人工智能时代课堂教学变革逻辑与路径
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作者:回智光
摘 要 人工智能时代课堂教学变革有其自身的逻辑机理，即人在技术变化中的进化理路、师生在智能化技术中的关系塑造、教学场域时空的多维与融汇。课堂教学变革应遵循基本原则，即以人为本而非以器为本的教育价值观，以素养为主而非以知识为主的教育目标观，以生命为主而非以技术为主的教育本质观。因此，人工智能化背景下，课堂教学变革要转变学习理念，走向学生为中心的学习观，合理利用智能化技术，促进师生关系多元化，转变传统课堂教学评价，有效利用智能技术评价。
关键词 人工智能 课堂教学 教学变革 智能技术 教学要素
随着现代科学技术的快速发展，以大数据、云计算、物联网、人工智能等为代表的新型信息技术正在深刻改变着人们的思维模式、生产生活方式、行为习惯等。人工智能与万物互联的观念日益深入人心，并逐渐产生重大影响。人工智能作为现代信息技术的前沿领域，是计算机科学与认知科学、脑科学、统计学等多学科的交叉，目的是为了提高人们生活品质，减轻人类工作量，让机器具备与人类相似的认知、感知、交互、操控能力，并能与人类协同工作。自2016年以来，我国印发了《智能制造发展规划（2016-2020年）》《新一代人工智能发展规划》《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020年）》等一系列制度性文件，意味着我国进入“互联网+”行动和人工智能时代。受政策与现代信息技术的双重驱使，在教育领域，人工智能正在对教育教学进行智能化改造，这在给课堂教学带来新机遇的同时也使其遭遇着新挑战。新时代背景下，以大数据、人工智能、互联网等为代表的新型信息技术正在成为变革课堂教学的核心力量，智能时代背景下的课堂变革实际上就是人工智能赋能的课堂变革[1]。
一、人工智能时代课堂教学变革的逻辑机理
随着信息化、数字化、智能化的发展和在教育领域的应用，智能时代的课堂教学变革有其自身的逻辑机理。
1.人在技术变化中的进化理路
從发展进程来看，虽然现阶段的人工智能技术相对比较初级，但却与人脑非常相似了。人工智能中神经元呈指数性增长，其数量与算力还会以更快的速度增长。从当前的增长速度来看，到21世纪中叶，人工智能神经元的算力水平将会达到甚至超越人脑，能够进行一些创造性的工作，在未来发展中人工智能将会改变人的生活与教育。这就需要人类深入思考机器智能与人类智能的关系，探索人工智能背景下人的存在与学习，学会与人工智能共存共处。当前人类已进入智能时代，且人工智能技术在大数据、云计算、互联网等技术的推动下将会得到进一步发展。在智能时代背景下，人工智能技术将会取代很多职业岗位与工作任务，且未来人的生活和工作都与人工智能密切相连。毫无意外，人工智能在教育领域的应用，使教育发生了很大的改变，对教师进行因材施教、学生个性化培养等提出了新要求。教学的根本价值在于“培养人”，促进学生发展。智能时代背景下，神经网络的发展与机器的深度学习使人类能够快速、准确地获取所需信息，使人类工作与生活更为方便、自由。在教育领域，人工智能技术对教育进行了全方位、多维度的变革，使教育管理方式、教学组织形式、人才培养模式、课堂教学方式等多方面发生了很大的改变。这就需要教师与学生积极应对人工智能对教育教学提出的新挑战，充分挖掘自己的潜能，进行课堂教学变革[2]。
2.师生在智能化技术中的关系塑造
智能化的发展为教师与学生获取知识提供了重要平台，师生虽然在经验方面存在差异，但在知识来源方面是平等的。智能时代背景下，学习时空被突破，海量学习资源不断涌现，学生在学习过程中面对大量良莠不齐的学习资源、信息获取技术手段等问题，需要信息技术应用能力过硬教师的指导与帮助。智能时代课堂教学中，一方面，教师扮演着伙伴辅助者的角色，以其相关的技术素养与教学经验指导和帮助学生解决各种问题。另一方面，教师滋育学生个性化学习，教师借助大数据、云计算等技术能够对学生的行为状态与学习过程进行实时追踪，对学生的学习绩效与学习规律进行精准定位，对学生的学习能力与学习需求进行全面了解，从而为其提供个性化的自适应学习服务。学生在学习过程中也可以利用网络平台查找自己所需的学习资源，在遇到问题时可以向教师寻求帮助。智能化、数字化、信息化学习资源的多渠道、多途径获取，解放了学生对教师的依赖，转变了师生关系。智能时代的教育打破了传统封闭式的物理空间，带来了新的教育理念，形成了以跨界、参与、平等、多元、共享为特征的师生文化关系。
