人工智能時代基于具身認知環(huán)境的高校學習者深度學習研究

［摘 要］人工智能及相關技術在教育領域的應用，極大促進了具身認知環(huán)境的形成，成為高校學習者深度學習開展的重要基礎。文章首先概述人工智能、具身認知與深度學習，其次闡述人工智能支持下具身認知環(huán)境的形成，再次分析高校學習者深度學習的主要特征，最后探討利用人工智能和具身認知環(huán)境促進高校學習者深度學習的有效策略，旨在推動高等教育教學改革、支持學習者深度學習、重塑高等教育生態(tài)。

［關鍵詞］人工智能；具身認知；高校學習者；深度學習

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2025.04.072

［中圖分類號］G434 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2025）04-0-03

0" " "引 言

2019年2月《中國教育現(xiàn)代化2035》發(fā)布，明確提出建設智能化校園，統(tǒng)籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺；利用現(xiàn)代技術加快推動人才培養(yǎng)模式改革，實現(xiàn)規(guī)?；逃c個性化培養(yǎng)的有機結合。立足人工智能時代高等教育發(fā)展新生態(tài)，從推動高等教育教學改革和促進學習者深度學習角度，研究人工智能和基于具身認知環(huán)境的高校學習者深度學習問題，符合我國高校教育信息化發(fā)展新趨勢。

1" " "相關概念

1.1" "人工智能

人工智能系統(tǒng)能夠基于知識工程、機器學習等技術進行數(shù)據(jù)處理，進而發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題甚至作出預測。這種能力使得機器能夠表現(xiàn)出類似人腦的

反應，具有一定的“智能”。2023年，ChatGPT-4正式發(fā)布，其作為生成式人工智能大模型，以獨特的多模態(tài)學習能力正在引發(fā)全球科技界的劇變。人工智能大模型是集智能感知、分析、決策、執(zhí)行等功能于一體的泛在智能技術，通過深度融合數(shù)據(jù)、算力和算法等各要素，旨在實現(xiàn)生產(chǎn)要素優(yōu)化配置［1］。傳統(tǒng)人工智能走的是專用化道路，影響范圍有限，人工智能大模型的出現(xiàn)徹底改變了人工智能的走向，開始從專用化邁向通用化，由此產(chǎn)生的影響是跨行業(yè)、變革性的。

1.2" "具身認知

具身認知也被稱為身體性認知，是通過身體與外界交互進行認知。具身強調認知對身體的依賴性，視身體為學習主體，身體是感知世界、建構意義的參照與媒介，參照體現(xiàn)為認知臨在感的獲得，媒介體現(xiàn)為身體與環(huán)境交互，認知形成于身體在環(huán)境中對活動形式及交互的體驗［2］。具身認知環(huán)境指的是基于具身認知理論的身心融合、主客一體而建立的心智、大腦、身體、空間相互感知和嵌入的學習環(huán)境。具身認知環(huán)境以具身交互和具身技術為基礎，主要有兩個加工過程：一是來源于外部環(huán)境刺激的加工過程，表現(xiàn)為人對外部刺激的感知、調節(jié)，即具身；二是源自內(nèi)部主體意識的加工過程，表現(xiàn)為人對知識、意義的主動解釋、構造，即認知。具身認知被認為是有效學習的最直接體驗。

1.3" "深度學習

學習是有層次的，并且是逐漸深入的。在教育領域中，深度學習是指借助具有整合作用的實際問題激活深層動機、開展具身交互和高階思維、促進深度理解和實踐創(chuàng)新并產(chǎn)生深遠影響的個性化學習樣態(tài)［3］。其主要有兩方面特質：一是思想特質。深度學習是觸及心靈深處的學習，是深入知識內(nèi)核的學習，是體現(xiàn)生命本質的學習。觸及心靈深處表現(xiàn)為愉悅體驗學習，深入知識內(nèi)核表現(xiàn)為意義建構學習，體現(xiàn)生命本質表現(xiàn)為智慧生成學習。二是實踐特質。深度學習是激活深層動機的學習，是基于具身交互和高階思維的學習，是促進深度理解和實踐創(chuàng)新的學習。激活深層動機表現(xiàn)為自主探究學習，具身交互和高階思維表現(xiàn)為具身認知學習，深度理解和實踐創(chuàng)新表現(xiàn)為解決問題學習。深度學習是最為理想的學習形式。

2" " "人工智能支持下具身認知環(huán)境的形成

進入信息化時代，技術的入場使人以信息化的方式存在，所產(chǎn)生的積極作用是明顯的，但也出現(xiàn)了一些新的問題。由于物理層面的交互開始讓位于數(shù)字界面的交互，身體直接參與的在場功能被弱化甚至被消解，導致學習者出現(xiàn)臨場感不足、參與度不高等問題，引發(fā)認知失范。人工智能技術對具身認知的影響是雙向的，一方面拓展了學習者的感知范圍、能力，獲得良好的“臨在”、真實、強交互等沉浸體驗；另一方面促使隱性外部信息顯性化，有效提升外部信息呈現(xiàn)、傳播效果，增強學習者對環(huán)境的依存感［4］。人工智能技術的應用不僅豐富了具身交互的方式、方法、途徑，還優(yōu)化了具身交互結構。在新的認知環(huán)境中，具身交互是教師、人工智能、學習者彼此之間的交互。人工智能及相關技術的應用較好解決了具身交互問題，使學習者以“在場”方式參與到各項學習活動中，極大促進了具身認知環(huán)境形成。

