智能時代學校教學形態(tài)的變革*
——基于生成性教學的實踐審思

劉洋溪 錢夢婷 吳南中

隨著人類步入智能時代，科技創(chuàng)新速度顯著加快。以信息技術、人工智能為代表的新興科技快速發(fā)展，大大拓展了時間、空間和人們的認知范圍，人類正在進入一個“人機物”三元融合的萬物智能互聯(lián)時代[1]。當前，人工智能等新技術的運用在學校信息化建設中占有重要地位，正在引發(fā)傳統(tǒng)教育教學鏈式的突破，推動學校各領域從數(shù)字化、網(wǎng)絡化向智能化轉型升級。在人工智能高速發(fā)展的今天，對于所有學生而言，無論學何種專業(yè)，無論未來所處何種行業(yè)，人工智能都將是日常學習、生活和工作中不可或缺的重要工具。2021年7月，商湯教育在2021世界人工智能大會上提出，經(jīng)過數(shù)年發(fā)展，其已經(jīng)涵蓋了教學實驗平臺、項目創(chuàng)作平臺、精品課程、AI教材、拼搭機器人等豐富的教學資源，并擬將這些資源重新拆分、整合，按照不同的屬性和目標進行歸類，劃分出體驗、課程、實驗、創(chuàng)作、硬件、師培六大“元”素。通過對AI教育行業(yè)的完全開放，全體教師和學生可以從這些“元”素中各取所需，結合自身學情和發(fā)展目標來靈活調(diào)配、自由組合相應的教學資源，進行課程和學習計劃的定制。未來學校教育的新樣態(tài)已經(jīng)初步展現(xiàn)，可以預見，人工智能將是實現(xiàn)學校教學形態(tài)變革的有效手段。人工智能技術在學校教學場景中的深度運用，將推動日常教學活動更加“數(shù)字化”“精準化”與“智能化”。

一、問題的提出

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是一門致力于研究和拓展人類智能理論和方法的全新技術科學，其成果已被廣泛用于各行各業(yè)。盡管人工智能與教育行業(yè)的融合相對滯后，但它對教育的深刻影響已然顯現(xiàn)，在學校的教育環(huán)境、課程內(nèi)容、學習方式和評價體系等方面均有體現(xiàn)。

（一）教學形態(tài)的內(nèi)涵詮釋

何為教學形態(tài)？蔣洪興認為，教學形態(tài)是各種教學要素組合在一起所呈現(xiàn)出來的狀態(tài)特征。[2]邵志明認為，教學形態(tài)是指在教學活動中，由于各種相關要素的不同組合而形成的一種動態(tài)特征，也可稱為“教學態(tài)勢”。[3]單新濤認為，時間和空間是教學的棲居之所，具體來說，教學時空的交織可形成同位同步型教學、同位異步型教學、異位同步型教學和異位異步型教學四種基本的教學形態(tài)。[4]黃湖認為，人和知識是教學活動的重要構成要素，教學形態(tài)的內(nèi)在結構是人和知識的關系，外在表現(xiàn)是人和知識的時空組織形式。[5]教學目標、教學主體、教學空間與教學過程等要素的不同組合便是教學形態(tài)的重要體現(xiàn)?？偠灾虒W形態(tài)指在教學活動中所形成的目標、環(huán)境、主體、過程等要素的綜合體系。它是教學文化的一種外在表現(xiàn)形式，具有聯(lián)動性等特征，可根據(jù)不同的、特定的教學活動，對上述各要素進行多維度的排列組合，為全體師生呈現(xiàn)出多元化的教學模式。

（二）動態(tài)生成是智能時代教學形態(tài)變革的著力點

在目前大規(guī)模在線教育的背景下，使用人工智能賦能學校教學可能帶來的負面影響就是個性化教學需求被忽視。人工智能無法像教師一樣，在思想上真正顧及學生的全面發(fā)展和素質(zhì)教育。葉瀾認為，當下必須突破傳統(tǒng)的“特殊認識活動論”，從生命的層次，用動態(tài)生成的觀念去全面認識課堂教學，構建新的課堂教學觀，用生成性教學模式讓課堂煥發(fā)出生命的活力[6]。由此，學校教學可在人工智能技術的支持下，聚焦每位學生的學習需求，制訂個性化的學校課程和教學活動，開展更加富有挑戰(zhàn)性的智慧學習。在新的教學形態(tài)下，學校將實現(xiàn)規(guī)模化教育和個性化培養(yǎng)的有機融合，更注重培養(yǎng)學生堅實的知識基礎與創(chuàng)新的思維能力，推動構建一種兼具創(chuàng)新力、學習力、發(fā)展力以及具有智能時代顯著特色的教學新形態(tài)。可以預見，智能時代的學校教學形態(tài)應呈現(xiàn)出四個特點：一是要凸顯教學的人本性目標與發(fā)展性目標；二是要融合知識呈現(xiàn)的形式與場景；三是要實現(xiàn)多環(huán)節(jié)、多情景、多方式、多模式教學的自由轉換；四是要科學推進教學任務的評價與反饋[7]。在未來學校的愿景中，教學只有適應技術、接受技術、運用技術，繼而改造技術，才能回應好信息社會的挑戰(zhàn)，真正彰顯出生命的價值[8]。

