田秀玉 嚴仲連

【摘要】人工智能時代的到來，使得人工智能教育應(yīng)勢而生。幼兒園教育作為學(xué)校教育的起始和奠基階段，與人工智能的融合有其獨特意義。人工智能與幼兒教育的融合既蘊藏著巨大潛能，也存在諸多挑戰(zhàn)。推動人工智能與幼兒教育的深度融合需協(xié)調(diào)多方力量共同努力：加大政策支持和經(jīng)費投入，增強對人工智能教育的扶持；提升幼兒教師人工智能教育方面的知識、能力和素養(yǎng)；規(guī)范教育數(shù)據(jù)的應(yīng)用標準，明晰人工智能應(yīng)用的倫理邊界；拓展人工智能的研究領(lǐng)域，增進人工智能與教師的合作。

【關(guān)鍵詞】人工智能；幼兒教育；人工智能教育

【中圖分類號】G610 【文獻標識碼】A 【文章編號】1005-6017（2020）12-0002-05

【作者簡介】田秀玉（1996-），女，湖北黃岡人，東北師范大學(xué)教育學(xué)部碩士研究生；嚴仲連（1969-），男，湖北漢川人，東北師范大學(xué)教育學(xué)部教授、博士生導(dǎo)師，教育學(xué)博士。

一、引言

（一）人工智能的教育應(yīng)用現(xiàn)狀

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是指研究和開發(fā)智能理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)，利用計算機來模擬人的思維和行為的新興技術(shù)科學(xué)。作為計算機科學(xué)的分支，人工智能涉及的領(lǐng)域極廣，包含計算機、心理學(xué)、語言學(xué)等諸多學(xué)科[1]。“人工智能”一詞正式產(chǎn)生于1956年美國達特茅斯學(xué)院（Dartmouth College）舉辦的夏季學(xué)術(shù)研討會[2]。此后，人工智能的發(fā)展經(jīng)歷了計算智能、感知智能和認知智能三個階段，而人工智能的教育應(yīng)用也伴隨著三大智能技術(shù)的發(fā)展而日益完善[3]。當前，人工智能的教育應(yīng)用多集中于基礎(chǔ)教育和高等教育，功能聚焦在智能管理、智能導(dǎo)學(xué)和個性化學(xué)習三方面。

智能管理是人工智能在教育管理方面的應(yīng)用，涵蓋教育決策系統(tǒng)、教師管理、學(xué)生管理和校園安全管理。教育決策系統(tǒng)是一種融合人工智能與決策支持系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，用以解決復(fù)雜問題[4]。教師管理和學(xué)生管理主要借助于對教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習的數(shù)據(jù)進行收集、整理、分析、可視化呈現(xiàn)的智能管理教學(xué)平臺（如極客大數(shù)據(jù)、12xue等），達到對師生雙方的高效管理。校園安全管理則依托人工智能對校園基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備、學(xué)生的生理安全、心理健康等數(shù)據(jù)實時監(jiān)測、解釋和預(yù)估，保障學(xué)生身心健康[5]。

智能導(dǎo)學(xué)是指應(yīng)用人工智能提供個性化學(xué)習指導(dǎo)的自適應(yīng)教學(xué)系統(tǒng)[6]。該系統(tǒng)不僅能為學(xué)習者提供知識、技能和情感上的智能服務(wù)，而且能為教師的教學(xué)和評價帶來極大便利。借助虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術(shù)、增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）技術(shù)、教育游戲、教育機器人等，教師可構(gòu)建生動趣味的教學(xué)情境，讓學(xué)生身臨其境地體驗和理解知識；借助自動化測評技術(shù)，教師可實現(xiàn)語言和圖像表征的智能化考試，并展開智能答疑與評卷[7]；另外，通過學(xué)情監(jiān)測，教師可全面客觀地了解學(xué)生學(xué)習情況，并以此為依據(jù)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等，以優(yōu)化教育決策、改進教育過程。

