塑造学习的未来：人工智能在教育4.0中的作用（英）

塑造学习的未来： AI在教育4.0中的作用 INSIGHTREPORTAPRIL2024 封面：ErikEastman，Unsplash Contents 1全球教育系统处于十字路口6 1.1 1.2 1.3数字技能差距8 2AI在实现教育方面的潜力4.09 2.1 2.2 2.3 2.4 3AI如何推进教育4.014的新例子 3.1 3.2 免责声明本文档由 世界经济论坛是对项目，见解领域或互动的贡献 。此处表达的发现，解释和结论是世界经济论坛促进和认可的合作过程的结果，但其结果不一定 代表世界经济论坛的观点，也不是其成员、合作伙伴或其他利益攸关方的整体观点。 ©2024世界经济论坛。保留所有权利。本出版物的任何部分不得以任何形式或任何方式复制或传播，包括影印和记录，或通过任何信息存储和检索系统。 执行摘要 如果部署得当，人工智能可以帮助解锁改善全球教育系统的解决方案。 随着技术变革的加速，迫切需要支持教育系统管理新的机会和风险。如果管理得当，技术-特别是人工智能（AI）-提供了一个独特的机会来帮助教育系统实现教育4.0-教学方法 ，专注于为学习者提供适合未来的能力，技能，态度和价值观。由全球联盟发展。 教育专家、从业者、政策制定者和商业领袖，教育4.0作为一个全面的框架，概述了中小学教育为促进更好的教育成果而需要的关键转变。人工智能可以帮助扩大面向未来的教育系统的覆盖范围，并提高学生为未来做好准备的有效性。然而，对于教师和学习者来说，存在挑战和风险，必须加以解决和克服，以实现教育技术的承诺。 在教育中采用新兴技术，尤其是人工智能，具有巨大的潜力，可以彻底改变教学方法，个性化学习体验和简化管理流程。但是，尽管AI可以在任务上表现出色 通过将教育者从日常任务中解放出来,人工智能使他们能够专注于建立关系、理解学生的个人需求和 培养动机。这种协同作用不仅提高了教学效果，而且强调了教育中不可或缺的人文因素。 将AI成功集成到教育系统和过程中需要仔细考虑和战略实施 。本文是有关教育4.0的一系列分析中的最新内容，通过以下方式深入了解AI应对教育系统挑战的潜力： –个性化的学习内容和体验，为满足不同学生需求的挑战提供解决方案，并为每个学习者提供量身定制的教育旅程。 –精细的评估和决策过程，承诺更准确的评估和对学生进步的见解。 –通过增强和自动化任务来优化教师角色，减轻行政负担，并使教育工作者能够更多地关注个性化的教学和指导。 –将AI整合到教育课程中，为AI和AI教学提供了机会 ，为学生提供了未来的基本技能，洞察力和知识。 一组说明性的案例研究突出了迄今为止在这一前沿领域的一些学习。 这些例子表明需要进行细致入微的讨论和进一步的研究来探索机遇和挑战。通过明智地利用这项技术，我们可以提高学习成果，增强教育工作者的能力，并为学生提供在未来动态环境中取得成功的必要技能。我们邀请读者参与研究结果，并支持 本地和全球对话旨在在人工智能时代塑造一个更具响应性、包容性和面向未来的教育体系。 Introduction 经济合作与发展组织（OECD）国际学生评估计划（PISA）的最新结果 学生在数学、阅读和科学技能方面的表现出现了创纪录的下降，1即使这些技能变得比以往任何时候都更加重要，特别是在经济、社会、 environmentalandtechnologychange.Outcomesforstudentsoncriticalthinking,collaborationandinnovation,amongotherskillsinhighdemandbytoday’semployers,arealsomixedacrosseducationsystemsaroundtheworld.Researchsuggends 如果部署得当，人工智能（AI）的新机会和发展将为提高教师的效率和学习者的成果带来重大希望，振兴教育系统 ，使学生更好地适应21世纪的需求。