人工智能在教育中的應用-人工智能在教育中的應用案例

主持人：說到人工智能，現在越來越影響而且走進我們的生活，在教育領域，現在應該說也有著廣泛的應用，能不能先請您給我們介紹一下人工智能在教育領域目前的應用范圍是如何的？

余勝泉：人工智能在教育領域的應用可以概括為五個方面：首先人工智能會使得我們的學習環境越來越智能化。相比于智慧教室、智慧錄播室、智慧圖書館、智慧書寫系統以及相關的校園安全預警系統，這些都已經非常實用化了。比如現在智能安全預警，在學校校門口安裝攝像頭，如果有一些不良分子，就能夠識別出來；我們課室里面有光電筆，學生自然書寫，書寫以后可以把筆的軌跡數字化，然后對內容進行分析。這都是典型的整個校園的環境越來越智能化，越來越智慧化的表現，也就是提供智能的感知和智能的管控以及智能的響應服務。

第二、我們的學習過程會越來越智能化。學生在學習過程中，人工智能會提供前所未有的一些支持。比如，可以通過數據對學生的知識結構、能力結構進行表征，便于老師更好地了解孩子的學習情況，在這個學習過程中，學生需要什么樣的資源，人工智能可以根據學生的需求，給你進行相應的學習資源的推薦。比如可以了解你的學習能力情況和對你的學習負擔提供各種監測，例如監測學生的上課狀態，通過對你的數據及你的表情進行分析，知道你是否處于疲勞狀態，如果你過分疲勞，可能學習效率會較低，這個監測是在遵循和個人隱私的前提下完成的。再比如可以通過人工智能和虛擬現實結合，提供增強性的虛擬探究環境，供學習者進行探究；通過一個虛擬環境，可以回到兩千年前去發掘那個時代的歷史及歷史演化的過程。人工智能可以在學習環境、學習過程上提供非常多的很好的支持。

第三、人工智能可以對學習過程的評價起到非常重要的作用。他可以分析出你在學習過程中對知識的掌握情況，每個知識點學科能力的情況、你的核心素養的情況以及你的體質健康發展情況和心理健康發展情況等；可以使我們的教育評價從單一的學科知識評價到全面的綜合性的評價；可以使我們的評價從以前只是期末一次考試變成過程性的評價；可以嵌入到你的學習過程中，對學習者進行評價，而且評價不僅僅是評價你的知識，還可以評價你的問題解決能力。

這種評價可以使得老師的工作大幅度減輕。以前我們只是由人工來做各種各樣的評分、觀察，需要很大的工作量，現在人工智能可以由計算機進行自動測評，比如英語口語測試，現在已經產業化和實用化了，很多中考、高考的英語考試都在使用。另外，英語作文的批改，現在已基本上實用化。在實驗室里面，我們的問答題、論述題、作文題，這些主觀題的批改，也已經取得了實質性的進步。今后這方面會取得實質性的突破，我們老師改作業、統計分數，這些工作就會大幅度降低時間成本。因此人工智能會在教育評價上發揮非常重要的作用。

第四、人工智能對教師的工作可以起到非常重要的作用，起到教師助理的作用。比如，智能出題、智能批改、智能閱卷、智能輔導、各種評價報告的自動生成以及針對學生因人而異提供個性化反饋。現在我們老師面對一個班，可能需要面對40個-50個學生，很難做到每個學生都給處個性化的反饋，因為老師的時間精力有限，他也不可能了解每個孩子的具體情況，但是現在基于人工智能的技術，我們完全可以了解到孩子在學習過程中存在的各種問題，在人工智能的幫助下，可以根據不同的問題，每個學生提供個性化的反饋，實現對學生個性化的支持，做到既具有規模化，又做到個性化，這是我們中國教育現代化2035所追求的目標。中國教育現代化2035提出，我們要推進兼容個性化和規模化并重的教育。這個時候人工智能可以大幅度提高老師對學生個性化支持的能力，降低教師工作過程中的負擔。