個性化學(xué)習即利用大數(shù)據(jù)，人工智能可為每位學(xué)生定制獨立、專門和個性化的學(xué)習路徑，分享適宜的學(xué)習資源，進而提升學(xué)習效果。智能導(dǎo)師便是個性化學(xué)習的代表性應(yīng)用。智能導(dǎo)師通過對學(xué)生學(xué)習全程的實時跟蹤、記錄和分析，掌握學(xué)生獨特的學(xué)習特點和規(guī)律[8]，據(jù)此為每位學(xué)生推送專門的學(xué)習資源，設(shè)計針對性的學(xué)習方案[9]，并對其表現(xiàn)和結(jié)果進行評價和反饋[10]。依托圖像識別技術(shù)，學(xué)生拍下問題上傳云端，拍照搜題軟件便能立即給出題目的答案與解題思路，為學(xué)生的自主和實時學(xué)習提供方便。此外，許多虛擬智能助手正日益成為人們個性化學(xué)習的重要工具，如教育機器人可幫助學(xué)生規(guī)劃學(xué)習目標，管理學(xué)習時間，分享學(xué)習資源，促進學(xué)生的個性化學(xué)習[11]。

（二）人工智能融入幼兒教育的意義

研究者多關(guān)注人工智能在學(xué)校教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景，而對人工智能融入幼兒教育的意義有所忽視。幼兒園教育是基礎(chǔ)教育的重要組成部分，是我國學(xué)校教育和終身教育的奠基階段[12]。科學(xué)的幼兒教育能為孩子一生的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。在人工智能時代，我們發(fā)展人工智能教育，必不能忽視學(xué)前階段。在幼兒期，做好幼兒人工智能教育的熏陶與啟蒙，是其日后學(xué)習人工智能相關(guān)的知識、技能和素養(yǎng)的重要前提和基礎(chǔ)。新一代幼兒出生于高度智能化的社會，是人工智能時代的原住民，他們對當前環(huán)境的理解力和適應(yīng)力是成人無法企及的。這群孩子從小在自動化、智能化和信息爆炸的環(huán)境中成長，具有極強的探索欲望和學(xué)習能力。他們瘋狂地學(xué)習和吸收新鮮事物，但缺乏對外界信息的判斷和篩選能力，因此，他們需要專業(yè)的人工智能教育。而且，人工智能與幼兒教育的融合能夠革新教育模式、優(yōu)化教育環(huán)境、豐富教學(xué)內(nèi)容、提升教育效果、完善教育銜接等，促進幼兒全面而富有個性地成長。

二、人工智能融入幼兒教育的應(yīng)用潛能

（一）面向幼兒教師的輔助式服務(wù)

面向幼兒教師的輔助式服務(wù)是指利用人工智能達到輔助幼兒教師完成幼兒園一日生活的目的，以完成和完善游戲活動和教學(xué)活動為主，其應(yīng)用潛能主要體現(xiàn)在輔助教學(xué)、輔助測評和輔助管理三方面[13]。

輔助教學(xué)貫穿教育教學(xué)的方方面面。在教學(xué)內(nèi)容上，人工智能能以生動形象、視聽化和立體化效果為幼兒呈現(xiàn)特定知識經(jīng)驗；在教學(xué)環(huán)境上，人工智能可為幼兒營造仿真化、趣味化的虛擬游戲情景，真正做到在游戲中學(xué)習；在教學(xué)方式上，人工智能可識別、觀察并記錄幼兒的各類活動表現(xiàn)，通過實時監(jiān)測、分析，生成幼兒個體及群體的可視化學(xué)情報告，并為教師繪制符合每個幼兒個性特點的教育方案，實現(xiàn)真正意義上的因材施教[14]。此外，在教學(xué)媒體、教學(xué)資源、幼兒教師的學(xué)習方式等方面都實現(xiàn)了革新。

