2018年8月5日～8日参加了中国职业技术教育学会在兰州《人工智能时代职业教育专业建设与教师教学能力提升实操高级研修班》，培训主讲教师全国职业教学改革创新指导委员会委员、中国高等教育学会双证书工作委员会主任杨克，深圳职业技术学院教授汪治。结合我院发展与自身的学习，参加完培训后有下内容与大家分享：
一、人工工智能对课堂教学带来的影响
2016年3月，谷歌的人工智能阿尔法狗击败围棋世界冠军李世石，让大众突然意识到人工智能的进展已经远远超出了人们的预期。目前教育体系师是，绝大多数学生还在接受十七世纪开始的工业化流水线方式的学校教育，大部分老师能够使用的信息化教学手段只是PPT和多媒体的播放。虽然在线上已经充斥着供学生在课后时间内使用的各种互联网资源和移动互联网应用，但在课堂上教学过程依然传统，无论是老师还是学生，信息化的程度都比较低。在国内已经推广了近五年的PAD电子书包，在大多数学校都只是若干个实验班，其应用方式饱受各方争议。教师都对这种颠覆式的教学方式抱有很大的抵触。在教育行业目前的状况下，人工智能能够为课堂带来什么样的影响呢？
1、知识传授的转变：
随着云端内容资源的日趋丰富和移动智能终端访问网络的便利性，获得单纯的知识以及经验将变得非常简易。美国佐治亚理工学院计算机科学教授艾休克·戈尔使用了聊天机器人作为自己的助教，学生们甚至根本没有注意到课程的助教是人工智能。技术上已经可以支持在教室内放一只人工智能“狗”来为学生答疑，足以应付学生绝大多数的知识性问题。另一方面，网络使得距离对教育均衡化的影响越来越小，从视频资源中筛选出最优秀老师对某个知识点的最佳讲解，已经在逐渐降低普通中小学大量初级教师讲授常规知识的必要性。人工智能对这种优秀视频资源的集合和优化将使得它能够承担和胜任常规的授课任务。由此带来的深远影响是，传道授业解惑的传统教学观念将受到极大的挑战，教师的职能将越来越倾向于扮演“人生导师”这样的角色：讲授学习方式而非知识点，引导学生自主学习，向学生言传身教做人做事的道理，培养学生情商、性格及团队合作精神，以及越来越多的精力关注到每个学生的个性化发展。
2、语义识别：
“批改网”是一个典型的用大数据技术解决语义识别问题的应用，目前其对英语作文的批改和优秀教师人工批改的相似度已经高达95%以上，基本可以取代教师批改英语作文的繁重工作量，而且机器的优势还体现在能够让学生反复修改几十甚至上百次。中文的语义识别稍难，但也有一些科技公司推出了类似的较为成熟的应用。人工智能中对语义识别的应用，将极大的减轻教师对文科科目的作业批改负担，同时提升每个学生作业批改的质量。
3、语音技术：
语音技术是人工智能的一个分支，它包括语音识别（语音转文字）和语音合成两个部分。语音合成技术已经相当成熟，在自动语音客服、导航、阅读等领域都已经有非常多的应用。语音识别技术经过近二十多年的发展，识别度越来越高，在特定使用场景下最高的识别率已经达到98%以上。随着人工智能深度学习算法以及大数据技术的应用，相信在比我们预计的要更早一些的未来，计算机将完全听懂我们所说的话。一个用语音识别技术听懂学生问题，又能从海量的云端资源中智能分析给出答案，然后用语音合成技术把答案说出来的机器人教师，已经呼之欲出了。还要一提的是自动翻译应用，伴随大数据技术的进步，自动翻译的可读性越来越高。语音识别+自动翻译+语音合成，就是一个成熟的机器翻译器。这将使得机器人可以不受语言和国别的限制，而将人工智能辅助教学的应用范围扩大为全球。
4、图像视频识别技术和数据采集：
图像识别技术是从最早的OCR（识别图像中的文字）开始的，在教学上的应用前景，是识别图像中的语义和符号，使得机器能够对学生主观题的作答做出正确的判断。但受限于学生书写的不规范性，这个技术的成熟应用还需要一定的时间。视频是图像的组合，视频识别技术首先是对人的识别，其次是对物的识别。人的识别包括人脸识别、情感识别和动作识别。人脸识别是在视频中抓取人的脸部特征，识别出具体是哪个人员；情感识别将判断人的脸部特征呈现出的是哪种情绪；行为识别是指识别出人在视频中所做的各种动作是什么（欧洲足球联赛和美国NBA都有成熟的在视频中识别球员动作的应用）。当动物的特征表情动作，以及静物的识别都完成时，机器人的视觉系统就建立起来了。
在教室的前方架设摄像头采集学生视频，然后识别每个位置上是哪个学生，以及每个学生在上课时的情绪以及各种动作（如低头，抬头，举手，小组讨论，起立发言等等），将极大的丰富课堂上对学生数据的采集。
