人機學習共生體*
——論后人工智能教育時代基本學習形態(tài)之構建

李海峰 王 煒

（新疆師范大學 教育科學學院，新疆烏魯木齊 830017）

一、人機學習共生體：人工智能教育困境的破解之路

自人工智能技術出現(xiàn)，人們一直試圖將人工智能技術與教育相結合，來打造專家級智能教師，以實現(xiàn)對學習者精準的、個性化的、靈活的知識教學。人工智能教育研究濫觴于康納蒂（Conati C.）等在1976年發(fā)表的《教育中的人工智能》理論初探。隨著信息技術的發(fā)展，該領域逐步出現(xiàn)了計算機輔助教學、智能導師系統(tǒng)、智適應學習系統(tǒng)、教學智能體和智能會話伙伴等研究方向[1]。其中，計算機輔助教學是人工智能教育的初級階段，由于信息通訊技術的智能化程度非常低，它只能作為教師進行知識傳授的輔助工具，通過簡單的程序控制，實現(xiàn)知識傳授、信息交流和知識測驗等教學過程。智能導師系統(tǒng)是傳統(tǒng)教學模式的智能化模擬，研究者利用編程技術、數(shù)據(jù)分析技術以及相關算法等，實現(xiàn)專家型虛擬教師的功能，竭盡全力地創(chuàng)建一種智能化教學環(huán)境，打造專家型虛擬教師，為學習者學習提供學習支持服務。智適應學習系統(tǒng)為學習者打造了一個超級專家型教師，它能夠精準獲悉學習者納米級知識點的掌握狀況，

為學習者推薦最佳的學習路徑，提高學習效率，促進個性化學習[2]。智適應學習系統(tǒng)通過分析學習者的學習動機、學習風格和學習行為等，為教學提供即時反饋，并通過人機協(xié)同為學習者提供精準化的智能教學[3]。

但遺憾的是，人工智能教育應用依然是傳統(tǒng)教育中教師傳授知識模式的反映，不過是不斷地運用最先進的人工智能技術，使教學智能體更像一個超級專家型教師，以實現(xiàn)更加精致、個性化、智能化的知識傳授。譬如，“乂學智適應學習系統(tǒng)”是一個最具代表性的人工智能教育系統(tǒng)，它通過納米級的知識粒度分解、個性化學習路徑薦引、快速精準的知識狀態(tài)監(jiān)測以及多元化的學習內(nèi)容推薦等，對學習者進行精準教學。然而，無論這些人工智能教育技術多么的精準、個性化和智能化，它們所蘊含的教與學理論也僅停留在行為主義和認知主義階段，難以實現(xiàn)對學習者高階思維能力的培養(yǎng)。

依據(jù)學習經(jīng)驗之塔理論，當前人工智能教育所提供的絕大多數(shù)學習屬于被動性學習，諸如：聽講、視聽、閱讀和演示等，難以實現(xiàn)教授他人、實踐和討論等這些主動性的學習方式。換言之，人工智能教育應用實現(xiàn)的是機器替代教師教授這種被動的傳統(tǒng)教育模式，而并未實現(xiàn)學習者教機器這種主動學習方式。因此，人工智能教育應用必須從模仿傳統(tǒng)教育教師教的行為，轉向創(chuàng)建能夠被學習者教授的學習智能體，直至形成人機互教互學的人機共生學習形態(tài)。

二、人機學習共生體：人工智能教育發(fā)展的理論召喚

人工智能教育應用的理論與實踐，未能保持和教與學理論的同步發(fā)展，在以教為導向的人工智能教育應用的理論與實踐中，人機學習共生體將是未來人工智能教育發(fā)展的實踐方向。人工智能教育需要從理論和實踐層面突破教與學理論與實踐滯后的困境，推動人工智能教育的基本理論與實踐發(fā)展。因此，后人工智能教育時代的人機學習共生體，需要順應人工智能教育發(fā)展的理論與實踐召喚，闡述人機學習共生體的歷史發(fā)展必然性，明確人機學習共同體的基本內(nèi)涵和特征。

（一）人機學習共生體是人工智能教育發(fā)展的歷史必然

無論從教與學的理論歷史發(fā)展，還是從教師與學習者角色關系的演變，以教師教為特征的傳統(tǒng)人工智能教育模式，并不利于學習者綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展。無論人工智能教育的智能化、個性化和適應性如何發(fā)展，以機器教人的學生學習過程始終是一種被動、低效的學習。因此，人機學習共生體被認為是后人工智能教育應用發(fā)展的歷史必然，其根本原因是人工智能教育應用需要關照學習理論發(fā)展和師生關系的發(fā)展。

1.人工智能教育需要回應學習理論的發(fā)展

從人工智能教育模式的特點看，人工智能體的設計，主要是重復了傳統(tǒng)教育中教師教的行為，通過學習分析、內(nèi)容推薦以及活動設計等，實現(xiàn)精準教學。從行為主義和認知主義學習理論視角看，人工智能教育在知識教學方面基本上達到了專家型教師水平，特別是在智適應技術所體現(xiàn)的納米級知識點分析、精準學習內(nèi)容推薦以及個性化學習路徑引導等智能化學習支持上。譬如，2017年乂學教育在鄭州上演的“人機大戰(zhàn)”教學比賽表明，智適應教學系統(tǒng)在與三名經(jīng)驗豐富的中高級教師比賽中，分別在平均分、最大提分和最小提升等方面完勝教師。此外，聯(lián)合國教科文組織在2019年發(fā)布的《教育中的人工智能：可持續(xù)發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)》工作報告中也再次強調(diào)，以人工智能技術構建雙教師模式，來支持學習者的協(xié)作學習和個性化學習，教師借助“虛擬教學助理”可以完成作業(yè)評分、論文評價和資源推薦等日常教學事務，使得教師能夠抽出更多的時間進行一對一的教學指導[4]?？梢?，人工智能虛擬教學助理是為緩解教師的教而設計的，其本質依然體現(xiàn)的是傳統(tǒng)教育模式中教師進行知識傳授的角色。

