人工智能與教學(xué)融合的困境與策略研究

王洪欣

（金陵科技學(xué)院軟件工程學(xué)院，江蘇 南京 211169）

一、引言

2019年5月，習(xí)近平向國(guó)際人工智能與教育大會(huì)的賀信中指出，中國(guó)將積極推動(dòng)人工智能和教育深度融合，促進(jìn)教育變革創(chuàng)新。國(guó)務(wù)院在《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》中也明確將“加快信息化時(shí)代教育變革”列為“十大戰(zhàn)略任務(wù)”之一。可見(jiàn)，“人工智能+教育”已經(jīng)成為當(dāng)前教育變革的重要方向，人工智能與教育的融合是大勢(shì)所趨。教育的主要實(shí)現(xiàn)形式是教學(xué)實(shí)踐，研究如何將“人工智能+教育”應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，推動(dòng)人工智能與教學(xué)實(shí)踐的深度融合具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義與實(shí)踐價(jià)值。結(jié)合人工智能與教學(xué)實(shí)踐融合的問(wèn)題展開(kāi)分析，從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)評(píng)價(jià)四個(gè)方面進(jìn)行深度挖掘和多元分析，研究如何有效破解人工智能與教學(xué)深度融合難題。

二、人工智能與教學(xué)融合的現(xiàn)狀分析

融合人工智能推動(dòng)教育教學(xué)改革，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。學(xué)術(shù)界就智能時(shí)代的教育改革和發(fā)展問(wèn)題，從宏觀、中觀和微觀三個(gè)層面開(kāi)展了一系列的研究。

（一）以發(fā)展趨勢(shì)為主線的宏觀研究

在宏觀上，主要體現(xiàn)在教育人工智能的推進(jìn)策略和發(fā)展趨勢(shì)。楊曉哲等[1]分析了教育人工智能的八個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，并分析了教育人工智能的下一步推進(jìn)策略；張學(xué)軍等[2]提出人機(jī)共生是人工智能時(shí)代的應(yīng)然選擇，并論述了人機(jī)共生理念下人工智能時(shí)代教育的發(fā)展趨勢(shì)。人工智能技術(shù)的發(fā)展和智慧課堂的介入推動(dòng)了教育的發(fā)展變革，在推動(dòng)技術(shù)與文化的融合、教書(shū)和育人的融合、知識(shí)與能力的融合等方面引起極大的關(guān)注。人工智能需要與授課和學(xué)習(xí)、知識(shí)和能力、學(xué)科與發(fā)展等諸多要素進(jìn)行深度交融，從而促進(jìn)智能時(shí)代的教育智能化，形成智能教育生態(tài)。

（二）中觀層面以模型構(gòu)建為核心

歸因于人工智能，一系列的教育教學(xué)改革模型應(yīng)運(yùn)而生。例如，從教育知識(shí)圖譜的視角，鐘卓等[3]建立了知識(shí)、問(wèn)題、能力三者間映射關(guān)系的教育知識(shí)圖譜KQA模型，為知識(shí)圖譜在教育領(lǐng)域的應(yīng)用提供依據(jù)。趙玲朗等[4]從學(xué)習(xí)資源的角度開(kāi)展研究，建立了一種面向?qū)嶋H智慧學(xué)習(xí)場(chǎng)景的學(xué)習(xí)資源進(jìn)化框架。但囿于技術(shù)落地限制，人工智能教育的研究大多集中在模型構(gòu)建和研究的理論層面，對(duì)人工智能教育的落地實(shí)施大多數(shù)集中在參考價(jià)值和理論指導(dǎo)上。

（三）微觀層面以課堂教學(xué)為主導(dǎo)

人工智能與課堂教學(xué)的融合主要體現(xiàn)課堂教學(xué)發(fā)展、教師知識(shí)與能力發(fā)展、學(xué)習(xí)者能力發(fā)展等方面。從課堂教學(xué)發(fā)展的角度，謝幼如等[5]提出的基于深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)觀，構(gòu)建了課堂教學(xué)設(shè)計(jì)框架、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法與評(píng)價(jià)體系。從教師發(fā)展的角度，智能時(shí)代的人類教師要從原本的教學(xué)任務(wù)中拓展教師職責(zé)與角色的原有邊界，尋求智能時(shí)代更深刻的存在價(jià)值[6]。從學(xué)習(xí)者的角度，人工智能賦能教育，應(yīng)側(cè)重于促進(jìn)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維、編程思維和創(chuàng)新思維等高階思維能力的發(fā)展[7]。

