第一次提出人工智能概念是在 1956 年达特茅斯会议上。约翰·麦卡锡与他的同事们讨论着一个在当时完全不食人间烟火的主题:用机器来模仿人类学习以及其他方面的智能。
会议足足开了两个月的时间,虽然大家没有达成普遍的共识,但是却为会议讨论的内容起了一个名字:人工智能。因此,1956年也就成为了人工智能元年。
到今天走过多半个世纪,我们丰湖教育论坛一起讨论人工智能背景下的未来教育,其实现在已是未来。
我想谈两点,一方面,人工智能为教育带来的机遇;另一方面,人工智能为教育带来的挑战。
人工智能的发展会重塑社会和教育,给教育带来很多的机遇。人工智能能够减轻教师和学生的负担,把教师和学生从痛苦中解救出来,同时会解决工厂教育模式的局限性,实现大规模个性化培养,可以实施全面的素质教育及有效地解决教育公平的问题。这些问题在工厂教育整齐划一模式下是很难实现的。
1.减轻教师和学生的负担
教师工作内容很多,除了教书、育人之外还要承担很多行政工作,尤其是中小学教师年复一年地重复相同的工作,不仅时间紧,工作量还大,这使他们感觉疲惫不堪,工作负担很重。人工智能技术如图像识别、语音识别、人机交互在教育领域的应用减轻了教师的负担。教学过程中一些流程化、重复性的工作,可以由人工智能来代替。如通过人工智能相关技术实现自动推送适合不同学生的个性化学习方案、作业和试题,并能够自动批改;辅助教师进行口语测评和纠正改进学生的发音;协助教师为学生进行在线答疑等。人工智能技术在教育领域的应用,可以大大减轻教师的负担,把教师从简单、重复性的工作中解放出来。
未来人工智能根据每位同学的具体情况选取适合的学习材料,学生分心或者离开时,它能够及时做出调整。此外,它还会不断对学生的学习进度进行监测和评估,在中央寄存器上记录他们的分数和表现,确保父母能充分了解子女的学习状况,同时将数据提供给学校领导和政府相关部门,确保学习的进度。通过人工智能对学生进行评估,教师就不用在练习册或工作表上给同学打分了。人工智能减轻了教师的行政负担,让他们可以有大量的时间和精力与学生交流,教学变得更有吸引力,更有成就感,也更有激情。人工智能将真正为教师开拓一片疆域,让他们成为应有的样子,激励学生更好地学习和生活。
当前应试教育仍占学校教育的主流,考试分数成为学生评价的主要标准。工厂化的教育模式培养出来的学生是同一标准,因为就像流水线生产产品一样,学生培养过程中教学目标、教学大纲、教学计划、教学内容等都一样。学生为了毕业取得好的成绩,不断重复刷题,这样学生很难体会到学习的快乐。为了取得好成绩进入理想的大学,学生们压力很大、负担很重。未来人工智能技术可以通过挖掘学生的各种数据,根据学生的个性、兴趣等,设计个性化的课程,大大减少学生的简单重复学习,让学生学习变得非常快乐。
人工智能也会在学生的学习过程中找到学习难点、重点及其不足,根据学生的学习情况及时调整学习计划,推送相关知识点的视频和习题等,实现更有效率及针对性的学习,帮助学生取得更好的学习效果。随着人工智能的发展,未来学习记忆也不会那么枯燥,游戏化的学习方式使得背课文、背古诗、背单词变得非常有趣,变得较为容易,记忆不再是学生学习过程中很痛苦的事情,学生不会再为大量的记忆而发愁。记忆在未来教育中不再是主要任务,教育的主题将是创新能力的培养、生命价值及意义的探索。在未来学习过程中,每个学生都能够发现自己的潜能与天赋,根据自己的特点进行自主学习,享受学习乐趣。
总之,人工智能效率非常高,能够取代简单重复的劳动,使人类智慧向高端劳动迁移。很多简单的脑力劳动可以被人工智能取代,人类的智能被解放出来,去处理更多复杂智能才能处理的事。
2.实现大规模个性化教育
