人工智能與教學(xué)融合策略研究

人工智能與教學(xué)融合策略研究進(jìn)入21世紀(jì)以來，現(xiàn)代信息技術(shù)特別是人工智能快速融入人類社會的工作、學(xué)習(xí)、生活等各個(gè)領(lǐng)域，對現(xiàn)代社會產(chǎn)生了重大而深刻的影響。以人工智能技術(shù)導(dǎo)引的教學(xué)在表現(xiàn)形態(tài)、結(jié)構(gòu)功能、路徑方式等方面發(fā)生著深刻變化，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更加個(gè)性化、情境化和精準(zhǔn)化。可以說，人工智能技術(shù)已經(jīng)成為課程教學(xué)改革的巨大動(dòng)力、現(xiàn)實(shí)引擎和支持手段，既為教學(xué)深度變革提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力，也給教學(xué)變革帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，客觀理性認(rèn)識人工智能賦予教學(xué)變革的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，正確認(rèn)識人工智能對教育服務(wù)的工具性和支撐性功能，實(shí)現(xiàn)立德樹人根本任務(wù)，已成為重要而又緊迫的時(shí)代課題。01人工智能為教學(xué)變革賦能近年來，人工智能在教學(xué)中的運(yùn)用與實(shí)踐，越來越顯示出強(qiáng)勁、多重的優(yōu)勢功能。（一）發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢功能人工智能包括知識工程、專家系統(tǒng)、語音識別、視頻識別、語義分析、情感計(jì)算、眼動(dòng)追蹤、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等眾多領(lǐng)域的先進(jìn)智能技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)創(chuàng)新和變革的最為重要且有效的技術(shù)手段。比如，意圖識別技術(shù)，可用于發(fā)掘?qū)W習(xí)者的真實(shí)需求，然后根據(jù)這種個(gè)性化需求去提供對應(yīng)的個(gè)性化服務(wù)；知識捕手技術(shù)，可以捕捉文章中的不同類型知識點(diǎn)，并且為學(xué)習(xí)者推薦與該知識點(diǎn)相關(guān)的多種學(xué)習(xí)資料，以加深學(xué)習(xí)程度，拓展學(xué)習(xí)邊界，從而為學(xué)習(xí)者提供更有效的學(xué)習(xí)支持服務(wù)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)（AR教學(xué)）技術(shù)，可以提供知識具象化的服務(wù)需求，也就是通過構(gòu)建AR場景（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的場景），把抽象的知識具象化，以實(shí)現(xiàn)對知識點(diǎn)的立體生動(dòng)講解，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并促進(jìn)學(xué)生對知識的深入理解與掌握；虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)（VR教學(xué)）技術(shù)，可以提供多維交互體驗(yàn)的服務(wù)需求，也就是提供虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所需的課堂硬件、軟件、終端以及課程的完整解決方案，從而營造出前所未有的沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)；閃電估分技術(shù)，可以提供升學(xué)方面的服務(wù)需求。（二）創(chuàng)設(shè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，是既能提供一般的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具與資源，又能提供具有“虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”功能的新型學(xué)習(xí)環(huán)境。一般而言，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境必須有“虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”技術(shù)及相關(guān)學(xué)習(xí)工具與資源的支持。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是把圖像、視頻、音頻等數(shù)字信息并入現(xiàn)實(shí)空間，將客觀現(xiàn)實(shí)與虛擬環(huán)境相結(jié)合，使學(xué)習(xí)者與數(shù)字對象進(jìn)行互動(dòng)，為學(xué)習(xí)者帶來新的感受和體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)是由計(jì)算機(jī)生成的、模擬人和物存在的實(shí)際環(huán)境，可以讓人產(chǎn)生身臨其境的逼真感覺，在虛擬環(huán)境下感知現(xiàn)實(shí)世界。這兩種沉浸式技術(shù)能讓學(xué)生獲得對現(xiàn)實(shí)世界更全面、更真切的認(rèn)識和體會，進(jìn)而形成深層認(rèn)知能力。