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                                人工智能何以改變教育
                                http://www.dueg.tw 2019-03-13 15:20:31 中國教育報

                                3月8日,堯德中(中)、黃榮懷(左)做客中國教育報刊社“兩會E政錄”演播室,就“利用智能技術改變人才培養模式和教學方式”的話題接受本報記者(右)的專訪。 本報記者 張勁松 攝

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                                ●全國人大代表、電子科技大學教授堯德中:

                                每一次人類的技術進步,都會淘汰一部分職業,也會創造新的機會。教師也可以發揮優勢,做人工智能無法做的事。教師應該順應“智能+”時代的變化,掌握和利用好人工智能。

                                ●互聯網教育智能技術與應用國家工程實驗室主任、北京師范大學教授黃榮懷:

                                為了適應智慧社會的到來,教育可以從三個方面著手。培養下一代的好奇心、自控力和學習能力等數字化生存能力。教師角色需轉變為創新支持者、活動設計者、溝通協調者、技術擁抱者。在學習環境中引入智能教學服務,助力教師實現“因材施教”,促進學生的個性化學習。

                                國務院2017年印發了《新一代人工智能發展規劃》,標志著人工智能作為產業變革的核心驅動力和引領未來的戰略技術,已上升為國家戰略。《規劃》中明確提出要加快培養人工智能高端人才,強調“利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革,構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系”。3月8日晚上,“兩會E政錄”特邀全國人大代表、電子科技大學教授堯德中,互聯網教育智能技術與應用國家工程實驗室主任、北京師范大學教授黃榮懷就此接受專訪。

                                人工智能在教育領域的應用

                                記者:目前人工智能依然處在行業發展的初期,還局限于某些問題的局部應用,處于弱人工智能等階段。針對于目前人工智能在行業中的基本應用現狀,兩位有著怎樣的判斷?

                                堯德中:伴隨大數據、超級計算以及深度網絡等概念興起來的人工智能在醫學圖像、語音識別等方面取得了很大的成功。人工智能在缺少人力的一些活動領域展現出了很大的潛力。例如人工智能在解決我國邊遠地區缺師少教方面具有廣闊的應用前景。但教育是事關國計民生的事情,在推動人工智能應用的時候需要謹慎。

                                黃榮懷:從教與學方面看,人工智能應用于教育通常分為三類。第一種是智能教學系統,從計算機輔助教學(CAI)發展而來的智能教學系統(ITS),可以在一定程度上代替教師輔導學生以提升學生學習績效。第二種是教學機器人,在未來五到十年可能會有比較大的發展。第三種是學習分析,利用大數據和學習分析技術采集和分析學生的各種數據,幫助教師了解學生,實現個性化的教與學。

                                記者:黃教授您剛參加了聯合國教科文組織的移動學習周活動,請您談談對我國在人工智能與教育結合方面的研究處于什么樣的國際水平?

                                黃榮懷:這次會議主要探討人工智能如何更好地服務可持續發展。從目前的發展來看,美國的人工智能走在世界最前列,我國的人工智能發展勢頭也比較好,研究成靠前正被全球抱以很高的期待。在研究內容上,歐美更關注現代人工智能的透明性、安全性和倫理等;聯合國教科文組織則更關心人權問題,關注女性、兒童的權利,如怎么去培養他們的信息素養和操作技能,以及像某些連供電都存在問題的地區該如何實現人工智能,等等。

                                人工智能促進教師職業發展

                                記者:社會上曾經流行著一種擔憂,說是人工智能出現以后,很多職業會消失,如統計員、繪圖員、報關員等,教師這個職業也會受到沖擊。請問人工智能時代,教師獨特的價值在哪里,人工智能會帶給教師帶來哪些機遇和挑戰?

