人機協(xié)同教學：動因、本質與挑戰(zhàn)

[摘" "要] 人機協(xié)同教學是教育創(chuàng)新變革的必然趨勢，也是教育數字化轉型的必然途徑，對于課堂教學的高質量發(fā)展具有重要意義。首先，文章對人機協(xié)同教學的本質內涵進行了系統(tǒng)闡述，指出人機協(xié)同教學旨在充分發(fā)揮教師智慧和機器智能的核心優(yōu)勢，通過教師與機器的協(xié)同工作和優(yōu)勢互補，優(yōu)化課堂教學的中間環(huán)節(jié)、重構課堂教學的組織模式，超越教師智慧和機器智能的局限性，實現人機協(xié)同的教育智慧創(chuàng)生，推動“教師智慧—機器智能—學生智慧”的協(xié)同增長和共同進化。其次，文章從基于人機協(xié)作的教學過程輔助、基于人機融合的教學決策優(yōu)化、基于人機共創(chuàng)的教學樣態(tài)重塑三個層面論述了人機協(xié)同教學在實踐層面的表征樣態(tài)。最后，文章從人機協(xié)同教學的理論體系建構、技術賦能教學變革的能力、教師的數字化教學勝任力、人與機器的沖突與平衡機制、人機協(xié)同教學的成效驗證等方面論述了人機協(xié)同教學面對的現實挑戰(zhàn)及可行建議，以期推動人機協(xié)同教學理論和實踐研究的長遠發(fā)展。

[關鍵詞] 人機協(xié)同； 人機協(xié)同教學； 人機協(xié)同教育； 教學數字化轉型； 數字化教學勝任力

[中圖分類號] G434" " " " " " [文獻標志碼] A

[作者簡介] 王一巖（1993—），男，河南洛陽人。博士，主要從事智能教育、人機協(xié)同教育研究。E-mail：wangyiyan3318@163.com。鄭永和為通信作者，E-mail：zhengyonghe@bnu.edu.cn。

一、引" "言

生成式人工智能技術的快速發(fā)展，使得機器能夠更好地模擬、延伸和增強人的智能，人與機器的自然交互和有機協(xié)同正成為現實，也標志著人類向通用人工智能（General Artificial Intelligence，GAI）邁出了關鍵的一步[1]。在此背景下，如何推動課堂教學場景中教師與機器的深度協(xié)同和共創(chuàng)共生，實現人機協(xié)同賦能的高質量課堂教學，是未來教育創(chuàng)新發(fā)展要解決的關鍵問題。從人機協(xié)同教學的核心價值來看，其主要通過智能技術的應用改善、優(yōu)化和重構傳統(tǒng)教學的組織模式和表征樣態(tài)，激發(fā)課堂教學活力，實現教師智慧和機器智能的有機融合，推動課堂教學的創(chuàng)新發(fā)展。人機協(xié)同教學的逐步推進，使得傳統(tǒng)“師—生”二元結構逐漸轉變?yōu)椤皫煛獧C—生”三元結構[2]，教育系統(tǒng)的復雜性逐漸增加，教學的靈活性和智能化程度也逐步提升，逐漸開啟教師與機器多元協(xié)作、智能增強、深度融合、共創(chuàng)共生的新篇章[3]。由此也引發(fā)了一系列的問題，比如：機器能夠解決課堂教學過程中的哪些問題，人機協(xié)同教學中教師和機器各自充當何種角色，教師和機器的分工和協(xié)作機制如何實現，人機協(xié)同教學的目標和原則是什么，人機協(xié)同教學的表征樣態(tài)和實踐模式有哪些？這些都是未來人機協(xié)同教學理論和實踐研究需要解決的關鍵問題。本文主要聚焦智能時代人機協(xié)同教學的動因、本質、表征樣態(tài)與現實挑戰(zhàn)，從理論層面加強對人機協(xié)同教學的學理闡釋，以期為人機協(xié)同教學理論和實踐研究的開展提供借鑒。