第五、人工智能還可以在我們的教育決策、教育管理，以及教育公共服務方面，起到非常重要的作用。一是人工智能可以使得我們的教育公共服務，從面向群體到面向個體。比如政府要提供教育公共服務，以前只能面對群體來提供，現在有了人工智能以后，可以了解學生個性化的需求，通過網絡提供個性化的教育公共服務，例如北京市有一個中學教師開放性輔導計劃，這個計劃就是我們中心在支持和運行。它的核心工作就是動員了10788個骨干教師常態性的在網上給學生提供一對一的答疑服務、直播課的服務、問題解答服務及微課共享的服務。在這個過程中，每個學生在學校里面都有個性化的需要，這種個性化的需要以前是政府不解決的，而現在有了大數據，有了人工智能，有了互聯網以后，使得政府可以購買教師的在線服務，給學生提供個性化內容的服務，使得我們教育公共服務更個性化。

二是我們有了學習過程中和辦學過程中的各種數據，可以使得我們的決策不再只是基于我們的個體經驗，而是有個體的經驗加科學的數據結合。人機結合的決策，可以使得我們的管理和我們現代教育的治理更加科學、更加精準，也更加符合我們現在民眾利益主體，參與越來越高的訴求，可以大幅度提升政府的現代教育治理的功能。

三是可以促進教育對各種環境的集成管控，實現把一些隱患問題進行預測和管控。比如，剛才舉的例子，校園外的一些不法分子，完全可以通過數據甄別出來，可以在事情沒有發生之前就進行預測。再比如說校園的各種公共設施，如果出現了小的漏洞，可以及時通過人工智能技術集成聯通以后，遠程控制。而不是等小事情釀成大事情再進行補救，從事后補救變成事前監管和事前預警。實際上人工智能在這五個方面都可以發揮很多很多的作用。

主持人：剛剛余教授聽您在人工智能教育領域方面的應用非常廣泛。但是可能很多人跟我有一樣擔心，人工智能現在在教學領域能發揮這么大的作用，未來會不會真的把老師取代了？和教師之間會存在一種什么樣的關系？是合作還是相輔相成？

余勝泉：教師永遠不會被取代。因為我們教師是促進人的成長，有兩個職能，一個是教書的職能，一個是育人的職能。今后如果只是知識性的講授，知識性的傳授的工作，會越來越多的被人工智能所提高效率，但是完全取代是不可能的。因為人需要人和人之間的溝通，面對面的溝通，這種情感的溝通，和我們面對屏幕的溝通還是有差異的。人永遠不會被取代，但是我們講課的效率，會大幅度提升。另外，教師除了教書以外還有育人，還有解決學生成長過程中的各種問題，這種問題的解決，需要人工智能來增強。教師在教育教學中非常重要的，我覺得教師和人工智能的關系，是一個相互賦能、相互增強的關系。相互賦能是什么意思？教師的智慧會越來越多的轉化為規則性的東西，使得人工智能具有教師的能力，把老師的個體智慧或者集體智慧轉化為人工智能的能力，把人工變成了智能。

一方面，人工智能會賦能教師。教師利用人工智能可以提高，工作效率，而且能夠做到以前做不到的事情，是一個相互賦能、相互增強的關系。人工智能首先是教學效率提高，比如說以前講測考練，原來需要10個小時完成的事情，可能一兩個小時就完成了，以及針對學生個性化輔導，作業批改。現在有的老師一個人帶三個班，每天都要改一百多份作業，這一百多份要認真改的話，要兩三個小時，工作量非常大。如果今后人工智能發展了，完全可以讓人工智能實現批改，實現批改以后可以給出你各種分析報告，每個孩子出現問題是什么地方，給他什么樣的改進措施，都給你自動生成。你拿這個報告，可能比老師自己批改效率還高，比你自己修改還更好地了解孩子。通過這種方式提高老師的工作效率，把原來需要花很多時間和精力的事情取代掉了。老師有更多的時間，更多的精力關注孩子的成長、心理、身心健康。

另外一方面，人工智能可以增強教師。就是可以使得我們老師做到以前做不到的事情。比如，舉一個非常簡單的例子，我們有個團隊在做一個研究項目叫“AI好老師”，我們孩子在成長過程中，經常遇到各種各樣的問題，比如說小的問題，打架、不守紀律、網絡成癮、過分崇拜明星、早戀等等這些問題，這些問題背后都是有教育學、社會學、心理學、生理學的一系列的原因，但是這些原因是很深的，一般的老師很難說把各種知識都很了解，我們很多老師、很多家長面對孩子出現這些問題的時候，總是簡單地打罵或者簡單的斥責，這樣對孩子于事無補。

