人(rén)工智能技(jì)術(shù)在教育中的直接應用就是智能教育(Intelligence Education，簡稱IE)。2017 年7 月，國務院發布的《新一代人(rén)工智能發展規劃》(以下簡稱“《發展規劃》”)明(míng)确了人(rén)機協同的混合增強智能理(lǐ)念以及智能教育的發展方向，這标志(zhì)着我國人(rén)機協同的智能教育正式起航。智能技(jì)術(shù)的發展為(wèi)教育信息化2.0目标提供了有(yǒu)力的支撐。

智能教育的三層內(nèi)涵

        《發展規劃》反複強調智能教育的重要性，其內(nèi)涵指向了兩個(gè)方面，第一是智能技(jì)術(shù)在教育教學中的深度應用(即人(rén)工智能支持的教育方面)，利用智能化技(jì)術(shù)改造目前的教育生(shēng)态，實現智能化教育；第二是将人(rén)工智能技(jì)術(shù)作(zuò)為(wèi)教學內(nèi)容(即學習人(rén)工智能技(jì)術(shù)的教育)，提高(gāo)對人(rén)工智能的整體(tǐ)認知和(hé)應用水(shuǐ)平，繼而幫助人(rén)們會(huì)用、善用智能設備。教育的目的是促進人(rén)的智能的發展和(hé)培養良好的品性(Character)，因而筆者認為(wèi)，智能教育應注重提升各類人(rén)才的全智能水(shuǐ)平，由此智能教育應有(yǒu)第三層內(nèi)涵：促進智能發展的教育，而教育所關注的智能主要包括認知智能、情感智能、志(zhì)趣智能。

智能教育樣态：人(rén)工智能促變教學的十種途徑

        過去幾年，一系列硬件、軟件以及在線導學服務已經成功地為(wèi)課堂和(hé)學習方式帶來(lái)了變革。但(dàn)是，真正的變革是在人(rén)工智能技(jì)術(shù)出現之後才發生(shēng)的。目前，人(rén)工智能技(jì)術(shù)已經在很(hěn)多(duō)領域帶來(lái)了強烈的沖擊，将重構形成智能教育形态。我們将人(rén)工智能變革教育的途徑歸納為(wèi)以下十種：

1. 智能導師(shī)系統(Intelligent Tutoring Systems)

        重在利用計(jì)算(suàn)機技(jì)術(shù)模拟教師(shī)思維組織教學，其實早在20世紀70年代教育技(jì)術(shù)界和(hé)計(jì)算(suàn)機教育界就有(yǒu)很(hěn)多(duō)探討(tǎo)和(hé)應用，例如測試與反饋、學習能力診斷等。随着人(rén)工智能技(jì)術(shù)的發展，這類系統在為(wèi)學生(shēng)提供的診斷、建議以及支持中将更加的“耳聰目明(míng)”，例如南洋理(lǐ)工大(dà)學李光前醫(yī)學院和(hé)電(diàn)腦(nǎo)公司IBM正在合作(zuò)研發虛拟導師(shī)系統，通(tōng)過人(rén)工智能和(hé)深度學習技(jì)術(shù)的綜合運用，能察覺學生(shēng)的強弱項，給予學生(shēng)針對性指導，讓所有(yǒu)學生(shēng)都能發揮潛能，該系統甚至還(hái)具有(yǒu)補助教學的潛能。

2. 智能評分系統(Smart Grading Software)

        如同沃森(sēn)可(kě)以診斷病人(rén)問題一樣，在教育領域，人(rén)工智能系統可(kě)以即時(shí)評閱學生(shēng)的試卷。與人(rén)類相比，錯誤率将低(dī)得(de)多(duō)，與此同時(shí)，系統會(huì)将每一個(gè)等級添加到一個(gè)中央數(shù)據庫中，與将來(lái)的試卷進行(xíng)比較分析，繼而為(wèi)學生(shēng)提供學習建議。例如培生(shēng)公司自動評分技(jì)術(shù)，已經廣泛用于寫作(zuò)、口語以及數(shù)學中，大(dà)量與人(rén)工評分結果的對比分析表明(míng)，對于很(hěn)多(duō)結構性問題，自動評分技(jì)術(shù)能夠提供可(kě)靠性與準确性兼備的評價方法，培生(shēng)公司的持續研究也将擴大(dà)評閱項目範圍。