人工智能支持下的具身認知環(huán)境有“直接在場”和“間接在場”兩種形態(tài)。直接在場形態(tài)中，具身交互發(fā)生于現(xiàn)實環(huán)境中，具身技術直接作用于學習者，以延伸感知、加強體驗；間接在場形態(tài)中，具身交互不是發(fā)生于現(xiàn)實環(huán)境，而是學習者借助具身技術打破時空限制，在不同數(shù)字空間的遠程“在場”。鑒于“間接在場”具身認知環(huán)境臨在感不足，需要積極利用人工智能等具身技術進一步拓展學習者的感知范圍、增強學習者的感知能力，賦予學習者高真實性、強交互性等沉浸體驗。這也是“間接在場”具身認知環(huán)境最顯著的特征——人與環(huán)境的融合即“在場”?；谌斯ぶ悄艿木呱碚J知環(huán)境是以學習者為中心的虛實混合環(huán)境，強調認知中學習者主體的具身交互參與性，突出人工智能技術與環(huán)境的深度融合性，表明認知學習環(huán)境的動態(tài)性、發(fā)展性，體現(xiàn)認知學習成果的體驗性、生成性。

3" " "高校學習者深度學習的主要特征

3.1" "是真正促進學習者個性發(fā)展的學習

深度學習是真正促進學習者個性發(fā)展的學習，主要體現(xiàn)為兩個方面：一是精準識別學習者個性特征。人工智能技術應用為精準識別、全面分析學習者的個性特征提供了支持，無論是學習者的學習興趣、風格、動機和已有知識等基礎維度的個性特征，還是學習者的學習、思維、創(chuàng)新等方面能力和態(tài)度、情感等高階維度的個性特征，都可以進行跟蹤、監(jiān)測并構建學習者模型。二是動態(tài)生成個性化學習目標。人工智能時代，基于構建的學習者模型，借助數(shù)據(jù)挖掘、多模態(tài)分析、智能測評等技術準確分析出“學習差距”，可以根據(jù)學習進程、效果進行動態(tài)調整，進而為每一位學習者確定個性化的學習目標。

3.2" "是一種具身交互的陪伴式學習

在傳統(tǒng)“間接在場”形態(tài)認知環(huán)境中，學習者很容易因獨自學習而出現(xiàn)自制力下降、注意力分散、情感“空虛”等導致學習過程中斷?；谌斯ぶ悄芎途呱碚J知環(huán)境的深度學習較好解決了學習過程中學習者的情感缺失問題，是一種具身交互的陪伴式學習。通過具身交互，學習者之間可以進行交流及情感反饋，實現(xiàn)對學習者的情感陪伴；通過具身交互，學習者與認知環(huán)境間“相互感知”而獲得“在場”體驗，實現(xiàn)對學習者的空間陪伴；通過具身交互，學習者、教師、人工智能環(huán)境之間就知識進行“糾纏”，實現(xiàn)對學習者的學習陪伴。學習者情感、體驗的滿足是深度學習開展的重要條件。

3.3" "是具有涌現(xiàn)、通用特點的智慧學習

人工智能在深度學習中的應用，使學習者可以在有限的時間內(nèi)利用、學習、理解更多的資源、模式、特征，進而處理更加復雜的、具有挑戰(zhàn)性的學習任務。當學習者保持這樣深度學習的時間足夠長，就會涌現(xiàn)出很多意料之外的智慧，使得生成智慧成為深度學習最突出的特征。這些通過深度學習生成的智慧除具有功能強大性、長期有效性外，還具有廣泛通用性，可以用于解決、指導其他不同類型的問題、任務，表現(xiàn)出較高的邊際價值和推廣性，這些特性都是傳統(tǒng)學習方式生成的智慧所不能企及的。基于人工智能和具身認知環(huán)境的深度學習是真正的智慧學習。

3.4" "是符合人未來發(fā)展要求的理想學習

發(fā)展目標上，深度學習兼顧人的認知、情感、意志等多維度發(fā)展。外顯形式上，深度學習既是方式，也是目的。學習目標上，深度學習關注“理解、分析、應用、創(chuàng)造”等高階維度目標。學習內(nèi)容上，深度學習既關注概念性、事實性知識，也關注良構、非良構問題。學習內(nèi)容不同導致學習過程不同，深度學習過程更加注重學習者對知識的反思、整合、運用、創(chuàng)造。學習資源上，可以根據(jù)學習者的個性特征、所處情境等有針對性地提供所需資源。學習策略上，可以利用學習者模型動態(tài)生成、推薦和選擇。認識視角上，拓展到了整體視角，視深度學習為學習者、教師、環(huán)境三者的具身交互。

