智能技術(shù)喚醒學(xué)生自我決策的研究

■翟佳莉，李華

日新月異的變遷下，整個(gè)社會(huì)被科技帶入另一個(gè)更高級(jí)的時(shí)代——人工智能時(shí)代，新鮮的環(huán)境賦予了事物新鮮的血液。在受到極大的重視后，人們大力開(kāi)展智慧教育應(yīng)用工作。2017年，“人工智能”概念首次登上我國(guó)政府工作報(bào)告，通過(guò)相繼發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》等國(guó)家層面的人工智能發(fā)展政策，明確國(guó)家將大力搶抓人工智能發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)整體發(fā)展[1]。尤其是近幾年，人工智能與教育融合發(fā)展，開(kāi)辟出新的教育領(lǐng)域，可也正是由于當(dāng)下新興智能教育的廣泛應(yīng)用缺乏學(xué)生角度的認(rèn)知，需要我們從頭審視技術(shù)，進(jìn)行技術(shù)的認(rèn)知，重中之重是從教育本身需求出發(fā)、從根本上了解智能教育、了解理論根基，以主導(dǎo)人工智能加入到教育領(lǐng)域，從而賦能教育、賦能課堂、賦能學(xué)生。

一、智能教育——回歸教育起點(diǎn)

人工智能開(kāi)辟教育領(lǐng)域新格局，助推教育革新并發(fā)揮著潛能，雖暫時(shí)解決了教育工作者的燃眉之急，但沒(méi)有在起點(diǎn)上認(rèn)真考慮學(xué)習(xí)者主體的感受與想法。孫田琳子與沈書(shū)生等人認(rèn)為，教育有其自身的使命和責(zé)任，教育行業(yè)在極力逢迎新技術(shù)的沖擊時(shí)，仍需反思人工智能技術(shù)在教育中的運(yùn)用是否存在尺度問(wèn)題[2]。如何將教育最優(yōu)化？?jī)?yōu)化的首要對(duì)象是誰(shuí)？這都有必要進(jìn)一步考量。劉丙利等人認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)人的解放，實(shí)現(xiàn)教育立德樹(shù)人的歷史使命，必須廓清智能時(shí)代的教育理念及技術(shù)觀點(diǎn)，還人工智能與教育不確定性以各自本真面目，消解技術(shù)帶來(lái)的教育風(fēng)險(xiǎn)[3]。技術(shù)帶來(lái)的教育風(fēng)險(xiǎn)不勝枚舉，教育資源如同亂花漸欲迷人眼一般，吸引學(xué)習(xí)者眼球的同時(shí)卻迷糊了他們的腦容量甚至思維，因此規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)刻不容緩。祝智庭等人認(rèn)為，不管人工智能如何發(fā)展，人本才是未來(lái)時(shí)代的教育宗旨，須理解教育活動(dòng)本質(zhì)并發(fā)現(xiàn)規(guī)律，以促進(jìn)人和機(jī)器智能的協(xié)同發(fā)展[4]。孟翀、王以寧認(rèn)為，我國(guó)人工智能教育仍處于起步階段，教育實(shí)踐者與研究者對(duì)人工智能仍然缺乏客觀認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)[5]，因此有必要利用基礎(chǔ)性理論，全面審視教育領(lǐng)域人工智能的研究。梁迎麗等認(rèn)為，教育單純依靠科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展還遠(yuǎn)不足夠，只有進(jìn)一步進(jìn)行哲學(xué)思考和價(jià)值判斷，才能破解當(dāng)前人類(lèi)社會(huì)中存在的主要問(wèn)題。面對(duì)沖擊與矛盾，我們不得不回到生命的起點(diǎn)，從人的角度重新開(kāi)啟關(guān)于人、生命、教育的哲學(xué)思考和價(jià)值選擇[6]。