3. 個(gè)性化學習系統(Personalized Learning Systems)

        個(gè)性化學習中既強調學習內(nèi)容的适用性，也強調學習形式的适應性。随着腦(nǎo)科學、神經科學、學習科學等領域持續不斷的研究探索，人(rén)工智能能夠更好地從人(rén)類學習規律層面了解學生(shēng)的學習模式，基于此，系統可(kě)以建議恰當的學習模式與流程，教師(shī)也可(kě)以定制(zhì)課程或學習內(nèi)容。

4. 智能審核系統(Intelligent Moderation Systems)

        數(shù)據隻是學生(shēng)及學習行(xíng)為(wèi)的事實性記錄，數(shù)據質量影(yǐng)響着數(shù)據使用的水(shuǐ)平以及系統性。當智能系統記錄和(hé)存儲大(dà)量的學生(shēng)及學習數(shù)據時(shí)，數(shù)據的合理(lǐ)性和(hé)有(yǒu)效性都需要進行(xíng)審核确認，以确保能夠獲得(de)高(gāo)質量的有(yǒu)效數(shù)據。人(rén)工智能能夠幫助系統收集大(dà)容量數(shù)據，繼而幫助教師(shī)把好數(shù)據關。

5. 學程質量提升系統(Improves Course Quality Systems)

        在傳統教學模式中，對學生(shēng)問題的診斷常常基于教師(shī)個(gè)體(tǐ)的經驗。當一定量的學生(shēng)對同一問題作(zuò)出了錯誤回答(dá)之後，人(rén)工智能基于學習模型能夠評價和(hé)分析學生(shēng)具體(tǐ)的答(dá)題模式，在分析與洞察之後，教師(shī)能夠針對性地修改課程以及教學流程。

6. 虛拟現實學習系統(Virtual Reality Learning Systems)

        在基礎教育領域，虛拟現實技(jì)術(shù)通(tōng)過模拟情境與實施研究活動，正在為(wèi)學生(shēng)實習提供以學生(shēng)為(wèi)中心的、體(tǐ)驗式的以及協作(zuò)學習的身臨其境的環境。虛拟現實技(jì)術(shù)擴展了教室的邊界，能夠為(wèi)學習者理(lǐ)解學科內(nèi)容提供更豐富的學習資源。

7. 高(gāo)價值反饋系統(Provides Valuable Feedbacks Systems)

        “因材施教”教學原則強調根據學生(shēng)的特點為(wèi)學生(shēng)提供不同的教學，人(rén)工智能能夠實現課程內(nèi)容與學生(shēng)群體(tǐ)之間(jiān)進行(xíng)高(gāo)效地匹配，即為(wèi)一定的學生(shēng)群體(tǐ)推送合适的課程內(nèi)容，或根據課程內(nèi)容特點選擇一定的學習群體(tǐ)。除此之外，人(rén)工智能還(hái)能為(wèi)學生(shēng)定制(zhì)課程，并提供高(gāo)價值的課程學習反饋。

8. 學習預測分析系統(Predictive Analysis Systems)

        對學生(shēng)學習困難、不足以及可(kě)能存在的如辍學、留級等風險進行(xíng)識别和(hé)預測是學校(xiào)教學管理(lǐ)的一個(gè)重要工作(zuò)。運用預測運算(suàn)，人(rén)工智能能夠建立預測系統，實現跟蹤學生(shēng)、與學生(shēng)溝通(tōng)、連接學生(shēng)資源等功能。例如，科羅拉多(duō)州立大(dà)學已經利用學生(shēng)數(shù)據改善了與學生(shēng)的交流和(hé)對學生(shēng)的支持并使學生(shēng)更充分地參與學術(shù)規劃，這些(xiē)措施将提高(gāo)學生(shēng)的鞏固率，并将畢業率從62%提高(gāo)到66%。