2 虽然人工智能的早期形式，如专家系统和早期机器学习算法，已经在教育领域使用了60多年，但人工智能功能的最新进展正在创造 教育部门内的中断。ChatGPT，Synthesia，Dall-E2和 Bard等模型可以写文章，创建图像，解释复杂的主题 并为解决数学问题提供分步指导，以及许多其他功能。生成性AI可以模仿人类的逻辑，写作甚至创造力，反映一些人类的思维过程，并质疑当今课堂上教授的一些技能，原则，公式和过程的相关性，包括 基础，如写作，语法，甚至逻辑和话语。 学生越来越多地采用AI驱动的工具来编写作业和完成评估 ，这导致一些教育工作者质疑课堂工作准确反映学生认知过程的基本假设。作为回应，一些教育工作者正在删除AI 由于担心学生作弊和对数据隐私的担忧，完全来自教室和教育。其他人正在寻找方法，在教育中适当地接受技术，培养能够理解人工智能并与人工智能一起工作的批判性思想家，同时考虑到当今和未来劳动力市场中工作和工作性质的变化 。根据世界经济论坛《2023年未来就业报告》，2027年雇主的首要技能包括分析和创造性思维等认知技能；人工智能 、大数据和技术素养等技术技能；。 以及与他人合作所需的技能，例如领导力，社会影响力，同理心和积极倾听。此外，许多增长最快的工作角色都是与技术相关的角色，需要数字能力。3 教育系统必须适应年轻人为明天的技术驱动型经济做好准备 ，并帮助学生与这些新兴技术一起学习。世界经济论坛将适合未来的能力，技能，态度和价值观的教学和学习称为“教育 4.0”（见图1）。由教育专家、实践者、政策制定者和商业领袖组成的全球联盟，教育4.0是一个全面的框架，概述了儿童教育所需的关键变革。 以满足未来的需求并促进更好的教育成果。它包括未来需要的四套技能-全球公民身份，创新和创造力，技术和人际交往能力-以及四套学习体验-个性化和自定进度，可访问，基于问题和协作，以及终身和学生驱动的学习。结合技术，特别是人工智能的教学，不仅可以帮助学生在技术技能方面取得更好的成果，还可以促进和实现框架内其他领域的成功。 Figure1 教育4.0框架 内容(技能的内置机制adaptation)经验(利用创新教学法) 全球公民技能 包括侧重于建立对更广阔的世界，可持续性和在全球社会中发挥积极作用的认识的内容。 创新和创造技能 包括培养创新所需技能的内容，包括复杂问题解决，分析思维，创造力和系统分析。 技术技能 包括基于开发数字技能的内容，包括编程，数字责任和技术使用。 人际交往技能 包括关注人际情绪智力的内容（即同理心，合作，谈判，领导和社会意识）。 个性化和自主学习 从一个学习标准化的系统，到一个基于每个学习者不同的个人需求的系统，并且足够灵活，使每个学习者都能按照自己的节奏进步。 无障碍和包容性学习 从学习仅限于可以进入学校建筑物的系统到每个人都可以学习并因此具有包容性的系统。 基于问题的协作学习 从基于流程到基于项目和基于问题的内容交付，需要同行协作并更紧密地反映工作的未来。 终身和学生驱动的学习 从一个学习和技能的系统 在一个人的生命周期中，每个人都在不断提高现有技能，并根据自己的个人需求获得新技能。 来源 世界经济论坛。 本文是世界经济论坛关于教育和人工智能的系列文章的第一篇，并着手考虑人工智能可能实现教育4.0的具体领域，并展示了可以为全球领导者和从业者提供灵感的实际例子。 第一章通过确定导致学生成绩下降的关键挑战，为人工智能在教育中的潜在使用构建了背景：全球教师 差距，行政和评估过程中的差距，以及全球数字技能差距。第二章探讨了AI在教育中的承诺-优化教师角色，支持决策和管理，推进 个性化学习体验，并将AI整合到教育课程中。第三章介绍了已收集的案例研究 与教育4.0联盟合作，聚焦教育和人工智能的交叉，并就如何开始利用新的人工智能技术提供实用指导 本文最后简要反映了为最大限度地增加机会和减少风险所需的投资和政策努力，以及预计将在2024-2025年世界经济论坛的教育4.0联盟中出现的下一组活动和倡议。 