四、教育人工智能發(fā)展面臨的難題

1．教育數(shù)據(jù)的數(shù)量與質(zhì)量存在“短板”，限制了人工智能技術(shù)價(jià)值的發(fā)揮

數(shù)據(jù)是產(chǎn)生智能的基礎(chǔ)，足夠的高質(zhì)量數(shù)據(jù)才能促進(jìn)人工智能技術(shù)價(jià)值的發(fā)揮，減輕教師、學(xué)習(xí)者以及管理者的重復(fù)性工作，使教育教學(xué)更具個(gè)性化與科學(xué)性。

首先，較之金融、醫(yī)療等行業(yè)，教育行業(yè)目前能夠采集到的數(shù)據(jù)量仍相對(duì)較少。智能的產(chǎn)生需要依托大量的數(shù)據(jù)。作為人工智能關(guān)鍵技術(shù)的機(jī)器學(xué)習(xí)是一個(gè)始于大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)過程，其試圖通過數(shù)據(jù)分析導(dǎo)出規(guī)則或者流程，用于解釋數(shù)據(jù)或者預(yù)測(cè)未來數(shù)據(jù)（White House，2016）。而在教育領(lǐng)域，教師的教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)并未得到完全記錄，無(wú)法為人工智能提供足夠的數(shù)據(jù)支持。人工智能需要跟蹤記錄完整的教學(xué)與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，從大量的數(shù)據(jù)中多學(xué)科、多層次、多精度、多情境、多語(yǔ)義（周慶等，2015）地分析教學(xué)與學(xué)習(xí)特點(diǎn)，從而輔助教學(xué)、學(xué)習(xí)、考試與管理。

其次，由于教育行業(yè)本身存在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致、數(shù)據(jù)采集不完整等問題導(dǎo)致其數(shù)據(jù)質(zhì)量不高。高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集可以提升機(jī)器學(xué)習(xí)的效率以及精準(zhǔn)性，從而更好地為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化服務(wù)。目前教育數(shù)據(jù)并沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)與學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生了大量的文本、圖像、聲音、影視、超媒體等半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其格式多樣，標(biāo)準(zhǔn)不一。與金融等行業(yè)不同，教學(xué)與學(xué)習(xí)是非線性活動(dòng)，很難從大量、復(fù)雜、凌亂、無(wú)模式的教學(xué)活動(dòng)中獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)（楊現(xiàn)民等，2016）。此外，大數(shù)據(jù)時(shí)代新媒體的便捷性、海量信息內(nèi)容的離散性、學(xué)習(xí)者閱讀方式的隨意性以及學(xué)習(xí)時(shí)間的零碎性使學(xué)習(xí)者獲取的知識(shí)更加碎片化（王承博等，2015），學(xué)習(xí)的碎片化進(jìn)一步加大了人工智能獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)的難度。

2．教育業(yè)務(wù)復(fù)雜多樣，加大了通用人工智能技術(shù)“嫁接”教育的難度

教育是一個(gè)超復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及教學(xué)、管理、科研、服務(wù)等諸多業(yè)務(wù)，不同地區(qū)、不同學(xué)校的教育業(yè)務(wù)雖然具有一定的共性，但差異性也很突出（邢蓓蓓等，2016）。教育業(yè)務(wù)隨學(xué)校、學(xué)科、知識(shí)傳授方式和應(yīng)用場(chǎng)景的不同而不斷變化。每所學(xué)校擁有獨(dú)特的組織架構(gòu)以及辦學(xué)特征，每個(gè)學(xué)科也都有不同的知識(shí)體系和應(yīng)用場(chǎng)景，每位教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式亦不相同。因此，教育系統(tǒng)的復(fù)雜性對(duì)人工智能技術(shù)提出了更高的要求，通用人工智能無(wú)法滿足學(xué)生、教師以及管理者的個(gè)性化需求。人工智能在教育行業(yè)的“嫁接”需要結(jié)合不同的場(chǎng)景做出適應(yīng)性的改變，以滿足不同業(yè)務(wù)以及不同人員的需求。

