2022人工智能教育蓝皮书:现状、挑战与发展建议|附下载

AI1年前 (2023)发布 aixure
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导读:周 丹 腾讯青少年人工智能教育负责人 吴朋阳 腾讯研究院智慧产业研究中心主任 人工智能作为新一轮科技革命和产业革命的重要驱动力量,正在深刻改变人们的生活、工作和教育学习方式,人工智能技术越来越多地应用在教学管理的各个环节,人工智能课程也逐渐成为…

周 丹腾讯青少年人工智能教育负责人

吴朋阳腾讯研究院智慧产业研究中心主任

人工智能作为新一轮科技革命和产业革命的重要驱动力量,正在深刻改变人们的生活、工作和教育学习方式,人工智能技术越来越多地应用在教学管理的各个环节,人工智能课程也逐渐成为中小学阶段的重要教学内容之一。

为贯彻落实《中国教育现代化2035》,更全面地调研我国中小学人工智能课程教学和技术赋能教育的现状,腾讯研究院联合华东师范大学、中国教育科学研究院开展全国人工智能教育现状调研,编写了《2022人工智能教育蓝皮书》,旨在为未来中小学人工智能教育落地提供有效路径参考。

本次蓝皮书面向全国25个省市的中小学校长、教师和学生进行问卷抽样调查,从2021年9月至10月获得有效问卷总计超过19万份,样本量较为充分。蓝皮书从人工智能教育的定义及应用比较、人工智能赋能教育的技术应用情况、人工智能课程的教学设置及师资实践等维度,通过不同地区校长、教师和学生不同视角的比较研究,反映出当下人工智能教育的现状及挑战,并对未来发展给出建设性建议。(文末提供本报告电子版和纸质版的获取方式)

人工智能教育的内涵和关键词

教育学者从不同的视角和层次出发,按照观点内容的指向性,将人工智能教育的内涵分为三大类:第一类是工具,人工智能教育即人工智能赋能教育,主要指向人工智能的应用层面,支持教、学、管、评等教育活动的技术手段,利用智能工具对教育系统各要素进行自动分析,支持规模化教学与个性化学习,加快人才培养模式和教学方法的改革。第二类是内,人工智能教育即人工智能课程教学,以人工智能为学习内容的教育,包括人工智能知识教育、应用能力教育和情意教育等,是提升个体人工智能素养的泛学科性教育。第三类是工具与内容的组合,将以上两类观点进行整合,实现学习层面与应用层面的统一与融合。

图1 人工智能教育的分类

工具:

人工智能赋能教育的重要发现

1.学校信息化智能系统建设仍处于“重硬轻软”阶段。受访学校的信息化硬件设备总体情况较好,并配备了一定数量的智能设备,但是人工智能技术教育应用的相关软件系统还较为欠缺。

图2 学些所拥有的人工智能软硬件教育装备情况(N=1423)

图3 学校在课堂教学中应用人工智能技术的情况(N=1423)

2.学校管理层愿意推进人工智能教学应用,同时对系统安全诉求强烈。受访校长对人工智能技术在学校管理方面的应用满意度较高,并且愿意继续推进人工智能技术在学校中的进一步应用;学校都愿意通过设立“教学服务团队”、“邀请人工智能专家提供指导”等渠道为人工智能在教育方面的应用提供支持;校长们还认为教师最需要的外部支持是为教师创造在教学中使用人工智能产品的文化氛围、配置成熟的人工智能教学应用产品、增加教师在教学中使用人工智能产品的激励机制。由于人工智能技术在教育应用中可能导致师生的个人信息泄露或被监视等问题,因而校长对搭建校园安全预警防范系统的态度较为强烈。

图4 校长对人工智能技术在学校管理应用的满意度情况(N=1423)

3.教师整体认可人工智能教学工具的价值,但也受阻于相关产品的不成熟和系统培训的缺乏。受访教师对人工智能在教学中的应用较为满意,认为在教学中应用人工智能技术可以提高他们的教学自信心,但同时也反映在操作人工智能产品中遇到困难的问题。教师认为最阻碍在教学中有效应用人工智能技术的因素是缺乏成熟的智能产品以及配套的资源与服务,其次是中小学中缺乏对一线教师进行人工智能相关课程的系统培训。

图5 教师应用人工智能技术的阻碍因素(N=26806)

4.学生普遍愿意使用人工智能学习工具,希望获得个性化评估与辅导。大部分受访学生都对人工智能教育持有积极的态度,愿意使用人工智能学习工具,并认为使用人工智能技术会促进学习。仅有不到一半的受访学生使用过人工智能学习工具辅助学习,使用过的学生则都能够利用人工智能学习工具自主获取所需要的学习资源,实现学习方式的多样化。

图6 学生使用人工智能学习工具的类型(N=54684)

大部分受访学生认为,智能评价系统从不同角度分析学习数据,能精准反映实际学习情况,对学习有很大帮助,并期望智能学习工具能够基于问题给予学生详细的解析思路和过程,在此基础上配备相应的讲解视频,全方位多角度地对学生进行有针对性的辅导。

图7 学生期望的智能学习工具(N=46462)

内容:

人工智能课程教学的重要发现

1.政府拨款采购是人工智能课程资源配置的主要方式。受访学校拥有的智能技术硬件设备或软件设施等资源,超过半数以上是通过“政府拨款采购”的方式获取的,这表明在人工智能进入中小学的过程中,政府发挥着重要的作用,为课程资源的配置提供坚实的政策和资金支持。

图8 人工智能课程资源获取途径(N=1423)

2.学校管理层普遍积极推进人工智能课程,教师能力培养和课程体系完善是当务之急。对于中小学人工智能课程的发展前景,大多数的受访校长保持积极的态度,认为人工智能课程具有光明的应用前景。超半数的受访学校已经开设或正在筹备人工智能教育教学活动,聚焦人工智能课程的教师培养、课程规划以及硬件设备、设施环境等。

