熊璋等：教育強(qiáng)國建設(shè)背景下人工智能賦能教育創(chuàng)新的路徑探索

教育數(shù)字化是我國開辟教育發(fā)展新賽道和塑造教育發(fā)展新優(yōu)勢的重要突破口，是衡量教育強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要指標(biāo)之一。教育數(shù)字化的本質(zhì)是運(yùn)用現(xiàn)代科技手段，整合優(yōu)質(zhì)教育資源，賦能教育教學(xué)。人工智能賦能教育是教育數(shù)字化的重要一環(huán)。在新一代人工智能日趨普及的時代背景下，教育強(qiáng)國建設(shè)與教育數(shù)字化戰(zhàn)略密切相關(guān)。早在2019年國際人工智能與教育大會上，習(xí)近平總書記就指出“中國高度重視人工智能對教育的深刻影響，積極推動人工智能和教育深度融合，促進(jìn)教育變革創(chuàng)新”。面向教育強(qiáng)國建設(shè)新征程，人工智能將進(jìn)一步為賦能教育改革創(chuàng)新、促進(jìn)教育高質(zhì)量發(fā)展注入強(qiáng)勁動能，提供有力支撐。

一、人工智能與教育深度融合勢在必行

基于大模型研發(fā)的生成式人工智能正在引發(fā)新一輪智能化浪潮，成為全球競爭的焦點(diǎn)之一。大模型呈現(xiàn)了強(qiáng)大的創(chuàng)新潛能，增強(qiáng)了人工智能的通用性，隨著技術(shù)迭代，更“聰明”的大模型將滲透到更多領(lǐng)域，也為教育數(shù)字化及教育創(chuàng)新帶來更多可能性。從“學(xué)習(xí)”到“生成”，新一代人工智能的變化主要有以下幾個方面。

一是從量到質(zhì)的改變。AI大模型是“大數(shù)據(jù)+大算力+強(qiáng)算法”結(jié)合的產(chǎn)物，大模型發(fā)端于自然語言處理領(lǐng)域，模型的參數(shù)量和計算的復(fù)雜度都在不斷增加。幾年前，數(shù)百萬或幾千萬個參數(shù)的模型就被認(rèn)為是“大模型”，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了千億、萬億級的突破，如我國有“文心一言”“盤古”“訊飛星火”等多個超千億大模型。當(dāng)模型規(guī)模大到一定程度時，生成式人工智能的應(yīng)用效果就會顯著提升，出現(xiàn)“大模型中的能力涌現(xiàn)”。人工智能從AlphaGo開始迎來了新階段，而OpenAI的ChatGPT生成式人工智能的上線，意味著人工智能對社會發(fā)展的高速賦能又進(jìn)入了新的發(fā)展階段。AI大模型的本質(zhì)改變在于真正模擬了人類知識形成的過程，通過大數(shù)據(jù)、大訓(xùn)練形成的大模型更加接近人類的智慧。

二是由表及里的改變。表面上看，生成式人工智能可以寫文案、聊天、畫畫、作詩，這是因?yàn)槠浯竽Ｐ蛽碛泻Ａ康膮?shù)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可以從大量數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)和提取出豐富的知識和規(guī)律，這些知識和規(guī)律相互交織、相互作用，從而表現(xiàn)出更為復(fù)雜和高級的智能行為，如理解能力、抽象能力、結(jié)構(gòu)化知識構(gòu)建能力和推導(dǎo)能力?！堵槭±砉た萍荚u論》對中國大模型的評測顯示，國內(nèi)代表性大模型在編程能力、理科綜合、邏輯思維、數(shù)學(xué)專項(xiàng)、語言專項(xiàng)和綜合知識等方面已有較好的表現(xiàn)。

三是從緩到激的改變。生成式人工智能從ChatGPT開始，無論影響力、迭代速度還是輻射范圍都呈現(xiàn)超高速態(tài)勢。從影響力來看，ChatGPT面世后5天用戶已超百萬，僅用2個月就創(chuàng)造了用戶過億的新紀(jì)錄。而此前App用戶破億的最快紀(jì)錄是由抖音創(chuàng)下的9個月。從迭代速度來看，OpenAI在2023年

