人工智能時代中小學課堂教學變革的原則與機制

文/廣州市南國學校 李榮榮 陳凌瑢

第四次科技革命將整個人類社會推向萬物互聯(lián)的大智能時代，教育也相應地進入了智能互聯(lián)的時代。將人工智能引入教育教學領域，能引發(fā)中小學課堂教學的變革，激發(fā)出新的教學方式。

一、人工智能時代中小學課堂變革的現(xiàn)實背景

人工智能時代背景下，中小學課堂變革其實是通過人工智能技術實現(xiàn)賦能后課堂模式的變革。以大數(shù)據(jù)、元空間、腦機接口等信息技術為代表的人工智能技術，也逐漸成為推動當前中小學課堂變革的核心力量。

（一）人工智能變革社會時代浪潮

20世紀50年代，美國達特茅斯會議正式命名人工智能，標志著“人工智能”這一新興學科的正式誕生。在1963年的切斯曼機器大戰(zhàn)中，計算機挑戰(zhàn)了人類的權威，2017年人工智能圍棋項目阿爾法犬（AlphaGo）打敗了人類頂尖棋手。半個世紀以來，人工智能的發(fā)展速度超出了許多人的想象，人工智能掀起的時代浪潮對人類社會生活的方方面面都產(chǎn)生了深刻的變化或影響。

（二）人工智能變革生命的進化思潮

科技創(chuàng)新與人類生命進化的相互促進是人工智能時代的教育追求。未來生命研究所創(chuàng)始人邁克·泰格馬克提出了生命發(fā)展三段論，認為科學技術參與了生命的進化，人工智能通過改變生命的進化改變了生命本身。近年來，原太空+腦機接口的快速應用，讓人感嘆未來已經(jīng)到來。

（三）人工智能變革教育的研究熱潮

人工智能影響教育發(fā)展，引起社會各界專家的廣泛關注，掀起了人工智能變革教育的研究熱潮。利用關鍵詞“人工智能”“教學”在中國知網(wǎng)期刊數(shù)據(jù)庫中檢索，得到年發(fā)行量趨勢圖。自2016年以來，相關傳輸量增長趨勢出現(xiàn)暫時爆發(fā)性，其中2016年192件，2021年2959件，增長近15倍。發(fā)文量“爆炸式增長”的時間節(jié)點，與國際上“人工智能變革教育”的趨勢基本一致，顯示了人工智能變革世界教育的深刻介入和深遠影響。

人工智能變革教學主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是聚焦“理念創(chuàng)新”，主要探討人工智能的社會變革給教育的概念、內(nèi)涵和特征帶來的變化；二是關注“技術創(chuàng)新”，即在持續(xù)探索人工智能技術的發(fā)展和突破中，逐步推導出當前人工智能技術的發(fā)展已經(jīng)在機器深度學習、強化學習、智能學習的算法、視覺識別、智能語言識別和理解能上得出了顯著進步的結論；三是強調(diào)“教育應用”，主要內(nèi)容是探索基于教師、學生、環(huán)境中心的教學場景應用。

二、人工智能時代中小學課堂教學變革的基本原則

（一）注重以生命為主而非以技術為主

在人工智能時代，當“生命”被重新定義時，教育也被重新定義。霍金在2018年就人工智能的發(fā)展趨勢警告說，人工智能的徹底開發(fā)可能導致人類滅亡“迄今為止開發(fā)的原始形式的人工智能被證明是非常有用的，但我害怕產(chǎn)生匹配或超越人類的某種結果我擔心的是，AI會自行起飛，加速重新設計人類將被緩慢的生物進化所限制，無法競爭和超越。因此，中小學課堂變革在人工智能時代應注重以生命而非技術為主，生成新的課程形態(tài)和課程文化，促進學生生命健康成長，獲得生命本性的回歸。

（二）注重以素養(yǎng)為主而非以知識為主

根據(jù)時代社會發(fā)展和人的發(fā)展需要，在全面提高學生基本素質(zhì)的前提下，我們要注重學生潛能的開發(fā)和健全個性的發(fā)展，注重學生創(chuàng)新和實踐能力的培養(yǎng)。因此，人工智能時代中小學的課堂變革應注重以素養(yǎng)而非知識為主。課堂教學的價值更加強調(diào)讓學生學會學習（終身學習或獨立學習）、學會做事、學會協(xié)作和學會發(fā)展。因此，提高學生的知識儲備量并不是中小學課堂教學的唯一重點，學生智力素養(yǎng)的培養(yǎng)擺在教學的重要位置。教師在課堂上要關注學生智力和能力的開發(fā)，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生將知識遷移解決真實問題的能力。

（三）注重以質(zhì)量為主而非以速度為主

智能時代中小學課堂教學要注重以質(zhì)量為主，強調(diào)教學的好處而不是教學的速度。中共中央、國務院2019年發(fā)布《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質(zhì)量的意見》，首次全面系統(tǒng)梳理新時代深化義務教育教學改革的指導思想、基本要求和政策措施，明確了義務教育質(zhì)量提高的新時代要求。人工智能時代，中小學課堂教學應把提高義務教育質(zhì)量放在首位，樹立科學的教學質(zhì)量觀，深化改革，構建五育并舉的教學體系，大力促進學校內(nèi)涵發(fā)展。

