人工智能助力素養(yǎng)生成：內(nèi)在邏輯與實(shí)現(xiàn)路徑

王振華 于澤元

[摘? ?要] 在人工智能廣泛應(yīng)用于教育的背景下，探討人工智能如何促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)生成是教育研究關(guān)注的焦點(diǎn)。學(xué)生與復(fù)雜情境相遇是素養(yǎng)生成的前提，人工智能在搭建復(fù)雜情境上具有巨大的優(yōu)勢，它將在創(chuàng)設(shè)吸引學(xué)生融入的物理情境、建構(gòu)學(xué)生自主參與的社會情境、激發(fā)個體心智運(yùn)作的內(nèi)部情境上整合協(xié)調(diào)發(fā)揮作用，從而形塑人工智能助力素養(yǎng)生成的邏輯理路。在教學(xué)實(shí)踐中，人工智能助力素養(yǎng)生成可以參照以下路徑：從學(xué)習(xí)主題出發(fā)，搭建復(fù)雜情境；以大觀念為線索，整合學(xué)習(xí)內(nèi)容；注重集體建構(gòu)，激發(fā)學(xué)生自主參與；開展情境化學(xué)習(xí)，助推素養(yǎng)生成。

[關(guān)鍵詞] 人工智能； 素養(yǎng)生成； 復(fù)雜情境； 交互

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 王振華（1982—），男，河南嵩縣人。博士研究生，主要從事課程與教學(xué)論研究。E-mail：wzhedr@163.com。

素養(yǎng)導(dǎo)向是當(dāng)前教育改革的風(fēng)向標(biāo)。素養(yǎng)不是單一的知識、能力和態(tài)度的簡單疊加，它是知識、技能、態(tài)度與價值觀的綜合表現(xiàn)。近些年，人工智能廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域，有力地推動著教育教學(xué)變革。從大方向上來說，人工智能與教育的融合要利于核心素養(yǎng)落地，為學(xué)生素養(yǎng)生成創(chuàng)造條件。這就需要深入分析利用人工智能促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)生成的內(nèi)在邏輯與實(shí)現(xiàn)路徑。

一、素養(yǎng)生成需要復(fù)雜情境

素養(yǎng)不是教師教出來的，而是學(xué)生在經(jīng)歷復(fù)雜情境、解決問題的實(shí)踐中逐步生成的[1]。這意味著復(fù)雜情境對于素養(yǎng)生成十分重要，對復(fù)雜情境予以關(guān)注并利用人工智能搭建復(fù)雜情境，將成為撬動素養(yǎng)生成的有力支點(diǎn)。

（一）素養(yǎng)生成的機(jī)理

1. 素養(yǎng)生成的三個條件

素養(yǎng)如何生成？對此，蔡清田教授在多年研究的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地回應(yīng)了這個問題。他認(rèn)為，素養(yǎng)生成須關(guān)注以下三個方面：外在對復(fù)雜情境的因應(yīng)，內(nèi)部形成心智運(yùn)作模式，能夠產(chǎn)生自主的行動，上述三者形成一個整體互動體系[2]。回到素養(yǎng)界定上來，有助于理解這三個方面及其之間的關(guān)聯(lián)。國際經(jīng)合組織（OECD）對素養(yǎng)的界定頗具代表性，其認(rèn)為“素養(yǎng)不只是知識與技能，它是在特定情境中通過利用和調(diào)動心理社會資源（包括技能和態(tài)度）以滿足復(fù)雜需要的能力”[3]。通過這個界定，可以推斷出學(xué)生在簡單情境中無法生成素養(yǎng)，因?yàn)楹唵吻榫持械膯栴}解決僅需單一知識或技能甚至是應(yīng)激反應(yīng)便能實(shí)現(xiàn)，而復(fù)雜情境中孕育的問題往往具有不確定性與復(fù)雜性，需要綜合運(yùn)用知識、技能與態(tài)度等才能解決。綜合運(yùn)用的過程就關(guān)涉到心智運(yùn)作，知識、技能、態(tài)度和價值觀在心智運(yùn)作中實(shí)現(xiàn)了綜合運(yùn)用，形成解決問題的方案與行動。而這需要建立在自主的行動上，這樣才能避免被動的形成機(jī)械式的執(zhí)行，才能有效進(jìn)行心智運(yùn)作。可見，這三者本身就內(nèi)蘊(yùn)著彼此間的聯(lián)動，在這個過程中素養(yǎng)得以生成。

以上說明素養(yǎng)生成需要三個條件：第一，學(xué)生與復(fù)雜情境相遇；第二，自主參與；第三，形成心智運(yùn)作模式。具體而言，學(xué)生與復(fù)雜情境相遇，才有機(jī)會綜合運(yùn)用知識、技能、態(tài)度和價值觀解決問題，使素養(yǎng)生成成為可能；自主參與表明學(xué)生以自主的狀態(tài)參與到復(fù)雜情境中來，在自主式的行動中開啟心智建構(gòu)，素養(yǎng)才能生成；形成心智運(yùn)作模式旨在使學(xué)生經(jīng)歷復(fù)雜情境，將知識、技能、態(tài)度和價值觀融為一體，滿足復(fù)雜問題解決的需要，指向素養(yǎng)生成。