1全球教育系统处于十字路口 本章介绍了教育部门面临的三个关键挑战，这些挑战可以通过包括人工智能在内的技术的更大整合来解决。首先，全球教师短缺对改善教育成果构成了重大障碍，对教育工作者的需求预计只会在未来几年内增长。其次，教师在行政管理上花费大量时间 任务，影响他们必须专注于与学生的高质量互动的时间 。第三，最 教育系统在缩小数字技能差距方面滞后-这是确保学生未来就业能力以及在下一代中培养负责任的开发和部署新兴技术所必需的才能和道德意识的关键因素。 1.1 全球教师差距 联合国教育，科学及文化组织（UNESCO）预计，到2030年，将需要额外的4400万教师来实现可持续发展目标（SDG）4提出的宏伟目标，该目标旨在确保包容性和公平的教育并促进所有人的终身学习机会。4这种严重且日益扩大的教师差距正在影响发达经济体和发展中经济体。然而，这种短缺在撒哈拉以南非洲尤为严重，到2030年，那里将需要1500万教师来提供普及的儿童教育。5 随着全球劳动力市场面临混乱，以及对重新就业，提高技能和终身教育的需求不断增长，这种需求将不断增长。根据世界经济论坛的《2023年就业未来报告》，所有工作中有四分之一面临转型- 下降和增长-在未来五年，平均超过40％的核心技能所需的所有工作，预计在此期间将发生变化。 因此，该报告预测对与教育相关的职位的需求不断增长 ，包括职业教育教师，特殊教育教师以及大学和高等教育教师，所有这些职位都是预计就业增长最大的前10个职位。 教育系统与经济的各个部门竞争，以吸引顶级毕业生 进入教学角色。研究表明，提供有竞争力的工资对于留住教师和吸引新的个人加入该行业至关重要。然而，在许多经合组织国家，教学并不是一个经济上有吸引力的职业选择。平均而言，初中(通常是初等教育后的头三年 在许多国家/地区，义务教育结束了）教师的工资比高等教育工作者的工资低10％；在某些国家，差距超过30％。6,7 政府和其他利益相关者需要做一系列重要的工作，以确保一批强大的新人才加入未来的教学队伍，教师获得足够的报酬，并将教学定位为高增长、高潜力的未来工作 。 人工智能和其他新兴技术有机会帮助实现这些目标，方法是支持那些已经在教学队伍中的人，并确保教学成为“未来”。 ready”专业。虽然技术永远不会完全取代人类教师，但人工智能和其他新兴技术可以立即解决一些差距。许多教师已经承认这种支持的好处。例如，在英国，42%的中小学教师使用生成人工智能来帮助他们的功课 2023年11月，较2023年4月的17%大幅增长。8除了旨在发展的新激励措施和结构框架外， 在教育部门，政府，企业和民间社会中吸引和留住人才可以支持将AI整合为当今教师的工具，并为未来的未来教师提供有吸引力的额外技能。 1.2 行政和评估差距 教师的稀缺与他们在劳动力中面临的行政负担更加复杂。最近对美国教师进行的一项调查发现，虽然他们每周平均工作54小时，但只有46%的时间用于教学。同样，从经合组织 国家来看，初中教师平均将44%的工作时间用于教学，其余时间用于非教学任务。9重复性行政任务的负担经常被教师和学校领导引用为 影响教育部门工作质量的主要方面。在最新的OCED国际教学调查中，小学和初中教师的主要压力来源是“有太多的行政工作要做”，分别为47％和48％。10 通过自动化管理任务和增加以人为本的任务来解决教师和学校领导表达的这些痛点，可以帮助教师腾出时间来完成更有价值的任务-例如直接与学生互动，定制内容 最大的影响或发展自己的教学技能。减轻这种负担可以提高该部门的吸引力，这反过来可以帮助减轻上一节中提到的全球教师短缺。 效率低下的评估过程也阻碍了地区，国家和全球各级教育领导者及时做出数据驱动决策的能力 教育战略和投资。例如，虽然教育系统旨在在整个学年定期评估学生的理解，但在学校之间具有可比性的综合评估很少发生。学习者的表现通常由