基于“人工智能+”的四維情感生成智慧教學(xué)模型構(gòu)建

（淮北師范大學(xué)信息學(xué)院，淮北 235000）

人工智能（Artificial Intelligence）這一概念在1956達(dá)特矛斯 (Dartmouth Conference)會(huì)議上由JohnMcCarthy等人提出，認(rèn)為人工智能就是通過計(jì)算機(jī)程序使機(jī)器實(shí)現(xiàn)類人智能行為，達(dá)特矛斯會(huì)議后人們開始關(guān)注人工智能的相關(guān)研究，之后的60多年發(fā)展中，人工智能經(jīng)歷了“以基于規(guī)則的專家系統(tǒng)”為焦點(diǎn)的第一次熱潮和以 “機(jī)器學(xué)習(xí)”為特征的第二次熱潮后，開始迎接并擁抱“以解釋性和通用人工智能”為技術(shù)特征的第三次熱潮。

人工智能廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)并產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，國家對(duì)人工智能的發(fā)展也給與了相應(yīng)的政策支持。2015年7月，國務(wù)院正式發(fā)布《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》[1]，將“互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”列為推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”11項(xiàng)重點(diǎn)行動(dòng)之一；2017年7月20日，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[2]，指出作為引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù)，人工智能已成為國際競爭的新焦點(diǎn)。除此之外，2016年3月，國家“十三五”規(guī)劃綱要將“人工智能”一詞寫入綱要之中，2016年5月，《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能3年行動(dòng)實(shí)施方案》[3]為人工智能技術(shù)充分發(fā)揮其創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，為各行業(yè)領(lǐng)域依托“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新提供支撐，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展培育新動(dòng)能，制定了總體思路與實(shí)施目標(biāo)。2017年10月18日習(xí)主席在十九大的開幕會(huì)時(shí)講到要“加快建設(shè)制造強(qiáng)國，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合”，至此人工智能正式上升到國家戰(zhàn)略發(fā)展層面。2019年習(xí)主席向國際人工智能與教育大會(huì)致賀信中指出：“培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命[4]”?！叭斯ぶ悄?教育”作為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、實(shí)現(xiàn)教育強(qiáng)國的主要陣地，受到越來越多人的關(guān)注。人工智能中智能教學(xué)系統(tǒng)、智能文字及語音識(shí)別、自然語言理解、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用革新教育的內(nèi)容、教學(xué)和學(xué)習(xí)方式及人才培養(yǎng)方向，深化人才培養(yǎng)模式改革，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

一、人工智能與智慧教育

為理解人工智能與智慧教育的關(guān)系，我們必須先厘清智能與智慧的概念。智能一般是指“人將某些能力具化于設(shè)備或系統(tǒng)，使硬件或軟件具有模擬人行為的能力[5]”；智慧則是“利用知識(shí)經(jīng)驗(yàn)作出好的、善的決策和判斷的能力”。祝智庭教授[6]在實(shí)踐指向的智慧教育中將智慧看成是“辦好事”的能力即人的能力，將智能看做“事好辦”的能力即工具的能力，由此也可以看出智慧高于智能，智慧創(chuàng)造智能。錢學(xué)森的“大成智慧學(xué)”認(rèn)為智慧是由代表“量智”的邏輯思維和代表“性智”的形象思維組成，其特點(diǎn)是在信息流空間內(nèi)構(gòu)建新型思維方式和思維體系。人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，使智能由代表“量智”的計(jì)算智能、感知智能逐步向代表“性智”的認(rèn)知智能發(fā)展。蘋果助手、微軟小智以及2018年5月8日谷歌推出AI助手Google Assistant的應(yīng)用使人工智能由簡單對(duì)話到關(guān)注用戶的情感和認(rèn)知需求。人工智能中智能語音交互、自然語言理解、機(jī)器翻譯、深度學(xué)習(xí)與圖像識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、知識(shí)圖譜自動(dòng)構(gòu)建技術(shù)的應(yīng)用改變了人與工具的關(guān)系，由人類適應(yīng)工具逐步的向工具適應(yīng)人類轉(zhuǎn)變。

二、四維情感生成智慧教學(xué)模式研究緣起和焦點(diǎn)

