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2024年4月，世界经济论坛发布研究报告《塑造学习的未来：人工智能在教育4.0中的角色》，探讨了人工智能如何推动教育的转型，特别是在教育4.0框架下，旨在为未来的技术驱动经济培养适应性强的技能、态度和价值观。全文共分为6个章节，本系列文章将白皮书分为4个部分发布，下文为第4部分（新兴的人工智能如何推动教育4.0的案例、结论）：
将最新的人工智能工具融入教育是一个相对较新的发展，需要对结果进行细致的管理和监测。本章中呈现的案例研究提供了关于人工智能技术如何在当今教育系统中应用的实践指导。虽然所选案例研究并未涵盖所有创新和有影响力的实例，但它们展示了人工智能驱动创新的变革潜力，并激励教育工作者、政策制定者和企业拥抱这些机遇，同时调整风险和挑战。
世界经济论坛的教育4.0联盟——由教育领域的领导者、专家和决策者组成——旨在识别推动教育4.0框架的政策、倡议和项目。在2023年，联盟制定了一套标准，以识别在缺乏全球标准和全面政策的情况下，如何利用人工智能工具推动教育4.0的新兴案例。这些标准包括：
认识到人工智能可能加剧当前教育差距的潜力，所有选定的案例研究在设计中都强烈强调教育公平。世界经济论坛新经济与社会中心和联盟，在其各个合作伙伴网络的征集倡议之后，在独立专家小组的协助下，选择了九个案例研究，这些案例与本文前面提到的差距和机遇相关，并基于评估标准进行挑选。
案例研究1——可访问的数字教科书（ADT）
该倡议采用普遍学习设计（UDL）原则和无障碍技术，创建满足多样化学习者需求的数字工具，包括残疾人士。
背景和目标：全球有2.4亿名残疾儿童，其中绝大多数无法获得包容性技术、易于获取的学习材料以及其他必要的教育支持，无法充分参与和投入到他们的学习中。半数残疾儿童没有接受教育，十亿名残疾儿童和成人需要辅助技术，但无法获得。由联合国儿童基金会（UNICEF）管理的《可访问数字教材》（ADT）倡议，采用通用设计学习（UDL）原则和可访问技术，旨在为各种学习者（包括残疾人）创造可定制、包容性的数字工具。联合国儿童基金会计划利用人工智能实现成本效益的规模化，全球合作伙伴共同推动残疾儿童教育的变革，并将该倡议扩展到新地区。通过与当地利益相关者的共同创造方法，提升了ADT生态系统，有助于改善学习成果，并重新构想教科书的未来。ADT已在东非和南非地区的三个国家以及拉丁美洲和加勒比地区的六个国家实施，与各自的教育部协调进行，目标是在2024年上半年覆盖50万名儿童。
人工智能驱动的方面：联合国儿童基金会旨在利用人工智能彻底改革教科书，以实现广泛应用。自适应教学工具允许用户自定义和组合多种功能，如叙述、手语视频、互动、图像的音频描述、文本转语音等，以满足不同的偏好或访问需求。一旦安装，学习者可以在设备上离线使用教科书，使其对缺乏连接的学生可访问，促进个性化、包容性和可及性的教育。
预期影响：联合国儿童基金会及其合作伙伴进行的研究和开发表明，辅助教学工具可以增强学生的动机、课堂参与度以及相互交流的能力。
案例研究2——与虚拟导师一起提升技能
一家位于西非的教育科技初创公司，开创了一种变革性的方法，以应对有限的正式就业机会，提升年轻人的技能。
背景和目标：非洲超过80%的就业是非正式的，这影响了该大陆年轻人才的机会。Kabakoo是一家教育科技初创公司，致力于帮助西非的年轻人培养自雇心态和技能，以应对缺乏正式就业机会的环境。该公司开发了一种以社区为驱动的技能提升方法，将移动应用与现实中的同龄人和导师网络相结合。Kabakoo通过社交媒体内容和本地合作伙伴关系，吸引西非城市和半城市地区的青年参与。Kabakoo应用程序提供基于社区的体验式学习，内容包括学习如何学习和可视化的模块，并通过一个基于大型语言模型（LLM）的虚拟导师提供支持。此外，Kabakoo还促进现实中的社区互动，支持数字技能和创业技能的获取。