二、人機協(xié)同教學的動因分析

人機協(xié)同教學是智能技術賦能教育創(chuàng)新變革的必然趨勢，能夠有效推動教育數字化轉型實踐的落地，實現課堂教學的高質量發(fā)展。

（一）人機協(xié)同教學是教育創(chuàng)新變革的必然趨勢

“人機協(xié)同教學”不是一個新概念。從黑板、粉筆等傳統(tǒng)教具的出現，到多媒體教學和計算機輔助教學的穩(wěn)步推進，再到在線教學、混合式教學的快速發(fā)展，以及近年來的虛實融合教學、元宇宙教育的逐步演化，教育教學形態(tài)的演變始終伴隨著技術手段的進步和機器智能化水平的提升，教育教學中的人機協(xié)同始終伴隨教育發(fā)展的各個階段。近年來，隨著智能導學系統(tǒng)、教育機器人、自適應學習平臺、智能學習機等智能教育產品的逐漸成熟[4]，以及生成式人工智能技術的快速發(fā)展，人們逐漸意識到智能技術對于教育改革發(fā)展的變革性作用，越發(fā)重視智能技術在真實課堂中的應用，期待通過人機協(xié)同創(chuàng)新教學方法、優(yōu)化培養(yǎng)模式、提高教學質量、保障教育公平。國家層面也陸續(xù)出臺了相關政策以推進智能教育平臺、系統(tǒng)、資源、工具的大規(guī)模應用，推動教學方式改革，為教師減負與賦能，以解決區(qū)域和城鄉(xiāng)教育資源分布不均衡、教師編制供給不足、優(yōu)秀師資短缺等問題[5]。可見，隨著技術水平的提升以及技術與教育融合程度的加深，技術逐漸演化為教育高質量發(fā)展的核心驅動力，撬動教學實踐樣態(tài)的系統(tǒng)變革。未來的課堂教學也將開啟人與機器深度協(xié)同、和諧共生的新篇章，通過教師智慧和機器智能的深度融合，推動教育的創(chuàng)新發(fā)展和智能變革。

（二）人機協(xié)同教學是教育數字化轉型的必然途徑

隨著數字經濟的快速發(fā)展，以及數字中國戰(zhàn)略的逐步推進，如何推動教育數字化轉型、實現教育高質量發(fā)展成為當前教育領域關注的核心話題。教育數字化轉型的本質是通過各種數字技術和數字產品的應用，實現全要素、全流程、全領域的數字化轉型與變革[6]，借助數字技術打造高質量教育體系，推動教育的創(chuàng)新發(fā)展和智能變革[7]。但從目前教育數字化轉型的實際情況來看，存在嚴重的重政策引領、輕實踐落地，重設施建設、輕教學應用的弊端[8]，未能充分發(fā)揮數字化轉型對教育實踐變革的賦能作用。要真正推動教育數字化轉型的有效落地，推動教育的創(chuàng)新發(fā)展，必須以真實教育場景中教學實踐樣態(tài)的變革為依托，帶動教育理論、環(huán)境、資源、模式、評價的全方位轉變，才能真正撬動教育的整體變革與系統(tǒng)創(chuàng)新。但對于教學來講，無論技術如何先進、分析如何精準，課堂教學都無法脫離教師的經驗和智慧而單獨存在，因此，數字化的課堂教學必然是教師和技術深度協(xié)同、優(yōu)勢互補的教學。從這個意義上來講，人機協(xié)同教學是教育數字化轉型的必然途徑，只有教師愿意并且善于使用數字技術和數字產品來創(chuàng)設學習環(huán)境、呈現教學資源、升級教學服務、組織教學活動、優(yōu)化教學評價、實施教學反饋，才能夠真正推動智能技術教育應用的實踐落地。