1、四維情感生成智慧教學(xué)模式建構(gòu)的必要性分析

互聯(lián)網(wǎng)及人工智能的發(fā)展和應(yīng)用將教學(xué)由傳統(tǒng)的、遲鈍的層級(jí)結(jié)構(gòu)向靈活的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在人工智能背景下學(xué)習(xí)者獲取知識(shí)的渠道和途徑增多，對(duì)知識(shí)不再局限于簡單獲取，而是更加關(guān)注知識(shí)的定向、審慎思維、全局理解和綜合應(yīng)用，在這種情況下個(gè)性化知識(shí)圖譜、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、情感交流、倫理道德的辨識(shí)就顯得特別重要。四維情感生成智慧教育模式依托于人工智能技術(shù)的應(yīng)用，更加關(guān)注開放環(huán)境下學(xué)習(xí)者的自我理解、自我認(rèn)知、情感交流、倫理辨識(shí)，在廣闊的知識(shí)海洋中構(gòu)建自己的知識(shí)體系和對(duì)知識(shí)的全局理解，真正的做到給學(xué)習(xí)者更多可能性的思維方式訓(xùn)練，發(fā)展學(xué)習(xí)者的高階思維和個(gè)性創(chuàng)造，最終構(gòu)建對(duì)知識(shí)的全局框架，使各個(gè)學(xué)科各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間建立有意義鏈接，形成有溫度的知識(shí)共享結(jié)構(gòu)。面對(duì)教育的新需求及理論滯后于人工智能技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，構(gòu)建符合人工智能技術(shù)發(fā)展的新型智慧教學(xué)模式刻不容緩。

2、四維情感生成智慧教學(xué)模式建構(gòu)的可行性分析

智能教學(xué)系統(tǒng)、智能識(shí)別、自然語言理解、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及大數(shù)據(jù)的應(yīng)用對(duì)教學(xué)的各個(gè)階段（教學(xué)前-教學(xué)中-教學(xué)后）、教學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)要素（學(xué)習(xí)者、教師、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境）都產(chǎn)生了巨大的影響。學(xué)習(xí)分析技術(shù)能夠統(tǒng)計(jì)分析以往教學(xué)過程中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)生成數(shù)據(jù)，在教學(xué)前對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行精準(zhǔn)學(xué)情診斷、優(yōu)化推薦學(xué)習(xí)路徑；對(duì)學(xué)習(xí)資源的精準(zhǔn)推送，有利于推進(jìn)教師因材施教、學(xué)習(xí)者個(gè)性學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的發(fā)生；教學(xué)后語義分析及語音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)自動(dòng)批改、疑難在線答疑，針對(duì)學(xué)習(xí)者自主性、探究性學(xué)習(xí)提供輔助。人工智能技術(shù)的應(yīng)用將教師從繁重且復(fù)雜的課業(yè)任務(wù)中解放出來，有更多的時(shí)間關(guān)注學(xué)習(xí)者的心理和思維層面，教師的角色則由教學(xué)主導(dǎo)者向教學(xué)輔助者、情感陪伴者、教學(xué)設(shè)計(jì)師等多重角色進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在時(shí)間自主、合理分配下通過知識(shí)“教-學(xué)-研-創(chuàng)”應(yīng)用模式提高教師的教育教學(xué)、輔助輔導(dǎo)能力，促使教師專業(yè)化、精細(xì)化發(fā)展。智能教學(xué)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的沉浸式學(xué)習(xí)等能夠創(chuàng)設(shè)更加自然、逼真的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式由學(xué)科導(dǎo)向的系統(tǒng)學(xué)習(xí)向個(gè)人導(dǎo)向的系統(tǒng)學(xué)習(xí)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)智能化、泛在化、個(gè)性化和混合化，有利于學(xué)習(xí)者的知識(shí)生發(fā)和建構(gòu)；大數(shù)據(jù)的管理和挖掘能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者智能推薦符合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)者認(rèn)知方式、認(rèn)知規(guī)律的學(xué)習(xí)內(nèi)容，將學(xué)習(xí)內(nèi)容知識(shí)表征方式以最符合學(xué)習(xí)者的知識(shí)建構(gòu)的形式進(jìn)行推送、減少學(xué)習(xí)過程的認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)績效。國內(nèi)VIPKIND、51TALK及科大訊飛智能語音系統(tǒng)的應(yīng)用是人工智能在教育中應(yīng)用的成功案例，為四維情感生成智慧教學(xué)模式研究可行性提供佐證。

三、四維情感生成智慧教學(xué)模式框架體系的構(gòu)建

1、理論基礎(chǔ)

