2017年,国务院出台《新一代人工智能发展规划》,要求推动人工智能在教学、管理、资源建设等方面的全流程应用,构建包含智能学习、交互式学习等方式的新型教育体系。
2018年,教育部进一步明确“构建人工智能多层次教育体系,在中小学阶段引入人工智能普及教育”的要求。人工智能进校园已经成为促进教育变革、培养新时代智能人才的必经途径。
“教育+人工智能”在促进教育变革、转变思维方式、提高学习能力、培养新型人才等方面具有重要意义。然而,必须承认的是,人工智能也容易导致思维惰性等问题,其作用于教育领域,还需要承载价值观塑造的任务。此外,“教育+人工智能”改变了教育的边界和方式,整个教育样态也面临重构,如何整合多方资源,创新教育模式,创建良性“教育+人工智能”发展生态,切实实现人工智能与教育的深度融合?本次论坛邀请教育专家、杭州市钱塘区教育工作者就“教育+人工智能”问题进行深入探讨。
陈锋(浙江省特级教师、教育部国培专家):在构建人工智能多层次教育体系、中小学引入人工智能普及教育的国家战略背景下,人工智能进校园成为普遍趋势,人工智能赋能教育已是不争的现实。中小学应当采用何种方式将人工智能运用于教育教学,人工智能又将给教育带来哪些层面的问题?现在,我们聚焦“教育+人工智能”这一前瞻性话题,探讨教育与人工智能在转变思维方式、促进教育变革、培养新型人才等方面的思考。在我看来,人工智能有利于实现个性化学习,培养个性化的创新人才。在教学方面,人机协作会打造一些超级教师;从管理角度讲,它会提高管理效率,实现看不见的服务和管理。
但人工智能进入教育领域之后,还有几个问题需要重视。第一,人工智能要提高自身技术的便捷性,避免复杂的操作系统。第二,人工智能要注意伦理问题,做好数据信息的隐私保护。第三,人工智能的发展,需要学校周围的结构和组织做出相应改变,以配合新技术的推广。第四,必须正确认识人工智能能否帮助解决教育的核心问题这一议题。教育面对的是人,人究竟怎么学习,怎么进行有效学习,技术能不能被教师认同,能不能进一步推进教育的发展,这是人工智能必须面对的课题。
要将人工智能充分应用于教育领域,需要进行一系列教育变革。一是教师角色要转变,教师要学习大数据、云计算等技术;二是课程教学要转型,利用线上课程实现优质资源的共享;三是学习方式转型,利用好游戏学习、移动化学习、VR学习等方式。此外,学校管理也要实现转型,提高管理效率和决策水平。
人工智能应用的前景是美好的,在发展过程中也会遇到一些困难,需要及时调整发展策略。相信终有一天,人工智能可以很好地应用到教育中去,赋能教育,让学习更加快乐有效,让教师更高效地教学,更幸福地生活。
议题一 “教育+人工智能”当前的发展模式与影响
董银萍:中小学开设人工智能课程已成必然,但目前人工智能没有统一的课程标准,很难实施与普及。文海是全国人工智能特色活动学校,在人工智能教育领域进行了重要探索。
顶层规划。浙江省杭州市文海教育集团成立STEAM中心,制定《文海教育集团STEAM教育三年行动计划》和《文海教育集团“STEAM教育、项目化学习基地学校”建设考核指标》,牵头推动集团四校区的STEAM教育和项目化学习的持续和深入开展。
分层路径。要在中小学不同学段开展AI教育,需要打造分层实践路径。一要进行信息课堂普及工作,比如把3-9年级信息技术课中的算法内容整合成有梯度的项目普及课程。二要做好学科项目融入工作,将人工智能的通识性知识与语、数、英、科、艺术等课程进行融合。三要进行学校活动推广,利用科技节等活动,开展科普讲座。四要通过社团、竞赛提高学生能力,对有人工智能特长的学生,通过参加省市区及国家层面人工智能竞赛,进一步提高学生能力。
