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本章介绍人工智能赋能教育的发展历程，5G对人工智能+教育的促进推动作用，人工智能+5G技术与教育场景的融合发展，以及从技术应用走向生态重构等方面面临的挑战等。
从1956年约翰·麦卡锡等科学家在达特茅斯会议中正式提出“人工智能”的概念开始，至今已经有60多年，而人工智能的爆发却始于最近5年。2016年，以阿尔法围棋（AlphaGo）为标志性事件，人工智能技术进入了新的历史发展阶段，人工智能逐步成为社会各界、资本和产业追逐的对象，相关的产品和服务层出不穷。人工智能已经成为推动科技变革的重要引擎和推动产业变革的重要动力，对我们的生活产生了巨大影响，也极大地提高了教育、医疗、科研等方面的总体水平。
人工智能在教育领域有着广泛的应用，人工智能+教育是人工智能技术对教育的赋能，通过人工智能技术可以实现课堂上的辅助教学，课后的作业辅导，人工智能技术在促进大规模的因材施教和学生的个性化发展方面发挥着重要作用。时至今日，人工智能的应用场景也不再只是一个新奇的“玩具”，而是逐渐在真实社会生活的各个方面扮演着重要的角色
。
20世纪50年代，卡耐基梅隆大学的艾伦·纽厄尔（Allen Newell）和赫伯特·西蒙（Herbert Alexander Simon）作为人工智能的奠基人，结合数学、工程和经济学促进了人工智能的发展。20世纪70年代，卡博内尔（Jaime Carbonell）创建了智能教学系统，开始利用计算机进行辅助教学。1993年英国爱丁堡举行了第一届人工智能教育国际会议。2019年8月上海市教委以“人工智能助力教育现代化”为主题举办了第一届世界人工智能大会教育主题论坛，2020年7月又举办了第二届世界人工智能大会教育主题论坛，围绕“教育变革、师范转型”“资源创生、范式重构”“科技向善、智慧协同”，与会专家分享了人工智能与教育实践，畅谈了个人的理解与思考。
随着时间的推移，人工智能教育正式走向发展阶段。21世纪开始，世界各国众多的智能教育企业纷纷成立。人工智能技术正在推动教育信息化的快速发展。人工智能在教育领域的应用主要包括智适应学习、智能备授课、智能语音测评、智慧校园管理等。人工智能赋能教育最核心的技术是教育数据挖掘和教育数据分析，对学习过程中的数据进行采集，对学生的学习过程与学习行为进行量化分析，涉及诸如学习时间、答题或阅读停留时间、测试准确率等。对学生学习过程性数据的挖掘分析和建模画像，可以让教育工作者对学生的学习行为进行科学研判，及时发现问题，并提早进行决策干预。这种学习模式能让每个学生都对自己的学习行为和学习效果进行纵向对比，减少了横向对比的伤害，不仅可以实现学生个性化的自主学习，而且可以增强学生的自我学习获得感。还可以建立学生的学习数据电子成长档案，对每位学生的学习行为进行分析，可以为教师、学校管理者和家长提供详实的数据分析报告，反过来又能使得教师针对性地改进教学思路，让学生改进学习方法。
国外的人工智能技术，已经在智慧教育等众多行业开展了成功应用。美国、韩国、英国、新加坡等发达国家纷纷将发展智慧教育作为国家重大战略。美国在2010年的《国家教育技术计划》中提出重点利用新一代信息技术构建21世纪学习模型，促进技术与教育的深度融合
。英国通过制定《2020年发展战略》来促进人工智能的推广应用。马来西亚通过实施《智慧学校计划》来推进教学、课程和评价等方面的变革。新加坡在2014年推出了“智慧国家2025计划”
，通过建设若干所“未来学校”和若干“教育实验室”来实现智慧教育的落地。2011年韩国颁布了智慧教育实施战略，计划通过推进数字教材建设，以替代传统的纸质教科书，并通过建设“智能学校”来实施智慧教育。
