人工智能技术赋能高等教育变革研究

丁紫钺 胡纵宇

摘要：人工智能技術对教育特别是高等教育的影响在持续深化，高等教育发展既迎来了创新机遇期，也进入了改革深水区。综述国内外利用人工智能技术对高等教育进行的变革，分析变革产生的原因，并给出相应启示，从政策引领、顶层设计、高校转型、师生转变几个方面探讨如何应对未来高等教育变革。

关键词：人工智能;高等教育;教育变革

DOI：10.11907/rjdk.191858

中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2019）012-0014-05

0引言

人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）技术在教育领域的应用引发全球范围的讨论。长期以来，技术发展与教育呈现出“两张皮”样态，但人工智能不是单一层面的技术模式，还将成为现代社会的新型生活方式。由互联网社会向智慧社会的转型对高等教育提出了进行全面改革和不断创新的新要求。正如中国教育学会副会长朱永新所说：“未来不是我们要去的地方，而是我们正在创造的地方”。

1“人工智能+教育”研究进展

1.1“AI+教育”概念界定

人工智能又分为强人工智能（bottom-up AI）与弱人工智能（top-down AI），前者认为有可能制造出真正能推理和解决问题的智能机器，且这样的机器将被认为是有知觉和自我意识的;后者的观点则与之相反。本研究对强人工智能不予讨论。

有研究者提出，基于通用人工智能（Artificial generalintelligence，简称AGI）视角，国内学术界存在学术用语不规范的现象，表现为对“人工智能教育”与“教育人工智能”的误解。前者主要讨论在人工智能技术手段的基础上，教育界将会发生的变革、影响，或是利用此技术手段开发的新型课程或教育系统，平台等;后者则针对人工智能技术本身，主要研究如何使得机器具有类人思维，这也是AI-词的使用初衷。本研究所作的综述围绕“人工智能教育”展开，同时也在弱人工智能研究范围内。

1.2“AI+高等教育”研究进展

利用可视化分析软件对国内外研究现状进行宏观分析，选取的数据库分别是Web ofScience核心合集和cNKI数据库，文件类型为Article，检索式分别为“Ts=（ArtificialIntelligence AND higher education）”，以及“人工智能高等教育”，时间节点设置为2000-2019年。

1.2.1国外研究热点

利用Web of Science核心合集（sSCI-EXPANDED），以“TS=（Artificial Intelligence AND higher education）”为检索式，文章类型为Article搜索，共计检索到文件数据量为40条，年度发文量如图1所示。

图1表明，该领域的年度发文量不断变化，在2008年之前呈空白，此后不断出现相应研究，但并未呈现出明显的线性增长趋势，而是处于不断变化中。

1.2.2国内研究热点

选取CNKI数据库，对国内研究现状进行宏观分析，检索式为“人工智能高等教育”，得到中文文献数量187篇，人工精选文献47篇。

图2显示出检索结果中大部分文章的主题词分布，其中以“人工智能”“高等教育”为关键词的文章较多，其余在可视化图中可被读出，反映出国内目前的研究领域主要集中于高等教育变革内涵。

1.2.3研究动态综述

通过梳理国内外“人工智能与高等教育”的研究热点发现，将高等教育与智慧技术相结合已是大势所趋。

（1）国外研究进展综述。国外相关领域的研究主要围绕与人工智能技术的交叉领域进行，并结合人类想象力、情绪感知理论、电子学习等展开讨论。

在教育过程中，有许多人类想象力与自动交3Eq-程相结合的实例。芬兰技术研究中心的研究者表示，Fab实验室设备将会用于创建教育环境，并对STEM学习产生积极影响。在正规教育之外，创客空间与黑客空间也将利用相关机器和平台开发原型实现学习;对于罗马尼亚高等教育而言，依赖于人工智能技术发展，使用类似iPhone Siri的虚拟助手帮助学习是下一步发展与研究方向之一;美国与德国研究人员组成的研究团队指出，一个聪明的软件导师应当注重激励和劝导学生，利用人工智能和学习科学的技巧帮助学生学习，并认为礼貌效应可能对有需要的学生有益。