（1）交互層次理論

人工智能在智慧教育中的應(yīng)用，使得教學(xué)各要素之間的關(guān)系發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，教學(xué)交互層次理論[7]從教學(xué)交互的視角提出教學(xué)過程中交互由操作交互、信息交互和概念交互三種組成。三個(gè)層次相互支持、互為影響，最終實(shí)現(xiàn)真正的有意義學(xué)習(xí)。

（2）人本主義理論

人本主義認(rèn)為學(xué)習(xí)即 “內(nèi)容理解”、“知識(shí)形成”和“潛能發(fā)揮”[8]的人本主義學(xué)習(xí)理論重視學(xué)習(xí)者內(nèi)心世界的變化，關(guān)注學(xué)習(xí)過程中認(rèn)知、情感、信念、動(dòng)機(jī)及潛在智能的研究，主張有意義的過程學(xué)習(xí)。需要層次理論認(rèn)為人自身潛能確定人的基本需要，自我實(shí)現(xiàn)的過程即關(guān)注學(xué)生內(nèi)心體驗(yàn)和內(nèi)在動(dòng)力，發(fā)揮學(xué)生的想象力、創(chuàng)造性并最終形成個(gè)性化的過程。關(guān)注學(xué)習(xí)者的興趣、動(dòng)機(jī)及情感的發(fā)展與需求并最終達(dá)到自我實(shí)現(xiàn)這一目的與人工智能參與的智慧型教學(xué)模式的目標(biāo)不謀而合。

（3）關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論

關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論關(guān)注知識(shí)的流通和學(xué)習(xí)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建的關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論[9]，體現(xiàn)學(xué)習(xí)和分布式認(rèn)知的理念，并以此揭示學(xué)習(xí)的社會(huì)機(jī)制。學(xué)習(xí)是將不同專業(yè)節(jié)點(diǎn)或信息源連接起來的過程；培養(yǎng)和保持不同領(lǐng)域、理念與概念之間的連接是促進(jìn)持續(xù)學(xué)習(xí)的主要方式；知識(shí)的共享和流通是各種學(xué)習(xí)活動(dòng)的最終目的；培養(yǎng)學(xué)習(xí)者持續(xù)學(xué)習(xí)的能力比當(dāng)前知識(shí)的掌握更加重要[10]。關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)可能存在于非人的工具設(shè)施中這一觀點(diǎn)為人工智能在教育中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（4）GROW認(rèn)識(shí)成長理論

GROW模型又被稱為教練模型或認(rèn)識(shí)成長模型，首先通過一系列啟發(fā)性的問題來引導(dǎo)受訓(xùn)者自己找到真正想達(dá)到的目標(biāo)。根據(jù)確定的目標(biāo)搜索關(guān)聯(lián)信息，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有客觀現(xiàn)實(shí)，然后通過一系列情感激勵(lì)和啟發(fā)引導(dǎo)受訓(xùn)者對(duì)現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析，這有助于了解其現(xiàn)有境況、當(dāng)前信念和局限性，以及現(xiàn)有資源和技能。有了目標(biāo)和現(xiàn)狀分析，確定問題或機(jī)會(huì)，選擇一個(gè)有創(chuàng)造性契機(jī)的方案，可以激發(fā)和培養(yǎng)受訓(xùn)者的創(chuàng)造力。設(shè)計(jì)行動(dòng)是這一模型的核心能力，受訓(xùn)者愿意做決定，承諾采取一系列明確具體行動(dòng)步驟，幫助他們建立自尊、自信，提高自我管理能力。在人工智能條件下人工智能和教師作為教練，學(xué)習(xí)者作為被教練者或者受訓(xùn)者，通過情感引導(dǎo)，學(xué)習(xí)者能夠提高自我認(rèn)知、自我責(zé)任、完善情感，是一種自我發(fā)展和情感激勵(lì)的有效工具。

2、四維情感生成智慧型教學(xué)模式關(guān)注焦點(diǎn)

