人工智能促進學校教育數(shù)字化轉型的新圖景

厲浩 朱雪梅 石萍

*本文系江蘇省教育科學“十四五”規(guī)劃2021年度重大課題“未來學校建設研究”（A/2021/05）、江蘇省教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度重點課題“‘雙減背景下江蘇家校社育人機制研究”（B/2022/01/50）的研究成果。

收稿日期：2024-01-10

作者簡介：厲浩，江蘇省電化教育館副館長，研究員級高級工程師；朱雪梅，南京師范大學教師教育學院二級教授，南京師范大學數(shù)字化教育評價研究中心主任；石萍，江蘇省教育科學研究院，教育現(xiàn)代化研究院，副編審。

摘要：梳理人工智能時代教育數(shù)字化的概念，剖析人工智能對教育數(shù)字化轉型戰(zhàn)略的價值，從知識建構、學習空間、教學生態(tài)與技術應用四大要素展望學校教育數(shù)字化的未來發(fā)展方向?；诹⒌聵淙私逃救蝿?，從轉變理念、防范風險、共建共享、變革課堂四個方面提出推進教育數(shù)字化的應對舉措，具體建議分別是積極擁抱人工智能技術帶來的挑戰(zhàn)、盡快研制人工智能教育應用的法規(guī)、努力開發(fā)智能化教育教學數(shù)字資源、嘗試運用智能技術開展創(chuàng)生型教學。

關鍵詞：人工智能；教育數(shù)字化；未來學校教育

中圖分類號：G47 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2024）04-0020-06

當前，實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動已成共識?？v觀當前的信息技術浪潮，大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬仿真、元宇宙、人工智能的崛起使數(shù)字技術得到空前發(fā)展，特別是以ChatGPT為代表的新一代生成式人工智能使“數(shù)字化”獲得了“智能”內核，這將是未來學校教育數(shù)字化轉型的新機遇與新挑戰(zhàn)。

一、人工智能在學校教育數(shù)字化中的價值彰顯

教育數(shù)字化是持續(xù)利用數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的技術手段變革教育和教學系統(tǒng)的過程。當前，我國已將教育數(shù)字化轉型作為教育高質量發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，要求“充分利用數(shù)字化賦能基礎教育，推動數(shù)字化在拓展教學時空、共享優(yōu)質資源、優(yōu)化課程內容與教學過程、優(yōu)化學生學習方式、精準開展教學評價等方面廣泛應用”[1]。這為基礎教育指明了未來學校教育數(shù)字化轉型的核心任務。

數(shù)字化與智能化具有天然的關聯(lián)性。任何領域的數(shù)字化，都是對該領域內各種信息、文本、聲音、圖像等用采樣技術進行數(shù)字編碼和處理，從而將它們轉化為計算機能夠處理的數(shù)字數(shù)據(jù)，使信息傳遞變得更加高效、方便和普及。而智能化則是人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術的綜合運用，具有自學習、自組織、自適應能力[2]。從技術發(fā)展的角度看，人工智能技術是在原有數(shù)字技術的基礎上突出智能特質，在信息收集、數(shù)據(jù)整理、分析、決策等環(huán)節(jié)使智能技術能夠參與高階環(huán)節(jié)的決策，為實踐活動的整個過程提供多樣、深層、全面、具體的指導[3]。因此，可以認為數(shù)字技術是人工智能技術的基礎，人工智能時代的教育數(shù)字化，能夠讓教育信息更容易被存儲、傳輸、處理和使用，從而更高效、更高質量地實現(xiàn)育人目標。

眾所周知，學校教育的變革總是伴隨著社會生產方式和技術革命。目前，用于生成文本、圖像和視頻的新型人工智能正深刻改變著人類社會的生產生活，這勢必顛覆工業(yè)革命催生的傳統(tǒng)教育模式。如ChatGPT已經(jīng)讓人們看到了通用大語言訓練模型對傳統(tǒng)課程設計、知識獲取、創(chuàng)意寫作、測量評價等方面所產生的巨大沖擊，可以預見我國最擅長的知識傳輸式教學優(yōu)勢將不復存在。因此，人工智能是未來學校教育數(shù)字化轉型的催化劑，正加速教育數(shù)字化的轉型變革。

