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推动智能教育创新发展

2019-11-11 16:48:15

■“人工智能与教育”专家系列

核心提示:

联合国教育、科学及文化组织(UNESCO)近日正式发布《北京共识——人工智能与教育》,这是UNESCO第一份利用人工智能技术为实施2030年教育议程提供指导和建议的重要文件。《北京共识》提出,所有国家都应制定相应的政策,探索有效的战略和做法,利用人工智能促进教育创新。在2019年5月举行的首届国际人工智能与教育大会上,有人提出“应深入开展智能教育应用策略的研究,探索智能教育的发展战略、标准和规范以及推广路径”,智能教育将迎来重要的发展机遇。因此,结合我国教育信息化的实际发展和智能时代发展的新要求,着眼于全面科学的规划,探索和实践智能教育的建设和应用策略,加快智能教育的创新和发展是当务之急。

智能教育不同于一般的智能教学系统或智能计算机辅助教育系统。它不仅包括智能基础设施、技术平台和应用系统等技术环境的建设,还包括智能技术与教育的整合、人机合作教师团队、技术支持的教学应用、伦理与安全等。它是一个要素多、结构复杂、动态发展的完整的教育生态系统。对智能教育系统框架的研究,首先要从整体概念出发,借鉴信息系统顶层设计方法,自上而下进行顶层设计,构建智能教育的整体框架模型,从而指导智能教育系统的建设。

顶层规划智能教育系统架构

从智能教育生态系统结构的总体描述来看,智能教育的总体结构由五个层次组成,构成了智能教育生态系统。一是基础支撑层,包括智能传感系统、高速通信网络、高性能计算和云服务等。它为智能教育提供智能信息感知、智能云计算、智能边缘计算和高性能计算支持。二是关键技术层,即智能教育的“大脑”。基于人工智能、大数据等智能技术,建立智能能力中心负责面向教育的人工智能、大数据及其集成应用技术的输出,建立数据中心、知识中心和资源中心负责教育数据、教育知识和教育资源的输出。三是智能系统层,通过开发区域智能教育云、智能校园、智能教学场所、智能在线学习平台和智能教育分析系统等。,构建网络化、智能化的教育应用环境;四是智能应用层,实现教育教学场景应用的智能化,包括教学、学习、教学研究、管理、考试、评估、区域治理等场景应用。五是综合保障层,即智能教育的综合保障体系,包括政策和制度保障、标准和规范保障、人才队伍保障和伦理安全保障。

构建智能教育的核心服务能力

推进智能教育的建设和应用,其关键任务是在智能教育理念和智能教育系统框架的指导下,运用智能教育的关键技术,构建智能教育的核心服务能力。智能教育的核心服务是根据教育场景的应用需求封装人工智能、大数据等相关技术,并将其集成到面向多层次、多类型教育场景的应用产品集成和调用的开放服务中,从而实现智能技术对教育系统的启用,系统增强智能教育应用对个性化教育的支持能力。从目前智能教育的应用模式来看,大数据、算法技术和业务应用都是不可或缺的。对于特定的应用场景,智能教育的核心服务应该提供“数据”、“技术”和“业务”三种类型的服务。

首先,从数据的角度出发,通过建立“数据管理系统”来收集、清理、转换、提取教育数据的特征、结构和推送资源,实现从数据采集到信息处理再到知识构建的过程。这种服务可以为智能教育技术形式的实现提供教育数据、教育知识、教育资源等内容的输出。

其次,从技术角度来看,通过智能技术的封装和定制,各种教育应用产品可以快速集成教育智能技术和服务,具有友好的交互界面和简单易用的界面。其主要功能包括人机交互、自然语言理解、知识表示、知识推理和其他特定领域技术。在这些服务的帮助下,智能功能可以快速提供。

第三,从业务角度来看,通过智能技术与教育业务流程的整合,满足了精准教学、个性化学习和智能管理的业务应用需求,主要包括智能推荐、学习情境分析、决策支持等服务。此类服务直接面向个性化教育和智能管理需求,使应用程序功能能够围绕特定业务启动服务。

构建智能教育的“实践共同体”

推进智能教育从体系建设到应用落地,需要多方合作、多方力量整合,形成合作互助、优势互补的“实践共同体”,共同推动智能教育的有效实施。因此,一方面,必须积极适应和创造适当的外部环境,包括政策支持、资金到位、人才准备、引进智能技术和达到一定水平的相关教育理念等。另一方面,它依靠内力形成一个“建设者-实践者-研究者”的合作、互补和相互依存的实践共同体。

在实践社区中,建设者包括人工智能和教育行业的技术制造商,以及领导区域智能教育规划和建设的主管单位(如地方政府、教育局和相关职能部门),负责智能教育应用产品和技术服务系统的规划、研发和服务提供。从业人员包括各级各类教育部门(如教育局、电教所等)。)、教育机构(如学校、培训机构)和各类一线用户(如教师、学生、家长、教育管理者等)。),负责智能教育产品的推广、应用和实践;研究人员包括大学、研究机构的教学和研究人员、企业的理论和技术研究人员以及中小学和培训机构的教学和研究人员。他们负责理论、技术和应用模式的研究。