輔助測評主要運用于幼兒的生理健康、情緒情感和認知發(fā)展等方面。人工智能可通過實時跟蹤，記錄幼兒的系列表現(xiàn)，做出恰當評價和反饋。如借助智能運動設(shè)備（智能手環(huán)、智能肺活量等），全面深入地采集幼兒各項健康數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)每個幼兒在體質(zhì)、運動技能、健康程度等方面的問題；利用視頻采集設(shè)備，通過對人臉、情緒和行為的識別，實時采集幼兒情緒發(fā)展數(shù)據(jù)，了解師幼互動效果及幼兒的學(xué)習掌握情況，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計。

輔助管理則體現(xiàn)在教育銜接上，尤其是家園合作。人工智能與幼兒教育的融合拓寬了幼兒園和家庭、社區(qū)以及托幼機構(gòu)、小學(xué)之間溝通的渠道，使教育銜接更加智能化、一體化、便利化和科學(xué)化。如微信公眾號、手機軟件等親子互動平臺，能增強家長對幼兒在園情況的了解，密切幼兒教師和家長的聯(lián)系，促進家園共育活動的開展，有效完善教育銜接。

（二）面向一般兒童的個性化輔導(dǎo)

兒童是處于動態(tài)發(fā)展中的人，享有充分發(fā)展?jié)撃埽泊嬖诎l(fā)展的個體差異[15]。認識幼兒的個體差異并實現(xiàn)幼兒的個性化學(xué)習是優(yōu)化教育效果的關(guān)鍵，也是人工智能在幼兒教育領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。智能虛擬助手、智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、適應(yīng)性學(xué)習平臺等系統(tǒng)能依據(jù)幼兒的個性特征（如語言和行為習慣、學(xué)習風格、興趣愛好等）設(shè)計個性化課程，使幼兒快樂高效地學(xué)習。如智能虛擬助手能利用自然語言模擬人類對話，深入理解人類需求，實現(xiàn)問答互動、生成學(xué)習情境、開展學(xué)習分析等功能[16]。個性化學(xué)習系統(tǒng)收集的幼兒行為及其規(guī)律，是實現(xiàn)對幼兒個性化輔導(dǎo)的基礎(chǔ)。收集的數(shù)據(jù)越全面深入，學(xué)習內(nèi)容推送、學(xué)習行為反饋、情緒調(diào)節(jié)便越精準[17]。此外，人工智能除了是支持幼兒個性化學(xué)習的好幫手，也是幼兒生活、娛樂的好伙伴。如北京紫光優(yōu)藍機器人技術(shù)有限公司研發(fā)的“愛樂優(yōu)”家庭親子機器人既能與幼兒一起做體操、唱歌、跳舞、玩游戲，還能為幼兒提供學(xué)習輔導(dǎo)和生活照顧[18]。

（三）面向特殊兒童的補償性教育

補償教育（Compensatory Education）起源于美國，主要是為處境不利者或受正規(guī)教育失敗者提供的可選擇的、補充的教育計劃，使其獲得社會生存和生活能力[19]。發(fā)展至今，其內(nèi)涵也在不斷豐富。而聾啞兒童、聽障兒童、視障兒童、智障兒童、自閉癥兒童及肢體殘疾兒童等特殊兒童，是補償教育的重要服務(wù)對象。當前，人工智能已拓展到特殊教育領(lǐng)域。借助人工智能，可為特殊兒童提供科學(xué)的補償教育，幫助其延伸器官功能，彌補智力或身體的不足[20]，最大程度地實現(xiàn)矯正和恢復(fù)，從而回歸到主流社會。

首先，人工智能促進特殊兒童的生活便利化。如Aira公司將機器學(xué)習與智能輔助眼鏡相融合，利用機器學(xué)習算法和語音識別技術(shù)幫助視障兒童同步獲取位置信息并提供定位導(dǎo)航，彌補視覺缺陷。其次，人工智能促進特殊兒童的康復(fù)專業(yè)化，尤其是自閉癥兒童的康復(fù)治療。如智能虛擬代理或智能社交機器人可與自閉癥兒童進行語言互動，并收集其社交數(shù)據(jù)，通過迅速、非正式的判斷確認自閉癥兒童是否理解活動或?qū)崿F(xiàn)輕微改善，來培養(yǎng)其語言表達能力、社會性和情緒智力。最后，人工智能除對特殊兒童實現(xiàn)生理和心理的補償外，還能幫助其學(xué)習和發(fā)展。如羅納德·科爾教授團隊研發(fā)的嵌入虛擬導(dǎo)師的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)就能幫助聾啞兒童學(xué)習詞匯、練習發(fā)音及完成其他學(xué)習任務(wù)等[21]。