（四）注重以課堂為主而非以課后為主

人工智能時代中小學課堂教學要注重以課堂為主，確保學生在課堂上充分學習。2021年7月24日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關于進一步減輕義務教育階段學生作業(yè)負擔和校外培訓負擔的意見》，切實提高學校教育水平，持續(xù)規(guī)范校外培訓，要求有效減輕義務教育階段學生的過重作業(yè)負擔和校外訓練負擔。在“雙減”政策背景下，應構建智慧有效的生態(tài)課堂，充分發(fā)揮課堂教學的主要陣地作用，優(yōu)化課堂教學活動，學校舉辦了“南國杯”系列賽課。在賽課中，引導老師們基于人工智能時代思考如何轉變學生學習方式為重點，以學法指導為突破口，向課堂要質(zhì)量；更新教師自身專業(yè)知識結構，樹立自主、合作、探究的教學觀，全面提升教育教學能力。

三、人工智能時代中小學課堂變革的實現(xiàn)機制

人工智能時代中小學課堂變革的實現(xiàn)，可以從動力機制、價值機制、保障機制、評價機制四個維度出發(fā)，構建中小學課堂教學新生態(tài)。

（一）動力機制：構建適應未來智能社會發(fā)展的教育生態(tài)

人工智能時代中小學課堂變革，構建適應未來智能社會發(fā)展的教育生態(tài)。隨著人工智能等技術進入基礎教育領域，中小學的培養(yǎng)目標、教學模式、學習方式、學習空間等教育生態(tài)等將發(fā)生變化目前，中小學大多選擇劃一的班級授課制授課，可以有效解決中小學教學資源不足等教育問題，但班級授課制難以顧及學生的個性需求，不利于學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)人工智能時代的中小學課堂將導致更多的教師選擇翻轉課堂進行智能化教育，學校需要為學生提供智能化的學習條件，將學習的決定權從教師轉移到學生身上。中小學將人工智能與課堂教學深入融合，運用人工智能優(yōu)化教學要素和教學流程，全面提高課堂教學質(zhì)量，構建智能教學新生態(tài)，不僅滿足學生的整體需求，而且促進學生的個性成長。

（二）價值機制：制定以增加學生智慧為導向的教育目標

人工智能時代中小學課堂變革應制定以增加學生智慧為導向的教育目標。教育的目標和追求是提高人的智慧，人的智慧的成長應該成為評價教育的價值標準智慧是智力的高級形態(tài)，是個體根據(jù)其智力和知識，通過經(jīng)驗和練習習得的“才能兼?zhèn)洹钡木C合心理素質(zhì)，能確保個體正確認識理解和創(chuàng)新復雜問題，高效解決問題的能力。人工智能時代智慧的內(nèi)涵包含不同的層次：第一是知識層次，具備扎實的基礎知識；第二，在素養(yǎng)水平上，具備多元的數(shù)字素養(yǎng)；第三，在能力方面，具備靈活的創(chuàng)新能力人工智能時代學生智慧的增長是知識、素養(yǎng)、能力的全面提高，這就要求中小學課堂變革要變革以知識授受為主的教育目標，培養(yǎng)學生具備適應和改造人工智能社會的智慧。

實施人工智能課程是引導學生智慧達到教育目標的有效方法。人工智能課程是介紹人工智能技術的基本原理、方法及應用的課程。本校為此開展了廣東省教育技術中心通過的“基于智能植物工廠的人工智能課程開發(fā)與實踐研究”課題研究。智能植物工廠是人工智能課程開發(fā)圍繞的主題，也是融合多學科知識的學習平臺，涵蓋生物、物理、化學、信息技術、數(shù)學等學科，同時也是學生成果的最終產(chǎn)物。因此，人工智能與智慧植物工廠的融合可以促進學生創(chuàng)新實踐能力的發(fā)展。

（三）保障機制：塑造師生智能素養(yǎng)共同提升師生關系

人工智能時代中小學課堂教學變革，應塑造師生智能素養(yǎng)共同提升的師生關系。近年來，人工智能的快速發(fā)展給中小學師生關系的重構帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)隨著人工智能在中小學課堂教學中的廣泛應用，數(shù)字學習資源日益豐富，學生可以在學習數(shù)據(jù)庫中自主選擇，學生的主體性更加突出，學生與教師之間的合作性也將逐漸增強人工智能時代的師生關系由單純的教師教給學生的知識傳授關系，轉變?yōu)閹熒鷮χR、價值、經(jīng)驗等的共同體驗和感悟的學習共同體關系，實現(xiàn)真正的教育相長；學生可以平等地與教師一起傾聽、交談、同行，充分發(fā)揮自我的主動性和創(chuàng)造性。

（四）評價機制：實現(xiàn)過程與效果相結合的動態(tài)教學評價

人工智能時代中小學課堂教學變革，應實現(xiàn)過程與效果相結合的動態(tài)教學評價。為人工智能的人才培養(yǎng)模式也必將變革，人工智能時代將更加注重人才培養(yǎng)的創(chuàng)新和創(chuàng)造能力人工智能時代的基礎教育領域呼吁建立個性化、多元化、動態(tài)的教育評價體系，比以往任何時候都更需要學生、教師、學校、政府和社會的協(xié)同參與。為此，要充分發(fā)揮教師、學生、家長、社區(qū)、第三方機構等不同評價主體的作用，共同構建綜合評價體系。