隨著智能技術(shù)的更新和教育的發(fā)展，人工智能教育的內(nèi)涵和應(yīng)用模式也在不斷創(chuàng)新。不同學(xué)者從不同視角和層次對(duì)人工智能教育的含義進(jìn)行討論和界定。孟翀、王以寧認(rèn)為人工智能教育概念的復(fù)雜性有其緣由，人工智能本身是一門(mén)跨學(xué)科的交叉領(lǐng)域，不同學(xué)科領(lǐng)域的審視角度不同，自然會(huì)賦予不同內(nèi)涵[7]。而且，人工智能教育囊括的內(nèi)容不斷變化，這種改變也難以用精確的言語(yǔ)進(jìn)行描述。人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域引發(fā)了多種不同以往的智能+概念，其應(yīng)用形式在不斷更新，相應(yīng)的內(nèi)容也會(huì)更替。楊欣將人工智能教育的內(nèi)涵定義為：以人工智能為鏡，反思現(xiàn)有教育的“緩慢”，使之更加智能化[8]。這可以說(shuō)是將人工智能作為一面時(shí)刻反思和前進(jìn)的明鏡，人工智能越有用，人類(lèi)的智慧越發(fā)達(dá)；反之，若人工智能對(duì)教育無(wú)效或是阻礙，我們就要反思應(yīng)用是否適切。彭紹東闡明了智能教育含義的三類(lèi)陳述，并總結(jié)出這三類(lèi)含義的不足之處[9]，濃縮了人工智能教育的新定義：人工智能教育包括兩個(gè)方面，即以智能技術(shù)為依托的教育和以人工智能為內(nèi)容的教育。前者又稱(chēng)智能化的教育。智能化教育利用技術(shù)，通過(guò)工具自動(dòng)分析和實(shí)施對(duì)學(xué)習(xí)者、教學(xué)者、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)媒體及教與學(xué)環(huán)境的精準(zhǔn)干預(yù)，支持個(gè)性化學(xué)習(xí)和大規(guī)模教學(xué)，形成教育智能生態(tài)，實(shí)現(xiàn)高教育績(jī)效的理論與實(shí)踐。后者屬于智能科技教育，包括人工智能知識(shí)教育、人工智能應(yīng)用能力教育和人工智能情感教育。

綜上，智能教育席卷而來(lái)，更重要的是重新回到教育起點(diǎn)，重新探討從學(xué)習(xí)主體出發(fā)的智能化學(xué)習(xí)。本文所指的智能化教育是智能環(huán)境中的智能化教育，是關(guān)于在課堂或?qū)W習(xí)活動(dòng)中應(yīng)用智能技術(shù)來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)成效，并發(fā)揮人工智能技術(shù)的教育價(jià)值與功能的教育。智能環(huán)境擁有廣闊豐富的學(xué)習(xí)資源，這對(duì)于成年人或是適應(yīng)性超強(qiáng)的學(xué)習(xí)者而言，能夠優(yōu)化學(xué)習(xí)體驗(yàn)、完善學(xué)習(xí)策略等，但對(duì)于那些處于稚嫩與青春期的初中生學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)，自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)很難聚焦，學(xué)習(xí)管控能力也不高，再加上隨智能時(shí)代應(yīng)運(yùn)而生的多種智能技術(shù)在應(yīng)用時(shí)很少?gòu)膶W(xué)習(xí)者主體角度探討智能教育，因而往往帶來(lái)各種弊端。因此，本文從學(xué)習(xí)者出發(fā)，基于相關(guān)理論基礎(chǔ)，解決處于智能環(huán)境中的學(xué)習(xí)者面對(duì)海量無(wú)從下手的學(xué)習(xí)資源時(shí)，該如何學(xué)習(xí)并做出正確的價(jià)值判斷與自我決策。

二、具身認(rèn)知理論、個(gè)性化理論與智能教育的關(guān)系

（一）具身認(rèn)知理論

20世紀(jì)80年代興起了對(duì)具身認(rèn)知的研究。這是認(rèn)知科學(xué)發(fā)展的一個(gè)新的研究趨勢(shì)。由于具身認(rèn)知從一個(gè)新的角度看待學(xué)生的學(xué)習(xí)、教師的教學(xué)和學(xué)校的組織，它被認(rèn)為會(huì)對(duì)教育領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。究竟何為“具身”，什么是“認(rèn)知”？具身理論認(rèn)為認(rèn)知植根于身體物理行為，經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)于具身體驗(yàn)交互，認(rèn)知與思維形成于身體、心靈和環(huán)境的交互作用中[10]。心為主，身為賦，身心俱佳才會(huì)得到更深刻的認(rèn)知。

具身認(rèn)知主張認(rèn)知、身體和環(huán)境是不可分割的。想要精準(zhǔn)感知外界事物，身心合一尤為關(guān)鍵。由于現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性和技術(shù)發(fā)展的局限性，很難真正還原客觀世界，增強(qiáng)對(duì)象的感知而忽略其他，這也是一種常見(jiàn)的技術(shù)手段[11]。身心兩者之間需要在情境中加以練習(xí)與感知，身心具備的交互才有意義，即所謂的知行合一。

在復(fù)雜情景中，更有用的是經(jīng)驗(yàn)與重復(fù)，可身體及其與環(huán)境的交互經(jīng)驗(yàn)究竟如何對(duì)認(rèn)知產(chǎn)生正向作用？此時(shí)，技術(shù)的作用顯得極為重要。技術(shù)的發(fā)展為學(xué)習(xí)提供了便利，為教學(xué)提供了動(dòng)力，為交流互動(dòng)提供了多種途徑。王辭曉提出，技術(shù)供給對(duì)具身參與的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)影響，并且具身參與受技術(shù)供給和認(rèn)知發(fā)展階段的共同影響[12]。在智能背景下應(yīng)運(yùn)而生的智能教育需要智能技術(shù)這一“永動(dòng)機(jī)”來(lái)續(xù)航，再者，有身心具備的環(huán)境經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)習(xí)者感知學(xué)習(xí)。具身認(rèn)知體驗(yàn)便與智能教育相輔相成。