近年来，我国人工智能在教育领域的应用快速增长。据统计，2018年，我国人工智能教育市场的规模首次突破千亿门槛。当前，我国人工智能在教育行业的主要应用体现在在线教育、课堂智能辅助教学等方面。以智适应教育为例，美国的智适应教育应用较早，20世纪90年代已经开始，我国的智适应教育主要是最近几年得以飞速发展。在教育内容方面，国内的人工智能教育主要集中在基础教育和语言类的辅导领域，与国内相反，语言辅导类在美国的人工智能教育领域占比并不是很高。此外，高等教育是美国人工智能教育内容的重点，在领域分布上基本与基础教育领域占比大致相同。
在人工智能赋能教育领域，国内相关企业做出了很多成功的尝试，例如科大讯飞已构建了智慧考试、智慧校园、智慧课堂、智慧学习一体化智慧教育产品体系
。好未来的“魔镜系统”利用人的面部表情识别等技术，来采集学生上课时的课堂数据，例如学生上课时是否踊跃发言、是否专心听讲以及上课注意力是否分散等，然后生成个性化的课堂学习报告。这样学生端听课数据可实时回传给老师，让老师动态调整自己的授课策略。好未来公司还与清华大学签署合作协议，旗下AI Lab人工智能实验室与清华大学计算机系共同建立“清华大学（计算机系）—好未来智能教育信息技术联合研究中心”，共建智慧课堂
。新东方推出了口语写作智能平台，此外，新东方和科大讯飞共同出资成立的东方讯飞公司，推出了旗下第一款基于AI技术的学习产品RealSkill。
人工智能已经上升为国家重大战略，为抢占人工智能发展的先发优势，2017年7月，国务院发布了《新一代人工智能发展规划》（国发〔2017〕35号）
。教育部和上海市教委也为此提出了《教育信息化2.0行动计划》。当下的教育现实中，新一代人工智能促使包括教育在内的社会各领域从数字化向智能化快速跃升，推动智能增强时代加快到来，促进人工智能解决知识传授、能力培育、素质提升等方面的问题
。
人工智能为我国教育行业的革新提供了机遇。2019年7月，中共中央、国务院印发了《中国教育现代化2035》，提出加快推进信息化时代的教育变革，建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台，利用现代技术加快推动人才培养模式改革
。2019年3月，中共上海市委、上海市人民政府印发了《上海教育现代化2035》（沪委发〔2019〕5号），其总体目标是“上海要在全国率先总体实现教育现代化，建成一批智能技术与教育教学融合应用的智慧学校”
。
5G作为人类历史上最新的信息技术成果，除了提供传统的移动通信功能之外，把移动通信能力扩展到人与机器、机器与机器，以致万物互联，成为智能物联网的基础。2019年6月6日，工业和信息化部向中国电信等四家基础通信企业颁发了5G商用牌照，并要求各企业加快5G商用步伐，以各行各业的应用场景为突破口，积极推进5G的创新应用和发展。5G时代教育将进入新的发展阶段，大数据、人工智能等新兴核心技术逐渐改变传统教育领域信息采集来源、教学决策过程、教师和学生角色等
。
5G拥有高速率、大带宽、高可靠性和有保障的低时延等优势。随着5G在人工智能领域的应用，人工智能的应用领域也极大地拓宽，5G能为人工智能提供高速率、低时延的网络，这些特点使得未来校园中无处不在的传感器采集的海量数据可以实时传输到学校的数据中台进行实时处理，使得教学范式得以重构，教育治理更加精准。同时，高速率和5G的分布式核心网络和网络切片在人工智能中的引入，不仅可以有效扩大人工智能在教育领域的应用范围，还能为用户打造“私人定制”的网络，如定制校园内部5G网络，实现不同部门核心数据的互联互通，解决数据孤岛问题。
