人工智能時代的課堂教學研究

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隨著數據、算力和算法的不斷積累和進步，以此為基礎的人工智能終于踏上了《奇點臨近》的加速進程，其重要意義之一便在于它有可能回應“喬布斯之問”，給教育帶來廣泛而深刻的影響。就教學領域而言，它必將在教學目標、教學過程和教學組織形式等方面形成相應的改變。

1人工智能時代教學要促進學生個性和潛能發展

在對人工智能當前及未來的描述中，人們總含有一絲揮之不去的隱憂。例如，它的計算速度比人快，它的反應比人準確，它控制的機器也比人力量大。如果人工智能在各方面都超越了人類，那人類還有什么存在價值？人類是否會被取代？我們該怎么辦？在現有所及的研究中，人們終于發現人工智能也有不如我們的地方，那就是人類的想象力、創造力和蘊含有情感、態度的價值觀。想象力也被稱為虛構能力，它仿佛是屬于神的能力，赫拉利認為正是擁有它，人類才從智人發展到神人。[1]創造力的本質是從無到有，它并不能依靠純粹的邏輯理性，而更多地注重非邏輯理性，即邏輯思維的中斷與跳躍。人工智能植根于相關數據、算力和算法的動態組合，它嚴格遵循的是邏輯理性，始終是從現實到現實，中間不能出現任何缺省環節；而人類恰恰擁有立足現實但又超越現實的潛能，其主要表現便是想象力、創造力和價值觀。這是人類與人工智能的區別，也是人類未來的根本優勢。所以，從解決人類隱憂的根本之道考慮，我們對學生的教學目標應立足于發展個性，激發潛能，這是與工業時代主張同質化、整齊化和強調現實知識技能重現為教學目標的最大不同。人工智能時代迫使我們對教學目標提出了新要求，也提供了實現的可能性。利用人工智能的數據挖掘技術，教師不僅能對學生現有的學習水平、認知能力、學習風格有充分了解，還可以運用數據建模技術，發現學生學習結果與學習內容、學習資源、教學行為等變量之間的相關關系，預測學生未來的學習趨勢及各項潛能可能達到的水平，從而將教學目標精準地定位在他們的“最近發展區”內。值得注意的是，我們并不能忽視教師在確定和實現教學目標過程中的重要作用。人工智能總是經由現實數據和邏輯理性作出分析和判斷，但人的個性和潛能很多是非理性的，并具有超越性。教師可以參考人工智能提供的現實信息，更要運用“人對人”的整體感悟和期望判斷為教學提供合理目標，體現教師“教”的能動性。人的個性和潛能是超越機器的，我們不能完全指望由機器來確定和實現關于人的全部教學目標。

2人工智能助力教學的基本過程

人工智能助力教學的基本過程體現了個性化定制教學的思路。學生個性既是教學的出發點也是教學的歸宿，正所謂“天命之謂性，率性之謂道，修道之謂教”。教學既是率性而為，又回歸人的本性。人工智能基于不同類型的動態學習數據，可分析、計算每個學習者的學習心理與外在生理、行為表征，刻畫出立體化、可視化的學習者肖像，從而為不同學生的個性化學習以及教師的教學提供精準服務。首先，在教學目標初步確定后，精選教學內容。教師根據已有課程的結構化數據、其他相關學科數據、與真實情境的聯系數據、該課程前沿信息、多年來積累的同階學生學習重難點數據，利用知識計算引擎技術，從大量無序信息中篩選出真正有利于學生個性和潛能發展的知識，排除無關信息的干擾。利用知識表征分層提取技術，尋找知識之間的聯結點以及它們與人發展之間的特定關系，確定教學內容的層級和次序，明確每次教學的重難點。教師在確定全班教學內容的大致范圍和主要內容后，再根據每位學習者以往學習內容和表現水平數據，精確定制各人的學習內容，以適合不同學生的發展需要。其次，設計學習路徑和教學情境。人工智能的不斷發展，逐步會出現萬物互聯的情形。人工智能可以從學生使用的移動設備、網絡社交平臺、已有學習成果、他人對學生的評價等處獲得信息，進而分析了解每一位學生的認知水平、偏好、思維方式、學習習慣和元認知能力，結合教學內容以及一定的學習理論模型，設計出適合每一位學習者的具體學習路徑，包括學習內容的數量、難易程度、呈現方式、預計學習時間和評價方式等。再次，教學過程中的反饋與調整。人工智能可以隨時反饋學生的學習結果，使得學習不斷得到強化和調整。它就像一位不知疲倦的智能教師，隨時給學生以指導。通過捕捉學生學習過程中的生理表征，了解他們學力有余或學力不足、學習興奮或學習沮喪、精力充沛或疲勞困倦，教師可以及時調整教學目標，改變教學內容，制訂新的學習路徑和情境。這是以往教師單憑自己的人力無法做到的，這也是教學能真正成為促進學生個性化學習的根本保障。最后，保存教學數據。整個教學過程都將被完整記錄，并保存到數據庫中。其主要內容包括教師對每一位學生的指導、人工智能的分析判斷數據、每一個學生教學預期與實際達成效果的數據、學生個體與群體的差異數據等。在后續的教學中，這些數據將整合進學生個體和群體的教學設計理論模型中，實際參與到教學目標、教學過程、教學評價等的規劃中，為教師的教和學生的學提供決策依據和參考。人工智能助力教學是一個連續循環、持續改進、不斷生成的過程，同時也是學生個體和群體教學數據庫逐漸積累和豐富完善的過程。