我們做的這個叫“AI好老師的項目”，建立了0-18歲兒童成長過程中常見的典型的問題知識庫和每個問題背后的教育學、心理學、社會學、生理學這方面的原因，以及對這些問題如何進行干預的優秀教師的案例，我們收集了大量的優秀教師處理這些問題的案例，這樣就會形成智能的系統。只要和這這個系統說，我的孩子早戀了，他會問你幾個表現，如果你確認之后，他說這可能是早戀，他分析早戀的原因是什么，社會學、心理學的原因是什么，再給推薦某一個優秀教師處理這個事情，他是怎么和孩子溝通的。他可以把符合教育教學規律的案例，讓老師學習。這樣可以提高我們老師的育人的能力，提高家長和孩子相處的和諧程度，促進學生身心健康的發展。

再比如體質健康，現在兒童成長過程中的身體體質這些方面的發展越來越重要。除了知識以外，身心健康其實更重要，我們完全可以通過一些智能手環、智能肺活量的工具、智能跳繩工具以及智能運動器材，通過5G加上傳感器以后，可以自動采集學生運動過程中的各種數據，把這些數據通過5G傳送到云平臺以后，就可以限定學生的心率、血氧、運動脈搏各種各樣運動參數的常模數據庫，有了這個數據庫以后，可以對學生的運動知識、運動技能、營養情況、身體發育等方面的情況進行進一步的分析，可以發現學生在體質健康上存在哪些問題，或者是哪一種體質類型，可以給出有針對性的運動方案，也可以發現學生在運動中有哪些優勢，從而增強他的優勢。

我舉這些例子就是想說明，我們很多教育中理想中希望老師能做到的事情，但是由于傳統的時間精力以及能力問題，我們做不到。現在人工智能可以增強我們教師，使得我們教師能夠做到這些事情。人工智能和教師是相互賦能、相互增強的關系。雖然人工智能不會取代老師，但是會使用人工智能的教師會取代不使用人工智能的教師。我們教師還應主動適應互聯網、大數據、人工智能時代新的技術的變化、新的技術的變革，不斷進一步的學習，善于使用，關注最新的進展，希望老師能夠努力把這些東西融入到他的日常教學中，從而提高自己的教學效率。

主持人：剛剛您說了很多人工智能和教師之間的互相賦能、互相增強的關系，隨著人工智能的普及或者應用，對教師的壓力是不是挺大的？教師之前可能只要備好課、教好學生，關心學生成長，現在要學習更多的人工智能方面的知識。人工智能在人才培養方面，我們是不是現在也是一個非常重要的環節？

余勝泉：人工智能的知識學習有一個漸進的過程，人工智能核心就是智力的自動化，像機械是我們體力的延長一樣，人工智能是我們腦力的延長，可以使得我們能夠處理以前無法處理的復雜事情，實際是提高我們老師的效率。但是對于應用來說并不復雜，我們老師對人工智能的學習不要太擔心，像我們生活中，比如天天拿著手機錄語音，那個復雜嗎？不復雜，只是背后的技術是很復雜的。

但是，你剛才提了一個很重要的問題，人工智能人才的培養。確實，人工智能人才的培養是我們國家和整個社會邁向智能時代的一個非常關鍵的地方。

一是面向大眾。我們要培養了解人工智能，未來會對我們的社會產生哪些影響，了解人工智能在現實生活中有哪些應用，怎樣理解這個社會的變化，主動擁抱這些變化，這是對非專業的人士的培養。

二是針對一些專業人才。我覺得可能我們國家，一方面要加強人工智能的職業教育，大力普及人工智能的一些技術和人工智能工程方面的工作。比如要想使得人工智能的發展，今后數據處理是很重要的能力，數據收集、數據標記、數據關聯、數據工程。今后機器學習、機器訓練，了解典型的各種機器學習的原理以及它的訓練的技巧、訓練的方法。另一方面了解人工智能和各行各業，對各行各業特定的領域知識庫的應用，以及應用系統的配置管理，我們要在職業教育里面大力加強人工智能專業的發展，讓他能夠很好地支持、管理以及推進人工智能在各行各業的應用，使他有序化。

