封面报道|张俊：人工智能教育体系的探索
“平行教育系统平台是针对人工智能教育构建的一个框架体系。平台基于平行智能技术对教育和管理过程完成优化和控制、实验和评估、学习和培训等功能，对数字校园信息融合、教学行为数据分析、教学过程绩效评价、教学策略计算实验、教学管理优化、教学环境设计、教学技能培训等业务提供支撑。”
张俊 武汉大学教授
在过去几年，中国许多学校和教研机构已经开始了人工智能教学试点。面向幼儿园到高中K12学段的智能科技创新教育是我们复杂系统管理与控制国家重点实验室和青岛智能产业技术研究院的一个重点研究方向。王飞跃教授首先提出了人工智能教育体系，其整体布局包括两个核心：iSTREAM和iCDIOS。iSTREAM和iCDIOS就是在美欧的STEM（面向中小学的科学、技术、工程和数学综合教育）和CDIO（面向大学的设想、设计、实施、运营一体化教学方法）基础上改革的结果，其中i代表了激励（inspiration）、智能（intelligence）、创新（innoration），而R代表机器人以及其他提高生产力的智能机器，A代表艺术和美育，强调以人为本，而M不但代表数学，更强调的是管理和制造，顶天立地，这是人工智能技术最应发挥其作用的领域。最后，S代表服务、安全和可持续发展的的理念。
iSTREAM已在青岛一些学校实践了近两年，完成了初步的研究和文总结，并且被美国工程教育学会特邀进行大会报告介绍，计划列为美国21世纪工程教育挑战Global challenge项目部分内容。我们将在这些工作的基础上继续努力，以智能科技创新教育为切入点，逐步发展，使其更加系统化与实用化。希望今后能够将科学的线上游戏和卡通教学进一步应用并纳入到智能教育中，以提升教学效果、适应瞬息万变的世界发展。
人工智能技术与教育的深度融合必将产生一种新的教育范式。结合基础学科教学，利用新型教育信息化系统，针对每个学生的学习和认知特征，提供个性化的教学策略。并基于各个学段学生的核心素养要求，通过定量计算的手段支持教育管理部门和学校培养全面发展的人。
同时，围绕国内外广泛开展的诸如基于现象的跨学科和多学科教学、项目式教学等教育模式创新，借助平行智能技术推动落地实施。传统的分科教学、工业流水线的培养模式、单纯强调知识灌输的教学理念、教师、教室、教材为中心的教学模式将被彻底打破，泛在的各种课堂形式、学习者为中心的教学理念、基于实践活动的教学方式等新式教学模式在平行教育平台支持下将更为普遍推广。
平行教育系统平台包括以下三层内容：
第一，教育信息化基础设施，包括物联网数字课堂、数字图书馆、教学教务系统、学生管理系统、数字安防、数字校园等信息化系统；第二，平行智能算法支持，包括数据中心及可视化展示、虚拟教学过程构建，教学和认知过程模型库，教学环境设计评估等平行智能算法；第三，教学与管理应用，包括平行优化和控制系统、平行实验和评估系统，平行学习和培训系统等。平行教育系统平台是基于ACP（人工系统、计算实验和平行执行的英文首字母）技术构建的。其中，A指的是软件定义的人工教育系统，它包括虚拟的教学环境、知识体系以及学习者，成熟演化发展的人工系统可以为教师、学生乃至教育管理者提供游戏化的培训服务。C是计算实验，计算实验的方法是去预测、分析和生成不同类型的教育模式和教育策略。教育大数据是计算实验的重要依据，帮助我们对实际状况进行分析。P代表的是平行执行，一方面我们会把构建的人工教育系统中的结果和评估反送回实际的教育体系中来用于决策支持，另一方面实际的教育体系信息被传递到虚拟环境中用于模型优化。平行执行的目标，是推动实际教学系统和虚拟教学系统之间的信息互动、协同演化引导实际教学系统能够向期望的目标发展。
考虑到教育是一个典型的复杂社会系统，教育家的智慧是难以短期内通过人工智能技术实现的。平行执行过程需要集成人和机器两方面的智能，整合利用人机协同的混合智能，不断推进教育科学创新。
（本文根据复杂系统管理与控制国家重点实验室研究员、武汉大学张俊教授在“2018第三届中美智慧教育大会”上部分演讲内容综合整理 刘希未、宫晓燕对此报告亦有贡献。整理：杨洁）
本文刊载于《中国教育网络》杂志2018年6月刊