教育在智力集成時(shí)代正經(jīng)歷三個(gè)階段：以AR為標(biāo)志的教育技術(shù)化階段；以情感計(jì)算為標(biāo)志的教育智能化階段；以人機(jī)交互即機(jī)器完全理解人類為標(biāo)志的教育智慧化階段[11]。經(jīng)過40多年的發(fā)展和努力，教育的技術(shù)化已經(jīng)基本完成，我國教育正處于教育智能化階段。教育的智能化發(fā)展關(guān)注教育與人工智能的深度融合，借助人工智能技術(shù)精準(zhǔn)計(jì)算學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)科傾向、思維類型、情感偏好、能力潛質(zhì)，根據(jù)習(xí)得規(guī)律配置教育教學(xué)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化培養(yǎng)。人工智能背景下四維情感生成智慧教學(xué)模式依托教育技術(shù)化，關(guān)注教育智能化發(fā)展，充分結(jié)合人工智能技術(shù)和有溫度的教師教育，關(guān)注學(xué)習(xí)者的德行和情感等人性特有的東西并發(fā)展其個(gè)性、能力、和思維拓展，讓學(xué)生者在學(xué)習(xí)的過程中感受愛與被愛的能力并通過人工智能技術(shù)重新結(jié)構(gòu)和理解我們的社會(huì)規(guī)范、倫理道德和情感關(guān)系?；诖吮狙芯刻岢隽酥腔劢虒W(xué)模式的四維空間結(jié)構(gòu)，以關(guān)注參與者對(duì)機(jī)器的微觀認(rèn)知和心理及情感發(fā)展。

圖1 四維情感生成智慧教學(xué)模式的四維空間結(jié)構(gòu)

四維空間結(jié)構(gòu)由物理空間、信息空間、心理空間和價(jià)值空間共同組成：學(xué)習(xí)者現(xiàn)實(shí)所處環(huán)境、所及設(shè)備共同構(gòu)成物理空間，物理空間為四維情感生成智慧教學(xué)模式提供物理環(huán)境支持；信息資源空間、信息交互空間、信息網(wǎng)絡(luò)空間及信息處理工具集庫共同構(gòu)成信息空間，信息空間為四維情感生成智慧教學(xué)模式提供數(shù)字化環(huán)境支撐；學(xué)習(xí)者的認(rèn)知、在認(rèn)知過程中產(chǎn)生的體驗(yàn)感、歸屬感、效能感以及人工智能技術(shù)推動(dòng)下對(duì)社會(huì)規(guī)范的解構(gòu)、認(rèn)識(shí)、理解和重塑是心理空間主要關(guān)注的焦點(diǎn)，以學(xué)習(xí)者在群體中獲得安全感和落實(shí)感為目的，構(gòu)建與智力發(fā)展相匹配的心理發(fā)展結(jié)構(gòu)，為本模式提供人性功能支撐；價(jià)值空間為學(xué)習(xí)者的個(gè)人價(jià)值、學(xué)校價(jià)值、交往價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和倫理價(jià)值共同構(gòu)成，價(jià)值空間的形成與完善為本模式提供驅(qū)動(dòng)支撐。四種空間以物理及虛擬形式共存并相互影響，為學(xué)習(xí)者混合學(xué)習(xí)、互動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)、群體互動(dòng)生成性學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式提供信息、工具及資源網(wǎng)絡(luò)的支撐，豐富并完善學(xué)生認(rèn)知模型、教學(xué)資源表征模型、教學(xué)策略模型、教學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化模型等各種智能化教學(xué)體系。四維情感生成智慧教學(xué)模式為學(xué)習(xí)者提供適合、精準(zhǔn)、便攜、情感體驗(yàn)與人性化的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，為學(xué)習(xí)者提供更多可能性的思維方式的訓(xùn)練，對(duì)知識(shí)建立全局性理解提供物理及信息場所，為培養(yǎng)有健全人格、寬厚基礎(chǔ)、創(chuàng)新思維、全球視野和社會(huì)責(zé)任感的新一代人才提供人性支撐及價(jià)值驅(qū)動(dòng)。

人工智能技術(shù)結(jié)合多元交互、信息關(guān)聯(lián)、認(rèn)知建構(gòu)，為學(xué)習(xí)者搭建人工智能背景下智慧教學(xué)模式媒體及環(huán)境支撐；多元環(huán)境內(nèi)資源空間各信息節(jié)點(diǎn)的聚合，為學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)構(gòu)建學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境，促使四維情感生成智慧教學(xué)模式功能由知識(shí)共享向知識(shí)共創(chuàng)轉(zhuǎn)變；G-R-O-W成長模型作為自我認(rèn)知、自我發(fā)展、情感激勵(lì)和知識(shí)生成的依據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在尊重學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑選擇和情感表達(dá)的基礎(chǔ)上，推送符合學(xué)習(xí)者知識(shí)圖式和認(rèn)知發(fā)展的學(xué)習(xí)資源，在交流和協(xié)作的基礎(chǔ)上自主構(gòu)建知識(shí)體系，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的主體性發(fā)揮、創(chuàng)新性培養(yǎng)和高階思維的發(fā)展，最終達(dá)到學(xué)習(xí)者的自我實(shí)現(xiàn)。四維情感生成智慧教學(xué)模式堅(jiān)持以學(xué)習(xí)者為中心的基本原則，以多元融合、交流體驗(yàn)、創(chuàng)新創(chuàng)造和情感發(fā)展為基礎(chǔ)，體現(xiàn)模式以情感發(fā)展為基礎(chǔ)的人本之悅，以創(chuàng)造參與為基礎(chǔ)的體驗(yàn)之悅，以內(nèi)容構(gòu)造為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)之悅，以未來創(chuàng)新為基礎(chǔ)的智慧之悅。