（三）人機協(xié)同教學是教學高質量發(fā)展的必然要求

從課堂教學的實踐需求來看，教師和機器各有優(yōu)勢和不足。教師的優(yōu)勢體現在：一是具有自主學習能力，能夠通過知識技能的學習和實踐經驗的積累提高對教學問題的感知能力，提升對復雜問題的解決能力；二是具有創(chuàng)造性，能夠綜合現有的問題情境和過往的教學經驗提出創(chuàng)新性的問題解決方案；三是對復雜的教學問題具有良好的駕馭能力，能夠綜合考慮各個方面的實際情況做出最適宜的教學決策；四是具有同理心和情感特質，能夠充分考慮學生的情感狀態(tài)，采用情感激勵的方式激發(fā)學生的學習動機，使學生獲得良好的學習體驗。教師的不足在于：一是容易受自身主觀性的影響，在某些情況下容易做出錯誤的教學決策；二是體力和精力有限，在處理作業(yè)批改等重復性的工作時往往會因身體疲憊、情緒不佳、注意力不集中等問題對工作效率產生影響；三是容易受學習時空的限制，無法時刻關注和響應學生的學習需求。而機器擅長通過大量數據的運算做出即時、精準的決策，能高效處理重復性、操作性的工作，且沒有情感偏向，不會像人類教師那樣受自身主觀意識的影響，能夠相對客觀地做出選擇和判斷。此外，機器可以不受學習時空的限制，隨時隨地響應學生的學習需求，為學生提供及時、精準的學習支持服務。機器的不足在于：一是僅能夠依據人類預設的問題情境和算法邏輯解決特定的問題，對復雜情境的適應性不足，遇到陌生的問題時，往往需要人類重新通過編程構建解決問題的邏輯和策略；二是對復雜問題的判斷和決策能力不足，大多數情況下僅依賴人類預設的規(guī)則機械化地分析和解決問題，而教學問題的復雜性較高，往往需要對多個業(yè)務邏輯進行綜合分析，得到最有效的解決方案，但機器在此方面的能力遠遠不足；三是機器僅能夠機械化地執(zhí)行固定的操作，很難通過自主學習改善自身的性能和表現。隨著生成式人工智能技術的發(fā)展和機器自主學習能力的提升，機器的創(chuàng)造力和復雜決策能力將得到大幅提升，能夠更好地適應復雜的問題情境，生成創(chuàng)造性的問題解決方案，為課堂教學的開展提供科學精準的解決方案。由此可見，教師和機器各有優(yōu)勢和不足，單純依靠教師或機器無法為課堂教學的創(chuàng)新發(fā)展提供可靠保障，因此，需要進一步整合教師和機器的智慧，通過人機之間的分工協(xié)同、相互促進，克服各自的不足，形成人機混合增強智能[9]，實現對課堂教學的整體優(yōu)化。

三、人機協(xié)同教學的本質內涵

人機協(xié)同教學旨在充分發(fā)揮教師智慧和機器智能的核心優(yōu)勢，通過教師與機器的協(xié)同工作和優(yōu)勢互補，優(yōu)化課堂教學的中間環(huán)節(jié)、重構課堂教學的組織模式，超越教師智慧和機器智能的局限性，實現人機協(xié)同的教育智慧創(chuàng)生，推動“教師智慧—機器智能—學生智慧”的協(xié)同增長和共同進化[10]。人機協(xié)同教學的核心在于將機器作為教師智慧的模擬、延伸和替代，通過教師和機器的協(xié)同工作、協(xié)同思考、協(xié)同決策，實現人機協(xié)同的教學設計、教學實施、教學評價、教學反饋，推動教學全過程的優(yōu)化與創(chuàng)新。

從課堂教學的視角來看，人機協(xié)同教學是教師利用機器來輔助、優(yōu)化、創(chuàng)新和重塑教學的過程。當前智能教育領域對于技術賦能教育教學的觀點主要有兩種：一是智能技術不應該干預課堂教學的設計和實施，這種觀點認為技術在教學中只能充當一種賦能手段，需要與教學設計、知識講授、課堂練習、學生反饋、教學評價、教學反思等特定環(huán)節(jié)相結合，可以利用技術手段代替教師完成程序性、操作性、重復性的勞動，以提升課堂教學的效率；二是智能技術的應用需要實現對傳統(tǒng)課堂教學的優(yōu)化和重塑，此種觀點強調課堂教學的設計、實施和評價需要充分考慮技術賦能背景下教學環(huán)境、教學資源、教學服務的轉型升級為課堂教學帶來的新機遇，倡導利用技術手段對課堂教學的目標、環(huán)境、內容、策略、評價等方面進行重新設計，以充分激發(fā)課堂教學的活力，重塑課堂教學的表征樣態(tài)。

