人(rén)工智能技術賦能教學創新

專訪胡小勇教授：人(rén)工智能技術賦能教學創新

更新時(shí)間：2022-02-26 10:41:30 • 公司新聞

【摘要】：人(rén)工智能在教育領域中的(de)規模化(huà)應用(yòng)，已經成爲國家層面的(de)戰略抉擇。

胡小勇：教授、博導，華南(nán)師範大(dà)學教育人(rén)工智能研究院常務副院長(cháng)、教育信息技術學院副院長(cháng)，兼任教育部高(gāo)校教育技術專業教學指導分(fēn)委員(yuán)會秘書(shū)長(cháng)、中國教育學會中小學信息技術教育專業委員(yuán)會副理(lǐ)事長(cháng)、廣東省基礎教育與信息化(huà)研究院副院長(cháng)等職；研究領域：教育信息化(huà)理(lǐ)論與政策、信息化(huà)教學教研創新、智能教育理(lǐ)論與應用(yòng)。

人(rén)工智能在教育領域中的(de)規模化(huà)應用(yòng)，已經成爲國家層面的(de)戰略抉擇。以人(rén)工智能技術爲代表的(de)新一代信息科技正在成爲教學創新變革的(de)重要驅動力。身臨智能時(shí)代，教師應該如何深入把握人(rén)工智能與教學的(de)關系、如何看待人(rén)工智能對(duì)教學的(de)深刻影(yǐng)響、如何成爲智能時(shí)代能夠駕馭人(rén)工智能技術的(de)優秀教師呢(ne)？本刊特邀請胡小勇教授分(fēn)享人(rén)工智能賦能教學創新的(de)觀點。

記者：當前，我們已經身處智能時(shí)代。如何借助人(rén)工智能技術變革與創新教學，培養适應未來(lái)社會發展的(de)人(rén)才成爲新的(de)時(shí)代課題。您能分(fēn)享下(xià)您對(duì)人(rén)工智能賦能教學創新的(de)理(lǐ)解嗎？

胡小勇：綜覽全球，教育系統與信息科技的(de)雙向深度融合，是不可(kě)逆轉的(de)大(dà)趨勢。信息技術賦能教育教學變革已經成爲普遍共識。目前，以人(rén)工智能爲标志之一的(de)新一輪科技革命和(hé)産業變革，對(duì)教育教學提出變革與創新的(de)需求，同樣也(yě)具有鮮明(míng)的(de)時(shí)代特征。簡要來(lái)說，我認爲人(rén)工智能主要從兩個(gè)方面與教育教學進行融合。

一是培養掌握人(rén)工智能技術的(de)人(rén)才。人(rén)工智能作爲新一輪科技革命的(de)代表，已經成爲世界各國人(rén)才核心競争力的(de)重要組成部分(fēn)。《2020人(rén)工智能與制造業融合發展白皮書(shū)》顯示，目前我國人(rén)工智能人(rén)才缺口達30萬人(rén)，迫切需要此類的(de)高(gāo)端人(rén)才。爲此，國内許多(duō)高(gāo)校紛紛開設人(rén)工智能專業，爲培養掌握人(rén)工智能的(de)專業人(rén)才奠定基礎。與此同時(shí)，國家還(hái)要求在基礎教育階段開設人(rén)工智能相關課程。例如，2017年《新一代人(rén)工智能發展規劃》提出“在中小學階段設置人(rén)工智能相關課程”；《普通(tōng)高(gāo)中信息技術課程标準（2017年版2020年修訂）》的(de)必修1及選擇性必修模塊中增加了(le)人(rén)工智能基礎的(de)知識内容；2019年1月(yuè)，國家教材委員(yuán)會啓動了(le)義務教育版的(de)課程标準修訂，把“人(rén)工智能與智慧社會”納入信息科技國家課程體系。人(rén)工智能教育的(de)逐漸普及，爲智能時(shí)代的(de)高(gāo)端人(rén)才培養注入了(le)新動力。

二是人(rén)工智能技術賦能新時(shí)代人(rén)才培養。作爲目前最前沿、最先進的(de)技術之一，人(rén)工智能爲教學賦能和(hé)創新的(de)空間巨大(dà)。研究者期望充分(fēn)利用(yòng)該技術，對(duì)教育教學各環節和(hé)要素進行全程重構，助力實現智能時(shí)代的(de)育人(rén)目标。智能時(shí)代的(de)人(rén)才培養要求，已經發生了(le)很大(dà)變化(huà)。美(měi)國出版的(de)《21世紀技能：爲我們所生存的(de)時(shí)代而學習(xí)》和(hé)我國教育部頒布的(de)《中國學生發展核心素養》，都不再單純強調知識獲取和(hé)成績提升，而是将更多(duō)目光(guāng)放在數字化(huà)生存乃至智能化(huà)背景下(xià)的(de)創造性能力、問題解決能力以及批判性思維的(de)培養上。

記者：現階段，人(rén)工智能技術在教育教學中主要有哪些應用(yòng)呢(ne)？

胡小勇：大(dà)緻來(lái)說，人(rén)工智能在當前教學中主要有以下(xià)場(chǎng)景的(de)典型應用(yòng)。

一是助力精準備課。備課是有效教學實踐的(de)預演，是教師教學的(de)重要基礎性準備環節。備課至少應做(zuò)好“兩備”：一是備學情，二是備資源。随著(zhe)知識内容的(de)豐富、人(rén)才培養目标的(de)變化(huà)，社會對(duì)教學質量的(de)要求也(yě)越來(lái)越高(gāo)。教師要不斷深入掌握學情、更新教學内容、優化(huà)教學設計，做(zuò)到有備無患才能把課上好。人(rén)工智能的(de)融入，有望幫助教師提高(gāo)備課效率。例如，智能備課系統能幫助教師實施學情摸查，掌握每個(gè)學生的(de)學習(xí)起點、興趣點，教師能基于數據分(fēn)析得(de)出學情“診斷報告單”，更好地實現“以學定教”。智能備課系統也(yě)能結合教學目标和(hé)學情，向教師推送優秀的(de)關聯教學資源，讓備課資源“找”教師。