此外，人工智能技術(shù)本身發(fā)展的不成熟進(jìn)一步加大了其適應(yīng)目前復(fù)雜多樣的教育業(yè)務(wù)的難度。雖然語(yǔ)音識(shí)別、文字識(shí)別、圖像識(shí)別等人工智能技術(shù)已有較大進(jìn)展，但是中文自然語(yǔ)言處理、情感計(jì)算等技術(shù)仍存在較大的發(fā)展空間。目前自然語(yǔ)言處理僅能對(duì)句法結(jié)構(gòu)、拼寫正誤等進(jìn)行判斷處理，對(duì)篇章結(jié)構(gòu)、語(yǔ)言邏輯、觀點(diǎn)表達(dá)等方面的分析尚未完全成熟。教學(xué)與學(xué)習(xí)均需要大量的語(yǔ)言交流，無(wú)論是數(shù)據(jù)分析還是人員對(duì)話均對(duì)自然語(yǔ)言處理技術(shù)提出更高的要求。在情感計(jì)算方面，學(xué)習(xí)是一個(gè)復(fù)雜的過程，學(xué)生隨之產(chǎn)生諸如氣憤、厭惡、恐懼、愉悅、悲傷以及驚訝等復(fù)雜多變的情緒。當(dāng)前簡(jiǎn)單的情緒識(shí)別技術(shù)不僅無(wú)法識(shí)別學(xué)習(xí)者復(fù)雜多變的情緒，而且也不利于學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的發(fā)生。

3．教育用戶對(duì)人工智能技術(shù)存在應(yīng)用價(jià)值和角色關(guān)系上的雙重困惑，對(duì)其信任感不強(qiáng)

許多教師以及教育管理者對(duì)人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值存疑，導(dǎo)致對(duì)其信任感不強(qiáng)。依據(jù)技術(shù)接受模型理論，感知有用性和感知易用性均影響著教育用戶對(duì)人工智能教育應(yīng)用價(jià)值的判斷。首先在感知有用性方面，人工智能是否可以優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過程、課堂環(huán)境、作業(yè)設(shè)置、學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而提高教師的教學(xué)質(zhì)量，以及人工智能是否可以真正促進(jìn)管理的自動(dòng)化、科學(xué)化，從而提升學(xué)校各類事務(wù)管理水平，這兩個(gè)方面目前仍存在較大疑問。其次在感知易用性上，從硬件設(shè)施來看，目前大多數(shù)學(xué)校已完成了數(shù)字校園建設(shè)，但學(xué)校引入人工智能技術(shù)需對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行更新，甚至需要引入一套新的系統(tǒng)和技術(shù)來接入人工智能；在軟實(shí)力方面，目前教師以及教育管理者本身具有的能力能否勝任人工智能在教育中的應(yīng)用，從而提高教學(xué)質(zhì)量與管理水平，也需要進(jìn)一步深入思考。

此外，大多數(shù)教師以及管理者對(duì)人工智能與教師之間的關(guān)系認(rèn)識(shí)模糊，這種認(rèn)識(shí)模糊也導(dǎo)致教師無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)人工智能的完全信任。首先教師困惑于如何與人工智能相互合作完成教學(xué)，其次教師對(duì)將人工智能應(yīng)用于教學(xué)之后，誰(shuí)在掌握教學(xué)主導(dǎo)權(quán)存疑。此外，社會(huì)上諸多關(guān)于人工智能的負(fù)面輿論亦影響著教師和管理者對(duì)于人工智能的認(rèn)識(shí)。隨著人工智能時(shí)代的到來，建筑工人、司機(jī)、收銀員、檢測(cè)員、保險(xiǎn)員、翻譯等將不同程度地被人工智能代替。而在教育行業(yè)，教師是否將被人工智能代替也存在較大爭(zhēng)論�？梢源_定的是，人工智能可以取代模塊化的任務(wù)，替代重復(fù)性的工作，減輕教師重復(fù)性勞動(dòng)的負(fù)擔(dān)，但教育領(lǐng)域中創(chuàng)新創(chuàng)造性的工作以及學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀的培養(yǎng)卻是人工智能所不能勝任的。

4．專業(yè)教師隊(duì)伍與課程體系缺乏，阻礙了人工智能融入教育的進(jìn)程

目前人工智能在教育中的應(yīng)用尚處于起步階段，國(guó)務(wù)院2017年印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，推動(dòng)人工智能領(lǐng)域一級(jí)學(xué)科建設(shè)，把高端人才隊(duì)伍建設(shè)作為人工智能發(fā)展的重中之重，完善人工智能教育體系等（國(guó)務(wù)院，2017a）。但目前來看，關(guān)于如何建設(shè)人工智能教師隊(duì)伍以及人工智能相關(guān)課程體系等問題尚未形成統(tǒng)一清晰的認(rèn)識(shí)，阻礙了人工智能融入教育的進(jìn)程。

