蘭國(guó)帥 吳迪 孫攀瑞 宋夢(mèng)琪

隨著智能技術(shù)的迭代升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展，人工智能正在深刻改變?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)和生活方式，引領(lǐng)人類(lèi)社會(huì)邁入人機(jī)協(xié)同、跨界融合和共創(chuàng)共享的智能時(shí)代。新一代人工智能技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展正在引發(fā)鏈?zhǔn)酵黄疲瑪?shù)據(jù)智能與計(jì)算智能持續(xù)嵌入教育行業(yè)，深刻改變了教育理念、教育空間、教學(xué)方式和教育管理模式，但與此同時(shí)也不可避免地帶來(lái)了多重風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)，產(chǎn)生了新的倫理問(wèn)題。目前由于教育領(lǐng)域?qū)θ斯ぶ悄艿氖褂脺?zhǔn)則和法律條規(guī)還不夠完善，教育工作者在決策時(shí)面臨著諸多挑戰(zhàn)。在此背景下，歐盟發(fā)布了《人工智能教育的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)例》（Use Scenarios & Practical Examples of AI Use in Education）報(bào)告，將人工智能在教育中的應(yīng)用細(xì)分為適應(yīng)人工智能的教學(xué)、圍繞人工智能的教學(xué)以及運(yùn)用人工智能的教學(xué)三類(lèi)，并詳細(xì)列舉了經(jīng)專(zhuān)家篩選和教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證的一系列人工智能教育應(yīng)用案例。

適應(yīng)人工智能的教學(xué)

“適應(yīng)人工智能的教學(xué)”通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目和學(xué)習(xí)場(chǎng)景聚焦人工智能的教學(xué)實(shí)踐，旨在為教師提供豐富多樣的教學(xué)活動(dòng)，并鼓勵(lì)學(xué)生積極參與其中，從而加深他們對(duì)當(dāng)今社會(huì)人工智能應(yīng)用的理解。同時(shí)，該部分重點(diǎn)關(guān)注由人工智能驅(qū)動(dòng)的各類(lèi)日常應(yīng)用，旨在讓學(xué)生更好地把握人工智能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

人工智能算法偏差。人工智能算法的偏差問(wèn)題是當(dāng)前科技領(lǐng)域的核心議題之一。對(duì)于學(xué)生而言，深入理解人工智能的局限性顯得尤為重要，這不僅能使學(xué)生更精準(zhǔn)地評(píng)估人工智能的能力邊界，還能有效防止學(xué)生對(duì)其產(chǎn)生過(guò)度依賴(lài)和盲目崇拜。在制定關(guān)于人工智能的教學(xué)計(jì)劃時(shí)，教師可參考《公民數(shù)字能力框架》，教授學(xué)生如何識(shí)別、分析和評(píng)估這些由人工智能生成的內(nèi)容，以提高他們的數(shù)字素養(yǎng)。此外，隨著年齡的增長(zhǎng)和認(rèn)知能力的提升，學(xué)生還需了解在數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)和使用過(guò)程中應(yīng)遵循的倫理原則，以及如何確保人工智能算法的公正性。歐盟在報(bào)告中提供了人工智能算法偏差的典型案例，這些案例通過(guò)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單決策系統(tǒng)，以機(jī)器學(xué)習(xí)為主題，向?qū)W生闡釋人工智能的影響。如在名為“數(shù)據(jù)擠壓”的課程中，教師向?qū)W生闡述數(shù)據(jù)的重要性、什么是偏差及其與數(shù)據(jù)的關(guān)系，并教授學(xué)生如何收集數(shù)據(jù)。在課程中，教師和學(xué)生共同探索實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差的原因，并討論數(shù)據(jù)偏差對(duì)現(xiàn)實(shí)生活產(chǎn)生的影響。又如在人工智能整體教學(xué)安排中設(shè)置“AI倫理準(zhǔn)則”課程，在課程中，教師向?qū)W生提供揭露人工智能領(lǐng)域道德陷阱的相關(guān)案例，并讓學(xué)生分組討論，每組至少制定出一個(gè)相對(duì)應(yīng)的解決方案，之后師生共同根據(jù)這些解決方案制定“人工智能道德準(zhǔn)則”條例，并發(fā)送給人工智能創(chuàng)建者和立法者供其參考。

