一、在線教育的痛點(diǎn)
(一)線上教學(xué)智能性有待提升
學(xué)生線上學(xué)習(xí)的過(guò)程中能否按時(shí)、保質(zhì)地進(jìn)行學(xué)習(xí),是保證線上教學(xué)效果和質(zhì)量的關(guān)鍵所在。線上學(xué)習(xí)過(guò)程中,較難對(duì)學(xué)生的參與程度進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和管理;同時(shí),與線下教學(xué)相比,教師進(jìn)行課后批閱的難度也較大。例如,大多數(shù)教師目前要求學(xué)生通過(guò)拍照方式將作業(yè)上傳到教學(xué)平臺(tái),教師于課后對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)答案,通過(guò)在線圖片標(biāo)注或者紙筆的方式記錄下每個(gè)學(xué)生作業(yè)存在的問(wèn)題,然后再依次上傳回教學(xué)平臺(tái)或直接反饋給學(xué)生。整個(gè)批閱過(guò)程,一方面加重了教師端的工作負(fù)擔(dān);另一方面降低了學(xué)生端的學(xué)習(xí)及溝通效率。另外,當(dāng)前線上各類(lèi)教學(xué)資源良莠不齊,系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)推薦和篩選,容易導(dǎo)致學(xué)生面臨“信息過(guò)載”和“知識(shí)迷航”等問(wèn)題,對(duì)學(xué)生的積極性與學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生消極影響。
(二)互動(dòng)性與情境感知能力有待增強(qiáng)
線上教與學(xué)的過(guò)程經(jīng)常處于時(shí)空分離狀態(tài),教與學(xué)不僅在空間上被割裂,在時(shí)間上也經(jīng)常具有異步特性。即使在實(shí)時(shí)教學(xué)直播過(guò)程中,也存在互動(dòng)性差、學(xué)生參與感低等問(wèn)題,網(wǎng)絡(luò)另一端的教師很難及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)并進(jìn)行相應(yīng)教學(xué)干預(yù)。同時(shí),線上教學(xué)并不是簡(jiǎn)單的課堂轉(zhuǎn)移,也需要不同于線下課堂教學(xué)的教學(xué)策略。小學(xué)階段的學(xué)生,由于年齡偏小,自制力較差,線上學(xué)習(xí)需要增加教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)性和趣味性;中學(xué)階段的學(xué)生,自制力強(qiáng)一些,但自主性也比較強(qiáng),缺少內(nèi)容張力和臨場(chǎng)感的課程內(nèi)容通常難以有吸引力。當(dāng)前各類(lèi)線上教學(xué)平臺(tái)很難提供這類(lèi)技術(shù)和功能支持,教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)性與情境感知能力有待加強(qiáng)。
(三)家庭教育臨時(shí)補(bǔ)位
疫情條件下,學(xué)生長(zhǎng)期在家庭環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí),家庭教育的重要性也大幅度提升,需要由家長(zhǎng)更多承擔(dān)起對(duì)孩子進(jìn)行教育和心理輔導(dǎo)的重任。然而,大部分家長(zhǎng)并不具備相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí),在認(rèn)知上對(duì)育人知識(shí)和理論也存在盲區(qū)或誤區(qū),并且由于工作繁忙而容易忽視孩子成長(zhǎng)中出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題。因此,亟需提高家庭教育的質(zhì)量,探索德育領(lǐng)域的家庭育人解決方案,形成家校合作共育的良好模式。
二、解決在線教育痛點(diǎn)問(wèn)題,人工智能大有可為
(一)提升線上教學(xué)的智能性