二、智能時代學校教學形態(tài)變革的生成性訴求

思維概念蘊含著教學主體對教學形態(tài)價值的理性思考，是溝通教學理論與實踐的橋梁，影響著人們對教學形態(tài)的認知[9]。智能時代教學形態(tài)的表征形式，應基于對生成性教學的深層次追問，構建起以本原思維、異質(zhì)思維、融合思維和數(shù)據(jù)思維為主要維度的教學形態(tài)分析框架，以非預設性作為教學目標的起點，以交互性作為教學主體的著力點，以參與性作為教學空間的聯(lián)結點，以數(shù)據(jù)性作為教學過程的生成點。

（一）以非預設性作為教學目標的本原生成點

本原思維強調(diào)對事物來源的認識和分析。教學目標是教學活動的出發(fā)點與歸宿，在一定程度上可以稱為教學活動的“本原”。生成性教學哲學秉持著從“預成”到“生成”的教學目的論[10]。在布魯姆、克拉斯沃爾和哈羅等西方教學論代表人物的影響下，我國的教學目標經(jīng)歷了從“雙基”“三維目標”到“核心素養(yǎng)”的轉變。核心素養(yǎng)又分為自主發(fā)展、社會參與和文化基礎三個維度。無論是何種教學目標，均主張逐漸擺脫預設性的目標價值取向，基于可變的教學活動來進行進一步的目標架構[11]。智能時代，教學形態(tài)將發(fā)生實質(zhì)性變革，教師不再是教授知識的唯一角色，教學過程將不再由教師全然決定，教師教學工作的重心將發(fā)生轉移。在高效的課堂教學活動中，生成性教學主張師生通過集體討論、雙方質(zhì)疑對話，而后通過探究性的活動來共同完成教學工作。在人工智能賦能課堂教學的情境中，師生將共同參與到現(xiàn)編現(xiàn)導的智能化課堂中。此時教學的各個要素之間不再是序列型的積累，而是呈現(xiàn)出層層遞進的復雜性。這種矛盾交織的過程越來越深刻與復雜。由此可見，教學的目標開始處于轉換和生成之中。信息化教學系統(tǒng)的復雜性使得我們不能對課堂教學作出斷然的預測，而應將“非預設性”作為教學目標的起點。

（二）以交互性作為教學主體的異質(zhì)生成點

異質(zhì)思維反對教學主體的絕對性，提倡教學主體的多樣性和個性化，以及將“非人”主體納入廣義的“教學主體”這一概念中。生成性教學論強調(diào)教學是基于教學主體交互而產(chǎn)生的一個雙邊互動過程[12]。智能時代，“教學主體”的概念不可避免地會擴展到“非人”的層面。智能化的教學活動不會全然根據(jù)原先預設的軌道行進，而是教學主體之間彼此推進的交互過程。交互性使得教學形態(tài)成為一個交叉型的網(wǎng)狀形態(tài)。在傳統(tǒng)教學論中，學生被認為是教學的主體，教師在教學中起主導作用，兩者在教學過程中缺一不可。現(xiàn)代有學者提倡雙主體論，即學生和教師都是教學活動的主體，彼此可以實現(xiàn)教學相長，達成一種學習共同體的互助關系。而人工智能的出現(xiàn)打破了這一定律，將教學主體延伸至了機器領域。后人類主義視域下，主張把“非人”納入廣義上的“人”這一概念，體現(xiàn)了對教育技術的積極接納態(tài)度。基于該理論，有學者提倡從“人”與“非人”的雙重視角來構建新型的教育主體關系。格雷在《拉納克》中指出，人形自動機在飛翔時仍需從人的身上汲取力量。這一隱喻折射到如今，表明智能教學機器雖不能脫離人而獨立存在，但它通過與人的交互可以增強教育的效果[13]。由此可見，教學主體之間的交互作用是教學生成的動力。