三、人工智能融入幼兒教育的現(xiàn)實挑戰(zhàn)

（一）對幼兒教師的專業(yè)素養(yǎng)提出更高要求

人工智能與幼兒教育的融合對幼兒教師人工智能方面的知識、技能和素養(yǎng)提出了更高要求。幼兒教師是教學(xué)活動的設(shè)計者、組織者和實施者，在教育過程中占據(jù)主導(dǎo)地位，在人工智能與幼兒教育的融合中發(fā)揮關(guān)鍵作用。人工智能教育的效果，取決于幼兒教師的專業(yè)素養(yǎng)。然而，專業(yè)師資不足是制約人工智能融入幼兒教育的重要原因。首先，人工智能屬于新興教育技術(shù)，人工智能相關(guān)知識、技能尚未全面推廣，有效掌握人工智能技術(shù)的幼兒教師較少。其次，人工智能作為計算機科學(xué)的分支，涉及諸多學(xué)科內(nèi)容，具有一定的復(fù)雜性。最后，人工智能與幼兒教育尚處于初步融合階段，其具體應(yīng)用和實施路徑還在探索當中，缺乏成熟、系統(tǒng)的體系來指導(dǎo)二者的深層融合。

（二）對一般兒童存在情感缺失和制約教育公平

一方面，人工智能的教育應(yīng)用存在情感缺失。人工智能的發(fā)展尚處于專用（弱）人工智能階段，即“沒有人工，就沒有智能”的階段，人工智能僅能根據(jù)人類設(shè)定的程序在特定領(lǐng)域完成特定指令，缺乏自我意識[22]。教學(xué)過程本質(zhì)是一種由教師的教和幼兒的學(xué)組成的雙邊互動活動，是生動、有趣的情感互動，是潛移默化地培養(yǎng)幼兒認知、情感、道德和社會性的過程。人工智能雖能實現(xiàn)輔助教學(xué)、輔助測評、輔助管理等功能，但無法與幼兒進行情感互動，更無法引導(dǎo)其情感、態(tài)度、價值觀的發(fā)展。教學(xué)活動中的師幼情感互動，是人工智能教育難以實現(xiàn)和取代的。另一方面，人工智能應(yīng)用分配不均影響教育公平。教育公平是公平在教育上的體現(xiàn)，學(xué)前教育公平包括起點公平、過程公平和結(jié)果公平。其中，過程公平是指為每個學(xué)前兒童提供相對平等的接受正規(guī)學(xué)前教育的資源和條件[23]。當前，人工智能的供給還處在商業(yè)化階段，引進人工智能相關(guān)設(shè)備必然連帶高昂的教育支出，這意味著人工智能的應(yīng)用將存在顯著階層差異。教育資源不均衡始終是制約我國教育發(fā)展的難題，人工智能應(yīng)用將有可能加劇我國在城鄉(xiāng)、區(qū)域及園所間的教育資源分配鴻溝，制約幼兒教育的過程公平。

（三）對特殊兒童的人工智能教育研究和應(yīng)用不足

關(guān)于特殊兒童的研究和應(yīng)用不足是人工智能在特殊教育領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。已有人工智能教育的相關(guān)研究多集中于普通教育領(lǐng)域，特殊教育則是人工智能本應(yīng)發(fā)揮積極作用卻被忽視的盲區(qū)。殘疾人群一直是教育技術(shù)研究和應(yīng)用中被邊緣化的群體[24]。在人工智能教育應(yīng)用領(lǐng)域，特殊教育也是一塊有待研究和應(yīng)用的“洼地”[25]。已有研究僅存在少量人工智能與特殊教育融合的研究展望，在實踐應(yīng)用中的成果更少，嚴重忽視了特殊兒童的教育需求，人工智能應(yīng)用于特殊教育的研究亟待豐富。

