构筑“人工智能+教育”的生态系统（1）

吴永和¹ 刘博文¹ 马晓玲²

(1.华东师范大学教育学部教育信息技术学系，上海2.华东师范大学经管学部信息管理系，上海200241)

摘要：近期国内召开的人工智能教育论坛，进一步促进了“人工智能+教育”研究的深入和应用推广，同时也为人工智能(AI)向“人工智能+教育”发展提供了技术基础发展过程可分别从时间和技术两个维度进行划分，其在发展过程中不断与教育结合，产生了大量的研究成果，这为“人工智能+教育”提供了理论指导。通过高频关键词云图和共词网络图分析透视了目前的研究现状，认为国内外各企业教育智能产品应用，是推进“人工智能+教育”的动力;国家颁布了一系列人工智能发展战略政策，特别强调教育应用，为“人工智能+教育”提供了政策保障。进而从孕育条件、特征、作用三方面阐述了“人工智能+教育”的内涵，从应用形态、技术架构、业态趋向等要素构建了“人工智能+教育”的生态系统，并阐述了“人工智能+教育”的人才培养体系。

关键词：人工智能；人工智能+教育；智能教育；教育人工智能；EAI;教育智能代理；教育Agent；生态系统；人才培养

1、研究的提出

人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)延伸了人类的体力和脑力。“阿尔法狗”先后战胜二位世界围棋冠军李世石、柯洁，掀起了全球性人工智能发展的新一轮热潮。2016年5月23日，国家发改委联合科技部、工信部等共同制定了《“互联网+”人工智能三年行动实施方案尸，首次明确提出到2018年基本建立人工智能产业、服务和标准化体系，实现核心技术突破，培育若干全球领先的人工智能骨干企业，形成千亿级的人工智能市场应用规模。2017年3月5日，国务院总理李克强在《政府工作报告》中提到，要加快培育壮大新兴产业，全面实施战略性新兴产业发展规划，包括人工智能产业。这是“人工智能”首次被列入《政府工作报告》。

去年10月，网易科技联合网易智能、乌镇智库发布了《乌镇指数:全球人工智能发展报告综述篇，指出人工智能应用于教育领域的主要形式有:智能评测、个性化辅导、儿童陪伴等。2017年5月13日，中国科学院院士褚君浩在华东师范大学举办的“人工智能与未来教育”高峰论坛上，做了题为“智能时代:智慧的教育是什么的报告。2017年7月s日，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，为加快人工智能的创新应用，提出了“智能教育”，为“人工智能+教育”指明了发展方向。

近年来，国内一些学者纷纷展开了相关研究。如，闰志明等提出教育人工智能，界定了教育人工智能的内涵；马玉慧等研究了智慧教育时代我国人工智能教育应用的发展路径刘清堂等对智能教学技术的发展与展望进行了研究。可见，教育作为人工智能的主要应用领域之一，正向“人工智能+教育”的新阶段迈进。

那么，在今天这样一个人工智能快速发展的时代背景下，“人工智能+教育”的发展现况与重点如何?其生态系统如何构建?本文拟从人工智能的发展过程出发，分析“人工智能+教育”的研究现状，试从应用形态、技术架构、业态趋向三方面初步构建“人工智能+教育”的生态系统，以及对建立“人工智能+教育”人才培养体系作些探讨。

2、人工智能发展的阶段与驱动力

2.1、人工智能的发展阶段

人工智能的概念自提出以来，已经过60多年的发展，积累了巨大的潜能，其发展脉络可分别从时间和技术两方面进行梳理。从发展时间的角度看，人工智能的发展可划分为七个阶段萌芽阶段、诞生阶段、黄金阶段、第一次低谷、繁荣阶段、第二次低谷、现在发展阶段。分别列举了人工智能、人工智能教育(AIE)在各发展阶段的重要事件。

从技术发展的角度看，人工智能的发展可分为:计算智能、感知智能、认知智能三个阶段。其中，计算智能是人工智能的初步形态，也是其不断发展的基础;感知智能是当前国内外人工智能发展集中所处的阶段;认知智能是人工智能的高级形态，是未来人工智能发展的突破口。

1.计算智能阶段

计算智能是最初级的人工智能形态，它让机器和人一样能计算、存储和传递信息。计算机的资源储存和计算能力比人类强大很多，能快速存储和处理海量数据，特别是在使用大存储和超算之后，整个系统在一定程度上表现出智能的特性。计算智能使用穷举和匹配搜索等方法完成任务，例如，下棋和网页搜索，IBM深蓝国际象棋2006年已经超过人类，Google搜索引擎可以帮助人们在“成千上万”网页中搜索相关信息。计算智能的教育应用表现为:持快速存储与传递大量学习资源，构建智能化学生信息管理系统等。

2.感知智能阶段

感知智能阶段是目前人工智能发展的主要阶段，它使得机器和人一样能看懂、听懂与辨识，具备感知能力并与人进行交互。目前，感知智能的发展已经比较成熟，它通过数学建模和基于大数据的深度学习等方法对人类感知能力进行模拟，辅助人类完成任务。其研究涉及的领域较广，研究成果较多，主要包括语音识别、图像识别等方面，如，亚马逊智能助手“Alexa"、谷歌助理等，可以支持跨设备、跨语种的人机双向语音对话，基于语音和文字搜索，根据用户需求提供个性化服务;百度图像搜索依托图像识别技术可以支持对实物拍照进行即时搜索，很大程度上满足了用户的搜索需求。感知智能的教育应用表现为语言教学、口语测评、图像搜题等方面。

3.认知智能阶段

认知智能是人工智能的高级形态，它模拟人类的推理、联想、知识组织能力，使得机器和人一样能理解、会主动思考并采取合理行动，具备一定的概念、意识和观念。该阶段的人工智能不仅具有逻辑思维，还具有形象思维、灵感思维，能全面辅助或替代人类的一些工作。认知智能是目前人工智能领域关注的热点，在各科技企业的积极探索中也初见成果。如，科大讯飞研发的教育智能机器人“阿尔法蛋”，拥有“类人脑”，其理解能力、表达能力、智都会随着深度自我学习而不断成长，可以初步为用户提供个性化学习、自主学习等服务。目前，认知智能与人的差距还较大，是未来人工智能发展的突破口。