工厂教育模式下,实现了教育的规模化,在一定程度上提升了教育效率,实现了大众教育的普及,但没能实现学生的个性化培养。大规模培养和班级制使得同年龄学生一起入学,一起学习,学习的进度相同。这种模式下学生不能按照自己的最佳速度学习。如果教师课讲得比学生自己的进度慢,学生就会产生厌倦懈怠;如果教师讲得太快,学生又会跟不上教师讲课进度,很容易挫伤学习信心和动力,也不敢向老师提问或寻求帮助。
人工智能技术进步能够实现大规模个性化的教育模式,人工智能相关技术能帮助每个学生制订自己的学习计划,针对每个学生的学习评价不再是按照分数排名。人工智能对每个学生的知识掌握情况非常了解,充分掌握每个学生的进度,并根据每个学生的情况绘出学习曲线。每个学生都能按照自己的速度进行学习。人工智能能够很清楚地了解每个学生的学习状态,能够使用最佳鼓励方式,帮助学生选择最契合学年里每一天所学的知识。人工智能时代“因材施教”成为可能,个性化学习、定制化学习等将成为未来的学习方向。
工厂模式下的教育是一种标准化培养模式,培养方案、教材、讲授内容、考核标准、管理等都是一样的,培养出来的学生会出现同质化问题。人工智能改变了这种束缚学生个性的教学模式,中小学生和大学生可以有更多的时间和机会去探寻自己的看法,也有了更多的时间和机会去倾听别人的想法并做出反馈,这和工厂模式完全不同。在人工智能时代,学生们将会有更多了解自己、认识自己的机会,并在生活中发现更多的意义和乐趣。
美国的一些学校已经开始尝试个性化人才培养模式。每个月家长会收到老师的一份关于自己孩子的个人发展报告。每个学生根据这份报告制订学习计划,这样每个学生所学习的课程内容是不同的。未来人工智能时代学生可以自己选择什么时候上学,可以选择上课时间,也可以选择上课地点、上课方式、课程内容及与谁一起学习,学生们可以按照自己的目标、定制的个性化学习内容以及自己喜欢的进度学习。既可以集中在一段时间学习,也可以在社会上工作了数年再返回学校学习,学习方式更加灵活。人工智能的发展,突破了学习的时空限制和内容的限制,使学习更加容易和有趣,因此终身学习容易实现。
2023年山西省名校长边国玺跟我谈他的设想,想在地处中国西北中部的县级市原平实达中学的校园里,学生可以自己选择可以选择上课时间,也可以选择上课地点、上课方式、课程内容及与谁一起学习,学生们可以按照自己的目标、定制的个性化学习内容以及自己喜欢的进度学习,早有预见性。
3.可以全面实施素质教育
随着人工智能的不断发展,应试教育变得越来越不重要,素质教育就会变得越来越重要。人工智能高度发展的时候,替代了很多简单、重复及低级思维的活动后,把人类推向更高阶思维,素质教育的内涵也不断拓展。人类在创造力、人文精神及解决复杂问题的能力方面有更高的要求,因此必须重视素质教育。在提供素质教育的过程中,人工智能可以帮助教师和学生降低练习和反馈部分的成本并有效地提升效率。未来教育能够根据每位学生的基础个性化推荐,真正精准找到学生的弱项,提升学习的效率。未来教育具有个性化、情境化、数据驱动等基本特征,在提高教学效率的同时可以有效地拓宽智力教育的范围。
在工厂化教育模式下,中小学和大学的教育都只专注于人类智力发展的小部分内容。而学习这些内容占用了学生的大量时间,把教师和学生搞得筋疲力尽,很少有时间和精力去学习其他知识。尽管有些机构可以为孩子提供更加丰富的教学内容,如情感发展、体育锻炼、艺术培养和道德熏陶等,但是一方面学生腾不出更多的时间学习这些内容,另一方面这些机构提供的内容往往只有家庭条件好的学生才能够学习。尽管这些家庭条件较好的孩子在生活中拥有更好的学习机会,但这些孩子需要付出更多的时间去学习,他们的负担更重,压力更大。