                                堯德中:人工智能的每一次技術進步,都是為了提高效率。雖然會淘汰一部分人,但同時也會創造新的機會,這些新的機會就是給那些能夠利用最新技術的人準備的。比如,人工智能與教育結合會導致應試教育的方式被取代。但是教育除了知識的傳播以外,還有道德和情感的培養,這些是人工智能難以取代的。人工智能技術只是打開更大一個空間的引子,這涉及的不是簡單的適應與否的問題,而是如何更好地適應新時代的問題。對教師而言,需要掌握和利用好人工智能,成為新技術的主人,利用人工智能一起培養好下一代學生,從而有效提升國家的國際競爭力。

                                黃榮懷:現在中國社會正處于高速轉型期,人工智能只是新一輪科技革命的代表,此外還有3D打印技術、基因技術、納米技術等。在這個轉型期中,確實有很多職業會發生變化,有的職業將被淘汰。但就教育來說,從目前的情況看,教師隊伍的需求反而有要擴大的趨勢,且教師角色正在發生轉變。為了應對新一輪的科技革命,國家培養人才的模式會發生很大的變化,學校的轉型離不開教師的改變,因此教師反而會更加被重視。

                                記者:加大對貧困地區教師ICT(信息與通信技術)培訓、校長信息化領導力培訓,是促進教育和信息技術結合的重要舉措。黃教授多次參加了“三區三州”校長的培訓,您在這方面有什么心得體會?

                                黃榮懷:從聯合國教科文組織的角度看,每個人都有接受教育和享有信息技術,享有人工智能的權利。大家都談到盡量縮小和彌補鴻溝,但其實鴻溝存在擴大的趨勢。我們國家在彌補數字鴻溝方面取得了不錯的成就。比如過去這些年中實施的“三通兩平臺”等,給邊遠地區提供了比較完善的設施設備、培訓和數字資源,幫助所有教學點開齊開好國家規定的課程,方法和經驗都值得國際社會借鑒。

                                人工智能帶動跨學科人才培養

                                記者:人工智能是重構人才培養方式的“摧化劑”跨學科學習對人才培養有什么樣的啟示?深度學習、機器學習、計算機視覺等技術的作用,可以發揮人工智能在跨學科學習上的作用嗎?

                                堯德中:現在人工智能最經典的深度學習可以分成三類。一類通過不斷地學習,類似應試教育的刷題政策,直到最后把這類問題做好,但這個培養出來的智能適應能力有限,這也是應試教育帶來的問題。跨學科則有可能把兩個打通,既學圖像又學聲音,就能適應融媒體的需要。但人需要的不只是監督學習,還有增強學習。增強學習就是讓學生與環境交互,跟老師交互,幫助學生體會到過程中的細節。還有遷移學習,就是舉一反三的能力。現在的人工智能在這方面表現很差。跨學科讓人接觸各方面的東西,融合起來放大能力,開闊人對問題的理解。所以跨學科是一個放大,而不是一個簡單的加法。

                                黃榮懷:在未來這兩者存在一定的趨同。人類的學習是帶有情緒、意愿和背景的,機器學習就不具備這一點。但是在機器學習研究方面,也開始涉及腦科學、人的心智方面的研究,使未來的人工智能越來越靠近人類的智能。

                                人工智能幫助因材施教,教育教學管理更加精準

                                記者:人工智能是幫教師讀懂學生的“分析師”,重組課程的“設計師”,整合信息的“策劃師”。在人工智能支持服務高校的學習方式、管理方式等方面的研究,有哪些突破和成果?

                                堯德中:人工智能在大學學生管理方面已經廣泛應用,包括了解學生每天生活工作的情況,預測情景、去圖書館情況、吃飯規律等,大概都能預判。但是目前的人工智能本身面臨升級換代的問題。以深度學習技術為基礎的人工智能只模擬了人腦分層結構,屬于人智能中很小的一部分,還需要進一步發展。現在全球開始集中研究比人工智能更高級的“類腦”智能,國家應該下大力氣支持。這次李克強總理在全國兩會提的是“智能+”,當然可以加到教育里面來,現在以深度學習為代表的人工智能的應用,下一步要更廣更寬的應用。

                                記者:有一個案例講通過信息技術監測學生的考勤,發現有學生連續一個月都是一個人去做事,老師擔心其跟同伴不合。而科學研究表明很多天才或者出類拔萃的人物,在學生時代就顯示出和別人不是很密接觸的狀態。黃教授,從這個角度講,這種個案能不能進行分析?