從學術的觀點看，人工智能主要分三大學派，分別是符號主義學派、連接主義學派和行為主義學派。符號主義認為人工智能源于數(shù)學邏輯，原理主要為邏輯符號操作系統(tǒng)，走過了一條“啟發(fā)式算法—專家系統(tǒng)—知識工程”的發(fā)展道路。連接主義偏向于仿人腦模型，認為人工智能相對于人類來說是一個黑盒，我們無法也無須理解黑盒內的原理。行為主義則偏向于應用和身體行為的模擬，認為人工智能可以做什么比人工智能是什么與為什么更重要。ChatGPT能夠迅速風靡全球，正是連接主義和符號主義的融合，它是學習理論、計算機、人工智能技術的發(fā)展到了可實際應用階段，是大數(shù)據(jù)、高算力等新型基礎設施建成的自然結果?？梢哉f，讓師生充分參與生成式人工智能的教學預設和教學實施，已經(jīng)到了可以付諸實踐的階段，數(shù)字化教學范式轉向智能化已完全具備條件。

二、人工智能支持下的學校教育數(shù)字化轉向

人工智能對未來學校教育的影響將是全方位、全過程的滲透，但無論教育技術如何發(fā)展，育人的本質——立德樹人的根本任務不會改變。無論什么樣的育人范式，都是要回答教什么、在哪里教、如何教，以及學什么、在哪里學、如何學的問題。同理，基于人工智能的教育數(shù)字化也必須對以上問題進行邏輯性的解答。

（一）知識建構從標準傳承轉向個性服務

關于教什么與學什么的問題，是育人的基本問題。根據(jù)現(xiàn)代范式理論，當前教育體系是工業(yè)革命以來不斷沉淀形成的，體現(xiàn)出關于教育的根深蒂固的公理化體系邏輯。這套體系的基本假設是：社會是穩(wěn)定的，并在較長時間內對知識的訴求是不變的，一個特定領域的知識體系是人的關鍵資源。但是，當人工智能出現(xiàn)后，尤其是用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡構建的生成式機器學習模型出現(xiàn)后，這種現(xiàn)代教育體系面臨挑戰(zhàn)。一方面，社會快速變化，知識快速增長，新技術使所有人隨時隨地可獲得知識；另一方面，社會對知識的要求不斷變化，一個人不可能靠提前學習整個知識體系而確保一生無憂。所以，在智能時代，我們需要重新審視斯賓塞之問——什么樣的知識更有價值？

按布盧姆的教育目標分類，知識可分為事實性知識、概念性知識、程序性知識與元認知知識。毋庸置疑，長期以來在我國課程知識體系中，這四種知識類型以事實性知識最受重視，而元認知知識最被忽略，導致創(chuàng)造性思維與自我認知的能力不足。人工智能使事實性知識的獲取變得輕而易舉，并將有利于教育指向個性化發(fā)展需求，引導和幫助學生提升元認知的能力，獲得理性思維的能力與終身學習的能力，并成為知識的創(chuàng)生者。因此，在未來學校的育人知識結構中，元認知知識可能逆轉為奠基性知識，將成為有效應用人工智能獲取個性化、定制化知識的思維起點。

（二）學習空間從真實教室轉向虛實融合

關于在哪里教、在哪里學的問題，是育人場域的新問題。傳統(tǒng)的學校教育以真實的物理教室為主要學習空間，它是師生之間面對面互動交往的基本保障，教師可以直接講授、指導，可以立即糾正學生的錯誤，提供實時反饋，學生也可以直接提問和討論。物理教室也是同伴之間合作解決問題、增強情感交流的重要場所。因此，真實的物理空間是學校之所以為學校的重要表征，具有不可替代性功能。但是，真實物理教室的空間和設備有限，不能及時更新，限制了學生的視野和思維，不能滿足學生個性化、多樣化、創(chuàng)新性的學習需求，容易令學生產生倦怠情緒。

未來學校運用人工智能營建虛實融合的學習空間，則可以突破時間和空間的限制，讓學生可以隨時隨地地訪問豐富多樣的學習資源。例如，通過虛擬現(xiàn)實（VR）或增強現(xiàn)實（AR）技術，體驗不同的文化、歷史和自然環(huán)境，與來自不同地域的師生互動和交流，從而增強全球意識和合作精神?？梢越柚斯ぶ悄苣M真實世界的情境，使學生能夠在安全環(huán)境中進行實踐性活動。例如，在虛擬實驗室中模擬難以實現(xiàn)的科學實驗，或在虛擬場景中考察難以到達的野外環(huán)境，這有助于提高學生的實踐能力，解決真實世界中的問題和挑戰(zhàn)，還可以通過人工智能的虛擬工具，如圖形藝術、編程、音樂等，來表達自己的想法和情感。