人工智能能够为学生们提供更加丰富多彩的知识,能更好地提升每个孩子的认知能力。人工智能不仅提高了教学效率,还能够提供个性化的学习,只要加快语言和逻辑教学的速度,学生就能腾出更多的时间和精力来开展其他活动。而目前,学生必须在规定时间内完成课程任务,因此很难腾出时间来开展其他项目,至少在现在的教育模式下,时间是永远不够用的。游戏、音乐、戏剧、舞蹈、创意写作、绘画、艺术史、阅读、哲学和志愿服务,这些课程都将在未来的中小学和大学中大放异彩。学生会有更多的时间和精力去学习这些人工智能很难替代的、具有创造力和人文精神的学习内容,拓宽教育的范围,实现真正的素质教育。
同时,人工智能在学生的“多元”智慧培养上起着重要的作用。学生会有更多的时间和机会来增强道德意识,丰富自身情感,培养个人爱好。人工智能技术还能测试学生的思考能力和反应能力,因为他们可能不愿意在课堂上当着全班同学的面这样做。我女儿每天学习完一天的课业任务会自己录课视频,发布在平台,同学们互相点评,她说不愿意老师在课上压力性评价。人工智能设备还能提升他们的个人智慧和社会智慧,增强他们的自信,让他们更出色地与世界相处。创意智慧,也就是艺术和体育的培养,则主要靠的是学生间的肢体互动。而它们的理论基础,像锻炼、舞蹈编排、运动技巧和音律和弦这些,都将在人工智能的帮助下大大提高。
4.能够有效解决教育公平
学生先天是有差异的,各个学生都不同。在进入学校之前,学生父母和家庭环境、条件,以及父母对孩子教育的态度和能力不同,因而对每个学生的影响不同,造成了各个学生的差异越来越大。而不同的学校经历更是加大了学生之间的差异。将普通中学和重点中学相比较,我们就会发现,教师的素质和经验、学校的师生比例、课上的行为和动机、学习的进度和目标以及学校与家庭之间的交流等全都存在很大的差异。在应试教育的背景下,这种差异导致未来学生升入大学的差异,普通大学和著名大学也存在很大的不同,进一步扩大了这种差异。造成这样的结果主要是因为教育资源的稀缺性以及教育公平问题。
当前工厂教育模式下,教育资源的差异主要是不同学校的教学质量不同,影响教育质量的主要因素是师资力量、班级规模和教学硬件等。随着人工智能的发展,能够为所有学生提供高质量教育。
首先,在师资力量方面,通过人工智能技术能够突破时间和空间的制约,每个学生都能享受到同样的师资授课和课程资源,缩小了在师资和课程资源上的差异。例如未来AI教师能够了解学生的思想,能按照最合适的速度为他们单独授课,还知道如何激励他们,了解他们什么时候会疲倦,什么时候会注意力不集中,好把他们拉回到学习中。这些人工智能老师的教学能力都很强,和世界上任何学校、任何班级里最优秀的老师比起来都毫不逊色。
其次,在班级规模方面,人工智能技术使得未来学校的孩子不需要在 30 人以上的教室里集中学习、学习同样的内容,因为这会忽视学生的个性化的需求,而是进行一对一学习、个性化的学习。根据学生的学习进度也可能会被分到不同的班级,班内有 10 个、20 个,甚至更多,主要是因为这些孩子学习内容相同,但每个学生都能享受个性化的学习计划。每天他们都会花一些时间来使用计算机或者听音频进行自主学习,剩下的时间进行讨论和交流。
最后,AI教师全面掌握每个学生的学习情况,了解他们的心理状态,并能够帮助他们完成学习任务。教师和AI教师则需要在课堂上监督每个孩子的学习状态,掌握每个学生的学习进度,组织提问讨论。同时还需要组织课内外的各种实践活动。人工智能技术能使学生学习更容易,更有效率,进度更快,学习更轻松、快乐。最好的老师和最小的班级也不再是少数人的特权,世界各地具有不同背景的孩子都能享受到优质的教育服务。
总之,在现在的教育模式下,学生都觉得上学只是为了履行义务,而不是为了自己。存在着一种错误的观念:只要离开了学校,就不用学习了。人工智能帮助更多人发现学习的乐趣,保持他们的好奇心,培养终身思考的习惯。学习是无止境的,充满了无穷无尽的魅力。
