2024塑造学习的未来：人工智能在教育4.0中的作用（英译中）

塑造学习的未来: AI在教育4.0中的作用 INSIGHTREPORTAPRIL2024 封面:ErikEastman，Unsplash 内容 执行摘要3导言4 1全球教育系统处于十字路口6 1.1全球教师差距6 1.2行政和评估差距7 1.3数字技能差距8 2人工智能在促进教育4.0方面的潜力9 2.1支持教师角色通过增强和自动化9 2.2完善评估和分析教育11 2.3支持AI和数字素养12 2.4个性化学习内容和体验18 3人工智能如何推动教育4.0的新兴例子14 3.1甄选过程和标准14 3.2案例研究15结论24 致谢25尾注27 免责声明此文档由 世界经济论坛是对项目，洞察领域或互动的贡献。本文表达的调查结果，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，也不代表其成员、合作伙伴或其他利益攸关方的观点。 ©2024世界经济论坛。保留所有权利。不得以任何形式或通过任何方式复制或传播本出版物的任何部分，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-专注于为学习者提供适合未来的能力，技能，态度和价值观的教学方法。由全球联盟开发 在教育专家、从业者、政策制定者和商业领袖中，教育4.0充当 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所需的关键变革。人工智能可以帮助扩大面向未来的教育系统的覆盖范围，并提高其在为学生未来做好准备方面的有效性。然而，对于教师和学习者来说，都存在挑战和风险，必须加以解决和克服，以兑现教育技术的承诺。 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，个性化学习体验并简化管理流程。然而，虽然人工智能可以擅长于任务 就像呈现不同的内容和承担许多行政职责一样，促进学习的复杂过程不仅需要传播信息。因此，人工智能应该有助于增强而不是取代教师的作用。通过将教育工作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，了解个别学生的需求和培养动力。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为因素。 将人工智能成功整合到教育系统和过程中，需要仔细考虑和战略实施。在一系列关于教育4.0的最新分析中，本文提供了对人工智能解决教育系统挑战的潜力的见解: –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洞察学生的进步。 –通过任务的增强和自动化来优化教师角色，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的教学提供了机会，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经验教训。 这些例子表明，需要进行细致入微的讨论和进一步研究，以探索机遇和挑战。通过明智地利用这项技术，我们可以提高学习成果，赋予教育工作者权力，并为学生提供在未来动态环境中取得成功所需的技能。我们邀请读者参与调查结果，并支持 地方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。 介绍 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创纪录下降，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， 环境和技术变革。学生在批判性思维、协作和创新方面的成果，以及当今雇主对其他技能的高需求，也在世界各地的教育系统中混合在一起。研究表明如果部署得当，人工智能(AI)的新机遇和发展将大大提高教师的效率和学习者的学习成果，振兴教育系统，使学生更好地为21世纪的需求做好准备。2 虽然早期形式的人工智能，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，但最近人工智能能力的进步正在创造 教育部门内部的混乱。ChatGPT，Synthesia，Dall-E2和Bard等模型可以撰写论文，创建图像，解释复杂的主题 并提供解决数学问题的分步指导，以及许多其他功能。生成性人工智能可以模仿人类的逻辑、写作甚至创造力，反映出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 基础知识，如写作，语法，甚至逻辑和话语。 学生越来越多地采用人工智能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，他们完全来自教室和教育。其他人正在寻求在教育中适当采用技术的方法，并培养能够理解人工智能并与之合作的批判性思想家，同时牢记当今和未来劳动力市场中工作性质的变化。根据世界经济论坛的《未来就业报告2023》，雇主对2027的首要技能包括认知技能，如分析和创造性思维;技术技能，如人工智能，大数据和技术素养； 与他人合作所需的和技能，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，因此需要具备数字能力。3 教育系统必须适应，使年轻人为未来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称为“教育4.0”(见图1)。教育4.0由教育专家，从业者，政策制定者和商业领袖的全球联盟开发，是一个全面的框架，概述了儿童教育所需的关键转变 解决未来的需求，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，创新和创造力，技术和人际交往能力-以及四套学习经验-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(尤其是人工智能)的教学和学习不仅可以帮助学生在技术技能方面取得更好的成果，还可以在框架内的其他领域促进和实现成功。 