2. 素養(yǎng)生成的前提：學(xué)生與復(fù)雜情境相遇

首先，學(xué)生與復(fù)雜情境相遇，他們才有機(jī)會參與其中。托馬斯（Thomas）的“情境定義”（Definition of Situation）指出，人們不僅對情境加以解釋，更主要的是按自己對情境的定義來作出反應(yīng)[4]。 人們賦予情境某種意義，隨后的行為及這一行為的某些結(jié)果將受所賦予的意義的決定[5]。這說明，人總是根據(jù)所處的情境采取行動，情境是人行動的理由。只有提供與復(fù)雜情境相遇的機(jī)會，個體才有可能綜合運(yùn)用知識、技能、態(tài)度和價值觀解決問題，這決定著素養(yǎng)的生成。

其次，學(xué)生只有參與到復(fù)雜情境中來，在解決問題的行動中，使心智模式不斷得以建構(gòu)，素養(yǎng)才能生成。復(fù)雜情境中蘊(yùn)含著豐富的信息要素以及多因素間的互相交織，使得情境充滿了復(fù)雜性與不確定性。學(xué)生經(jīng)歷這種復(fù)雜情境并解決其中的問題，需要依靠高階思維、人際交流以及綜合運(yùn)用多種資源，這將幫助學(xué)生超越線性思維走向非線性思維，不斷完善應(yīng)對情境變化的心智運(yùn)作模式，涵養(yǎng)著素養(yǎng)生成。

（二）利于素養(yǎng)生成的復(fù)雜情境界說

1. 復(fù)雜情境的內(nèi)涵

情境意味著人與環(huán)境的交互，正如杜威所說，“情境和交互作用這兩個概念是互不可分的”[6]，“情境是互動過程之產(chǎn)物”[7]。這說明情境不同于環(huán)境，當(dāng)人的行為、心理與其所處的環(huán)境發(fā)生交互作用，情境就產(chǎn)生了。也就是說，交互是情境的本質(zhì)屬性，離開了交互，情境就不會出現(xiàn)。同時，交互作用的發(fā)生也表明情境是流動變化著的。

什么是復(fù)雜情境呢？復(fù)雜情境的“復(fù)雜性”有三層含義：其一，復(fù)雜情境蘊(yùn)含著一個或若干個復(fù)雜問題。復(fù)雜問題是結(jié)構(gòu)不良的問題，其結(jié)構(gòu)要素缺失，要素間的關(guān)聯(lián)是不清楚或隱匿的，解決問題的路徑是開放的。其二，學(xué)習(xí)者與復(fù)雜情境中的信息與資源進(jìn)行著復(fù)雜的互動。這是由于在解決復(fù)雜情境中的問題時，初始狀態(tài)的信息常常是不足的，目標(biāo)不清晰，需要在交互過程中搜索與梳理信息，尋找解決問題的辦法[8]。這樣的互動中，互動要素多樣、互動關(guān)系多層立體交錯。其三，交互的過程中生成的物理、社會與個體內(nèi)部三重情境相互交織構(gòu)成了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時其又是流動變化的。物理情境體現(xiàn)的是人與物理環(huán)境的交互作用，物理環(huán)境要素包括學(xué)習(xí)的材料、設(shè)備、工具、時間、地點(diǎn)等；社會情境是指人與他人之間的交互作用，涉及的社會環(huán)境要素主要是學(xué)習(xí)者與他人之間的關(guān)系，其本質(zhì)上是一種社會文化情境；個體內(nèi)部情境即心理情境，其要素包括學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平、行動能力、態(tài)度、情感、價值觀等?；訒粩嗌晌锢砬榫?、社會情境與個體內(nèi)部情境，這三重情境又交織為一體，在情境的演進(jìn)中不斷發(fā)生著變化。

綜上所述，復(fù)雜情境指的是在解決復(fù)雜問題的過程中，人與環(huán)境中的信息和資源展開多層立體式互動，生成的物理、社會與個體內(nèi)部三重情境的交織態(tài)，且不斷地演進(jìn)與變化。

2. 利于素養(yǎng)生成的復(fù)雜情境的特征

學(xué)生與復(fù)雜情境相遇是素養(yǎng)生成的前提，但并不是所有的復(fù)雜情境都利于素養(yǎng)生成。利于素養(yǎng)生成的復(fù)雜情境具有下述三個特征：

第一，指向?qū)嵺`參與。素養(yǎng)不是傳統(tǒng)意義上的能力，素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)的是一個人在正確價值觀指引下把事情做成的綜合能力[9]，做成事情必然涉及認(rèn)知、行為、態(tài)度、情感、價值觀等多個層面。成事的過程就是在實(shí)踐中綜合運(yùn)用知識、技能、態(tài)度和價值觀解決問題的過程，這利于學(xué)生的自主參與和心智運(yùn)作，指向?qū)嵺`參與的復(fù)雜情境是滋生學(xué)生素養(yǎng)生成的沃土。

第二，支持協(xié)作學(xué)習(xí)。在復(fù)雜情境中解決問題需要與他人協(xié)作，學(xué)習(xí)者個體在共同的價值追求下展開協(xié)作，利于社會情境的建構(gòu)。大量研究表明，協(xié)作學(xué)習(xí)比個別學(xué)習(xí)及競爭學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)效果與學(xué)習(xí)者和諧關(guān)系建立等方面更為有效[10]。在支持協(xié)作學(xué)習(xí)的共同體中，通過與他人互動，不僅建構(gòu)了知識的意義，其參與行為和態(tài)度還會受到共同體文化的影響，這利于素養(yǎng)生成。