顯然，智適應學習系統(tǒng)在精準掌握學習者學習狀況、提高學習效率和個性化學習等方面，基本上超越了教師，但是從建構主義理論、經(jīng)驗學習理論以及腦科學理論的發(fā)展看，它并未實現(xiàn)對學習者高階思維能力的有效提升。皮亞杰（Jean Piaget）將知識習得看作是一種連續(xù)不斷的建構過程，學習者內(nèi)在圖式的形成和發(fā)展得益于認知結構的同化、順應和平衡過程[5]。從皮亞杰的認識發(fā)生論視角看，人工智能通過對知識點的精準分析、學習內(nèi)容推薦和知識教學等，確實明顯地促進了學習者的知識習得，但是思維不是與生俱來、自然發(fā)生的行為，而是與社會、歷史和文化的發(fā)展緊密相關的[6]。盡管人工智能導師教學系統(tǒng)發(fā)展迅速，但是其學習環(huán)境是以教師教為核心進行構建的，并未開發(fā)出具有社會、文化和歷史特征的智能體，難以滿足學習者與其進行深度互動的需求。以社會建構主義理論的“魚牛故事”隱喻為例，青蛙是通過互動、交流和情境創(chuàng)設等，使魚構建出牛的真實表征的，而不僅僅是通過圖片呈現(xiàn)、視頻介紹等簡單形式使魚記住牛的形象。以這種形式進行的人工智能教育應用仍然是知識傳授型的傳統(tǒng)教育方式，并未實現(xiàn)對知識的生成和創(chuàng)造。

就知識記憶和保留程度而言，早在上世紀60年代，戴爾（Edgar Dale）在《視聽教學方法》中就提出了經(jīng)驗之塔理論：以閱讀方式獲得的知識僅能保留10%；以聽覺獲得的知識保留20%；以觀察獲得的知識保留30%；以聽覺和視覺獲得的知識能夠保留50%；以說與寫學習方式能夠記住70%的知識；而高達90%的知識是學習者通過做學習活動獲得的。在這些學習方式中，視聽方式主要培養(yǎng)學習者知道、理解和應用等低中水平的學習能力；而參與、扮演、模擬和直接有目的的體驗式學習，是學習者分析、評價和創(chuàng)造等高階思維能力培養(yǎng)的主要方式[7]。美國國家訓練實驗室在戴爾研究的基礎上提出了學習金字塔理論，學習者以聽講、視聽、閱讀和演示等被動學習方式所獲得的知識，其最高保留記憶內(nèi)容占30%；而以討論、實踐和教授給他人等主動學習方式獲得的知識占50%以上；以教授給他人的方式能夠保留高達90%的知識。根據(jù)經(jīng)驗之塔理論和學習金字塔理論可知，人工智能技術并未對學習者知識獲得和高階思維能力發(fā)展提供有力支持，尤其是“教給他人”這一學習方式未能得到有效發(fā)展?？梢姡绾螌崿F(xiàn)人工智能體這種“被教”的能力，將是提高學習者學習效果和高階思維能力發(fā)展的重要途徑，更是人工智能教育應用突破傳統(tǒng)教育模式的關鍵所在。因此，人工智能教育的教與學理論，應當從知識傳授轉向參與性、互動性、應用性等智能學習環(huán)境創(chuàng)建上，通過設計與開發(fā)人工智能體，為學習者“教會別人”的高級學習方式提供支持，而不僅僅是開發(fā)教師的教學助手或者是類似于游戲環(huán)境中進行對抗的“敵人”。

2.人工智能教育需要回應學習者的角色演變

從人工智能教育應用的模式看，學習者與智能體、學習內(nèi)容與學習環(huán)境之間的關系是一種主客體關系，具體表現(xiàn)是智能體為主體、學習者為客體，或者是學習者為主體、智能體為客體。智適應學習系統(tǒng)的學習過程表明，人工智能教育技術的主要功能是：基于學習行為數(shù)據(jù)分析，向學習者推薦相應的學習資源和學習內(nèi)容，使學習內(nèi)容的記憶和掌握更符合學習者的個性特征[8]。譬如，“塞拉戈智適應學習系統(tǒng)”主要是幫助學習者進行記憶和管理知識，它是以神經(jīng)科學和認知科學為理論依據(jù)開發(fā)的學習者輔助性記憶學習工具，通過向學習者提供智能互動卡片的學習方式，幫助學習者進行預習、學習或者復習知識點。該系統(tǒng)通過對學習進度、難易程度和知識點掌握程度的學習行為跟蹤，以數(shù)字儀表盤的形式，對學習內(nèi)容和學習行為等進行測評[9]。顯然，以“塞拉戈智適應學習系統(tǒng)”為代表的人工智能教育應用，并未跳出學習者與人工智能體之間的主客體關系，學習者多以客體角色處于人工智能教育應用的模式中，人工智能教育應用一直試圖模仿專家型名師，以實現(xiàn)對學習者的個性化、精準性和靈活性教學。人工智能體成為了傳統(tǒng)教育中教師角色的代表，學習者則成為了知識接受的客體。正如學者郭炯等對人工智能教育應用的批判：人工智能教育應當超越知識獲取、技能習得和知識傳授等狹隘的學習方式，需要具備培養(yǎng)學習者的反思、問題解決、批判性和創(chuàng)造性等高階思維能力的能力，被教授的學習者應當能夠進行自主學習和獨立思考，而不能過度依賴人工智能[10]。