3.教学场域时空的多维与融汇
随着智能化的发展，人工智能时代的课堂教学形式多样、结构灵活、内容丰富，已远远超越线下面对面封闭式的传统课堂，例如在线课堂、智慧课堂等，可以进行学生自我管理与精准评估。同时，智能化背景下高度互联的移动学习、校际互通、网络课堂等淡化了学习场域的隔离，让学习者随时随地都能进行学习，获取所需学习资源与服务。智能技术在教育领域的应用在改变教与学的同时，也不断优化着学习环境。这就需要教师转变传统授课模式，加强信息化技术手段，增强现代设备辅助教学，让学生融入信息化课堂，以适应新的学习环境。另外，要充分利用开放式的学习场域，学习者要借助真实环境与外部设施设备进行学习，如利用课程服务技术、学习软件、移动设备等进行跨时区、全天候、全时段的学习。人工智能驱动下的学习场域涉及现实场域、虚拟场域、虚实融合场域三个范畴。现实场域作为一种学习空间，以物理空间为载体，并通过网络与设备和外界互联，在该空间里学习者可以随时进行学习。随着现代信息技术的发展，学习场域发生转变，由传统教室走向数字化，并迈向智慧学习环境，即以识别学习情境、感知学习环境、联接学习社群、记录学习过程为特征。智能化背景下，人工智能技术与虚拟现实的有机结合，不仅可以提供虚拟现实学习环境，还可以创造虚实融合的泛在时空[3]。
二、人工智能时代课堂教学变革的基本原则
无论在哪一时期、哪一年代，课堂教学在变革中都会遵循一定的基本原则。人工智能时代背景下，课堂教学变革须遵循三大原则。 1.坚持以人为本而非以器为本的教育价值观
在技术不断发展的过程中，技术与教育的深度融合，并不是有多少新技术应用在教育之中，而是怎样平衡技术、教育与学习者三者之间的关系，怎样看待教育中技术的本质。从本质来看，在教育与技术的融合中，教育是手段，技术是环境条件，学生的发展才是真正的目的。也就是说，技术在进入教育领域之后就会“消融”在教育之中，成为教育的一部分，即技术教育化或技术向教育回归。在传统教育中，育人目标往往被教育工作者融入教育教学之中，并以校园文化、课堂教学等形式潜移默化地对学生进行感染，以此培养学生的知识与技能。这种人才培养模式虽然存在一定的同质化倾向，但却能够促进学生全方位、多方面的发展，育人效果相对较好。人工智能时代背景下，教育与技术的深度融合能够有效解决知识碎片化与信息爆炸式增长等问题，表达了人类对“以人为本”教育的不断探索与追求。随着现代科学技术的迅速发展，信息技术日新月异，新技术在教育领域的应用存在无限可能，是永无止境的。因此，人工智能时代背景下，课堂教学变革中教育与技术的融合应以学生的发展为目的，以人的优先发展为教学价值取向，不能因追求效率而异化人的发展[4]。
2.坚持以素养为主而非以知识为主的教育目标观
随着技术发展与教育改革创新，我国教育已进入新形态，教育角色也发生了转变，由重复性劳动者转向智慧性劳动者、由系统性教学转向随机性点拨、由知识传播者转向人生引路人。学生的学习也发生了转变，由知识内化活动转变为知识创造活动，即搜索信息源、构建知识路径、生成新节点。在智能化背景下，面对海量良莠不齐的学习资源，对所需信息进行搜索与判断是学生在学习中面临的首要问题。在新的教育形态下，教育目标也发生了转变，由追求竞争性转向关注相互合作的学习体验，挖掘学生的潜在能力与个性特征，培养学生的批判性思维与创新性能力。学校教育的价值既不是单纯的传授知识，也不是单纯的培养能力，还包括对价值观的塑造与素养的形成。当前我国的教育目的在于培养具有社会责任感、创新思维、健全人格、全球视野的新一代人才。人工智能时代背景下，人的生存与发展离不开适应并超越该时代所具有的相关素养。