支撑环境。文海教育集团整合校内外资源,一方面充分开发利用校内环境,打造STEAM教育和人工智能项目化学习特色空间,进行空间开放式、模块化的内部设计,让学生参与其中。另一方面充分挖掘园区场地资源,与周边高校和企业签约,建立项目化学习合作基地,为学生提供直观、丰富的学习体验。
沈国荣:人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动,浙江省杭州市钱塘区学林小学积极探索“人工智能+教学”发展策略,构建良性教育发展生态。
数据挖掘与决策,助力课堂效率提升。学林小学教师依托教育服务平台,通过大数据分析学情,让课堂教学有的放矢,并利用智能授课助手等工具,结合学习者性格特点等因素动态调整授课内容与形式。学生使用在线教学平台,形成个人学习数据,获得优质学习资源推荐。课后可借助教学平台,进行数据追踪、挖掘、决策,促进学生个性化发展。
依托校园科技节,普及人工智能教育。学校每年举办科技节,以“班班有活动,人人爱科技”为宗旨,开展主题鲜明、目的明确、形式活泼的活动。近几年,学校在科技节中融入人工智能元素,开展人工智能专项编程挑战赛、人工智能主题创客制作大赛等活动,举行了智能家居进校园等活动,以培养学生的创新精神和实践能力,营造人工智能学习氛围,推进学校素质教育的深入开展。
依托人工智能教育,提供科技舞台。秉承创新、分享精神,学校设置CS人工智能实验室,相继开展Scratch趣味编程、三维设计、“Mind+”人工智能编程等课程。同时,在普及化教育的前提下,学校为对人工智能有兴趣的学生提供平台,开展“Micro:bit”创意智造等课程,满足学生的个性化需求。
陶惠芬:人工智能给教育生态带来不少改变,人工智能时代对人才的要求从原本的以技能为主转变为以创造为主,使学习方式向个性化、综合化、合作化的方向发展。同时,要求教师保持终身学习的态度,成为复合型人才;要求学生转变学习观念,成为学习的主人。此外,技术的更迭、硬件的维护、软件的升级都对教学设备提出了更高的要求。
浙江省杭州市下沙第二小学将人工智能运用于教学、管理、资源建设等方面,依托项目化学习与智能硬件,通过信息、拓展课等平台进行课程设计,建设智慧化校园工程。比如利用基于人脸识别的校园安保门禁系统,快速甄别入校人员身份;打造智能家校通信平台与评价系统,记录学生的学习成长轨迹。此外,学校还将配合校内的灭火机器人及时开展火场救援、危险活动预判等警示工作。
作为省首批种植养殖劳动实践基地、市新劳动教育基地校,下沙第二小学形成教学研一体化的良性闭合循环,建设5D智能农场,将劳动教育与科学、技术、数学进行整合,通过跨学科方式培养学生发现问题、分解问题、解决问题的能力,打造劳动教育新样态。学生可以以智能农场的选址搭建、植物生长的光、热、水等要素为突破口,通过数学计算、工具选择、硬件搭建等环节增强探究、实践能力。
徐春芬:人工智能有助于提高学生的整体思维能力、批判思维能力和创新能力。其可以引导学生运用系统理论进行学习,主动发现问题,根据自身的思考逻辑提出观点,同时,培养学生感知、记忆、思考、联想等能力,促进学生进行以综合性、探索性和求新性为特点的高级心智活动。
此外,人工智能为学生提供沉浸式学习体验,为个性化学习和创新思维培养注入新活力。疫情期间,钱塘区学正小学师生利用人工智能技术,结合实际需求,组织学生以在线项目化学习的方式,自行设计、制作智能测温仪,进行自动语音播报、显示温度、自动发送高温人员信息等工作,为特殊时期的开学工作贡献力量。项目化学习期间,学生讨论当前测温仪存在的不足,打破思维定式,提出改良措施,以小组形式,分工合作,充分发挥主体性。学校还积极探索人工智能场景应用——全息生态科技馆。学校优化空间建设,将全息影像引入教学,实现人工智能与教育教学的深度融合。该馆包括森林生态系统、湿地生态系统、喀斯特溶洞地貌等,开设倾斜小屋、无弦琴、隐身术、留影墙等科技体验项目,提高学生科学能力与素养。