5、人工智能分析
传统课堂是一个黑盒，教师关门上课，教学过程是无法被记录和采集的。随着电子书包和互动课堂技术的成熟，教师使用设备授课和学生使用设备学习的步骤，就能够被设备记录下来成为可供分析的课堂过程数据。如果加上视频采集的学生表情和动作数据，以及教师和学生的语音数据，就形成了完整的教学过程数据集合。通过统计分析模型，大数据分析模型能够实现对教师教学的分析，和每个学生个性化的学习分析。象分析NBA球员那样分析每个学生，将对学生的学习提升带来巨大的想象空间。对数据的采集和使用都需要考虑其敏感性，尤其是教师的语音数据和视频数据。课堂数据应该只被用于分析，而不用于传播，在分析结果呈现时不仅要避免直接罗列表格，而且还应该采用统计的方式隐藏个体数据。
总结：现代教育的趋势，是要改变工业化时代对学生的流水线教育方式，为每个学生提供个性化的教育服务，学生学习的目的和教育的目的将不再是知识和技能，而是创造。教育和技术的深度融合，将推动每个独立的个体都能成为最符合其个性发展的创造型人才。人工智能的发展，将极大的推动这一进程。而技术成本的逐渐降低，将使得原先这种只能用于少数精英子弟的人工教育方式，转变为人工智能担当的，所有学生都能够享受到的普遍式服务。
二、互联网+人工智能时代的教育变革
1.人工智能技术依赖于数据
人工智能应用于教育，首要的是数据采集，即教育大数据。教育大数据最困难的是数据采集，教育大数据的一个前提是我们能不能得到数据。数据的来源有两个层面：一是构造一个数字化教学的环境，在数字化教学环境中，所有教学、学习的行为能被数字化，然后才能形成数据;二是将已经形成的大量信息数字化，进一步把它数据化。有了数据之后，能否支撑学习?我们要对教学活动进行深入分析，人工智能能够去做教学活动提升的一个前提就是教学活动能够被结构化，任何不能被结构化的东西计算机都起不到辅助作用。那么，教师教学决策过程哪些环节可以结构化，老师教学的行为是否可以被结构化，一些关键的工作量比较大工作如批改作业试卷能否结构化。这些数据以后是否能利用，需要很好的教学评价方式将其连接起来。只有这样，才能够在真正的数字环境下形成未来教育和学说需要的数据，才能够让数据在一些教学模式下通过一些优质教学过程中的经验形成各种模型来指导我们学习。
2.要有一个好的智慧教学系统
一个好的智慧教学系统需要具备三个方面：一必须有海量优质资源。二教学环节更容易形成师生、生生之间甚至老师和家庭之间的互动。三能否对学生急需了解的问题进行精准讲解。
海量优质资源有三个方面的来源：一是现有各级教育云平台所累积的各种资源，很多的省市已经形成了资源产生和使用的良性循环;二是制作精美、讲解透彻的各种数字化、富媒体化、互动化的精品资源，主要由专业教育机构制作;三是题库。这三种资源为教学提供了非常好的后台保障，可实现老师授课时资源智能推送。
构建学校和课堂师生教学活动所依赖的数字化环境必须形成一种从云端到班级网端再到师生使用的移动终端三位一体的交互方式：①很多老师上课喜欢PPT，只能抱着笔记本坐在讲台上。未来老师讲课要从原来固定式的讲台走向移动式的讲台，把班级的讲解活动变成一个非常好的数字化环境。各种投影仪电子白板等设备对接以后，让老师按一个键就可以进行投屏，老师拿一个简单的移动设备走到学生中间。②在班级构建一个微云服务器，构建有助于师生互动以及学生之间互动的环境。老师借助手上的终端设备调用云端大量的各种教学课件、题库资源、精彩的讲解视频。③微课录制。资源更多是老师上课时所形成的，老师在讲解一个知识点时，不可能所有学生都能听懂，老师可以随时就某一些知识点和题目的讲解录制微课传到云端，学生可以在家学习，进一步思考理解领悟。应用讯飞会议系统，可以形成全文检索，学生只要把文字输进去就可以定位到要看的片段。
对学生学习效果的准确反馈，在全数字化环境中实现了对师生教学行为的实时数据采集和个性分析，可以把课堂和学生的行为、考试一些难点的讲解通过数据驱动的方式让老师更精准地执行。课后学生最多的就是作业考试，很多老师考试后第二天讲解试卷，大都讲解一些难点。在数据支撑下，老师可以拿到一个报告，有些精彩的学生答题可以呈现在课堂的大屏幕上，老师可以对大部分学生都容易犯错误的一些题目进行更加精准的讲解。
总之，人工智能已走入我们的生活，也走进我们的课堂，传统的教学方式是无法适应的，需要我们老师重新的思考与履行。