人工智能教育應用如若能夠實現(xiàn)學習者高階思維發(fā)展，則需要重新構建教育活動過程中人工智能體與學習者之角色關系，需要以客體、主體、主體間、他者和類主體等角色觀，重新審視人工智能在教育應用中的角色地位。盡管，當前人工智能教育已經(jīng)在知識傳授方面接近甚至超越了專家型教師，但是人工智能教育教授的學習者更像是一個知識存儲器，缺乏高階思維能力，原因是學習者在人工智能教育模式中的角色主要是客體或者個體主體，需要向主體間、他者和類主體角色轉變[11]。人工智能在教育應用中最初承擔著傳統(tǒng)教師的知識傳授功能，通過問答設計、情境設計和內(nèi)容組織等進行知識傳授，特別是智適應學習系統(tǒng)的發(fā)展，儼然成為了一個典型的專家型教師。但是這種人工智能教育的基本假設，是將學習者作為知識的接受者或者容器，而人工智能體被作為傳授知識的教師角色，這會抑制學生高階思維能力的發(fā)展。為了充分發(fā)揮學習者的主體性，人工智能教育已經(jīng)在考慮提高學習者主體性的教與學方案。譬如，澳大利亞新南威爾士大學（The University of New South Wales）創(chuàng)建的“慧雀智適應學習系統(tǒng)”在“人機教學”比賽中獲得佳績，其特點是在在線課程中嵌入了大量的模擬實驗，使學生能夠“邊做邊學”，系統(tǒng)根據(jù)學習者的學習行為進行復雜的算法處理，通過不斷互動和反饋來修改課程設計[12]。該學習系統(tǒng)以“做”和“教”相結合的學習方式，突破了人工智能教育應用中將智能體作為主體和學習者作為客體的模式局限，使學習者成為了學習活動的主體。換言之，“慧雀智適應學習系統(tǒng)”將人工智能教育應用中學習者的角色地位推向了個體主體，使學習者由知識接受者角色轉變?yōu)橹R的占有者，這可以說是人工智能教育應用的一次質的飛躍。

然而，現(xiàn)有的人工智能教育并未實現(xiàn)真正的學生主體發(fā)展。雅斯貝爾斯（Karl Theodor Jaspers）認為，人類交往包括共體主體性、交互客體性、外在主體間性、內(nèi)在主體間性這四個由低到高的發(fā)展階段。教育是人與人的精神契合，人與人的交往是我與你雙方的交流和互換，通過教育理解他人和歷史，了解自己與現(xiàn)實[13]。共體主體性是一種沒有個體的共體，個體作為共體存在和發(fā)展的工具，存在于原始社會中的依賴關系。交互客體性是以與他人為交往為工具和手段的個人目的的自我實現(xiàn)，把對方作為被“我”占有的客體而存在，當前的人工智能教育應用就屬于交往客體性階段。智能體是學習者進行知識獲得的對象，學習者將智能體看作實現(xiàn)自己學習目標的客體，人工智能教育應用成為了典型的工具主義代表。事實上，這種交互客體觀并不利于學習者素養(yǎng)的全面發(fā)展，雖然學習者會從知識獲得方面取得較大進展，但是對其知識保持、應用、情感和道德等方面的影響，將會產(chǎn)生更多的消極作用。因此，按照雅斯貝爾斯的人類交往理論學說，人工智能教育需要從互動客體性向外在主體間性和內(nèi)在主體間性發(fā)展，從而實現(xiàn)學習者主體性的全面發(fā)展。

（二）人機學習共生體的基本內(nèi)涵

人機學習共生體概念是為破解學習者與人工智能體之間的主客體關系這一問題而提出的。根據(jù)教與學理論和師生關系理論的發(fā)展，對學習者與人工智能體之間的關系進行了重新構建。人機學習共生體具有兩個方面的含義：其一是指學習者與人工智能體之間形成的學習機制；其二是指學習者與人工智能體之間在學習過程中形成的角色關系。前者聚焦于如何運用教與學的最新理論，進行人工智能教育技術的設計、開發(fā)和學習模式構建；后者關注的是如何運用師生角色關系理論，構建后人工智能教育模式，來培養(yǎng)學習者的高階思維能力。

1.人機學習

“人機學習到底是什么？”這個問題是回應人機學習共生體內(nèi)涵首先需要直面的問題，它關系到人工智能在學習者學習過程中的地位和功能?！叭藱C”指學習者和人工智能教育技術，人工智能教育技術根據(jù)功能又可劃分為“教與學的人工智能教育技術”和“虛實空間的智能體”。虛實空間的智能體是指具有主體性思考、行動和交流等行為和能力的虛擬機器人或者真實機器人。人機學習是指學習者和人工智能技術共同所構成的教與學關系體及其活動。

那么，這種教與學關系到底是一種什么狀態(tài)？需要我們從學習理論的歷史演進視角，重新審視他們之間形成的教與學內(nèi)涵。從人工智能技術最初提供的問答功能看，人工智能教育應用是典型的基于行為主義理論的學習過程，可以將斯金納（Burrhus Frederic Skinner）提供的機器學習看作是人工智能教學最初的萌芽，通過問題與答案的組合構成了學習者的主要學習方式，學習方式就是在刺激與強化之間形成的聯(lián)結過程。人工智能導師系統(tǒng)的誕生將僅限于刺激與反應的學習過程轉向了知識傳授，通過創(chuàng)造虛擬學習環(huán)境、仿真虛擬教師和學習工具等，幫助學生學習新知識。人工智能導師系統(tǒng)的開發(fā)與應用是從行為主義向認知主義理論的一種轉變，學習過程不再是簡單的應答學習活動，而是一種情境、講授和交互的融合。而智適應學習系統(tǒng)的開發(fā)和發(fā)展，將人工智能教育的認知主義學習方式推向了高潮。人工智能技術充當了一個超級專家型教師，能夠對學習者已經(jīng)掌握的知識點進行精準分析，通過學習分析技術和個性化推薦技術，向學習者提供精準的學習內(nèi)容。