全球教育行业正在经历一场重大变革，因而迫切需要改进教学观和学习观以推动全球经济增长，数字学习和终身学习将成为新的教学范式，电子学习（Distance eTeach-ing and eLearning，DTL）正在崛起，并将助力高等教育发展;联合国大学和英国约克大学的研究者指出，高等教育和继续教育的提供者正面临支持互动的挑战，越来越多具有可访问性偏好的学生同时使用电子学习的内容和服务，通过分析和报告用户与学习对象之间的互动偏好，实现个性化学习，满足电子学习用户需求。

利用人工智能与不确定性建模技术开发出的学习管理系统（LMS）可以有效支持高等教育机构研发在线学习模式，挖掘LMS用户数据，揭示微观演变层面的宏观分析水平;葡萄牙和加拿大的研究学者表明，随着论证分析和论证图在人工智能中的进一步发展，建议应用人工智能和论证理论教育;智能信息访问系统将用于教师评估，研究结果表明在可靠的信息来源整合中，双语和概念的选择性注释是大多数教师所具备的特征，并且考虑将其纳入教学中;在人工智能背景下，增强型贝叶斯模型能够获得课程评估，以推断学生学习风格，并提高数据预测精确度。

（2）国内研究进展综述。国内相关学者在不同层面对利用人工智能技术引起的高等教育变革，给出了兼具宽度和深度的思考。

在对纲要性文件的解读中，有学者对新媒体联盟《地平线报告》进行了解读，预测了未来5年内可能影响全球高等教育变革的主要趋势，认为未来应当积极面对提高数字素养、适应未来工作、推进数字公平、重视教育者角色等。

教育角色在智能时代中不断衍进。施教者既面临危机，也面临机遇。高等教育体系下，高校教师应当重新定位教师角色，寻找其不可替代性，同时充分发挥技术应有的功效，让教师和学生在互动中收获成长;教师不仅要教学，更要成为教育的建筑师、指导者和促进者以及评估专家，这也标志着传统教学向虚拟教学转变;教师作为教育者的核心组成和人员数量也将发生变化，由传统单个教师发展为教学团队，主要由教师、人工智能专业人才和企业人才组成，教学内容也要改革为智能个性化教育。受教者应顺应时代潮流，在人才培养模式改革上做到去芜存菁。根据人工智能人才战略的国际背景与目前面临的机遇、挑战，应当着重发展3种人才：基础研究人才、技术研发人才和应用实践人才。其中，基礎研究型人才是人工智能发展的核心;技术研发型人才是推动人工智能发展的中坚力量;应用实践型人才则是人工智能实施和实践的根本基础。三者互相协同，共同构建了人工智能人才培养体系。在这种背景下，本科教育需更加重视学科知识以外的职业能力和相关专业的人工智能技术应用能力培养，培养学生与机器智能错位竞争和协同合作的能力，培养掌握人工智能技术的复合型人才;人工智能在新工科建设中占据着主要地位，未来应推动工科人才培养向智能化、类人化、自动化和网络智能目标转变;在人工智能技术发展背景下，我国职业院校要不断探索符合市场规律和人才培养规律的新教育模式，推动我国职业院校人才培养向纵深发展。面对以人工智能和共享经济为代表的新技术和新经济形态，提出“科研、教育、政府、行业、企业”五方协同的职业教育发展新模式。

人工智能技术对高等教育的变革内涵，有学者给出了前沿性思考。高等教育理念将逐渐向个性化、多样化方向发展，人工智能在促进新学科专业形成的同时，对传统学科专业进行新的布局和调整，学科间的界限将逐渐模糊，并被重新审视。科研是高校的职责之一，人工智能技术能够根据科研工作者的研究领域及兴趣提供最新的国内外研究动态;高等教育的管理体制结构将会改变，高等教育实施机构的减少主要表现为技术类和职业类高等教育机构将逐步退出教育舞台，未来将更加注重公平与效率，辅助教师管理班级，为学校正确引导学生提供现实依据;以目前人工智能发展看，高等教育变革处在一定范围内。有研究认为，一方面价值观、同情心、敬畏心等的培养，正是传统高等教育不可或缺的教育内容之一，也是目前人工智能教育无法达到的，另一方面逻辑思维与批判性思维训练严重依赖于传统的教学环境和教师。最重要的一点是，人工智能技术难以做到启发人性的美好。

总之，国内外学者已经关注到人工智能技术对高等教育产生的变革，勾勒出高等教育改革发展的趋势，分析了相应的政策文件，充分认可了人工智能技术为改革带来的便利性与创新性，但已有研究还有进一步拓展的空间：技术浮于表面，与教育改革呈现“两张皮”样态，缺乏关于顶层设计的思考，因此本研究将站在顶层设计的高度，从整体思考利用人工智能技术对高等教育的变革问题。