人工智能驱动的方面：Kabakoo 使用人工智能驱动的虚拟导师为学习者提供 24/7 支持。这个虚拟导师在需要时提供指导、资源和建议，补充人类导师的支持。人工智能导师还为学习者的作业提供个性化反馈。在提交特定模块的自拍视频后，学习者通过 WhatsApp 收到个性化回复。鉴于马里的语言多样性，Kabakoo 正在开发一个人工智能驱动的模型，以提供巴姆巴拉语的培训，这是该国使用最广泛的语言。在应用人工智能解决语言障碍时，Kabakoo促进个性化、可及性和包容性。使用游戏化虚拟代币（Kabakooins）和基于云的资源有助于创造一个动态而强大的学习环境。
预期影响：该项目的成功通过一项随机对照试验得以证明，该试验在Kabakoo进行的试点中，学习者的成长心态提高了23%。Kabakoo的学习者还报告称，在完成该项目六个月后，收入增加了44%。
案例研究3——通过人工智能提升读写能力
在巴西的中学和高中实施的基于人工智能的读写能力发展计划。
背景和目标：最新的PISA成绩显示，巴西和拉丁美洲的表现低于OECD平均水平。Letrus计划是一个基于人工智能的识字发展倡议，在巴西的中学和高中实施，目前惠及670所学校的170,000名学生。该计划的主要目标是缩小低收入和高收入学生之间的识字差距。它采用专有的自然语言处理人工智能技术，提供实时的建设性反馈，帮助学生在阅读和写作方面提高。
人工智能驱动的方面：Letrus专注于通过人工智能实现个性化学习，为学生提供即时反馈，为教育工作者提供实时数据，并为学校管理者提供监控工具。教师会收到针对内容和方法的量身定制建议，这些建议可以无缝地融入课程中，以培养和增强特定技能。这个迭代过程确保了对识字发展的动态和响应性方法，紧密贴合每个学生以及整个班级不断变化的需求。学校管理者可以监控进展，及时洞察改进领域以及可能受益于教师培训计划或课程战略调整的学习差距。
预期影响：在2022年，该项目在埃斯皮里图桑托的公立学校取得了显著成功。在项目实施五个月内，参与的学生在全国写作考试中获得了第二名，与对照组获得的第八名相比，取得了显著改善。Letrus随后被指定为该州高中生的官方识字发展项目。埃斯皮里图桑托在国家考试的写作部分表现突出，表现差距是2021年至2022年全国平均水平的五倍。
案例研究4——计算思维与人工智能
该程序以跨学科的方式教授计算思维和人工智能，结合数学、语言和科学等其他知识领域。
背景和目标：计算思维是一种心理过程，通过这种过程，人类试图通过将复杂问题分解为更小、更易管理的部分来解决问题，方式类似于计算机。这是人工智能发展的基础技能。Ceibal计算思维与智能项目在乌拉圭80%的城市公立学校和250所农村学校中开展。该项目的主要目标是以跨学科的方式教授计算思维和人工智能，结合数学、语言和科学等其他知识领域。它还包括积极干预，以减少这些技能中的性别差距。该项目专注于教学生成为道德的生产者和知识渊博的人工智能消费者，涵盖诸如机器学习模型的工作原理、数据的使用和分析以及可能存在的偏见等主题。
人工智能驱动的方面：AI课程用于帮助学生了解机器学习模型的内部运作，洞察数据的使用以及可能存在的偏差。该课程采用各种评估工具，包括学习测试、调查和课堂观察。该课程旨在培养学生解决计算问题、数据和信息分析、算法和程序以及社会转型的能力，承认计算机已融入我们的日常生活。
