一艘虛擬潛艇可能允許學生將學習場景縮小到微觀水平,調(diào)查在巖石池表面下發(fā)生的自然過程,或者給學生設(shè)置條件,能夠去探索一座核電站,甚至穿越到古羅馬或外行星。
《美國2010國家教育技術(shù)計劃》(簡稱NETP/2010)通過回顧和總結(jié)近三十年來企業(yè)部門應用信息技術(shù)的經(jīng)驗與教訓,一針見血地提出“如果想要看到教育生產(chǎn)力的顯著提升,就需要實現(xiàn)由技術(shù)支持的、重大的教育結(jié)構(gòu)性變革,而不是漸進式的修修補補”。同時,我國頒布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2021年)》給出了新的定位:“信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響,必須高度重視?!币?guī)劃為解決“如何使信息技術(shù)真正對教育發(fā)展產(chǎn)生革命性影響”這個問題找到明確的方向。
可見,技術(shù)與教育的深度融合體現(xiàn)在學校教育層面上,主要表現(xiàn)為信息技術(shù)(AI)對課堂教學的深層次變革。
智能輔助系統(tǒng)和教育機器人實現(xiàn)技術(shù)融合效應的潛能
學校教育環(huán)境正發(fā)生顛覆性變化:自20世紀90年代以來,以多媒體計算機與網(wǎng)絡通信為標志的信息技術(shù)被廣泛地應用于學校教育,走進我們的學校教室,現(xiàn)如今的教室早已不是傳統(tǒng)意義上由黑板、粉筆、課桌、座椅以及書本和鋼筆構(gòu)成的,由先進技術(shù)配置的多功能/多媒體教室包括現(xiàn)代五大件和五小件。然而,信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用成效卻并不明顯,教學環(huán)境被現(xiàn)代技術(shù)不斷豐富和更新的同時,也面臨著由技術(shù)帶來的、無法回避的教學困境:如教學內(nèi)容冗雜堆砌,不利于學生消化;教學內(nèi)容逐頁呈現(xiàn),割裂了內(nèi)在的結(jié)構(gòu)聯(lián)系;被軟件控制的程序一旦鎖定,教學將嚴重受限;固定配置的座椅導致教學活動單一;設(shè)備更新遲緩,技術(shù)難以滿足學生探究需求;電子白板自身的局限性導致師生、生生互動缺失。
以前,“信息技術(shù)”只被看作是一種工具、手段,大多數(shù)仍然停留在教育手段和方法的改進上,在教育效率和效益影響力上,信息技術(shù)似乎成了可有可無、錦上添花的東西。我們不禁發(fā)問:從教師的視角而言,課堂教育技術(shù)應用是否真正有效支持教學?在技術(shù)的支持下教師能否騰出時間優(yōu)化課程教學,并能感受到學生是否從中受益?從學生的視角,技術(shù)是否真正有效地支持學習,學生是否能夠深度地投入學習過程并獲得好奇、敬畏、滿足等積極的情感體驗?技術(shù)與教育的融合效應值得期待。
事實上,現(xiàn)代教育技術(shù)的本質(zhì)并不只是“使用什么教學”,更應是怎樣教學,即運用現(xiàn)代先進信息技術(shù)來優(yōu)化教育教學過程,達到提高教育教學效果、效率及效益的三重目標。在具體體現(xiàn)上,除了對教育環(huán)境的提升和改善、對教學資源(含各種學習工具軟件)豐富及優(yōu)化之外,最為關(guān)鍵的就是在信息化教學環(huán)境下實現(xiàn)教育思想、教學觀念、教學方式以及課堂教學結(jié)構(gòu)的根本性變革。而AIED(智能輔助系統(tǒng)/教育機器人)技術(shù)所具有的靈活性、包容性、個性化和有效性等特征,將最大限度地與教育教學有效結(jié)合,具體在以下領(lǐng)域中發(fā)揮潛能:
人工智能將釋放教師生產(chǎn)力,成為教師角色轉(zhuǎn)變的催化劑
