人工智能的未來、網(wǎng)絡(luò)主題探究與教學(xué)App

1、    人工智能的未來、網(wǎng)絡(luò)主題探究與教學(xué)app    孟延豹前言：本月沒有找到合適的文章來進行合作，對于筆者而言是個非常悲慘的消息得自己爬格子了。當然，這對于筆者而言又是好消息，讓自己通過尋找適合本欄目的素材和整合素材的過程，重新梳理一下，究竟我們在教學(xué)app領(lǐng)域都需要些什么，都需要學(xué)習(xí)什么，需要做什么，我們能為我們的“上帝”學(xué)習(xí)者提供什么，這背后所蘊含的行為邏輯、價值邏輯、未來走向是什么。對于教學(xué)的主導(dǎo)者教師來說，對于他們面對未來的努力，我們又能提供什么幫助呢？簡單地思考一下，就會發(fā)現(xiàn)要回答的問題其實很多，這也不是筆者的小小的腦袋瓜能歸納出來的，本期

2、文章，筆者想用一種漫談的形式，大概來描述一下，在筆者學(xué)習(xí)過程中大致能夠總結(jié)出的一些東西，希望能夠為讀者們提供一些幫助，哪怕是能夠提供一些讓讀者批判的素材也好！最近看了重慶聚奎中學(xué)的張渝江老師在今日教育上發(fā)表的一篇名為人工智能與教學(xué)變革的文章，筆者對張渝江老師這篇文章的整體思想還沒有完全吃透，也就不去進行分析和評價，但張渝江老師在文中引用的一個美國人寫的有關(guān)未來的“學(xué)習(xí)故事”卻引發(fā)了筆者深深的思考。故事梗概這個故事比較簡單，里面就是一些我們看過的科幻片的情節(jié)，為了能讓讀者更好地理解，筆者根據(jù)張渝江老師的文章，將故事縮寫如下：故事發(fā)生的時間設(shè)定在2021年，講述的是一位夢想成為航天工程師的14歲女

3、孩安娜，在她的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)“私人向?qū)А迸c“虛擬助手”引導(dǎo)下進行航天項目的學(xué)習(xí)。她的“私人向?qū)А笔且慌_融合了高級人工智能與認知分析功能的學(xué)習(xí)終端，能夠像安娜的父母和科學(xué)教師一樣和安娜溝通交流，并將安娜的學(xué)習(xí)過程及時讓他們充分了解。“私人向?qū)А敝饕P(guān)注安娜的學(xué)習(xí)行為和心理。學(xué)習(xí)資源還需要通過互聯(lián)網(wǎng)與具備專業(yè)航天知識的智能化“虛擬助手”協(xié)同配合，幫助安娜制訂她的專屬學(xué)習(xí)計劃?！八饺讼?qū)А迸c“虛擬助手”為安娜制訂個人的學(xué)習(xí)計劃，包括數(shù)字化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、虛擬現(xiàn)實游戲、實踐機會以及與專業(yè)的航空工程師互動的機會。安娜的學(xué)習(xí)計劃是在學(xué)校的“虛擬學(xué)習(xí)中心”執(zhí)行的，“私人向?qū)А币才c該中心實時聯(lián)通，在那里安娜與另外一些學(xué)

4、生一起測試在云環(huán)境下航天飛行器時長為2小時的模擬飛行，并在研究中設(shè)計出飛行器的真實尺寸。通過這樣的方式，全球的學(xué)習(xí)者都可以參與進來，互相競爭或在某些環(huán)節(jié)互相幫助。學(xué)習(xí)者在研究中的進展速度、準確性和團隊協(xié)作能力等，將會被評估，并量化為相應(yīng)的分數(shù)。完成設(shè)計后，學(xué)校的3d打印機會幫安娜把飛行器的模型打印出來。安娜的科學(xué)教師通過安娜的“私人向?qū)А弊粉櫰鋵W(xué)習(xí)情況、得分情況以及學(xué)習(xí)模式，并及時提供反饋信息和指導(dǎo)。智能眼鏡會對安娜的眼部動作進行跟蹤記錄，“私人向?qū)А边M行測量并與其他學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)水平進行比較，反饋給教師，以便教師可隨時根據(jù)安娜的學(xué)習(xí)需求改變學(xué)習(xí)內(nèi)容并給予指導(dǎo)。利用學(xué)習(xí)中心的自適應(yīng)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)對