計(jì)算思維與算法。計(jì)算思維與算法在工具和服務(wù)中的應(yīng)用，不僅展示了人工智能在提高生產(chǎn)力、優(yōu)化通信技術(shù)和豐富娛樂(lè)體驗(yàn)三方面的巨大潛力，同時(shí)也揭示了如何通過(guò)應(yīng)用程序編程接口（API）將人工智能服務(wù)融入應(yīng)用程序。在此過(guò)程中，相關(guān)人員需評(píng)估人工智能服務(wù)的隱私安全問(wèn)題，以確保人工智能的高效安全應(yīng)用。人工智能的教學(xué)應(yīng)涵蓋對(duì)數(shù)據(jù)本質(zhì)的理解，包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及其文本、圖像、音頻、視頻等形態(tài)。同時(shí)，學(xué)生還需要了解數(shù)據(jù)的來(lái)源，如公共數(shù)據(jù)集、API和Web抓取等，以便在實(shí)際應(yīng)用中能夠靈活獲取和處理各種數(shù)據(jù)資源。教師在教學(xué)生進(jìn)行探索性數(shù)據(jù)分析時(shí)，通過(guò)使用柱狀圖、餅狀圖和散點(diǎn)圖等可視化工具，能讓學(xué)生更直觀(guān)地把握數(shù)據(jù)的特征和規(guī)律。更重要的是，學(xué)生還將學(xué)會(huì)如何基于這些分析和可視化結(jié)果，做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策，從而更加精準(zhǔn)和高效地解決實(shí)際問(wèn)題。聯(lián)合國(guó)教科文組織和聯(lián)合國(guó)教科文組織加拿大委員會(huì)合作發(fā)起了算法素養(yǎng)數(shù)據(jù)項(xiàng)目（Digital 2030），此項(xiàng)目的目標(biāo)是使學(xué)生能夠在參與網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)時(shí)運(yùn)用批判性思維，成為積極主動(dòng)、富有創(chuàng)造力的使用者和創(chuàng)建者。

數(shù)據(jù)隱私與人工智能。在數(shù)字化時(shí)代，數(shù)據(jù)隱私保護(hù)和人工智能應(yīng)用已成為公民不可或缺的素養(yǎng)。隨著學(xué)生年齡的增長(zhǎng)，教師應(yīng)逐步培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)隱私方面的法律意識(shí)，向?qū)W生介紹個(gè)人數(shù)據(jù)和隱私保護(hù)方面的法律條文，數(shù)據(jù)處理的倫理原則以及人工智能算法的公平性保障措施等。這些課程內(nèi)容將幫助學(xué)生更好地應(yīng)對(duì)數(shù)字化時(shí)代的挑戰(zhàn)，成為高素養(yǎng)的數(shù)字公民?！度斯ぶ悄芙逃膽?yīng)用場(chǎng)景和實(shí)例》報(bào)告圍繞“人工智能與人權(quán)—技術(shù)與隱私”這一主題，向教育者推薦了《人工智能藍(lán)圖權(quán)利法案》，該法案提出了人工智能使用過(guò)程中的四項(xiàng)基本原則：不歧視、隱私、透明和安全。根據(jù)這四項(xiàng)基本原則，教師可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)如何在使用人工智能的過(guò)程中保障自己的基本權(quán)利。

圍繞人工智能的教學(xué)

在《人工智能教育的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)例》報(bào)告中，圍繞人工智能的教學(xué)從人工智能開(kāi)發(fā)者的角度探討如何培養(yǎng)學(xué)生的人工智能基礎(chǔ)素養(yǎng)，如何利用現(xiàn)有資源進(jìn)行人工智能教學(xué)，這些都為人工智能的教學(xué)提供了示例。

人工智能的研發(fā)與運(yùn)作。人工智能的研發(fā)方案是其技術(shù)框架的基石。學(xué)生參與人工智能研發(fā)方案的制定能夠使其深入理解人工智能的核心技術(shù)。這種技術(shù)導(dǎo)向的教育方法為學(xué)生提供了一個(gè)更具體、更直觀(guān)的學(xué)習(xí)路徑。人工智能的運(yùn)作側(cè)重于人工智能如何理解和處理信息，包括知識(shí)的呈現(xiàn)、推理規(guī)則的應(yīng)用等，它使得人工智能系統(tǒng)能夠從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并改進(jìn)自身的性能。在此階段的教學(xué)過(guò)程中，教師可以通過(guò)App Inventor開(kāi)發(fā)智能手機(jī)應(yīng)用程序，為學(xué)生提供人工智能研發(fā)與運(yùn)作的基礎(chǔ)知識(shí)。如“人工智能+項(xiàng)目”課程旨在讓學(xué)生了解人工智能在項(xiàng)目實(shí)踐中的具體運(yùn)用。《人工智能教育的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)例》報(bào)告提供了教師教學(xué)指導(dǎo)方案的鏈接文件夾，以指導(dǎo)學(xué)生使用概率推理算法開(kāi)發(fā)一款名為“學(xué)校路徑指南”的應(yīng)用程序。又如在提高移動(dòng)設(shè)備信息精準(zhǔn)度的主題教學(xué)中，針對(duì)人為誤觸，移動(dòng)設(shè)備對(duì)文字、語(yǔ)音、圖片等識(shí)別不精確等問(wèn)題，向?qū)W生分享使用人工智能提高信息識(shí)別精準(zhǔn)度的方法。