眾所周知,早期的信息通信系統(tǒng)由于專家系統(tǒng)/知識模型領(lǐng)域的技術(shù)局限,在學科資源以及知識領(lǐng)域一直受限,只能應用于知識和邏輯結(jié)構(gòu)清晰的自然學科,如低階段的數(shù)學、物理等。隨著AI(人工智能)核心技術(shù)如知識表征方法以及自然語言系統(tǒng)的發(fā)展應用,學科資源領(lǐng)域得到了拓展,歷史、語言類等社會學科的專家系統(tǒng)開發(fā),知識建構(gòu)獲得長足的進步,將來的智能教學系統(tǒng)將逐步包含電子工程、管理類等應用學科領(lǐng)域,智能教學系統(tǒng)也將更廣泛地應用于教育培訓以及職業(yè)教育中。
在教師角色轉(zhuǎn)換上,人工智能技術(shù)的增加應成為教師角色轉(zhuǎn)變的催化劑,傳統(tǒng)的備課、課堂講授、答疑輔導和作業(yè)批改等教學環(huán)節(jié)將不必再是教師的專屬:如輔導答疑任務可以由虛擬代理來替代,作業(yè)批改可以由學習伙伴或系統(tǒng)來支持。智能輔助系統(tǒng)/教育機器人通過承擔教師的某些任務,幫教師從日常繁瑣耗時的重復性工作中解放出來,把更多的精力投入到創(chuàng)新性和啟發(fā)性的教學活動中。
在技術(shù)支持和認知上,隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟,教師不僅能獲得技術(shù)人員的及時支持,還能深度了解人工智能系統(tǒng)的功能,對全新的人工智能產(chǎn)品做出合理的評價和判斷;同時,教師的能力結(jié)構(gòu)也將發(fā)生解構(gòu)與重構(gòu), AI技術(shù)應用將激發(fā)教師的研究能力,提出與數(shù)據(jù)相關(guān)的最有價值的問題,并引導學生使用數(shù)據(jù)分析的方法。
在管理協(xié)作上,將培養(yǎng)新的團隊協(xié)作和管理能力,除了常見的教學助理,每位教師會配備人工智能助手,協(xié)作承擔起教學環(huán)節(jié)當中可重復性的、程式性的、靠記憶、靠反復練習的教學模塊,教師將集中在情感的交互、個性化的引導、創(chuàng)造性思維的開發(fā)上面,不斷為教師效率賦能。
人工智能技術(shù)將激發(fā)學生學習潛能
數(shù)字環(huán)境下成長起來的新一代學習者對學習環(huán)境提出了更高訴求,固定的、單一有限的學習空間和場景將被打破,智能輔助系統(tǒng)/教育機器人將使移動學習、實景學習成為可能。人工智能可以使用簡單的方法來增強虛擬世界,使它能夠與學生交互并以更自然的方式響應學生的學習行為要求。許多研究也表明,沉浸在智能虛擬現(xiàn)實中可以提高教育水平,使學生能夠構(gòu)建對所探索的世界的個人理解。
智能輔助系統(tǒng)/教育機器人的應用在不斷拓展知識領(lǐng)域和知識類型的過程中將不斷創(chuàng)新學習方式,協(xié)作學習、游戲化式學習等新的學習模式將成為可能。例如,人工智能可以充當智能虛擬代理,即在學習“任務”中扮演教師、專家,或者扮演被指導者或?qū)W習同伴的角色,訪問專業(yè)的專家系統(tǒng),使所有學習者獲得最適合他們需要的學習資源;人工智能技術(shù)還可以通過個人參與者的信息,以學習者模型的形式,組成一個最適合完成特定協(xié)作任務的學習者共同體。還可以設(shè)計游戲式的學習場景,隨著游戲中故事的展開,從游戲和玩家那里獲取信息,并基于這些信息,使用人工智能算法來確定采用哪些適合的學習行動。
AIED(智能輔助系統(tǒng)/教育機器人)通過模仿學習者的認知和情感狀態(tài),能將學習活動與學習者的認知需求和情感狀態(tài)相匹配,保證學習過程中學生的深度投入;不僅激發(fā)學習興趣、保持好奇心并通過學習成就獲得滿足,同時促進消極情感(挫折、混淆、迷惑、放棄)向積極情感(好奇心、專注)的正向轉(zhuǎn)化;智能輔助系統(tǒng)/教育機器人利用對話讓學生參與蘇格拉底式的開放式學習模式,促進反思和自我意識;采用元認知支架提供動態(tài)幫助,提高學習者的動機和參與程度;使用社會模擬模型,通過理解文化和社會規(guī)范,使學生能夠與目標語言使用對象進行更充分的接觸。
(作者為長江學者、北京師范大學智慧學習研究院院長)