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人工智能时代的课堂教学研究

摘要:人工智能时代,教学目标应定位于培养学生的想象力、创造力和正确的价值观。人工智能时代既提出了要求,也提供了可能,其基本过程是借助人工智能实现个性化的定制教学。在教学组织形式上,班级授课制在一定时期内还将长期存在。
关键词 人工智能 课堂教学

随着数据、算力和算法的不断积累和进步,以此为基础的人工智能终于踏上了《奇点临近》的加速进程,其重要意义之一便在于它有可能回应“乔布斯之问”,给教育带来广泛而深刻的影响。就教学领域而言,它必将在教学目标、教学过程和教学组织形式等方面形成相应的改变。

1人工智能时代教学要促进学生个性和潜能发展

在对人工智能当前及未来的描述中,人们总含有一丝挥之不去的隐忧。例如,它的计算速度比人快,它的反应比人准确,它控制的机器也比人力量大。如果人工智能在各方面都超越了人类,那人类还有什么存在价值?人类是否会被取代?我们该怎么办?在现有所及的研究中,人们终于发现人工智能也有不如我们的地方,那就是人类的想象力、创造力和蕴含有情感、态度的价值观。想象力也被称为虚构能力,它仿佛是属于神的能力,赫拉利认为正是拥有它,人类才从智人发展到神人。[1]创造力的本质是从无到有,它并不能依靠纯粹的逻辑理性,而更多地注重非逻辑理性,即逻辑思维的中断与跳跃。人工智能植根于相关数据、算力和算法的动态组合,它严格遵循的是逻辑理性,始终是从现实到现实,中间不能出现任何缺省环节;而人类恰恰拥有立足现实但又超越现实的潜能,其主要表现便是想象力、创造力和价值观。这是人类与人工智能的区别,也是人类未来的根本优势。所以,从解决人类隐忧的根本之道考虑,我们对学生的教学目标应立足于发展个性,激发潜能,这是与工业时代主张同质化、整齐化和强调现实知识技能重现为教学目标的最大不同。人工智能时代迫使我们对教学目标提出了新要求,也提供了实现的可能性。利用人工智能的数据挖掘技术,教师不仅能对学生现有的学习水平、认知能力、学习风格有充分了解,还可以运用数据建模技术,发现学生学习结果与学习内容、学习资源、教学行为等变量之间的相关关系,预测学生未来的学习趋势及各项潜能可能达到的水平,从而将教学目标精准地定位在他们的“最近发展区”内。值得注意的是,我们并不能忽视教师在确定和实现教学目标过程中的重要作用。人工智能总是经由现实数据和逻辑理性作出分析和判断,但人的个性和潜能很多是非理性的,并具有超越性。教师可以参考人工智能提供的现实信息,更要运用“人对人”的整体感悟和期望判断为教学提供合理目标,体现教师“教”的能动性。人的个性和潜能是超越机器的,我们不能完全指望由机器来确定和实现关于人的全部教学目标。