3、四維情感生成智慧教學(xué)模式框架體系的構(gòu)建

教學(xué)模式是指在一定教學(xué)思想、教學(xué)理論和學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下建立起來的各教學(xué)要素之間穩(wěn)定的教學(xué)活動(dòng)結(jié)構(gòu)框架和可操作性的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程，是對(duì)理論和實(shí)踐之間教學(xué)規(guī)律和活動(dòng)程序的總結(jié)與概況[12]。教學(xué)模式具有有序性、穩(wěn)定性、靈活性、發(fā)展性和系統(tǒng)性等特點(diǎn)。目前“人工智能+”的思維方式逐漸融入教育領(lǐng)域，智能語音交互、機(jī)器翻譯與自然語言理解、圖像識(shí)別與深度學(xué)習(xí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、知識(shí)圖譜自動(dòng)構(gòu)建等人工智能技術(shù)手段在教學(xué)過程中的應(yīng)用使得原有教學(xué)模式不再完全適用，“人工智能+”下四維情感生成智慧教學(xué)模式在尊重教學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上采用系統(tǒng)方法，將人工智能技術(shù)融入傳統(tǒng)教學(xué)模式之中，對(duì)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)與組織，在開放、互助和自我發(fā)展的物理和信息空間內(nèi)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新精神、創(chuàng)造能力和自我成長潛力、促進(jìn)其心理空間和社會(huì)空間的發(fā)展和完善。

人工智能支持下的四維情感生成智慧教學(xué)模型在肯定學(xué)習(xí)者共性的基礎(chǔ)上注重發(fā)展個(gè)性、在肯定人工智能教學(xué)系統(tǒng)在學(xué)習(xí)路徑構(gòu)建、內(nèi)容推送、情感識(shí)別先進(jìn)性的基礎(chǔ)上注重教師與學(xué)生的創(chuàng)造性和情感的體驗(yàn)性、在促進(jìn)知識(shí)生成與內(nèi)化的同時(shí)完善學(xué)習(xí)者知識(shí)架構(gòu)、豐富學(xué)習(xí)者的心理和社會(huì)價(jià)值空間。本模式依據(jù)人性化教學(xué)與學(xué)習(xí)者為中心的原則，采用人工智能技術(shù)為內(nèi)核、教師與學(xué)生人性互動(dòng)為外衣的混合教學(xué)及學(xué)習(xí)方式，在優(yōu)化教師教學(xué)模型、豐富學(xué)習(xí)者經(jīng)驗(yàn)自組織模型、數(shù)據(jù)優(yōu)化資源參照模型和情感認(rèn)知模型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的情感、認(rèn)知與行為的交互，在學(xué)習(xí)者自主認(rèn)識(shí)和教師引導(dǎo)下不斷進(jìn)行目標(biāo)-現(xiàn)實(shí)-選擇-意愿循環(huán)從而對(duì)知識(shí)進(jìn)行自主建構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)某一模塊知識(shí)的全局性認(rèn)識(shí)。

圖2 四維情感生成智慧教學(xué)模型總體架構(gòu)