3月便發(fā)布了具有革命性性能提升的GPT4.0，AI在技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用等各個層面都以“周”為迭代速度向前突進(jìn)。從輻射范圍來看，大模型研發(fā)在中國、美國乃至全球呈現(xiàn)出百舸爭流的繁榮生態(tài)。

四是由點(diǎn)到面的改變。ChatGPT展示了基于大模型研發(fā)的生成式人工智能在語言理解和內(nèi)容生成等方面的出色能力。不到一年時間，GPT3.5、GPT4.0等迭代更新的大模型相繼出現(xiàn)。研究者在這些大模型基礎(chǔ)上開放接口、插件，實(shí)現(xiàn)了圖像、音頻、視頻等更高維度信息的生成，應(yīng)用范圍也覆蓋了學(xué)習(xí)、工作、生活、投資等方方面面，構(gòu)建了從點(diǎn)到面的多模態(tài)人工智能生成系統(tǒng)。我國目前已有超過100多個大模型發(fā)布。今年8月31日，我國自主研發(fā)的首批8個人工智能大模型首次向公眾開放服務(wù)，這意味著中國人工智能大模型將獲得更大的數(shù)據(jù)規(guī)模、更廣泛的應(yīng)用空間、更快速的技術(shù)迭代機(jī)會。[1]

建設(shè)教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國具有內(nèi)在的一致性和相互支撐性。教育強(qiáng)國建設(shè)的基點(diǎn)是基礎(chǔ)教育，戰(zhàn)略目標(biāo)是教育現(xiàn)代化，生命線是高質(zhì)量發(fā)展。毋庸置疑，人工智能是當(dāng)前社會發(fā)展速度最快、對社會各領(lǐng)域影響最廣泛的科技之一，其急速發(fā)展直接沖擊著社會的方方面面，教育領(lǐng)域正是其中之一。當(dāng)前，開發(fā)了ChatGPT的OpenAI公司正在開發(fā)OpenAI學(xué)院和GPT-5，旨在推動教育革命。據(jù)稱，OpenAI學(xué)院將使用GPT-5（開發(fā)中）作為用戶的教練、導(dǎo)師、顧問或同伴，為用戶提供個性化和互動學(xué)習(xí)體驗(yàn)的平臺。隨著新一代人工智能的高速發(fā)展，積極推動人工智能與教育深度融合勢在必行。盡管目前生成式人工智能仍然存在諸多局限，但其所具備的核心能力，如啟發(fā)性內(nèi)容生成能力、對話情境理解能力、序列任務(wù)執(zhí)行能力和程序語言解析能力，以及其在教育“教”“學(xué)”“評”“輔”中的潛在應(yīng)用，讓教育理念的變革、教學(xué)方式與內(nèi)容的創(chuàng)新成為必須。[2] 一方面教育數(shù)字化應(yīng)以人工智能技術(shù)的快速發(fā)展為全新發(fā)力點(diǎn)賦能教育創(chuàng)新，另一方面需要高度重視生成式人工智能技術(shù)的潛在倫理問題和安全風(fēng)險。

二、人工智能賦能教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一場科技賦能的教育變革。從跨學(xué)科內(nèi)容的推陳出新到各教學(xué)環(huán)節(jié)的數(shù)字平臺、數(shù)字工具和數(shù)字資源的應(yīng)用，無不體現(xiàn)人工智能對教育創(chuàng)新的催化、迭代、提速、優(yōu)化的價值和意義。當(dāng)前，人工智能已經(jīng)快速進(jìn)入教育領(lǐng)域，正在深刻影響著教與學(xué)，形塑著教育新范式和新形態(tài)。

1.人工智能推動教育高質(zhì)量發(fā)展

數(shù)字教育的面比較廣，包括硬件、軟件、基礎(chǔ)設(shè)施、資源建設(shè)、互聯(lián)互通等；智慧教育則更加關(guān)注利用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)等為教育創(chuàng)新以及教育高質(zhì)量發(fā)展賦能，是數(shù)字教育的高級階段，既有助于促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源的廣泛共享，也可以通過輔助教學(xué)促進(jìn)教育質(zhì)量的提升，助力教學(xué)范式、教育內(nèi)容及教育治理等方面的創(chuàng)新，為個性化與終身學(xué)習(xí)提供有效支撐。