5、“虛擬助手”制訂的學(xué)習(xí)計劃進行協(xié)調(diào)，安娜的老師將在“私人向?qū)А鄙现匦屡渲冒材鹊膶W(xué)習(xí)情況展示板并展示安娜的進步情況。安娜隨時都可以自己改變學(xué)習(xí)目標，她的“私人向?qū)А闭故景鍟討B(tài)解釋先前已完成的工作，并與她的新目標進行匹配。安娜還可以通過許多社交媒體與她的朋友和家人分享她在學(xué)習(xí)上取得的進步?！八饺讼?qū)А睍阉膶W(xué)習(xí)情況圖示化并貫穿在她的小學(xué)、中學(xué)乃至工作后的整個學(xué)習(xí)過程中。故事背后的學(xué)習(xí)原理整個故事非常精彩，說它精彩不僅僅是因為故事展現(xiàn)的科技含量，更是故事背后深刻的學(xué)習(xí)原理，這簡直就是基于建構(gòu)主義和情境認知論搭建的完美的學(xué)習(xí)科學(xué)原理圖。首先，是面向?qū)W習(xí)者未來的教育目標的定義的巨大變化，未來社會希望

6、現(xiàn)在的學(xué)習(xí)者在未來能夠識別問題、解決問題，并且終身為社會作出貢獻，期待他們展示“適應(yīng)性專長”，教育的新目標其實是要為學(xué)生提供面向未來的學(xué)習(xí)創(chuàng)造的機會。其次，故事所展現(xiàn)的是，未來學(xué)習(xí)中所強調(diào)的建構(gòu)性、社會性、情境性、復(fù)雜性、默會性等，這種面向未來的學(xué)習(xí)，要求對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計一定要體現(xiàn)以上本質(zhì)。故事中所展現(xiàn)的新技術(shù)很多，但我們的任務(wù)就是要發(fā)現(xiàn)這些新技術(shù)與學(xué)習(xí)原理之間的關(guān)系，通過這些關(guān)系真正體會新的學(xué)習(xí)科學(xué)：（1）新技術(shù)的仿真模擬功能，能夠方便地把真實世界的問題帶入課堂。（2）很多新技術(shù)具有互動性，這就使得為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一種“能在做中學(xué)、及時得到反饋、不斷提煉自己的理解并建立新知的環(huán)境”比在非技

7、術(shù)環(huán)境下更容易，而且這種環(huán)境可以突破教室的束縛，根據(jù)學(xué)生的社會背景、家庭條件、性格情緒、多元智能、學(xué)習(xí)偏好等為其定制學(xué)習(xí)任務(wù)，并組建跨地域的學(xué)習(xí)共同體。（3）新技術(shù)能把難以理解的概念可視化，甚至是可模擬體驗化，這就提高了學(xué)習(xí)者對概念的理解，同時新技術(shù)能把學(xué)生的內(nèi)化可視化，這就大大提高了從學(xué)校情境遷移到非學(xué)校情境的可能性。（4）新技術(shù)還為學(xué)習(xí)者打通了通向巨大信息源的通道，故事中描述的除了數(shù)字圖書館的功能，還有可被學(xué)習(xí)者分析的真實世界的數(shù)據(jù)，還有被虛擬化、被代理的真實世界的學(xué)習(xí)共同體中的專家交流的機會。（5）故事中的學(xué)習(xí)是整合型的，項目式的，面向解決問題、面向創(chuàng)新的。（6）故事中的安娜的兩個人工智

8、能的關(guān)鍵角色“私人向?qū)А薄疤摂M助手”，其實就是我們身邊的機器人社團的輔導(dǎo)教師，還有輔導(dǎo)教師請來指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)的中科院“智能控制”專家，只不過在未來的場景下，他們變成了人工智能的角色，并能夠為更加廣泛的學(xué)習(xí)者提供服務(wù)，而這也就是新技術(shù)為學(xué)習(xí)這件事帶來的最大的貢獻。欄目思索當然，也許會有人問，這和筆者在這個小專欄里思考討論了兩年多的教學(xué)app有什么關(guān)系呢？以往的很多關(guān)于教學(xué)app的論述，主要都是一些案例型的描述，這些案例往往都能夠在一些具體的應(yīng)用場景上幫到一些教師，并可能激發(fā)他們在自己的其他應(yīng)用場景中嘗試一些相近的功能，去改善他們的教學(xué)。但隨著新技術(shù)的日新月異、教育改革的不斷提速，筆者發(fā)現(xiàn)，這種案例

9、式的方式已經(jīng)遠遠不能滿足教師們所面臨的未來的挑戰(zhàn)，似乎我們需要抽絲剝繭，把表象下的一些規(guī)律弄清楚。從學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的機制上上，張渝江老師的故事和美國伯克利大學(xué)發(fā)起的wise（web-based inquiry science environment）的運營理念很相近。wise（http：/）是由美國國家科學(xué)基金會（nsf）資助的、美國伯克利大學(xué)marcia.c.linn教授主持的“知識整合環(huán)境”（knowledge inte- gration environment，簡稱kie）研究計劃的主要研究成果。wise是一個操作簡單但功能強大的基于網(wǎng)絡(luò)進行科學(xué)探究的學(xué)習(xí)

