人工智能賦能課堂變革
新一代人工智能技術(shù)的縱深發(fā)展和新冠肺炎疫情引發(fā)的社會格局改變給教育領(lǐng)域帶來了深遠(yuǎn)的影響。課堂是教育的主戰(zhàn)場、育人的主渠道,推動人工智能賦能課堂變革,培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的創(chuàng)新人才是當(dāng)前亟待解決的問題。人工智能賦能課堂變革的要素及其關(guān)系是什么?人工智能賦能課堂變革的原理為何?人工智能賦能課堂變革的典型樣態(tài)包括哪些?本文將從以上三個方面進(jìn)行解讀。一、人工智能賦能課堂變革的要素及其關(guān)系人工智能賦能課堂變革的要素及其關(guān)系,即是以人工智能基礎(chǔ)設(shè)施和關(guān)鍵技術(shù)組成的智能教學(xué)環(huán)境為依托,將人工智能技術(shù)的具現(xiàn)化產(chǎn)物作為課堂要素之一,賦能教學(xué)目標(biāo)確定、教學(xué)內(nèi)容供給、教學(xué)方法選用、教學(xué)活動開展和教學(xué)評價實(shí)施,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的因材施教、按需推送的資源供給和人機(jī)協(xié)同的教學(xué)活動,同時針對學(xué)生的知識掌握、素養(yǎng)水平、關(guān)鍵能力和必備品格等方面進(jìn)行動態(tài)精準(zhǔn)評價,促進(jìn)學(xué)生批判性思維、知識遷移能力和問題解決能力的自適應(yīng)提升,最終達(dá)成培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展、適應(yīng)未來社會需求的新時代創(chuàng)新人才這一教育目標(biāo),如圖1所示。圖1 變革的要素及其關(guān)系(謝幼如等,2021)二、人工智能賦能課堂變革的原理賦能環(huán)境建設(shè)、賦能教學(xué)設(shè)計、賦能教學(xué)實(shí)施是人工智能賦能課堂變革的三個層次。賦能環(huán)境建設(shè)即以知識圖譜、模式識別等為代表的人工智能技術(shù)變革原有教學(xué)環(huán)境,使課堂空間呈現(xiàn)虛實(shí)融合、動態(tài)交互、按需分配、彈性拓展的特征,為課堂空間賦予沉浸式智能交互等能力;賦能教學(xué)設(shè)計即以多來源數(shù)據(jù)融合分析和多維度數(shù)據(jù)智能可視化變革原有教學(xué)設(shè)計,使教學(xué)設(shè)計趨向定制化目標(biāo)、自適應(yīng)內(nèi)容、泛在化交互和畫像化評價,為教學(xué)設(shè)計賦予規(guī)?;葱瓒ㄖ频饶芰?;賦能教學(xué)實(shí)施即以人機(jī)協(xié)同變革原有教學(xué)活動組織,使人工智能技術(shù)的具現(xiàn)化產(chǎn)物成為教學(xué)活動主體的代理、助理、導(dǎo)師及伙伴,為教學(xué)實(shí)施賦予按需協(xié)同化認(rèn)知融合等能力。圖2可以看出,人工智能賦能課堂變革是以智能技術(shù)賦能的教學(xué)環(huán)境為支撐,以數(shù)據(jù)驅(qū)動賦能的教學(xué)設(shè)計為抓手,以人機(jī)協(xié)同賦能的教學(xué)實(shí)施為關(guān)鍵,最終實(shí)現(xiàn)課堂改革創(chuàng)新,服務(wù)人才培養(yǎng)需要。圖2 變革的原理(謝幼如等,2021)三、人工智能賦能課堂變革的典型樣態(tài)智能可視化課堂:充分發(fā)揮VR、AR、MR、XR和數(shù)字孿生等智能技術(shù)優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)虛實(shí)空間彌合、無縫實(shí)時交互和全景擬真反饋,不斷拓展學(xué)生具身認(rèn)知,豐富學(xué)生學(xué)習(xí)體驗,提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。這種課堂貫通數(shù)據(jù)可視化、知識可視化和思維可視化,綜合計算機(jī)圖形學(xué)和人工智能技術(shù)賦能教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)、教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)和教學(xué)效果評價,從而支持學(xué)生深度思考和交流互動,促進(jìn)學(xué)生問題解決和反思提升。動態(tài)自適應(yīng)課堂:以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心,依托教育大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析、數(shù)據(jù)挖掘和教育大腦等技術(shù)手段,根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和即時需求,為學(xué)生提供完成教學(xué)目標(biāo)所需的環(huán)境、資源和服務(wù),并根據(jù)學(xué)生學(xué)情變化進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化。