人工智能给教育带来诸多发展机遇和好处的同时,也给教育带来了挑战。与此同时,人工智能会引发一些新的问题。例如,人工智能技术应用过程中短期内可能加剧不公平产生新的数字鸿沟。人工智能减轻教师和学生负担的同时也会给教师和学生提出新的挑战。教师必须具备新的技能和素养,学生必须改变现有的学习方式,养成自主学习的习惯,具备解决复杂问题的能力等。
1.对人才培养模式提出挑战
当前人才培养模式是工业化的产物,实行的是工厂教育模式,采用班级制管理方式,教材、课程、管理等是统一的,其主要目标是满足工业化人才的需要。这种人才培养模式以传授知识和技能为主,因此某种程度上将人才培养等同于学生知识的传授。传授知识、学习知识和考查知识贯穿人才培养过程,在应试教育的环境下几乎成为教育的全部内容。并且随着学科的细分,学生掌握的知识越来越不全面、不系统。按照这种模式培养的人差异不明显,同质化严重,缺乏创造力和创新性,不具备处理复杂问题的能力。人工智能时代不仅人与人之间存在竞争,人与机器人之间也存在竞争。未来人工智能时代,按照现在的人才培养模式培养出来的人才将不具备竞争优势,被人工智能所替代。
传授知识只是人才培养的一个重要方面,不是人才培养的全部内容。未来人工智能时代对人才素养要求更高,因为人工智能对于知识记忆和积累更有优势,可以替代人类一些简单重复性的工作。未来人类必须具备好奇心、创造力、解决复杂问题的能力、良好的沟通和协作能力及人文精神等人工智能缺乏的素养,才能够满足未来社会的需求,同时才能使用、管理好人工智能为人类服务。人工智能时代会重新定义知识和能力的价值,必然从学习知识转向能力培养。目前的人才培养模式不能满足未来社会的需求。因此,随着人工智能迅速发展对当前的人才培养模式提出了严峻挑战。
2.对人才培养主体提出挑战
人工智能时代对人才培养的主体,即学校和教师同样提出了挑战。首先,未来学校会发生很大的变化,无论校园环境还是组织机构、管理都将发生很大变化。因为工厂教育模式将不复存在,未来个性化培养对学校和教师的要求发生了变化。未来学校环境越来越优美,空间更加智能化,学校组织结构扁平化、网格化,管理智慧化,以满足未来个性化人才培养的需求。同时,学校未来可能成为学习中心之一,不像现在这样相对封闭。人工智能时代,随着人才培养模式的变化,学校的方方面面都会发生变化,以满足人工智能时代的需求。
其次,人工智能时代对教师也同样提出了挑战。
人工智能时代对人才的需求发生了很大的变化,因此教师不能按照现在的模式进行人才培养。人工智能时代教师的部分职能会被人工智能所替代,会出现AI教师。因此教师的角色发生了转变,从传授知识为主转变为以育人为主,主要培养学生的好奇心、创造力、解决复杂问题的能力,以及良好的沟通和协作能力、人文精神。这对教师的职业素养提出了更高的要求,教师必须具备使用人工智能的素养。
教师为了有效地使用人工智能技术,必须具备这几个方面的能力。首先,了解人工智能系统是如何改善学习的,从而使他们能够作出正确的价值判断。其次,要掌握数据分析技能,并能对数据进行收集、整理、分析等。然后,能够利用人工智能来完成简单、重复性的工作,腾出时间去做如情感交流、人际交往等其他工作。最后,培养学生获得那些可能不会被机器取代的技能和能力。教师只有能够积极应对和主动反思人工智能时代人才培养的新任务,才能使得自身和未来培养的人才在与人工智能的竞争中更具优势。
3.对制定人工智能教育政策提出挑战