但迄今為止，人工智能教育并未實現(xiàn)對學習者創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，因此，需要運用建構主義理論和經(jīng)驗之塔理論等，重新厘定人機學習的基本內(nèi)涵。人機學習并不僅僅是智能體傳授學習者知識的學習過程，而是基于建構主義理論和經(jīng)驗之塔理論，運用人工智能技術構建的，一個能夠與學習者進行互動交流、相互傳授和相互學習的新型學習模式。因此，人機學習既是行為主義和認知主義等理論指導下的人工智能教育活動，又是建構主義、學習經(jīng)驗之塔理論等指導下的社會性學習活動。

2.學習共生體“人機應呈現(xiàn)一種怎樣的關系？”這是回應人機學習共生體內(nèi)涵的關鍵問題，涉及學習過程中學習者的能力培養(yǎng)問題。從知識習得向知識創(chuàng)造轉變是學習方式發(fā)展的基本方向[14]，這決定了人工智能在教育過程中的角色和功能決不僅僅是知識的傳授者，更應與學習者共同組成一個學習共生體，即通過協(xié)商、互動和探究等活動實現(xiàn)知識創(chuàng)造。學習共生體是學習者學習角色和地位的一個連續(xù)統(tǒng)發(fā)展過程與階段，嵌入在主體、主體間、共生體以及他者等學習角色觀的連續(xù)統(tǒng)發(fā)展過程中[15]。

首先，主體性是學習共生體發(fā)展的基礎。在主體性師生關系中，教師和學習者之間存在著一種絕對的對象化關系，或者教師是主體，學習者是客體；或者學習者是主體，教師是客體。主體性師生關系產(chǎn)生了兩種偏激型師生關系：或者是以教師為中心的知識灌輸式教育；或者是以學習者為中心的發(fā)現(xiàn)式學習。人工智能教育在主體性師生關系的影響下，或者形成了以知識精準傳授為導向的學習方式；或者形成了以學習者探究活動為基礎的學習方式。如果人工智能體被看作主體，學習者被看作客體，那么，學習者與人工智能體之間的關系就是典型的知識傳授關系，學習者是知識的容器而不是知識的創(chuàng)造者。如果學習者是主體，人工智能體是客體，那么，他們之間就形成了知識傳授的另一種單向傳輸關系，人工智能體就是一個接受指令的客體。主體性師生關系是當前人工智能教育的發(fā)展階段，需要從知識習得、知識傳授向人機互動、相互交流的主體間關系發(fā)展。

其次，主體間性是學習共生體凝聚的途徑。主體間關系是一種師生平等的、契約性的和個體主體性的關系，包括以個人利益為主導的外在主體間關系和以心靈共鳴與共生為導向的內(nèi)在主體間關系。人工智能教育需要從人機的主客體關系走向主體間性關系，這也是后人工智能教育時代的重要特征。當前，人工智能教育應用鮮有將人工智能體作為學習過程主體看待，大多是將學習者作為人工智能教育應用的唯一主體進行學習活動設計。雖然，這種主客體人工智能教育設計對于發(fā)揮學習者的主體性有幫助，但是學習者會產(chǎn)生以知識占有為根本目的的利己主義傾向，不利于學習者的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。人工智能教育中的人機關系，必須再次從我與你的主體間性走向他者關系，消解主體性的為我性，學習者之所以成為主體是以他者的承認作為前提的。

第三，他者性是學習共生體凝聚的保障。在后人工智能教育時代，學習者的學習績效提升和高階思維能力培養(yǎng)，不僅需要通過學習者對知識和技能的掌握得以體現(xiàn)，而且需要通過與人工智能體建立他者關系來得到發(fā)展。換言之，學習者的高階思維能力是通過智能體的行為改變得到認可的，是否能夠教會智能體某些知識和技能，是否能夠提升智能體的高階思維，是否能夠與智能體進行深度協(xié)作并進行知識建構，將是未來人工智能技術教育應用的重要特征。人機學習共生體的建構，需要首先消除人工智能教育應用的機器認知觀。應將人工智能教育應用看作是人與智能體之間形成的知識共生體，而非將人工智能體看作冰冷的機器或者知識占有的對象。學習者與人工智能體從主體間性走向他者性，既是對人與人工智能技術絕對差異的承認，更是培養(yǎng)學習者責任主體性的主要途徑，并拓展了僅將人工智能體作為知識習得工具的認知局限。

綜上所述，人機學習共生體是由學習者與人工智能技術共同構建的一個有機體，它以行為主義、結構主義、認知主義和建構主義等理論為基礎，運用師生關系的主客體觀、主體間性和他者性等，重構著學習者與人工智能技術之間的角色關系，通過互教互學、協(xié)商互動和倫理關照等，實現(xiàn)學習者的高階思維和知識創(chuàng)造能力等培養(yǎng)。

（三）人機學習共生體的基本特點

人機學習共生體作為后人工智能教育時代的基本形態(tài)，呈現(xiàn)出了與當代人工智能教育應用的明顯差別，主要體現(xiàn)在學習者與人工智能體在學習過程中的角色地位、互動關系以及學習目的等。