10、環(huán)境，旨在促進科學(xué)知識學(xué)習(xí)和科學(xué)問題探究能力培養(yǎng)，學(xué)習(xí)者可在其中了解真實世界、分析各種現(xiàn)代科學(xué)觀點、親歷科學(xué)探究過程等。wise主要適用于412年級的學(xué)生，其中包含了一些與各國科學(xué)課程標準相匹配的精品項目。wise的實踐成果已經(jīng)說明了基于wise的探究學(xué)習(xí)活動對于科學(xué)教育具有非常明顯的優(yōu)勢。它不僅可以利用互聯(lián)網(wǎng)中的豐富資源，而且采用了適合科學(xué)探究的活動方式。而在wise整合平臺環(huán)境之上，伯克利的研究者們不僅自己進行進一步的開發(fā)，還以開放的心態(tài)，免費提供接口，聯(lián)合其他合作者，為學(xué)生們提供了非常多的教學(xué)app，包括繪圖/制圖工具、概念圖工具、思維導(dǎo)圖工具、學(xué)生檔案袋、討論論壇、學(xué)生筆記/學(xué)生評估工

11、具、意義建構(gòu)工具、學(xué)生空間、展示平臺等。wise還鼓勵教師、學(xué)生創(chuàng)建自己的項目網(wǎng)站，提供數(shù)據(jù)接口，并創(chuàng)建課程圖書館，供全世界的學(xué)習(xí)者觀摩學(xué)習(xí)。為了方便教師們利用wise進行教學(xué)，wise還提供了多種教學(xué)管理工具，讓教師能對自己進行中的項目進行管理，還能收集學(xué)生的學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)，并對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行評估。平臺還可以引入第三方專家角色對項目進行指導(dǎo)，與學(xué)生們互動，解答學(xué)生問題。筆者一直認為，教師未來對于教學(xué)app的應(yīng)用，不是一系列應(yīng)用使用的簡單堆砌，而是基于一個大的面向?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)平臺的基于項目結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)功能、學(xué)習(xí)類型的一系列教學(xué)app群，如果沒有統(tǒng)一的底層架構(gòu)，使用者就要考慮利用資源規(guī)劃整

12、合、數(shù)據(jù)采集的方式來自建一個這樣的架構(gòu)，而教學(xué)app是針對不同教學(xué)場景解決不同場景中的教學(xué)任務(wù)、學(xué)習(xí)任務(wù)的手段。這些教學(xué)app通過信息技術(shù)提供至少如下的應(yīng)用場景：（1）通過使用各類媒體（視頻、vr、互動媒體）、演示、模擬仿真技術(shù)與具體的數(shù)據(jù)、實踐科學(xué)家建立互聯(lián)網(wǎng)連接，把真實世界的問題帶入課堂。（2）用技術(shù)提供“腳手架”支持以擴大學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力，幫助學(xué)生思考理解的路徑，腳手架允許學(xué)習(xí)者參與復(fù)雜的認知活動。（3）技術(shù)使學(xué)習(xí)者有更多機會獲得來自軟件導(dǎo)師（私人向?qū)В?、教師和同伴以及項目專家的反饋，反思他們自己的學(xué)習(xí)過程，接受循序漸進式的指導(dǎo)，提高其學(xué)習(xí)和推理水平。（4）使用技術(shù)創(chuàng)建本地的和全球的，包

13、括教師、管理者、學(xué)生、家長和其他有興趣的學(xué)習(xí)者在內(nèi)的學(xué)習(xí)共同體。（5）實用技術(shù)可以擴大教師學(xué)習(xí)的機會。以上的場景如果在理想狀況下，應(yīng)該是在一個大數(shù)據(jù)小應(yīng)用的場景下實現(xiàn)，如果沒有，就要靠使用者自己采用小應(yīng)用數(shù)據(jù)采集、自建數(shù)據(jù)倉庫的形式來進行，當然這種數(shù)據(jù)倉庫不一定是要在高技術(shù)條件下的，也可以是圖書館式管理的，只要能夠?qū)?shù)據(jù)進行增刪改的操作即可。這后面其實就隱藏了一個問題，就是未來的學(xué)習(xí)場景對于未來教師的挑戰(zhàn)是否超越了當前教師普遍的能力范疇呢？我們可能樂于見到一些漂亮的實驗個案在我們的國家涌現(xiàn)，但是如何能夠在我們國家見到wise這樣的嘗試？或者我們彎道超車，直接把張渝江老師講的故事提前實現(xiàn)呢？后記限于文章篇幅和筆者的精