人工智能与教育应用(人工智能在教育领域的应用有哪些)

 

主持人：说到人工智能，现在越来越影响而且走进我们的生活，在教育领域，现在应该说也有着广泛的应用，能不能先请您给我们介绍一下人工智能在教育领域目前的应用范围是如何的？

余胜泉：人工智能在教育领域的应用可以概括为五个方面：首先人工智能会使得我们的学习环境越来越智能化。相比于智慧教室、智慧录播室、智慧图书馆、智慧书写系统以及相关的校园安全预警系统，这些都已经非常实用化了。比如现在智能安全预警，在学校校门口安装摄像头，如果有一些不良分子，就能够识别出来；我们课室里面有光电笔，学生自然书写，书写以后可以把笔的轨迹数字化，然后对内容进行分析。这都是典型的整个校园的环境越来越智能化，越来越智慧化的表现，也就是提供智能的感知和智能的管控以及智能的响应服务。

第二、我们的学习过程会越来越智能化。学生在学习过程中，人工智能会提供前所未有的一些支持。比如，可以通过数据对学生的知识结构、能力结构进行表征，便于老师更好地了解孩子的学习情况，在这个学习过程中，学生需要什么样的资源，人工智能可以根据学生的需求，给你进行相应的学习资源的推荐。比如可以了解你的学习能力情况和对你的学习负担提供各种监测，例如监测学生的上课状态，通过对你的数据及你的表情进行分析，知道你是否处于疲劳状态，如果你过分疲劳，可能学习效率会较低，这个监测是在遵循伦理和个人隐私的前提下完成的。再比如可以通过人工智能和虚拟现实结合，提供增强性的虚拟探究环境，供学习者进行探究；通过一个虚拟环境，可以回到两千年前去发掘那个时代的历史及历史演化的过程。人工智能可以在学习环境、学习过程上提供非常多的很好的支持。

第三、人工智能可以对学习过程的评价起到非常重要的作用。他可以分析出你在学习过程中对知识的掌握情况，每个知识点学科能力的情况、你的核心素养的情况以及你的体质健康发展情况和心理健康发展情况等；可以使我们的教育评价从单一的学科知识评价到全面的综合性的评价；可以使我们的评价从以前只是期末一次考试变成过程性的评价；可以嵌入到你的学习过程中，对学习者进行评价，而且评价不仅仅是评价你的知识，还可以评价你的问题解决能力。

这种评价可以使得老师的工作大幅度减轻。以前我们只是由人工来做各种各样的评分、观察，需要很大的工作量，现在人工智能可以由计算机进行自动测评，比如英语口语测试，现在已经产业化和实用化了，很多中考、高考的英语考试都在使用。另外，英语作文的批改，现在已基本上实用化。在实验室里面，我们的问答题、论述题、作文题，这些主观题的批改，也已经取得了实质性的进步。今后这方面会取得实质性的突破，我们老师改作业、统计分数，这些工作就会大幅度降低时间成本。因此人工智能会在教育评价上发挥非常重要的作用。

第四、人工智能对教师的工作可以起到非常重要的作用，起到教师助理的作用。比如，智能出题、智能批改、智能阅卷、智能辅导、各种评价报告的自动生成以及针对学生因人而异提供个性化反馈。现在我们老师面对一个班，可能需要面对40个-50个学生，很难做到每个学生都给处个性化的反馈，因为老师的时间精力有限，他也不可能了解每个孩子的具体情况，但是现在基于人工智能的技术，我们完全可以了解到孩子在学习过程中存在的各种问题，在人工智能的帮助下，可以根据不同的问题，每个学生提供个性化的反馈，实现对学生个性化的支持，做到既具有规模化，又做到个性化，这是我们中国教育现代化2035所追求的目标。中国教育现代化2035提出，我们要推进兼容个性化和规模化并重的教育。这个时候人工智能可以大幅度提高老师对学生个性化支持的能力，降低教师工作过程中的负担。