這種課堂對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的學(xué)情數(shù)據(jù)實(shí)時采集表征,并關(guān)聯(lián)學(xué)生歷史學(xué)情數(shù)據(jù)建模分析,從而動態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)形式、學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)支持服務(wù),實(shí)現(xiàn)個性化教與學(xué)。這種課堂的核心是數(shù)據(jù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃、學(xué)習(xí)資源推送與學(xué)習(xí)服務(wù)供給,依托技術(shù)支持實(shí)現(xiàn)規(guī)模個性化教學(xué),從而促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。個性定制化課堂:將傳統(tǒng)大規(guī)模教學(xué)和學(xué)生個性學(xué)習(xí)需求有機(jī)結(jié)合,借助教育大數(shù)據(jù)、量化自我、學(xué)習(xí)分析等智能技術(shù),關(guān)注學(xué)生之間的差異性和多樣性,根據(jù)學(xué)生自身學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)需求構(gòu)建學(xué)生模型,對標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)定制個人專屬學(xué)習(xí)方案。這種課堂通過融合學(xué)生的自我需求和社會需求,將教師、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)資源、教學(xué)活動和學(xué)習(xí)同伴等課堂要素有機(jī)聯(lián)動形成課堂快照,依托智能平臺為學(xué)生量體裁衣設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)支持,從而支持處處可學(xué)、時時能學(xué)的泛在學(xué)習(xí)。虛擬雙師型課堂:利用邊緣計算、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識圖譜和自然語言處理等智能技術(shù),打通線上線下教學(xué)壁壘,實(shí)現(xiàn)真人教師和虛擬教師共同協(xié)作開展教學(xué)。知識圖譜、NLP等人工智能技術(shù)的深化發(fā)展,使得依托教育機(jī)器人、智能導(dǎo)師、智慧學(xué)伴等打造真人教師主導(dǎo)、AI教師輔導(dǎo)的虛擬雙師型課堂在當(dāng)下成為可能。這種課堂中,真人教師和AI教師各司其職,協(xié)同組織教學(xué)活動,AI教師通過數(shù)據(jù)分析展現(xiàn)學(xué)生學(xué)情數(shù)據(jù),同時部分代理教師教學(xué)功能;真人教師根據(jù)學(xué)情數(shù)據(jù)調(diào)整課堂教學(xué)活動,持續(xù)凸顯教師育人功能。這種課堂不僅能為教師回歸育人使命,落實(shí)立德樹人根本任務(wù)提供支持,同時也能為偏遠(yuǎn)地區(qū)教育高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造條件。人機(jī)協(xié)同化課堂:充分發(fā)揮人工智能對個體認(rèn)知外包作用,將人工智能具現(xiàn)化產(chǎn)物看作課堂的組成部分,推進(jìn)課堂教學(xué)過程中教師、學(xué)生、人工智能伙伴等角色間的深度互動和自組織交流,實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同教學(xué)。在這種課堂中,學(xué)生、教師與人工智能伙伴共同成長、協(xié)同促進(jìn)、智慧生成。人工智能伙伴能夠引導(dǎo)學(xué)生深度思考、輔助教師完成重復(fù)性教學(xué)工作,使學(xué)生回歸學(xué)習(xí)本質(zhì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性學(xué)習(xí),教師回歸育人本質(zhì)深化立德樹人。這種課堂是人工智能賦能課堂變革的最高層次,也是人工智能賦能課堂變革的重要方向。參考文獻(xiàn):謝幼如,邱藝,劉亞純.人工智能賦能課堂變革的探究[J].中國電化教育,2021,(09):72-78.注:謝幼如,博士,教授、博導(dǎo),系廣東省高校教育技術(shù)中心副主任,華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院副院長。來源 | 教育技術(shù)學(xué)
2022年01月18日