從人機關系的視角來看，人機協(xié)同教學是教師和機器協(xié)同工作、協(xié)同進化和共創(chuàng)共生的過程。其一，人機協(xié)同工作。教師將機器作為身體和感官的延伸，替代自己完成一些程序性、操作性的工作，將自身從重復性的勞動中解放出來，留出更多時間和精力從事教學創(chuàng)新、復雜決策、情感關懷、思維啟發(fā)、智慧啟迪等創(chuàng)造性的教學活動[11]。在這個層面主要體現出人和機器的合理分工和相互促進，讓教師和機器各自執(zhí)行自己擅長的工作，推動課堂教學效率的大幅提升[12]。其二，人機協(xié)同進化。人機協(xié)同教學強調在教師和機器深度協(xié)同的過程中實現教師和機器自身的成長和進化。一是機器通過數據的積累全面了解課堂教學的基本流程和關鍵特征，通過全景化的數據建模分析，能夠更好地診斷學生學情、分析教學過程、輔助教學活動、評價教學效果、優(yōu)化教學決策，為教師提供更加科學精準的教學輔助和教學決策；二是教師在人機協(xié)同教學實踐的過程中也能夠更加了解機器在課堂教學中的核心效用，優(yōu)化人機協(xié)同教學的模式和策略，通過合理利用智能技術和智能產品，推動教學過程的整體優(yōu)化，實現人機協(xié)同支持的高質量課堂教學。其三，人機共創(chuàng)共生。隨著機器自主意識的顯現，機器將逐漸從對人類感知覺能力的模擬，延伸進化為能夠進行教學決策與教學創(chuàng)新的獨立智能體。教師與機器的對話協(xié)商、共同決策和共創(chuàng)共生將成為人機協(xié)同教學的核心特征。在此階段，機器主要利用生成式人工智能技術為教師生成個性化的教學方案、匯聚多模態(tài)的教學資源、提供智能化的教學建議，為課堂教學的設計、實施和評價提供可靠保障；教師則需要從自身的教學經驗出發(fā)，在充分考慮教學實際情況的基礎上，通過理性思考和綜合判斷，對機器提供的教學方案進行反饋、優(yōu)化和完善，綜合教師智慧和機器智能的核心優(yōu)勢以推動課堂教學的整體優(yōu)化。

四、人機協(xié)同教學的表征樣態(tài)

從人機協(xié)同教學的視角來看，技術對教學的改進主要體現在輔助、優(yōu)化、重塑三個層次，具體表現為基于人機協(xié)作的教學過程輔助、基于人機融合的教學決策優(yōu)化、基于人機共創(chuàng)的教學樣態(tài)重塑，逐層深入地推動課堂教學的創(chuàng)新發(fā)展。

（一）基于人機協(xié)作的教學過程輔助

機器賦能教學是人機協(xié)同教學核心價值的典型表征，強調智能技術的應用需要與真實的教學過程相融合，以課堂教學的完整活動序列為參照，探索技術賦能教學的典型場景，將智能技術的應用滲透到課堂教學的各個環(huán)節(jié)中[13]，聚焦課堂教學中真實的技術需求，提高教學效率、提升教學質量。在此階段，機器與教師之間是一種從屬關系或者簡單的協(xié)作關系，旨在將機器作為人類肢體和感官的延伸，通過模擬人類對于外界信息的感知、加工和意義建構模式，幫助教師完成一些程序性、操作性的勞動，為課堂教學的開展提供快捷、精準、多樣的支持服務，以優(yōu)化教學的中間環(huán)節(jié)，提高教學效率。其一，機器輔助智慧教學環(huán)境的創(chuàng)設，實現學習時空的拓展。智能技術在課堂教學中最直接的應用便是通過各種技術手段的應用改善和優(yōu)化現有的教學環(huán)境、教學資源呈現方式和教學活動組織模式等。例如：利用視頻、動畫、VR、AR等技術實現教學資源的富媒體化，為學生營造更加真實自然的學習體驗；利用智能終端完成課堂測驗的試題推送、智能批改和精準分析，幫助教師及時了解學生的作答情況，調整課堂教學的模式和策略；利用在線學習平臺輔助學生開展小組協(xié)作學習活動，為學生創(chuàng)設自由、便捷的交互環(huán)境，讓學生能夠進行深入的探索和交流；利用智能教育產品為學生自主學習的開展提供多元支撐，提升學生課后學習的質量。其二，機器輔助智慧教學服務的升級，促進教學效率的提升。人機協(xié)同教學最直接的體現是讓教師和機器各自執(zhí)行自己擅長的工作，讓機器替代教師完成一些簡單、重復或需要教師花費大量時間和認知資源的工作，把教師從單調、重復、機械的工作中解放出來，從事創(chuàng)造性的教育教學活動。例如：利用機器幫助教師完成作業(yè)批改、課堂練習、課后答疑、作業(yè)輔導、學情分析、教學評價、教學反饋等，為教師教學提供多樣化的支持服務，幫助教師減輕日常教學的負擔，使其能夠投入更多精力創(chuàng)新教學方案、引導學生思考、啟發(fā)學生成長。其三，機器輔助智能分析方法的重構，實現教學的實時和動態(tài)反饋。智能技術在課堂教學中的深入應用突出體現為通過各種智能傳感設備的應用實現對課堂教學過程實時、動態(tài)、精準的測評分析[14]，以更好地還原教學過程、揭示教育問題。例如：利用攝像機、麥克風等無感知設備實現對學生話語、表情、手勢、身體姿態(tài)等多模態(tài)數據的智能采集和精準分析，利用行為分析、認知診斷、情感計算等技術對課堂教學過程中學習者的行為、認知、情感狀態(tài)進行精準刻畫，幫助教師及時了解課堂教學過程中學生的狀態(tài)；開展面向教學過程和教學結果的智能評價，對學生共性的學業(yè)問題進行精準診斷和反饋，幫助教師及時采取有針對性的教學改進措施。