（二）個(gè)性化理論

個(gè)性化學(xué)習(xí)是高級(jí)階段技術(shù)與教育深度融合的表現(xiàn)，是以機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)為關(guān)鍵支撐的人工智能技術(shù)的回歸。個(gè)性化學(xué)習(xí)是一種自我督導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式。個(gè)性化學(xué)習(xí)是一種理念，遵行“以學(xué)習(xí)者為中心”的教育思想，為學(xué)習(xí)者提供“可因材施教”的教育教學(xué)策略。目前，這一定義最能體現(xiàn)智能時(shí)代的個(gè)性化學(xué)習(xí)理念[13]。教育提倡以人為本，就應(yīng)該以人的個(gè)性化為本。

智能教育在智能技術(shù)的飛速發(fā)展下日益更新，并走入學(xué)校課堂，人機(jī)“雙師”課堂代替了教師的言傳身教，能夠更多考慮學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，推送適合每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的優(yōu)質(zhì)資源與差異化學(xué)習(xí)策略。智能設(shè)備的日漸普及、人工智能技術(shù)的深度突破以及智能教育被逐漸熟知，使得個(gè)性化學(xué)習(xí)的服務(wù)模式變得清晰，并逐漸嘗試初步的探索。

基于此，智能教育在課堂中的應(yīng)用更加偏向于人機(jī)協(xié)同發(fā)展，人類(lèi)智能與機(jī)器智能結(jié)合形成的結(jié)果之一就是個(gè)性化服務(wù)，智能個(gè)性化服務(wù)進(jìn)階了以往的個(gè)性化服務(wù)，將選擇權(quán)交給了智能服務(wù)終端，終端根據(jù)學(xué)習(xí)者的具體學(xué)習(xí)情況，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，推送資源。個(gè)性化學(xué)習(xí)也是解決新時(shí)期教育資源豐富與學(xué)習(xí)者資源需求不平衡矛盾的主要途徑[14]。

三、智能技術(shù)喚醒學(xué)生自我決策

智能教育是以智能技術(shù)為支撐，涉及基礎(chǔ)支撐、技術(shù)架構(gòu)、智能應(yīng)用、多元保障等多要素、多層次的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)[15]。在技術(shù)之上，起引領(lǐng)作用的是基礎(chǔ)理論，然而教育領(lǐng)域的人工智能還未形成體系化的理論指導(dǎo)，學(xué)習(xí)者智能環(huán)境中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)性支撐不夠。學(xué)習(xí)者在智能化環(huán)境中的學(xué)習(xí)也會(huì)變得漫無(wú)目的、迷惘。

（一）具身感知：?jiǎn)拘?交互-理解

羅川蘭等人認(rèn)為，在具身認(rèn)知的指導(dǎo)下進(jìn)行教學(xué)，如在動(dòng)態(tài)教學(xué)視頻中添加簡(jiǎn)單的手勢(shì)或示范動(dòng)作、創(chuàng)建三維虛擬環(huán)境、使用體感交互等技術(shù)，可以提高教學(xué)效果。身體是感知的主體，要求參與真實(shí)情境的認(rèn)知活動(dòng)往往需要身體直接體驗(yàn)，通過(guò)體驗(yàn)來(lái)喚醒認(rèn)知結(jié)構(gòu)。增強(qiáng)學(xué)生的身體體驗(yàn)，便于理解知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。沉浸式技術(shù)與人工智能技術(shù)的發(fā)展為具身學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建提供了有力的技術(shù)支持[10]。

具身認(rèn)知理論注重身體及其經(jīng)驗(yàn)，借助技術(shù)環(huán)境，身體與經(jīng)驗(yàn)的沉浸式體驗(yàn)?zāi)軌颢@得更多的感知交互。在喚醒身體動(dòng)能的同時(shí)，也伴隨著體感交互。人工智能時(shí)代，機(jī)器已經(jīng)從一個(gè)單調(diào)的工具變成了一個(gè)真正的本體，人機(jī)交互是智能教育的學(xué)習(xí)方式之一，人類(lèi)智能與機(jī)器智能能夠彼此豐富認(rèn)知智能，達(dá)到強(qiáng)交互的目標(biāo)。

