教育数字化转型背景下人工智能教育应用的态势——基于文本数据挖掘的分析.pdf
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1、书 书 书第卷第期 年月 ,教育数字化转型背景下人工智能教育应用的态势 基于文本数据挖掘的分析张文超基金项目:广西教育科学“十四五”规划 年度广西教育科学重点研究基地重大课题“大数据背景下乡村教师信息化领导力提升路径研究”()。作者简介:张文超,广西师范大学教育学部讲师,博士,主要从事信息技术教育应用研究。李世瑾,胡艺龄,顾小清如何走出人工智能教育风险的困局:现象、成因及应对电化教育研究,():张坤颖,张家年人工智能教育应用与研究中的新区、误区、盲区与禁区远程教育杂志,():摘要:随着教育数字化转型的推进,人工智能教育应用受到更多关注,迫切需要对人工智能教育应用的态势进行辩证、系统的梳理。基于
2、文本数据的分析发现,人工智能教育应用形成了关注热点,面临着机遇与挑战。人工智能教育应用的健康发展要关注三点:明确应用目的,规避技术风险;提升理性认知,规范实践应用;逐级开展实践,产生真实效果。关键词:人工智能;人工智能教育应用;教育数字化转型;文本数据挖掘中图分类号:文献标志码:文章编号:()随着教育数字化转型,人工智能教育应用受到广泛关注,成为学术界、产业界以及教育界的热点话题。然而,人工智能是“高能”的,但不是“万能”的。我们应全面分析人工智能教育应用的真实情况,对相关风险进行预判并归类。人工智能教育应用虽然有“新区”,但存在着“误区”与“禁区”。我们要以辩证的、系统的和前瞻性的视角对人工
3、智能教育应用进行审视,准确认知人工智能对教育的影响。这样有助于人工智能教育应用的健康发展。本文研究基于两类文本数据。第一类数据是在知网中以“人工智能教育应用”为关键词检索到的学术论文的摘要,作为学术性视角分析的文本数据。第二类数据是在百度等网络平台搜索到的文本,作为社会性视角分析的文本数据。两类数据约为 万字。笔者采用文本数据挖掘的混合型研究范式,从宏观上分析人工智能教育应用的关注点,再基于分析模型对文本数据内容进行“优势”“劣势”与“机遇”“挑战”的编码,形成人工智能教育应用的分析模型,进而对人工智能教育应用的态势进行系统性分析,以便我们全面地了解人工智能教育应用的生态。一、人工智能教育应用
4、的关注点利用 导出人工智能教育应用相关高频词共现图后发现,人们的关注点可以划分为 大区域(见图),并可归纳为外在环境变革、内在功能价值两大类。关于外在环境变革,关注点集中于“数字化转型”“体系政策”“制度机制”“疫情防控”等对人工智能教育应用带来的机遇与挑战。关于内在功能价值,关注点集中于“优势作用”“能力提升”“技术应用”“问题解决”“人才培养”“提供服务”等人工智能教育应用的功能与价值。结果显示,人们对人工智能教育应用的关注并不只倾向于某一方面,以往研究多是仅从外在环境变革或内在功能价值的某一视角展开分析,并不符合社会整体对人工智能教育应用的实际关注。人工智能技术的发展扎根社会环境的变革,
5、相关研究也应认清和顺应社会环境的变革。对人工智能教育应用的分析,应关注人工智能在教育教学中真正可以起到的优势作用,同时兼顾社会数字化转型、政策导向等外部影响因素。图人工智能教育应用的关注点图学术性关注点与社会性关注点的差异本文还利用了 的“对应分析”功能,探讨了人工智能教育应用的学术性关注与社会性关注之间的差异。结果显示,有关人工智能教育应用的学术性文本与社会性文本两者的高频关联词语存在显著差异,且分布区域互不重叠(见图)。人工智能教育应用学术性文本的高关联词语是“教育”“教学”“学习”等,而社会性文本的高关联词语种类更多、范围更广。该结果反映了有关人工智能教育应用的学术研究缺少社会性关注的问
6、题。人工智能教育应用不仅是面向未来的教育应用,还应该是符合现状的教育应用。对其进行研究不仅需要探索人工智能在未来教育教学中的功能,还需要冷静审视人工智能教育应用中学术界的认知与社会一般认知之间存在的偏差与矛盾,以保证学术界的科研成果能真正作用于社会现实情境下的教育教学。二、人工智能教育应用的态势通过对收集到的文本进行编码,最终形成了以下的人工智能教育应用分析模型(见下页表)。其中,优势与劣势指人工智能教育应用能够对教育教学产生积极或者消极的影响,是关于其 内在特点的系统性分析,机遇与挑战指人工智能教育应用所面临的有助于或阻碍其发展的要素,是关于其外在影响的系统性分析。通过该模型,可以从内在与外