（二）基于人機融合的教學決策優(yōu)化

如果說在“機器賦能教學”階段是將機器作為人類肢體和感官的延伸，那么在“機器輔助決策”階段則是將機器作為人類大腦的拓展，旨在通過認知外包的方式將教師需經過復雜分析和詳細推理的教學決策任務交給機器去完成，機器通過數據建模、分析和預測為教師提供詳細、可執(zhí)行的教學決策建議。在機器輔助決策的過程中，機器的核心任務是通過海量教學數據的采集、分析、建模，精準分析學情、診斷教學效果、提供教學反饋、生成教學方案，以此來幫助教師駕馭復雜多變的教學情境，實現精準化的教學決策；教師則應該在機器智能分析與決策的基礎上，參考教學目標、教學內容、學生的學習狀況以及自身的教學經驗，對機器提供的教學建議進行調整和優(yōu)化，以助力課堂教學的科學化發(fā)展。課前，機器輔助教學設計與分析，助力精準備課。在課前階段，機器通過分析學生整體的學習情況，診斷學生潛在的學業(yè)問題，幫助教師設定合理的學習目標、匯聚優(yōu)質的教學資源、設計精準的教學方案；教師則通過參考機器的決策建議，了解學生的學習狀況，根據教學目標、教學內容和個人教學風格對機器提供的教學方案加以改進和完善，加強教學資源和教學活動之間的耦合關系，強化教學的系統(tǒng)性設計，豐富教學活動的形式，加強對學生的思維引導。課中，機器輔助教學組織與實施，助力高效授課。在課中階段，機器主要通過對學生行為、認知、情感狀態(tài)的精準監(jiān)測，分析學生當前的學習效果、認知投入、情緒狀態(tài)，為學生提供精準化的學情診斷和學習干預，為教師提供實時的教學反饋和改進措施[15]；教師則需要參考機器提供的評價結果和決策建議，分析課堂教學中存在的突出問題，明確影響學生認知和情感狀態(tài)的核心問題，并通過調整教學策略、優(yōu)化教學方案、加強情感激勵等方式幫助學生提高學習意愿和專注度，加強對教學內容的理解和掌握。課后，機器輔助教學評價與反饋，助力科學評課。在課后階段，機器通過對學生學習過程和學業(yè)表現的精準分析，對學生個體和群體的學習情況進行系統(tǒng)診斷，并對教師在教學中存在的問題進行深入分析，以此為教師提供精準化的教學改進建議；教師則在機器分析與決策的基礎上，進一步了解學生潛在的學業(yè)困難，以及自身在教學過程中存在的現實問題，并對機器提供的改進建議進行調整和優(yōu)化，從而提升自身的教學勝任力。

