人工智能正在重塑學(xué)習(xí)環(huán)境

莊榕霞 周偉 王歡歡

在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新一代信息和通信技術(shù)的推動(dòng)下，社會(huì)信息化和教育信息化加速發(fā)展。

智慧教育作為智能時(shí)代的典型教育形態(tài)，向我們展開了一幅美好的教育圖景。我們的學(xué)習(xí)方式將變得更為多樣化、個(gè)性化、主動(dòng)化、信息化、泛在化和智慧化。隨著智能技術(shù)與教育的深度融合，智慧教室、智慧校園、智慧場館、智慧社區(qū)、智慧家庭等迅速發(fā)展，將為學(xué)習(xí)者營造便捷、舒適、高效的新一代學(xué)習(xí)環(huán)境——智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

由知識(shí)精加工學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向知識(shí)貫通式學(xué)習(xí)

一般來說，信息技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的影響可分為五個(gè)階段：出現(xiàn)階段（Emerging）、應(yīng)用階段（Applying）、整合階段（Infusing）、轉(zhuǎn)型階段（Transforming）和重塑階段（Reinventing）。前三個(gè)階段是將信息技術(shù)作為一種手段，促進(jìn)學(xué)習(xí)環(huán)境的數(shù)字化升級(jí)和改造，第四個(gè)階段則是利用技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境中的所有要素進(jìn)行變革。隨著信息技術(shù)與教育融合的不斷深化，信息技術(shù)不僅成為推動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境“進(jìn)化”的一種工具，還將引發(fā)一系列結(jié)構(gòu)性變化，即進(jìn)入第五個(gè)階段——重塑階段。

學(xué)習(xí)環(huán)境是與學(xué)習(xí)活動(dòng)緊密相連的，是為實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)而設(shè)計(jì)的。智能時(shí)代的來臨，使學(xué)習(xí)者、教學(xué)模式和教育技術(shù)都發(fā)生了顯著變化，成為學(xué)習(xí)環(huán)境重構(gòu)的重要推動(dòng)力。出生于信息時(shí)代的學(xué)習(xí)者被稱為“數(shù)字土著”，信息技術(shù)的廣泛使用帶來了新的知識(shí)觀和學(xué)習(xí)觀，學(xué)習(xí)方式也由原來的知識(shí)精加工學(xué)習(xí)逐漸向知識(shí)貫通式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。同時(shí)，社會(huì)也對(duì)他們的能力提出了新要求，期待他們能夠具備適應(yīng)智能時(shí)代生存發(fā)展所需要的素養(yǎng)和技能。

為了更好地培養(yǎng)面向未來的新型人才，教學(xué)模式的創(chuàng)新勢在必行。OECD（經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織）在《教師作為學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)者》中提煉出六大類創(chuàng)新教學(xué)模式，即混合學(xué)習(xí)、游戲化教學(xué)、計(jì)算思維、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、具身學(xué)習(xí)、多元讀寫能力和基于討論的學(xué)習(xí)，這些教學(xué)模式呼應(yīng)了數(shù)字一代學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征和能力要求。在人工智能技術(shù)的支持下，教育機(jī)器人、智能輔導(dǎo)系統(tǒng)（ITS）、大型線上學(xué)習(xí)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)日漸普及，它們將逐漸模糊學(xué)校課堂教學(xué)與學(xué)生個(gè)人自主學(xué)習(xí)之間的界限，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)線上線下相融合的學(xué)習(xí)環(huán)境提供支持，借助學(xué)習(xí)分析技術(shù)等為學(xué)生提供定制化的學(xué)習(xí)。作為“數(shù)字土著”的學(xué)生、創(chuàng)新教學(xué)法以及人工智能教育應(yīng)用，從不同角度提出了對(duì)新一代學(xué)習(xí)環(huán)境的訴求，即期望有效學(xué)習(xí)環(huán)境要做到靈活和網(wǎng)絡(luò)化，能將正式和非正式的教與學(xué)活動(dòng)整合在一個(gè)無縫的環(huán)境中，要確保學(xué)習(xí)可以在物理空間或虛擬空間中，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、以所期望的任何方式發(fā)生，并且能支持學(xué)生的合作與探究，支持他們的真實(shí)性學(xué)習(xí)和基于問題的學(xué)習(xí)。

讓智慧學(xué)習(xí)環(huán)境有效服務(wù)學(xué)習(xí)者

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是社會(huì)信息化背景下學(xué)習(xí)與教學(xué)方式變革急需的支撐條件。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一種能感知學(xué)習(xí)情景、識(shí)別學(xué)習(xí)者特征、提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動(dòng)工具，自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過程和評(píng)測學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場所或活動(dòng)空間。它主要由學(xué)習(xí)資源、智能工具、學(xué)習(xí)社群、教學(xué)社群、學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式等要素構(gòu)成。其中學(xué)習(xí)者和教師（設(shè)計(jì)者）通過學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式與其他四個(gè)要素相互關(guān)聯(lián)、相互作用，共同促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的發(fā)生。