人工智能教師隊(duì)伍與課程體系的缺乏加大了人工智能相關(guān)人才培養(yǎng)的難度，人工智能融入教育也缺少全面系統(tǒng)的理論以及實(shí)踐案例的支撐。眾所周知，教師是教育的實(shí)施者、組織者和引導(dǎo)者，課程是教師開展教學(xué)的活動(dòng)載體，只有具備完整的教師隊(duì)伍與課程體系才能系統(tǒng)全面地指導(dǎo)人工智能人才培養(yǎng)，進(jìn)而指導(dǎo)教師和管理者應(yīng)用人工智能技術(shù)提高教學(xué)與管理質(zhì)量。

五、教育人工智能的未來發(fā)展路徑

在未來教育的變革中，人工智能在提升教育教學(xué)質(zhì)量、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)等方面將發(fā)揮不可替代的作用，需要政府、學(xué)校、企業(yè)和社會(huì)的廣泛關(guān)注。雖然當(dāng)前教育人工智能的發(fā)展取得了一定成效和影響，但整體發(fā)展仍處于起步階段，依然面臨諸多困境�；�于此，本研究結(jié)合我國(guó)教育人工智能發(fā)展現(xiàn)狀與面臨的難題，提出以下五大發(fā)展路徑。

1．加大教育人工智能產(chǎn)品研發(fā)力度，提升技術(shù)服務(wù)品質(zhì)

教育人工智能產(chǎn)品的研發(fā)和技術(shù)服務(wù)品質(zhì)的提升需要從多方面努力。一是要加強(qiáng)教育領(lǐng)域?qū)＜�、人工智能專家以及企業(yè)人員之間的合作，了解當(dāng)前教育的現(xiàn)實(shí)需求，尋找人工智能與教育的契合點(diǎn)，推動(dòng)教育智能產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用。比如，借助人工智能技術(shù)探索教育情感類機(jī)器人的研發(fā)，將人類的情感賦予智能機(jī)器，使其能夠與學(xué)生進(jìn)行情感上的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)共情，讓機(jī)器變得更有“溫度”。二是不斷拓展教育人工智能產(chǎn)品的功能模塊，切實(shí)滿足不同階段學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求和教師的教學(xué)要求。當(dāng)前，國(guó)家積極倡導(dǎo)在中小學(xué)開設(shè)人工智能相關(guān)課程，因此可以研發(fā)與之相配套的教育人工智能產(chǎn)品，比如編程類教學(xué)工具和軟件，以此來輔助教育教學(xué)，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。三是建立完備的教育人工智能產(chǎn)品安全監(jiān)管和評(píng)估體系，規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加大市場(chǎng)督導(dǎo)與監(jiān)察力度，保障企業(yè)為教育人工智能的發(fā)展提供安全、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品與服務(wù)。

2．拓寬人工智能教育應(yīng)用空間，多學(xué)科交叉協(xié)同助力教育創(chuàng)新發(fā)展

深入挖掘人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，拓展應(yīng)用空間，讓其更好地為教育教學(xué)提供服務(wù)。人工智能技術(shù)能夠打破教育壁壘，有效整合正式與非正式學(xué)習(xí)。因此，建議國(guó)家建立人工智能教育服務(wù)平臺(tái)，匯聚全球優(yōu)質(zhì)教育資源，根據(jù)學(xué)習(xí)者需求精準(zhǔn)推送適合其發(fā)展的學(xué)習(xí)資源。建立國(guó)家人工智能教育管理平臺(tái)，追蹤記錄學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)并進(jìn)行深度挖掘和學(xué)習(xí)分析，全面了解學(xué)習(xí)者興趣愛好和現(xiàn)實(shí)需求，有助于促進(jìn)個(gè)性化教育和終身學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)。除了普通的學(xué)校教育外，人工智能技術(shù)還可以拓展到特殊教育、職業(yè)教育等其他教育體系中，其中特殊教育恰恰是最需要人工智能技術(shù)的領(lǐng)域之一（張坤穎等，2017）。利用人工智能，能滿足特殊人群的學(xué)習(xí)需求，讓其享受教育改革帶來的豐碩成果。此外，要廣泛開展跨學(xué)科探索研究，推動(dòng)腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等學(xué)科的交叉融合，共同致力于未來教育的發(fā)展。