人工智能的影响是全球性的、革命性的。目前，我国已经开始了人工智能与教育教学、教育治理深度融合的创新与实践。人工智能在推进教育深层次、系统性变革，包括学习环境重构、教学流程再造、数字资源创新、评价方式变革、教育治理优化等方面发挥了积极作用。
人工智能重塑了教育生态，改善了学习体验，新型教育生态体系正在形成，中国教育正在走向人工智能+5G时代。然而人工智能时代的教育仍然存在诸多问题。人工智能+5G的全面落地，仍然充满了挑战。
首先是教育数据量的不足。人工智能需要海量精准和标记的数据，但目前无论是政府还是人工智能教育企业，都存在着不同程度教育数据的缺失，最主要的原因是学生的学习数据分散在学校、教育培训机构、社区和家庭等，学习的过程性数据、学生的知识点掌握情况等无法形成数据闭环，也就无法形成多维度全方位的综合素质评价。
其次，中国电信、中国联通、中国移动等移动运营商虽然已经在不少学校进行了人工智能+5G试点，但仅局限于某些特定领域简单的应用，大多数应用场景还处于概念阶段，还存在诸多问题。例如数据价值的挖掘需要进一步提升，缺少数据采集和分析模型，各应用场景缺少关联，存在数据孤岛，数据治理和展现平台缺失，大数据学术研究缺少数据和平台等。
如何发挥5G大带宽、高传输速率、低时延以及万物互联的优势，把人工智能与5G紧密结合，在用户体验提升的同时支持更多的设备接入，实时多维度全方位采集教育教学和校园生活中的各类数据，经数据中台汇聚并实时处理后可视化呈现，对学生进行多源多维度的综合素质评价，构建学校、教师和学生的实时数字画像，加强在智慧学校建设中的包括教育教学和教育治理在内的各种应用场景的研究变得非常迫切。
还有，人工智能的发展与相关法律、伦理、道德以及其他社会问题的冲突日益显现，社会关注度越来越高。当人类受到人工智能系统所产生的威胁时，应该由谁来承担法律责任？除此以外，人工智能的应用还可能存在技术风险。当强人工智能系统被造出来的时候，也许有一天它的智慧会超越人类，带来一些无法想象的风险
。对于人工智能技术发展可能的风险，马斯克曾经公开发表评论，他认为人工智能技术无节制的发展会对人类文明产生很大威胁，呼吁社会各界快速采取措施对人工智能技术的发展进行监管。为规范人工智能的发展，2019年6月，国家新一代人工智能治理委员会发布了《新一代人工智能治理原则——发展负责任的人工智能》报告，提出要“发展负责任的人工智能”，对人工智能治理的框架和行动指南进行了规范
。
为营造绿色、健康与安全有序的在线教育学习环境和学习空间，发挥人工智能技术在教育教学和教育治理中的驱动引领作用，营造政府管理、企业参与、社会和行业监督环境下的“人工智能+教育”发展体系，社会各界共同助推人工智能引领下的教育综合改革，共创教育现代化美好未来，在2019年的世界人工智能大会教育行业主题论坛上，上海市电化教育馆联合科大讯飞、好未来、流利说、乂学、一起教育科技等10多家相关企业共同发布《人工智能助力教育健康发展倡议书》。
为倡导建设绿色、安全、健康的“人工智能+教育”，多方协同、共同促进教育治理能力提升，共筑人工智能教育新防线，共享人工智能教育新成果，共创智慧教育新家园，2020年第二届世界人工智能大会教育主题论坛上，上海市电化教育馆携手上海教育电视台、腾讯科技（深圳）有限公司等企事业单位，以人工智能助推教育信息化，结合教育新基建、大数据、5G、物联网、智慧城市建设等重大战略需求，落实《上海市教育信息化2.0行动计划》的目标，促进人工智能时代教育信息化的创新发展要求，共同发起了《智慧教育新家园联合倡议》。
当然，人工智能+5G与教育教学、教育治理的深度融合从纯粹的技术应用走向彻底的生态重构，还存在着应用的常态化不够、有数据孤岛、体制机制尚不健全，教育治理、师生信息素养有待提升等问题。