人與機(jī)器的互動(dòng)，也能增加人與人的互動(dòng)。良好互動(dòng)的前提是具有較好的理解能力，正是分享和投射人、機(jī)的互動(dòng)，使人們能夠組織和理解無(wú)限的經(jīng)驗(yàn)，不言而喻地理解與他人互動(dòng)，并使人們能夠通過(guò)使用具身思維進(jìn)行智能化和有意義的學(xué)習(xí)。此外，隨著當(dāng)前人工智能技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)者模擬情境的應(yīng)用范圍和逼真度也需要提高[11]。學(xué)習(xí)者相互感知、信任與理解，通過(guò)良好的學(xué)習(xí)共同體來(lái)提高學(xué)習(xí)效率，推進(jìn)學(xué)習(xí)者升級(jí)思維，走向高階思維的發(fā)展。但這還不能達(dá)到教育變革與整合的要求。大力提倡在智能教育中身心具備，尤其是身的覺(jué)醒與感悟，是當(dāng)下的一個(gè)教育追求。

圖1 具身感知：?jiǎn)拘?交互-理解

（二）個(gè)性化：自我決策

在大力推送多元化資源的同時(shí)，我們往往容易忘卻了學(xué)習(xí)主體——人。雖然推送資源依據(jù)了學(xué)習(xí)者的個(gè)性化條件和特征，卻沒(méi)有完全發(fā)揮出學(xué)習(xí)者的主體性。此時(shí)，有必要在學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上開(kāi)展智能學(xué)習(xí)。個(gè)性化學(xué)習(xí)與發(fā)展是智能教育發(fā)展階段的新訴求，學(xué)習(xí)者建模是個(gè)性化學(xué)習(xí)的核心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以為個(gè)性化學(xué)習(xí)提供智能決策支持。

數(shù)字孿生也被認(rèn)為是在“智能+”校園生態(tài)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)據(jù)即服務(wù)的重要途徑。盡可能模仿學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程，預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者的行為狀態(tài)，提高學(xué)習(xí)任務(wù)成功的概率。在虛擬世界刻畫(huà)出學(xué)習(xí)者畫(huà)像，形成一個(gè)與真實(shí)世界學(xué)習(xí)者如出一轍的虛構(gòu)畫(huà)像，方便學(xué)生做出適合于當(dāng)下學(xué)習(xí)狀態(tài)的正當(dāng)決策。為了對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行有針對(duì)性的智能化教育，刻畫(huà)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)姿態(tài)尤為重要[16]。當(dāng)然，隨著數(shù)字孿生技術(shù)在教育中的應(yīng)用從物理空間延伸至學(xué)習(xí)者本身，研究體系逐步健全，未來(lái)，基于數(shù)字孿生技術(shù)的學(xué)習(xí)者建模，將會(huì)成為促進(jìn)學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的有力保障與支撐。

智適應(yīng)學(xué)習(xí)是自適應(yīng)學(xué)習(xí)的優(yōu)化升級(jí)，其本質(zhì)是人工智能技術(shù)支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。智適應(yīng)學(xué)習(xí)是指利用人工智能技術(shù)檢測(cè)學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀態(tài)和知識(shí)水平，預(yù)測(cè)其未來(lái)的學(xué)習(xí)趨勢(shì)，從而智能推薦最佳的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)路徑，以滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)理念。智適應(yīng)的學(xué)習(xí)能夠很好體現(xiàn)出智能教育的優(yōu)勢(shì)，是個(gè)性化學(xué)習(xí)的進(jìn)階形式，因材施教，針對(duì)性強(qiáng)，也能給出學(xué)習(xí)者足夠的空間進(jìn)行知識(shí)價(jià)值的判斷。

基于個(gè)性化學(xué)習(xí)理論的智能教育讓學(xué)習(xí)者擁有更多的自我空間，掌握自己學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)和自主權(quán)。個(gè)性化學(xué)習(xí)及資源推送是解決智能教育生態(tài)系統(tǒng)中學(xué)習(xí)者知識(shí)迷航的重要措施。

四、結(jié)語(yǔ)

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域體現(xiàn)出不同于其他技術(shù)的價(jià)值與魅力，從而與教育無(wú)縫銜接與整合，促進(jìn)教育與教育智能的發(fā)展，提升學(xué)習(xí)者高效學(xué)習(xí)的能力，最終形成人類(lèi)智能與人工智能融合的學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)。將技術(shù)放于適宜的時(shí)間，通過(guò)技術(shù)來(lái)喚醒學(xué)生的身體體驗(yàn)與感知，激發(fā)學(xué)生使用學(xué)習(xí)的自主權(quán)，對(duì)智能環(huán)境中所推送的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自我決策與取舍，才能對(duì)自己的智能化學(xué)習(xí)有所幫助，才能更加符合智能的存在。