3．構(gòu)建和諧共生“人機(jī)結(jié)合”新生態(tài)，增強(qiáng)教育人工智能信任感

人工智能與教育的融合發(fā)展是智能時(shí)代的重要趨勢(shì)。教育人工智能將取代教師的重復(fù)性勞動(dòng)，一定程度上減輕教師的壓力和負(fù)擔(dān)，使得教師有更多時(shí)間進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化以促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)。但是教育中涉及的學(xué)生道德品質(zhì)、價(jià)值觀念以及情感態(tài)度的培養(yǎng)是人工智能所不能替代的，仍然需要由教師來完成。因此，“人機(jī)結(jié)合”將成為未來教育發(fā)展的主流趨勢(shì)。具體而言，機(jī)械式、重復(fù)性的工作由機(jī)器來完成，如替代教師批改作業(yè)、整理收集學(xué)習(xí)資料、安排考試等；教師將更多精力放在與學(xué)生的情感交互、學(xué)生人格的塑造、道德品質(zhì)的培養(yǎng)以及高階思維能力的提高等方面。此外，人機(jī)信任是教育人工智能發(fā)展的關(guān)鍵因素，建立長(zhǎng)效的人機(jī)信任機(jī)制是構(gòu)建和諧共生“人機(jī)結(jié)合”新生態(tài)的前提。因此，要加快完善人工智能治理體系，制定和嵌入道德標(biāo)準(zhǔn)，打造更加強(qiáng)大、安全和值得信賴的教育人工智能應(yīng)用系統(tǒng)，推動(dòng)人工智能與教育融合的良性發(fā)展。

4．加強(qiáng)“政企學(xué)研”多方合作，協(xié)同推動(dòng)教育人工智能快速發(fā)展

人工智能與教育的融合發(fā)展是一項(xiàng)長(zhǎng)期而又艱巨的任務(wù)，唯有“政企學(xué)研”多方合作協(xié)同推進(jìn)，才會(huì)取得顯著的效果。首先，政府要高度重視教育人工智能的發(fā)展，建立健全制度保障體系，繼續(xù)加大教育人工智能的資金扶持力度，為智能技術(shù)的革新提供保障。其次，企業(yè)要加大教育人工智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)，擴(kuò)大產(chǎn)品供給，提升服務(wù)質(zhì)量，與學(xué)校、科研院所廣泛開展合作，拓寬企業(yè)發(fā)展渠道。再次，學(xué)校要積極探索人工智能技術(shù)支持下的教育教學(xué)模式，開設(shè)人工智能相關(guān)課程，著力培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)科學(xué)素養(yǎng)和計(jì)算思維能力，以滿足未來智能時(shí)代的發(fā)展需求，為企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)不斷輸送人才。最后，科研院所要聚焦人工智能發(fā)展前沿，廣泛開展人工智能教育應(yīng)用理論研究，構(gòu)建新一代教育人工智能理論體系。通過不斷地技術(shù)突破和產(chǎn)品創(chuàng)新，解決好教育人工智能發(fā)展過程中面臨的技術(shù)難題，并為企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)提供技術(shù)支持。

5．建立教育人工智能示范點(diǎn)，探索教育人工智能應(yīng)用模式

依據(jù)“試點(diǎn)先行，以點(diǎn)帶面，逐步推廣”的原則，選擇信息化條件比較好的地區(qū)和學(xué)校，建立教育人工智能示范點(diǎn)，探索教育人工智能的應(yīng)用模式，并逐漸向全國(guó)推廣。具體而言，示范點(diǎn)聘請(qǐng)行業(yè)或高校人工智能專家作為顧問，定期對(duì)示范點(diǎn)的建設(shè)提供指導(dǎo)，并努力建設(shè)一支包括人工智能教師在內(nèi)的信息化人才隊(duì)伍。此外，對(duì)試點(diǎn)區(qū)校的管理者和教師進(jìn)行人工智能業(yè)務(wù)培訓(xùn)，強(qiáng)化教育管理者對(duì)人工智能教育應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，提升教師應(yīng)用人工智能技術(shù)的能力。最后，制定有效的激勵(lì)措施和保障體系，鼓勵(lì)教師和管理人員創(chuàng)新應(yīng)用人工智能技術(shù)，革新教育教學(xué)模式，提升教學(xué)水平。