预期影响：Ceibal参与了Bebras竞赛，这是一个关于计算思维的国际考试。最近的一份Bebras考试结果样本显示，参与该项目的学生的表现显著优于未参与的学生，且观察到一些有利于女孩的差异。这个以社区为驱动的倡议促成了计算思维能力的整合，纳入了乌拉圭2023年的教育改革中。
案例研究5——学校网络安全挑战
一个旨在为教师提供资源以教授网络安全概念并告知学生该领域职业机会的倡议。
背景和目标：Grok Academy是一家澳大利亚非营利组织，致力于支持计算机科学及相关学科的教学。该组织拥有丰富的经验，创建了以学生为中心、与课程相一致的网络安全和数字技术教材，面向小学和中学的学生及教师。2019年，Grok Academy启动了澳大利亚学校网络安全挑战项目，旨在为教师提供资源，以教授网络安全概念，并向学生介绍该领域的职业机会。该项目与政府和行业组织合作开发，包含了针对5至12年级学生的课程大纲和课堂活动。该项目在澳大利亚的成功促使其扩展到新西兰，并于2022年10月推出了“网络技能奥特罗亚”（Cyber Skills Aotearoa）。该项目通过课程、竞赛和非数字化资源（不涉及数字设备的资源）吸引了超过91,000名学生参与。Grok Academy的战略强调行业和政府的合作，覆盖了澳大利亚和新西兰的成千上万名学生。
人工智能驱动的方面：随着基于大量数据的生成性人工智能不断发展，网络安全技能将变得越来越重要。通过教授网络安全知识，包括信息隐私和安全、密码学和数字取证，Grok Academy正在为下一代人才培养负责任的人工智能生产者。此外，参与学生的更广泛家庭社区对该项目的好处有着清晰的认识，因为对许多家庭来说，这将是他们唯一接触网络安全和错误信息概念的机会。
预期影响：自Grok Academy推出以来，超过450万名学生接触到了网络安全技能。虽然大约一半的参与者是女孩，但在第4、7和8年级，女性参与率超过男性参与率，帮助缩小了网络安全领域持续存在的性别差距。
案例研究6——非洲女孩的3D打印
一个独特的项目，鼓励10至16岁的女孩开发基于STEM的创新解决方案，以应对现实世界的问题。
背景和目标：数字制造和3D打印有潜力像智能手机和移动宽带改变服务、贸易和农业行业一样，彻底改变非洲的制造业。“3D Africa for Girls”旨在将非洲从“援助非洲”转变为“非洲制造”。该项目在尼日利亚提供高质量的STEM（科学、技术、工程和数学）教育，使10至18岁的年轻女孩能够设计、原型、营销并销售她们的3D打印产品和解决方案。通过这种方式，它教导女孩们开发基于STEM的创新解决方案来解决现实问题，并教授边缘化的、低收入的青年、女孩和女性如何在全球在线市场中销售这些产品。该项目结合了针对性的岗位影子培训和指导，以及三维设计和原型制作。
人工智能驱动的方面：该项目独特的方法整合了3D打印技能、现实世界的专家、导师和全球在线市场。女孩们利用计算机辅助设计（CAD）表达她们的创造力，将她们的想法转化为新产品（如3D打印的可充电、可拆卸、无绳吹风机和非洲设计的家具）并销售她们的商品。除了3D设计和打印，该项目还强调编程技能，这些技能是任何人工智能职业的基础。鉴于人工智能职业中持续存在的性别差距（全球人工智能劳动力中只有30%是女性），该项目通过Scratch和Bootstrap等工具向年轻女孩介绍编程的基本知识。
预期影响：该项目在解决女孩对STEM学科兴趣缺乏的鼓励方面发挥了重要作用，至少90%的毕业生在完成后一年内入读大学或高等院校，超过85%的人随后继续从事STEM或技术职业。在该项目中，至少90%的参与者在基本和高级技术技能方面达到最低95%的熟练程度。
案例研究7——青少年创业课程的人工智能
