個(gè)性化知識(shí)樹(shù) 自動(dòng)化批改 個(gè)別化答疑
大數(shù)據(jù)與教育同頻共振
教育是靈魂的喚醒，數(shù)據(jù)是現(xiàn)實(shí)的記錄。當(dāng)下，數(shù)據(jù)無(wú)處不在，大數(shù)據(jù)風(fēng)起云涌，云儲(chǔ)存、云計(jì)算成為如水電氣一樣的社會(huì)公共資源，尤其是大數(shù)據(jù)撞入教育領(lǐng)域，我們的課堂和學(xué)習(xí)會(huì)在多大程度上被大數(shù)據(jù)重構(gòu)？
人工智能替代部分教育功能
機(jī)器智能通過(guò)深度學(xué)習(xí)而習(xí)得，數(shù)據(jù)是機(jī)器學(xué)習(xí)的“食料”。把數(shù)據(jù)不斷“喂”給計(jì)算機(jī)，基于算法的軟件追蹤行為，尋找規(guī)律，甚至預(yù)測(cè)心理活動(dòng)，顯示出人的思維智能特性。大數(shù)據(jù)與機(jī)器智能相伴而生，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)從感知到認(rèn)知并智能決策的升華。這是一個(gè)計(jì)算無(wú)所不在、軟件定義一切、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)發(fā)展的新時(shí)代。
當(dāng)下的人工智能，主要適用于標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范統(tǒng)一的領(lǐng)域。我國(guó)教育標(biāo)準(zhǔn)化教材的推行，統(tǒng)一規(guī)范的管理制度與教程模式，大量重復(fù)性的工作任務(wù)，師生數(shù)據(jù)的相對(duì)穩(wěn)定，這都為以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的人工智能在該領(lǐng)域的應(yīng)用，提供了有利的條件。新一代人工智能利用語(yǔ)音語(yǔ)義識(shí)別、圖像識(shí)別、知識(shí)圖譜和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，應(yīng)用于教學(xué)和測(cè)評(píng)等教育場(chǎng)景，已經(jīng)開(kāi)始重構(gòu)教育教學(xué)中各方關(guān)系。在人工智能技術(shù)支持下，未來(lái)教育主要將在以下幾個(gè)方面發(fā)生改變：
個(gè)性化知識(shí)樹(shù)——基于全過(guò)程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集，生成個(gè)性化知識(shí)樹(shù)，依據(jù)“樹(shù)干、樹(shù)葉”的生長(zhǎng)狀態(tài)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)節(jié)奏；
自動(dòng)化批改——作業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；詣?dòng)批改和個(gè)性化反饋，實(shí)現(xiàn)智能化推薦學(xué)習(xí)內(nèi)容和自動(dòng)化輔導(dǎo)等；
個(gè)別化答疑——通過(guò)語(yǔ)義識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別功能，在線虛擬教師捕獲學(xué)習(xí)者問(wèn)題，并通過(guò)深度學(xué)習(xí)功能，理解學(xué)生的語(yǔ)言和行為含義，模仿人類的行為模式與學(xué)生進(jìn)行智能化的溝通，替代部分教師的答疑功能；
智能化管理——人工智能技術(shù)應(yīng)用到學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)、測(cè)評(píng)、課程的自動(dòng)適配和評(píng)估，進(jìn)行學(xué)情管理，方便家校的深度互動(dòng)交流。
總之，人工智能將顯著提高教與學(xué)的效率和優(yōu)質(zhì)資源無(wú)損放大的輻射效應(yīng)，產(chǎn)生教育的新形態(tài)和新業(yè)態(tài)。
數(shù)字體驗(yàn)改變教育范式
這里的“數(shù)字體驗(yàn)”是指虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育場(chǎng)景中的應(yīng)用。
歷次科技革命，如電話、計(jì)算機(jī)、電視、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)及智能手機(jī)等，無(wú)一不是通過(guò)改變信息傳遞方式，進(jìn)而改變?nèi)藗兊慕换ツＪ健，F(xiàn)在，人們可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬真實(shí)場(chǎng)景，去實(shí)現(xiàn)像在地球上也能真切體驗(yàn)太空遨游的新奇旅程。這就是教育場(chǎng)景中的“數(shù)字體驗(yàn)”。
虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）是依靠計(jì)算、圖像處理、傳感器、高清顯示和軟件平臺(tái)等技術(shù)協(xié)同完成。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是虛擬現(xiàn)實(shí)的一個(gè)分支，它將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界結(jié)合在一起，讓用戶既生活在現(xiàn)實(shí)中，又可以在現(xiàn)實(shí)物體上疊加虛擬物體或場(chǎng)景，有亦真亦幻的體驗(yàn)。混合現(xiàn)實(shí)（MR）是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)通過(guò)在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景呈現(xiàn)虛擬場(chǎng)景信息，在現(xiàn)實(shí)世界、虛擬世界和用戶之間搭起交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感。MR技術(shù)讓參與者通過(guò)互動(dòng)，在現(xiàn)實(shí)物理空間中共同創(chuàng)設(shè)三維立體影像，并與場(chǎng)景融為一體。這為小組合作學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了豐富的空間，也為遠(yuǎn)程教育與學(xué)生“近距離”互動(dòng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。這對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)范式的改造及學(xué)校圍墻的外延，會(huì)是顛覆性的。目前限于技術(shù)與課程真實(shí)結(jié)合的實(shí)踐研究尚處于起步階段，假以時(shí)日，教育因此會(huì)有別樣的風(fēng)景。
認(rèn)知腦科學(xué)重塑教育規(guī)律
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，利用腦電、腦磁或腦血氧探測(cè)技術(shù)，可以偵測(cè)全腦各區(qū)域活躍情況；近紅外技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程腦活動(dòng)數(shù)據(jù)的全過(guò)程采集。這為腦科學(xué)研究成果具體指導(dǎo)教育教學(xué)實(shí)踐，提供了堅(jiān)實(shí)的基于證據(jù)的循證教學(xué)依據(jù)。
人類對(duì)大腦的研究，遵循著解碼大腦、模擬大腦和增強(qiáng)大腦的邏輯路徑。870億左右個(gè)腦細(xì)胞在基因遺傳與表觀基因遺傳的共同作用下，形成各具特色獨(dú)有密碼的大腦鏈接圖示，形如不同個(gè)體具有不同的指紋一般。大腦的可塑性為教育的作用賦予了重要的意義。研究表明，視力正常的人其腦部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接比盲人就豐富與復(fù)雜得多；沉浸在豐富多彩的環(huán)境中比單獨(dú)環(huán)境中的人的腦補(bǔ)鏈接更豐富。如果把大腦類比成電腦的話，人的晶體智力如硬件，流體智力如軟件，其創(chuàng)造力源自于流體智力。個(gè)體具有主動(dòng)控制延遲滿足的能力，未來(lái)往往有更強(qiáng)的發(fā)展力。
0—3歲的孩子有效的信息輸入是聽(tīng)覺(jué)和語(yǔ)感，而不是單詞記憶或詩(shī)詞的機(jī)械背誦，成年后的嬰兒遺忘，會(huì)讓在此期間的一切記憶成為空白。青春期感性與理性控制曲線的交錯(cuò)，讓青春沖動(dòng)成為一種生理現(xiàn)象，合理引導(dǎo)才是正途。愛(ài)因斯坦大腦胼胝體粗壯，成為左右大腦的信息高速公路，其天才般的創(chuàng)新思維開(kāi)啟天眼，蕩筆寫(xiě)下狹義相對(duì)論與廣義相對(duì)論，堪稱神來(lái)之筆。
腦認(rèn)知科學(xué)在大數(shù)據(jù)支持下，重塑人腦的學(xué)習(xí)過(guò)程，使人最大程度接近真實(shí)或解釋學(xué)習(xí)的過(guò)程。教學(xué)場(chǎng)景中，全過(guò)程大數(shù)據(jù)多人腦同步性活動(dòng)研究，有利于找尋到教學(xué)形式與學(xué)習(xí)方式的有效組合，有利于刻畫(huà)不同個(gè)體對(duì)不同形式與內(nèi)容的學(xué)習(xí)特征，從而為精準(zhǔn)教學(xué)提供有力支撐?；?dòng)式學(xué)習(xí)、項(xiàng)目制學(xué)習(xí)、STEAM課程、綜合實(shí)踐課程等，有利于深度學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。腎上腺激素（壓力激素）在適度壓力下保持水平最高，從而有利于促進(jìn)突觸與突觸的新鏈接，讓神經(jīng)元產(chǎn)生出新的聯(lián)結(jié)。話語(yǔ)的交流應(yīng)該有利于兒童視角下信息的有效輸入，形成同頻共振吸能之態(tài)，讓教育真實(shí)地發(fā)生。
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