教育人工智能的改革從宏觀策略到微觀深入均受到學(xué)術(shù)界的熱切關(guān)注。教學(xué)是教育的主要形式，是人才培養(yǎng)的主渠道，推動(dòng)教學(xué)模式、教學(xué)思維和教學(xué)方法的改革是時(shí)代發(fā)展的訴求，是教育改革的重要途徑。在針對(duì)人工智能與教學(xué)融合的問(wèn)題開(kāi)展分析基礎(chǔ)上，提出人工智能與教學(xué)融合的實(shí)施策略，以期為構(gòu)建新型教育教學(xué)體系提供參考。

三、人工智能與教學(xué)融合的問(wèn)題研究

（一）教學(xué)對(duì)人工智能的過(guò)度依賴

人工智能具有對(duì)知識(shí)傳授的標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)差錯(cuò)、可還原、可重復(fù)性等特點(diǎn)[8]，能夠提升教學(xué)的質(zhì)量和效率。因此，簡(jiǎn)單、記憶和理解類的低階知識(shí)傳授正在逐漸被人工智能取代。同時(shí)，教學(xué)實(shí)踐對(duì)人工智能的依賴也隨之產(chǎn)生了一系列的問(wèn)題。具體表現(xiàn)為，第一，盲目地相信人工智能技術(shù)，極易導(dǎo)致判斷的偏激。例如，對(duì)有問(wèn)題的學(xué)生作業(yè)進(jìn)行個(gè)別化診斷，可能出現(xiàn)一些學(xué)生被過(guò)度訓(xùn)練、另一些學(xué)生沒(méi)有精準(zhǔn)練習(xí)的問(wèn)題[9]。第二，過(guò)度依賴機(jī)器的教學(xué)，容易導(dǎo)致教師的共情遲鈍。借助人工智能的教學(xué)輔助，教師的“教書(shū)”角色逐漸弱化，從而影響“育人”的實(shí)現(xiàn)。究其原因在于，過(guò)度的機(jī)器參與使得教師與學(xué)生的接觸逐漸減少，導(dǎo)致教師對(duì)學(xué)生的了解程度降低，進(jìn)而難以做到個(gè)性化培養(yǎng)和因材施教。第三，依賴于人工智能，難以保證學(xué)生的道德素養(yǎng)、情感素養(yǎng)、哲學(xué)與審美素養(yǎng)、基于批判性思維的創(chuàng)新素養(yǎng)的建立。而這些人文素養(yǎng)是人工智能難以超越人類的關(guān)鍵特質(zhì)，是未來(lái)人才的關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)，不容忽視。

（二）人工智能帶來(lái)的淺層學(xué)習(xí)

人工智能的發(fā)展促進(jìn)了泛在學(xué)習(xí)模式的變革，打破了課堂和教材的邊界，拓展了學(xué)習(xí)時(shí)間和空間，帶來(lái)了體驗(yàn)性和探究性的學(xué)習(xí)方式。但同時(shí)，人工智能對(duì)學(xué)習(xí)的多方位支持，也極易造成學(xué)習(xí)的淺表化現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為，過(guò)度的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)會(huì)助長(zhǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)立體化和可視化的依賴，容易使學(xué)生滋生思考惰性，弱化學(xué)生的思考力、創(chuàng)造力和想象力。其次，過(guò)多的知識(shí)獲取途徑造成了碎片化的學(xué)習(xí)方式，打破了知識(shí)的系統(tǒng)化和整體化，由此帶來(lái)的離散化和不完整的知識(shí)體系不利于知識(shí)的遷移和應(yīng)用。

