人工智能時代教師困境應(yīng)對策略研究

張旭航　張軍輝

【摘 要】人工智能對傳統(tǒng)教師的角色定位和專業(yè)技能等提出了新要求，探究教師應(yīng)對困境的策略十分迫切?；诤纳⒔Y(jié)構(gòu)理論，人工智能時代教師困境的應(yīng)對策略應(yīng)貫徹系統(tǒng)開放性、遠離平衡態(tài)、領(lǐng)悟系統(tǒng)非線性關(guān)系和恰當(dāng)處理隨機漲落。筆者通過分析旨在加強應(yīng)對策略的系統(tǒng)性和科學(xué)性，促進教師在人工智能時代的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】人工智能 教師 耗散結(jié)構(gòu) 應(yīng)對策略

2018年3月24日，中國發(fā)展高層論壇經(jīng)濟峰會“人工智能時代的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型”分會場上，與會嘉賓就“人工智能的時代已經(jīng)來臨”這一觀點達成共識，并強調(diào)我們有必要挖掘AI潛力以促進經(jīng)濟增長和社會發(fā)展[1]。2020年7月9日—11日，世界人工智能大會云端峰會在上海召開，展示人工智能在不同領(lǐng)域賦能情況并提出相關(guān)問題，正如學(xué)者孫婧等表示，人工智能確實已開始承擔(dān)起部分工作職責(zé)，帶來了諸多隱憂[2]，促使處于人工智能時代的教師思考對自身就業(yè)的影響。例如，美國艾休克·戈爾（Ashock Goel）教授曾嘗試用聊天機器人作為助教回答MOOC中學(xué)生的提問。由于基于IBM技術(shù)的聊天機器人交流能力甚強，學(xué)生在長達5個月的學(xué)習(xí)過程中并未察覺到助教的機器人身份，這說明人機角色邊界消融的現(xiàn)象在遠程教學(xué)領(lǐng)域中已有展現(xiàn)，即將到來的時代一定是處于智能信息技術(shù)高速變革的時代，教師本身若無法主動進行職能角色調(diào)整，仍會直面生存危機的窘境[3]。學(xué)者祝智庭曾說：“不懂人工智能的教師將無所適從，而懂得人工智能的教師將如虎添翼?！比斯ぶ悄軙r代對教育教學(xué)的新要求帶動了對教師各方面的新要求，所以教師的角色定位、教師技術(shù)素養(yǎng)和技術(shù)應(yīng)用水平的提升，成為當(dāng)下亟須解決的問題[4]?；谝陨媳尘?，筆者將重點分析人工智能時代教師面臨的主要困境、耗散結(jié)構(gòu)視域下探究人工智能時代教師困境應(yīng)對策略的適宜性、基于耗散結(jié)構(gòu)理論的人工智能時代教師困境的應(yīng)對策略。

一、人工智能時代教師面臨的困境分析

1. 角色困境

在2019年新媒體聯(lián)盟（New Media Consortium，NMC）發(fā)布的《地平線報告（2019高等教育版）》中指出，阻礙高等教育技術(shù)采納的困難挑戰(zhàn)包括實施教育技術(shù)策略的教職人員角色演變[5]。如人工智能技術(shù)的高速發(fā)展，使教育機器人、智能“專家系統(tǒng)”等輔助系統(tǒng)進入課堂，這類新興技術(shù)較傳統(tǒng)教師更為精確、實時地指導(dǎo)大部分教與學(xué)的過程，同時提供“教—學(xué)—練—測—評”系列教學(xué)服務(wù)，一定程度上造成了教師在教學(xué)場景中出現(xiàn)“放空狀態(tài)”。同時，部分教師基于對智能技術(shù)的過度信任和熱愛，最終讓自己成為了技術(shù)“持存物”[6]?！敖虝恕笔侵行W(xué)教師的任務(wù)，而在人工智能時代“教書”這個教師角色定位因人工智能技術(shù)的介入而動搖，一是因為學(xué)科知識等各類信息資源極易從互聯(lián)網(wǎng)獲取，造成教師“知識傳授者”的角色定位受到極大動搖;二是因為基于精確算法、深度學(xué)習(xí)等智能技術(shù)支持下的教育機器人等智能技術(shù)能更高效、更快速地獲取學(xué)生學(xué)習(xí)情況并做出反饋，使得針對知識傳授層面的“因材施教”功能被部分移位給人工智能技術(shù)[7]。例如，北京師范大學(xué)未來高精尖創(chuàng)新中心于2018年啟動了“AI Teacher”的國際合作項目—人工智能教師，在該項目中團隊共賦予了人工智能教師共12種角色，包括可自動命題和自動批閱作業(yè)助教、學(xué)習(xí)障礙自動診斷與及時反饋分析師、學(xué)生心理素質(zhì)測評與改進的輔導(dǎo)員、反饋綜合素質(zhì)評價報告的班主任等[8]，迄今已有部分人工智能教師的角色成功落地，同時基于語音識別技術(shù)、語料庫和云計算等智能技術(shù)的口語測評系統(tǒng)、句酷批改網(wǎng)等已廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)領(lǐng)域。人工智能技術(shù)的快速更迭和其在課堂教學(xué)中的深化應(yīng)用不可避免使人工智能技術(shù)在教學(xué)課堂中承擔(dān)一部分原屬于傳統(tǒng)教師角色的功能，導(dǎo)致教師角色困境的產(chǎn)生。