3.坚持以生命为主而非以技术为主的教育本质观
教育以生命为基础，生命是教育的核心。但如今的教育缺乏对生命的关注。在未来的教育教学中，尤其是在智能化学习环境中，要加强对生命与生活的关注，注重让学生热爱生活、珍爱生命。所以，未来学习的一个重要任务是培养生命的真善美，拓展生命的长宽高，使其得到本性回归。在这个过程中，人不断获得知识，增长见识，提高能力，取得成长，这意味着科技创新是“人化”与“化人”相统一的过程，体现了科技创新与人发展的同步性。因此，从某种层面来看，对人来说科学技术的进步是一种超越性与开拓性的发展，是最有价值的发展。在智能化背景下，人与机器一起学习，可以使人更强大。虽然机器不能代替人进行思考，但却可以帮助人们更好地思考。 因此，未来的学习是人与机器的混合式学习，两者取长补短、相互促进。从学习方式来看，人工智能时代的学习有其自身的特点。在传统教学中，学习者是知识的消费者，但未来的学习者不仅是知识的消费者，更是知识的创造者。从信息化在教育中的作用来看，过去技术是一个辅助性的工具，发挥着“支持性”的作用。随着大数据、互联网、人工智能的产生，教育信息化与教育本身进行了深度融合，不再是一种简单的技术支撑，而是教学中不可或缺的内容[5]。
三、人工智能时代课堂教学变革的主要路径
根据人工智能时代背景下课堂教学变革的逻辑理路及应遵循的基本原则，课堂教学变革路径可从四个方面着手。
1.转变学习理念，走向学生为中心的学习观
教育信息化背景下，大数据、人工智能、学习分析等技术的发展和在教育领域的应用，破解了传统班级授课制中模式化、批量化培养人才的弊端，满足了学生个性化学习的需求。随着教育教学改革的不断推进与课堂变革的不断发展，以学为中心的学习理念被广泛应用在课堂教学之中，随之出现了以学为导向的教学策略、教学模式、相关支持技术等，使学生角色发生了转变，由受教育者转变为学习主体。人工智能时代的到来，使学习功能的侧重点发生了改变，内在“成人”的意义越来越凸显，作为获取知识手段的功能在减弱。对学生来说，通过学习形成自由精神、独立意志、独特个性，知晓某些事情、做出某些判断，感受存在与生活的价值与意义，成为其基本权利与需要。在人工智能时代，学习的主体依然是学生，教师与智能机器人进行合理分工协作，共同完成教学任务、实现教育目标，成为教学活动的设计者、组织者与协调者，学生学习的引导者、帮助者与服务者。智慧教学注重学习者的情感体验、主动求知与个人感受，通常以学习者为中心，旨在为学习者提供优质、高效的学习体验——通过个性化的学习服务与多样化的学习方法。人工智能时代的教学更需展现其前瞻性，其教学价值更需体现对学生学习体验与学习过程的关照，更需欣赏学生的不同，促进学生的发展[6]。
2.充分发挥技术媒介作用，优化重组教学要素
智能时代背景下，教师、学生、教学内容、教学方式、师生关系、教学环境、教学目标等教学要素，在信息技术、学习科学、脑科学等的支持下，人们对其形成了新的认识。因此，智能时代的课堂教学变革要注重教学要素的优化重组，有效发挥技术优势。具体来看，教学内容更加强调时代性，关注学生的身心发展规律与学习特点，注重课程内容与信息技术的有效整合，网络资源、教学资源包、电子书包、数字教材等成为重要的教学资源;教学目标更为注重学生社会实践能力、信息获取能力、创造能力、学习能力等综合素质的培养;教学模式强调人机互动与协同发展，并且以人为主;教学环境由传统的物理空间走向虚拟与现实的有效结合与合理搭配，拓宽环境范围;教学方法倾向于自主、合作、探究的个性化方向发展;教学过程突破时空限制，由以往限制在教室之中的课堂教学转向校内与校外、长课与短课、课内与课外、线上与线下的有效组合。人工智能时代背景下，智能技术在教学中的应用最大限度地发挥着大数据在学习服务、决策导向、数据分析等方面的优势，让学习者全身全意投入学习，并在课堂中集中注意力。智能时代的到来使教学发生了改变，技术影响着教师生态，使传统教学要素搭建的教学生态结构遭到破坏，创建了智能化教學生态图景，人工智能将为学习者获取信息、学习知识、进行实践操作等带来便利，使其“随时随处可取”，最大程度满足个体发展需求，进一步解放人的个性[7]。 3.合理利用智能化技术，促进师生关系多元化