一方面，人工智能助力教學(xué)空間數(shù)字化，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面。如統(tǒng)一、開放、共享的國家智慧教育公共服務(wù)平臺建設(shè)是國家教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動的重要舉措。上線一年來，該平臺已面向52.9萬所學(xué)校、1844萬教師、2.91億學(xué)生和廣大社會學(xué)習(xí)者，匯聚中小學(xué)資源4.4萬條、職業(yè)教育專業(yè)教學(xué)資源庫1295個、高等教育優(yōu)質(zhì)慕課2.7萬門，基本形成了世界第一大教育資源數(shù)字化中心和服務(wù)平臺。通過大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，該平臺未來能夠?yàn)橛脩籼峁┵Y源的個性化訂閱、智能推送推薦、精準(zhǔn)檢索等功能，逐步形成基于數(shù)字化的基礎(chǔ)教育服務(wù)新生態(tài)。[3] 人工智能技術(shù)還可以結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，識別地區(qū)、城鄉(xiāng)、學(xué)校之間教育資源和教育質(zhì)量上的差距、失衡和鴻溝，通過分析與優(yōu)化教育資源配置，為政策制定者提供有力的依據(jù)，協(xié)助服務(wù)教育戰(zhàn)略布局。

另一方面，人工智能助力教學(xué)過程數(shù)字化，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式變革。人工智能通過理解、結(jié)構(gòu)化、建模和推理等手段，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中的共性問題和個體差異，挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)過程中的需求和問題，為教育者提供精準(zhǔn)的指導(dǎo)和優(yōu)化意見；通過模擬人類導(dǎo)師和合作教練的角色，可以幫助學(xué)生解決問題，提高學(xué)習(xí)效果；通過推薦系統(tǒng)，可以為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)資源和路徑；通過實(shí)時收集和智能分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，可以對學(xué)習(xí)過程及時干預(yù)、迭代、優(yōu)化，并支持伴隨式評價、綜合素質(zhì)評價和個性化培養(yǎng)。人工智能技術(shù)的應(yīng)用還有利于促進(jìn)自主式學(xué)習(xí)、真實(shí)性學(xué)習(xí)和團(tuán)隊式學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力。

2.人工智能促進(jìn)教育改革創(chuàng)新

人工智能不僅是教育改革新工具，也是課程教學(xué)新內(nèi)容。信息科技（技術(shù)）課程在人工智能賦能教育創(chuàng)新中有其必要性、時代性、科學(xué)性。[4] 聯(lián)合國教科文組織于2022年5月公布的《中小學(xué)階段的人工智能課程：對政府認(rèn)可人工智能課程的調(diào)研》[5]中，分析了我國教育部頒布的中小學(xué)信息科技國家課程標(biāo)準(zhǔn)，肯定了中國從小學(xué)、初中到高中，在全學(xué)段將人工智能課程內(nèi)容嵌入國家中小學(xué)信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中的做法，認(rèn)為這在全球居于領(lǐng)先地位。

在我國《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》與《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中，信息科技（技術(shù)）課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任。這四個方面互相支持、互相滲透，共同促進(jìn)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升。信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)在邏輯主線和內(nèi)容模塊兩個維度都有與人工智能顯性相關(guān)的內(nèi)容和要求?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，人工智能是六大邏輯主線之一，內(nèi)容包括應(yīng)用系統(tǒng)體驗(yàn)、機(jī)器計算與人工計算的異同、倫理與安全挑戰(zhàn)，且“人工智能與智慧社會”內(nèi)容模塊開設(shè)在九年級，融入科學(xué)、綜合實(shí)踐活動等課程?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中有兩個模塊開展人工智能的學(xué)習(xí)，分別是必修1“數(shù)據(jù)與計算”、選擇性必修4“人工智能初步”。除了融合在課程內(nèi)容中，人工智能也是開展跨學(xué)科創(chuàng)新教學(xué)、跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的重要手段和工具。各個學(xué)科課程在課標(biāo)中都不約而同提出要與信息科技做交叉，利用數(shù)字化平臺、互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境更好地發(fā)揮數(shù)字教育、智慧教育的作用。例如《義務(wù)教育語文課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中提出要“認(rèn)識信息技術(shù)對學(xué)生閱讀和表達(dá)交流等帶來的深刻影響，把握信息技術(shù)與語文教學(xué)深度融合的趨勢，充分發(fā)揮信息技術(shù)在語文教學(xué)變革中的價值和功能”?！读x務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中提出要“重視大數(shù)據(jù)、人工智能等對數(shù)學(xué)教學(xué)改革的推動作用，改進(jìn)教學(xué)方式，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變”。