3班級授課制在一定時期內還將長期存在

人工智能時代為個性化定制教學提供了必要條件。它不但能隨時識別、了解學生的“材”，而且還能提出系統的適應個人學習的“教”的支撐，這對長期以來以同質化教學為主的班級授課制帶來挑戰。但我們在一定時期內并不能簡單廢除班級授課制。早在公元1世紀上半葉，教育學家昆體良不僅從理論上論證了班級授課制的優越性，他自己還嘗試實踐過這種模式。中世紀后期，烏克蘭兄弟會學校和其他一些學校出現了班級授課制萌芽，并積累了一定的教學組織經驗，夸美紐斯以此為基礎，在《大教學論》中正式完成了對班級授課制的理論建構。班級授課制適應了近代工業革命對大量人才的需求，促進了當時社會的發展，因而是教育史上的一大進步。直到今天，雖然社會背景已發生了深刻變化，新的教學組織形式如走班制、慕課、翻轉課堂、線上線下混合教學、在家上學等不斷涌現，但班級授課制仍是世界教育的主流。它具有兩個較為突出的優點。第一，教學效率高。班級授課制中學生按年齡或知識程度編班分級，極大地提高了教師的利用率，實現了在固定時間內培養大量學生的目的。人工智能時代的教育相比以往規模更大，即便有技術的支持，在保證一定質量的前提下追求效率仍是必不可少的價值取向，這恰恰是班級授課制的優勢。第二，有利于學生的社會性學習。主要在兩個層面上進行：一是在互動層面上，不同學習者之間的互動以及與比他們知識更豐富的人之間的互動，互動可以促進學習；二是在共同體層面上，班級成員可以通過互動達成一個學習共同體，進而獲得歸屬感和榮譽感，增加學習動力，個別教學顯然缺乏這種機制。班級授課制并不與個性化定制教學沖突。有學者甚至認為在班級授課制中還能更好地實行個性化教學，“在班級全員學習同一課題的場合，反而可以說，兒童各自形成自身個性的學習活動的可能性更大?！盵2]美國學者卡羅爾也肯定過這種思路的可行性：“個性化教育是在學習者個性特征與學習環境之間努力達到的一種平衡，也就是說，它是學習者個性特征與所學知識、概念、行為方式、學習環境、激勵系統及習得性技能之間的一種合理匹配，而且是一種連續的過程?！盵3]這種思路實則是對傳統班級授課制的改良，它是在現代技術的幫助下，結合心理學、腦科學以及其他學科對學生的研究成果，針對學生自身特點所采取的一種更為適宜的集體教學組織形式。

參考文獻

[1](以色列)尤瓦爾·赫拉利.人類簡史[M].北京:中信出版社,2014:12.

[2](日)佐藤正夫,著.鐘啟泉,譯.教學原理[M].北京:教育科學出版社,2001:8.

作者:鐘海燕 單位:湖南師范大學附屬濱江學校