第五、人工智能还可以在我们的教育决策、教育管理，以及教育公共服务方面，起到非常重要的作用。一是人工智能可以使得我们的教育公共服务，从面向群体到面向个体。比如政府要提供教育公共服务，以前只能面对群体来提供，现在有了人工智能以后，可以了解学生个性化的需求，通过网络提供个性化的教育公共服务，例如北京市有一个中学教师开放性辅导计划，这个计划就是我们中心在支持和运行。它的核心工作就是动员了10788个骨干教师常态性的在网上给学生提供一对一的答疑服务、直播课的服务、问题解答服务及微课共享的服务。在这个过程中，每个学生在学校里面都有个性化的需要，这种个性化的需要以前是政府不解决的，而现在有了大数据，有了人工智能，有了互联网以后，使得政府可以购买教师的在线服务，给学生提供个性化内容的服务，使得我们教育公共服务更个性化。

互联网小常识：扫描设置通常包括文件类型、扫描病毒类型、优化选项、发现病毒后的处理方式、清除病毒失败后的处理方式、杀毒结束后的处理方式和病毒隔离系统的设置。

二是我们有了学习过程中和办学过程中的各种数据，可以使得我们的决策不再只是基于我们的个体经验，而是有个体的经验加科学的数据结合。人机结合的决策，可以使得我们的管理和我们现代教育的治理更加科学、更加精准，也更加符合我们现在民众利益主体，参与越来越高的诉求，可以大幅度提升政府的现代教育治理的功能。

三是可以促进教育对各种环境的集成管控，实现把一些隐患问题进行预测和管控。比如，刚才举的例子，校园外的一些不法分子，完全可以通过数据甄别出来，可以在事情没有发生之前就进行预测。再比如说校园的各种公共设施，如果出现了小的漏洞，可以及时通过人工智能技术集成联通以后，远程控制。而不是等小事情酿成大事情再进行补救，从事后补救变成事前监管和事前预警。实际上人工智能在这五个方面都可以发挥很多很多的作用。

主持人：刚刚余教授听您在人工智能教育领域方面的应用非常广泛。但是可能很多人跟我有一样担心，人工智能现在在教学领域能发挥这么大的作用，未来会不会真的把老师取代了？和教师之间会存在一种什么样的关系？是合作还是相辅相成？

余胜泉：教师永远不会被取代。因为我们教师是促进人的成长，有两个职能，一个是教书的职能，一个是育人的职能。今后如果只是知识性的讲授，知识性的传授的工作，会越来越多的被人工智能所提高效率，但是完全取代是不可能的。因为人需要人和人之间的沟通，面对面的沟通，这种情感的沟通，和我们面对屏幕的沟通还是有差异的。人永远不会被取代，但是我们讲课的效率，会大幅度提升。另外，教师除了教书以外还有育人，还有解决学生成长过程中的各种问题，这种问题的解决，需要人工智能来增强。教师在教育教学中非常重要的，我觉得教师和人工智能的关系，是一个相互赋能、相互增强的关系。相互赋能是什么意思？教师的智慧会越来越多的转化为规则性的东西，使得人工智能具有教师的能力，把老师的个体智慧或者集体智慧转化为人工智能的能力，把人工变成了智能。

一方面，人工智能会赋能教师。教师利用人工智能可以提高，工作效率，而且能够做到以前做不到的事情，是一个相互赋能、相互增强的关系。人工智能首先是教学效率提高，比如说以前讲测考练，原来需要10个小时完成的事情，可能一两个小时就完成了，以及针对学生个性化辅导，作业批改。现在有的老师一个人带三个班，每天都要改一百多份作业，这一百多份要认真改的话，要两三个小时，工作量非常大。如果今后人工智能发展了，完全可以让人工智能实现批改，实现批改以后可以给出你各种分析报告，每个孩子出现问题是什么地方，给他什么样的改进措施，都给你自动生成。你拿这个报告，可能比老师自己批改效率还高，比你自己修改还更好地了解孩子。通过这种方式提高老师的工作效率，把原来需要花很多时间和精力的事情取代掉了。老师有更多的时间，更多的精力关注孩子的成长、心理、身心健康。

另外一方面，人工智能可以增强教师。就是可以使得我们老师做到以前做不到的事情。比如，举一个非常简单的例子，我们有个团队在做一个研究项目叫AI好老师，我们孩子在成长过程中，经常遇到各种各样的问题，比如说小的问题，打架、不守纪律、网络成瘾、过分崇拜明星、早恋等等这些问题，这些问题背后都是有教育学、社会学、心理学、生理学的一系列的原因，但是这些原因是很深的，一般的老师很难说把各种知识都很了解，我们很多老师、很多家长面对孩子出现这些问题的时候，总是简单地打骂或者简单的斥责，这样对孩子于事无补。