2. 技能困境

智能機器的學(xué)習(xí)力無論從時間持續(xù)性還是強度密集性層面都強于人類，這意味著教育領(lǐng)域?qū)⒂懈喙ぷ魅蝿?wù)可以由智能機器人完成，從而加快教師教學(xué)技能的退化[9]。從新媒體角度來看，人工智能對學(xué)生的學(xué)情進行輸入、處理并對學(xué)習(xí)資料進行匹配和推薦過程中，極大可能因過量同質(zhì)化內(nèi)容的攝取而引發(fā)“信息繭房”效應(yīng)，在一定程度上影響學(xué)生全面發(fā)展，該過程中教師合理調(diào)整機器決策和人為干預(yù)之間平衡度的能力便十分關(guān)鍵;從教育心理學(xué)角度來看，人工智能可分析的僅僅是顯性知識（可被文字、圖表、公式表述的知識）并進行編碼，對學(xué)生隱性知識難以觸及，對于教學(xué)環(huán)境中的因果關(guān)系人工智能同樣難以分析[10]。以Class In在線教學(xué)平臺為例，其教學(xué)報告呈現(xiàn)出的課程出勤早退遲到、學(xué)生答題正確率、課堂板書、課程回放等情況能夠記錄和分析展現(xiàn)在屏幕上的音頻圖像和人機交互行為，并在一定程度上對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進行判斷分析，但缺乏智能技術(shù)認知反思技能的教師一旦忽視學(xué)生課堂行為的深層次原因，便會產(chǎn)生對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的誤判。教師是否能夠?qū)﹄[性知識學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果變化有足夠的敏感度，以防止學(xué)生進入知識庫“客觀主義”陷阱，是否能夠從人工智能給出的數(shù)據(jù)中解析學(xué)生學(xué)習(xí)問題的因果關(guān)系等，也是人工智能時代教師需要解決的技能難題。

為促進教師的可持續(xù)發(fā)展，研究者應(yīng)在系統(tǒng)而科學(xué)的理論指導(dǎo)下提出應(yīng)對策略。系統(tǒng)科學(xué)理論作為現(xiàn)代教育技術(shù)學(xué)科的理論基礎(chǔ)之一，以系統(tǒng)為對象對其相關(guān)原理、模式和規(guī)律進行研究。耗散結(jié)構(gòu)理論作為系統(tǒng)科學(xué)理論的“新三論”之一，對本研究的開展具有系統(tǒng)性、科學(xué)性的價值。

二、基于耗散結(jié)構(gòu)理論分析人工智能時代教師困境應(yīng)對策略的適宜性

筆者以耗散結(jié)構(gòu)理論的內(nèi)涵闡釋、耗散結(jié)構(gòu)理論在社會科學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，通過解析人工智能時代教師的系統(tǒng)屬性和耗散結(jié)構(gòu)理論的哲學(xué)意義，探討耗散結(jié)構(gòu)視域下研究人工智能時代教師困境應(yīng)對策略的適宜性。

