|
在人工智能時(shí)代，AI等新興技術(shù)日益滲透到社會(huì)生活的方方面面,，引發(fā)了政治,、經(jīng)濟(jì)、軍事、教育等領(lǐng)域的變革,。當(dāng)前,，AI進(jìn)入學(xué)校課堂，形塑著學(xué)校形態(tài)和教育活動(dòng),，真人教師與AI教師聯(lián)袂執(zhí)教的雙師課堂悄然興起并快速發(fā)展,。本文從主體視角分析AI教師的應(yīng)用現(xiàn)狀和研究進(jìn)展，闡釋AI教師開發(fā)緣起,、AI教師的含義與角色以及AI教師開發(fā)的挑戰(zhàn)與路徑,，形成對(duì)國際AI教師研發(fā)的歷史性和全面性認(rèn)識(shí)，為我國發(fā)展AI教師和構(gòu)建雙師課堂提供可資借鑒的思路和經(jīng)驗(yàn),。 AI教師：開發(fā)緣起 及含義角色 AI教師能夠提升學(xué)生認(rèn)知能力,，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生社會(huì)交往,，規(guī)范學(xué)生動(dòng)作技能,。故而，AI教師得以開發(fā)并在國外發(fā)展迅速,。相比服務(wù)型機(jī)器人和軍事機(jī)器人,，AI教師承載著人類革新教育的期望，被賦予了特定的涵義和角色,，承擔(dān)著相應(yīng)的職責(zé),。得益于人工智能三駕馬車“算法”“算力”和“數(shù)據(jù)”的進(jìn)步，AI教師根據(jù)教學(xué)實(shí)際和學(xué)生需要,，可以扮演不同教育角色,。因此，AI教師是指一種特殊的類腦智能型的類人機(jī)器人,，具有卓越的教學(xué)專業(yè)能力,，具化為四種類型機(jī)器人，即AI學(xué)伴（Robot as Companion and Peer）,、AI學(xué)生（Robot as Care-eliciting Companion）,、遠(yuǎn)程呈現(xiàn)AI教師（Telepresence Robot Teacher）以及課堂AI教師（Robot as Classroom Teacher/Classroom Teacher Robot）。AI教師將帶來一個(gè)智能教育化的新時(shí)代,。
AI教師開發(fā)的 挑戰(zhàn)與路徑 雖然越來越多的理論探索和實(shí)證研究證實(shí)了教育人工智能的廣闊前景,，但也揭示了該領(lǐng)域面臨的若干問題。歸納起來,，開發(fā)和運(yùn)用AI教師正在遭遇四大挑戰(zhàn),。利用AI技術(shù)支持教育教學(xué)活動(dòng)存在諸多挑戰(zhàn),。困難之一在于AI教師和人類學(xué)生的互動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化,。AI教師在受控的環(huán)境中可以自主運(yùn)行，但在不受控的條件下，AI教師無法進(jìn)行完全自主的社交行為,。準(zhǔn)確地感知社會(huì)世界,，是AI教師與外界發(fā)生聯(lián)系、走向行為得體的第一步,。雖然近年來語音自動(dòng)識(shí)別,、模式識(shí)別和社會(huì)信號(hào)處理等技術(shù)有所發(fā)展，但沒有在所有領(lǐng)域和各個(gè)人群中取得足夠的進(jìn)展,。相反,，一些替代性輸入技術(shù)，如“可穿戴設(shè)備”或“觸控平板電腦”,，不僅可用來讀取學(xué)習(xí)者的反應(yīng),，還可用來監(jiān)測學(xué)習(xí)者的參與度，跟蹤學(xué)習(xí)者的表現(xiàn),。為推動(dòng)AI教師自主化社交行為的實(shí)現(xiàn),，多個(gè)研究領(lǐng)域融合交叉并提出了可能方案。機(jī)器人技術(shù),、納米電子學(xué),、合成生物學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，使建立在生物性基礎(chǔ)上的機(jī)器人成為可能,。當(dāng)前，實(shí)時(shí)計(jì)算和低成本身體傳感器的最新成果,，為創(chuàng)造人體穿戴設(shè)備的新形式提供了可能性,。這些設(shè)備具備采集環(huán)境數(shù)據(jù)和人類生物信號(hào)的能力，并自動(dòng)重新配置其自身,，進(jìn)而恰當(dāng),、及時(shí)地實(shí)施任務(wù)。研究證明,，根據(jù)學(xué)習(xí)者的情感狀態(tài),，AI教師選擇合適的元認(rèn)知學(xué)習(xí)策略和情感支持策略，配以適當(dāng)?shù)氖謩?、目光等身體語言,，能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和記憶產(chǎn)生積極影響。然而,，將AI引入人類環(huán)境,，需要賦予它們互動(dòng)的能力。這些能力包括感知人類發(fā)出的信號(hào),，做出恰如其分的反應(yīng),，理解和生成自然語言,，進(jìn)行推理以及根據(jù)特定情境設(shè)計(jì)和執(zhí)行動(dòng)作。因此,，將AI應(yīng)用于課堂教學(xué),，需要考慮解決AI教師如何進(jìn)行教學(xué)判斷、教學(xué)決策進(jìn)而做出教學(xué)行為的難題,。這對(duì)于人類教師而言,，也是一種挑戰(zhàn)，更遑論AI教師,。此外,，僅僅增加AI教師的社交行為不一定能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，某些不當(dāng)?shù)纳缃恍袨闀?huì)分散學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力,。因此,，如何結(jié)合真實(shí)的課堂環(huán)境和教學(xué)任務(wù)來精心設(shè)計(jì)AI教師的教學(xué)行為，至關(guān)重要,。