通過智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生認(rèn)同并主動(dòng)按需找到適合自己的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。（三）形成新型學(xué)習(xí)共同體在新型學(xué)習(xí)共同體中，教師作為共同體中的一員與學(xué)生一起學(xué)習(xí)，既可以從學(xué)生的視角觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程，及時(shí)了解所實(shí)施的教學(xué)策略、方法是否能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，還可以充分運(yùn)用各種數(shù)字化工具，在學(xué)生面臨困惑與挑戰(zhàn)時(shí)給予精準(zhǔn)的鼓勵(lì)和幫助，并提供相應(yīng)反饋，從而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主探究和解決問題能力。在學(xué)生與教師、同伴建立的新型學(xué)習(xí)共同體中，學(xué)生不再是簡單理解知識，而是可以及時(shí)向教師和同伴反饋個(gè)人的學(xué)習(xí)進(jìn)程，一起討論學(xué)習(xí)效果，學(xué)生能持續(xù)利用數(shù)字化學(xué)習(xí)工具與資源探究新內(nèi)容、新概念、新信息或提出新觀點(diǎn)，運(yùn)用數(shù)字化工具與資源共同解決相關(guān)的社會現(xiàn)實(shí)問題。（四）促進(jìn)精準(zhǔn)教學(xué)實(shí)施在教學(xué)活動(dòng)過程中，按照學(xué)科學(xué)習(xí)目標(biāo)，充分利用信息技術(shù)，能為學(xué)生建立起完整的學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)，為教師、班級、年級、學(xué)科組和學(xué)校建立教學(xué)、教師整體情況的大數(shù)據(jù)，分類建立個(gè)性化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)和多種形式的課程教學(xué)資源，最大限度地實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)師資資源和典型學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的共享、共用。依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)，可以形成學(xué)生的知識內(nèi)容和相應(yīng)學(xué)科的學(xué)習(xí)調(diào)控系統(tǒng)，幫助學(xué)生及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)方式，完成既定的學(xué)習(xí)任務(wù)。教師依據(jù)班級學(xué)生總體學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)安排，進(jìn)而為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)建議。教研部門可以依據(jù)教師實(shí)際教學(xué)情況的大數(shù)據(jù)，有針對性地組織教師開展研修活動(dòng)，為開展精準(zhǔn)教學(xué)提供保障。02積極應(yīng)對人工智能對教學(xué)的挑戰(zhàn)2017年7月，國務(wù)院頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出“構(gòu)建一個(gè)體系、把握雙重屬性、堅(jiān)持三位一體、強(qiáng)化四大支撐”總體布局；2019年2月，中共中央、國務(wù)院發(fā)布《中國教育現(xiàn)代化2035》，提出“建設(shè)智能化校園，統(tǒng)籌建設(shè)一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺”。利用現(xiàn)代技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；逃c個(gè)性化培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合。基于國家政策驅(qū)動(dòng)，人工智能在教學(xué)領(lǐng)域的影響廣泛而深刻：人工智能將使人們的學(xué)習(xí)活動(dòng)更加便捷，更有利于服務(wù)學(xué)習(xí)者的個(gè)性化需求，有針對性地幫助學(xué)習(xí)者提升思想品德和認(rèn)知能力。然而，現(xiàn)實(shí)的狀況是，在人工智能技術(shù)全方位、多層次對教學(xué)的深度滲透中，教師面臨多重挑戰(zhàn)。（一）教學(xué)模式的重構(gòu)傳統(tǒng)教學(xué)是在相對固定的時(shí)空中有計(jì)劃進(jìn)行的知識傳遞活動(dòng)，這是一種典型的“人—人”互動(dòng)交流模式，教師以班級組織教學(xué)和傳授知識是基本形態(tài)，具有顯著的穩(wěn)定性、連續(xù)性和效率性特征。盡管歷經(jīng)幾百年的變革，但仍為學(xué)校主導(dǎo)的教學(xué)模式。