人工智能技术早期专注于“基于规则的知识表示与推理”，经过几十年的研究和应用发展，如今转向基于深度学习的算法研究和应用，如自然语言处理和图像识别等，算法模型获得显著改进。大数据的支持为人工智能提供了数据驱动和认知计算。与此同时，人工智能技术与教育教学的有机结合需要跨学科、跨领域的共同合作，如神经科学、认知科学、心理学、数学、教育学等相关基础学科。跨学科、跨领域的应用将推动人工智能教育的发展。未来的人工智能，人们对其定位绝不仅仅只是用来解决狭窄的、某些特定领域的简单具体的小任务，而是能真正像人类一样，同时解决不同领域、不同类型的问题，进行判断和决策
。
推进优质均衡的教育是构建教育现代化的重要内容。未来的教育是构建在大数据、人工智能基础上的教育。重塑教育生态、构建新的教育治理体系，是后疫情时代的重要任务，以此为契机，我们需要推进大规模的因材施教，实现以学生为中心的个性化学习。美国课程监督和发展委员会于2010年发布的《创新到教育——对个性化学习的系统设计》报告提出，个性化学习应该包括五个元素，即基于项目的真实学习、学习者自我驱动的学习路径、基于掌握和能力的学习进度和步调、重新定义和拓展教师的角色、灵活的任意时间和地点的学习
。
新冠疫情发生以来，全国各地广泛开展了利用电视和网络进行直播、点播等各种形式的在线教学，教师利用网络进行互动指导，将传统的线下教学为主的教学方式变成了完全的线上教学。各地也经历一次规模最大的信息化基础设施改造工程，一次大规模师生信息素养提升工程，一次全面的教育教学改革实验
。疫情终将会过去，虽然线上教学具有学习形态单一、学习的组织性难以重建以及长时间面对屏幕容易导致视觉疲劳等问题
，大数据、人工智能的应用会带来一系列伦理问题，如可能会给用户的私人数据和隐私保护带来潜在的风险
等，但线上教学的方式具有充分的开放性、丰富的多媒体资源、便捷的协同交流、友好的互动等独特优势
。未来在线教学必将从疫情期间的试验走向常态化，必将促进大数据、人工智能、5G等在教育领域的应用，在线教育将与线下教育融合发展，未来的教学形态将发生深刻变革。未来必将是常态化的智慧教学，教学范式会发生深刻改变，基于人工智能+5G的全新的混合式教学成为常态，个性化的精准教学更加普及，教育治理从“精细化”向“精准化”转变。每位教师和学生都有一个个人空间，实现数字化资源的自适应推送。未来每一位教师都有一个智能教育助手，每一位家长都有一个智能教育助理。
未来人工智能在教育领域的应用将逐步走向数据驱动的教育教学与教育治理，线上线下融合式教学成为常态。突发的新冠肺炎疫情是大规模在线教育的导火索，国内互联网+教育的蓬勃发展是短期内快速实现大规模在线教育的有力支撑，并直接导致线上线下混合式教学模式的快速发展。无论是高等教育领域还是基础教育领域，混合教学模式在后疫情时期都将成为学校教学常态，这是对未来教育模式的一次探索，更是一次实验。
2019年上海市教委分2批发布了54所信息化标杆培育校名单，包括高校、职校、中小学和幼儿园，启动信息化标杆校的创建工作。2021年又发布了第3批54所信息化标杆培育校名单，并明确要求5G技术进校园。为落实国家关于加快5G发展、加强教育信息化工作的相关部署，2021年10月，上海市通信管理局、上海市经济信息化委、上海市教委决定联合组织开展上海市“5G+智慧教育”应用试点项目申报工作，经组织申报评选，30所学校入选上海市5G+智慧教育应用试点校。人工智能+5G在信息化应用标杆培育校的试点，可以实现信息化应用标杆校的跨越式发展，并以此带动上海市其他学校乃至全国各地学校的人工智能+5G普及应用。