（三）人工智能導(dǎo)致教育功能弱化

赫爾巴特說(shuō)過(guò)，“不存在無(wú)教育的教學(xué)”，即教學(xué)具有教育性。也就是說(shuō)，教學(xué)不僅在傳授知識(shí)，更在于實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生道德認(rèn)知的提升、情感的陶冶、意志的鍛煉、性格的完善和價(jià)值觀的塑造[4]。人工智能把教育和教學(xué)分割開(kāi)來(lái)，極易造成教學(xué)的教育功能弱化。目前人工智能的知識(shí)傳授大多數(shù)局限于低階認(rèn)知范圍，以容易理解和記憶的簡(jiǎn)單知識(shí)為主，缺乏復(fù)雜性、批判性和創(chuàng)新性的高階思維范圍。也就是說(shuō)，單純依賴人工智能教學(xué)的學(xué)生，可能會(huì)缺乏批判性精神、探索精神、創(chuàng)造精神和人文素養(yǎng)等。即，依賴于人工智能的教學(xué)只能做到“教書(shū)”，難以做到“育人”。知識(shí)或可言傳，德行須得身教。德國(guó)教育家雅斯貝爾斯也曾說(shuō)過(guò)“真正的教育是靈魂的教育，而不是知識(shí)的堆積。”教育的“立德樹(shù)人”勢(shì)必需要發(fā)揮人和人工智能二者的優(yōu)勢(shì)。

四、人工智能與教學(xué)融合的策略研究

人工智能與教學(xué)融合的策略主要從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)評(píng)價(jià)四個(gè)方面展開(kāi)。教學(xué)理念是教學(xué)內(nèi)容的遵循原則和目標(biāo)，指導(dǎo)和引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施。教學(xué)內(nèi)容補(bǔ)充和完善教學(xué)過(guò)程，教學(xué)過(guò)程則是教學(xué)內(nèi)容的具體體現(xiàn)。教學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行評(píng)估和分析，對(duì)教學(xué)過(guò)程起促進(jìn)和反饋?zhàn)饔?，從而進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)理念的升級(jí)和優(yōu)化。整個(gè)過(guò)程形成一個(gè)閉環(huán)，通過(guò)正向支撐和閉環(huán)反饋的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)人工智能與教學(xué)深度融合。整體結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1 人工智能與教學(xué)融合架構(gòu)圖

（一）人工智能與教學(xué)理念的融合

作為高效的技術(shù)應(yīng)用，一方面，人工智能代替了傳統(tǒng)的重復(fù)性知識(shí)傳授，增強(qiáng)和拓展了教育的質(zhì)量和效率[10]；另一方面，人工智能也推動(dòng)了人們對(duì)教育觀念的反思和變革。基于此，人工智能時(shí)代的教育應(yīng)從簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授轉(zhuǎn)向多元化發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力[11]；教學(xué)目標(biāo)應(yīng)達(dá)到培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的“人類獨(dú)有能力”和“人工智能能力”的雙重目標(biāo)；教師角色應(yīng)從知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)伙伴、學(xué)習(xí)促進(jìn)者和情感引導(dǎo)者，以育人為核心，為出發(fā)點(diǎn)和歸宿。智能時(shí)代的教育，在以人為本的前提下，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同。

（二）人工智能與教學(xué)內(nèi)容的融合

容易理解的、簡(jiǎn)單的知識(shí)體系可以由人工智能完成，而道德素養(yǎng)、情感素養(yǎng)、創(chuàng)造性思維等高階思維則需要教師的引導(dǎo)。高階思維是未來(lái)人才必備的重要特質(zhì)，因此在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)加大對(duì)高階思維能力的關(guān)注度。從學(xué)科劃分角度來(lái)看，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)從單一的、獨(dú)立的學(xué)科知識(shí)，轉(zhuǎn)向跨學(xué)科的、系統(tǒng)性的全面發(fā)展。從課堂教學(xué)角度來(lái)看，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該提倡以問(wèn)題為導(dǎo)向，發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的引導(dǎo)作用，從課堂知識(shí)傳授轉(zhuǎn)向以探究性學(xué)習(xí)、反思性研討等提升能力為主的活動(dòng)訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)內(nèi)化，提升學(xué)生的知識(shí)遷移能力。從信息素養(yǎng)角度，面對(duì)大量的人工智能應(yīng)用，要注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)資源的選擇和判斷能力，應(yīng)用人工智能開(kāi)展學(xué)習(xí)的自主、協(xié)作、探究能力，在人機(jī)協(xié)同中的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