1. 耗散結(jié)構(gòu)理論

了解熵理論是理解耗散結(jié)構(gòu)理論的前提。1865年，德國物理學(xué)家克勞修斯根據(jù)熱力學(xué)第一定律提出了熵的概念。接著，克勞修斯及其團隊進行了更深入的實驗和研究，證明了熱力學(xué)第二定律，亦被稱為經(jīng)典熵理論，其內(nèi)涵是指自然界任一孤立封閉系統(tǒng)中均在發(fā)生能量交換，且該轉(zhuǎn)換過程不可逆，在該過程中能量只能從有效能轉(zhuǎn)化為無效能，而在此過程中產(chǎn)生的無效能總和即為熵[11]。熵的增加代表著無效能的增多，薛定諤在其著作《生命是什么》中提出，人活著就是在對抗熵增定律，生命以負熵為生，一個形成了“耗散結(jié)構(gòu)”的系統(tǒng)，有更大概率有效對抗熵增。在此基礎(chǔ)上，普里高津（I.Prigogine）提出了耗散結(jié)構(gòu)理論，他認為一個系統(tǒng)若是呈開放狀態(tài)便有可能吸納負熵，從而對抗熵增。一個遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，遵守進化論學(xué)說而不是熱力學(xué)第二定律，它們會通過與外界環(huán)境不斷進行物質(zhì)、信息以及能量的納入與輸出，在一定條件下生成自組織現(xiàn)象，而這個自組織現(xiàn)象是從無序至有序、較低有序至較高有序的新的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)[12]。這樣的結(jié)構(gòu)具有四個特征：一是系統(tǒng)處于開放狀態(tài)，即內(nèi)部與外界有聯(lián)系和交換;二是遠離平衡態(tài)（系統(tǒng)中的物質(zhì)、信息、能量與外界不斷發(fā)生聯(lián)系和交換）;三是非線性的相互作用，即系統(tǒng)內(nèi)各成分之間關(guān)系較為復(fù)雜且彼此相互制約;四是漲落現(xiàn)象，通過未知、隨機漲落的觸發(fā)使系統(tǒng)達到新的有序狀態(tài)。

2. 人工智能時代教師的系統(tǒng)屬性

耗散結(jié)構(gòu)理論的對象是一個系統(tǒng)。教師作為以一個整體存在的“社會人”，從社會意義出發(fā)也具備系統(tǒng)所擁有的特征。第一，教師有不同的角色身份，如知識傳授者、家庭成員、心理輔導(dǎo)者、道德模范等，這些角色身份在不同的時空互相牽制、彼此影響，體現(xiàn)了其結(jié)構(gòu)。同時，個體的生理和心理從出生起便展現(xiàn)其層次性，如人的發(fā)展具有順序性和階段性，以及馬斯洛提過的人類的需求層次論。第二，個體作為社會人不斷與外界發(fā)生交互和聯(lián)系，從主觀上和客觀上保持著開放性。那么從系統(tǒng)的特征和內(nèi)涵的視角來理解，教師具備系統(tǒng)屬性，其本身便是一個系統(tǒng)，基于耗散結(jié)構(gòu)理論分析該問題符合研究對象層面的前提條件。

三、基于耗散結(jié)構(gòu)理論的人工智能時代教師困境應(yīng)對策略分析

基于耗散結(jié)構(gòu)所具備的特征，筆者針對教師所面臨的困境，以教師角色困境和技能困境為例，研究人工智能時代的教師如何突破困境，從而達到有序的新狀態(tài)的應(yīng)對策略。

1. 先決條件—貫徹開放性

貫徹開放性是形成一個可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)的前提，這與終身學(xué)習(xí)理念也不謀而合。人工智能時代的教師應(yīng)視自身熟練掌控的角色定位和儲備的經(jīng)驗、專業(yè)知識為系統(tǒng)內(nèi)部要素，使其與相對的外部人工智能技術(shù)環(huán)境之間保持聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上，教師作為一個整體系統(tǒng)才能為形成新的有序結(jié)構(gòu)形成先決條件。

