人工智能教师的未来角色

　　近年来，人工智能成为人们关注的焦点，而实际上人工智能并不是新生事物，它最初是在1956年达特茅斯会议上提出的，后来历经三次高潮三次低谷发展，在知识工程、机器人、机器视觉、语音识别、语言翻译等领域取得了实质性发展。当前，互联网的快速发展带来了海量数据的汇聚，再加上获得了以前无法拥有的强大计算能力，从而使得近年来人工智能取得了实质性突破，这一突破不仅体现在研究层面，更体现在各种实践领域的产品与服务上。可以说，人工智能正在变革我们的社会生产与生活，第三波人工智能的浪潮已经来临。

　　人工智能发展的迅猛之势，引发了人们的热议。人工智能能否取代现代人成为人们关注的焦点。有人忧虑:人类会不会被取代?有人担心AI是个危险的潘多拉魔盒。早在1993年，计算机科学家弗农•维格(Vemon Vinge)就提出了奇点概念，即人工智能驱动的计算机或机器人能够重新设计和改进自身，或者设计出比自己更先进的人工智能。教育领域也有人工智能挑战教师的鲜活案例。比如，美国佐治亚州理工大学计算机科学教授艾休克•戈尔(Ashock Goel)用人工智能回答MOOC课程问题。他将名为吉尔•沃特森(Jill Watson)的机器人(一款基于IBM沃森技术的聊天机器人)安排做助教，为学生授课5个月，期间没有任何学生发现问题(Graaf，2016)。这一聊天机器人回答问题能力非常强，学生甚至没有注意到课程助教是个机器人。虽然BBC预测老师被取代的概率是0.4%，但实际上教师的很多工作会被人工智能所取代。

　　当然，对于人工智能，我们不要过分高估也不要过分低看，就像雷•克种福德(Ray Clifford)所言，“科技不能取代教师，但是使用科技的教师却能取代不使用科技的教师。”同理，人工智能不会取代教师，但是使用人工智能的教师会取代不使用人工智能的教师。

　　人工智能教师的未来角色

　　北京师范大学未来教育高精尖创新中心在人工智能教育应用领域做了系列前瞻性研究，启动了“AITeacher”的国际合作研究项目——人工智能教师。我们建立了教育大数据平台，采集全学习过程数据，对青少年儿童的知识、情感、认知、社会网络等进行全面仿真，通过数据精确了解青少年发展的一般规律及个体特征，实现自然语言交互形态的“人工智能教师”服务。

　　人工智能教师的第一个角色，是成为可自动出题和作业自动批阅的助教，帮助教师对不同能力的学生自动生成不同的试题，并对作业、试卷等实现自动化批改。我们有个团队在做基于海量数据和知识本体的自动出题和作业自动批阅研究。该研究通过建立某个特定领域完备的知识图谱，实现计算机基于知识库的规则，基于各种情景模板和情景素材，自动生成各类试题。基于知识规则生成的试题，可以遍历各种知识组合与应用情境，更好地诊断学生对核心知识的掌握程度。

　　人工智能教师的第二个角色，应成为学习障碍自动诊断与及时反馈分析师，帮助教师、家长发现学生学习中隐含的问题，并及时给予反馈与解决。我们开展了学习障碍自动诊断与及时反馈研究，通过对中小学的学科建立知识图谱，在知识图谱中标记学生的学科能力，即对每个核心概念上学生应达到哪一个学科能力都进行了标记，建立了学生学科能力的标记模型。然后，通过对学生的试题作答数据进行分析，就可以通过数据仿真出学生对该知识的掌握程度，并以此，进行个性化推荐。

　　人工智能教师的第三个角色，是成为问题解决能力测评的素质提升教练，协助教师评估学生问题解决能力的发展，并通过综合性项目学习提升学生素质。我们在评价学生时，除了所学的知识外，还要考察学生的问题解决能力。也就是说，需要判断学生在解决问题时的分析能力、策略形成能力、高级认知能力等。在学生进行问题解决时，电脑通过关键环节决策中留下的路径数据、点击数据、交互数据等，再通过对交互数据的时序分析、模式分析、行为模式聚类等，仿真并计算出学生的认知能力、计划执行能力、实践操作能力、结果整合能力、知识迁移能力等问题解决能力，从而对学生的综合素质、综合问题解决能力做出评价，生成报告。

　　人工智能教师的第四个角色，是成为学生心理素质测评与改进的辅导员，协助教师及早发现学生的心理问题并及时给予干预。我们不仅要了解学生的知识、能力，还要了解他的认知能力与心理状态，即综合心理素质。我们可以了解学生的心理状态及专业综合素质测评结果，包括成长潜力、网络成瘾、学习感受等，从而形成详细的分析报告，帮助教师了解真实的学生。

　　人工智能教师的第五个角色，是成为体质健康监测与提升的保健医生，帮助教师基于数据，精确了解学生体质发展及健康状况，并给出促进发展的训练方案。借助这些智能运动器具，我们采集学生体质健康的行为数据，以此为基础，转化成心率、血氧、力量、耐力、运动、加速度等体质健康数据，然后与青少年体质健康的静态常模数据进行匹配，发现学生在体质、运动技能、健康知识等方面的问题，并积极干预。

　　人工智能教师的第六个角色，是成为反馈综合素质评价报告的班主任，在期末或其它关键时间为学生、家长提供全面、客观、有科学数据支撑的综合素质评价报告。我们建立了一个“智慧学伴”学习平台，集成了心理、体质、学科知识、学科素养等模型，得出包括知识、能力、非智力因素等的学生综合素质评价报告。也就是说，学生评价不再是简单的分数，而是一份含有300个参数的报表，将学生的学科素养水平、学科能力层级、行为状态等可视化地展现出来。

　　人工智能教师第七个角色，是成为个性化智能教学的指导顾问，实现因人而异、因情境而异的个性化智能教学。个性化智能教学根据学生学习的历史数据建立认知模型、推理引擎后，不仅能给学生推荐相应的知识，更能推荐相应的服务以及知识背后的人际网络，实现因人而异的个性化学习方案，进而实现精准诊断、智能推荐。

　　未来的教育将进人教师与人工智能协作共存的时代，教师与人工智能将发挥各自的优势，协同实现个性化教育、包容的教育、公平的教育与终身的教育，促进人的全面发展。

　　一方面，教育中的人工智能能够让教育知识、心理知识和社会知识等以精确的方式呈现。那些看不见的隐性学习过程，可以通过人工智能加以显现。在基于人工智能精确了解学生数据的前提下，未来教育将由教师和人工智能共同为学生提供权威的学习支撑、精准的学习内容和学习活动，实现多元的教育服务供给。在此基础上，学生将得到全面和有针对性的发展，个性化教育将从理想变成现实，焕发出强大的生命力。

　　另一方面，人工智能教师能够连接正式学习与非正式学习环境，教育将更开放，泛在学习会逐渐成为基本形态。学习不仅发生在课堂上，也发生在日常生活中;知识不仅来源于学校老师，也来源于无处不在的人工智能教师。人们通过无处不在的终端连接智能化的知识网络和人际网络，实现人人、时时、处处可学的终身学习。

　　

       文章选自《开放教育研究》2018年第1期，作者余胜泉，有删减。