作者 | 中國教科院課程與教學研究所所長、研究員郝志軍，中國教科院副研究員楊穎東
來源 | 《人民教育》2022年第20期
進入21世紀以來，現(xiàn)代信息技術特別是人工智能快速融入人類社會的工作、學習、生活等各個領域，對現(xiàn)代社會產(chǎn)生了重大而深刻的影響。以人工智能技術導引的教學在表現(xiàn)形態(tài)、結構功能、路徑方式等方面發(fā)生著深刻變化，使學生的學習更加個性化、情境化和精準化。可以說，人工智能技術已經(jīng)成為課程教學改革的巨大動力、現(xiàn)實引擎和支持手段，既為教學深度變革提供了強大的推動力，也給教學變革帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。因此，客觀理性認識人工智能賦予教學變革的機遇和挑戰(zhàn)，正確認識人工智能對教育服務的工具性和支撐性功能，實現(xiàn)立德樹人根本任務，已成為重要而又緊迫的時代課題。
近年來，人工智能在教學中的運用與實踐，越來越顯示出強勁、多重的優(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、情感計算、眼動追蹤、虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）等眾多領域的先進智能技術，是實現(xiàn)教育教學創(chuàng)新和變革的最為重要且有效的技術手段。比如，意圖識別技術，可用于發(fā)掘學習者的真實需求，然后根據(jù)這種個性化需求去提供對應的個性化服務；知識捕手技術，可以捕捉文章中的不同類型知識點，并且為學習者推薦與該知識點相關的多種學習資料，以加深學習程度，拓展學習邊界，從而為學習者提供更有效的學習支持服務；增強現(xiàn)實教學（AR教學）技術，可以提供知識具象化的服務需求，也就是通過構建AR場景（增強現(xiàn)實的場景），把抽象的知識具象化，以實現(xiàn)對知識點的立體生動講解，從而提升學生的學習興趣并促進學生對知識的深入理解與掌握；虛擬現(xiàn)實教學（VR教學）技術，可以提供多維交互體驗的服務需求，也就是提供虛擬現(xiàn)實技術所需的課堂硬件、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習體驗；閃電估分技術，可以提供升學方面的服務需求。
（二）創(chuàng)設智慧學習環(huán)境
智慧學習環(huán)境，是既能提供一般的數(shù)字化學習工具與資源，又能提供具有“虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實”功能的新型學習環(huán)境。一般而言，智慧學習環(huán)境必須有“虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實”技術及相關學習工具與資源的支持。增強現(xiàn)實是把圖像、視頻、音頻等數(shù)字信息并入現(xiàn)實空間，將客觀現(xiàn)實與虛擬環(huán)境相結合，使學習者與數(shù)字對象進行互動，為學習者帶來新的感受和體驗。虛擬現(xiàn)實是由計算機生成的、模擬人和物存在的實際環(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)實世界。這兩種沉浸式技術能讓學生獲得對現(xiàn)實世界更全面、更真切的認識和體會，進而形成深層認知能力。通過智慧學習環(huán)境，讓學生認同并主動按需找到適合自己的方式進行學習。
在新型學習共同體中，教師作為共同體中的一員與學生一起學習，既可以從學生的視角觀察學生的學習進程，及時了解所實施的教學策略、方法是否能達到預期目標，還可以充分運用各種數(shù)字化工具，在學生面臨困惑與挑戰(zhàn)時給予精準的鼓勵和幫助，并提供相應反饋，從而提高學生的自主學習、自主探究和解決問題能力。在學生與教師、同伴建立的新型學習共同體中，學生不再是簡單理解知識，而是可以及時向教師和同伴反饋個人的學習進程，一起討論學習效果，學生能持續(xù)利用數(shù)字化學習工具與資源探究新內容、新概念、新信息或提出新觀點，運用數(shù)字化工具與資源共同解決相關的社會現(xiàn)實問題。
在教學活動過程中，按照學科學習目標，充分利用信息技術，能為學生建立起完整的學習大數(shù)據(jù)，為教師、班級、年級、學科組和學校建立教學、教師整體情況的大數(shù)據(jù)，分類建立個性化學習網(wǎng)絡和多種形式的課程教學資源，最大限度地實現(xiàn)優(yōu)質師資資源和典型學生學習經(jīng)驗的共享、共用。