2人工智能助力教学的基本过程

人工智能助力教学的基本过程体现了个性化定制教学的思路。学生个性既是教学的出发点也是教学的归宿,正所谓“天命之谓性,率性之谓道,修道之谓教”。教学既是率性而为,又回归人的本性。人工智能基于不同类型的动态学习数据,可分析、计算每个学习者的学习心理与外在生理、行为表征,刻画出立体化、可视化的学习者肖像,从而为不同学生的个性化学习以及教师的教学提供精准服务。首先,在教学目标初步确定后,精选教学内容。教师根据已有课程的结构化数据、其他相关学科数据、与真实情境的联系数据、该课程前沿信息、多年来积累的同阶学生学习重难点数据,利用知识计算引擎技术,从大量无序信息中筛选出真正有利于学生个性和潜能发展的知识,排除无关信息的干扰。利用知识表征分层提取技术,寻找知识之间的联结点以及它们与人发展之间的特定关系,确定教学内容的层级和次序,明确每次教学的重难点。教师在确定全班教学内容的大致范围和主要内容后,再根据每位学习者以往学习内容和表现水平数据,精确定制各人的学习内容,以适合不同学生的发展需要。其次,设计学习路径和教学情境。人工智能的不断发展,逐步会出现万物互联的情形。人工智能可以从学生使用的移动设备、网络社交平台、已有学习成果、他人对学生的评价等处获得信息,进而分析了解每一位学生的认知水平、偏好、思维方式、学习习惯和元认知能力,结合教学内容以及一定的学习理论模型,设计出适合每一位学习者的具体学习路径,包括学习内容的数量、难易程度、呈现方式、预计学习时间和评价方式等。再次,教学过程中的反馈与调整。人工智能可以随时反馈学生的学习结果,使得学习不断得到强化和调整。它就像一位不知疲倦的智能教师,随时给学生以指导。通过捕捉学生学习过程中的生理表征,了解他们学力有余或学力不足、学习兴奋或学习沮丧、精力充沛或疲劳困倦,教师可以及时调整教学目标,改变教学内容,制订新的学习路径和情境。这是以往教师单凭自己的人力无法做到的,这也是教学能真正成为促进学生个性化学习的根本保障。最后,保存教学数据。整个教学过程都将被完整记录,并保存到数据库中。其主要内容包括教师对每一位学生的指导、人工智能的分析判断数据、每一个学生教学预期与实际达成效果的数据、学生个体与群体的差异数据等。在后续的教学中,这些数据将整合进学生个体和群体的教学设计理论模型中,实际参与到教学目标、教学过程、教学评价等的规划中,为教师的教和学生的学提供决策依据和参考。人工智能助力教学是一个连续循环、持续改进、不断生成的过程,同时也是学生个体和群体教学数据库逐渐积累和丰富完善的过程。

3班级授课制在一定时期内还将长期存在

人工智能时代为个性化定制教学提供了必要条件。它不但能随时识别、了解学生的“材”,而且还能提出系统的适应个人学习的“教”的支撑,这对长期以来以同质化教学为主的班级授课制带来挑战。但我们在一定时期内并不能简单废除班级授课制。早在公元1世纪上半叶,教育学家昆体良不仅从理论上论证了班级授课制的优越性,他自己还尝试实践过这种模式。中世纪后期,乌克兰兄弟会学校和其他一些学校出现了班级授课制萌芽,并积累了一定的教学组织经验,夸美纽斯以此为基础,在《大教学论》中正式完成了对班级授课制的理论建构。班级授课制适应了近代工业革命对大量人才的需求,促进了当时社会的发展,因而是教育史上的一大进步。直到今天,虽然社会背景已发生了深刻变化,新的教学组织形式如走班制、慕课、翻转课堂、线上线下混合教学、在家上学等不断涌现,但班级授课制仍是世界教育的主流。它具有两个较为突出的优点。第一,教学效率高。班级授课制中学生按年龄或知识程度编班分级,极大地提高了教师的利用率,实现了在固定时间内培养大量学生的目的。人工智能时代的教育相比以往规模更大,即便有技术的支持,在保证一定质量的前提下追求效率仍是必不可少的价值取向,这恰恰是班级授课制的优势。第二,有利于学生的社会性学习。主要在两个层面上进行:一是在互动层面上,不同学习者之间的互动以及与比他们知识更丰富的人之间的互动,互动可以促进学习;二是在共同体层面上,班级成员可以通过互动达成一个学习共同体,进而获得归属感和荣誉感,增加学习动力,个别教学显然缺乏这种机制。班级授课制并不与个性化定制教学冲突。有学者甚至认为在班级授课制中还能更好地实行个性化教学,“在班级全员学习同一课题的场合,反而可以说,儿童各自形成自身个性的学习活动的可能性更大。”[2]美国学者卡罗尔也肯定过这种思路的可行性:“个性化教育是在学习者个性特征与学习环境之间努力达到的一种平衡,也就是说,它是学习者个性特征与所学知识、概念、行为方式、学习环境、激励系统及习得性技能之间的一种合理匹配,而且是一种连续的过程。”[3]这种思路实则是对传统班级授课制的改良,它是在现代技术的帮助下,结合心理学、脑科学以及其他学科对学生的研究成果,针对学生自身特点所采取的一种更为适宜的集体教学组织形式。

参考文献

[1](以色列)尤瓦尔·赫拉利.人类简史[M].北京:中信出版社,2014:12.

[2](日)佐藤正夫,著.钟启泉,译.教学原理[M].北京:教育科学出版社,2001:8.

作者:钟海燕 单位:湖南师范大学附属滨江学校

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