4" " "高校學習者深度學習開展策略

4.1" "增強具身認知環(huán)境統(tǒng)一性，強化具身交互功能

具身交互的實現(xiàn)、具身體驗的獲得很大程度上取決于具身認知環(huán)境各要素之間的融合度，即具身認知環(huán)境的統(tǒng)一性，要求具身認知環(huán)境所涉各場景之間可以無縫切換，與學習相關的活動、行為都可以順暢地跨場景遷移、實施，使學習者體驗到真實的“在場”感?？梢赃\用人工智能及相關技術高度模擬現(xiàn)實世界［5］。比如，利用沉浸式語言訓練技術創(chuàng)建與學習者相匹配的母語環(huán)境；運用情景感知、增強現(xiàn)實、人機接口等技術打破物理空間和虛擬空間之間交互的界限。具身認知環(huán)境的統(tǒng)一性越高，具身交互越容易實現(xiàn)，具身體驗越容易獲得，越容易促進學習者的深度學習。

4.2" "豐富學習支持服務場景，激發(fā)學習動機

學習的興趣、動機直接影響學習的主動性、持續(xù)性及精力投入。調動、激發(fā)學習者的學習動機，克服頭腦中因知識“堆積、分離”給學習活動帶來的不利影響，實現(xiàn)淺層學習向深度學習轉變，是促使學習者深度學習開展的有效途徑。可以嘗試通過豐富具身認知環(huán)境下的學習支持服務場景調動學習者的學習積極性，激發(fā)學習者的深度學習動機。比如，基于智能搜索技術，為學習者設計、推送個性化、充足、適合的學習資源；基于智能學習系統(tǒng)，為學習者提供提問、答疑、導航和社交等服務；基于智能測評系統(tǒng)，給予學習者學習方法、策略等反饋；基于信息可視化方法，繪制學習者成長曲線，以提高學習滿意度；等等。

4.3" "加強新舊知識聯(lián)系，促使認知向深度理解轉變

信息化時代，信息的碎片化特點加劇了學習者頭腦中本身就以“片段”形式存在的知識的碎片化，同時受已有知識、經(jīng)驗局限性和遺忘因素的影響，新舊知識之間的聯(lián)系不足成為常態(tài)，影響到知識的遷移、應用和深度理解。對此，有必要借助人工智能技術幫助學習者強化新舊知識之間的聯(lián)系，促使學習者認知向深度理解轉變，主動開展深度學習。比如，利用學習者畫像技術，在精準分析學習者個性特征后，結合學習內(nèi)容確定學習者的“短板”，通過內(nèi)容分析、關聯(lián)分析等智能算法挖掘當前學習內(nèi)容所涉及的新舊知識，自動形成學習內(nèi)容、學習路徑并推薦給學習者，供學習者自主選擇開展學習，有效拓寬學習者的新舊知識聯(lián)系渠道。

4.4" "發(fā)揮跨領域知識重構優(yōu)勢，提升高階思維能力

高階思維的形成離不開對復雜、多樣知識的重構。在傳統(tǒng)認知環(huán)境中，知識重構的效率直接限制了高階思維的形成，可以發(fā)揮人工智能的跨領域知識重構優(yōu)勢，助力學習者高階思維能力的提升［6］。比如，運用跨媒體智能檢索、關聯(lián)分析等技術收集、篩選、整合來自不同媒體、領域的信息、知識，應用云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘等技術構建知識倉庫，利用語義分析、多模態(tài)分析等人工智能技術進行知識的挖掘、分析、關聯(lián)、演化、重組、表征、推理，繪制知識圖譜，重構知識體系，生成新的知識與技術，供學習者跨領域遷移、使用。

5" " "結束語

進入信息化時代之后，人工智能技術與教育教學改革之間的關系越發(fā)緊密、復雜。人工智能在教育領域的應用所產(chǎn)生的影響是深層次、變革性的，正在重塑教育生態(tài)。傳統(tǒng)的淺層學習逐漸被人工智能取代，認知環(huán)境正發(fā)生根本性改變，人們已經(jīng)意識到真正需要的是觸及生命本質的深度學習。上述所有變化、變革都要求我們必須正視人工智能，正視認知環(huán)境，正視深度學習。

主要參考文獻

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［3］陳明選，周亮.數(shù)智化時代的深度學習：從淺層記憶走向深度理解［J］.華東師范大學學報（教育科學版），2023（8）：53-62.

［4］余南平，張翌然.ChatGPT/生成式人工智能對教育的影響：大國博弈新邊疆［J］.華東師范大學學報（教育科學版），2023（7）：15-25.

［5］朱永新，楊帆.我國教育數(shù)字化轉型的現(xiàn)實邏輯、應用場景與治理路徑［J］.中國電化教育，2023（1）：1-7，24.

［6］盧迪，段世飛，胡科，等.人工智能教育的全球治理：框架、挑戰(zhàn)與變革［J］.遠程教育雜志，2020（6）：3-12.