图9 人工智能教育教学活动的开展情况(N=1423)

图10 学校开展人工智能课程建设的主要工作类型(N=838)

3.人工智能课程的教师数量较少,大部分教师认为自身专业知识和能力一般需要进行系统培训。受访的中小学校中,参与人工智能课程教学活动的教师数量较少,专职讲授人工智能课程的教师寥寥无几,大多数受访教师认为自己对于人工智能专业知识和相关工具的掌握程度一般,且开设的人工智能课程尚处于了解与体验阶段,授课时间频率在1周1课时。

图11 教师对人工智能相关知识的掌握情况(N=2159)

图12 教师开设人工智能课程的阶段(N=2159)

讲授人工智能课程的教师普遍认为,中小学有必要开展与人工智能教学相关的职前培训,仅有三成左右的教师在高等教育阶段接受过人工智能教学培训,且认为培训课程的难易程度适中。

中小学人工智能课程教材的获取途径主要分为两种:直接采购和自主研发;教材的购买主体一般为学校,而教材的开发主体一般为人工智能课程教师,仍有近三分之一的教师表示其所在学校的人工智能课程并没有配备相应的教材资源。

图13 人工智能教材资源的配套情况(N=838)

4.学生学习人工智能课程普遍喜欢课外活动、竞赛等多元化的教学方式。大部分受访的学生对自主探究和小组合作的授课形式表示满意,认为项目式的学习方式有益于教学活动的开展,贴近生活的情境学习可以激发他们的学习兴趣,运用人工智能技术解决问题的方法能够提高他们动手实践和创新思维的能力,希望学习人工智能课程可以走出课堂,参加丰富多元的课外活动或竞赛。

图14 学生期待的人工智能课程开展形式(N=105955)

地区发展差异分析

1.东部地区学校的信息化基础设施情况和人工智能设施设备情况都是最好的,而东北地区的人工智能系统情况不够乐观,这将导致地区间差异逐渐拉大,更会影响后续人工智能课程的开设与发展。

图15 不同地区学校在课堂教学中应用人工智能技术情况

2.东部地区的校长对于人工智能在教育管理上的应用持有赞同态度的比例最高,而东北、中部、西部地区的认同态度比例明显低于东部地区,中部地区最低。

图16 不同地区校长对工智能教育管理应用的赞同比例

3.目前各区域人工智能教师培训内容以人工智能教育的理念和理论为主,其中东部地区人工智能教师的培训内容丰富度最高,其他各方面的占比均高于其他地区。

图17 不同地区人工智能教师培训内容

4.根据学生使用人工智能工具类型可看出,东部地区中小学生能够自主寻找网络资源满足自己的学习需求,并根据系统的评价与反馈进行自我反思,其信息化素养较高且利用技术解决现有问题的意识也比较强烈,人工智能工具对西部地区中小学生的学习有着更为明显的促进作用。

图18 不同地区学生使用人工智能工具情况

5.大部分区域中开设人工智能课程的学校已经具备相关的配套教材资源,其中教材获取途径以学校自主研发为主。

图19 不同地区人工智能教材配套情况

6.在“双减”政策下,各区域均考虑开展人工智能课程的课后托管服务,其中中部地区最为突出。

图20 不同地区学校考虑开展人工智能课后托管情况

人工智能教育的未来展望

综观人工智能教育发展现状和主要问题,未来发展可从以下几个方面重点考虑:

一是构建公平而有质量的人工智能教育生态系统。人工智能发展带来了社会全方位的变革,也对教育提前布局人力资本提出前所未有的要求。首先,从国家战略的角度要对人工智能教育进行顶层设计,在国家层面制定宏观的规划与方案,再根据地区的差异因地制宜进行调整。其次,国家要大力投资与人工智能教育相关的研究项目,制定高精尖人才培养政策,建设人工智能精英人才库,为人工智能人才提供实践的大舞台。最后,要树立正确的人工智能价值导向,培养人工智能时代具有社会责任感的中国公民,并高度重视人工智能教育发展可能带来的伦理问题,为构建一个和平、包容、稳定的社会做出贡献。人工智能专业人才的培养,不仅依托智能化资源与内在价值认同等基础条件,也需要社会生态与文化情境的有力支撑。

二是提高教师应用人工智能教育技术的能力。未来的课堂,将由人类教师与人工智能教师共同协作承担教学任务,两者各自发挥优势,各司其职。其一,积极开展跨校际、跨区域的教研活动,利用课堂教学智能分析系统,结合不同地区优秀教研员的点评分析,为研修教师提供精准服务,指导、组织、协助研修教师进行深度学习。其二,组织开展人工智能的相关技能培训,转变教师的教学理念,帮助教师精准掌握人工智能的技术,完善学校教师的激励机制,推动教师积极应用人工智能技术开展教学活动,协同实现个性化教育、公平教育与终身教育, 促进人的全面发展。

三是推动学校教育评价改革,完善学生评价机制。响应《深化新时代教育评价改革总体方案》中提出的“改进结果评价、强化过程评价、探索增值评价、健全综合评价”、“提升教育评价的科学性、专业性、客观性”的明确要求,一方面,借助大数据、人工智能等技术,以学生在学习过程中的动态数据为基础,实施学习诊断分析,建立围绕学生成长的数据档案,探索各学段学生学习情况的全过程纵向评价。另一方面,优化教育评价方式和转变评价焦点,定期完成核心评价指标的统计和分析,聚焦学生核心素养发展,构建“五育并举”的学生综合素质评价体系,推动德智体美劳全要素的横向评价落地,构建一条完整的人工智能赋能教育领域的清晰路径。

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