第三，促進(jìn)意義建構(gòu)。在個體經(jīng)歷復(fù)雜情境的過程中，物理、社會與個體內(nèi)部三重情境交織，其中，個體內(nèi)部情境的生成在很大層面上是由個體對其所處的環(huán)境進(jìn)行意義建構(gòu)所決定的。個體會產(chǎn)生什么樣的意義，取決于個體已有的知識、技能、態(tài)度等與環(huán)境中諸多信息和資源間的互動，物理情境與社會情境的演進(jìn)與變化需要指向意義建構(gòu)，生成個體意義才能使自己在情境的變化中作出靈活的決策與行動，使心智模式不斷完善，進(jìn)而沉淀成素養(yǎng)。

（三）人工智能搭建復(fù)雜情境的優(yōu)勢

情境在當(dāng)前教學(xué)中的應(yīng)用主要是利用情境激趣、渲染學(xué)習(xí)氣氛，或是給知識學(xué)習(xí)鑲嵌一個應(yīng)用的場景，在這個過程中，情境多是作為背景條件而存在[11]，并不能滿足素養(yǎng)生成所需復(fù)雜情境的要求。學(xué)生在這樣的情境中，與物理、社會以及個體內(nèi)部情境要素交互的機(jī)會十分有限。一方面，學(xué)生的行為、認(rèn)知、情感和價值觀等無法充分地融入到情境中來，與環(huán)境各要素的互動較少，自主參與受限；另一方面，學(xué)生在這樣的情境中獲得的大多是零碎的知識與處理簡單問題的應(yīng)激反應(yīng)，不是心智模式的發(fā)展。對當(dāng)前教學(xué)而言，搭建復(fù)雜情境，吸引學(xué)生自主參與，形成心智運(yùn)作模式，在這些方面還有很大的提升空間。

盡管信息技術(shù)已經(jīng)成為教學(xué)環(huán)境建構(gòu)的重要支撐，但是傳統(tǒng)信息技術(shù)下的情境搭建，存在著人與環(huán)境中各要素交互方式簡單、實(shí)踐體驗(yàn)欠缺、學(xué)生參與感不強(qiáng)、技術(shù)僅是知識傳遞的工具等問題。近些年，人工智能技術(shù)突飛猛進(jìn)，廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域，成了提升學(xué)習(xí)效果、提高教學(xué)質(zhì)量的好幫手。在復(fù)雜情境搭建上，人工智能將展現(xiàn)出強(qiáng)大的能力。具體來說，利用人工智能搭建復(fù)雜情境的優(yōu)勢在于：

其一，使用模擬仿真技術(shù)，展現(xiàn)問題或任務(wù)情境的全貌。創(chuàng)設(shè)與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)聯(lián)的問題情境或提供給學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)，能夠有效激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動的動機(jī)，促進(jìn)學(xué)生主動進(jìn)行學(xué)習(xí)的意義建構(gòu)。人工智能具有的融合虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、全息投影等技術(shù)，很容易做到給問題或任務(wù)嵌入全景般、具象化的生活情境，尤其是那些遠(yuǎn)離學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)、抽象的復(fù)雜問題都可以通過人工智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對其所處情境的復(fù)原與再建構(gòu)，以此增強(qiáng)問題或任務(wù)的真實(shí)感和參與的現(xiàn)實(shí)感。

其二，賦能交互環(huán)境，促進(jìn)協(xié)作學(xué)習(xí)。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)極大地豐富了學(xué)習(xí)信息，當(dāng)學(xué)生需要相關(guān)的課程知識時，人工智能依靠強(qiáng)大的搜索引擎與低延時技術(shù)，在手指點(diǎn)擊或語音口令說出的瞬間，就可以提供給學(xué)習(xí)者需要的知識和信息，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)語音或文本上的互動。人工智能不僅處理物與物之間的聯(lián)結(jié)，也能夠極大地催化人與人之間的聯(lián)結(jié)[12]。人工智能多元交互平臺，打破了傳統(tǒng)的師生交往關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了人與人之間跨越時空與地域的無障礙交流，增強(qiáng)了社會情境對學(xué)習(xí)的積極影響。人際協(xié)作、人機(jī)協(xié)同，這將有力地消解教育與社會之間的圍墻，實(shí)現(xiàn)更廣范圍上的社會性協(xié)作學(xué)習(xí)。

其三，實(shí)現(xiàn)沉浸操作，獲得更為豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使心智建構(gòu)更加高效。隨著VR終端設(shè)備的升級，還有元宇宙系統(tǒng)的加持，就可以設(shè)計(jì)和建構(gòu)沉浸感更強(qiáng)的虛擬教育空間。比如，Meta在2021年8月推出了全息虛擬會議軟件“Horizon Workrooms（地平線工作室）”搭建的虛擬會議空間，它使用混合現(xiàn)實(shí)桌面、鍵盤跟蹤、手部跟蹤等技術(shù)，做到了與現(xiàn)實(shí)世界沒有違和感的對話體驗(yàn)，簡直是身臨其境[13]。沒有繁瑣的穿戴設(shè)備，參與者通過智能眼鏡進(jìn)入虛擬會議空間，虛擬的人物形象同步模擬與會者本人的表情和眼神，實(shí)現(xiàn)了360度全方位傳聲，在交流過程中，感受到聲音傳來的方向就像現(xiàn)實(shí)中覺察聲源在何處那樣自然。與傳統(tǒng)視頻會議不同的是，參與者以虛擬身份進(jìn)入會場，不僅在視覺、聽覺、觸覺上獲得逼真的具身參與感，還能夠與他人實(shí)現(xiàn)眼神上的交流，這使得參與的氛圍更加真實(shí)，個體參與的沉浸感大大增強(qiáng)。這項(xiàng)技術(shù)在教學(xué)中的運(yùn)用就可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生與專家（也可以是人工智能虛擬的專家）之間直接對話，學(xué)生直觀觀摩專家如何解決問題，對知識意義建構(gòu)的格局更高，在此影響下，心智運(yùn)作將更加高效。