依據(jù)學生學習大數(shù)據(jù)，可以形成學生的知識內容和相應學科的學習調控系統(tǒng)，幫助學生及時調整學習進度和學習方式，完成既定的學習任務。教師依據(jù)班級學生總體學習情況數(shù)據(jù)，及時調整教學計劃和教學安排，進而為學生個性化學習提供指導建議。教研部門可以依據(jù)教師實際教學情況的大數(shù)據(jù)，有針對性地組織教師開展研修活動，為開展精準教學提供保障。
2017年7月，國務院頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出“構建一個體系、把握雙重屬性、堅持三位一體、強化四大支撐”總體布局；2019年2月，中共中央、國務院發(fā)布《中國教育現(xiàn)代化2035》，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)模化教育與個性化培養(yǎng)有機結合。基于國家政策驅動，人工智能在教學領域的影響廣泛而深刻：人工智能將使人們的學習活動更加便捷，更有利于服務學習者的個性化需求，有針對性地幫助學習者提升思想品德和認知能力。然而，現(xiàn)實的狀況是，在人工智能技術全方位、多層次對教學的深度滲透中，教師面臨多重挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)教學是在相對固定的時空中有計劃進行的知識傳遞活動，這是一種典型的“人—人”互動交流模式，教師以班級組織教學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，但仍為學校主導的教學模式。隨著現(xiàn)代信息技術在教學中的滲透和運用，特別是人工智能技術對教學的驅動，原先的“人—人”互動交流模式就會變成“人—機（技）—人”的模式，而且里面的“機”也賦予了人的智力元素，許多本來由教師設計和實施的環(huán)節(jié)或方面，有可能被人工智能技術或機器所替代，進一步增強了教學的精準性、動態(tài)性和時效性。在這種情況下，原先教學的穩(wěn)定性、計劃性和連續(xù)性被打破，單一的“人—機”交流互動模式面臨整體性重構，以適應人工智能對教學帶來的沖擊。
人工智能時代，知識的增長速度已遠遠超過個體的知識學習速度，通過教學向學生傳遞一切知識的理想已不現(xiàn)實。這使得教師關于知識、技能的許多常規(guī)教學工作，在人工智能的助力下做得更快、更準、更好，如學習內容資源的自動推送、自動出題和作業(yè)批閱、智能學習診斷和反饋、智能化學習情境模擬等。但是如何正確處理人類主體與機器主體在教學中的協(xié)同關系，將人的力量與機器的力量更好結合起來共同促進教學質量提升，對于教師來說將是全新的實踐課題。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，學會與機器主體協(xié)同教學，成為每個教師必須面對的重大課題。
首先，人工智能融入教學之后，必將加速打破教學實施的時空限制，學生將處在一個線上與線下相結合、虛擬與現(xiàn)實相融合的智能化學習環(huán)境中。無論教師主導下的學習還是線上線下相結合的學習，都需要學生具有高度的學習主動性和自覺性；從在教室中依靠書本的符號性學習走向虛實交融的情境化學習，需要學生學會保持清醒的現(xiàn)實意識。但隨著人工智能技術在教學中的全方位滲透，可能導致學生對虛擬世界產(chǎn)生過度依賴，使其沉溺在虛幻的現(xiàn)實中迷失真實的自我。
因此，人工智能技術融入教學，在為學生實現(xiàn)即時化、精準化、個性化學習便利支持的同時，也蘊含著學生成長的技術風險。基于算法的精準預測可能會制約學生主動作出自由選擇，使學生降低自主決策、承擔責任的意愿和勇氣，久而久之甚至會被機器算法掌控和“奴役”。同時，對智能測評、智能推薦等智能技術的過度盲從和依賴，很可能使學生生活于“信息繭房”和“小圈子共識”的桎梏之中，導致學生故步自封，排斥社會溝通，進而必將阻礙學生的自我更新和全面健康成長。這些潛在的技術風險無疑在促進學生增強信息辨別能力、主動反思能力和社會溝通能力等方面提出了重要的教學挑戰(zhàn)。
人機協(xié)同教學的智能化時代，傳統(tǒng)的教師和學生雙主體教學倫理關系結構將面臨教師、學生和智能化機器或技術構成的新型倫理交互結構的挑戰(zhàn)。如何在教學中重新建立新的人與人、人與類人機器、類人機器與類人機器相處的行為規(guī)范，這對以人為主體的傳統(tǒng)教學倫理觀念來說，無疑是前所未有的沖擊。隨著人工智能技術在教學中的深度應用，技術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，輕易實現(xiàn)對學生的嚴密控制，從而導致學生認知發(fā)展固化和主體地位的弱化，進而可能背離教學促進個體主動健康發(fā)展的初衷。