學(xué)科交叉融合是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重大特征，是新學(xué)科產(chǎn)生的重要源泉，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效路徑，其核心是真實(shí)問題解決。人工智能本身是一個跨學(xué)科綜合的領(lǐng)域，交叉計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、腦科學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、哲學(xué)等，也符合STEAM教育的框架與理念。在具體教學(xué)中，要依托大視野、大概念、大思維，綜合考慮人工智能的學(xué)科基礎(chǔ)、核心思想、內(nèi)涵外延，挖掘人工智能與其他學(xué)科的交叉創(chuàng)新點(diǎn)。人工智能的跨學(xué)科特性不僅有利于促進(jìn)學(xué)科整合，也催生了多學(xué)科教師聯(lián)合跨學(xué)科教學(xué)的新模式。例如中國人民大學(xué)附屬中學(xué)開發(fā)的“橫向跨學(xué)科縱向分層次”的人工智能+X跨學(xué)科課程體系，是打破學(xué)科界限、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、發(fā)展學(xué)生高階能力的有益嘗試（見上表）。

3.人工智能賦能課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)

具體到課堂教學(xué)，各個學(xué)科的課堂都可以用AI作為數(shù)字化教學(xué)工具。人工智能技術(shù)可以賦能科學(xué)教育，讓科學(xué)課堂更具有生命力。在科學(xué)課上，通過AI技術(shù)，從靜到動、從宏觀到微觀、從量變到質(zhì)變的科學(xué)發(fā)生過程能夠“看得見、看得清”，科學(xué)現(xiàn)象與科學(xué)本質(zhì)能夠被“可視化”。在借助智能技術(shù)探究的過程中，學(xué)生也能夠進(jìn)一步認(rèn)識到，人類對自然世界的認(rèn)知、人類的科技進(jìn)步很大程度上得益于對這個世界觀測能力的進(jìn)步，每一次這樣的進(jìn)步都會推動人類社會的變革。人工智能技術(shù)可以賦能人文課程教學(xué)，打開學(xué)生文化學(xué)習(xí)新視野。如在人文課程學(xué)習(xí)中，結(jié)合新數(shù)字平臺、數(shù)字資源、數(shù)字工具，學(xué)生可以將作品嵌入到蘊(yùn)含更豐富信息的時空維度，將自己代入作者的人生軌跡，結(jié)合大歷史、大文化背景，看到詩詞作品背后所映照的生命故事，全面而深刻地理解作品。再例如，人工智能詩詞機(jī)器人可作為詩歌初學(xué)者的智能“助教”，吸引更多人走近詩歌、走近傳統(tǒng)文化，成為詩詞愛好者。人工智能技術(shù)還可以賦能藝術(shù)教育，豐富學(xué)生的藝術(shù)體驗(yàn)、表達(dá)與創(chuàng)意。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生可以身臨其境地體驗(yàn)不同類型的藝術(shù)作品，如繪畫、雕塑、音樂等。人工智能藝術(shù)創(chuàng)作工具可以幫助學(xué)生快速生成原創(chuàng)作品，可以分析學(xué)生的繪畫或音樂作品，為他們提供個性化的指導(dǎo)建議。如中央音樂學(xué)院建立了音樂人工智能與音樂信息科技系，是藝術(shù)與科技融合創(chuàng)新的典型案例。