（三）以參與性作為教學空間的融合生成點

融合思維提倡將不同元素基于特定的要求進行集合，從而達到一定的目的。生成性教學強調(diào)學習者在特定空間中的參與，認為學習者的積極參與是教學有效生成的重要保障。置身于智能時代，各類虛擬空間的存在擴充了“教學空間”的內(nèi)涵。教學空間由教的空間、學的空間聯(lián)合共建而成。自20世紀90年代起，建構主義理論、情境認知理論、分布式認知理論等教學理論相繼被提出，打破了傳統(tǒng)派學者對教學空間的片面認識。智能時代，越來越多的學者認為教學不能只在一個固定且封閉的空間內(nèi)開展[14]。從空間的角度來看，生成性教學論者并不把空間限制于課堂，而是認為凡是能實現(xiàn)學習者參與的場所都可稱為教學空間。在相應的教學空間內(nèi)，學習者可通過活動把“公共知識”轉化為“個體知識”，并主張通過參與來形成對話，再由對話來實現(xiàn)知識的建構與生成。以人工智能為支撐的動態(tài)教學系統(tǒng)將逐漸打破只有教室才能傳授知識的單一化空間限定，讓學生進入到可以無限擴展的虛擬化教學空間中，并且參與教學的全過程。出于生成的需要，學習者需要擴展多方的教學空間，并在教學時積極參與其中。無論是真實的教學空間，還是虛擬的教學空間，生成性教學均需要學習者對自我認知活動采取一定的監(jiān)控與調(diào)試。通過人工智能有利于實現(xiàn)“人—機—物—環(huán)境”的教學空間重組與融合，在學習者的參與過程中進一步助推教學活動的生成。

（四）以數(shù)據(jù)性作為教學過程的動態(tài)生成點

動態(tài)思維反對教學活動的單一性與經(jīng)驗性。教學過程是指師生為完成教學任務而開展的一系列活動狀態(tài)和時間流程。生成性教學論者認為，教學過程不光是一個“教成”的過程，更是一個動態(tài)“學成”的過程。這個動態(tài)的過程經(jīng)常需要對教師主導的靜態(tài)控制活動實現(xiàn)一定的變革[15]。傳統(tǒng)教學多是基于經(jīng)驗而展開的，缺乏基于教學數(shù)據(jù)的精準分析。隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，學校招生人數(shù)不斷增多，在校生規(guī)模逐漸擴大，任課教師對學生的生成性教學越來越難以實現(xiàn)，若是不以數(shù)據(jù)為支撐對學生展開分析，很難滿足每個學生的個性化學習需求，從而給學校人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升帶來功能性阻礙。當前，用數(shù)據(jù)來支撐教學過程的科學決策是大勢所趨。將生成性教學融入其中，就是力圖實現(xiàn)對經(jīng)驗性和控制性教學的超越，它是基于對控制性教學論的批判而提出的?？刂菩越虒W理論以赫爾巴特最為典型。赫爾巴特提倡的教師中心說思想，主張充分發(fā)揮教師的經(jīng)驗和控制作用，從而對教學過程實現(xiàn)有效的把控。早期的生成性教學囿于方法技術層面的局限性，限制了教學方法的進一步探索。但生成性教學實際上應是一種集價值論、認識論、知識觀和方法論于一體的教學哲學，能為人們更好地理解教學過程提供一種思維模式。智能時代，以科學、翔實的教學數(shù)據(jù)為支撐，生成性教學所秉持的由“預成”到“生成”、從“教成”到“學成”等方法論將得以實現(xiàn)。

三、人工智能加速學校教學形態(tài)變革的發(fā)展趨向

在信息化的發(fā)展進程之下，人工智能賦能教育將是未來學校高質(zhì)量發(fā)展的愿景。根據(jù)時代的發(fā)展，教學如何實現(xiàn)多元、共生、對話與交流，如何為學生更好地提供因材施教、因需導學的個性化教育，值得深思。生成性教學思維將助力人工智能與教學形態(tài)實現(xiàn)雙向耦合，即基于對教學目標、教學主體、教學空間、教學過程的關注，重新審視人工智能發(fā)展與教學形態(tài)的關系，實現(xiàn)人工智能與教學形態(tài)的雙邊聯(lián)動。