二、人工智能助力素養(yǎng)生成的內(nèi)在邏輯

素養(yǎng)生成需要復(fù)雜情境，但并不是說有了復(fù)雜情境就可以生成素養(yǎng)，因?yàn)樗仞B(yǎng)生成還需要另外兩個條件。這意味著人工智能需要在創(chuàng)設(shè)吸引學(xué)生融入的物理情境、建構(gòu)學(xué)生自主參與的社會情境、激發(fā)個體心智運(yùn)作的內(nèi)部情境上整合協(xié)調(diào)發(fā)揮作用。即人工智能必須圍繞素養(yǎng)生成的三個條件來發(fā)力。

（一）創(chuàng)設(shè)真實(shí)性學(xué)習(xí)場景，吸引學(xué)生融入情境

第一，人工智能搭建的真實(shí)性學(xué)習(xí)場景強(qiáng)調(diào)問題或任務(wù)與學(xué)生生活或現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)聯(lián)。一方面，在人工智能技術(shù)的加持下使學(xué)習(xí)的場景更為逼真，通過人工智能虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以再現(xiàn)真實(shí)性場景，學(xué)生通過穿戴設(shè)備進(jìn)入由人工智能搭建的復(fù)雜情境，對情境的感知更為真實(shí)。另一方面，人工智能搭建的真實(shí)性學(xué)習(xí)場景需要基于學(xué)生生活或從現(xiàn)實(shí)世界出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣既能夠?qū)訉W(xué)生已有的知識與經(jīng)驗(yàn)，又可以與世界融通，學(xué)生在這樣的場景中解決問題，能夠真切感受到問題的真實(shí)性，解決問題的過程是充滿意義的。

第二，人工智能搭建的真實(shí)性學(xué)習(xí)場景注重情境的整體性設(shè)計(jì)。情境的整體性設(shè)計(jì)背后有一條清晰的脈絡(luò)貫穿其中，它將情境中的信息和資源聯(lián)通。這條脈絡(luò)保證了情境設(shè)計(jì)不會走向隨意化與簡單化，在情境的演進(jìn)中，它又發(fā)揮著方向引領(lǐng)的作用。另外，從整體的角度對情境進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠全面考慮物理情境、社會情境和個體內(nèi)部情境三者之間如何協(xié)調(diào)與整合，當(dāng)學(xué)生融入復(fù)雜情境后能夠迅速覺察與感知其內(nèi)蘊(yùn)的問題或任務(wù)，在與他人交流協(xié)作的實(shí)踐活動中發(fā)現(xiàn)問題解決的線索，也就創(chuàng)生了綜合運(yùn)用知識、技能、態(tài)度和價值觀的機(jī)遇。

第三，人工智能搭建的真實(shí)性學(xué)習(xí)場景能夠?yàn)閷W(xué)生的實(shí)踐參與提供廣闊的時空。這種真實(shí)性的學(xué)習(xí)場景可以將學(xué)習(xí)內(nèi)容置于逼真的模擬環(huán)境中，知識和信息的呈現(xiàn)不再是機(jī)械生硬的傳遞，而是再現(xiàn)了知識與信息所在的具體情境，使其鮮活地與學(xué)生互動。學(xué)生參與到這樣的場景中，參與成了具身的實(shí)踐，這又在豐富和創(chuàng)造著新的學(xué)習(xí)場景。在這個過程中，學(xué)生體驗(yàn)到了學(xué)習(xí)的價值與自我價值，學(xué)習(xí)的動機(jī)會大大增強(qiáng)，主動探索真知，在與他人持續(xù)的合作與交流中，心智運(yùn)作也豐富了起來。

（二）建構(gòu)富有安全感的社會情境，促進(jìn)學(xué)生自主參與

社會情境對學(xué)生的影響極為明顯，學(xué)生對社會情境的感知會極大地影響他們在課堂上的行為[14]。這是由于在學(xué)習(xí)過程中，怎樣處理與他人的關(guān)系和建立怎樣的人際關(guān)系，將直接影響學(xué)習(xí)者以什么樣的心態(tài)進(jìn)行學(xué)習(xí)并付之行動。什么樣的社會情境會對學(xué)生課堂參與的認(rèn)知、情感與行為等方面產(chǎn)生積極的影響？許多研究表明，學(xué)生在一種有安全感和歸屬感的社會交往情境里，會出現(xiàn)更多的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)與行為[15]。當(dāng)感到不受威脅，感覺到自己是被接納、認(rèn)可、包容與鼓勵時，才會向他人敞開心扉。在這方面，人工智能可以營造出富有安全感的社會情境，促進(jìn)學(xué)生自主參與。

