用人工智能技術促進教學方式、學習環(huán)境和教育管理的智能轉型，在大眾化的高等教育中提供適切的學習機會，形成精準、靈活、個性化的高等教育服務體系，為學習者提供個性化、多樣化的學習空間，并注重學習者的學習體驗，最大限度地滿足廣大學生的全面發(fā)展需要。要求教育者樹立“大教育”觀，重視促進產(chǎn)教融合，真正將高等教育與經(jīng)濟社會發(fā)展相結合，使高等教育朝著綜合化、多元化和智能化的方向發(fā)展。

(三)教學方式和學習方式的變革

1.教學方式的變革

教學方式是指為了實現(xiàn)教學目標，完成教學內(nèi)容，應用教學手段而進行的由教學原則指導的一整套方式組成的師生相互作用的活動。在傳統(tǒng)的教學方式中，教師是高校課堂的絕對主導，而學生只局限于從教師的課堂講授中獲取理論知識。同時，傳統(tǒng)教學方式普遍呈現(xiàn)出相對統(tǒng)一的模式，即教師在講臺上授課，學生在臺下被動聆聽，師生之間往往缺少互動，導致理論知識只是從教師到學生的單向流動，因而很難激發(fā)學生的學習興趣和學習激情，更不用說照顧到每一位學生的個性化學習需求。人工智能應用到高校之后，基于人工智能技術所具有的虛擬現(xiàn)實、圖像識別和語音識別等功能，將能賦予高等教育理想化的教學效果，各學科的理論知識均可基于智能設備來展開，而且教學過程也將對拓展學生綜合能力和鍛煉學生思維有所側重，而不再是以講述基礎知識點為主。當然，教師在教學過程中所使用的媒介也發(fā)生了相應的變化，如借由智能終端、虛擬現(xiàn)實等設備，以便調動學生參與課堂的積極性，并結合學生的學習實際，有針對性地制定個性化的教學方案。

2.學習方式的變革

學習方式是指學習者在學習活動中表現(xiàn)出來的、具有偏好性的行為特征和行為方式。在人工智能的影響下，高校的教學活動將以學習獲得為中心，學習者的學習方式將由傳統(tǒng)的集體學習，轉變?yōu)橐詡€體學習為主。由于傳統(tǒng)的高等教育不注重彰顯學生的學習主體性，因而學生在學習過程中始終處于被動接受的狀態(tài)。隨著人工智能技術逐步融入高等教育，教師借助于智能化的教學平臺，可隨時向學生推薦有益的學習資源，而學生則可以借助于智能手機、平板電腦等移動設備，進行自主的預習和復習。當然，在這個學習過程中，教師仍然需要對學生完成作業(yè)的情況給予及時分析和評價，通過糾正錯題來幫助學生查缺補漏，以便提升學生的學習效率，培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力。

三、人工智能時代高等教育的發(fā)展趨勢

當前，人工智能技術仍于不斷創(chuàng)新和發(fā)展之中，未來人工智能在高等教育領域的應用將更加廣泛，高等教育發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢。

(一)教師角色: 轉向多樣化

在人工智能時代，隨著以技術為支持的學習方法的興起，學習場所與學習平臺日趨多樣化，學校不再是教育的唯一場所，傳道授業(yè)解惑的唯一權威角色不再是教師。隨著學習模式和學習平臺的不斷更新，教學活動正在逐步轉向以學習者為中心，這就對人工智能時代高校教師角色提出新要求和新定位。人工智能賦能教學與教師，對智能技術與大數(shù)據(jù)進行充分利用，使教師能夠從繁重的教學工作中解脫出來，高校教師的角色和功能從單純的知識傳授者變成學生學習的引領者、指導者和協(xié)作者，從課堂的主導者轉變?yōu)閷W生身心發(fā)展過程的支持者和陪伴者，從而形成人工智能時代的個性化指導者、學習分析者、情感溝通者、價值引領者、生涯規(guī)劃者等多功能角色[9],教師將會有更充足的時間關注學生的個體成長，不僅幫助學生學會學習，而且?guī)椭鋵W會做人。

(二)教學模式: 走向智能化

人工智能改變了高等教育的傳統(tǒng)教學模式，促使學習時間和空間邊界不斷拓展，學習平臺不斷變化，教育資源更為豐富，教學方法更為多樣，教育服務更為精準，教學模式更為智能，加快了終身教育的實現(xiàn)和學習化社會的建構。在人工智能時代，高等教育正在以全新的形態(tài)呈現(xiàn)，教育無時不在，教育無處不在，人工智能學習資源平臺、方式和渠道日趨多樣化，學生不再局限于通過大學課堂和教師來汲取知識，人們接受教育不再局限于傳統(tǒng)的地點和時間，借助于智能手機、平板電腦、手提電腦等移動設備可以隨時隨地進行學習，學習者真正成為學習活動的主體。人工智能時代大學課堂變得更加開放、靈活有彈性，教學模式日趨智能化。如，顯示屏可操縱顯示課堂教學需要的內(nèi)容，智能屏幕、智能課桌成為教室硬件的新寵；智能手機、手提電腦連接網(wǎng)絡提供在線資源，有效地實現(xiàn)線下面對面課堂講授與線上虛擬課堂遠程的來回切換，學生在線上、線下可同步開展小組討論、分享交流等學習活動。教育資源應用方式更加多元化，課程教學越來越多地體現(xiàn)為線上、線下混合式，如微課、SPOC、MOOC等新型課程。