图1:教育4.0框架 全球公民技能 包括内容，重点是建立对更广阔世界的认识，可持续发展，并在全球社会中发挥积极作用。 创新和创造技能 包括培养创新所需技能的内容，包括解决复杂问题，分析思维，创造力和系统分析。 技术技能 包括基于发展数字技能的内容，包括编程，数字责任和技术使用。 人际交往能力 包括关注人际情商的内容(即同理心，合作，谈判，领导力和社会意识)。 个性化和自定进度的学习 从一个标准化学习的系统，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 从学习仅限于那些可以进入学校建筑的人的系统到每个人都可以进入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中 在一个人的生命周期中，每个人都在不断提高现有技能，并根据个人需求获得新的技能。 内容(内置机制的技能适应)的经验(利用创新的教学方法) 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中的第一篇，旨在探讨人工智能可以促进教育4.0的具体领域，并展示了可以为全球领导人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应用提供了框架: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。第二章探讨了人工智能在教育中的前景- -在优化教师角色、支持决策和管理、推进 个性化的学习体验，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，突出教育和人工智能的交叉点，并提供实际指导，说明如何新的人工智能技术开始被利用在 今天的教育系统。本文最后简要回顾了为使机会最大化和风险最小化所需的投资和政策努力，以及预计世界经济论坛教育4.0联盟将在2024至2025开展的一系列活动和举措。 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，这些挑战可以通过更大程度的技术整合来解决，包括人工智能。首先，全球教师短缺是改善教育成果的重大障碍，预计未来几年对教育工作者的需求只会增长。其次，教师在行政管理上花费了大量时间 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，大多数 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的关键因素，也是培养下一代负责任地开发和部署新兴技术的必要能力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(教科文组织)预计，2030年需要增加4400万名教师，以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和公平的教育，并促进全民终身学习机会。4，这种日益严重的教师差距正在影响发达经济体和发展中经济体。然而，撒哈拉以南非洲的短缺尤为严重，那里需要额外的1500万名教师来提供普及儿童教育2030年。5 随着全球劳动力市场面临混乱，对再培训、提高技能和终身教育的需求不断增长，这种需求将会增长。根据世界经济论坛的未来就业报告2023，所有工作的四分之一面临转型- 下降和增长-在未来五年内，平均而言，所有工作所需的核心技能的40%都将在此期间发生变化。因此，该报告预测，对教育相关职位的需求将不断增长，包括职业教育教师、特殊教育教师、大学和高等教育教师，这些职位都是预计就业增长最大的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 融入教学角色。研究表明，提供有竞争力的薪水对于留住教师和吸引新人进入该行业至关重要。然而，在许多经合组织国家，教学在经济上并不是一个有吸引力的职业选择。平均而言，初中 (通常是初等教育后的前三年 并且在许多国家/地区结束了义务教育)教师的工资比高等教育工作者的工资低了10%%;在某些国家/地区，差距超过30%%。6,7 政府和其他利益攸关方将需要完成一系列重要工作，以确保一批强大的新人才加入未来的教学队伍，教师得到足够的报酬，教学被定位为未来高增长、高潜力的工作。 人工智能和其他新兴技术有机会帮助实现这些目标，支持那些已经在教师队伍中工作的人，并确保教学成为“未来”。 准备”的职业。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这一差距。许多老师已经承认 这种支持的好处。例如，在英国，42%的中小学教师使用生成性人工智能来帮助他们的学业 在2023年11月，比2023年4月的17%大幅增加。8新的激励措施和结构框架， 在教育部门、政府、企业和民间社会吸引和留住人才，可以支持将人工智能作为当今教师的工具，并作为未来教师的一项有吸引力的额外技能。 1.2 行政和评估差距 教师的稀缺因他们在劳动力中面临的行政负担而加剧。最近对美国教师的一项调查发现，虽然他们每周平均工作54小时，但其中只有46%时间用于教学。同样，纵观经合组织国家，初中教师平均将大约44%的工作时间花在教学上，其余时间花在非教学任务上。9重复的行政任务的负担经常被教师和学校领导引用为 影响教育部门就业质量的主要方面。在最新的OCED教学和学习国际调查中，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强以人为中心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处理更高价值的任务，例如直接与学生互动，自定义内容 为了最大的影响或发展自己的教学技能。减轻这一负担可以提高该行业的吸引力，从而有助于缓解上一节提到的全球教师短缺问题。 低效的评估过程也阻碍了教育领导者在地区，国家和全球层面做出及时和数据驱动的决定，当涉及到他们 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