一方面，從教師面臨的角色困境來看。例如，人工智能基于強大的算法能夠從課堂中的可記錄數(shù)據(jù)進行精準(zhǔn)、實時的推斷和預(yù)測，教師知識傳授者的角色受到部分擠占從而一時難以合理應(yīng)對，教師首先要調(diào)整的是思想和行為上的開放性，接納不斷推陳出新的人工智能、教學(xué)機器人等新技術(shù)，即正視智能時代AI在信息處理和儲存上的優(yōu)越性，深刻理解人機協(xié)同的本質(zhì)內(nèi)涵，教師知識傳授者的角色并未被取代，而是外延價值得以彰顯，促使教師能夠更多地將注意力集中于學(xué)生思維能力和解決問題能力的培養(yǎng)。另一方面，從教師面臨的技能困境來看。教師應(yīng)掌握人工智能教學(xué)系統(tǒng)中的相關(guān)教學(xué)技能，具體而言，教師需吸收人工智能所具備的優(yōu)勢并反思自己是否出現(xiàn)智能系統(tǒng)存在的缺點，是否能基于開放性學(xué)習(xí)引入有價值的負熵（契合智能教學(xué)環(huán)境的新技能）并排出無用熵，從而在必要時做出教育教學(xué)調(diào)整。例如，就人工智能精準(zhǔn)的推薦算法功能而言，教師可以吸收該功能的優(yōu)點從而將課堂中智能機器汲取不了的隱性學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)動機的變化、學(xué)生的社交能力和溝通能力等細節(jié)進行歸納和分析，研究這些數(shù)據(jù)后可以給學(xué)生提供社會性發(fā)展、學(xué)習(xí)動機培養(yǎng)、脫離“信息繭房”等方面的建議，從而達到人機協(xié)同、人機互補。教師還可以將自己開放于教學(xué)案例，激勵自己參加教學(xué)培訓(xùn)活動，同時多分享自己的經(jīng)驗和看法。

2. 必要條件—遠離平衡態(tài)

耗散結(jié)構(gòu)的第二個特征是非平衡狀態(tài)，它是形成耗散結(jié)構(gòu)的必要條件。在平衡態(tài)或近平衡態(tài)，系統(tǒng)難以發(fā)生質(zhì)變，而耗散結(jié)構(gòu)中的非平衡態(tài)實際上是一種動態(tài)平衡[13]，即從平衡態(tài)到非平衡態(tài)，再到新的平衡態(tài)。遠離平衡態(tài)在皮亞杰認知發(fā)展論中已有體現(xiàn)，當(dāng)個體現(xiàn)有認知水平與新事物間存在差距時即會產(chǎn)生非平衡狀態(tài)，正是非平衡狀態(tài)促成了同化和順應(yīng)，進而改變現(xiàn)存認知圖式，最終形成新的平衡態(tài)[14]。對一個系統(tǒng)而言，遠離平衡態(tài)遠比保持開放性困難，因為前者更需要主動發(fā)揮批判性意識和反思精神，而批判與反思是教師構(gòu)建創(chuàng)造性思維的重要樞紐，創(chuàng)造性思維又是人工智能時代教師需要具備的素養(yǎng)。

就人工智能時代教師的角色定位和技能困境而言，第一步是認知層面的應(yīng)對，即主動培養(yǎng)非平衡態(tài)的常規(guī)意識，教師職業(yè)特性決定了其發(fā)展具有自主性，而發(fā)展取決于教師自身的意識、能力等主觀因素[15]。第二步是行動層面的應(yīng)對，教師在人工智能時代下需要主動為自己創(chuàng)設(shè)教育教學(xué)情境中的不平衡態(tài)，主動走出工作舒適區(qū)尋求挑戰(zhàn)，引導(dǎo)自己遠離平衡態(tài)。例如，對于角色定位，教師需要不斷升級角色服務(wù)，自主深入理解人工智能教學(xué)環(huán)境中學(xué)生的多方位需求，符合最近發(fā)展區(qū)規(guī)律的角色定位。而對于教學(xué)技能困境，教師在基于系統(tǒng)開放性的前提下要敏銳地嗅到人工智能新技術(shù)在社會中的應(yīng)用，自主思考新技術(shù)在教學(xué)環(huán)境中的應(yīng)用場景以加快教育信息化的進程。

3. 內(nèi)在機制—非線性關(guān)系

我們將能夠用一元一次方程表示的函數(shù)關(guān)系視為線性關(guān)系，反之非線性關(guān)系則代表著變量與結(jié)果之間的關(guān)系是復(fù)雜、多變、無法預(yù)測、難以被量化的。正如美國作家納西姆·尼古拉斯·塔勒布在《黑天鵝》中所述，僅見到一次黑天鵝，就足以推翻上千年來千萬次觀察總結(jié)出來的“世界上只有白天鵝”的結(jié)論[16]。這里說的“黑天鵝”實際上是表征無法預(yù)測的、會產(chǎn)生重大影響的隨機事件，我們無法預(yù)測其出現(xiàn)，這便意味著對于生活中時刻存在的隨機性需要保持足夠的敬畏心。

