人工智能与教学的合理性融合 ：优势、挑战与策略

进入21世纪以来，现代信息技术特别是人工智能快速融入人类社会的工作、学习、生活等各个领域，对现代社会产生了重大而深刻的影响。以人工智能技术导引的教学在表现形态、结构功能、路径方式等方面发生着深刻变化，使学生的学习更加个性化、情境化和精准化。可以说，人工智能技术已经成为课程教学改革的巨大动力、现实引擎和支持手段，既为教学深度变革提供了强大的推动力，也给教学变革带来了严峻挑战。因此，客观理性认识人工智能赋予教学变革的机遇和挑战，正确认识人工智能对教育服务的工具性和支撑性功能，实现立德树人根本任务，已成为重要而又紧迫的时代课题。

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人工智能为教学变革赋能

   近年来，人工智能在教学中的运用与实践，越来越显示出强劲、多重的优势功能。
  （一）发挥人工智能的优势功能
  人工智能包括知识工程、专家系统、语音识别、视频识别、语义分析、情感计算、眼动追踪、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等众多领域的先进智能技术，是实现教育教学创新和变革的最为重要且有效的技术手段。比如，意图识别技术，可用于发掘学习者的真实需求，然后根据这种个性化需求去提供对应的个性化服务；知识捕手技术，可以捕捉文章中的不同类型知识点，并且为学习者推荐与该知识点相关的多种学习资料，以加深学习程度，拓展学习边界，从而为学习者提供更有效的学习支持服务；增强现实教学（AR教学）技术，可以提供知识具象化的服务需求，也就是通过构建AR场景（增强现实的场景），把抽象的知识具象化，以实现对知识点的立体生动讲解，从而提升学生的学习兴趣并促进学生对知识的深入理解与掌握；虚拟现实教学（VR教学）技术，可以提供多维交互体验的服务需求，也就是提供虚拟现实技术所需的课堂硬件、软件、终端以及课程的完整解决方案，从而营造出前所未有的沉浸式学习体验；闪电估分技术，可以提供升学方面的服务需求。
 （二）创设智慧学习环境
  智慧学习环境，是既能提供一般的数字化学习工具与资源，又能提供具有“虚拟现实与增强现实”功能的新型学习环境。一般而言，智慧学习环境必须有“虚拟现实与增强现实”技术及相关学习工具与资源的支持。增强现实是把图像、视频、音频等数字信息并入现实空间，将客观现实与虚拟环境相结合，使学习者与数字对象进行互动，为学习者带来新的感受和体验。虚拟现实是由计算机生成的、模拟人和物存在的实际环境，可以让人产生身临其境的逼真感觉，在虚拟环境下感知现实世界。这两种沉浸式技术能让学生获得对现实世界更全面、更真切的认识和体会，进而形成深层认知能力。[1] 通过智慧学习环境，让学生认同并主动按需找到适合自己的方式进行学习。
  （三）形成新型学习共同体
  在新型学习共同体中，教师作为共同体中的一员与学生一起学习，既可以从学生的视角观察学生的学习进程，及时了解所实施的教学策略、方法是否能达到预期目标，还可以充分运用各种数字化工具，在学生面临困惑与挑战时给予精准的鼓励和帮助，并提供相应反馈，从而提高学生的自主学习、自主探究和解决问题能力。在学生与教师、同伴建立的新型学习共同体中，学生不再是简单理解知识，而是可以及时向教师和同伴反馈个人的学习进程，一起讨论学习效果，学生能持续利用数字化学习工具与资源探究新内容、新概念、新信息或提出新观点，运用数字化工具与资源共同解决相关的社会现实问题。
  （四）促进精准教学实施
  在教学活动过程中，按照学科学习目标，充分利用信息技术，能为学生建立起完整的学习大数据，为教师、班级、年级、学科组和学校建立教学、教师整体情况的大数据，分类建立个性化学习网络和多种形式的课程教学资源，最大限度地实现优质师资资源和典型学生学习经验的共享、共用。
  依据学生学习大数据，可以形成学生的知识内容和相应学科的学习调控系统，帮助学生及时调整学习进度和学习方式，完成既定的学习任务。教师依据班级学生总体学习情况数据，及时调整教学计划和教学安排，进而为学生个性化学习提供指导建议。教研部门可以依据教师实际教学情况的大数据，有针对性地组织教师开展研修活动，为开展精准教学提供保障。 