其一，能夠使參與者獲得更多的安全感。傳統(tǒng)課堂的交往情境多以“教師提問—學(xué)生應(yīng)答”的方式來建構(gòu)，在這種模式中，知識是預(yù)先確定好的，問題的答案也是面向已知的知識系統(tǒng)，學(xué)生進(jìn)入的是一個既成的體系，很少有機(jī)會表達(dá)自己的觀點(diǎn)以及與他人爭辯。人工智能則能夠?qū)崿F(xiàn)同步與異步互動，不僅使交互互不干擾，且節(jié)約了互動的時間，保證了協(xié)作學(xué)習(xí)的持續(xù)與穩(wěn)定。此外，人工智能做到了匿名互動，解放了學(xué)習(xí)者的思想束縛，使學(xué)生以輕松的心態(tài)融入到與他人互動的情境中，參與的自主性也隨之增強(qiáng)。

其二，促進(jìn)人與人之間親密關(guān)系的建立。很多學(xué)生總在擔(dān)心自己的行為、觀點(diǎn)、語言表達(dá)會引來他人的質(zhì)疑甚至是嘲笑，因而不敢與他人交往。只有在親密關(guān)系的氛圍下，他們才會放下各種擔(dān)心。因此，創(chuàng)設(shè)使學(xué)生感知到安全的、具有鼓勵性的社會環(huán)境和建立親密的社會關(guān)系，能夠助其產(chǎn)生積極的情緒體驗(yàn)，增強(qiáng)與他人交往的意愿。在這方面，人工智能已大顯身手，智能導(dǎo)師、智能學(xué)伴、智適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺與自動化測評系統(tǒng)等AI產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于學(xué)習(xí)實(shí)踐，不僅極大地提升了學(xué)習(xí)效果，對于形成良好的人際互動亦提供了有力的支持。

其三，人工智能為建構(gòu)學(xué)習(xí)者與他人間的關(guān)系提供了新的可能。首先，借助情境感知技術(shù)捕獲學(xué)習(xí)者的動作、行為、情緒等方面的數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)識別學(xué)習(xí)者的個性特征[16]，特別是對面部表情、聲音等采用傳感器技術(shù)獲得數(shù)據(jù)，基于人工智能的情感識別與情感計(jì)算技術(shù)[17]，就可以將學(xué)習(xí)者的情感情緒態(tài)度進(jìn)行清晰的刻畫，為理解學(xué)習(xí)者的心理狀態(tài)提供了準(zhǔn)確的信息，把握住這些也就拉近了彼此間的心理距離。其次，人工智能提供的是即時性反饋，獲得的是學(xué)習(xí)者的即時感受，為第一時間準(zhǔn)確感知他人的情緒情感提供了可靠的資料，為處理好自我與他人的關(guān)系、避免機(jī)械的交互反應(yīng)及調(diào)整自己的情感狀態(tài)提供了準(zhǔn)確的信息。

（三）激活認(rèn)知沖突中的個體內(nèi)部情境，開啟學(xué)生心智運(yùn)作

心智運(yùn)作既體現(xiàn)為在協(xié)調(diào)處理環(huán)境信息時個體心理活動的方式，同時也體現(xiàn)著將知識、技能、態(tài)度和價值觀進(jìn)行綜合的過程。從方式上來說，由于每個人接觸的事物與成長的經(jīng)歷及獲得的經(jīng)驗(yàn)是不完全相同的，不同的人就具有了不同的心智運(yùn)作模式。從過程上來看，心智運(yùn)作是一項(xiàng)復(fù)合式的心理活動，需要把自己感知到的各項(xiàng)信息綜合起來解決相應(yīng)的問題。實(shí)際上，無論從何種角度分析心智運(yùn)作都需要關(guān)注到認(rèn)知，也可以說，認(rèn)知是理解心智運(yùn)作的關(guān)鍵。這是由于認(rèn)知體現(xiàn)著學(xué)習(xí)主體基于已有的觀念、經(jīng)驗(yàn)對新事物的理解與建構(gòu)，而這也正是心智運(yùn)作的展開過程。

根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論，認(rèn)知沖突是認(rèn)知發(fā)展的關(guān)鍵。認(rèn)知沖突，即個體原有的概念或認(rèn)知結(jié)構(gòu)與現(xiàn)實(shí)情境不符時在心理上產(chǎn)生的矛盾與沖突[18]。認(rèn)知沖突的出現(xiàn)會帶來認(rèn)知上的不平衡，通過同化或順應(yīng)的方式使認(rèn)知從不平衡走向平衡，這正是認(rèn)知產(chǎn)生與發(fā)展的過程。這說明學(xué)生的認(rèn)知要想獲得發(fā)展就需要經(jīng)歷“平衡→沖突→再平衡”的過程，然后再循環(huán)往復(fù)，其中，認(rèn)知沖突這個環(huán)節(jié)十分重要，它是認(rèn)知發(fā)展的“拐點(diǎn)”。因此，建構(gòu)能夠持續(xù)引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的情境將會激發(fā)并維持學(xué)生的參與，在處理沖突與矛盾的過程中，其心智建構(gòu)才能不斷完善。人工智能所要提供的是帶給學(xué)生認(rèn)知沖突的情境，進(jìn)而激發(fā)其個體內(nèi)部情境建構(gòu)，推動心智運(yùn)作。