人工智能的全面发展会对现有教育体系产生重大影响和冲击,教育体系面临着重构,因此涉及教育制度和政策的制定。教育部门既是人工智能政策的制定者,也是人工智能的应用者。因为一方面人工智能使教育产生深刻的变革,能够解决目前教育中面临的一些问题,能够使教育体系提升效率发挥更大的作用。另一方面,人们期待未来教育能够培养符合时代要求的人才。目前人工智能在教育领域的应用,私立教育机构占相当大的比例,并且发展相对超前。各个国家政府要规范管理这个市场必然要制定相关的政策措施。但是目前有关人工智能教育政策的制定刚刚起步,并且针对的是全新的领域,无法应对人工智能创新的速度。
4.对教育全纳和公平兼顾提出了挑战
人工智能对教育的影响不是一个学科、一个环节的影响,而是全新的、全方位变革。人工智能未来会重塑教育,解决当前教育中存在的一些问题,如教师和学生负担重的问题、学生素质教育和个性化培养的问题,在教育公平的实现上能够发挥更大的作用。一方面,在解决区域之间、学校之间的师资力量、课程资源等的差异方面,人工智能能够有突出的表现。另一方面,在解决家庭之间、普通学生与特殊学生(如残疾学生)之间的教育差异方面,人工智能相关技术能够更好地帮助特殊学生解决学习中遇到的一些问题,缩小与普通学生的差距,有利于实现教育公平。另外,人工智能重塑教育也有利于家庭之间差距缩小。人工智能应用能够更好地实现教育公平,但必须以全纳为前提条件。
人工智能发展在教育领域的应用,需要一些高科技设备来实现。这些设备和相应的配套设施需要大量的资金投入,如果没有把这些技术和设备在不同地区、不同学校及不同家庭之间进行合理的分配,或者说新技术、新装备的应用没有实现全纳,则不仅不会实现技术进步本身所带来的教育公平,还有可能加剧现有的不平等。因为边缘化和处境不利的人口更有可能被排除在人工智能教育之外,其结果是产生一种新的数字鸿沟(Hilbert,2016)。人工智能教育的核心价值是全纳和公平。因此在制定政策时,应充分考虑全纳和公平相关的问题。
5.数据收集、使用对法律和伦理提出挑战
人工智能系统应用效果主要取决于高质量的数据,如果数据不准确、不可靠或者没有开放、更新,甚至没有考虑到不平等,如年龄、性别和社会经济背景等,基于这样的数据分析出来的结果不能反映真实世界的情况。因此,人工智能技术再怎么先进、完善,如果没有高质量的数据也不能发挥应有的作用。所以,人工智能教育发展的前提和基础是高质量、开放和包容性强的教育数据。但是教育数据的大规模收集、使用、分析及传播过程对法律和伦理道德提出了严峻的挑战。如很多的教育机构通过使用人工智能技术接受或拒绝学生,这种方法缺少可解释性,存在不公平对待的问题。有关数据伦理的讨论主要关注数据安全性和隐私,但在使用个人数据的同时还要做到很好地保护,这是一大挑战。因此,在人工智能教育发展中需要明确数据收集、使用和传播方面的法律和伦理道德。
此外,过度依赖人工智能而忽略教师的知识、经验和脑力劳动、学生的学习能力和创新思维,可能导致教师教书育人的能力下降,而学生失去独立思考的动力和训练,沉溺于工具的完备性而不能培养健康全面的人格和品行。因此,人工智能与教育的融合必须坚持以人为本。《北京共识》指出:“人工智能的开发应当为人所控,以人为本,人工智能的部署应当服务于人并以增强人的能力为目的,人工智能的设计应当合乎伦理,避免歧视,公平、透明且可审核,应在整个价值链全过程中监测,并评估人工智能对人类社会的影响。”所以在人工智能与教育融合的过程当中,立德树人仍然是根本任务。制定保护法规和监管框架,保证对学习者进行合乎伦理的、非歧视的、公平、透明、可审核的使用非常重要。
到此,我们已经看到非常广泛,非常剧烈的变化,无论我们教师还是孩子们,都不应该忽视这样的变化,要在变化中行动起来,超越对“挑战和机遇”的静态判断。
参考书目:
赵慧《未来教育:教育改革的未来》人民日报出版社
李开复《AI未来》 浙江人民出版社
朱永新《未来学校》 中信出版集团
李俊翼 张义宝 于进勇《超级AI与未来教育》中译出版社
作者:宋文静(原平市实达中学副校长)
责编:华新