（三）教學生態(tài)從教為中心轉向學為中心

關于如何教、如何學的問題，是教學方法論的核心問題。傳統(tǒng)的以教為中心的教學模式強調教師主體，教師通常扮演知識傳授者和課程設計者的角色。在人本主義、建構主義等理論的影響下，以學生為主體、以學習為中心的教學理念已成為共識。以學為中心的教育思想是將學生的需求、興趣、能力和學習風格置于教學活動的中心，而人工智能技術與學習的融合，能夠滿足不同學生的需求，鼓勵自主學習和批判性思維，從而有力地支撐這一教學理念的實現(xiàn)。

人工智能技術對學生學習方式轉變具有顛覆性影響。它可以分析學生的學習歷史、弱點和興趣，診斷學生的需求和能力水平，這有助于確保學生在適合自己的學習速度和難度水平下學習，實現(xiàn)教育的個性化、適應性、智能化和開放化。例如，人工智能可以通過大數(shù)據(jù)分析、自適應學習、智能輔導等方式，為學生提供個性化的學習路徑和資源推薦，滿足學生的個性化需求和興趣；人工智能可以通過虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、數(shù)字孿生等方式，為學生創(chuàng)造多樣化的學習場景和體驗，拓展學生的視野和想象力；人工智能可以通過語音識別、視覺識別、自然語言處理等方式，為學生提供智能化的學習輔助和評價反饋，提升學生的學習效果和效率；人工智能可以通過云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等方式，為學生構建開放式的學習平臺和網(wǎng)絡，促進學生的協(xié)作學習和終身學習。

（四）技術應用從形象強化轉向創(chuàng)意生成

現(xiàn)代教育技術應用的早期是多媒體輔助教學，主要功能是集文字、圖形、音頻和視頻等多種形式表達教學內容，使內容更充實、更形象生動、更具吸引力，有利于學生理解抽象、復雜、難以觀察的知識點。多媒體與傳統(tǒng)印刷媒介相比，呈示教學素材的功能并未改變，只是因其直觀形象性而更有助于激發(fā)學生的學習興趣與想象力，而知識傳輸?shù)谋举|目的并未改變。但是，人工智能的誕生，特別是生成式人工智能的快速發(fā)展，卻顛覆性地改變了知識內容的表達方式，并引發(fā)了學習方式的變革。

人工智能可以通過分析學生的學習數(shù)據(jù)判斷學生的興趣、才能和學習風格，可以在與學生的互動對話中了解個性化的創(chuàng)作傾向，并為他們提供相關的資源和智能工具，生成獨創(chuàng)的知識內容，以激發(fā)創(chuàng)造力。例如，應用Stable Diffusion智能工具可生成創(chuàng)意圖片。再如，通過應用虛擬現(xiàn)實、元宇宙模擬等，可以讓學生進行創(chuàng)意實驗，開展創(chuàng)意實踐活動，培養(yǎng)創(chuàng)新應用能力，還能大大降低實踐活動的風險和成本。

從技術發(fā)展的眼光看，人工智能的應用，尤其是在虛擬實驗室、自然語言生成和虛擬創(chuàng)意工具方面，為創(chuàng)意生成教育提供了強大的支持。它使學生能夠在更廣泛的領域中探索和實驗，創(chuàng)造性地表達成果，并通過技術的幫助獲得及時的反饋和指導。這有助于學校教育的數(shù)字化轉型，更好地滿足現(xiàn)代社會對創(chuàng)新和創(chuàng)造力的需求。

三、人工智能助力學校教育數(shù)字化的應對舉措

（一）轉變理念，積極擁抱人工智能技術帶來的挑戰(zhàn)