中國人民大學(xué)附屬中學(xué)人工智能教學(xué)主題示例

三、數(shù)字文明時代教育創(chuàng)新的關(guān)鍵問題

1.更加重視立德樹人

數(shù)字文明時代的教育根本任務(wù)仍然是立德樹人。未來，我們的青少年不僅要與大自然、大社會長期共存共處，也要與人工智能長期共存共處，青少年的信息素養(yǎng)與文化素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)一樣，是實(shí)現(xiàn)立德樹人目標(biāo)的關(guān)鍵必備素養(yǎng)。[6] 人工智能技術(shù)目前尚無自身情感、觀點(diǎn)和價值觀。人工智能的創(chuàng)造與偽造往往只在一念之間，這種矛與盾并存的狀態(tài)，使得我們必須警惕其可能帶來的負(fù)面影響。因此，青少年迫切需要來自學(xué)校、家長和社會各方面的正確引導(dǎo)，要關(guān)注青少年在開發(fā)和應(yīng)用人工智能時的情感、態(tài)度和價值觀教育，這將成為決定技術(shù)好壞的關(guān)鍵因素，要重視培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)、尊重他人、與人為善、團(tuán)隊合作等方面的精神品質(zhì)，培養(yǎng)他們的倫理意識和素養(yǎng)，構(gòu)建AI背景下的健康教育生態(tài)。

2.重視培養(yǎng)青少年數(shù)字素養(yǎng)與技能

數(shù)字文明時代的教育呼喚人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，要重視青少年數(shù)字素養(yǎng)與技能的培養(yǎng)，關(guān)注青少年高階能力與智能素養(yǎng)的發(fā)展。學(xué)校教育應(yīng)立足于真實(shí)的生活情境，提供科學(xué)的課程設(shè)置和個性化教育環(huán)境，支撐學(xué)生使用人工智能技術(shù)分析問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神與批判精神。進(jìn)一步，通過構(gòu)建多維度的教育共同體，幫助學(xué)生發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力、提出問題的能力、創(chuàng)新思維能力以及規(guī)劃未來的能力，成長為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中可堪大用、能擔(dān)重任的棟梁之才。

3.構(gòu)建全民終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會

習(xí)近平總書記在中共中央政治局第五次集體學(xué)習(xí)時強(qiáng)調(diào)：“要建設(shè)全民終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會、學(xué)習(xí)型大國，促進(jìn)人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時時可學(xué)，不斷提高國民受教育程度，全面提升人力資源開發(fā)水平，促進(jìn)人的全面發(fā)展。”數(shù)字文明時代的教育倡導(dǎo)全民學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)成為全社會的價值追求。面向未來社會，人工智能+教育可以讓教育資源得到更加高效、公平的分配，更多人能夠享有更高質(zhì)量、更加公平的受教育機(jī)會。人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)賦能教育，將進(jìn)一步打破傳統(tǒng)學(xué)科邊界，促進(jìn)跨界學(xué)習(xí)，推動發(fā)展多種教育模式，搭建完善的終身學(xué)習(xí)“立交橋”[7]，滿足全民多樣化、個性化的學(xué)習(xí)需求，助力每個人實(shí)現(xiàn)終身成長。

本文系全國教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度教育部青年課題“面向未來高階能力和智能素養(yǎng)的中學(xué)跨學(xué)科人工智能課程體系建設(shè)與教學(xué)研究”（EHA190519）的研究成果

注釋：

[1] 張漫子. 中國自主研發(fā)的人工智能大模型首次向公眾開放服務(wù)[N]. 新華社，2023-09- 03.

[2] 盧宇，余京蕾，陳鵬鶴等. 生成式人工智能的教育應(yīng)用與展望——以ChatGPT系統(tǒng)為例[J]. 中國遠(yuǎn)程教育，2023，43（04）：24-31+51.

[3] 張欣. 智慧教育“國家隊”賦能數(shù)字化變革——寫在國家智慧教育公共服務(wù)平臺上線一周年之際[N]. 中國教育報，2023-03-28.

[4] 熊璋，趙健，陸海豐等. 義務(wù)教育階段信息科技課程的時代性與科學(xué)性——《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》解讀[J]. 教師教育學(xué)報，2022，9（04）：63-69.

[5] UNESCO. K-12 AI curricula: A mapping of government-endorsed AI curricula[R/OL]. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000380602（2023-09-21）.

[6] 熊璋. 青少年人工智能教育更應(yīng)重視立德樹人[J]. 中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2021（03）：1.

[7] 李立國. 搭建終身學(xué)習(xí)的“立交橋”[N]. 光明日報，2020-10-27.

（作者熊璋系對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)信息學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、院長，教育部義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)專家組組長；武迪系中國人民大學(xué)附屬中學(xué)教師）

《人民教育》2023年第19期