我们做的这个叫AI好老师的项目，建立了0-18岁儿童成长过程中常见的典型的问题知识库和每个问题背后的教育学、心理学、社会学、生理学这方面的原因，以及对这些问题如何进行干预的优秀教师的案例，我们收集了大量的优秀教师处理这些问题的案例，这样就会形成智能的系统。只要和这这个系统说，我的孩子早恋了，他会问你几个表现，如果你确认之后，他说这可能是早恋，他分析早恋的原因是什么，社会学、心理学的原因是什么，再给推荐某一个优秀教师处理这个事情，他是怎么和孩子沟通的。他可以把符合教育教学规律的案例，让老师学习。这样可以提高我们老师的育人的能力，提高家长和孩子相处的和谐程度，促进学生身心健康的发展。

再比如体质健康，现在儿童成长过程中的身体体质这些方面的发展越来越重要。除了知识以外，身心健康其实更重要，我们完全可以通过一些智能手环、智能肺活量的工具、智能跳绳工具以及智能运动器材，通过5G加上传感器以后，可以自动采集学生运动过程中的各种数据，把这些数据通过5G传送到云平台以后，就可以限定学生的心率、血氧、运动脉搏各种各样运动参数的常模数据库，有了这个数据库以后，可以对学生的运动知识、运动技能、营养情况、身体发育等方面的情况进行进一步的分析，可以发现学生在体质健康上存在哪些问题，或者是哪一种体质类型，可以给出有针对性的运动方案，也可以发现学生在运动中有哪些优势，从而增强他的优势。

我举这些例子就是想说明，我们很多教育中理想中希望老师能做到的事情，但是由于传统的时间精力以及能力问题，我们做不到。现在人工智能可以增强我们教师，使得我们教师能够做到这些事情。人工智能和教师是相互赋能、相互增强的关系。虽然人工智能不会取代老师，但是会使用人工智能的教师会取代不使用人工智能的教师。我们教师还应主动适应互联网、大数据、人工智能时代新的技术的变化、新的技术的变革，不断进一步的学习，善于使用，关注最新的进展，希望老师能够努力把这些东西融入到他的日常教学中，从而提高自己的教学效率。

主持人：刚刚您说了很多人工智能和教师之间的互相赋能、互相增强的关系，随着人工智能的普及或者应用，对教师的压力是不是挺大的？教师之前可能只要备好课、教好学生，关心学生成长，现在要学习更多的人工智能方面的知识。人工智能在人才培养方面，我们是不是现在也是一个非常重要的环节？

互联网小常识：IP地址经历了四个阶段：标准分类的IP地址、划分子网的三级地址结构、构成超网的无类域间路由技术（CIDR）和网络地址转换NAT技术。

余胜泉：人工智能的知识学习有一个渐进的过程，人工智能核心就是智力的自动化，像机械是我们体力的延长一样，人工智能是我们脑力的延长，可以使得我们能够处理以前无法处理的复杂事情，实际是提高我们老师的效率。但是对于应用来说并不复杂，我们老师对人工智能的学习不要太担心，像我们生活中，比如天天拿着手机录语音，那个复杂吗？不复杂，只是背后的技术是很复杂的。

但是，你刚才提了一个很重要的问题，人工智能人才的培养。确实，人工智能人才的培养是我们国家和整个社会迈向智能时代的一个非常关键的地方。

一是面向大众。我们要培养了解人工智能，未来会对我们的社会产生哪些影响，了解人工智能在现实生活中有哪些应用，怎样理解这个社会的变化，主动拥抱这些变化，这是对非专业的人士的培养。

二是针对一些专业人才。我觉得可能我们国家，一方面要加强人工智能的职业教育，大力普及人工智能的一些技术和人工智能工程方面的工作。比如要想使得人工智能的发展，今后数据处理是很重要的能力，数据收集、数据标记、数据关联、数据工程。今后机器学习、机器训练，了解典型的各种机器学习的原理以及它的训练的技巧、训练的方法。另一方面了解人工智能和各行各业，对各行各业特定的领域知识库的应用，以及应用系统的配置管理，我们要在职业教育里面大力加强人工智能专业的发展，让他能够很好地支持、管理以及推进人工智能在各行各业的应用，使他有序化。

