人工智能教育应用的核心价值及美好前景
* 本文摘自国家社科基金“十三五”规划2017年度教育学一般课题“基于学习科学视角的游戏化学习研究”(课题编号：BCA170072)研究成果。
肖睿，肖海明，尚俊杰.人工智能与教育变革：前景、困难和策略[J].中国电化教育，2020,(4):75-86.
如果希望将人工智能有机地融入到教育中，理论上说，我们应该知晓教育中到底存在哪些问题？人工智能在教育中到底有哪些应用价值，可以解决哪些问题？综合前面对人工智能教育应用的发展历史的分析，结合其他专家学者的建议，我们认为人工智能教育应用的核心价值如图1所示。
(一)学习：实现个性化自适应学习，培养个性化创新人才
自从夸美纽斯提出班级式教学以后，教育领域逐渐形成了以班级授课、学校学制为主的教育模式，并逐步演变成现代主流的学校管理模式。这种方式确实大大提升了效率，为工业革命培养了大量急需的人才。但是这种整齐划一的培养方式必然会带来另外一个问题，就是如何因材施教实现个性化学习的问题[23]。爱因斯坦曾经说过，“每一个人都是天才，但如果你以爬树的能力来判断一条鱼的价值，那么这条鱼一生都会觉得自己是一个笨蛋”。随着时间推移，时代变革，当今个性化学习越来越受重视。我们知道，如果真想“一个都不能少”，就需要仔细分析每一个学生的每一个学习行为，然后给予精心的个性化指导，这样才能尽可能确保每一个学生都能成才。可是现实中教师一般要面对几十位学生，他没有足够的时间和精力去分析每个人的每次学习行为。
依靠人力不太现实，那么是否可以依靠计算机呢？比如，借助英语作文自动批改软件，教师就可以反复精心批改每一个学生的每一篇作文[24]。事实上，企业领域在这方面用得比较早，比如10多年前就有超市靠分析购物小票发现买啤酒的人经常买尿布等规律，借此他们可以决定进什么货，怎么摆放。在教育领域，过去很多数据都不是电子的，比较难以分析，但是现在越来越多的数据已经变成了电子数据，因此就可以利用大数据技术进行深度分析，借此发现更多以前靠经验未能发现的规律，然后给予学生更加科学、更加个性化的指导。
我们设想一下未来的学习场景：计算机借助人工智能和大数据技术，基于学生以往的成绩和课堂表现给学生讲合适的学习内容，学生在学习过程中会根据学生的表情反馈适当调整(如果是教师讲，也会根据系统的提示进行调整)，下课后会基于每个学生的水平、课堂表现布置适合的、个性化的作业，计算机也会对学生的作业进行精心批改，发现学生存在的问题，并给教师提供学习报告。
简而言之，实现个性化学习基本上是教育领域终极追求目标，过去依靠传统教育方法很难实现，依靠人工智能技术也未必就能实现，但是至少是目前看来最具可能性的方法(当然，需要结合小班教学等方法)，所以，实现个性化自适应学习也是人工智能教育应用最重要最核心的价值。
(二)教学：人机协作打造超级教师，让教师更幸福
虽然个性化学习是教育领域最重要的追求目标，但是从前面的人工智能教育应用历史发展可以看出，人们最初最看重的是利用人工智能来辅助教师工作，让计算机像老师一样来指导学生。原因也很简单，人们对教育质量的追求是没有止境的，但是社会对教育的投入是有一定限度的，这中间就有一个矛盾，而解决的办法就是让人工智能来辅助教师。
事实上，有很多学者研究过中小学教师、乃至大学教师工作负担的问题，比如邵忠祥等人对贵州省黔东南民族地区农村小学教师的调查显示，因为工作负担比较重，工作压力比较大，超过20%的小学教师表现出职业倦怠[25]。解决教师压力大的问题，一方面可以是加大教育投入，增加教师编制，缩小班级规模，优化工作流程等；一方面可以利用人工智能帮助教师完成一些事务性辅助性工作。
现实中也有地方在试验人工智能教师的价值，2009年，日本一所小学就引入了机器人“萨亚”老师，它可以回答一些简单的词语和问题。2018年，芬兰一所小学也引进了几名机器人教师。其中有一位教师会多种语言、还会跳舞[26]。在国内，余胜泉等人尝试开发基于人工智能的育人助理系统——“AI好老师”[27]。方海光等人也在探索人工智能教育机器人支持下的“双师课堂”[28]。
面对这样的现象，人们可能会产生一个疑问：人工智能真的能替代教师吗？2016年初，美国佐治亚理工学院在一门课程中安排了8位人类助教和1位机器人助教，他们总共回答了大约300位学生在线提出的约1万个问题。其中只有一名学生对机器人助教的身份产生了怀疑[29]。当然，机器人能当助教不代表能真正担任教师，卡尔·本尼迪克特·弗雷(Carl Benedikt Frey)和麦克尔·奥斯博(Michael A. Osborne)曾进行了系统研究，他们认为，“在美国，未来20年内大约有47%的岗位会受到人工智能的威胁，不过，其中小学和中学教师被替代的概率分别只有0.44%和0.78%，其他学段教师被替代的概率也很小”[30]。主要是因为教师从事的工作包含较强的社交能力、同情心、创意和审美能力等能力，所以很难被人工智能替代。
当然，人工智能不能替代教师不代表人工智能不重要，懂得利用人工智能的老师可能会替代不懂得利用人工智能的老师，人机协同才是未来的发展趋势[31]。人工智能教师可以协助人类教师自动出题、自动批阅作业、自动诊断学生存在问题、对学生进行个性化的教学指导、对学生的心理和身体健康进行评测、对学生的生涯发展进行规划等[32]。简而言之，让人工智能教师做机器该做的事情，让人类教师做人该做的事情[33]。这样，未来的教师就可以变成一天二十四小时不知疲倦地工作，无所不知、无所不能但是又很幸福的“超级教师”。
(三)管理：提升管理效率和决策水平，实现看不见的服务和管理
对于教育来说，技术促进教师的教和学生的学确实是最重要的价值，但是也是相对比较难实现的，而最容易实现的可能是在管理方面的应用。江凤娟和吴峰指出，“信息技术对于高校的变革首先是从管理领域开始的，管理信息化可以降低高校管理成本，提升管理效益，扩大高校最佳学生规模，促使高校走内涵式发展道路”[34]。事实上，目前众多的大中小学正在努力将人工智能应用到食堂、购物、门禁等领域，确实大大提升了管理效率，一定程度上也有助于提升决策水平。
相对于政府、军队、企业等组织来说，教育组织相对容易忽视效率。比如在高校中，最受关注的可能是学生培养、科学研究等与建设一流高校紧密相关的业务工作，而对于基建、后勤、财务、行政等日常事务工作往往容易被相对忽视。所以，在全世界的高校中，管理效率似乎都不是很高[35]。当然，高校管理效率可能比较低，但是办得却很有效，这是由知识分子组织的特点决定的[36]。关于这一点本文不再展开讨论，但是需要去思考，如何能够在办的有效的前提下，尽可能利用人工智能等技术同时提升管理效率、促进科学决策。
如果仔细分析一下，在高校包括中小学中其实可以做的事情非常多，尤其是在行政后勤服务支持系统中，因为学生的各种学习、餐饮、上网等信息都被记录下来，因此几乎每一件事情都可以通过优化流程、结合数据分析得以大大提升效率。从而可以通过精致化管理实现“看不见的服务和管理”，让服务和管理无处不在但是又不可见，从而给师生节省大量的时间，可以让他们去做更多的世界一流的教学研究工作。