传统课堂教学以“教师、教材、讲授”为主，这一特征在强化单向传导机制，即“教材—教师—学生”的同时，也固化了教师与学生之间知识传递与接收、控制与被控制的关系。智能时代人工智能技术的发展对课堂教学中传统的师生关系带来了新的挑战。师生关系担负的教育功能不再是纯粹的教与学，而是教师与学生对知识、价值、经验等的共同体验与感悟。师生角色的界限将更加模糊，不再以某一主体为中心，课堂教学中师生间的协同共进、互助合作越来越明显。随着智能技术在教育领域的应用，丰富的数字化学习资源为学生提供了更多选择，传统师生关系中一师对多生的教学模式发生改变，呈现多师对一生的教学模式。师生之间、生生之间信息化的交流与互动形成泛在化的学习共同体。人工智能在丰富智能化学习方式的同时，也改变了学校学习环境的样态与特征，使人类对教育目的进行重新思考，换句话说，智能时代背景下，教育要秉承现代理性精神，走出“知识为本”的陷阱，在“立德树人”与“学以成人”的指引下培育人的智能素养与精神能力。人工智能时代，要从新的视角来重构教学，使师生成为伙伴学习共同体。该共同体中每个个体都是学习者，人与人及人与知识之间有着广泛的联结，通过彼此间的交流、对话、共享能够达成共识，克服信息技术带来所带来的隔离[8]。
4.利用智能化技术评价，优化传统课堂教学评价
传统课堂教学在人才培养中一直延用着统一大纲、统一考试、统一评价的模式。智能化背景下，人工智能技术在教学生态结构中的融入，使传统教学机制发生了改变，教学以“学”为出发点，教师的“教”以学生的“学”为基础，更加注重学生学习的自主性与知识生成的建构性。人工智能时代的智能学习分析技术能够清晰地呈现出不同学生的学习风格、认知方式、能力水平、知识基础等，能够根据不同学生的知识水平、学习特征及发展需求等为其提供定制的个性化学习服务。人工智能时代的个性化学习评价是根据在线学习行为数据对学习者进行分析，对其学习过程进展、绩效表现及学习结果进行描述，在学习过程中学习者能够及时接受他者或系统对自己学习效果的学习建议及过程性评价、综合性评价。智能技术在教学中的应用，可以让教师通过前测对学生的学习状况进行了解，在后续的学习中对学生的学习绩效进行掌握。智能时代的教学评价更加科学，具有较强的实践操作性。依据知识基础、认知水平等，计算机能够从数据库中选出与其能力水平相当的试题对学习者的学情进行测评，并根据学习背景与测评结果对其进行准确分析，从而提高教学评价的有效性与准确性。未来学生评价超越简单的考试，倾向于以学习与成长过程记录数据链为基础的个性化学习分析报告，涉及学生学习风格、性格特征、知识面、思维方式、实践操作能力等多方面的内容[9]。
参考文献
[1] 韩晓旭.人工智能时代教学变革的限度及路径探析[J].教育观察，2019（33）：97-98.
[2] 翟纯.基于数据深度应用的中小学课堂教学变革[J].教育导刊， 2016（12）：50-53.
[3] 傅蝶.人工智能时代学校教育何去何从[J].现代教育管理，2019（05）：52-57.
[4] 郭华.新媒体时代的教学及教学变革[J].中小学管理，2014（12）：4-6.
[5] 董婷婷.智慧教育时代背景下人工智能如何推动教学变革[J].中国成人教育，2018（05）：86-88.
[6] 华璐璐.人工智能促进教学变革研究[D].徐州：江苏师范大学， 2018.
[7] 邢思珍.数字化时代中小学课堂教学的变革与坚守[J].教学与管理，2017（36）：77-79.
[8] 杜尚荣.数字化时代课堂教学变革的现实困境与路径反思[J].现代教育管理，2015（07）：92-97.
[9] 周福娜，冯肖亮，王娟.新媒体对智能技术类课程教学影响分析[J].
中国报业，2016（06）：47-48.
[作者：回智光（1977-），男，遼宁沈阳人，鞍山师范学院外国语学院，讲师，硕士。]
【责任编辑 郑雪凌】
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