（三）人工智能與教學(xué)過(guò)程的融合

人工智能與教學(xué)過(guò)程的融合體現(xiàn)在輔助教師、改進(jìn)環(huán)境與提升學(xué)習(xí)體驗(yàn)上。第一，利用人工智能，輔助教師組織教育材料。通過(guò)人機(jī)合作的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，智能時(shí)代的教師不再需要從事繁瑣、機(jī)械和重復(fù)的事務(wù)性工作，而是重點(diǎn)發(fā)揮個(gè)人的情感交流、人際交往等機(jī)器無(wú)法完成的獨(dú)特育人作用，將教學(xué)過(guò)程的側(cè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向育人。第二，借助人工智能技術(shù)，改進(jìn)教學(xué)環(huán)境，提升學(xué)習(xí)體驗(yàn)。人工智能實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)空間和時(shí)間的無(wú)限拓展，使得學(xué)生接收知識(shí)的途徑不再局限于課堂而是“跳躍在指尖”。教師應(yīng)充分利用智慧課堂的優(yōu)勢(shì)，做好人機(jī)協(xié)同。第三，充分利用人工智能的優(yōu)勢(shì)，知識(shí)的“呈現(xiàn)形式”和“內(nèi)容表現(xiàn)”變得更具吸引力、感染力和生命力，從而吸引學(xué)生的注意力。借助于人工智能，教師能夠充分利用資源，做好引導(dǎo)，從而提升教學(xué)過(guò)程、優(yōu)化教學(xué)效果。因此，人工智能與教學(xué)過(guò)程的融合契合了教育信息化2.0中提到的以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、以體驗(yàn)為中心、以智能為導(dǎo)向的發(fā)展方向。

（四）人工智能與教學(xué)評(píng)價(jià)的融合

借助人工智能的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和精確分析，教學(xué)的個(gè)性化評(píng)估和及時(shí)性反饋的效率和質(zhì)量得以大大提高。因此，充分利用人工智能，以評(píng)價(jià)促教學(xué)，可以指導(dǎo)教學(xué)過(guò)程的持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化。首先，教學(xué)活動(dòng)可以充分借助人工智能的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，獲取海量的教學(xué)和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，從而為科學(xué)動(dòng)態(tài)評(píng)估教學(xué)和學(xué)習(xí)提供依據(jù)。其次，智慧課堂的介入，使得海量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流動(dòng)于教學(xué)過(guò)程中。因此，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)可以將評(píng)估學(xué)習(xí)表現(xiàn)和診斷教學(xué)質(zhì)量貫穿教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)“伴隨式教學(xué)和評(píng)價(jià)”[12]，從而更好地發(fā)揮評(píng)價(jià)的導(dǎo)向和推動(dòng)作用。第三，依托人工智能的個(gè)性化評(píng)估，可以充分拓展教師觀察學(xué)生的深度和廣度，以更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和進(jìn)度，從而真正實(shí)現(xiàn)因材施教。

五、結(jié)束語(yǔ)

借助人工智能，提升教學(xué)質(zhì)量，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程是當(dāng)前教學(xué)的重要發(fā)展方向。通過(guò)對(duì)人工智能與教學(xué)融合中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并從人工智能與教學(xué)融合的實(shí)踐策略上分析了如何充分發(fā)揮教師和人工智能的優(yōu)勢(shì)，借助人工智能應(yīng)用賦能教學(xué)實(shí)踐，促進(jìn)人工智能與教學(xué)實(shí)踐深度融合。然而，任何的改革和創(chuàng)新都不是一蹴而就的，對(duì)于人工智能如何創(chuàng)新和改革教學(xué)實(shí)踐，推動(dòng)教育改革落地，仍舊任重而道遠(yuǎn)。