2人工智能技术对高等教育的变革

人工智能技术即将给高等教育内涵带来改变，本文从以下几个方面加以阐述：大学目的变革、教育体制变革、班级制变革、授课制变革、教师观变革。

2.1大学目的变革

“优等生是最熟练的炼金术士”，灌输式教育培养体制下的优等生通过题海战术，熟练掌握各门学科考题的应对方法，成为教师与学校的重点培养对象。人工智能与教育结合，会将敝屣变珠玉，高等教育的目的由此发生改变。在该领域，学生能够自主选择感兴趣的学习内容、学习方式，知识体量以肉眼可见的速度更新，弱化因知识陈旧造成的断裂。蒲戈光认为：“人工智能环境下未来教育是要培养学生创造知识和破坏知识的能力。大学教育应该如何接受未来的挑战？培养什么样的人是首要问题。显然，需要培养研究型人才、设计型人才，同时人文科学将会强势回归。”人文学科的回归必然会给信使教育带来很多创新处，因其始终以创造知识为己任。文化的作用，正像苏辙在《和子瞻凤翔八观八首其一石鼓》中所指出的那样：“以为无用百无直，以为有用万物祖”。

2.2教育体制变革

以美国奇点大学为例。奇点大学（Singularity Universi-ty，简称SU）位于美国加州的心脏地区，由Google公司和美国宇航局（NASA）联合创办，致力于培养卓越的未来科学家和社会精英。录取人数非常少，且学制相对常规院校而言相当短暂，表1列举了奇点大学2019年即将开设的在线课程。

表1中的“指数级知识”可简单理解为本世纪科技革命所产生的“知识爆炸”，包括人工智能、生物技术和生物信息学、计算机网络、能源、医学和神经科学、天文学等领域的快速发展。奇点大学为学习者提供最前沿的学习资料与技术手段、最顶尖的讲师与技术专家、最优秀的共同学习团队伙伴，这里汇集了全球最聪明的脑袋。除表1展示的仅仅一个月的课程外，这里培训最少的仅用3天时间即可完成，但其所达到的效果却不比传统大学教育差。在这种技术革命的冲击之下，奇点大学很好地完成了施教者与受教者的身份转变，它自由的学术氛围、灵活的学习时间、高端的课程讲解、不同的教育制度为学习者带来全新体验，使其成为全球优秀人才的天堂。因而必须反思，传统高等教育能否如同奇点大学一般对接社会？21世纪是能人的时代，高等教育变革的春天到了。

2.3班级制变革

斯坦福大学（Leland Stanford Junior University）提出“开环式大学”的概念是很好的范例，即学生可以选择人生中的任意一个六年完成学业，中间可以自由出入。可以想象，未来与我们坐在一起学习的，不再仅是同龄人，更有中年甚至是老年人，大家集思广益、畅所欲言，不同年龄层次、社会阶层的人才在这里汇集，班级将会更加充满活力，年长者也更能找到存在感和被需要感，大家聚在一起进行“头脑风暴”，课堂将呈现出另一番生机盎然。

2.4授课制变革

尤瓦尔·赫拉利在《未来简史》中写道：“知识如果不能改变行为，就没有用处。但知识一旦改变了行为，本身就立刻失去意义。”因而，知识必须是时常更新的。必须直面的问题是：施教者将以怎样的方式传授知识？“未来教育中心”的构想将会是很好的答案，即利用人工智能技术手段，分析学生的潜能、天赋、兴趣点、学习偏好等信息，设计出个性化的课程。人工智能技术的出现将在很大程度上改善这一困境，学生上学不用再背着厚厚的书本，可以随时随地接触新知识，形成“终身学习”的习惯。

2.5教师身份变革

教师必须不断更新知识系统，丰富文化内涵，才有底气面对技术革命引发的相关变革;教师不再是课堂的主导者，而是变成学生学习的指导者与引领者，是学生身心发展过程中的陪伴者，学生自学能力提升的同时，教师也会有更多时间关注学生品德发展、能力培养、创新意识等，减少由教师资源有限带来的对学生关注度下降的问题，使每一位学生都能感受到来自教师的关心与指导;教师可以有充足的时间，关注学生的个体成长，做好德育工作，不仅帮助学生“学会学习”，更帮助其“学会做人”，实然意义上实现“五育”的全面发展。