第一，搭建引發(fā)認(rèn)知沖突的情境。利用人工智能的多模態(tài)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、情感計(jì)算和學(xué)習(xí)分析等技術(shù)，刻畫出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)畫像[19]。在這個基礎(chǔ)上就能夠清楚地知曉學(xué)生已有的認(rèn)知水平，了解其已形成的迷思概念，圍繞“概念轉(zhuǎn)變”設(shè)計(jì)一系列由淺入深、環(huán)環(huán)相扣的情境事件，以引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，從而引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)新的認(rèn)知架構(gòu)。這個過程就是在人工智能的支持下，在準(zhǔn)確判斷出學(xué)生認(rèn)知狀況的基礎(chǔ)上，進(jìn)而推送并創(chuàng)生引發(fā)其產(chǎn)生認(rèn)知沖突的學(xué)習(xí)情境，在經(jīng)歷“平衡→沖突→再平衡”的過程中使其心智得以建構(gòu)。

第二，優(yōu)化互動中的社會情境，創(chuàng)生引發(fā)認(rèn)知沖突的對話情境。在學(xué)習(xí)過程中，人際間的社會互動展現(xiàn)為學(xué)習(xí)中的話語交流，即創(chuàng)生出對話情境。對話要為產(chǎn)生認(rèn)知沖突創(chuàng)造條件，如果對話只是囿于現(xiàn)有的認(rèn)知框架內(nèi)的交流，新知識的學(xué)習(xí)就無法推進(jìn)。事實(shí)上，認(rèn)知沖突不僅是一種認(rèn)知現(xiàn)象，本質(zhì)上還是一種話語現(xiàn)象，認(rèn)知沖突可以理解為交流認(rèn)知沖突[20]。從這個角度講，通過社會互動建構(gòu)對話情境，需要個體將自己的想法與觀點(diǎn)分享出來，在與他人的對話中創(chuàng)生認(rèn)知沖突，在互動中實(shí)現(xiàn)由認(rèn)知不平衡走向新的平衡，為心智運(yùn)作的展開提供契機(jī)，同時也是建構(gòu)個體內(nèi)部情境的過程。

三、人工智能助力素養(yǎng)生成的實(shí)現(xiàn)路徑

素養(yǎng)生成需要復(fù)雜情境、自主參與和心智運(yùn)作三者間的整體聯(lián)動，人工智能能夠強(qiáng)有力地促進(jìn)這個進(jìn)程。在當(dāng)前的學(xué)校教育中，人工智能產(chǎn)品已經(jīng)大量地應(yīng)用于教育教學(xué)，發(fā)揮著重要的作用[21]。在這個基礎(chǔ)上，需要厘清人工智能助力素養(yǎng)生成的路徑。

（一）從學(xué)習(xí)主題出發(fā)，搭建復(fù)雜情境

學(xué)習(xí)主題是在宏觀層面上概括式地回答了學(xué)什么的問題，在整個學(xué)習(xí)活動中發(fā)揮著統(tǒng)攝學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵作用。本文提出從學(xué)習(xí)主題出發(fā)，搭建復(fù)雜情境，主要基于以下考慮。第一，學(xué)習(xí)主題體現(xiàn)綜合性。這是因?yàn)閷W(xué)習(xí)主題更加上位，它不是細(xì)節(jié)性的知識點(diǎn)或技能，而是對一類甚至是幾類知識或技能的概括描述。學(xué)習(xí)主題能夠?qū)崿F(xiàn)對跨學(xué)科知識與技能的統(tǒng)攝。學(xué)習(xí)主題的綜合性為創(chuàng)設(shè)復(fù)雜情境提供了資源，也為學(xué)生在解決問題的過程中基于協(xié)作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了機(jī)遇。第二，學(xué)習(xí)主題具有結(jié)構(gòu)性。學(xué)習(xí)主題雖然是上位的且偏重于綜合性的宏觀表達(dá)，但這并不妨礙其內(nèi)含的結(jié)構(gòu)，綜合性是在一定結(jié)構(gòu)上的綜合，不然就會使綜合陷入無序。這種結(jié)構(gòu)性為搭建復(fù)雜情境提供了結(jié)構(gòu)式的路向支撐，便于從結(jié)構(gòu)上整體把握物理、社會、個體內(nèi)部三重情境的復(fù)雜交織。第三，學(xué)習(xí)主題內(nèi)含建構(gòu)的意蘊(yùn)。由于學(xué)習(xí)主題指向?qū)拸V的領(lǐng)域，在學(xué)習(xí)活動中需要將其轉(zhuǎn)化為一項(xiàng)項(xiàng)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生在參與中完成知識的建構(gòu)，才能逐步領(lǐng)會學(xué)習(xí)主題統(tǒng)攝的內(nèi)容要旨。這些與復(fù)雜情境指向?qū)嵺`參與、促進(jìn)意義建構(gòu)是一脈相通的。