其他問題包括如何避免學(xué)習(xí)者過度依賴或拒絕使用AI教師等問題,，也亟待探討。技術(shù)上,，人工智能,、工程學(xué)和教育學(xué)專家需要在人臉和情感識(shí)別、行為和意圖預(yù)測,、語音處理以及其他方面開發(fā)新方案,。伊利諾伊大學(xué)研究者正在研發(fā)“心靈機(jī)器人”（psychic robot），實(shí)質(zhì)是一種新的計(jì)算機(jī)算法,，它試圖使機(jī)器能夠觀察人類肢體動(dòng)作來預(yù)測他的下一步行為,。比如，當(dāng)AI教師感知到學(xué)生手臂移動(dòng)時(shí),，系統(tǒng)便自動(dòng)分析該生手臂移動(dòng)的意圖,，是舉手發(fā)言還是動(dòng)手打人。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和普及,，越來越多的技術(shù)被應(yīng)用到學(xué)校教育當(dāng)中,。人工智能技術(shù)能否發(fā)揮作用、發(fā)揮多大作用,，取決于教師,、學(xué)生和其他利益相關(guān)者的接受與應(yīng)用程度。研究指出,，年長學(xué)習(xí)者接受和使用AI的意愿比年輕學(xué)習(xí)者低,。許多學(xué)生屬于數(shù)字土著一代?；ヂ?lián)網(wǎng),、人工智能等高新技術(shù)不僅是他們生活的重要組成部分,，而且無時(shí)無刻不在形塑著他們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)、對(duì)教育技術(shù)和數(shù)字化學(xué)習(xí)的態(tài)度和接受度,。因此,，AI教師可以有效輔導(dǎo)兒童和青少年,。然而,，許多年長學(xué)習(xí)者卻是數(shù)字移民，其生活習(xí)慣,、認(rèn)知方式,、學(xué)習(xí)方法、技術(shù)信念等與數(shù)字土著存在較大區(qū)別,。他們?nèi)鄙偈褂眉夹g(shù)的技能和自信心,，產(chǎn)生消極畏難甚至反感抵制的情緒。因此,，AI教師是否同樣適用于年長學(xué)習(xí)者依然是個(gè)未知數(shù),。目前，為使社交機(jī)器人更加普遍地應(yīng)用于人類生活的各個(gè)方面,，研究者們已經(jīng)開始探討種族,、性別、宗教,、年紀(jì)以及形狀和用途等是否以及如何影響人類對(duì)機(jī)器人的接受度,。將AI引進(jìn)教育教學(xué)活動(dòng)，除了產(chǎn)生技術(shù)和實(shí)踐問題,，還帶來了倫理挑戰(zhàn),。面對(duì)AI教師，人們存在兩種疑慮：一是在多大程度上,，人類將教育委托給AI教師,。AI教師可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，但AI教師的實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能帶來泄露人類隱私的隱患,。部分學(xué)生因受到AI教師的“窺探”而感到不適,。二是如同電話、短信,、電子郵件,、QQ微信等社交網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，AI教師也將會(huì)影響人類師生之間,、生生之間的交往,。當(dāng)前AI教師已經(jīng)能夠在一些方面服務(wù)于學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活，這已開始挑戰(zhàn)著父母與孩子,、教師與學(xué)生之間的關(guān)系發(fā)展,?？紤]到機(jī)器人可能帶來的深刻影響，人類在重視技術(shù)發(fā)展的同時(shí),，也需要對(duì)其進(jìn)行倫理規(guī)制,。政府需要系統(tǒng)評(píng)估AI應(yīng)用可能產(chǎn)生的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)制定相關(guān)政策，比如2019年4月8日歐盟委員會(huì)頒發(fā)《人工智能倫理準(zhǔn)則》（Ethics Guidelines for Artificial Intelligence）,。研究者應(yīng)將神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)研究的適宜道德成果等轉(zhuǎn)化為算法,，使AI具備一定的道德判斷和選擇能力。同時(shí),，規(guī)定AI的使用規(guī)模,、范圍和時(shí)間等。使用者則應(yīng)充分尊重和正確使用AI,，不破壞,、不誤用、不濫用AI,。
未來研究趨向 世界各國關(guān)于AI教師的研究尚處于初始階段,，還有許多問題需要深入探究，比如：需要跟蹤研究AI教師與人類學(xué)生關(guān)系的建立與發(fā)展,；需要更加全面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),，對(duì)比AI教師的課堂教學(xué)效果與運(yùn)用其他教學(xué)方法的教學(xué)效果；對(duì)比人類教師與AI教師的教學(xué)有效性,；以及假設(shè)學(xué)生沒有善待AI學(xué)伴或AI學(xué)生,，這對(duì)他們對(duì)待其他孩子將產(chǎn)生哪些影響等。AI教師開發(fā),，已經(jīng)凸顯為新時(shí)代一個(gè)重大科學(xué)問題,，亟須AI、神經(jīng)科學(xué)與教育等學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行超學(xué)科交叉融合,，在類人機(jī)器人,、類腦智能、類師智能,，特別是師德智能與教學(xué)智能,、智能化教育教學(xué)方式、AI教師教育與政策創(chuàng)新等新型共通問題上,，取得突破,。
|