三是人工智能還要加強研究性人才的培養，大學里面研究性人才的培養。人工智能不是一天練成的，是信息科技在一個時間段內持續性發展的一個過程，智能爆發的背后是由成千上萬研究者的智慧轉化，為我們生活中可以實際應用的系統。這個時候我覺得，在人工智能領域里面，高校的職責，一是把我們信息科技，計算機相關專業辦好，這是人工智能的基礎。一是希望有實力的高校多辦人工智能的專業，尤其是研究性高校，這是推動技術往前進步的核心動力，需要有精英參與。另外，這個過程中，我們特別要避免計算機教學或者人工智能教學、人工智能研究，以唯論文為核心。論文很重要，光有論文解決不了問題，一定要以解決實際問題，形成開源的系統。在國外，計算機科學，很多大學做的那些開源的系統，對這個行業的發展，對這個研究的發展起著非常大的推動作用，但是在我們國家，這種有影響的，寥寥無幾，而且不受認可，做一個幾百萬人用的開源系統可能還不如人家寫一篇SCI論文，這是不健康的，因為這些東西最后使得我們純理論化，對于整個行業、整個產業發展是不利的。所以我特別希望在計算機科學的教育和人工智能的教育，要強調多結合實踐，當然不是不發表文章，而是需要解決重大實際過程中去發文章，而不是為發文章而發文章，要解決重大實踐問題，做出能夠得到廣泛使用，能夠推動這個行業往前邁一步的應用系統，這樣的話，才使得我們的研究和產業發展能夠一步一步往前走。

主持人：我現在看到我們在北京市的一些中小學，他們已經開設人工智能課程了。現在在中小學開設人工智能課程，會不會太早了？

余勝泉：現在有很多學校開一些人工智能的課，還有一些企業專門編了中小學的人工智能課程。當然我覺得，在中小學，適當普及人工智能的常識是對的，但是有一些過于急功近利不值得倡導。我看過一套人工智能的教材，從三年級就開始開人工智能課，很多詞匯術語可能都不清楚，現在給他講很復雜的知識，這是不合適的。因為這些知識，這個時候去學，同樣一個東西理解，可能兩三個星期才能明白這個詞說什么意思，但是等到成年以后，可能只花兩三個小時就能明白這個事情。所以我不鼓勵太多復雜的知識進入到中小學，但是適當的讓小孩理解人工智能對現實社會的變化的影響，例如了解人臉識別，可以做什么，了解各行各業里面應用的現象，就像我們了解汽車可以跑、飛機可以飛的道理。比如同樣一個力，我們小學生也要學力的概念，但是只要知道力是相互作用的就可以了，但是到了大學就要了解力和力之間復雜的關系，甚至還要了解宏觀的力和微觀的力是完全不同的性質。同樣是講人工智能，對低年級的學生應該以淺顯、形象了解為主，那些知識復雜算法還是應該到大學，甚至到研究生階段再去教比較合適。適當地讓學生有一些體驗性的活動，結合信息技術課，寓教于樂，尤其是在小學，我不贊成系統開人工智能的課，但是可以讓學生有感性的認識和體驗性的可以的。

到了初中和高中的時候，結合信息技術課，適當滲透人工智能的知識，這是可以并且合適的，否則容易超前教學。現在什么東西都要往中小學滲透，中小學的負擔太重了。人的心智是有個發展的過程的，當心智發展不全的時候，學一個東西花很長時間。當抽象思維水平到了一定程度以后，花幾個小時就學會了。要提高學生到了成年以后的學習能力，小的時候要適當地給他留白，留空。讓他不受過重的學習負擔的壓力，因為過分的學習負擔的壓力會造成學生學習的厭倦、倦怠，以及泯滅他的好奇心、求知欲，一旦一個孩子成長過程中，沒有了好奇心、沒有了求知欲，養成了功利性讀書的習慣，對于他一輩子的成長都會起著巨大的障礙作用。真正的杰出的人才都是具有很強的自學能力、自律意識、好奇心、求知欲，是內在驅動，而不是外在驅動。內在驅動不行，外在的驅動力弱了以后，基本就停滯不前。現在過分的學習，負擔過重，會對小孩子的好奇心、求知欲會起到壓制作用，對小孩的長期發展不健康。

主持人：感謝余教授提出的中肯的意見。我們知道余教授所在的北師大未來教育高精尖創新中心是2015年成立的，到現在四年時間了，你們肯定也在致力于人工智能在教育方面的落地和研究，您覺得，通過這四年的努力和研究，有沒有發現我們國家人工智能現在在我們教育領域當中會不會存在著一些問題或者挑戰？