當前人工智能技術已經(jīng)從簡單的基于語義的文本檢索轉向了內容生成，輔助編程、輔助構圖、輔助建模等高階輸出能力不斷增強，在學校教育領域的應用已是大勢所趨。但是，人們卻擔憂它可能取代教師，甚至取代教育。這種擔憂就如同在問：當我們有了汽車、學會了開車，是否還需要學走路？當我們有了計算器，是否還需要學數(shù)學？當電腦能夠打字，是否還需要學寫字？當我們有了翻譯軟件，是否還需要學外語？顯然，經(jīng)歷過這些事情，我們都有了答案：有了汽車，還需要學習走路；有了計算器，還需要學數(shù)學；有了翻譯軟件，還需要學外語[4]。

當前，教育工作者必須積極應對人工智能技術的挑戰(zhàn)，以確保我們能夠充分利用其潛力，而不是被其所淘汰。未來學家尼葛洛龐蒂說：“預測未來的最好方式，就是把它創(chuàng)造出來?！蔽覀儗θ斯ぶ悄芗夹g應持有的態(tài)度是不回避、虛心學習，努力發(fā)展自己的人工智能技術，并在教育領域中應用探索。在中小學人工智能教育體系中，小學階段可以有明確規(guī)則的邏輯系統(tǒng)和展示性機器人為主，中學階段可加入目前人工智能主流方向——深度學習相關基本原理的初步探究，語音識別、圖像識別、國產GPT的應用。

在教學與管理中，可運用人工智能技術打造教育數(shù)據(jù)大腦，賦能評價方式持續(xù)變革[5]。當前，亟須提升師生在人工智能環(huán)境下的數(shù)字素養(yǎng)和技能。如江蘇省通過智能研修平臺，推動“人工智能+教師隊伍”建設，推進人機共教新模式，取得了較好的試驗效果。未來，還需要加強人工智能與教育融合應用的實證研究，力爭形成一批高質量、可復制、可推廣的研究成果，以點帶面，推動教育數(shù)字化轉型走深走實。

（二）防范風險，盡快研制人工智能教育應用的法規(guī)

在人工智能對課程開發(fā)、教學變革、學業(yè)評價等工作帶來巨大機遇的同時，各種潛在的風險也逐漸浮現(xiàn)。聯(lián)合國教科文組織指出，這些風險主要包括日益惡化的數(shù)字貧困、違反國家法律法規(guī)、侵犯知識產權、錯誤理解真實世界，以及生成無法解釋的模型、污染互聯(lián)網(wǎng)的內容、虛假信息等問題[6]。以ChatGPT為例，其學習數(shù)據(jù)主要來源于已有的網(wǎng)絡文本數(shù)據(jù)，存在時效性不足與信息不準確的風險，尤其是涉及某些前沿領域和高深知識，如果訓練數(shù)據(jù)不足或質量較差，則很可能會導致ChatGPT生成的文本內容存在事實性錯誤、知識盲區(qū)、概念誤用甚至捏造信息等問題[7]。如ChatGPT就錯誤地將河流的類型分為內陸河、外流河、徑流河三大類型，而正確的分類應該是內流河與外流河兩大類型。

隨著人工智能技術的快速發(fā)展，這些問題越來越令人擔憂。學校教育中如果出現(xiàn)濫用人工智能的問題，必將導致不正確、不公平的決策，進而危害整個教育生態(tài)。因此，學校教育必須警示人工智能的應用風險，需要建立健全相關的倫理規(guī)則與標準指南。為保證內容的科學性、合理性和適宜性，需要強化大語言模型的數(shù)據(jù)審查，針對生成的教學內容進行監(jiān)管與審核。

2023年8月，我國《生成式人工智能服務管理暫行辦法》的實施，表明國家高度重視生成式人工智能技術研發(fā)與應用的規(guī)范化問題。但是，人工智能在教育領域的應用仍然處于立法空白與管治真空狀態(tài)。為了防范風險、確保人工智能在教育教學應用中的安全性和合法性，迫切需要建立全面的人工智能應用法規(guī)與指南。聯(lián)合國教科文組織于2023年9月頒布的《教育與研究領域生成式人工智能應用指南》，可為我國制定相關法律、法規(guī)提供有益參考。