章建祥:人工智能与教育的结合是大势所趋,为打通义务教育阶段的数据链条,全方位为学生服务,浙江省杭州高级中学启成学校开发出“学校大脑”。
启成“学校大脑”主要包括疫情防控平台、一体化教学在线平台与数字画像。其中,一体化教学在线平台包括集体备课、课程直播、线上作业、在线批改、学习评价等环节;数字画像则勾勒出学生道德与素养、劳动与技能、审美与艺术等八个方面的评价图,帮助学生认识自己。
学校要求在“学校大脑”模式下进行精准的教研活动方案设计,做好数据采集和分析、问题聚焦、教学诊断、校本教研实施等六个环节的工作,实现教研的全过程指导。还要求以学业质量评价为基础,对教学实践进行评价和分析,聚焦学生学习中遇到的问题,通过监测数据进行分析,开展教研活动,并在教研结束后,对学业质量进行测评。
目前,“学校大脑”主要致力于学业个性化、教学精准化、管理智能化,将教师、学生的生活、教学与学习行为沉淀为数据资源,重构教与学的关系。未来,学习会逐步打通数据孤岛,更加智能化、个性化、多元化,虚拟教师、自适应学习在学校内也会得到越来越广泛的应用,对此,必须对教师进行更多的培训和指导,帮助实现教师角色和学习方式的转变。
吕建生:从校园硬环境到文化软环境,浙江省杭州市钱塘区文思小学努力打造摊在大地上的书本,设在阳光下的课堂。
无班级理念下的智慧化管理。为实现“桌面校园、掌上校园、畅通校园、智慧校园”的目标,学校以无班级全员走教式教学方式为依托,在基础云平台、教育教学类应用等方面开发多个特色应用,其中以资源和活动共建共享为主的云资源平台系统、云录播平台系统最能反映文思小学特点。
传统大书房下的智慧化阅读。2021年,文思小学清正和大书房正式开馆,书房现有藏书上万册,设置阅读区、影音区等学习与交流空间,学生可随到随用,随学随走。大书房启用自主自助式管理,设有智慧化借还系统,并拟增设智能点名手环,让孩子的阅读与家长的接送形成智慧链接。
校园文化36景智慧化游览。文思小学书院打造传统文化36景,通过学生小导游和扫描二维码的方式进行宣传。学校拟仿照省级博物馆智慧化游览的方式,开展VR小程序逛校园活动,拓展传播和游览方式。
药博园劳动下的智慧化实践。文思小学创设药博园,作为为学生提供真实劳动体验的劳作区和实践田,以中草药种植为主,以stem、项目化教学方式开展实践活动,实现劳动实践与现代化智慧管理相结合。
议题二 “教育+人工智能”的要求和存在的问题
徐春芬:人工智能与教育的深度融合为教育赋予了新的时代内涵,对教师能力的要求也发生变化,简单地说,人工智能对教师至少有三方面的要求:
在育人理念上,教师要注重学生的个性培养、全面发展,从知识本位转向能力本位,从单向传授转向教师、机器与学生的自然交互,还要学习人工智能技术,全方位改善育人生态。
在教学内容上,教师不仅要向教材学习,还要从社会生活中获取更多教学资源,在人工智能技术的支持下,实现学习者和服务者的交流、整合、协作、探究和分享。
在评价方式上,教师要发挥人工智能的评价作用,对学生学习过程中的知识掌握程度、心理健康状态进行实时诊断和及时反馈,实现高效的资源配置。
进一步审视人工智能和教育之间的关系,还可以从两个视角切入:
一是从人工智能的发展看教育,要着重将学生兴趣、数据意识、计算思维和工程思维等能力素养相结合,聚焦学生在未来人工智能时代的胜任能力的培养。
二是从教育的发展看人工智能,只有不断探索学习的奥秘,并在教学一线应用、实践,才能更有效地发挥人工智能对教育的促进作用。
郑骏:人工智能应用于教育领域时,对教育的多个层面提出了更高要求。
管理者要根据自身条件,尽可能添加人工智能教学设备,大力宣传“教育+人工智能”的发展前景,提高各个学科与人工智能技术的融合度。