（三）基于人機共創(chuàng)的教學樣態(tài)重塑

從人機關系的視角來看，隨著生成式人工智能技術的快速發(fā)展，機器自主意識的重要性逐漸凸顯，機器除了作為人類肢體、感官和大腦的延伸，有望成為區(qū)別于人類的獨立智能體存在。機器的角色也從對教學實施和教學決策的輔助轉變?yōu)槿轿恢握n堂教學的“機器教師”，通過機器教師與人類教師的協(xié)同工作和對話協(xié)商，可以打造出人機混合智能驅動的創(chuàng)新型課堂教學，實現對傳統(tǒng)教學的顛覆和重構。在此階段，人機協(xié)同教學逐漸呈現出較強的創(chuàng)新性、生成性和自適應性等特征，體現為教師智慧、機器智能和學生智慧共創(chuàng)共生的智慧課堂教學新樣態(tài)。首先，在教學計劃制定方面，主要體現為“教師—學生—機器”共同商議教學的內容和組織方式，充分考慮學生真實的學習興趣和學習需求，由教師和機器共同商議課堂教學的組織模式，實現自適應的教學目標設定、生成性的教學方案設計、探究性的教學活動安排、動態(tài)性的教學資源組織、多模態(tài)的教學資源生成，以學生真實的學習需求為指引，實現教學內容的智能組織和動態(tài)生成，為課堂教學的開展提供全方位的支撐和保障。其次，在課堂教學組織方面，由教師和機器共同商議教學活動的組織模式，針對不同學生的個體特征進行差異化的分組，結合不同小組學生的學習風格，生成定制化的探究活動，并為其提供科學化的學習支架和智能化的學習服務，引導學生在協(xié)作探究的過程中，激發(fā)自身的探索精神和求知欲，實現問題解決能力、溝通協(xié)作能力和批判性思維能力的全方位提升，為學生的全面發(fā)展提供可靠保障。最后，在課堂教學評價方面，由教師制定教學的評價方案和指標體系，由機器對學生的知識結構、認知水平、學習態(tài)度、學習動機、學習偏好等特征進行精準全面的測評分析。通過教師和機器的深度協(xié)商，能夠對學生的學業(yè)問題和學習潛能進行精準研判，為學生提供更加合理的學情反饋和改進建議，幫助學生及時發(fā)現并改正自身學習存在的問題，提升其學業(yè)水平和學習能力。

五、人機協(xié)同教學面對的現實挑戰(zhàn)

盡管人機協(xié)同教學對于教育實踐樣態(tài)的變革和教育質量的提升具有重要意義，但從目前來看，人機協(xié)同教學依然處于起步階段，存在人機協(xié)同教學理論體系有待完善、技術賦能教學變革的能力有待提升、教師的數字化教學勝任力依舊薄弱、人與機器的沖突平衡機制仍需探索、人機協(xié)同教學的實踐成效亟待驗證等問題，阻礙著人機協(xié)同教學實踐的開展。

（一）人機協(xié)同教學的理論體系有待完善

人機協(xié)同教學對于未來教育教學的創(chuàng)新發(fā)展具有重要意義，能夠有效推動智能技術與教育教學的深度融合，激發(fā)技術賦能教學創(chuàng)新的內在活力。盡管人機協(xié)同教學在實踐當中的應用受到政府、學校和研究人員的關注，但關于人機協(xié)同教學理念的探索仍處于起步階段，究竟怎樣的教學才能被稱為人機協(xié)同教學，機器對教學的賦能作用應該體現為對現有教學模式的加速和優(yōu)化，還是應該體現為對傳統(tǒng)教學過程和教學模式的顛覆和重構，人機協(xié)同教學對講授式、項目式、探究式教學的適用性如何，人機協(xié)同教學所帶來的風險和倫理問題如何規(guī)避，人機協(xié)同教學中人和機器的主體關系如何平衡？這些問題都需要深入的探索和凝練。未來人機協(xié)同教學將成為教學數字化轉型的新常態(tài)，教師應用數字技術手段輔助、改善、優(yōu)化課堂教學的情況將越發(fā)普遍，因此，需要從教育改革發(fā)展的宏觀戰(zhàn)略出發(fā)，結合數字技術賦能教育發(fā)展的核心目標和關鍵場景，厘清人機協(xié)同教學的價值定位、本質內涵、實施原則、表征樣態(tài)、典型模式和實踐方向，以此為人機協(xié)同教學的常態(tài)化發(fā)展提供理念指引。