1.智能體作為主體存在

雅思貝爾斯認為，教育不過是人與人主體間的靈與肉的交流活動[16]。因此，人工智能教育絕不能僅僅停留在學習者與智能體的主客體關系上，智能體也需要作為教育過程的主體角色存在。只有將智能體作為學習過程的主體進行設計與開發(fā)，學習者才能在人工智能支持的教育中得到發(fā)展，才能夠實現(xiàn)從知識的習得者向知識的創(chuàng)造者轉變，他們的知識技能、高階思維和思想品德等才能夠不斷獲得提升。人工智能發(fā)展主要包括計算智能、感知智能和認知智能等三個階段，具備認知智能的智能體能夠像人一樣思考和采取行動。后人工智能教育應用時代，智能教育作為輔助教育手段的觀念將逐漸被消除，基于人工智能技術開發(fā)的教育智能體將在教與學過程中以“主體”身份重構教育過程和教育組織形式。

2.人與智能體是他者性關系

在人工智能技術支持下的教育活動過程中，不僅是知識的傳遞過程，而且需要學習者與智能體之間形成指向他者的共生體關系。作為智能體他者的學習者而言，學習不再是學習者通過人工智能技術進行知識習得的單一信息傳播過程，而是將智能體賦予了具有教與學能力的主體角色。學習者的學習，通過智能體這一他者的行為變化而得以體現(xiàn)。智能體也不再僅僅是冰冷的機器，而是能與學習者進行教與學互動、感知學習者行為變化的主體，智能體的學習也在與學習者這一他者的互動過程中得以逐漸提升。這樣，通過人與智能體所構建的他者關系，學習活動已經(jīng)從智能體教人轉向了他者視角的人機交往責任主體活動，學習者或者智能體需要為彼此的學習和情感負主體責任。

3.學習發(fā)生于人機互教互學

學習者教授智能體知識與技能將是后人工智能教育時代的典型特征。與當代以機器教人為特點的人工智能教育應用相比，后人工智能時代將突出學習者在教與學活動中的主體地位，消解將學習者作為教學客體的消極學習影響。在后人工智能教育時代，對學習者的學習績效評價需要從對學習者自身的知識與技能考察，轉向考核其能夠使智能體達到的知識與技能程度。換言之，學習發(fā)生于學習者教授智能體知識與技能的過程中。在人機互教互學的過程中，智能體具有認知、情感、社交和創(chuàng)造能力，學習者通過與智能體的教與學互動，實現(xiàn)能力與素養(yǎng)的提升。

4.人與智能體協(xié)同知識創(chuàng)造

從知識傳授向知識創(chuàng)造發(fā)展是后人工智能教育時代發(fā)展的必然趨勢，人與智能體協(xié)同進行知識創(chuàng)造，將是這一時代的重要特征。隨著人工智能技術的發(fā)展，人工智能體將會具有自我意識、自我思考、與人合作以及知識創(chuàng)造等能力。人工智能自我學習能力的逐漸提升，知識創(chuàng)造已經(jīng)不再僅僅是人類的專利[17]。顯然，在后人工智能教育時代，人工智能體將不再是知識傳授者或者學習者獲取知識的客體，而是與學習者共同構建的一個以知識創(chuàng)造為指向的共生體；學習結果也不再是對人類現(xiàn)有知識的理解和掌握，而是通過人機協(xié)同共同探究未知領域，不斷生成新的知識。

三、人機學習共生體：后人工智能教育時代的學習形態(tài)

知識創(chuàng)造是人機學習共生體的根本目的，也是后人工智能教育時代的突出特征。我們通過對人機學習共生體的內(nèi)涵和特征分析，以“知識創(chuàng)造”為核心構建了后人工智能教育時代的人機學習共生體的理論模型和學習模式。

（一）人機學習共生體的理論模型

“共生”既是學習者和智能體在學習過程中的關系表達，又是對共生體知識創(chuàng)造這一目標的理想追求，野中郁次郎的知識創(chuàng)造理論，為人機共生體的系統(tǒng)構建提供了有力支持。在他看來，知識創(chuàng)造發(fā)生于隱性知識與顯性知識之間的相互作用和相互轉換，知識轉換是一個發(fā)生在主體間的社會化過程[18]。因此，人機學習共生體需要圍繞隱性知識和顯性知識之間的知識轉化[19]，構建學習者與智能體之間的人機共生關系，通過共同化、表出化、聯(lián)結化和內(nèi)在化等知識轉化過程，階段性地實現(xiàn)知識創(chuàng)造，如圖1所示。

1.人機互教互學的共同化

圖1 人機學習共生體的理論模型

學習者和智能體之間的隱性知識相互轉化，形成了人機師徒關系的共同化，教授、觀察、模仿和練習等方式是獲得默會知識的主要途徑。默會知識是與特定情境相關的非語言個人知識，通常難以通過語言、符號和圖表等形式，對其進行明確表述、邏輯闡述與互動交流，但是學習者與智能體之間形成的師徒模式可以促進默會知識的學習?？铝炙梗ˋllan Collins）在邊緣化參與、做中學以及社會建構主義等理論基礎上提出了認知學徒制[20]，通過情境學習、腳手架、學習共同體、清晰表達和反思等學習活動，實現(xiàn)隱性知識的學習。在計算機和人工智能技術的支持下，認知學徒制雖然實現(xiàn)了智能導師傳授、學習情境創(chuàng)建和認知工具支持，但它們依然將智能體作為教師進行知識傳授角色的替代者。在后人工智能教育時代，人工智能技術支持下的認知學徒制，將是人機互教互學的共同化過程。智能體不僅能夠教授學習者知識，而且學習者也能夠教授智能體知識，他們之間通過互教互學的方式，將學習置于教授、觀察和模仿的活動過程中。學習者和智能體都是學習過程中的主體，他們之間通過互為師徒的角色關系，共同促進自身對知識的理解。