教师要提升自己的职业能力。根据新的高中信息技术课标、本单位“教育+人工智能”方案提升专业水平。对广大学生,要激发其对人工智能的兴趣。利用教材中对人工智能技术的介绍,让学生剖析典型案例,认识人工智能在信息社会中的重要作用,体验设计和应用简单智能系统的基本过程与方法。对基础好、有兴趣的学生,要提供研究平台与方法,为其深入研究打下基础。学生要了解人工智能发展状况,希望从事人工智能专业研究的学生应在完成学习任务的同时,参加兴趣小组、各项赛事,强化学习。
此外,也要注意人工智能在应用过程中的潜在威胁。当前学者们对于超人工智能能否到来尚无定论,对于其是否会对人类产生威胁也有不同观点。一部分人认为,人类智能的门槛很高,很难在短时间内突破和超越人类智能;另一部分则认为,技术发展的趋势已经无法改变,超越人类的超级智能将会在不远的将来出现,给人类带来巨大的生存危机。无论其到来与否,只有深入了解、广泛应用,才能在将来的变革中从容应对。
议题三 “教育+人工智能”如何有效发展
沈国荣:人工智能帮助人类提高了生产效率、改善了社会服务品质,然而,从特斯拉自动驾驶安全事故到数字画像泄露个人隐私,从语音合成进行诈骗到越来越多的岗位被人工智能替代,该领域的安全与伦理问题也日益引发人们关注。
在人工智能时代的教育教学中,教师要引导学生树立正确的人工智能伦理观和价值观,既要体会人脸识别等技术带来的便利,也要注意在平时的生活中提高信息保护意识,保护好人脸、指纹等个人生物识别信息,警惕语音诈骗。
处理好人类与人工智能的关系是走向未来的前提,中小学生要学会正确处理和使用人工智能,提高学习、工作效率,也要在日常的学习和生活中,遵守人工智能相关的法律法规,做好个人信息的安全防护。
陶惠芬:学校内部要建立以校长、学科教师、家长等自上而下的管理体系,将“教育+人工智能”的理念落实到每一个转动的齿轮上;学校外部则由社区、企业、科研院所等主体为学生提供沉浸式环境,让学生更多地认识和学习人工智能技术。
下沙第二小学采用“人工智能+百草园”的形式,以现代信息技术承载传统中医药文化,增强学生的文化认同感,围绕农耕园开展科创竞赛等活动,化农耕园为学生全面发展的第二教室。每学期,学校邀请医药港小镇科技人员入校指导学生开展中草药实践学习活动,并以医药港小镇作为研学坐标,带领学生感受一线制药、农耕科技的魅力。
人工智能运用于教育教学还应注意几方面问题:一是做好顶层设计。除了知识的传播以外,还要做好道德和情感的培养。教师必须学习运用人工智能,为增强国际竞争力培育人才。二要警惕生搬硬套的拿来主义。众多学习平台为现代教师提供了丰富的资源,拓宽了视野,但要做到精准教学,实现差异化教学目标,还必须学会运用自身智慧,不能不加选择地全部“拿来”。三要关注教育的可持续性,构建人工智能服务于教育教学的长效机制。此外,由于“教育+人工智能”具有鲜明的信息技术特点,信息教师以外的教师群体在课程实施过程中会遇到较大的困难,针对这一方面的问题,还需要进一步探讨。
吕建生“:教育+人工智能”是一项复杂的系统工程,需要全社会共同参与,形成资源高度共享、教学高效协同、智慧高位赋能的新格局。
首先,要积极引导多元社会主体参与教育,鼓励不同领域的社会主体开发多样化“教育+人工智能”的产品和服务,支持教育公益组织的发展与成长;其次要建立各个行业的专家驻校机制,为学科与跨学科项目提供技术支持,为教师提供专业技能培训。财政部门要加大教育投入,支持学校购买人工智能教育服务,针对性增加公共教育服务的有效供给。学校内部也要利用信息化手段提高教育治理的现代化水平,建立协调师生、家长、社区各方力量的管理机制。
还要注意,社会各方力量涌入“教育+人工智能”的同时,也隐含着一定的风险。首先是对人工智能教育产品与服务的精准筛选,学校需承担起教育的主体责任,将学校特色、教育目标、学生特点融入“教育+人工智能”的生态建设。其次,人工智能不能完全代替教师的育人功能,教师必须提高利用人工智能组织教学的能力。