本模式將教學(xué)分為課前、課中和課后三個(gè)階段。課前人工智能教學(xué)系統(tǒng)協(xié)助教師獲取教學(xué)信息、學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平和學(xué)習(xí)特征，依據(jù)學(xué)習(xí)者特征與課堂教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行資源制作和課程準(zhǔn)備，充分利用人工智能大容量信息存儲(chǔ)與檢索、挖掘分析和呈現(xiàn)教學(xué)過程中的信息能力，分擔(dān)教師的記憶及認(rèn)知壓力，使教師有更多的時(shí)間投入到對(duì)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)、抽象知識(shí)形象化、學(xué)習(xí)者心理空間、價(jià)值空間和情感認(rèn)知空間等更具有創(chuàng)意和挑戰(zhàn)的工作中去；課堂教學(xué)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的富有價(jià)值的過程性數(shù)據(jù)，人工智能教學(xué)系統(tǒng)基于課堂教學(xué)系統(tǒng)存儲(chǔ)的大數(shù)據(jù)，采用諸如遺傳算法、統(tǒng)計(jì)分析方法、決策樹算法等數(shù)據(jù)挖掘方法，挖掘出學(xué)習(xí)過程中潛在的穩(wěn)定的規(guī)律，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和精準(zhǔn)的教學(xué)內(nèi)容推送，以完善具有動(dòng)態(tài)生成性的教學(xué)模型和學(xué)生學(xué)習(xí)模型。課堂教學(xué)中人工智能教學(xué)系統(tǒng)利用情感識(shí)別和情感計(jì)算技術(shù)獲取學(xué)習(xí)者的心理及情感狀態(tài)，教師利用獲得數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)并消除學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)障礙，引導(dǎo)積極正向的情感發(fā)展方向和心理行為選擇，豐富和完善情感認(rèn)知建構(gòu)模型和資源參照模型；課后人工智能教學(xué)系統(tǒng)能夠針對(duì)學(xué)習(xí)者制定個(gè)性化的作業(yè)練習(xí)，依據(jù)規(guī)則和模型對(duì)作業(yè)進(jìn)行批改，教師依據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果對(duì)學(xué)習(xí)服務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)與開發(fā)，為學(xué)習(xí)者知識(shí)全局觀的建立進(jìn)行多維度的綜合服務(wù)。在情感方面教師要繼續(xù)維持學(xué)習(xí)者的積極正確的情感態(tài)度，思考技術(shù)對(duì)社會(huì)規(guī)范的和倫理道德方面的挑戰(zhàn)，使學(xué)習(xí)者建立辯證看問題的研究和學(xué)習(xí)方法，最終形成正確的內(nèi)部情感世界和外部社會(huì)網(wǎng)絡(luò)（圖3）。

課前、課中和課后三個(gè)階段人工智能教學(xué)系統(tǒng)與教師相互配合，各自發(fā)揮所長，依據(jù)學(xué)習(xí)者為中心和目標(biāo)生成原則，在物理空間、信息空間、心理空間和價(jià)值空間的依托下，采用多元融合、交流體驗(yàn)、創(chuàng)新創(chuàng)造的溝通交流方式，不斷優(yōu)化教師教學(xué)模型、學(xué)生學(xué)習(xí)模型、情感認(rèn)知構(gòu)建模型和資源參照模型，讓教師在新環(huán)境和新模式末教有所樂，學(xué)生學(xué)有所長，情有所依。

圖3 四維情感生成智慧教學(xué)模型運(yùn)用過程

4、實(shí)施保障

人工智能與學(xué)科教學(xué)深度融合創(chuàng)生人工智能教學(xué)系統(tǒng)[13]，人工智能教學(xué)系統(tǒng)是本模式實(shí)施的基礎(chǔ)和保障。人工智能教學(xué)系統(tǒng)同教師和學(xué)生進(jìn)行協(xié)同合作和知識(shí)創(chuàng)新，人工智能負(fù)責(zé)細(xì)節(jié)知覺、信息檢索、長時(shí)記憶和推送功能，教師充分發(fā)揮其情感和創(chuàng)意方面的優(yōu)勢，使教師成為課程的創(chuàng)新者，學(xué)生成為自主學(xué)習(xí)者，人工智能教學(xué)系統(tǒng)成為介導(dǎo)者，三者之間多維交互，持續(xù)改進(jìn)師生教與學(xué)。

四、后續(xù)關(guān)注

當(dāng)前我國人工智能教育發(fā)展的目標(biāo)是構(gòu)建平等、開放、適合且靈活的教育生態(tài)系統(tǒng)，我們在迎接和擁抱人工智能教育時(shí)代同時(shí)需要更加關(guān)注人工智能在教育應(yīng)用中的“新區(qū)”、“誤區(qū)”、“盲區(qū)”與“禁區(qū)”[14]，關(guān)注人工智能對(duì)教育教學(xué)效果提升的顯性影響的同時(shí)，更加關(guān)注人工智能對(duì)教育的隱性影響，比如人工智能在教育應(yīng)用中涉及的倫理問題[15][16]，如何保證教育大數(shù)據(jù)的安全問題和學(xué)習(xí)者個(gè)人隱私保護(hù)問題，防范人工智能教育應(yīng)用的倫理風(fēng)險(xiǎn)，使人工智能教育應(yīng)用真正做到以人為本、“科技向善”。