三是人工智能还要加强研究性人才的培养，大学里面研究性人才的培养。人工智能不是一天练成的，是信息科技在一个时间段内持续性发展的一个过程，智能爆发的背后是由成千上万研究者的智慧转化，为我们生活中可以实际应用的系统。这个时候我觉得，在人工智能领域里面，高校的职责，一是把我们信息科技，计算机相关专业办好，这是人工智能的基础。一是希望有实力的高校多办人工智能的专业，尤其是研究性高校，这是推动技术往前进步的核心动力，需要有精英参与。另外，这个过程中，我们特别要避免计算机教学或者人工智能教学、人工智能研究，以唯论文为核心。论文很重要，光有论文解决不了问题，一定要以解决实际问题，形成开源的系统。在国外，计算机科学，很多大学做的那些开源的系统，对这个行业的发展，对这个研究的发展起着非常大的推动作用，但是在我们国家，这种有影响的，寥寥无几，而且不受认可，做一个几百万人用的开源系统可能还不如人家写一篇SCI论文，这是不健康的，因为这些东西最后使得我们纯理论化，对于整个行业、整个产业发展是不利的。所以我特别希望在计算机科学的教育和人工智能的教育，要强调多结合实践，当然不是不发表文章，而是需要解决重大实际过程中去发文章，而不是为发文章而发文章，要解决重大实践问题，做出能够得到广泛使用，能够推动这个行业往前迈一步的应用系统，这样的话，才使得我们的研究和产业发展能够一步一步往前走。

主持人：我现在看到我们在北京市的一些中小学，他们已经开设人工智能课程了。现在在中小学开设人工智能课程，会不会太早了？

余胜泉：现在有很多学校开一些人工智能的课，还有一些企业专门编了中小学的人工智能课程。当然我觉得，在中小学，适当普及人工智能的常识是对的，但是有一些过于急功近利不值得倡导。我看过一套人工智能的教材，从三年级就开始开人工智能课，很多词汇术语可能都不清楚，现在给他讲很复杂的知识，这是不合适的。因为这些知识，这个时候去学，同样一个东西理解，可能两三个星期才能明白这个词说什么意思，但是等到成年以后，可能只花两三个小时就能明白这个事情。所以我不鼓励太多复杂的知识进入到中小学，但是适当的让小孩理解人工智能对现实社会的变化的影响，例如了解人脸识别，可以做什么，了解各行各业里面应用的现象，就像我们了解汽车可以跑、飞机可以飞的道理。比如同样一个力，我们小学生也要学力的概念，但是只要知道力是相互作用的就可以了，但是到了大学就要了解力和力之间复杂的关系，甚至还要了解宏观的力和微观的力是完全不同的性质。同样是讲人工智能，对低年级的学生应该以浅显、形象了解为主，那些知识复杂算法还是应该到大学，甚至到研究生阶段再去教比较合适。适当地让学生有一些体验性的活动，结合信息技术课，寓教于乐，尤其是在小学，我不赞成系统开人工智能的课，但是可以让学生有感性的认识和体验性的可以的。

到了初中和高中的时候，结合信息技术课，适当渗透人工智能的知识，这是可以并且合适的，否则容易超前教学。现在什么东西都要往中小学渗透，中小学的负担太重了。人的心智是有个发展的过程的，当心智发展不全的时候，学一个东西花很长时间。当抽象思维水平到了一定程度以后，花几个小时就学会了。要提高学生到了成年以后的学习能力，小的时候要适当地给他留白，留空。让他不受过重的学习负担的压力，因为过分的学习负担的压力会造成学生学习的厌倦、倦怠，以及泯灭他的好奇心、求知欲，一旦一个孩子成长过程中，没有了好奇心、没有了求知欲，养成了功利性读书的习惯，对于他一辈子的成长都会起着巨大的障碍作用。真正的杰出的人才都是具有很强的自学能力、自律意识、好奇心、求知欲，是内在驱动，而不是外在驱动。内在驱动不行，外在的驱动力弱了以后，基本就停滞不前。现在过分的学习，负担过重，会对小孩子的好奇心、求知欲会起到压制作用，对小孩的长期发展不健康。

主持人：感谢余教授提出的中肯的意见。我们知道余教授所在的北师大未来教育高精尖创新中心是2015年成立的，到现在四年时间了，你们肯定也在致力于人工智能在教育方面的落地和研究，您觉得，通过这四年的努力和研究，有没有发现我们国家人工智能现在在我们教育领域当中会不会存在着一些问题或者挑战？