一个创新的课程，将人工智能与青少年的创业教育相结合。
背景和目标：该课程使年轻人能够建立对人工智能的基础理解，包括伦理、数据素养和操作技能。凭借这些基础知识和实践技能，参与者能够设计出经济上可行的解决方案——利用人工智能及相关工具——以应对本地和全球的挑战。从长远来看，这一课程旨在支持一个未来，在这个未来中，所有年轻人都将是人工智能的原住民。尽管该项目刚刚完成了试点阶段，但JA欧洲最近已将课程扩展到另外10个国家，这将使该课程在未来两年内覆盖30,000名年轻人，将人工智能的应用与农业部门创业和就业的改善相结合。
人工智能驱动的方面：该课程专注于为教育工作者和学生准备技术驱动的经济，提供以编程为重点和非编程路径，帮助学生发展人工智能的理解、伦理、数据素养和操作技能。课程通过创业能力和技术驱动的解决方案来衡量其效果。参与者将接触到先进的数字技能和工具，促进在线协作、创意构思以及人工智能、编程和其他关键技术工具在他们的创业实践中的应用。该课程与英特尔的专家团队合作开发，包含一个互动式在线计算平台，供年轻人开发基于人工智能的解决方案并创建商业计划。为了确保教育公平，JA的战略重点是支持资源匮乏的学校，特别是偏远地区的学校，并为难民提供培训，特别是来自乌克兰的难民。针对青年创业的人工智能课程在资源有限且地理位置偏远的学校实施，并与旨在覆盖弱势青年群体的国家战略相一致。
预期影响：在试点年，学生团队创建了34个基于人工智能的解决方案，展示了该项目在培养年轻人创业能力和对人工智能理解方面的成功。
案例研究8——人工智能驱动的数字教科书
一本数字教材，能够为不同水平的学习者提供定制化服务。
背景和目标：韩国教育部已公布计划，从2025年开始在本地小学和中学引入人工智能驱动的数字教材。该举措旨在满足日益增长的多样化学习内容需求，并利用人工智能及其他新兴技术提升学生的教育体验。这一教育创新旨在解决教育不平等问题，减少对私立教育的依赖，并转变该国高度竞争的教育文化。教育部计划继续完善这一举措，收集反馈意见，并确保开发多样化和富有创意的人工智能数字教材。
人工智能驱动的方面：数字教材的引入将为学生提供定制化的学习机会，涵盖数学、英语和信息学等各个学科的不同水平。该项目将逐步扩展，涵盖更多年级和学科，并计划在2028年前涵盖所有学科，但不包括音乐、艺术、体育和伦理等基于活动的学科。学生将根据个人能力差异接收任务和活动，允许学生以自己的节奏进行学习。教育部强调学校中纸质和数字格式的共存。该计划还强调人类教师与人工智能助手的合作，重点培养能够在人工智能技术的支持下提供人性化指导的主讲教师。
预期影响：韩国教育部目前正在设立一个试点项目，涉及400名教师，他们将在教师培训中使用人工智能驱动的教科书。该项目的推广预计将在2025年开始，将使教师能够通过实时收集和分析学生学习数据来定制他们的课程。
案例研究9——人工智能导师计划
一个人工智能驱动的虚拟导师，以提升阿联酋的教育环境并促进教育公平。
背景和目标：阿联酋教育部与多方合作伙伴（包括微软、ASI及教师等）共同开发了一款人工智能驱动的辅导工具，以提升阿联酋的教育环境，并在私人辅导日益增加的背景下促进教育公平。该项目旨在通过人工智能驱动的个性化学习显著提高学生的学业表现，带来更高的考试成绩、更好的学科理解力以及增强的批判性思维能力。该项目采用了自适应学习算法、持续评估、全天候可用性和数据驱动的洞察来实现其目标。其目标是创造一个更具互动性和参与感的学习体验，促进自主学习，并消除与时间和地点相关的障碍。尽管该项目仍处于初期和试点阶段（第一版计划于2024年9月发布），但技能发展的证据收集方法包括持续的数据收集、个性化学习、批判性思维、问题解决、自主学习、数字素养和沟通技能的评估与评测。