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积极应对人工智能对教学的挑战

2017年7月，国务院颁布《新一代人工智能发展规划》，提出“构建一个体系、把握双重属性、坚持三位一体、强化四大支撑”总体布局；2019年2月，中共中央、国务院发布《中国教育现代化2035》，提出“建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台”。利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养有机结合。基于国家政策驱动，人工智能在教学领域的影响广泛而深刻：人工智能将使人们的学习活动更加便捷，更有利于服务学习者的个性化需求，有针对性地帮助学习者提升思想品德和认知能力。然而，现实的状况是，在人工智能技术全方位、多层次对教学的深度渗透中，教师面临多重挑战。

（一）教学模式的重构
  传统教学是在相对固定的时空中有计划进行的知识传递活动，这是一种典型的“人—人”互动交流模式，教师以班级组织教学和传授知识是基本形态，具有显著的稳定性、连续性和效率性特征。尽管历经几百年的变革，但仍为学校主导的教学模式。随着现代信息技术在教学中的渗透和运用，特别是人工智能技术对教学的驱动，原先的“人—人”互动交流模式就会变成“人—机（技）—人”的模式，而且里面的“机”也赋予了人的智力元素，许多本来由教师设计和实施的环节或方面，有可能被人工智能技术或机器所替代，进一步增强了教学的精准性、动态性和时效性。在这种情况下，原先教学的稳定性、计划性和连续性被打破，单一的“人—机”交流互动模式面临整体性重构，以适应人工智能对教学带来的冲击。
  （二）教师社会角色的重塑
  人工智能时代，知识的增长速度已远远超过个体的知识学习速度，通过教学向学生传递一切知识的理想已不现实。这使得教师关于知识、技能的许多常规教学工作，在人工智能的助力下做得更快、更准、更好，如学习内容资源的自动推送、自动出题和作业批阅、智能学习诊断和反馈、智能化学习情境模拟等。但是如何正确处理人类主体与机器主体在教学中的协同关系，将人的力量与机器的力量更好结合起来共同促进教学质量提升，对于教师来说将是全新的实践课题。因此，教师仅仅作为知识传授者的社会角色受到挑战，需要重新思考和定义自身的社会角色，学会与机器主体协同教学，成为每个教师必须面对的重大课题。
  （三）学生学习对技术的过度依赖
  首先，人工智能融入教学之后，必将加速打破教学实施的时空限制，学生将处在一个线上与线下相结合、虚拟与现实相融合的智能化学习环境中。无论教师主导下的学习还是线上线下相结合的学习，都需要学生具有高度的学习主动性和自觉性；从在教室中依靠书本的符号性学习走向虚实交融的情境化学习，需要学生学会保持清醒的现实意识。但随着人工智能技术在教学中的全方位渗透，可能导致学生对虚拟世界产生过度依赖，使其沉溺在虚幻的现实中迷失真实的自我。
  因此，人工智能技术融入教学，在为学生实现即时化、精准化、个性化学习便利支持的同时，也蕴含着学生成长的技术风险。基于算法的精准预测可能会制约学生主动作出自由选择，使学生降低自主决策、承担责任的意愿和勇气，久而久之甚至会被机器算法掌控和“奴役”。同时，对智能测评、智能推荐等智能技术的过度盲从和依赖，很可能使学生生活于“信息茧房”和“小圈子共识”的桎梏之中，导致学生故步自封，排斥社会沟通，进而必将阻碍学生的自我更新和全面健康成长。[3] 这些潜在的技术风险无疑在促进学生增强信息辨别能力、主动反思能力和社会沟通能力等方面提出了重要的教学挑战。
  （四）教学伦理秩序的重建
  人机协同教学的智能化时代，传统的教师和学生双主体教学伦理关系结构将面临教师、学生和智能化机器或技术构成的新型伦理交互结构的挑战。如何在教学中重新建立新的人与人、人与类人机器、类人机器与类人机器相处的行为规范，这对以人为主体的传统教学伦理观念来说，无疑是前所未有的冲击。随着人工智能技术在教学中的深度应用，技术自主性的日益膨胀对人类主体性发展带来威胁，甚至很可能会出现技术对人的反向驯化。教师可以借助大规模、全方位、不间断的人工智能识别、诊断和分析技术，轻易实现对学生的严密控制，从而导致学生认知发展固化和主体地位的弱化，进而可能背离教学促进个体主动健康发展的初衷。
  此外，人工智能的主要基础是大数据，在教学活动过程中产生的形态、行为、成绩、情感与交互等方面的数据将被人工智能系统收集、存储和使用，众多的数据采集很可能会给学生心理与精神层面造成威胁，也存在个人隐私信息的泄露风险，会对学生的健康成长产生一定的负面效应。