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境具有適應(yīng)性、有效性、高效率、參與性、靈活性和思想性等特征：智慧學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)實(shí)現(xiàn)物理環(huán)境與虛擬環(huán)境的融合;智慧學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)更好地提供適應(yīng)學(xué)習(xí)者個(gè)性特征的學(xué)習(xí)支持和服務(wù);智慧學(xué)習(xí)環(huán)境既支持校內(nèi)學(xué)習(xí)也支持校外學(xué)習(xí)，既支持正式學(xué)習(xí)也支持非正式學(xué)習(xí);智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的技術(shù)特征主要體現(xiàn)在記錄學(xué)習(xí)過程、識(shí)別學(xué)習(xí)情景、感知學(xué)習(xí)物理環(huán)境和聯(lián)結(jié)學(xué)習(xí)社群四個(gè)方面，其目的是促進(jìn)學(xué)習(xí)者輕松、投入和有效地學(xué)習(xí)。

從智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的實(shí)現(xiàn)程度來看，其智慧性也具有不同層次的特征。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境首先必須具備支持學(xué)與教的基礎(chǔ)性特征，即具有在實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)結(jié)果方面的有效性、在成本效益方面的高效性、在適用規(guī)模方面的可擴(kuò)展性，以及對(duì)學(xué)習(xí)場景做出反應(yīng)的自主性。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境在促進(jìn)學(xué)與教活動(dòng)方面，還要能激發(fā)和維持學(xué)習(xí)者的參與度、根據(jù)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行靈活調(diào)整、適應(yīng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征和需求、提供個(gè)性化反饋與支持。從理想角度來看，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)能促進(jìn)學(xué)習(xí)者開展人機(jī)對(duì)話和人人對(duì)話，根據(jù)學(xué)習(xí)者的進(jìn)步與表現(xiàn)調(diào)整學(xué)習(xí)環(huán)境中的活動(dòng)和屬性，利用新技術(shù)支持創(chuàng)新教與學(xué)以及學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)能實(shí)現(xiàn)自組織。

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)、開發(fā)和部署應(yīng)把握以下幾個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)。首先，需要明確學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)目的，即所預(yù)期的學(xué)習(xí)者培養(yǎng)目標(biāo)。學(xué)習(xí)環(huán)境的建構(gòu)要能夠促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)框架對(duì)未來學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)行了全面的闡述，這也是構(gòu)建新一代學(xué)習(xí)環(huán)境的起點(diǎn)。其次，要充分考慮相關(guān)人員（設(shè)計(jì)人員、開發(fā)人員和使用者）所認(rèn)同的哲學(xué)、心理學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)或開發(fā)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境之前，有必要對(duì)他們所持的認(rèn)識(shí)論或知識(shí)論進(jìn)行明確和反思。從個(gè)人建構(gòu)主義轉(zhuǎn)向社會(huì)建構(gòu)主義是當(dāng)今建構(gòu)主義的發(fā)展趨勢。構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)該融合各流派的主要觀點(diǎn)。再次，要明確智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的特征定位。比如，在不同情況下應(yīng)該使用哪些技術(shù)支持不同學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，哪些學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)方案可能是有效和可持續(xù)的，哪些要素將為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的發(fā)展做出新貢獻(xiàn)等。這些問題都需要研究者進(jìn)行審慎的思考。

北京師范大學(xué)教授、智慧學(xué)習(xí)研究院院長黃榮懷在學(xué)術(shù)報(bào)告《人工智能進(jìn)入學(xué)校的典型場景及展望》中提出，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建場景表現(xiàn)在十大方面：課外輔導(dǎo)、AI支持的自主學(xué)習(xí)、智能助理、差異化教學(xué)、AI增強(qiáng)的教學(xué)、教師的新角色、學(xué)校改進(jìn)、新型家校關(guān)系、新型學(xué)校模式以及個(gè)性化學(xué)習(xí)。為了支持智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建構(gòu)，我們提出了計(jì)算框架，即智慧學(xué)習(xí)引擎 （Smart Learning Engine），其邏輯結(jié)構(gòu)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的輸入，經(jīng)過計(jì)算和推理，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)化的輸出，在此基礎(chǔ)上整合學(xué)習(xí)者的特征、學(xué)習(xí)狀態(tài)、領(lǐng)域和學(xué)習(xí)場景等信息，然后通過計(jì)算和推理來確定最優(yōu)的教學(xué)策略、學(xué)習(xí)路徑、資源和方法。該引擎有四個(gè)層次結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)層、功能層、應(yīng)用層和表示層），通過五個(gè)階段的計(jì)算模型（定位數(shù)據(jù)源、感知、對(duì)學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)者概況、學(xué)習(xí)場景和領(lǐng)域特征的識(shí)別、計(jì)算和推理以及應(yīng)用），實(shí)現(xiàn)四大功能。四大功能包括：感知學(xué)習(xí)過程、環(huán)境和社會(huì)文化特征;識(shí)別學(xué)習(xí)狀態(tài)、場景特征、領(lǐng)域知識(shí)和配置文件;通過計(jì)算來決定學(xué)習(xí)資源、策略、路徑和合作伙伴;部署最合適的學(xué)習(xí)資源和策略。

當(dāng)前，人工智能技術(shù)正在推動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境的轉(zhuǎn)型。新一代學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)該是一個(gè)以學(xué)生為中心的、基于數(shù)字技術(shù)的、動(dòng)態(tài)的、相互關(guān)聯(lián)的、不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。教育的未來變革還需要我們把新一代學(xué)習(xí)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、教與學(xué)的發(fā)展、技術(shù)發(fā)展等相融合，將學(xué)習(xí)環(huán)境放在教育系統(tǒng)整體變革中進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，以此推動(dòng)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建與發(fā)展。

（作者單位：北京師范大學(xué)智慧學(xué)習(xí)研究院）

責(zé)任編輯：李香玉