（一）從“知識”到“素質(zhì)”的教學目標轉化

教學目標的設定是教學活動中最重要的一個環(huán)節(jié)，對教學形態(tài)的重構起著極為重要的導向性作用。從總體目標來說，生成性教學不反對預設教學目標，但是反對使用僵化的教學目標，認為教學首先應該是一項培養(yǎng)人的事業(yè)，不應把知識性的目標看得過重，而應注重對學生綜合素質(zhì)的把控?！禣ECD學習指南2030》（OECD Learning Compass 2030）指出，教育的終極目標是讓社會和個體都能幸福生活。其中重點提出了需通過教學讓每一位學生成為有目標、有思考的主體，積極投入學習并實現(xiàn)目標，而不是簡單地從教師處接受預設的教學知識或常規(guī)的業(yè)務指導。智能時代的教學目標應以深度學習為基礎，對標學生全面發(fā)展的核心素養(yǎng)，重點聚焦學生學什么、怎么學、達到什么水平等問題。基于此，在因材施教、因需導學的個性化教育教學活動中，生成性教學可以使教師在人工智能的輔助下，以全新的視角來看待和使用原有教學法，實現(xiàn)對已有教學法的生成性改造[16]，推動非預設的教學目標順利進行，聚焦學生在學習中會發(fā)生何種變化，以及學生期待從學習中得到何種學習結果。該觀點強調(diào)根據(jù)個性化需求來動態(tài)定制不同學生的因材施教路徑，通過機器學習、人機交互來引導學生完成新的教學任務，從而實現(xiàn)教學目標的轉化?！坝心康牡嘏囵B(yǎng)人的社會活動”是教育質(zhì)的規(guī)定性，也是教育區(qū)別于其他社會活動的主要特征。未來的社會將進入人工智能與人類相互合作、交互融合的一個全新時代。人工智能雖然在很多方面具有超越人類的潛力，但是人類在情感、創(chuàng)新、管理與復雜決策等方面相較于人工智能仍具有先天的優(yōu)勢。許多非智力性因素是人工智能所無法取代的。因此，智能化教學應該注重以學生的全面、自由、個性發(fā)展為目的，綜合提升學生的人機協(xié)作能力、創(chuàng)新管理能力、社會責任感與復雜問題解決能力等。此外，在不可預知的教學進程中，教師還可以用數(shù)據(jù)驅動來不斷優(yōu)化非預設的教學目標，持續(xù)完善數(shù)據(jù)驅動下教學的可變性、適應性和生成性[17]。

（二）從“師生”到“人機”的教學主體轉化

生成性教學的另一特點是交互性。智能時代，機器學習、智能算法、知識圖譜、NLP（自然語言處理）等技術的存在進一步拓寬了教學主體的概念，也延伸了交互性的內(nèi)涵。一方面，實現(xiàn)了教學主體從“師生”到“人機”的轉化；另一方面，交互性不再只是師生言語上的交流，更是一種面向整個教育體系的交互。人和現(xiàn)代技術之間存在著背景、詮釋、具身和它異這四種關系[18]。虛擬雙師型課堂能使真人教師和虛擬教師協(xié)同進行交互活動。AI教師、教學機器人、智能導師、智慧學伴等技術的開發(fā)有助于打造以真人教師主導、AI教師輔助的智能化“人機”交互模式[19]。然而，智能技術的出現(xiàn)可能會弱化甚至消弭人的主體作用。因此，需要正確看待和處理“人機”這一主體關系，讓交互性回歸人的本身，即基于人類個體的價值去發(fā)展技術。教師應樹立正確的教學主體發(fā)展概念，合理利用人工智能促進交互式學習。教師在保障正常教學進程的基礎上，應積極促進雙邊教學活動的達成，進一步激發(fā)教學生成性的最大潛能。在此基礎上，應選擇合適的教學法，根據(jù)學生的個性化需求來制訂符合學生全面發(fā)展的教學目標，以提升教學質(zhì)量。同時，應正確看待“人機”之間的關系。隨著人工智能的運用，教師勞動力將會獲得一定程度的解放，教師可以將更多的時間精力放在學生的情感參與、復雜性交互活動組織等方面，從而進一步提升教學效率。在教學過程中，教師、學生與機器之間的狀態(tài)逐漸從“人機協(xié)同”走向“人機結合”。