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在教學(xué)中的滲透和運(yùn)用，特別是人工智能技術(shù)對教學(xué)的驅(qū)動(dòng)，原先的“人—人”互動(dòng)交流模式就會變成“人—機(jī)（技）—人”的模式，而且里面的“機(jī)”也賦予了人的智力元素，許多本來由教師設(shè)計(jì)和實(shí)施的環(huán)節(jié)或方面，有可能被人工智能技術(shù)或機(jī)器所替代，進(jìn)一步增強(qiáng)了教學(xué)的精準(zhǔn)性、動(dòng)態(tài)性和時(shí)效性。在這種情況下，原先教學(xué)的穩(wěn)定性、計(jì)劃性和連續(xù)性被打破，單一的“人—機(jī)”交流互動(dòng)模式面臨整體性重構(gòu)，以適應(yīng)人工智能對教學(xué)帶來的沖擊。（二）教師社會角色的重塑人工智能時(shí)代，知識的增長速度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過個(gè)體的知識學(xué)習(xí)速度，通過教學(xué)向?qū)W生傳遞一切知識的理想已不現(xiàn)實(shí)。這使得教師關(guān)于知識、技能的許多常規(guī)教學(xué)工作，在人工智能的助力下做得更快、更準(zhǔn)、更好，如學(xué)習(xí)內(nèi)容資源的自動(dòng)推送、自動(dòng)出題和作業(yè)批閱、智能學(xué)習(xí)診斷和反饋、智能化學(xué)習(xí)情境模擬等。但是如何正確處理人類主體與機(jī)器主體在教學(xué)中的協(xié)同關(guān)系，將人的力量與機(jī)器的力量更好結(jié)合起來共同促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升，對于教師來說將是全新的實(shí)踐課題。因此，教師僅僅作為知識傳授者的社會角色受到挑戰(zhàn)，需要重新思考和定義自身的社會角色，學(xué)會與機(jī)器主體協(xié)同教學(xué)，成為每個(gè)教師必須面對的重大課題。（三）學(xué)生學(xué)習(xí)對技術(shù)的過度依賴首先，人工智能融入教學(xué)之后，必將加速打破教學(xué)實(shí)施的時(shí)空限制，學(xué)生將處在一個(gè)線上與線下相結(jié)合、虛擬與現(xiàn)實(shí)相融合的智能化學(xué)習(xí)環(huán)境中。無論教師主導(dǎo)下的學(xué)習(xí)還是線上線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)，都需要學(xué)生具有高度的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自覺性；從在教室中依靠書本的符號性學(xué)習(xí)走向虛實(shí)交融的情境化學(xué)習(xí)，需要學(xué)生學(xué)會保持清醒的現(xiàn)實(shí)意識。但隨著人工智能技術(shù)在教學(xué)中的全方位滲透，可能導(dǎo)致學(xué)生對虛擬世界產(chǎn)生過度依賴，使其沉溺在虛幻的現(xiàn)實(shí)中迷失真實(shí)的自我。因此，人工智能技術(shù)融入教學(xué)，在為學(xué)生實(shí)現(xiàn)即時(shí)化、精準(zhǔn)化、個(gè)性化學(xué)習(xí)便利支持的同時(shí)，也蘊(yùn)含著學(xué)生成長的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)?；谒惴ǖ木珳?zhǔn)預(yù)測可能會制約學(xué)生主動(dòng)作出自由選擇，使學(xué)生降低自主決策、承擔(dān)責(zé)任的意愿和勇氣，久而久之甚至?xí)粰C(jī)器算法掌控和“奴役”。同時(shí)，對智能測評、智能推薦等智能技術(shù)的過度盲從和依賴，很可能使學(xué)生生活于“信息繭房”和“小圈子共識”的桎梏之中，導(dǎo)致學(xué)生故步自封，排斥社會溝通，進(jìn)而必將阻礙學(xué)生的自我更新和全面健康成長。這些潛在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)無疑在促進(jìn)學(xué)生增強(qiáng)信息辨別能力、主動(dòng)反思能力和社會溝通能力等方面提出了重要的教學(xué)挑戰(zhàn)。（四）教學(xué)倫理秩序的重建人機(jī)協(xié)同教學(xué)的智能化時(shí)代，傳統(tǒng)的教師和學(xué)生雙主體教學(xué)倫理關(guān)系結(jié)構(gòu)將面臨教師、學(xué)生和智能化機(jī)器或技術(shù)構(gòu)成的新型倫理交互結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)。如何在教學(xué)中重新建立新的人與人、人與類人機(jī)器、類人機(jī)器與類人機(jī)器相處的行為規(guī)范，這對以人為主體的傳統(tǒng)教學(xué)倫理觀念來說，無疑是前所未有的沖擊。隨著人工智能技術(shù)在教學(xué)中的深度應(yīng)用，技術(shù)自主性的日益膨脹對人類主體性發(fā)展帶來威脅，甚至很可能會出現(xiàn)技術(shù)對人的反向馴化。教師可以借助大規(guī)模、全方位、不間斷的人工智能識別、診斷和分析技術(shù)，輕易實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的嚴(yán)密控制，從而導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知發(fā)展固化和主體地位的弱化，進(jìn)而可能背離教學(xué)促進(jìn)個(gè)體主動(dòng)健康發(fā)展的初衷。此外，人工智能的主要基礎(chǔ)是大數(shù)據(jù)，在教學(xué)活動(dòng)過程中產(chǎn)生的形態(tài)、行為、成績、情感與交互等方面的數(shù)據(jù)將被人工智能系統(tǒng)收集、存儲和使用，眾多的數(shù)據(jù)采集很可能會給學(xué)生心理與精神層面造成威脅，也存在個(gè)人隱私信息的泄露風(fēng)險(xiǎn)，會對學(xué)生的健康成長產(chǎn)生一定的負(fù)面效應(yīng)。