                                黃榮懷:剛才說到這個情況是存在的,有不同的人格和特點是很正常的。在教育中存在許多運用這種監測分析技術的例子。比如在管理方面,某些大學通過監測學生一學期或者三個月的消費情況,發現有些女生消費很少,這個時候可以分析這些女生是因為減肥還是家庭困難,校方就可以通過及時發出提醒來確認具體原因;如果是有困難,就可以進一步提供幫助。再比如在教學方面,通過數據采集和分析技術,幫助教師全方位了解學生。過去只是關注學生的知識掌握度、考試水平,現在還可以分析學生的學習方法、學習特征,可以更多地輔助“因材施教”的實施。

                                記者:黃教授您同時還是北師大智慧學習研究院的院長,從智慧學習環境和方式對孩子影響方面,進一步介紹一下你們以前取得了哪些成果,對提升孩子學習的自信心,特別是在精準扶貧扶教、教育公平等方面產生什么樣的作用?

                                黃榮懷:智慧學習更多地指智慧學習環境。環境可以改變和塑造人的行為,但這不僅指設備和環境的條件,還包括很多人文氛圍和行為方式。現在我們只考慮學校中的學習就有點兒窄化了,因為家庭、社會場館、工作場所等都是典型的學習場域。我們把“智慧教育”“智慧學習環境”納入到“智慧城市”中,可以幫助提升學校教育的地位,有助于拓展學習場域。但通過分析發現,現在將“智慧學習環境”納入“智慧城市”建設的不足三分之一。另外在建設新的環境或者使用新的技術時,應該把更多的精力放到技術、工具和環境的用戶體驗上,避免增加教師的負擔。

                                堯德中:在中國這個問題相對來講容易解決,我們國家的制度有優越性。人工智能最后拉大溝還是縮小信息鴻溝,取決于人們是否公平占有這個資源。有了人工智能的資源,至少可以讓城里和山區的孩子擁有同樣的資源,我們國家在這方面應該是有優勢的。

                                以前沒有精準扶貧的時候,山區的小孩根本不了解外面的世界,現在他們有機會了解外面的世界。就出現了那種把小孩送到城里讀書的家庭,比如說涼山送到綿陽讀書。孩子接觸了外面的世界,產生了新的想法,最后到北京讀了大學。他整個價值觀和對世界的看法完全變了。然后又通過他這一個人的改變影響了周圍的一個村莊或者鎮,這樣就產生了代際傳動。但這影響很難簡單量化。

                                人工智能將使未來發展更加個性化和智慧化

                                記者:技術和教育本應是兩條平行線,但在現實中產生了交叉點。現在的交叉點很可能是人工智能,也可能是大數據、云計算。大數據是運行的結構基礎,云計算是運行方式,人工智能是表現的形式和實現的結果。這三者的關系可以這么考慮嗎?

                                堯德中:人工智能主要可以實現把傳統應試教育中的一些知識傳授做得更快,或者跟學習輔助的電子設備結合來節省師資,促進教育發展。比如,對缺少師資的貧困地區,跟人工智能結合之后,有可能把很多基礎的內容充實起來。

                                黃榮懷:這個問題涉及人工智能和大數據、虛擬現實技術等其他技術之間的關系,我更傾向于使用“智能技術”一詞把這些概念都囊括進去。如VR未來的發展重心,一定是有人工智能支持的虛擬現實。而這次人工智能浪潮的形成本身就是因為有大數據的支持、計算能力的提升以及典型應用場景的成熟。人工智能技術在一些如自動駕駛、智能醫療等領域的應用,使人們看到了更多的可能性,從而產生期待,促使人工智能有了進一步發展的機會。

                                記者:1930年著名經濟學家凱恩斯曾預測說,過了100年到2030年左右,人類每周工作時間可能只有8到10個小時。2030年到現在也就十來年的時間,兩位專家覺得這種可能性大嗎?如果真的實現,閑暇時光怎么度過,特別對教師來說?

                                堯德中:這個問題很大,整個經濟社會的普遍看法也是消費占的比重越高,社會的層次越高,整個勞動效率提高后,人在娛樂公益方面消費占比會增高。精神生活這個層面會產生很多其他需求。對于教師而言,可以花更多的時間跟學生一起“玩”,應試教育的知識傳遞交給人工智能做,智商、情感,如舉一反三等遷移能力則由教師帶領學生在“玩中學”。

                                黃榮懷:目前我國經濟和社會結構快速發展,財富積累、環境設施以及技術條件越來越好,人們的生活方式越來越多元化,可能有人可以工作20年,剩下的10年不怎么工作而自由生活。但在非洲的一些貧困國家中,財富和技術的差距正在拉大,而這個差距很難通過技術本身縮小。這就需要更多從全球的視角關注信息技術給這些國家和貧困地區帶來的發展。

                                記者:大膽地設想,未來發展到機器人和人已經難辨真假時,您希望機器人代替您給學生開會和布置日常的活動嗎?再者,到機器人發展到很便宜的時候,一些學生用機器替身來上課該怎么辦?