此外，人工智能與幼兒教育融合中，教師和兒童均面臨巨大的安全倫理挑戰(zhàn)。人工智能產(chǎn)業(yè)鏈上存在開發(fā)商、平臺提供商、操作系統(tǒng)和終端制造商、其他第三方等多個主體，這些主體都享有訪問、上傳、共享、修改、交易及利用用戶數(shù)據(jù)的權(quán)利[26]。教育數(shù)據(jù)的收集和共享使得教師和幼兒的個性特征、興趣習慣及健康、認知、情感、社會性發(fā)展等方面的個人信息存在風險，隱私維護難以保障。隨著技術(shù)的完善，常見的隱私保護方法已不值得信賴。研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)只需根據(jù)主流的機器學(xué)習方法訓(xùn)練，便可識別圖像中隱藏的信息，在某些數(shù)據(jù)庫和隱私技術(shù)上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的成功率已達到80%～90%[27]。因此，倫理道德和信息安全是人工智能與幼兒教育融合面臨的一大挑戰(zhàn)。

四、促進人工智能與幼兒教育深度融合的建議

（一）加大政策支持和經(jīng)費投入，增強對人工智能教育的扶持

當前，人工智能教育尚未實現(xiàn)與教育全過程的融合，且無法培養(yǎng)和引導(dǎo)幼兒的情感、態(tài)度、社會性和價值觀[28]，人工智能與幼兒教育處于初步融合階段。人工智能自身的技術(shù)完善和人工智能與幼兒教育融合模式的探索還需幼兒園、科研團隊、企業(yè)、政府和家庭等多方努力。另外，人工智能教育的商業(yè)化應(yīng)用模式給貧困地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)的幼兒帶來極大不利，加劇教育資源分配不均衡，制約學(xué)前教育公平。因此，我們應(yīng)加大政策支持，拓寬經(jīng)費來源，增強對人工智能教育的扶持力度。首先，政府應(yīng)出臺相關(guān)政策，為人工智能自身技術(shù)的完善創(chuàng)新、人工智能教育應(yīng)用的普及推廣以及人工智能與幼兒教育的深度融合提供堅實的政策保障。其次，政府和社會團體應(yīng)加大對人工智能教育應(yīng)用的經(jīng)費投入，為人工智能的技術(shù)創(chuàng)新、人工智能與幼兒教育的深度融合提供穩(wěn)定的物質(zhì)保障，并為貧困地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)的幼兒園普及基本的人工智能設(shè)備，以初步普及和公益扶持縮小教育資源分配的不均衡，緩解教育不公平的現(xiàn)象。

（二）提升幼兒教師人工智能教育方面的知識、能力和素養(yǎng)

具備人工智能教育方面的知識、能力和素養(yǎng)的幼兒教師，能將人工智能技術(shù)恰當?shù)剡\用于一日生活中，培養(yǎng)幼兒的人工智能素養(yǎng)，有效提升教學(xué)效果，最大程度地促進幼兒發(fā)展。人工智能與幼兒教育的深度融合，必須提升幼兒教師人工智能教育方面的知識、能力和素養(yǎng)，培養(yǎng)真正掌握人工智能知識、技能和素養(yǎng)并善于運用人工智能服務(wù)于教育教學(xué)的專業(yè)化幼兒師資隊伍。人工智能教育相關(guān)知識、能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)應(yīng)貫穿幼兒教師職前、入職和在職教育的始終。幼兒教師職前教育應(yīng)設(shè)置人工智能教育有關(guān)課程，使其充分了解人工智能的發(fā)生、發(fā)展過程，了解人工智能教育的內(nèi)涵和方法；幼兒教師的入職和在職教育應(yīng)加強人工智能教育應(yīng)用的培訓(xùn)和學(xué)習，尤其是人工智能融入幼兒教育實踐案例的傳授，并培養(yǎng)幼兒教師自覺應(yīng)用人工智能改革傳統(tǒng)教學(xué)和游戲的意識。此外，幼兒教師應(yīng)樹立持續(xù)學(xué)習的觀念，不斷更新專業(yè)知識、技能和方法，與時俱進，適應(yīng)時代要求，堅持通過學(xué)習和實踐不斷提高關(guān)于人工智能教育的知識、能力和素養(yǎng)，完善和創(chuàng)新教育教學(xué)。