2.人機概念生成的表出化

從隱性知識向顯性知識轉化是概念知識的生成過程，也是人機協(xié)同知識創(chuàng)造的精髓。“表出化”是隱性知識向顯性知識轉化的基本過程，其靈感源自于學習者、教師和智能體在實踐過程中進行的對話和集體反思。表出化建立在學習者、智能體和教師三者形成的認知學徒制基礎上，通過他們之間的共同化過程，實現(xiàn)隱性知識的表出化，并通過對話、建構和反思促進兩種知識的轉化和表出化。表出化即概念化，是學習者和智能體在教師幫助下，對默會知識形成概念和創(chuàng)造概念的過程。在表出化的概念生成過程中，智能體和學習者將以主體、主體間和他者的角色關系，通過演繹、推理、類比、概念、模型或假設等方式進行互動交流。智能體作為概念生成的主體，不僅需要具有演繹、類比和假設等邏輯思維能力，而且需要根據(jù)學習者之間的交流進行主體間的邏輯思維活動。智能體要通過圖片、言語或者行為等方式與學習者進行邏輯思維互動；同時，學習者也需要通過智能體的感知能力、分析能力和推理能力等與其進行概念生成活動。在從隱性知識向顯性知識的轉化過程中，人機互動推動了新概念從隱性知識之中生成，通過使用比喻、類比和模型的方式，實現(xiàn)概念生成和創(chuàng)造。

3.人機知識系統(tǒng)的聯(lián)結化

學習者和智能體通過概念知識的表出化進行新概念的創(chuàng)造，“聯(lián)結化”就是將這些新概念進行整理、分類和結合，以實現(xiàn)重新構造，促進新知識體系的生成。從表出化向聯(lián)結化的轉變過程中，學習者和智能體需要在教師的指導下進行組織、表達和創(chuàng)造等學習活動，通過組織、溝通和工具的支持促進概念聯(lián)結。在通過聯(lián)結化形成系統(tǒng)知識的過程中，智能體將發(fā)揮大數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢功能，通過學習分析、數(shù)據(jù)挖掘、知識圖譜和其它工具等實現(xiàn)概念聯(lián)結，這將為學習者進行系統(tǒng)知識的建立提供有力支持。學習者將與智能體進行溝通，通過整理、結合和分類等知識聯(lián)結活動，進行協(xié)商、交流和修改。在學習者和智能體進行的知識聯(lián)結過程中，表出化形成的新概念再次通過聯(lián)結實現(xiàn)知識創(chuàng)造，這是他們以主體和主體間角色關系形成的知識創(chuàng)造成果。智能體通過多種數(shù)據(jù)分析方法和表征工具，能夠實現(xiàn)自我知識聯(lián)結的表達，學習者則在通過與智能體的溝通過程中，進一步完善知識系統(tǒng)。

4.人機概念知識的內(nèi)在化

“內(nèi)在化”以“做中學”方式促進顯性知識向隱性知識轉化，學習者和智能體通過形成的共有心智模式或者工具資源，將顯性知識內(nèi)化到彼此的隱性知識體系中。學習者和智能體以學習主體的身份參與到“做中學”活動中，學習者與智能體協(xié)作完成相應的項目、任務或者操作等，實現(xiàn)對系統(tǒng)知識或者諸多概念的體驗和理解?！叭藱C做中學”需要情境、資源和工具的支持，學習者和智能體需要以參與、協(xié)作和探究的形式實現(xiàn)知識轉化。情境是“做中學”中知識生成的重要條件，也是將知識含義內(nèi)化的基礎。人工智能技術可以通過創(chuàng)建人工智能導師、智慧學伴或者智能物體等方式創(chuàng)建智能環(huán)境，創(chuàng)造與項目、任務或者問題相關的情境。情境是智能化的，而非僅指圖片、視頻或者場景，情境中的事物是基于人工智能技術的具有“生命”的物體，這就決定了人機共生體所進行的“做中學”活動是“真實的”學習活動。他們通過“做”所獲得的操作性知識，具有“真正的”個人體驗。資源是提供給學習者和智能體進行操作、體驗和感知的信息化資源，既包括智能虛擬物體、音視頻或者文本，又包括可供操作、加工和處理的智能物體，這些是實現(xiàn)人機協(xié)作的重要基礎。工具是人機協(xié)同探究的重要條件，是實現(xiàn)人機操作、人機協(xié)作和數(shù)據(jù)分析的前提。譬如，在人機協(xié)同完成的虛擬病人手術中，手術刀、無影燈、手術室計時器、醫(yī)用氣源裝置、醫(yī)用多功能氣體吊塔、器械柜、藥品柜、麻醉品柜等，都是智慧虛擬手術室中必須提供的智能工具，學習者和智能體能夠操作這些工具完成標準的手術。

此外，在從顯性知識和隱性知識的內(nèi)在化向隱性知識和隱性知識的共同化轉變過程中，需要創(chuàng)建一個促進學習者和智能體進行體驗分享和共有心智模式的人機場域?！皥觥笔怯晒ぞ?、資源和情境組成，目的是為知識轉換的內(nèi)在化和共同化創(chuàng)建知識的生成場所?！叭藱C場域”的最大特點是支持學習者和智能體的操作知識和共感知識發(fā)展，是顯性知識內(nèi)化和隱性知識共享的協(xié)作學習場域。課程設計者或者教師需要為學習者和智能體的操作、觀察、分享和參與，提供相應的資源、工具和環(huán)境，以支持學習者和智能體進行協(xié)作、互動和探索等活動。學習者和智能體通過“人機場域”實現(xiàn)了隱性知識的生成和共享。