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教学变革的应对建议

 （一）努力坚守教学的人文主义立场
   苹果公司CEO库克曾说：“我并不担心机器会像人一样思考，但我担心人像机器一样思考。”人的发展是目的，技术是促进人更好发展的手段，人工智能不可能替代教师个性化的教学设计和生成性的教学实施以及学生主体有意识、有情感的学习。智能时代的教学变革，必须坚持育人为本的教育理念，弘扬人的主体性，要始终以促进“人的全面和个性发展”为根本价值导向。
   因此，教育者要始终立足人的身心全面发展，理性看待人工智能技术的“双刃剑”作用，在教学中保持理性自由与情感自由，坚定维护教学过程中人的尊严与价值。同时，在维持教学自主性的基础上推进人与智能技术的有效协同，通过人机协同实现更高质量、更加公平的教学，促进每个学生的主动健康成长。只有始终坚守“人是目的”，始终把“人”置于教育的中心，发掘人的潜能，唤醒人的价值，启发人的智慧，才能从容应对人工智能时代带来的重大挑战。
  （二）遵循智能化教学伦理规范
  人机协同教学，建立在海量数据、复杂算法和强大算力的技术基础之上。如果缺乏必要规范，人机协同教学就可能演变为智能机器支配下的无情感教学，学生也将可能陷入“信息茧房”的束缚中走向片面发展。因此，合教育目的地运用人工智能，是促进人机协同教学良性发展的基本前提。
  一是要结合教育领域实际，确立人机协同教学中的基本教学伦理原则，如尊重人类自主原则、预防伤害原则、公平原则和可解释原则等，确保人工智能技术在教学中的合法性、合道德性和稳健性。二是要研制人工智能教学伦理规范指南，积极探索建立人机协同教学中伦理风险监督、评估、预警与应急机制。同时，还需要出台相应的法律法规、责任清单和问责机制，为研发者、使用者、受用者和管理者等不同主体提供正确的行动引领。三是加强教师的伦理反思能力培养，使教师在教学中保持能动性和自主性，防止教学决策中的算法滥用和算法替代。四是开展与人工智能相关的伦理教育，引导学生在学习中正确认识并妥善处理与类人智能的交互关系，防止自己在使用人工智能技术中对他人造成伤害。
  （三）科学研判人工智能融入教学的契合度
  教学承担着培养人的直接使命，是非常复杂多变的。选择何种智能信息技术、哪些智能技术能适应不断变化的教学实践，需要科学分析和研判。一是优化育人环境，有序引入人工智能系统，建设智慧校园，为师生提供更加舒适、安全、便捷和更能满足学生学习需求的教学物理环境。同时，发挥虚拟技术、增强现实和混合现实技术、自然交互技术等智能技术的优势，打破教学时空的限制，不断扩大场景互联，实现学校与社会的真实链接，为学生创设数字化、真实性、高体验的智慧学习环境。二是精准了解学情，合理运用智能学习系统提供的精准诊断和分析，促进教师更加深入了解学生，提供精准教学支持，逐步实现大规模个性化教学。
  （四）积极培育教师智能教育素养
  人工智能时代，培养真正具有育人能力的教师将成为一项普遍而急迫的任务。教师不仅自身需要熟练运用智能技术，更要学会做人工智能无法完成的工作，即学会培养学生具有区别于人工智能的正确价值观、必备品格、关键能力，从而真正落实立德树人根本任务。
  如何提升教师具备适应未来教学变革需要的智能教育素养？我们可以重点从三个方面入手。一是着眼人工智能技术发展的趋势和特征，研制与之相符合的人工智能教育素养框架，并纳入师范生培养、在职教师培训方案。二是要与时俱进完善学校教研方式，将人工智能技术与教学的融合创新作为学校教研的重要主题和内容，自觉运用合适可行的人工智能技术创新学校教研模式。三是要鼓励教师积极探索利用人工智能技术驱动教学变革，创新课堂教学模式，学会合理运用人工智能技术提高育人反思意识和应变能力。 

来源 | 《人民教育》2022年第20期

作者 | 郝志军（中国教科院课程与教学研究所所长、研究员 ），杨颖东（中国教科院副研究员）