人工智能推薦系統(tǒng)。在推薦系統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)生應(yīng)理解人工智能系統(tǒng)的核心作用?；谌斯ぶ悄茏陨淼膶W(xué)習(xí)和決策能力，人工智能系統(tǒng)能與使用者和周?chē)h(huán)境進(jìn)行互動(dòng)。通過(guò)互動(dòng)，人工智能系統(tǒng)能夠朝著預(yù)設(shè)的目標(biāo)不斷前進(jìn)。需要特別注意的是，為使學(xué)生全面理解人工智能的工作原理，教師需讓學(xué)生辨明人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)之間的關(guān)系。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一個(gè)重要分支，它基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)改進(jìn)和優(yōu)化其性能。這意味著機(jī)器學(xué)習(xí)能夠分析大量數(shù)據(jù)，從中學(xué)習(xí)規(guī)律，并根據(jù)這些規(guī)律進(jìn)行判斷和決策。雖然機(jī)器學(xué)習(xí)在人工智能中占據(jù)了顯著地位，但人工智能是一個(gè)更為寬泛的概念，其中涵蓋包括機(jī)器學(xué)習(xí)在內(nèi)的多種技術(shù)和方法。在《人工智能教育的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)例》報(bào)告中，“人工智能日”活動(dòng)帶領(lǐng)學(xué)生探討了人工智能和社交媒體的關(guān)系。在此活動(dòng)中，學(xué)生能夠看到各種錯(cuò)誤信息在社交媒體推薦系統(tǒng)的“聚類(lèi)”功能作用下被廣泛傳播，這些錯(cuò)誤信息極大影響了個(gè)體決策，從而讓學(xué)生反向思考人工智能推薦系統(tǒng)的優(yōu)劣。

教學(xué)分類(lèi)機(jī)器。教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)教授學(xué)生機(jī)器人技術(shù)，包括生成模型、自然語(yǔ)言處理（NLP）及其應(yīng)用程序。此外，學(xué)習(xí)者有必要適當(dāng)掌握數(shù)學(xué)、編程、統(tǒng)計(jì)學(xué)和信息學(xué)等方面的知識(shí)，以確保在人工智能的學(xué)習(xí)過(guò)程中具備必要的知識(shí)基礎(chǔ)?！皻W盟代碼周”活動(dòng)向?qū)W生介紹了機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念，特別是機(jī)器分類(lèi)任務(wù)。它通過(guò)簡(jiǎn)單有效的實(shí)踐活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生在機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能方面的潛力。此外，在“人工智能+項(xiàng)目”實(shí)踐活動(dòng)中，教師使用App Inventor開(kāi)發(fā)智能手機(jī)應(yīng)用程序，讓學(xué)生通過(guò)玩?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)的尋寶游戲，進(jìn)一步了解機(jī)器學(xué)習(xí)的圖像分類(lèi)技術(shù)。

運(yùn)用人工智能的教學(xué)

為了在課堂上應(yīng)用人工智能進(jìn)行教學(xué)，教師必須掌握人工智能相關(guān)技能，選擇符合課程內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生學(xué)習(xí)能力的人工智能工具，并在使用人工智能工具時(shí)加強(qiáng)自我道德約束。同時(shí)教師可以將人工智能和其他數(shù)字工具結(jié)合使用，以確保教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

自動(dòng)生成內(nèi)容。自動(dòng)生成內(nèi)容作為人工智能工具的重要應(yīng)用場(chǎng)景之一，不僅極大地提高了教育資源的生產(chǎn)效率，還為學(xué)生帶來(lái)了更加個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過(guò)深度學(xué)習(xí)和自然語(yǔ)言處理等技術(shù)，人工智能工具能夠快速地生成符合教學(xué)需求的各種內(nèi)容，如課件、習(xí)題、學(xué)習(xí)資料等，學(xué)生可依據(jù)自身情況使用相關(guān)工具。如教師可以在教學(xué)過(guò)程中利用生成式人工智能工具基于文本生成對(duì)應(yīng)圖像，讓學(xué)生對(duì)文檔和圖像內(nèi)容進(jìn)行探索和改進(jìn)。在實(shí)際教學(xué)場(chǎng)景中，可借助人工智能快速給動(dòng)植物進(jìn)行分類(lèi)，以幫助學(xué)生更深入地探究動(dòng)植物的特征；描述故事場(chǎng)景并讓人工智能生成動(dòng)畫(huà)，以此鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言能力；使用人工智能創(chuàng)建特定時(shí)期或特定風(fēng)格的畫(huà)廊，以探究繪畫(huà)的藝術(shù)特征。