（二）技術賦能教學變革的能力有待提升

人機協(xié)同教學的基本假設是機器能夠為課堂教學的設計和實施提供實時、精準、科學的輔助和干預，再通過教師和機器的有效協(xié)同推動課堂教學的有效開展。但從當前人機協(xié)同教學的實踐情況來看，阻礙人機協(xié)同教學實踐落地的關鍵問題在于機器對課堂教學的支撐能力仍然較為有限，在應對真實教育場景中復雜的實踐問題時往往顯得捉襟見肘。其核心問題在于：其一，機器的技術落后，無法實現精準分析。從當前教育智能技術發(fā)展的現狀來看，盡管在海量教育數據的采集、分析、建模等核心技術方面取得了突破性的進展，但由于無感知數據采集方法的落后、系統(tǒng)化教育指標體系的不足以及算力和算法的限制，使得當前機器所能提供的診斷、建模、評價、干預等服務與教師的真實需求之間存在一定差距，且此差距會長期存在。機器智能分析與服務應是教師教學的重要參考，而不應是必須遵循的教學指令。其二，機器的功能單一，無法提供多元支持。從當前智能教育產品研發(fā)的實際情況來看，大多數產品只能面向特定的場景給予有限功能的支持，導致教師在不同的教學環(huán)節(jié)需要切換不同的教育產品，這嚴重阻礙了人機協(xié)同教學的有序推進。目前雖有部分企業(yè)提供了面向完整課堂教學過程的系統(tǒng)化解決方案，能夠針對課堂教學的各個環(huán)節(jié)提供多樣化的教學支持服務，但此類產品造價高、覆蓋范圍有限、業(yè)務場景固化，不能充分發(fā)揮其在人機協(xié)同教學中的促進作用。因此，為推動未來人機協(xié)同教學的實踐落地，必須進一步提升機器的智能化水平，打造能夠覆蓋多元場景、多種任務的系統(tǒng)化課堂教學解決方案，并推動優(yōu)質產品的大范圍普及，以推動人機協(xié)同教學的常態(tài)化發(fā)展。

（三）教師的數字化教學勝任力依舊薄弱

要推動人機協(xié)同教學的常態(tài)化發(fā)展，除了提高機器的智能化水平、提升機器對課堂教學的服務能力以外，還應加強對教師的關注，幫助教師合理使用智能技術改善和優(yōu)化教學，以充分發(fā)揮技術賦能教學的潛在優(yōu)勢。從現階段人機協(xié)同教學的實踐需求來看，相較于為教師提供各式各樣的先進技術產品，我們更應該關注教師數字化教學勝任力的提升。只有教師具備較高的數字化教學意識和能力，愿意并且善于利用技術手段去改進和優(yōu)化課堂教學，才能夠真正發(fā)揮人機協(xié)同教學的實踐價值。但目前看來，升學率的要求、培訓考核的壓力、傳統(tǒng)教學理念的束縛使得教師在數字化教學實踐中亦步亦趨，大多數教師不愿、不敢或者不會采用技術手段輔助和優(yōu)化教學，這是當前人機協(xié)同教學需要解決的關鍵問題。因此，未來人機協(xié)同教學的開展需要進一步加強對教師數字化教學勝任力的觀照，一是開展教師數字化教學勝任力測評研究，明確人機協(xié)同教學中教師需要具備怎樣的知識、技能、態(tài)度，才能有效發(fā)揮數字技術對教學的賦能作用，并通過大規(guī)模調研探究教師的數字化教學勝任力發(fā)展水平，以明確人機協(xié)同教學的現存問題；二是加強教師數字化教學勝任力培訓，通過理論講授、專題研討、名師分享、課堂觀摩、協(xié)同備課、教學實踐、同行交流等方式引導教師了解人機協(xié)同教學對于教育創(chuàng)新發(fā)展的潛在價值，并提升人機協(xié)同教學的實踐能力；三是打造人機協(xié)同教學的品牌工程，在智慧教育示范區(qū)中遴選人機協(xié)同教學的示范校，打造一批優(yōu)質的人機協(xié)同教學實踐案例，并形成可推廣的實踐經驗，逐步向其他學校和地區(qū)進行輻射，以此帶動廣大一線教師積極開展人機協(xié)同的教學實踐。

（四）人與機器的沖突平衡機制仍需探索

人機協(xié)同教學中，人機關系的沖突與平衡是人機協(xié)同教學需要關注的核心問題。以往的教學過程完全由教師主導課堂教學的走向，教師是課堂教學的第一責任人。隨著機器的加入，在解決困擾教師教學的一系列問題之后，也將產生新的問題。例如：機器智能決策的“不透明性”所引發(fā)的教師對機器的信任危機；人機協(xié)同決策進一步增加了課堂教學的復雜性，引發(fā)教師的認知沖突；如果機器出現決策失誤，學生和家長往往會將責任歸咎于教師，讓教師來承擔機器造成的負面影響[16]。這些問題在一定程度上增加了人機協(xié)同教學的復雜性，使得教師與機器的內部矛盾成為阻礙人機協(xié)同教學有效推進的關鍵壁壘。在此背景下，如何平衡教師與機器之間的沖突，成為未來人機協(xié)同教學需要著力解決的關鍵問題。而此問題的解決，一是要進一步加強人機協(xié)同教學的理論探索，完善人機協(xié)同教學模式，進一步厘清教師和機器的分工和協(xié)作機制；二是要提升機器的智能化水平，能夠讓機器真正發(fā)現并解決課堂教學中的真實問題，并且為教師提供科學有效的改進建議；三是要提升教師的人機協(xié)同教學勝任力，知曉機器的優(yōu)勢及其局限性，能夠合理支配機器完成特定的教學任務，并對機器的決策建議加以完善和修正，以推動人機協(xié)同教學的良性發(fā)展。