（二）人機學習共生體學習模式

從“人機知識習得”向“人機知識創(chuàng)造”轉變，是人機學習共生體理論的重要進步，這也決定了基于人機共生體理論模型的人工智能教與學模式，必須體現(xiàn)人機主體間協(xié)同知識創(chuàng)造的基本特征。根據(jù)人機學習共生體理論模型，我們提出的人機共生體學習模式設計流程，描述了學習者、智能體和教師構成的以共生為核心的學習過程，如圖2所示。

圖2 人機共生體學習模式

學習目標分析是人機共生體學習模式的伊始，教師、智能體和學習者分別需要對學習目標進行分析。智能體作為人機共生學習的主體而存在，需要對學習目標進行智能化分析，其目的不僅是確定學習者通過學習活動所要達成的目標，而且為智能體實時分析學習者和自身對學習目標的達成程度，提供評價標準。智能體對自我和學習者的學習目標達成情況的分析，是實現(xiàn)人機知識共生的重要基礎，也是保證人機互教互學的主體間性的前提條件。教師對學習目標分析的目的，是確定學習內(nèi)容、制定教學策略、安排教學事件以及制定評價內(nèi)容；教師的學習目標分析也是評價智能體智能化程度的一個基礎，教師或人工智能設計者，可以針對學習目標進行功能設計、開發(fā)和調(diào)節(jié)，使智能體能夠具備內(nèi)容學習、分析和評價等能力需求。學習者對學習目標的分析，不僅使其能夠明確課程學習的目的，而且能夠檢驗學習者教授智能體的學習效果，特別是在人機形成的認知學徒共同體中尤為重要。對教師、學習者和智能體而言，學習目標分析即精致學習內(nèi)容和創(chuàng)建知識序列，智能體通過納米級的知識點分解，能夠將學習目標和學習內(nèi)容進行精細分解和序列化，為實時檢驗學習者的學習進度、效果和內(nèi)容推薦等提供保障。學習者特征分析是教師、學習者和智能體分別需要完成的任務。教師是為了制定個性化學習方法、確定學習者的教學起點和設定智能體的相應功能和程序；學習者是為了實現(xiàn)主體自我了解和選擇學習方法；智能體是為了進行學習效果的自我檢驗以及支持學習者的個性化學習，諸如：內(nèi)容推薦、會話方式和學習風格等。

“人機共生”是人機共生體理論在教學中應用的重要環(huán)節(jié)，是學習者和智能體相互融合進行知識創(chuàng)造的基本過程，包括人機學徒活動、人機概念生成、構建知識系統(tǒng)和人機協(xié)同操作等四個階段，它們通過螺旋循環(huán)的方式，實現(xiàn)知識創(chuàng)造的持續(xù)發(fā)生和發(fā)展。人機學徒是以認知學徒制為基礎創(chuàng)建的學習者和智能體互教互學學習活動，是對學習內(nèi)容理解、掌握和運用的基本活動場域。學習者和智能體在互為學徒的知識創(chuàng)造過程中，通過各種技術手段實現(xiàn)相互觀察、相互模仿和相互學習。教師或設計者需要為人機學徒活動創(chuàng)建虛實場所、提供認知支持以及人機活動條件等。在人機學徒活動過程中，智能體需要進行功能預設，以滿足學習者和智能體互為師徒的認知學徒關系活動。人機學徒活動最能體現(xiàn)人工智能教育從教師中心向學習者和智能體共生模式轉變的特征，它將學習者教會智能體相關知識和技能作為重要的學習評價標準。

人機概念生成是建立在人機會話基礎上的，是將學習者和智能體通過互教互學獲得的隱性知識轉化為具體觀念的過程，人機概念的生成需要人機協(xié)同推理、人機概念演繹和人機概念創(chuàng)造的支持。隨著概念的逐漸增多，學習者和智能體需要通過人機協(xié)同整理、人機協(xié)商分類和智能知識圖譜等方法或者工具，實現(xiàn)知識系統(tǒng)化構建。人機概念生成和概念系統(tǒng)構建是人機協(xié)同進行知識創(chuàng)造的關鍵環(huán)節(jié)，是概念形成、發(fā)展和系統(tǒng)化的主要階段。新概念和知識系統(tǒng)需要通過“做中學”的途徑實現(xiàn)知識內(nèi)化，教師或設計者需要為人機學習共生體提供資源、工具和情境。學習者和智能體以主體身份參與到項目、任務或者問題解決的活動中，通過共同“做”實現(xiàn)人機協(xié)作、互動、交流和知識創(chuàng)造。人機協(xié)同操作是將新概念、新知識體系進行內(nèi)化的有效途徑，通過創(chuàng)建操作環(huán)境、提供操作工具和開展人機協(xié)作反思等促進學習者和智能體共同理解新知識。