推廣學(xué)科智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)(ITS)可以作為增強(qiáng)線上教學(xué)智能性的有效途徑之一。最早的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)可以追溯到上世紀(jì)90年代,系統(tǒng)設(shè)計(jì)上融入了教育學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等理論,可以為學(xué)生提供自動(dòng)出題和支架式反饋等線上教學(xué)服務(wù)。同時(shí),智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)依靠?jī)?nèi)置的學(xué)習(xí)者模型,可以追蹤學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)變化并進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的研發(fā),已在各類(lèi)學(xué)科教學(xué)中顯示了其有效性。針對(duì)在線教學(xué)的智能性需求,智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能:首先,對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行多維度建模并針對(duì)其認(rèn)知狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源的精準(zhǔn)推薦;其次,設(shè)計(jì)符合教學(xué)特點(diǎn)的用戶(hù)交互界面,提高學(xué)生使用的興趣和頻率;最后,對(duì)于繁雜的教師批閱等環(huán)節(jié),提供有效的解決方案。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)逐漸能表征較為復(fù)雜的多學(xué)科、開(kāi)放性學(xué)科知識(shí)與資源,并給予精確標(biāo)注和推薦;自然語(yǔ)言處理技術(shù)可以直接幫助系統(tǒng)通過(guò)對(duì)話方式來(lái)進(jìn)行教學(xué)互動(dòng);數(shù)據(jù)挖掘與深度學(xué)習(xí)等技術(shù)可以分析教學(xué)的過(guò)程性與測(cè)評(píng)性海量數(shù)據(jù),從而建立更加普遍適用的多維度學(xué)習(xí)者模型和自動(dòng)批閱模型(見(jiàn)圖1)。以北京師范大學(xué)研發(fā)的數(shù)學(xué)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)“雷達(dá)數(shù)學(xué)”為例,其利用教育數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)追蹤等關(guān)鍵技術(shù),可以對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程和知識(shí)掌握狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)診斷,并對(duì)公式類(lèi)和文本類(lèi)的學(xué)生答案進(jìn)行自動(dòng)批閱。依據(jù)診斷和批閱結(jié)果,系統(tǒng)可以為學(xué)習(xí)者提供自動(dòng)反饋和優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源的推薦。同時(shí),通過(guò)認(rèn)知地圖等知識(shí)可視化方式,提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)導(dǎo)航與動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃服務(wù),并階段性生成個(gè)性化學(xué)情報(bào)告,以幫助處于不同認(rèn)知階段的學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。
圖1基于深度學(xué)習(xí)與學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)者模型
(二)增強(qiáng)互動(dòng)性與學(xué)習(xí)情境感知
基于人工智能技術(shù)的教育服務(wù)類(lèi)機(jī)器人,可以有效幫助增強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)性與學(xué)習(xí)情境感知能力。教育服務(wù)類(lèi)機(jī)器人通??梢灾苯訉?duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行智能輔助服務(wù),且服務(wù)過(guò)程中可以扮演導(dǎo)師、學(xué)伴及監(jiān)督者等多種角色。其中,導(dǎo)師角色指機(jī)器人作為教師助手,為學(xué)習(xí)者提供針對(duì)性教學(xué)資源和支架式反饋;學(xué)伴角色指機(jī)器人作為學(xué)習(xí)伙伴參與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程中,開(kāi)展協(xié)作學(xué)習(xí)并提供情感支持;監(jiān)督者角色指機(jī)器人通過(guò)智能傳感器、可穿戴設(shè)備等硬件與測(cè)評(píng)基準(zhǔn)模型,對(duì)學(xué)習(xí)者的知識(shí)、心理與體征狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。