（五）人機協(xié)同教學的實踐成效亟待驗證

以往的智能教育研究強調通過智能技術對教學與學習的賦能來優(yōu)化教學效率、提升教學效果，但2023年聯(lián)合國教科文組織發(fā)布的《全球教育監(jiān)測報告》指出，關于教育技術影響的可靠、公正的證據非常缺乏，現有的證據只能說明有的教育技術可以在某些情況下改善某些類型的學習[17]?？梢姡P于技術能否促進學習，以及技術如何促進學習，仍然是智能技術教育應用需要探索和解決的關鍵問題。相較于學生單純使用技術來學習，人機協(xié)同教學的復雜性更高，牽涉教師采用何種策略來使用機器，以及教師與機器之間的協(xié)作機制等問題。因此，對于人機協(xié)同教學成效的驗證將成為未來智能教育研究領域急需解決的關鍵問題。雖然已有研究表明，人機協(xié)同教學能夠幫助學生提高學業(yè)表現、計算思維和創(chuàng)新思維水平[15]，但關于多元場景中人機協(xié)同教學實踐成效的驗證依然有待探索。未來人機協(xié)同教學成效的驗證，一方面要更加重視面向特定學科和特定場景的人機協(xié)同教學對學生學業(yè)表現、學習體驗、關鍵能力的影響機制，綜合采用教育學、心理學、學習科學、人工智能等領域的研究方法，從多個層面對人機協(xié)同教學的實踐成效加以驗證；另一方面要構建面向人機協(xié)同教學的教學質量評價體系，對人機協(xié)同教學中教師和機器的分工和協(xié)作機制進行細致刻畫，探究人機協(xié)同教學的關鍵事件對教學效果的影響機制，以挖掘人機協(xié)同教學的底層規(guī)律。

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Human-Computer Collaborative Teaching： Motivation， Essence and Challenges

WANG Yiyan1，" ZHU Tao2，" YANG Shuhao1，" ZHENG Yonghe1

（1.Research Institute of Science Education， Beijing Normal University， Beijing 100875;

2.iFLYTEK Co.， Ltd， Hefei Anhui 230001）

[Abstract] Human-computer collaborative teaching is an inevitable trend of educational innovation and transformation， as well as an inevitable way of digital transformation in education， which is of great significance for the high-quality development of classroom teaching. Firstly， the paper makes a systematic elaboration on the essence of human-computer collaborative teaching， pointing out that human-computer collaborative teaching aims to give fully play to the advantages of teacher wisdom and computer intelligence. Through the collaborative work and complementary advantages between teachers and computers， the intermediate links of classroom teaching are optimized， the organization mode of classroom teaching is reconstructed， and the limitations of teacher wisdom and computer intelligence are transcended. As a result， the creation of educational intelligence of human-computer collaboration is realized， and the synergistic growth and co-evolution of \"teacher wisdom-computer intelligence- student wisdom\" are promoted. Secondly， this paper discusses the characterization of human-computer collaborative teaching in practice from three aspects of teaching process assistance based on human-computer collaboration， teaching decision optimization based on human-computer integration， and teaching pattern reshaping based on human-computer co-creation. Finally， the paper discusses the practical challenges and feasible suggestions of human-computer collaborative teaching from the aspects of the theoretical system construction， the ability of technology-enabled teaching reform， teachers' digital teaching competence， human-computer conflict and balance mechanism， and the effectiveness verification of human-computer" collaborative teaching in order to promote the long-term development of human-computer" collaborative teaching theoretical and practical research.

[Keywords] Human-Computer Collaboration; Human-Computer Collaborative Teaching; Human-Computer Collaborative Education; Digital Transformation in Teaching; Digital Teaching Competence