余胜泉：目前人工智能在实际应用过程中，还存在一些问题。我觉得代表性的可能体现在，第一个问题是目前产业界对人工智能应用的场景过多的关注讲测考练，知识性的教学太多。都在用人工智能提高知识教学的效率，比如都在适应性学习、做题库、经典推荐，当然有一定作用，但是这个是对原来我们教学优势的一种强化，有时候强化的极致以后反而成了一些问题。用人工智能进行应试教育方面做得比较多。我们其实特别希望人工智能不光是要做应试教育这方面内容，更多的需要人工智能在学生身心健康发展方面，学生体质健康发展方面，降低学生负担方面，帮助我们教育做科学决策方面，发挥更大的作用。应用场景一定要多元化、多样化。比如我看到过一个美国公司做的产品，给盲人做了一个智能手环，拿手在书上划，就能把书上的文字变成语音，让盲人能听到，这种应用非常有价值。而不是搞知识性教育，原来学生做五道题，再给你做五道题，纯讲测考练的，这样就有点违背我们的教育教学的规律。这是第一个问题。

第二个问题是目前人工智能还存在数据的问题。人工智能真正要发挥作用，需要有各种各样的学习数据，而且这个数据要贯通形成，有更多的数据才有更多的智能。形象地说，人工智能像汽车，数据就像汽油，没有数据，汽车就跑不起来。一是存在于数据的孤岛，数据隔离的现象，每个系统都有各自的数据，数据没有融会贯通。二是数据使用的规范也存在问题。学习过程中的数据，涉及到孩子的隐私，目前隐私伦理在教育数据利用方面还缺乏清晰的规范，我觉得应该有清晰的教育数据利用的伦理和规范，尊重儿童身心健康以及个人隐私的前提下，合理利用数据。

第三个问题是人工智能还存在着技术上本身还有很大的发展。目前真正大规模使用的，像英语口语考试、英语的学习以及英语作文的批改，这些方面做得相对成熟一些；智能教学，仪器教学装备有了一些应用。但是很多我们理想上问题的解决，还有待人工智能技术的进一步的成熟。这种成熟关键在于，一是要把人工智能产业界的技术人员和我们教育体系里面的人员结合在一起，形成交叉融合。如果纯技术驱动，不懂教育规律，有时候就用技术强化我们教育中的很多违背规律的做法。实际上要在正确的教育思想、教育理念、教育规律下发挥技术所应该发挥的作用，一定要在遵循教育规律下不断地推进我们的技术成熟。这对于人工智能的发展也会起到非常重要的作用。

另外，人工智能还要避免两个极端思想。一种极端思想就是认为人工智能能做一切，什么问题都能解决，唯人工智能论。今后人工智能会取代老师，人工智能会取代学校，这都是比较简单的过分乐观的。像我们接触过原来一些企业界的，未来互联网会消灭学校。走了20多年，学校还很好，不可能的。人工智能不会取代学校，也不会取代老师，不能过于乐观。另一种极端是过于悲观，有些人认为人工智能一点用没有，花架子之类的，也要防止这种过于的悲观。这两个之间要有些平衡，要防止这两个极端的事情。

人工智能在用于一些关键性业务的时候，尤其是高利害业务的时候，可能还需要各种保障机制。前段时间，印度就出了一个事情，印度的高考，由于它的高考阅卷系统出现故障，造成很多孩子都不及格，印度那段时间自杀了好多孩子，因为印度的高考是高利害的，和我们二三十年前一考定终身差不多。这也给我们启示，高利害的这些应用一定要慎重，比如说我让人工智能来阅卷，这个阅卷是高利害的，决定一个人的很大利益的。

这个时候我建议应该采用多种原理的技术，因为人工智能同样实现这个东西，可能有不同原理，不同原理的技术，比如我找三个产品来同样做这件事情。如果这三个产品都能够有一致性，这就比较稳定。如果有差异，这个产品好，那个产品差，有分歧的时候，这时候人工介入。这是比较科学的。在高利害的应用领域里面，还需要人机结合的思维方式，这种方式非常重要。

（余胜泉为北京师范大学教授、北京师范大学未来教育高精尖创新中心执行主任）

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