7、在两大方面更全面、更系统地解析人工智能教育应用的态势。表人工智能教育应用的犛犠犗犜分析模型优势劣势学生学习方面:个性化学习教师教学方面:精准化教学教学评价方面:动态化评价学校管理方面:智能化管理学习环境方面:全局化生态特殊教育方面:全纳化教育显隐性技术缺陷:算法黑箱、算法偏见对学生的影响:学生个性发展异化对教师的影响:教师角色转变困境对师生关系的影响:师生间的信任危机对教育整体的影响:引发教育的不公平机遇挑战技术推力:数字智能技术发展加快教育转型政策助力:国家政策与战略的重要组成部分热点关注:教育研究领域的热点与普遍关注前期基础:前期教育信息化奠定了良好基础固有理论冲突:技术哲学固有的理论冲突
8、社会环境影响:新旧技术环境迭代的矛盾教师接受度低:对技术的抵制惯性实践过程受挫:融合失衡与应用误区相关研究不足:基础理论与应用研究薄弱(一)人工智能教育应用存在的优势 促进个性化学习人工智能教育应用在促进学生个性化学习方面有突出作用。个性化学习是指以学生个性差异为基础,以促进学生个性发展为目标的学习范式。在传统的教师与学生“一对多”的教学方式中,学生的个性化学习“受制于”教师,难以有效实现每个学生的个性化学习。在人工智能技术的赋能下,信息技术设备与人工智能技术组成了一个虚拟空间,每一个学生都有机会实现个人与现实教师、虚拟教师、现实同伴、虚拟同伴等的多线交流。机器学习、深度学习等人工智能技术加持
9、下的多线交流,可以为学生提供更丰富的学习内容、更精准及时的反馈、更多元的学习评价,促进学生个性化学习。辅助精准化教学在教师教学方面,人工智能教育应用可以促进精准化教学的开展,推动教师在“教学”关系中转向辅助者角色。人工智能技术在赋能教师教学方面包括差异教学、增强教学、协同教学等方面,这推动了教师原有认知结构与教学方式的转变,使得教师的职责从事实上的“知识传播”为主转变为“思维方式培养”为主。在人工智能技术的助力下,教师的教学设计、教学管理、教学反馈等都可以实现从学生个体思维差异到群体思维共性的精准教学。人工智能教育应用为解决传统课堂教学所存在的学情了解不及时、反馈不及时等问题,带来了新的可能性
10、。形成动态化评价在教学评价方面,人工智能教育应用使得学生能力和知识水平评估突破纸笔测验的局限,转向过程性评价、综合能力评价和动态性评价。人格与心理健康评估依据多模态数据,有望实现无痕式 黄荣怀,李敏,刘嘉豪教育现代化的人工智能价值分析国家教育行政学院学报,():孙妍从“知识图谱”到“人机协同”:论人工智能教育对教师的重塑和挑战高教探索,():和伴随式评估。以往的教学评价多以短期单点式的总结性评价方式来评定学生某一时段的学习成果,且各阶段的评价结果并未形成系统性关联。在人工智能教育应用中,教学评价可以实现动态化评价。教学前通过学生模型数据(学生的知识、倾向、认知风格及兴趣爱好等信息)预先评估学生
11、的准备情况和学习需要,教学中监控学生的学业进步、诊断学习困难,教学后判断整体学习效果并提供可视化反馈。协助智能化管理在学校管理方面,人工智能教育应用可以使学校事务管理智能化。人工智能用于教育管理,能实现对学校大量数据的检测、处理、调整和预测工作,使构建一所智慧化学校成为可能。在学校事务管理中,教育管理者的教育决策起着举足轻重的作用。人工智能教育应用改变了以往的教育决策方式,给教育决策者提供了更多元的决策信息,形成了基于大数据支撑的教育决策方式,促进学校事务管理科学化、智能化。学校运行中产生的海量师生数据,通过人工智能的处理和分析转化为促成教育决策的基础,实现教育数据到教育决策的智能化转化。学校