人工智能時代的教師在與新興信息技術(shù)進行交互時，彼此之間的呈現(xiàn)便是一個非線性的關(guān)系，這是由復(fù)雜系統(tǒng)的隨機性所決定的，而非線性關(guān)系正是耗散結(jié)構(gòu)形成的內(nèi)部機制。第一，教師在探索人工智能時代如何解除困境時需從新的角度理解“堅持與恒心”的重要性，即由于系統(tǒng)內(nèi)部元素之間與系統(tǒng)之間的不可預(yù)測性，我們無法精確推演何時何地將發(fā)生質(zhì)變，在角色定位調(diào)整、技能學(xué)習(xí)和其他困境的解決過程中不應(yīng)停滯。第二，從耗散結(jié)構(gòu)理論的角度貫徹“以人為本”理念，教師、學(xué)生、整個教學(xué)過程均為復(fù)雜系統(tǒng)，目前人工智能應(yīng)用尚處于弱人工智能階段，仍是基于大數(shù)據(jù)和算法的數(shù)理模型演算，無法處理突變、隨機非線性事件，而人類教師是可以處理的。當(dāng)然隨著技術(shù)的快速革新，我們無法預(yù)測未來人工智能會呈現(xiàn)出怎樣的智慧化表現(xiàn)。未來，“人工智能”進化為“人工智慧”時，或許人類之于人工智慧的關(guān)系就如元認知與認知之間的關(guān)系，領(lǐng)悟世界的隨機性幫助現(xiàn)在的教師和未來的教師以更為動態(tài)、包容的視角來面對困境的產(chǎn)生。

4. 觸發(fā)因素—隨機漲落

漲落是指外界之于系統(tǒng)的擾動和影響，教師作為一個完整系統(tǒng)保持其開放性，在遠離平衡態(tài)并處于系統(tǒng)間非線性關(guān)系狀態(tài)時，隨機漲落通過相干效應(yīng)被放大，從而觸發(fā)耗散結(jié)構(gòu)的形成[17]。

人工智能時代教師的應(yīng)對策略中需要正視隨機漲落對于耗散結(jié)構(gòu)的積極意義，在此意識形態(tài)的基礎(chǔ)上才能去探討應(yīng)對策略。首先，從系統(tǒng)內(nèi)部的漲落來看，教師需敏銳洞察在智能技術(shù)介入下教育教學(xué)情境中的細微變化，無論是認知結(jié)構(gòu)、情感還是技能掌握的改變都可視作內(nèi)漲落，合理處理能產(chǎn)生質(zhì)變。例如，在思考如何對人工智能算法下的結(jié)果進行合理調(diào)整和科學(xué)干預(yù)時，關(guān)注腦海中的隨機想法，即便是與該議題相關(guān)度低的想法也有可能會誘發(fā)產(chǎn)生階段性解決方法的契機;從系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的視角來看，則需要我們關(guān)注外部環(huán)境的變化，這種關(guān)注不僅是淺表式的了解，而且是對人工智能環(huán)境下的各種變化有較強的敏銳度和深刻理解內(nèi)部原因的洞察力，在敏銳獲取到外界環(huán)境變化后進行積極合理的處理。同理，我們需要認識到關(guān)注外部漲落僅是前提，科學(xué)地處理才有機會生成意料之外的有效結(jié)果。

從耗散結(jié)構(gòu)理論視角出發(fā)，針對人工智能時代教師的應(yīng)對策略并不存在一勞永逸的靜態(tài)應(yīng)對策略，整體呈現(xiàn)出的是螺旋式循環(huán)的狀態(tài)，耗散結(jié)構(gòu)理論提供的視角所強調(diào)的是在世界隨機性下的應(yīng)對框架，具有較強的變通性和可持續(xù)性，正如作家斯賓塞·約翰遜所說：“唯一不變的是變化本身?！苯處煈?yīng)該保持對未知的渴望，擁有對智能世界的熱忱，在順應(yīng)人工智能時代新特征的基礎(chǔ)上促進自身系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展，而更為具體的實踐還需要我們不斷深入探索。

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（作者單位：1.安徽師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院;2.安徽師范大學(xué)新聞與傳播學(xué)院）

責(zé)任編輯：李莎