                                堯德中:人工智能分弱人工智能和強人工智能。現在是弱人工智能時代,描述的這個必須是強人工智能,現在有人認為是可行的。但機器人也是人設計和創造的,一定有局限性,不會真正達到人的細膩程度,對于人不會被取代,同時能夠跟機器人時代共進步,我還是有信心的。復制人類可能就涉及人工智能的倫理問題了。可以通過一些約束來保障技術發展走到正確的道路上。

                                黃榮懷:我比較看好這件事,比如說我經常出國出差,這個時候如果有一些小的智能化管理軟件幫忙,就可以進一步減少工作量,若干年后或許就有機器人幫助管理。

                                但是從學生方面看,也有不太樂觀的情況。現在就有學生會在網上找人做作業,找人寫論文。在智能技術越來越成熟以后,這種情況可能會更嚴重。所以歐美有“可信賴人工智能計劃”,它強調人工智能的所有算法必須是公開的,數據必須是透明的,人類必須保持智能技術的可控性。盡管有些行為可以被倫理約束,但是有些則需要通過法律制度來限制。

                                記者:校園安全最終的目的是防止任何安全事故的發生,比如說現在的圖像識別,對潛在的犯罪分子進入校園50米的范圍能否有人工預警?如何采用心理學或者神經科學等多方面的手段預防這種情況的發生?另外,未來將如何培養數字化生存能力?

                                堯德中:每個人的狀態是波動的。有數據表明,人在一生中有點精神癥狀的比例相當高,不能把這些都歸為潛在罪犯,還需要其他輔助判斷。機器人也許能夠通過微表情、情緒識別做一些工作,但最終判斷還是不能完全離開人的。

                                黃榮懷:這個問題非常復雜。比如說會有一些特別的人或者犯罪集團想利用人工智能犯罪,而人都有一種惰性會依賴環境改變自身的行為,那么當強人工智能普及以后,人的行為可能會發生更大的變化,所以需要不斷加強網絡信息的安全,防止智能犯罪。

                                在培養面向未來的人才方面,全球都在提倡培養創新能力。另外一個能力也特別值得關注,就是數字化生存能力。第一是好奇心和興趣。現在信息過剩,很多信息撲面而來使人忘記探究和思考事物本質,好奇心越來越弱。第二是合作和學習能力。有些人長時間宅在屋里,而新的事物又層出不窮,因而需要不斷地學習來適應社會發展。第三是自律和自控能力。在未來智能技術進一步發展,推送的信息將更“貼合”人的需要其產生的影響也就會更大,這就對人的自控力提出了新的要求。

                                記者:我們在采訪中曾遇到過一些特殊兒童,比如說視障或聽障的孩子,該怎么樣用信息技術的手段幫助他們體驗到一個更加美好的世界?

                                堯德中:這個其實目前是非常火的領域,屬于腦科學和人文科學交叉的領域,就是腦機交互。比如說眼睛看不到,就可以把攝像頭“看”到的內容,通過人工智能的方式“翻譯”成語言讓他聽到,他聽了之后會在大腦里面進行處理轉換,彌補視力的缺陷,這方面研究現在還是有很大進展的。通過不斷對本人表情、身體參數等進行分析,機器大概知道你需要什么,一定是推薦與人生理狀態和精神狀態相匹配的東西,這個很容易就能實現。

                                黃榮懷:不光是人工智能,虛擬現實、移動設備等技術在輔助個體發展方面就展現出很強大的功能。首先是輔助語言學習,如音視頻學習材料、APP小程序等,這已算是基本共識。其次是輔助特殊殘障群體,通過應用技術來彌補人的某些能力缺陷。最后是自閉癥治療,這屬于康復和健康的范疇,這種利用技術治療成功的案例非常多。

                                《中國教育報》2019年03月13日第4版 版名:奮進·訪談

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