此外，人工智能的主要基礎是大數(shù)據(jù)，在教學活動過程中產(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)采集很可能會給學生心理與精神層面造成威脅，也存在個人隱私信息的泄露風險，會對學生的健康成長產(chǎn)生一定的負面效應。
蘋果公司CEO庫克曾說：“我并不擔心機器會像人一樣思考，但我擔心人像機器一樣思考。”人的發(fā)展是目的，技術是促進人更好發(fā)展的手段，人工智能不可能替代教師個性化的教學設計和生成性的教學實施以及學生主體有意識、有情感的學習。智能時代的教學變革，必須堅持育人為本的教育理念，弘揚人的主體性，要始終以促進“人的全面和個性發(fā)展”為根本價值導向。
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的“雙刃劍”作用，在教學中保持理性自由與情感自由，堅定維護教學過程中人的尊嚴與價值。同時，在維持教學自主性的基礎上推進人與智能技術的有效協(xié)同，通過人機協(xié)同實現(xiàn)更高質量、更加公平的教學，促進每個學生的主動健康成長。只有始終堅守“人是目的”，始終把“人”置于教育的中心，發(fā)掘人的潛能，喚醒人的價值，啟發(fā)人的智慧，才能從容應對人工智能時代帶來的重大挑戰(zhàn)。
人機協(xié)同教學，建立在海量數(shù)據(jù)、復雜算法和強大算力的技術基礎之上。如果缺乏必要規(guī)范，人機協(xié)同教學就可能演變?yōu)橹悄軝C器支配下的無情感教學，學生也將可能陷入“信息繭房”的束縛中走向片面發(fā)展。因此，合教育目的地運用人工智能，是促進人機協(xié)同教學良性發(fā)展的基本前提。
一是要結合教育領域實際，確立人機協(xié)同教學中的基本教學倫理原則，如尊重人類自主原則、預防傷害原則、公平原則和可解釋原則等，確保人工智能技術在教學中的合法性、合道德性和穩(wěn)健性。二是要研制人工智能教學倫理規(guī)范指南，積極探索建立人機協(xié)同教學中倫理風險監(jiān)督、評估、預警與應急機制。同時，還需要出臺相應的法律法規(guī)、責任清單和問責機制，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引領。三是加強教師的倫理反思能力培養(yǎng)，使教師在教學中保持能動性和自主性，防止教學決策中的算法濫用和算法替代。四是開展與人工智能相關的倫理教育，引導學生在學習中正確認識并妥善處理與類人智能的交互關系，防止自己在使用人工智能技術中對他人造成傷害。
教學承擔著培養(yǎng)人的直接使命，是非常復雜多變的。選擇何種智能信息技術、哪些智能技術能適應不斷變化的教學實踐，需要科學分析和研判。一是優(yōu)化育人環(huán)境，有序引入人工智能系統(tǒng)，建設智慧校園，為師生提供更加舒適、安全、便捷和更能滿足學生學習需求的教學物理環(huán)境。同時，發(fā)揮虛擬技術、增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實技術、自然交互技術等智能技術的優(yōu)勢，打破教學時空的限制，不斷擴大場景互聯(lián)，實現(xiàn)學校與社會的真實鏈接，為學生創(chuàng)設數(shù)字化、真實性、高體驗的智慧學習環(huán)境。二是精準了解學情，合理運用智能學習系統(tǒng)提供的精準診斷和分析，促進教師更加深入了解學生，提供精準教學支持，逐步實現(xiàn)大規(guī)模個性化教學。
人工智能時代，培養(yǎng)真正具有育人能力的教師將成為一項普遍而急迫的任務。教師不僅自身需要熟練運用智能技術，更要學會做人工智能無法完成的工作，即學會培養(yǎng)學生具有區(qū)別于人工智能的正確價值觀、必備品格、關鍵能力，從而真正落實立德樹人根本任務。
如何提升教師具備適應未來教學變革需要的智能教育素養(yǎng)？我們可以重點從三個方面入手。一是著眼人工智能技術發(fā)展的趨勢和特征，研制與之相符合的人工智能教育素養(yǎng)框架，并納入師范生培養(yǎng)、在職教師培訓方案。二是要與時俱進完善學校教研方式，將人工智能技術與教學的融合創(chuàng)新作為學校教研的重要主題和內容，自覺運用合適可行的人工智能技術創(chuàng)新學校教研模式。三是要鼓勵教師積極探索利用人工智能技術驅動教學變革，創(chuàng)新課堂教學模式，學會合理運用人工智能技術提高育人反思意識和應變能力。
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