3归因分析与启示

3.1归因

“要想得到一块湿地，不能只是灌人大量的水就指望万事大吉了，你所面对的是一个已经经历了千万年的系统。仅仅开列一份丰富多彩的物种清单也是不够的，你还必须有组合指南”。高等教育变革也是如此，目前进入改革深水区，艰难推进的原因如下：

（1）关于人工智能，近年来研究热度持续增长，但与高等教育相结合的研究较少。分析得出以下几点原因：首先，人工智能技术发展速度很快，但高端技术与学习结合仍有待完善，并且，日常生活中学习者很少能够接触到相关技术与教育方式，绝大多数接受高等教育的学生仍然沿用传统的学习方式;其次，学习者数量庞大，而教师群体数量难以满足学生群体基数的要求，造成专业定制化的学习实施起来很困难;再次，人工智能技术与学习方式目前仍不满足普及化与大众化的特点，显然是精英阶层的学习消费品，普通家庭难以支持昂贵的学习费用，政府也没有颁布相应的补贴政策，高等教育方式与制度的彻底改变仍充满不确定性。

（2）以人工智能为主的学科知识的增长与革新主要集中在理科与工科，人文社会学科较少涉及。相对而言，理工科的学科体系较为严苛，有比较完备的知识体系、研究手段、研究对象等，具有很强的客观性;相比之下，人文学科发展的主观因素较多，而目前的技术仍然难以完全替代人类的主体创造性，技术的发展与进步需要更多时间与实践。

（3）创客教育、MOOC、松鼠AI等新型教育平台不断出现，但与高等教育的结合出现“两张皮”现象。教育平台的出现只在一定程度上变革着传统教育，但人工智能技术与高等教育的融合缺乏顶层设计，须打破“马其诺防线”式的陷阱，开发出人工智能技术与高等教育深度融合的系统工程。

3.2启示

（1）政策引领。目前，我国已经出台了相应的政策文件，包括《“互联网+”三年行动实施方案》《高等学校人工智能创新行动计划》《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》等，高屋建瓴地指出我国应积极顺应时代潮流，建设高等教育事业的决心和规划。目前，国家已制定出10年内发展目标、重点建设任务、相应政策措施，力求不断推进人工智能技术对高等教育的深化变革，政府支持与政策倾斜双重保障，推动我国教育事业不断发展。

（2）顶层设计。政策文件指出，要不断促进智能教育发展，推动教学资源的精准投放与学习型社会的不断建成，使人工智能学科走向成熟。可以看出，作为单一学科模式和知识类型的人工智能发展大步迈进，但在利用人工智能技术造福高等教育，甚至教育体系整体事业的发展上，目前仍缺乏顶层设计。技术的发展具有前瞻性，但教育事业的改革牵一发而动全身因而表现出的过渡与滞后需引起注意，建构出适应我国国情与社会发展现状的教育变革设计方案，将在未来较长时间内引领教育发展方向，既是教育改革的“强心剂”，又是教育工作者的“救心丸”。

（3）高校转型。高等学府应当成立相应的研究机构，或设置相关专业以适应变化。此次技术革命顺利推动了许多新型教育机构的产生，许多从事教育事业的人选择创业。教育事业是全人类的事业，对于人口基数大的国家而言，高校才是培育人才的最佳场所，教育机构只能起到画龙点睛的作用，因而高等学府应当站出来，重振大学之风，树立核心地位，引领国民教育走向新台阶，将新型教育成果惠及全人类。

（4）师生转变。师生应快速适应此次转变，施教者与受教者，要能在主观上意识到此次智能革命对教育事业的冲击，主动调整教学方式、教学内容、教学手段、教学目标，学生也应不断调整自身学习状态，找到适合自己的学习方式与学习内容。此外，教师身份必将转变，将会由学习行为的主导者变成陪伴者和引领者，应更多关注学生德育、体育、美育、动手能力发展，促进學生成长向全方位、深层次、宽领域的目标前进。

4结语

雷·库兹韦尔在《奇点临近》中指出，加速回归定率的另一个内涵是教育和学习的指数增长。该定律一针见血地指出了今后教育发展的方向和速度，部分国家已经踏上这辆变革的列车，需以积极的心态面对此次教育改革，期盼我国教育事业迈上新台阶。