03教學(xué)變革的應(yīng)對建議（一）努力堅(jiān)守教學(xué)的人文主義立場蘋果公司CEO庫克曾說：“我并不擔(dān)心機(jī)器會像人一樣思考，但我擔(dān)心人像機(jī)器一樣思考?！比说陌l(fā)展是目的，技術(shù)是促進(jìn)人更好發(fā)展的手段，人工智能不可能替代教師個(gè)性化的教學(xué)設(shè)計(jì)和生成性的教學(xué)實(shí)施以及學(xué)生主體有意識、有情感的學(xué)習(xí)。智能時(shí)代的教學(xué)變革，必須堅(jiān)持育人為本的教育理念，弘揚(yáng)人的主體性，要始終以促進(jìn)“人的全面和個(gè)性發(fā)展”為根本價(jià)值導(dǎo)向。因此，教育工作者要始終立足人的身心全面發(fā)展，理性看待人工智能技術(shù)的“雙刃劍”作用，在教學(xué)中保持理性自由與情感自由，堅(jiān)定維護(hù)教學(xué)過程中人的尊嚴(yán)與價(jià)值。同時(shí)，在維持教學(xué)自主性的基礎(chǔ)上推進(jìn)人與智能技術(shù)的有效協(xié)同，通過人機(jī)協(xié)同實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量、更加公平的教學(xué)，促進(jìn)每個(gè)學(xué)生的主動(dòng)健康成長。只有始終堅(jiān)守“人是目的”，始終把“人”置于教育的中心，發(fā)掘人的潛能，喚醒人的價(jià)值，啟發(fā)人的智慧，才能從容應(yīng)對人工智能時(shí)代帶來的重大挑戰(zhàn)。（二）遵循智能化教學(xué)倫理規(guī)范人機(jī)協(xié)同教學(xué)，建立在海量數(shù)據(jù)、復(fù)雜算法和強(qiáng)大算力的技術(shù)基礎(chǔ)之上。如果缺乏必要規(guī)范，人機(jī)協(xié)同教學(xué)就可能演變?yōu)橹悄軝C(jī)器支配下的無情感教學(xué)，學(xué)生也將可能陷入“信息繭房”的束縛中走向片面發(fā)展。因此，合教育目的地運(yùn)用人工智能，是促進(jìn)人機(jī)協(xié)同教學(xué)良性發(fā)展的基本前提。一是要結(jié)合教育領(lǐng)域?qū)嶋H，確立人機(jī)協(xié)同教學(xué)中的基本教學(xué)倫理原則，如尊重人類自主原則、預(yù)防傷害原則、公平原則和可解釋原則等，確保人工智能技術(shù)在教學(xué)中的合法性、合道德性和穩(wěn)健性。二是要研制人工智能教學(xué)倫理規(guī)范指南，積極探索建立人機(jī)協(xié)同教學(xué)中倫理風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督、評估、預(yù)警與應(yīng)急機(jī)制。同時(shí)，還需要出臺相應(yīng)的法律法規(guī)、責(zé)任清單和問責(zé)機(jī)制，為研發(fā)者、使用者、受用者和管理者等不同主體提供正確的行動(dòng)引領(lǐng)。三是加強(qiáng)教師的倫理反思能力培養(yǎng)，使教師在教學(xué)中保持能動(dòng)性和自主性，防止教學(xué)決策中的算法濫用和算法替代。四是開展與人工智能相關(guān)的倫理教育，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中正確認(rèn)識并妥善處理與類人智能的交互關(guān)系，防止自己在使用人工智能技術(shù)中對他人造成傷害。（三）科學(xué)研判人工智能融入教學(xué)的契合度教學(xué)承擔(dān)著培養(yǎng)人的直接使命，是非常復(fù)雜多變的。選擇何種智能信息技術(shù)、哪些智能技術(shù)能適應(yīng)不斷變化的教學(xué)實(shí)踐，需要科學(xué)分析和研判。一是優(yōu)化育人環(huán)境，有序引入人工智能系統(tǒng)，建設(shè)智慧校園，為師生提供更加舒適、安全、便捷和更能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求的教學(xué)物理環(huán)境。同時(shí)，發(fā)揮虛擬技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)、自然交互技術(shù)等智能技術(shù)的優(yōu)勢，打破教學(xué)時(shí)空的限制，不斷擴(kuò)大場景互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與社會的真實(shí)鏈接，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)數(shù)字化、真實(shí)性、高體驗(yàn)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。二是精準(zhǔn)了解學(xué)情，合理運(yùn)用智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供的精準(zhǔn)診斷和分析，促進(jìn)教師更加深入了解學(xué)生，提供精準(zhǔn)教學(xué)支持，逐步實(shí)現(xiàn)大規(guī)模個(gè)性化教學(xué)。（四）積極培育教師智能教育素養(yǎng)人工智能時(shí)代，培養(yǎng)真正具有育人能力的教師將成為一項(xiàng)普遍而急迫的任務(wù)。教師不僅自身需要熟練運(yùn)用智能技術(shù)，更要學(xué)會做人工智能無法完成的工作，即學(xué)會培養(yǎng)學(xué)生具有區(qū)別于人工智能的正確價(jià)值觀、必備品