“評價”是人機學習共生體學習模式的重要構成要素，不僅是對教學設計流程各個環(huán)節(jié)運行狀況的實時監(jiān)控，而且也是對整體人機共生學習模式的總結性評估?！靶纬尚栽u價”是通過人工智能技術支持的學習分析功能實現(xiàn)的，包括智能體自身的學習效果分析、智能體對學習者的學習效果分析、教學模式各個環(huán)節(jié)的設計分析以及人機共生活動過程中的實時數(shù)據(jù)分析等。譬如，后人工智能教育時代的學習者分析，需要從學習者單一維度向學習者和智能體雙向多維度轉變，不僅需要通過智能教育時代的學習者模型，開展多層次和全方位的建模分析[21]；而且必須將其作為學習共生體的智能體納入其中，通過學習者和智能體在教與學互動學習活動中的多維指標表現(xiàn)綜合評估學習效果。學習者和智能體的綜合性評價，體現(xiàn)了后人工智能教育時代人機學習共生體的學習角色觀，學習者與智能體是主體間性和他者性關系，這就說明了對學習者單一維度的評價是片面的，需要對人機學習共生體的認知發(fā)展規(guī)律、知識建構模式、情感發(fā)生機制和人機互動過程等進行系統(tǒng)評價。

此外，后人工智能教育時代需要特別關注學習者和智能體的情感評價，需要在學習風格理論、倫理學、情感計算理論和社會認知理論的指導下，構建基于情感、學習興趣、學習風格和社會倫理的情感分析模型[22]，為人機共生體的形成和發(fā)展提供支持，促使人機相互理解、共同合作以及實現(xiàn)知識創(chuàng)造。

四、人機學習共生體：人工智能教育實現(xiàn)的可能挑戰(zhàn)

（一）人機學習共生體中的智能體主體性

智能體是否能以主體身份參與學習活動，將是后人工智能教育時代的最大技術性挑戰(zhàn)，智能體不僅需要支持學習者的個性化學習，而且其本身要具有自我理解、與他人溝通、遵守規(guī)范以及創(chuàng)造知識等能力。雖然，當代人工智能技術能夠在智適應學習、自我學習和訓練、輔助醫(yī)生診療和智能駕駛等領域取得一定突破，但是，人工智能教育應用依然以輔助學習的形式存在。智能體目前的最大缺陷是缺乏獨立思考，情感計算發(fā)展緩慢，互動交流技術不完善，行為操作能力明顯滯后[23]。獨立思考是智能體能夠成為主體的一個根本能力，它必須具有自我意識、自我管理和自我思考的能力，才能夠與學習者組成共生體，實現(xiàn)教與學過程中的主體性、主體間性和他者性關系。智能體的情感表達和管理是人機學習共生體他者性實現(xiàn)的基本保障，他者性強調(diào)學習者或智能體的主體性是通過對他者負責體現(xiàn)的。如何能夠使智能體感知學習者的情感、情緒和行為反應等，是智能體具有他者性的關鍵，所以需要進一步研發(fā)人工智能在情感感知、情境識別、言語交流和行為管控等方面的技術。

（二）人機學習共生體中的學習績效支持

按照學習金字塔理論，討論、實踐和教授他人等是發(fā)揮學習者主體性的主要方法，也是最有效的學習內(nèi)容掌握方法和學習者高階思維能力的培養(yǎng)方法。人工智能教育應用若實現(xiàn)這一目的，就需要設計和開發(fā)能夠與學習者進行討論、實踐和被教授的智能體，創(chuàng)建后人工智能教育時代學習者與智能體之間相互教與學的基本模式。就人機會話討論而言，智能體不僅需要具備自然語言習得、學習和識別能力，而且需要能夠根據(jù)學習者的言語表達、情緒態(tài)度和邏輯推理等進行思考和交流。從人工智能教育應用的人機實踐角度看，人工智能體需要具備類人的一些實踐功能，諸如：行走、操作、肢體行動以及相關的行為功能。智能體具備被教授能力是后人工智能教育時代的突出特征，學習者的學習績效是通過智能體被教后的行為表現(xiàn)實施評價的。與當前運用人工智能技術教授學生知識的方式不同，智能體需要通過學習者教授的相關技能和知識來獲得發(fā)展。面對這一挑戰(zhàn)，智能體不僅是預設程序的執(zhí)行者，而且是具備學習能力的學習者，是一種能夠與學習者進行協(xié)作互動、認知理解、溝通協(xié)商和行為表現(xiàn)的智能體。因此，智能體的學習能力開發(fā)，將是后人工智能教育時代面臨的重要挑戰(zhàn)。

（三）人機學習共生體中的學習模式探索

如果人工智能技術能夠實現(xiàn)人機學習共生體，那么，后人工智能教育時代的教與學模式將需要重新設計和實踐。教師、學習者、人工智能體、學習內(nèi)容以及學習資源等，將成為后人工智能教育時代教學模式的關鍵要素，人工智能體將會拓展或者取代當今媒體在教學過程中的重要位置。教學設計中的教學對象，將會從學習者拓展為學習者和智能體；學習者兼具教師的培養(yǎng)對象和智能體的教學者這兩種角色。學情分析不僅需要了解學習者的知識與能力、預期發(fā)展水平、可能的困難與成因以及個性差異等；而且更重要的是需要了解和設定智能體的相關能力，諸如：語言表達、行為執(zhí)行和推理思維等，這將決定學習者如何通過教授智能體來培養(yǎng)自己的能力。教學任務從僅關注學習者的學習內(nèi)容轉向了學習者和智能體共同的學習內(nèi)容，學習者的學習內(nèi)容習得程度，主要通過智能體的行為反應來體現(xiàn)。在人機組成的學習共生體中，教師在教與學過程中的角色應當如何確定？他是教授學習者知識，還是對人工智能體進行設置，以滿足學習者的學習需求，或者是對整個人機教與學過程進行組織？智能體究竟智能到何種程度？智能體的存在是否可以替代教師？或者說智能體承擔了教師的何種角色？以上的疑惑將是后人工智能教育時代，教與學模式必須回答的問題。