以北京師范大學(xué)研發(fā)的“智慧學(xué)伴”智能教育機(jī)器人為例,該機(jī)器人基于自然語(yǔ)言處理技術(shù)構(gòu)建了以教學(xué)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的問(wèn)答與對(duì)話等人機(jī)互動(dòng)能力,利用情感計(jì)算與計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)實(shí)時(shí)估計(jì)學(xué)習(xí)者情緒和專(zhuān)注度,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)情境的感知。在此基礎(chǔ)上,機(jī)器人具備五類(lèi)典型的教學(xué)應(yīng)用模式,幫助學(xué)習(xí)者完成不同階段的教學(xué)目標(biāo),并滿足學(xué)習(xí)者在自主感、勝任感及歸屬感等維度的心理需求。該教育機(jī)器人曾在2019年國(guó)際人工智能聯(lián)合會(huì)議IJCAI上獲獎(jiǎng)。
(三)實(shí)現(xiàn)隱性家庭育人知識(shí)顯性化
育人是教育的本質(zhì)訴求,家長(zhǎng)在面對(duì)孩子成長(zhǎng)過(guò)程中的典型問(wèn)題時(shí),由于不了解關(guān)鍵的教育學(xué)、心理學(xué)等知識(shí)而無(wú)從下手,往往不知所措或粗暴干預(yù)。尤其在防疫期間,學(xué)生由于心智的不成熟,更面臨著多重壓力,家長(zhǎng)也沒(méi)有歷史經(jīng)驗(yàn)去處理且缺乏科學(xué)方法的指導(dǎo)。根據(jù)邁克·博蘭尼知識(shí)理論,育人知識(shí)可分為顯性育人知識(shí)和隱形育人知識(shí)。顯性育人知識(shí)指能夠通過(guò)文字、圖表等表達(dá)出來(lái)的清晰知識(shí),隱性育人知識(shí)指基于主觀體驗(yàn)和領(lǐng)悟而獲得的無(wú)法用言語(yǔ)簡(jiǎn)單表達(dá)的知識(shí)。通常情況下,隱性育人知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于顯性育人知識(shí),并且通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和思考而獲得的大多都是隱性知識(shí),因此家庭教育需要育人領(lǐng)域隱性知識(shí)的顯性化。人工智能技術(shù)的發(fā)展可以為解決上述問(wèn)題提供新思路:一方面,知識(shí)圖譜技術(shù)可以表征育人領(lǐng)域的核心概念及其相互關(guān)系,并能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有效推理,進(jìn)而對(duì)育人問(wèn)題進(jìn)行潛在成因的定位,為個(gè)性化育人提供精準(zhǔn)的領(lǐng)域知識(shí)模型;另一方面,基于自然語(yǔ)言處理等技術(shù),可以通過(guò)自然語(yǔ)言交互方式,實(shí)現(xiàn)育人問(wèn)題的智能診斷和自動(dòng)咨詢(xún)。以北京師范大學(xué)研發(fā)的“AI好老師”育人助理系統(tǒng)為例(見(jiàn)圖2),基于近萬(wàn)個(gè)育人領(lǐng)域的優(yōu)秀案例,設(shè)計(jì)和構(gòu)建了針對(duì)性的育人知識(shí)圖譜。在此基礎(chǔ)上,任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的對(duì)話系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)話狀態(tài)跟蹤與對(duì)話策略學(xué)習(xí)等關(guān)鍵步驟,完成對(duì)當(dāng)前家長(zhǎng)遇到的育人問(wèn)題的多層次信息采集,進(jìn)而可以給出相應(yīng)的育人對(duì)策及相關(guān)案例。借助人工智能技術(shù),可以幫助家庭教育和家長(zhǎng)樹(shù)立育人意識(shí)、掌握育人知識(shí)、提升育人能力。
圖2“AI好老師”育人助理系統(tǒng)
最后,我們相信當(dāng)前超大規(guī)模的線上教育既是應(yīng)對(duì)疫情的應(yīng)急之舉,也是“人工智能+教育”領(lǐng)域的重要發(fā)展機(jī)會(huì)。人工智能技術(shù)需要深入到教育的各類(lèi)場(chǎng)景中,尤其需要密切關(guān)注和解決當(dāng)前線上教學(xué)的各類(lèi)痛點(diǎn)問(wèn)題,發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),為支持個(gè)性化的優(yōu)質(zhì)線上教育貢獻(xiàn)解決方案。