9. 機器(qì)翻譯(Machine Translation)

        現在人(rén)們廣泛應用了各種翻譯應用程序，但(dàn)許多(duō)這樣的應用程序翻譯并不準确，更不能像人(rén)類一樣體(tǐ)現“信、達、雅”的要求。人(rén)工智能技(jì)術(shù)支持下機器(qì)翻譯可(kě)以更快、更高(gāo)效，繼而可(kě)以彌補許多(duō)第二語言學生(shēng)的語言差異。

10. 遊戲化學習(Gamification)

        遊戲化是教育領域的新視(shì)角。借助遊戲化的角色、模式以及元素，能夠為(wèi)學習者提供豐富、有(yǒu)趣的學習內(nèi)容；通(tōng)過機制(zhì)、增益等策略，能夠豐富學習者的經曆和(hé)體(tǐ)驗，同時(shí)提高(gāo)學習者在活動中的參與率和(hé)鞏固率。

智能教育結構：人(rén)工智能深度融合下的人(rén)機協同

        2017年，BBC基于劍橋大(dà)學數(shù)據體(tǐ)系分析了365種職業在未來(lái)的“被淘汰概率”，其中教師(shī)的被淘汰率僅為(wèi)0.4%，和(hé)科學家(jiā)、音(yīn)樂家(jiā)、藝術(shù)家(jiā)、律師(shī)、法官等均屬于人(rén)工智能難以取代的職業。聯合國教科文組織2015 年底發布的重磅報告《反思教育：向“全球共同利益”的理(lǐ)念轉變?》指出，學校(xiào)教育不會(huì)消失。然而，難以被取代并不代表着可(kě)以無視(shì)或是忽視(shì)人(rén)工智能的作(zuò)用和(hé)意義。媒介即人(rén)的延伸，從上(shàng)文的分析可(kě)以看到，人(rén)工智能能夠幫助教師(shī)彌補教學中的不足，甚至激發教育教學潛能，它應當成為(wèi)教師(shī)自動迎接社會(huì)變革的契機和(hé)手段。

        那(nà)麽教師(shī)或學校(xiào)應當以什麽方式應用或融合人(rén)工智能呢?杜占元副部長認為(wèi)，“人(rén)機結合可(kě)能将是我們迎接智能時(shí)代最普遍的形式”，筆者認為(wèi)除了結合，更應該強調人(rén)機協同，即機器(qì)主要負責重複性、單調性、例規性工作(zuò)；教師(shī)負責創造性、情感性、啓發性工作(zuò)。例如，在評價工作(zuò)中，教師(shī)負責測量工具的設計(jì)與開(kāi)發，而機器(qì)則負責自動組卷和(hé)批閱；在學習管理(lǐ)中，機器(qì)實現學生(shēng)情緒識别，而教師(shī)則可(kě)以側重學習情感幫促。以這種方式來(lái)分析智能機器(qì)在教育教學中的角色，可(kě)以概況為(wèi)以下十二種③：可(kě)自動命題和(hé)自動批閱作(zuò)業的助教、學習障礙自動診斷與及時(shí)反饋分析師(shī)、問題解決能力測評的素質提升教練、學生(shēng)心理(lǐ)素質測評與改進的輔導員、體(tǐ)質健康監測與提升的保健醫(yī)生(shēng)、反饋綜合素質評價報告的班主任、個(gè)性化智能教學的指導顧問、學生(shēng)個(gè)性化問題解決的智能導師(shī)、學生(shēng)生(shēng)涯發展顧問或規劃師(shī)、精準教研中的互動同伴、個(gè)性化學習內(nèi)容的自動生(shēng)成與彙聚代理(lǐ)、數(shù)據驅動的教育決策助手。