12、管理者可以利用人工智能及时排除校园中可能出现的障碍。例如,校园安全隐患、师生心理健康问题、学业不良与辍学问题等。构成全局化生态在学习环境方面,人工智能教育应用促使全局化生态的形成。人工智能技术支持下的学习环境是一种云端一体化、支持深度学习和协作共享的自适应学习环境。这是一个学习者随时随地可以访问的、深度参与的、跨学科解决问题的学习平台。当人工智能技术介入教育生态系统时,教育边界被打开,打破了常规学习环境中知识获取的单一通道。在人工智能教育应用中,以 为核心的网络化的教学平台联通了课堂内外,拟人化的 教师突破了现实教师的工作负荷,多元化的智能互动模式提供了更丰富的学习渠道,为学生提供了可以沉浸式
13、学习的教育生态。支撑全纳化教育在特殊教育方面,人工智能教育应用推动全纳化教育的发展。作为整个国民教育的重要组成部分,特殊教育与人工智能的结合同样具有无限的可能性。人工智能技术极大地延伸了人类器官功能,为聋哑学生、听障学生、视障学生、智障学生、自闭症患者及肢体残疾者的学习及生活带来便利,提供缺陷补偿。人工智能技术能够改善有阅读障碍、书写困难、数学障碍、自闭症等儿童的病症,能够作为克服学习障碍的技术手段,服务于学习障碍儿童的教育。凭借人工智能在特殊教育中的诊断、干预、评估与服务等方面的应用,可以缩小特殊人群与主流人群在教育方面的差距,满足弱势群体接受优质教育的权利,推动全纳教育的发展。(二)人工智
14、能教育应用存在的劣势 显隐性技术缺陷人工智能教育应用究其本质仍是技术在教育中的融合。人工智能技术虽然拥有强大的功能,但仍存在显性与隐性的技术缺陷。显性技术缺陷方面主要体现在硬件设备的外在表征与内在动能上。一方面,智能机器人作为人工智能教育应用的外在表征的代表,其外形逐渐拟人化,但仍然无法达到人类精细的面部情感、肢体动作等的表现。另一方面,电力是人工智能各功能正常运转的基本内 唐烨伟,郭丽婷,解月光,等基于教育人工智能支持下的跨学科融合模式研究中国电化教育,():郭利明,杨现民,段小莲,等人工智能与特殊教育的深度融合设计中国远程教育,():王永固,王蒙娜,李晓娟人工智能在儿童学习障碍教育中的应用
15、研究综述远程教育杂志,():在动能,为此,人工智能教育应用无法完全避免停电、无电等无外在动能供给时无法正常运作的问题。相较于可预见后果的显性技术缺陷,人工智能的隐性技术缺陷对教育的影响更隐蔽、更深刻。数据与算法是人工智能的基础,然而数据、算法的确定性与教育的不确定性之间存在着矛盾,因算法黑箱与学习分析不深故而智能教育机理与规律不明。人工智能教育应用中潜在的设计偏见、数据偏见和算法偏见,会让人工智能教育应用的个性化、精准化、动态化、智能化、全局化、全纳化优势被烙上“偏见”印记,进而导致认知局限、伦理危机、评价偏差和教育风险。在教育中的不安全使用,泄露师生的个人信息,将引发信息失范与信息安全等问题
16、;在教育中的过度使用,将导致师生过分依赖,造成使用者趋易避难、迷失自我,久而久之将丢弃人本身的复杂性和丰富性,违背教育的初衷。学生个性发展异化作为数字原住民的学习者,他们成长于人工智能的时代,人工智能渗透到他们的生活、学习、工作的各个方面。人工智能给学习者提供个性化服务的同时,也剥夺了大量学习者原有的自我认知的机会。智能技术对教育领域的过分干预不仅可能引起主体意识的缺失,还愈发固化人们理性主义的盲目崇拜。有研究者认为,学习者与人工智能之间的交互实际上是人与数据之间的交互,扎根于实证主义与理性主义的数据赋能难以让学习者浸润情感体验与人文主义关怀。学习者由于长期使用智能技术,很容易形成“技术心流”
17、的陋习,即学习者过度迷恋技术交互而进入忘我状态,甚至抗拒技术之外的任何事物感知。人工智能教育应用中,学习者存在被物化的可能,可能再次成为学校教育中的被塑造者,主体权利可能被隐蔽式剥夺,极有可能丧失自我,变得和机器一样机械,其独立性和自主性终将消磨殆尽。教师角色转变困境关于人工智能在教育中的全能覆盖最终是否会导致教师职业被取代的问题有待进一步考证。不能否认的是,人工智能融入教育确实对教师的存在价值、角色定位和职业素养提出了新要求,让教师陷入了新一轮技术更新而产生的角色转变困境中,主要体现在以下两个方面:首先是教师“教书匠”角色转变困境。人工智能可能导致教师主体性缺失,引发教师角色的“脱嵌”与“消
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