（三）共建共享，努力開發(fā)智能化教育教學數(shù)字資源

互聯(lián)網(wǎng)上浩瀚如海、良莠不齊的教育教學資源已經(jīng)給師生的選用帶來困擾，建設知識科學準確、價值導向正確的教育專題大語言模型勢在必行，不妨稱之為EduGPT模型。相比于文心一言、ChatGPT等通用大語言模型，EduGPT的訓練數(shù)據(jù)應該少而精，需要經(jīng)過特定的知識庫審核，才能為智能化教育提供更好服務。當前，國家智慧教育平臺可以為建設EduGPT提供最值得信賴的人工智能預訓練語料庫。同時，經(jīng)過嚴格審查的區(qū)域性智慧教育平臺也正在源源不斷地接入國家智慧教育平臺，教育的數(shù)據(jù)日益劇增。教育管理部門還可以組織教育教學、計算機、管理學等方面的專家團隊建設教育教學本體或知識圖譜，在教育領域體現(xiàn)人工智能符號主義與連接主義的融合。由此可見，建設EduGPT已經(jīng)具備充分條件，它將是教育數(shù)字化轉型的數(shù)據(jù)資源倉庫。

高品質的智能化教育教學數(shù)字資源，應該具備以下基本特征：一是個性化。數(shù)字課程資源應能夠根據(jù)學生的需求和進展程度提供個性化的學習路徑和內容，以確保每位學生都能夠充分發(fā)揮潛力。二是互動性。智能化資源應該具備互動性，包括在線測驗、虛擬實驗、多媒體元素等，以提升學生的參與度，促進深度學習。三是實時反饋。智能化資源應能夠實時收集和分析學習數(shù)據(jù)，及時進行數(shù)字化反饋，以幫助教師更好地了解學生的學習進展，并根據(jù)需要進行干預。

（四）變革課堂，嘗試運用智能技術開展創(chuàng)生型教學

課堂上有意義的學習絕對不是學生機械地復制知識內容，而應該是對所學知識的靈巧應用，以激發(fā)創(chuàng)新的思維火花。這樣的課堂是一種創(chuàng)生型課堂，它強調學生的主動性和創(chuàng)造性，鼓勵學生提出問題、發(fā)表觀點、解決問題、完成項目式任務。在此過程中，學生需要得到更專業(yè)的指導與幫助，而人工智能可以作為一種即時性的對話工具，與教師協(xié)同，隨時隨地為學生提供支持。

人工智能教輔工具可以根據(jù)學生的學習進度和需求，提供實時的學習建議與反饋，幫助學生解決問題。如圖1所示，學生在地理課上就“設計制作地球儀模型”的任務向ChatGPT提問，所得到的回答確實很有實操性。實踐表明，人工智能對事實性知識、概念性知識及部分程序性知識的回答有顯著優(yōu)勢。教師和學生能夠從中獲得有益啟示，將更多的時間用于創(chuàng)造性、生成性活動。

人工智能是一個知識廣博的“智者”，同時也是學生習得技能的助教。例如，借助人工智能技術開展虛擬實驗與模擬探險活動，能夠讓學生在安全環(huán)境中進行實驗和探索，從而增強實踐經(jīng)驗。再如，在音樂和繪畫等領域，人工智能更像是一個虛擬的“藝術教練”，能夠幫助學生將富有創(chuàng)意的想象生成形象的作品。

綜上所述，面對當今人工智能的挑戰(zhàn)，學校教育需要建立面向未來的數(shù)字化范式，在教育環(huán)境、資源建設、教學組織等方面進行重構和變革，打造數(shù)字化時代的未來教育新樣態(tài)。如此，未來的教育必然是生成式的，人與技術不是二元對立的關系，而是彼此協(xié)作的教育復合體，人工智能也必將與教師、學生共生融通，成為未來教育生態(tài)中的重要組成要素。

參考文獻：

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[3]劉建，李帛芊.人工智能助力學校治理現(xiàn)代化：價值、內容與策略[J].中國教育學刊，2021（4）：13.

[4]馮建軍.我們如何看待ChatGPT對教育的挑戰(zhàn)[J].中國電化教育，2023（7）：1.

[5]倪娟.數(shù)字化賦予基礎教育高質量發(fā)展新動能[J].教育文匯，2023（4）：8.

[6]UNITED NATIONS EDUCATIONAL， SCIENTIFIC AND CULTURAL ORGANIZATION.Guidance for generative AI in education and research[R].France：UNESCO，2023：14-17.

[7]馮雨奐.ChatGPT在教育領域的應用價值、潛在倫理風險與治理路徑[J].思想理論教育，2023（4）：29.

責任編輯：丁偉紅