余勝泉：目前人工智能在實際應用過程中，還存在一些問題。我覺得代表性的可能體現在，第一個問題是目前產業界對人工智能應用的場景過多的關注講測考練，知識性的教學太多。都在用人工智能提高知識教學的效率，比如都在適應性學習、做題庫、經典推薦，當然有一定作用，但是這個是對原來我們教學優勢的一種強化，有時候強化的極致以后反而成了一些問題。用人工智能進行應試教育方面做得比較多。我們其實特別希望人工智能不光是要做應試教育這方面內容，更多的需要人工智能在學生身心健康發展方面，學生體質健康發展方面，降低學生負擔方面，幫助我們教育做科學決策方面，發揮更大的作用。應用場景一定要多元化、多樣化。比如我看到過一個美國公司做的產品，給盲人做了一個智能手環，拿手在書上劃，就能把書上的文字變成語音，讓盲人能聽到，這種應用非常有價值。而不是搞知識性教育，原來學生做五道題，再給你做五道題，純講測考練的，這樣就有點違背我們的教育教學的規律。這是第一個問題。

第二個問題是目前人工智能還存在數據的問題。人工智能真正要發揮作用，需要有各種各樣的學習數據，而且這個數據要貫通形成，有更多的數據才有更多的智能。形象地說，人工智能像汽車，數據就像汽油，沒有數據，汽車就跑不起來。一是存在于數據的孤島，數據隔離的現象，每個系統都有各自的數據，數據沒有融會貫通。二是數據使用的規范也存在問題。學習過程中的數據，涉及到孩子的隱私，目前隱私在教育數據利用方面還缺乏清晰的規范，我覺得應該有清晰的教育數據利用的和規范，尊重兒童身心健康以及個人隱私的前提下，合理利用數據。

第三個問題是人工智能還存在著技術上本身還有很大的發展。目前真正大規模使用的，像英語口語考試、英語的學習以及英語作文的批改，這些方面做得相對成熟一些；智能教學，儀器教學裝備有了一些應用。但是很多我們理想上問題的解決，還有待人工智能技術的進一步的成熟。這種成熟關鍵在于，一是要把人工智能產業界的技術人員和我們教育體系里面的人員結合在一起，形成交叉融合。如果純技術驅動，不懂教育規律，有時候就用技術強化我們教育中的很多違背規律的做法。實際上要在正確的教育思想、教育理念、教育規律下發揮技術所應該發揮的作用，一定要在遵循教育規律下不斷地推進我們的技術成熟。這對于人工智能的發展也會起到非常重要的作用。

另外，人工智能還要避免兩個極端思想。一種極端思想就是認為人工智能能做一切，什么問題都能解決，唯人工智能論。今后人工智能會取代老師，人工智能會取代學校，這都是比較簡單的過分樂觀的。像我們接觸過原來一些企業界的，未來互聯網會消滅學校。走了20多年，學校還很好，不可能的。人工智能不會取代學校，也不會取代老師，不能過于樂觀。另一種極端是過于悲觀，有些人認為人工智能一點用沒有，花架子之類的，也要防止這種過于的悲觀。這兩個之間要有些平衡，要防止這兩個極端的事情。

人工智能在用于一些關鍵性業務的時候，尤其是高利害業務的時候，可能還需要各種保障機制。前段時間，印度就出了一個事情，印度的高考，由于它的高考閱卷系統出現故障，造成很多孩子都不及格，印度那段時間自殺了好多孩子，因為印度的高考是高利害的，和我們二三十年前一考定終身差不多。這也給我們啟示，高利害的這些應用一定要慎重，比如說我讓人工智能來閱卷，這個閱卷是高利害的，決定一個人的很大利益的。

這個時候我建議應該采用多種原理的技術，因為人工智能同樣實現這個東西，可能有不同原理，不同原理的技術，比如我找三個產品來同樣做這件事情。如果這三個產品都能夠有一致性，這就比較穩定。如果有差異，這個產品好，那個產品差，有分歧的時候，這時候人工介入。這是比較科學的。在高利害的應用領域里面，還需要人機結合的思維方式，這種方式非常重要。

（余勝泉為北京師范大學教授、北京師范大學未來教育高精尖創新中心執行主任）