圍繞學(xué)習(xí)主題搭建復(fù)雜情境，人工智能的應(yīng)用主要是以下兩個方面：一是能夠極大地增強(qiáng)復(fù)雜情境的真實(shí)性，使學(xué)生在參與中獲得的具身體驗(yàn)感更強(qiáng)。圍繞學(xué)習(xí)主題，人工智能塑造的富媒體情境借助全息投影、虛擬現(xiàn)實(shí)、可穿戴設(shè)備與自然語言處理等智能技術(shù)，很好地實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界之間無縫低延遲銜接，使科學(xué)世界與生活世界有機(jī)聯(lián)通，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)者的具身體驗(yàn)，這些正是素養(yǎng)生成不可缺失的經(jīng)歷。二是人工智能技術(shù)能夠在情境演進(jìn)的過程中提供強(qiáng)有力的支持。借助人工智能的情境感知技術(shù)能夠即時捕獲學(xué)習(xí)者的行為、情緒等方面的數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)識別學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平、個性特征，這為更高質(zhì)量的互動提供了準(zhǔn)確的信息。在未來，人工智能還能夠提供全面感知的學(xué)習(xí)場所，實(shí)現(xiàn)物理情境、社會情境與個體內(nèi)部情境的有機(jī)關(guān)聯(lián)與深度交織。

（二）以大觀念為線索，整合學(xué)習(xí)內(nèi)容

確定學(xué)習(xí)主題后，就需要圍繞學(xué)習(xí)主題進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容整合。在這方面，大觀念（Big Ideas）將成為強(qiáng)有力的組織者。大觀念是對個別的事實(shí)和技能賦予意義和連結(jié)的重要概念、主題、問題、觀念，也有研究者將其稱為大概念[22]。運(yùn)用大觀念能夠很好地實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的整合。第一，大觀念能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合化。以大觀念作為線索可以把散狀的信息與資源聚攏起來，實(shí)現(xiàn)學(xué)科內(nèi)不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、科學(xué)世界與生活世界的聯(lián)通，包括情境的預(yù)設(shè)與展開，大觀念都是強(qiáng)有力的組織線索。第二，大觀念能夠使學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化。大觀念在使各項(xiàng)信息與資源整合起來的同時，業(yè)已成為了結(jié)構(gòu)自身。這種結(jié)構(gòu)化可以使學(xué)習(xí)者快速覺察與把握知識間的關(guān)聯(lián)，大大提升學(xué)習(xí)成效。

運(yùn)用大觀念整合學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以充分利用人工智能的技術(shù)優(yōu)勢。人工智能擅長挖掘隱藏于暗處的知識以及知識間的關(guān)聯(lián)，能夠使知識之間按照某種邏輯編織成有機(jī)的整體。一是利用人工智能不僅可以從已嵌入學(xué)科知識的海量數(shù)據(jù)、傳統(tǒng)文化、人生哲學(xué)等內(nèi)容中析出學(xué)科大觀念、世界大觀念、人生大觀念，同時還可以呈現(xiàn)大觀念背后的知識與知識之間的邏輯關(guān)系，這對于知識整合具有重要的價值。二是人工智能生產(chǎn)的機(jī)器知識，還有人與智能機(jī)器協(xié)同產(chǎn)生的知識，將豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容的整合。智能技術(shù)以其超強(qiáng)的計(jì)算能力進(jìn)行模擬測算，可以自動生成和自主進(jìn)化，產(chǎn)生大量的人類既無法感受又無法表達(dá)和描述的“暗知識”；人類設(shè)計(jì)算法、創(chuàng)造智能機(jī)器，再用大數(shù)據(jù)對其進(jìn)行訓(xùn)練，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行決策，人機(jī)協(xié)同進(jìn)行知識生產(chǎn)，創(chuàng)生“灰知識”[23]。三是在人工智能加持下的學(xué)習(xí)內(nèi)容整合將有力地促進(jìn)意義建構(gòu)。在人工智能技術(shù)的支持下，使用大觀念創(chuàng)設(shè)結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，利于學(xué)生富有邏輯地參與知識的學(xué)習(xí)與建構(gòu)，生成知識的個人意義也就融于了這個過程。

（三）注重集體建構(gòu)，激發(fā)學(xué)生自主參與

集體建構(gòu)是指大家圍繞學(xué)習(xí)主題，在分享個體智慧的基礎(chǔ)上，通過對話和協(xié)商，使不同智慧在比較與整合中產(chǎn)生聯(lián)結(jié)，達(dá)成對學(xué)習(xí)內(nèi)容的共同認(rèn)可，其強(qiáng)調(diào)每個人都有機(jī)會參與到教學(xué)活動中貢獻(xiàn)個人的智慧。基于此，集體建構(gòu)就為每個人發(fā)揮自身的主動性提供了廣闊的空間，為學(xué)生的自主參與創(chuàng)造了可能，它鼓勵并接納不同的聲音，以共建共享集體智慧實(shí)現(xiàn)對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解與建構(gòu)。

其一，通過集體建構(gòu)產(chǎn)出群體智能。群體智能（Swarm Intelligence）是人工智能研究領(lǐng)域的概念，指的是自然界的有機(jī)體通過彼此間的交互而涌現(xiàn)出超越個體智能水平的智能類型[24]。具體來講，群體智能就是一種集體智慧，是有機(jī)體基于一套規(guī)則以及彼此間的互動而集聚形成的更高的智慧，這種智慧遠(yuǎn)高于每個個體的智慧，也高于個體智慧之和[25]。這說明群體智能的產(chǎn)生必須以個體間的充分互動、智慧共享、協(xié)調(diào)合作為基礎(chǔ)，學(xué)生的自主參與為充分互動提供了有力的支持。正是通過集體建構(gòu)，學(xué)生在融入的過程中感受到了自主參與帶給他們的廣闊時空，開啟了心智建構(gòu)，促進(jìn)著素養(yǎng)生成。