（三）規(guī)范教育數(shù)據(jù)的應(yīng)用標準，明晰人工智能應(yīng)用的倫理邊界

教育大數(shù)據(jù)涵蓋教育者、受教育者、管理者等各主體的隱私。人工智能應(yīng)用下教育數(shù)據(jù)存在不可預(yù)知的風險，人工智能教育必須規(guī)范教育數(shù)據(jù)的應(yīng)用標準，明晰人工智能應(yīng)用的倫理邊界。一方面，人工智能課程應(yīng)包含全面的倫理道德教育，倫理道德意識的樹立是應(yīng)用人工智能的基礎(chǔ)和前提；另一方面，對人工智能教育應(yīng)用的技術(shù)和法律層面嚴加規(guī)范，除使用區(qū)塊鏈等技術(shù)手段維護用戶的隱私和權(quán)益外，還須制定保護隱私、規(guī)范應(yīng)用相關(guān)法律法規(guī)，實現(xiàn)人工智能的良性發(fā)展[29]。第三屆世界智能大會上，北京智源人工智能研究院與北大、清華及中科院等多家科研機構(gòu)聯(lián)合發(fā)布《人工智能北京共識》，針對人工智能的研發(fā)、使用、治理三方面，特別提出了各參與主體應(yīng)遵循的有益于人類命運共同體構(gòu)建和社會發(fā)展的15條原則?！度斯ぶ悄鼙本┕沧R》強調(diào)，人工智能在研發(fā)上要服從人類的整體利益，在設(shè)計上要合乎倫理，使用上要避免誤用和濫用，應(yīng)確保利益相關(guān)者對其權(quán)益所受影響有充分的知情與同意[30]。

（四）拓展人工智能的研究領(lǐng)域，增進人工智能與教師的合作

我國目前殘疾人總數(shù)達8502萬人，而視力、聽力和肢體殘疾占絕大多數(shù)[31]。這些殘疾人亟待人工智能技術(shù)的幫助，以實現(xiàn)正常生活、學(xué)習和工作。特殊教育是迫切需要人工智能的領(lǐng)域之一，但人工智能在特殊教育領(lǐng)域的應(yīng)用和研究較少，發(fā)展也不成熟，我們應(yīng)加快拓展人工智能研究領(lǐng)域，特別是特殊人群的補償教育。國外已在研究如何通過人工智能強化、再造殘疾人肢體及軀體反應(yīng)、對話等技術(shù)，我國也需大步跟上[32]。另外，人工智能雖具備輔助教學(xué)、輔助測評、輔助管理等功能，但人工智能永遠無法取代人類教師。首先，人工智能缺少社會屬性，難以跟人實現(xiàn)“零距離”互動。其次，人工智能是解決問題的，無法像人一樣發(fā)現(xiàn)問題。最后，人工智能缺少心理屬性，它不可能有人類特有的情感[33]。因此，促進人工智能與幼兒教育的深度融合，必須增進人工智能與幼兒教師的合作，實現(xiàn)二者的優(yōu)勢互補。未來教育中，人工智能也許能勝任知識與技能的培養(yǎng)，但道德與情感教育卻是人類教師特有的使命。

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本文系國家社會科學(xué)基金項目“農(nóng)村學(xué)前教育發(fā)展風險識別與防范研究”（項目編號：19BSH049）的研究成果。

通訊作者：田秀玉，tianxy168@126.com

（責任編輯 王平平）