（三）從“分離”到“融合”的教學空間轉化

生成性教學以學習者的積極參與為前提條件，而教學空間的延伸則可無限突破學習者參與教學的時空局限性。教學空間能夠對教學形態(tài)和學習形式起到表征作用，是教學活動的“載體”與“棲息地”。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術的發(fā)展，教學將超越時空局限性而存在。智能化可視教學、動態(tài)自適應教學、個性定制化教學、虛擬雙師型教學和人機協(xié)同化教學等形式不斷涌現(xiàn)，但無論采取何種形式，都應注重以下幾點。第一，應發(fā)展以學生為中心的教學空間。隨著異位的教學形態(tài)逐漸增多,教學空間應融合一切以學生為中心的場域，更加關注學生的學習體驗，在技術賦能的前提下實現(xiàn)空間之間的聯(lián)通融合[20]。第二，應實現(xiàn)物理空間與虛擬空間的無縫融合。學校可以將網(wǎng)絡作為物理化教學空間與虛擬空間融合的橋梁，并通過物聯(lián)網(wǎng)設備控制中心、教學服務支持中心和教學數(shù)據(jù)匯集中心來提供相關的技術支持，即基于“三通一核”構建新型的信息化教學平臺，與其他地區(qū)的教育部門和學校就教學資源共享、教學空間建設等內(nèi)容進行合作交流。第三，教學空間應滿足不同學生的差異性教學需要。智能化教學相較于傳統(tǒng)教學，在場景上更加講究虛實結合。教學應實現(xiàn)在不同空間中教學行為數(shù)據(jù)的有效收集、快速運輸與合理分析，并且能針對師生的不同性格特質(zhì)、個體需要和場景需求呈現(xiàn)出特色化的反饋信息。數(shù)字孿生系統(tǒng)的運用實現(xiàn)了物理空間和信息空間的交融。數(shù)字孿生講臺通過“在線問”和“在線學”等方式為教學空間注入全新的數(shù)字生產(chǎn)力，使學生實現(xiàn)了身臨其境的沉浸式教學體驗，有利于發(fā)展學生的智力和空間思維能力，進一步提升學生的各項技能[21]。如QST青軟實訓與50余所學校開展深度合作，針對軟件工程等相關專業(yè)的學生開發(fā)了一套“游泳池”實訓空間。該空間是一種“壓力系統(tǒng)”與“吸引力系統(tǒng)”并存的沉浸式實訓空間，有利于培養(yǎng)學生的抗壓能力與創(chuàng)新能力[22]?？梢悦鞔_的是，無論在何種教學空間中，生成性教學的形成均有賴于學習者的全程參與、積極參與、有效參與，而學習者參與程度的豐富程度越高，生成性也就越深刻。

（四）從“經(jīng)驗”到“數(shù)據(jù)”的教學過程轉化

教學過程的復雜性、動態(tài)性和情境性等特征，是生成性教學存在的直接動因。方法技術的局限性影響了生成性教學論對教學過程的進一步把控，人工智能賦能教育將有效打破這一局限性。教學過程的基本任務是使學生實現(xiàn)個人的經(jīng)驗世界與社會“精神文化世界”的創(chuàng)造性轉換[23]。如美國羅伯特·索特拉博士研究團隊開發(fā)了一套基于人工智能教學理論的框架與開源軟件。該智能教學系統(tǒng)（Generalized Intelligent Framework for Tutoring，簡稱GIFT）是基于各類智能導學系統(tǒng)開發(fā)的，能讓一些缺乏智能化經(jīng)驗的師生快速掌握，并且用于教育教學。該系統(tǒng)的顯著特點是能很好地記錄教學行為數(shù)據(jù)[24]。從技術維度來重構學校的教學模式，通常需要基于多模態(tài)的數(shù)據(jù)。多模態(tài)數(shù)據(jù)是一種全新的結構化數(shù)據(jù)，它基于對人體各種信息的分析，包括圖文、數(shù)據(jù)、語音和生物信息等。它能對學生的數(shù)據(jù)進行融合與可視化分析，對學生的知識掌握情況、學習動態(tài)、主要品格和個人能力展開動態(tài)畫像評價，從而對個人進行綜合認證，同時也能為學生的整個教學活動提供可靠數(shù)據(jù)。此外，“知識圖譜”被應用在了教育領域中。該技術最早由谷歌提出，主要在搜索領域中使用。隨著時代的發(fā)展，各行各業(yè)都在逐步推進“知識圖譜”的應用。在學校的教學過程中，“知識圖譜”基于統(tǒng)計分析技術與數(shù)據(jù)挖掘技術而存在，能用實際的教學數(shù)據(jù)來表征各個學生的學習特征，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。同時，它還能對教學過程中的數(shù)據(jù)進行自動抽取、有效整理和結構性存儲，從而有效促進教師對教學過程的把控[25]。未來，教學數(shù)據(jù)的高效應用將進一步促進知識的融合吸收與教學的生成，其在本質(zhì)上也是一種自下而上的生成性活動，構成了人工智能推動學校教學形態(tài)轉型與創(chuàng)新的重要組成部分。