其二，人工智能多通道交互技術(shù)下的人機(jī)交互與人—機(jī)—人交互將實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的集體建構(gòu)，極大地促進(jìn)學(xué)生自主參與。在多通道交互技術(shù)的支持下，可以使用語音、文本、肢體動作、眼神、表情等與智能機(jī)器進(jìn)行交互，最終目標(biāo)是人機(jī)交互像人人交互一樣自然。還可以引入AI語音識別、計(jì)算機(jī)圖像視覺、全息技術(shù)、XR、數(shù)字孿生等智能新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在教學(xué)環(huán)境內(nèi)的全域交互，進(jìn)而建構(gòu)起一個虛實(shí)融合且技術(shù)高度集成的智能化、可計(jì)算的學(xué)習(xí)空間，為學(xué)生提供多維度的學(xué)習(xí)服務(wù)與體驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生的自主參與[26]。同時，這樣的交互也更容易創(chuàng)生認(rèn)知上的沖突，在集體建構(gòu)中實(shí)現(xiàn)由認(rèn)知沖突走向新的認(rèn)知平衡，在這個過程中豐富了學(xué)生的心智運(yùn)作。

（四）開展情境化學(xué)習(xí)，助推素養(yǎng)生成

情境化學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者經(jīng)歷情境中圍繞學(xué)習(xí)主題充分與情境互動而引發(fā)經(jīng)驗(yàn)生長的過程，其強(qiáng)調(diào)最大化地利用情境中的信息和因素[27]。情境化學(xué)習(xí)注重情境生態(tài)建構(gòu)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者與情境之間的充分互動，圍繞學(xué)習(xí)主題實(shí)現(xiàn)情境中信息和因素的最大化利用，它能夠提供素養(yǎng)生成的場域與資源，是素養(yǎng)生成的實(shí)踐支柱?！读x務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目化、任務(wù)化、主題化和實(shí)踐化的教學(xué)改革，助推核心素養(yǎng)落地，其本質(zhì)也都是情境化學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是發(fā)生在情境和互動中的。

人工智能將有力地推動情境化學(xué)習(xí)的開展。在情境化學(xué)習(xí)中，學(xué)生將經(jīng)歷“融入情境→情境定義→作出反應(yīng)→情境反饋→聯(lián)系自我→意義生成”這個過程。學(xué)生進(jìn)入人工智能搭建的學(xué)習(xí)情境，會基于自身的經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)知對情境進(jìn)行定義。比如，當(dāng)學(xué)生走進(jìn)動手操作的情境，或是融入視聽欣賞的情境，學(xué)生給出的情境定義就會不同，進(jìn)而作出反應(yīng)并付諸行動。情境意味著人與其所在的環(huán)境中的信息、資源、他人進(jìn)行交互，獲得情境反饋。獲得反饋信息后會不由自主地聯(lián)系自我，思考這些對自己意味著什么，此時，意義就產(chǎn)生了。在這個過程中，自己并非僅是單方面的受到情境的影響，自己與情境中的信息、資源和他人的交互也在建構(gòu)著情境，人工智能會使這種交互更加充分、更為及時。

在課堂教學(xué)中開展情境化學(xué)習(xí)可以沿著以下路徑進(jìn)行：整合知識化情境→融入情境真參與→各抒己見現(xiàn)差異→比較差異求真知→求同存異得共識→意義扎根成素養(yǎng)。上文已經(jīng)對前兩個環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析，接著的四個環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)集體建構(gòu)的核心步驟。人工智能提供同步異步交互促進(jìn)每位學(xué)生自主參與，大家圍繞學(xué)習(xí)內(nèi)容分享各自的理解，不同的看法、差異性的觀點(diǎn)開始涌現(xiàn)，經(jīng)歷了在對話與協(xié)商中比較差異、認(rèn)識差異的過程后，最終達(dá)成共識。共識不只是一致性共識，還包括接納與認(rèn)可不同觀點(diǎn)的差異性共識，建構(gòu)集體智慧形成的整合性共識。這個過程也詮釋了“平衡→沖突→再平衡”的認(rèn)知發(fā)展過程，學(xué)生經(jīng)歷了這個過程，獲得了扎根在心靈中的意義，形成了心智運(yùn)作模式，能夠?qū)⑺鶎W(xué)遷移到不同的情境中靈活地解決問題，也就生成了素養(yǎng)。

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Artificial Intelligence Facilitating Competence Generation：

Internal Logic and Realization Path

WANG Zhenhua1，? YU Zeyuan2

（1.Faculty of Education， Southwest University， Chongqing 400715;

2.International College， Southwest University， Chongqing 400715）

[Abstract] In the context of artificial intelligence being widely used in education， exploring how artificial intelligence can contribute to students' competence generation is a focus of educational research. Students' encounter with complex contexts is a prerequisite for competence generation. Artificial intelligence has great advantages in building complex contexts， and it will play an integrated and coordinated role in creating physical contexts to attract students' integration， constructing social contexts for students' independent participation， and stimulating internal contexts for individuals' mental operation， thus shaping the logical path for artificial intelligence to facilitate competence development. In teaching practice， the following paths can be followed for AI-assisted competence generation： building complex contexts starting from learning themes; integrating learning contents by using big ideas as clues; focusing on collective construction and stimulating students' independent participation; developing contextualized learning and promoting competence generation.

[Keywords] Artificial Intelligence; Competence Generation; Complex Context; Interaction