人工智能驱动的方面：该人工智能辅导工具根据每个学生的个人需求和学习风格定制课程，确保学生获得适当的挑战和支持。它持续评估学生的进展，识别需要改进的领域，并提供针对性的反馈和额外资源，帮助学生克服他们的挑战。该辅导工具还可以提供多语言支持，确保来自不同语言背景的学生也能接受优质教育。通过自动化某些教学任务并提供关于学生进展的宝贵洞察，阿联酋人工智能辅导项目旨在减轻教师的工作负担，使他们能够专注于学习体验中更具战略性和互动性的方面。该平台还生成详细的报告供教育工作者和家长使用，使他们能够有效地监控和支持学生的进展。此外，人工智能辅导工具打破了线性且耗时的反馈方法，提供实时分析给所有利益相关者，包括部长级人员，从而促进更具适应性的战略发展。
预期影响：该项目在试点阶段已经显示出平均成绩的改善和对学生学业表现的积极影响。学习成果提高了10%。
将人工智能技术融入教育为提升学习体验和成果提供了一条有前景的路径，而提升人工智能素养可以帮助学习者为未来的工作做好准备。同时，必须认识到，在没有适当的规划、安全措施、治理措施和公平框架的情况下，快速部署生成型人工智能（AI）可能带来的潜在风险。尽管人工智能系统通常优于类似的传统软件系统，这些传统软件系统通常被视为“教育技术”或“教育工具”，但人工智能系统也具有可能放大并创造新风险的特性。
这些担忧在家长、教育工作者和领导者中普遍存在。2023年进行的一项全球调查发现，超过17,000人参与调查，其中61%的受访者对人工智能系统持中立或不信任的态度，而一些人则担心其潜在风险。例如，尽管这些工具收集的数据使其能够产生强大的效果，但这也引发了关于学生数据和隐私保护的担忧。这些担忧与更广泛的人工智能保障问题相关。例如，一项针对2,300多名IT专业人员的调查发现，只有10%的公司有政策来规范生成型人工智能的使用，而57%的公司非常担心或极度担心生成型人工智能会被不法分子利用。还有一些担忧来自教育工作者本身，关于人工智能可能扰乱教学岗位，需要谨慎管理，确保教师仍然在教育系统中占据核心地位，并得到人工智能工具的补充，同时进行教师的再培训和技能提升。
相反，还有关于人工智能在教育中可能加剧不平等的担忧。全球目前有超过26亿人缺乏基本的互联网接入。因此，必须将努力和关注重点放在教育公平问题上，否则人工智能系统的好处可能主要集中在已经相对特权的地理区域和社区，进一步扩大教育公平差距。此外，还有关于教育系统在融入人工智能焦点方面未采取行动的担忧，因为合成内容可以用来制造虚假信息和误导性信息。儿童和年轻学习者尤其容易受到影响——因此，关注人工智能素养至关重要，帮助他们批判性地分析内容，并理解虚假信息的负面后果。
尽管教育系统需要适应使用人工智能并教授人工智能素养，但正是人类专业知识与人工智能能力的合作，才有潜力改变学习成果。本报告中呈现的案例研究突显了这一整合元素，以及需要全面的公私合作伙伴关系、规划和影响评估。在这些条件下，人工智能技术可以增强教学和学习体验，促进教育的公平获取，并应对教育领域中的紧迫挑战。
案例研究指出五个条件，可以帮助平衡创新与保护措施：
教育4.0的下一阶段研究将探索这些方面，并继续开发成功整合人工智能工具和人工智能素养的案例研究和实例，与商业、政府、教育工作者和民间社会合作，释放人工智能在塑造未来教育、造福未来几代人中的变革潜力。
参考文献：https://www.weforum.org/publications/shaping-the-future-of-learning-the-role-of-ai-in-education-4-0/