(三)學習模式:轉型個性化

人工智能技術的出現(xiàn)，對高等教育結構和學習模式產(chǎn)生了巨大影響，使學習模式越來越個性化。借助于人工智能技術，高等教育實現(xiàn)了個性化、精準化、差異化，能夠基于搜集到的學習數(shù)據(jù)，準確計算出每位學生的學習計劃、學習偏好、優(yōu)勢和劣勢等，為他們提供個性化的學習服務“菜單”。人工智能算法可以進一步引導學生根據(jù)不同的學習內(nèi)容，采用適當?shù)膶W習方法，以提高學習效率。人工智能技術還可以進行大數(shù)據(jù)分析反饋，通過對學生學習有關數(shù)據(jù)的挖掘和分析，預測學生的學習效果，判斷學生遇到的學習困難及沒有掌握的教學內(nèi)容，有針對性地對學習者進行指導，從而提高個性化服務的精準度。正式學習和非正式學習方法的融合，為個性化學習的實現(xiàn)提供了充分的支持。學校和教室不再是學習或教育的單一陣地，隨著個人學習、協(xié)作學習、移動學習、遠程研討、仿真學習等模式的出現(xiàn)，學生憑借移動終端將不再受時空的限制，正式學習與非正式學習的互補形成了多樣化的學習形態(tài)。

(四)教學評價: 趨向多元化

基于人工智能時代教學形態(tài)和教學資源已發(fā)生深刻變化，高等教育評價結合趨勢而發(fā)生變化，高校教學評價反饋機制將更加多元、立體、客觀。課程、教學與評價只有共同保持良好的一致性，才能使一套完整目標得以實踐和落實。區(qū)別于傳統(tǒng)評價方式，人工智能時代的高校教學評價將充分發(fā)揮智能技術的優(yōu)勢，協(xié)同多方參與，發(fā)掘技術潛能用大數(shù)據(jù)說話。教學評價參與者不僅僅局限于高校內(nèi)部的師生，還可以面向畢業(yè)校友、用人單位、教育管理部門、社會行業(yè)部門等相關協(xié)作單位共同參與評價，以形成全方位的評價體系。大量全面的數(shù)據(jù)、完善的數(shù)據(jù)平臺等，不僅對教育者和學習者當前的教育和教學、學習成效做出評價，而且更多關注學習者個體的學習狀態(tài)全過程，注重過程性監(jiān)督指導，支持多角度評估，支持遠程評價的發(fā)展，由此產(chǎn)生的高校教學評價是一種形成性、總結性、全過程的雙向乃至多向性成效評估，將通過線上線下對教與學做出全面評價。在人工智能時代，教育將更多地轉向人自身的成長與完善，教學評價將由量化指標轉到基于學生核心素養(yǎng)的教育教學評價。

(五)教育生態(tài): 促進開放化

高等教育是一個動態(tài)的系統(tǒng)，它通過教學活動將教育者、學習者與學習環(huán)境聯(lián)系起來。進入人工智能時代，機器學習、生物特征識別、虛擬現(xiàn)實等技術帶來的高等教育變革，不僅是高等教育結構和形式的根本性轉變，而且涉及教育與社會之間互動，大學不再是“孤島”，它與外界的聯(lián)系愈加緊密開放。一方面，人工智能為高校提供技術支撐，而高校則為企業(yè)提供智力支撐；另一方面，人工智能與高等教育的深度融合，逐漸打破高等教育和產(chǎn)業(yè)界的界限，促使高等教育不再局限于校園，而是面向整個社會系統(tǒng)，將高校、社會、企業(yè)、科研機構等連為一體。高校作為教育對社會開放的接口，聯(lián)合企業(yè)、行業(yè)、科研機構，構建起開放的教育生態(tài)系統(tǒng)[10]。

總之，人工智能運用于高等教育領域，改變了現(xiàn)代高等教育的形式和效果，加速了高等教育的現(xiàn)代化進程。走進人工智能時代，我們應高度關注人工智能對高等教育的巨大影響，積極順應高等教育發(fā)展新趨勢，走好未來智能教育發(fā)展之路。