智能輔導(dǎo)系統(tǒng)。智能輔導(dǎo)，即智能化計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，主要包括領(lǐng)域模型、導(dǎo)師模型和學(xué)習(xí)者模型三類(lèi)。這三者相互促進(jìn)、相互制約，最終共同實(shí)現(xiàn)一對(duì)一智能化教學(xué)輔導(dǎo)。智能輔導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，為其提供定制化的學(xué)習(xí)建議和輔導(dǎo)資源。其具體的功能包括：個(gè)性化學(xué)習(xí)計(jì)劃、智能答疑、實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)監(jiān)控與反饋、作業(yè)批改、線(xiàn)上互動(dòng)學(xué)習(xí)和效果評(píng)估等。如智能輔導(dǎo)系統(tǒng)Cobie AI能夠幫助學(xué)生學(xué)習(xí)編程和充當(dāng)教師的監(jiān)視器。教師可以在此系統(tǒng)的幫助下，實(shí)時(shí)觀(guān)察學(xué)生的行為，并在必要時(shí)為多個(gè)學(xué)生提供幫助。該系統(tǒng)還包括一個(gè)講座綜合系統(tǒng)，以便教師可以輕松快速地開(kāi)展個(gè)性化講座。

會(huì)話(huà)自動(dòng)翻譯。會(huì)話(huà)自動(dòng)翻譯功能基于自然語(yǔ)言處理技術(shù)，可實(shí)時(shí)滿(mǎn)足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求并提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持。教育人工智能工具還可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和興趣點(diǎn)，自動(dòng)生成與之相關(guān)的會(huì)話(huà)內(nèi)容和語(yǔ)言練習(xí)，包括角色扮演、對(duì)話(huà)模擬和口語(yǔ)練習(xí)等多種形式，旨在幫助學(xué)生提高語(yǔ)言表達(dá)能力，增強(qiáng)語(yǔ)言應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙社交。

人工智能為教育發(fā)展帶來(lái)了新的生命力和發(fā)展方向。這種發(fā)展趨勢(shì)促使我們思考如何在人機(jī)協(xié)同的新模式下，培養(yǎng)具備數(shù)字素養(yǎng)的現(xiàn)代化人才。一方面，學(xué)生需要學(xué)習(xí)各種人工智能技術(shù)，利用這些技術(shù)提高學(xué)習(xí)效率，拓寬個(gè)人視野，培養(yǎng)跨學(xué)科思維。另一方面，教師需要及時(shí)更新教育理念和知識(shí)體系，將人工智能有效融入教學(xué)設(shè)計(jì)，從知識(shí)傳遞者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)引導(dǎo)者和教學(xué)研究者。通過(guò)探索人工智能教育的應(yīng)用場(chǎng)景和典型案例，我們進(jìn)一步審視了人工智能在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用所帶來(lái)的便利及其所引發(fā)的問(wèn)題，并尋求合適的解決方案。適應(yīng)人工智能，意味著教育者要不斷更新教育觀(guān)念，積極擁抱這一技術(shù)變革，將其視為推動(dòng)教育現(xiàn)代化發(fā)展的重要力量；圍繞人工智能，則要求教育者在教育實(shí)踐中，以人工智能為核心要素，構(gòu)建智能化的教育環(huán)境，打造全新的教育模式；運(yùn)用人工智能，意味著教育者應(yīng)致力于在人工智能領(lǐng)域中培養(yǎng)更多專(zhuān)業(yè)人才，以滿(mǎn)足未來(lái)人工智能高速發(fā)展的需求。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，人工智能教育將為教育帶來(lái)更多的可能性，為培養(yǎng)新時(shí)代人才提供強(qiáng)有力的支持。

本文受到2024年度河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目資助計(jì)劃“河南省高校教師數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力框架構(gòu)建及提升路徑研究”（項(xiàng)目編號(hào)：24A880003）、2023年度河南省高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)創(chuàng)新人才支持計(jì)劃“面向智能教育的智能技術(shù)助推教學(xué)與學(xué)習(xí)的優(yōu)化路徑研究”（2023-CXRC-12）的資助。

（作者蘭國(guó)帥系河南大學(xué)教育學(xué)部副教授；吳迪、孫攀瑞、宋夢(mèng)琪系河南大學(xué)教育學(xué)部學(xué)生）