“建设者-实践者-研究者”相互合作,相互帮助,优势互补,利益攸关。通过充分发挥各自优势,加强相互合作,实现协同创新:“建设者”通过研发和生产为“从业者”提供智能教育应用产品和技术服务。“实践者”通过教育实践为“研究者”提供智能教育的实践案例和应用数据。“研究者”引导“建设者”通过探索和研究改进产品和技术,引导“实践者”提高教学应用的智能化和科学化水平。

创新智能教育整合的应用模式

智能教育的应用侧重于智能技术与教育教学的深度融合过程。通过智能技术与教育的深入有效融合,促进了智能技术对教育的增强、使能和赋权,从而实现了教育教学的最优化和智能化,达到了1 1>2的效果。智能教育的推广和实施应建立多元化的整合应用模式。根据智能技术在教育领域应用的不同层次和模式,智能教育的集成应用形式可以分为三种模式:主观集成模式、适应性集成模式和辅助支持模式。

一是主体性整合模式,是指基于智能技术在教学、学习、管理或服务等教育场景中发挥主体作用的教学系统或应用工具,如智能导师系统、智能问答系统、智能在线学习系统、智能教务管理系统、智能决策分析系统等的建设和应用。,可以作为教育教学的主体,取代教学管理活动中的知识、程序和事务性工作,实现人机合作、智能技术与教育教学的整合,更高效地完成相应的角色任务。

二是自适应集成模式(adaptive integration mode),是指将相关智能技术工具集成到智能教学系统中,帮助教师、学生和管理者优化和改进教学和管理的过程,从系统整体结构和功能的要求出发,作为支持具体功能模块或部分结构,如学习内容推荐、学习分析、学习评价、自适应学习、游戏学习模块等。

第三,辅助支撑模式是指使用智能技术作为辅助支撑工具,如智能穿戴设备、智能翻译机、智能机械手、智能黑板、智能桌椅等。这些工具可能不是教学系统的一部分,但可以用来支持和帮助用户更好地完成阅读、学习或教学过程。

智能教育生态发展的运行机制探索

智能教育强调利用智能技术促进教育模式和生态重建,旨在创造一个人机一体化、和谐共存、开放共享的智能教育发展环境,最终形成智能教育的新生态。目前,智能教育生态建设缺乏顶层规划、分工合作和开放共享机制。因此,应关注智能教育的内外部条件,从生态技术基础、创新机制和政策体系等方面探索智能教育生态发展的运行机制,确保智能教育有序实施和可持续发展。

构建开放式智能教育技术服务平台。以智能技术为智能教育生态发展的核心驱动力,利用智能教育关键技术构建开放共享的智能技术支撑服务平台,为智能教育生态发展提供技术基础。基于平台的构建者可以轻松获得智能教育技术服务,并将相关服务集成到应用产品中,同时向平台反馈智能教育应用数据;研究者可以挖掘和利用平台收集和积累的数据,增强智能技术、产品和服务的能力,提炼智能教育应用的新模式和新方法。从业人员依靠平台提供的智能教育技术服务开展智能教育的应用实践,并向平台反馈数据。

建立“政、产、学、研、用”联动创新机制。充分发挥政府在发展智能教育中的主导地位,特别是政府在战略规划、组织管理、人才引进、财政支持等方面的作用。依托人工智能和教育信息化领域的龙头企业,联合国知名大学、研究机构和协会(学校)将开展智能教育的创新研究和示范,共同推进智能教育的创新应用。以工业产业为智能教育生态发展的重点“物种”之一,鼓励全方位筹资、分工合作、优势互补,形成合作共同发展的企业共同体,探索形成智能教育产业链,提供全方位智能教育产品和技术服务。

完善政策、规范、人才和道德保障体系。从国家层面来看,应制定人工智能教育应用发展战略,加强智能教育顶层规划设计,制定鼓励智能教育发展的政策和评价体系,鼓励各级政府、学校和企业参与智能教育的发展。在遵循人工智能、大数据等技术通用标准和规范的前提下,结合教育业务的需要和特点,制定了智能教育技术标准和管理规范。通过培养师范生的人工智能应用能力,培养高等院校和职业院校的人工智能专业人才,在中小学开设人工智能课程,以及对政府、学校和企业员工进行在职培训,加强与智能教育相关的人才培养。实施我国“新一代人工智能治理原则——发展负责任的人工智能”,建立教育领域智能安全监管评估体系,加强教育应用领域智能技术监管,确保智能教育生态、健康、有序发展。

(作者刘邦奇是迅飞教育技术学院执行主任兼教授,黄伟是本报记者)

中国教育新闻,第八版,2019年9月19日

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