二是實現差異教學。在課堂上，學生個(gè)體差異和(hé)班級集體授課是一對(duì)結構性矛盾。集體教學可(kě)以高(gāo)效地實施規模化(huà)教學，卻無法很好地照(zhào)顧到每個(gè)學生的(de)個(gè)性差異。智能導師系統則可(kě)以輔助教師爲學生提供差異化(huà)指導。智能導師系統與學生交互，通(tōng)過分(fēn)析學生的(de)行爲數據爲學生畫(huà)像，并根據不同學生的(de)類型提供有針對(duì)性的(de)學習(xí)内容、學習(xí)路徑和(hé)學習(xí)策略。這(zhè)在爲教師減負的(de)同時(shí)，實現了(le)因材施教。

三是幫扶個(gè)性輔導。智能測評系統既能減輕教師批改作業的(de)工作負擔，又能爲學生學習(xí)提供個(gè)性化(huà)輔導。通(tōng)過自動批改、分(fēn)析錯題等，智能測評系統不僅能讓學生了(le)解自己的(de)學習(xí)薄弱點，還(hái)能基于分(fēn)析結果爲學生智能配題、個(gè)性化(huà)推送拓展資源，以揚長(cháng)補短。以英語學科爲例，借助語音(yīn)識别和(hé)語義分(fēn)析技術，人(rén)工智能可(kě)以進行英語口語測評，糾正、改進學生的(de)發音(yīn)；通(tōng)過自然語言處理(lǐ)技術，能夠實現英語作文自動批改，提高(gāo)學生的(de)英語寫作能力；通(tōng)過平闆電腦(nǎo)的(de)答(dá)疑功能，可(kě)以随時(shí)進行個(gè)性答(dá)疑，爲高(gāo)中選考走班教學答(dá)疑解惑，也(yě)爲中學“導師制”的(de)教學模式提供技術支持。

四是提供教學全息畫(huà)像。一方面畫(huà)像技術助力“學”。無論是精準備課、實施差異教學，還(hái)是幫扶個(gè)性輔導，前提都要精準把握學生的(de)個(gè)人(rén)特征。在智能畫(huà)像技術的(de)加持下(xià)，平台可(kě)以實現學習(xí)數據的(de)全過程伴随式采集，通(tōng)過數據挖掘、深度分(fēn)析、特征抽取以及标簽化(huà)等流程，抽象出學生的(de)信息全貌，從而構建立體化(huà)的(de)學生信息全息圖，幫助教師高(gāo)效地“讀懂(dǒng)”每個(gè)學生。另一方面畫(huà)像技術改善“教”。新時(shí)代的(de)教師教研面臨著(zhe)精準化(huà)的(de)需求。2018年8月(yuè)，教育部印發了(le)《關于開展人(rén)工智能助推教師隊伍建設行動試點工作的(de)通(tōng)知》，提出“通(tōng)過采集教師各方信息，彙聚成教師大(dà)數據，建立教師數字畫(huà)像，以支持學校決策，改進教師管理(lǐ)，優化(huà)教師服務”。數據驅動的(de)教師畫(huà)像，爲此提供了(le)一種技術解決方案。通(tōng)過建立畫(huà)像，教師能夠更好地發現自身的(de)教學問題，從而有針對(duì)性地提升教學專業能力。

五是推動育人(rén)綜合評價。2020年，國務院印發的(de)《深化(huà)新時(shí)代教育評價改革總體方案》強調“創新評價工具，利用(yòng)人(rén)工智能、大(dà)數據等現代信息技術，探索開展學生各年級學習(xí)情況全過程縱向評價、德智體美(měi)勞全要素橫向評價”。人(rén)工智能與教育教學深度融合能夠賦予教師嶄新的(de)洞察力。智能技術優化(huà)了(le)教育數據采集的(de)方式，可(kě)以伴随式地采集師生的(de)教學行爲類、情感類、思維變化(huà)等多(duō)模态數據，從而爲我們提供多(duō)維度、多(duō)視角的(de)評價，使得(de)教育評價從經驗化(huà)走向科學化(huà)、從固化(huà)走向增值，從基于結果的(de)評價走向基于過程的(de)評價，從單一的(de)學科知識評價走向全面的(de)綜合性評價。

記者：感謝您分(fēn)享了(le)這(zhè)些關于人(rén)工智能的(de)教育應用(yòng)場(chǎng)景，讓我們更充分(fēn)地認識到人(rén)工智能技術對(duì)于教學的(de)價值。那麽，您認爲人(rén)工智能給教育教學帶來(lái)的(de)本質性變化(huà)是什(shén)麽呢(ne)？

胡小勇：我認爲，人(rén)工智能主導的(de)新一代信息科技正重新诠釋和(hé)改變著(zhe)教育教學的(de)内涵、結構及生态。這(zhè)既有“量”的(de)積累，更有“質”的(de)飛(fēi)躍。

一是颠覆結構。首先，它颠覆了(le)知識獲取的(de)結構。在傳統學習(xí)中，學生按部就班地學習(xí)新知識，知識獲取過程是線性、固定、流水(shuǐ)線式的(de)，而借助人(rén)工智能以圖譜形式進行知識組織，線性知識向網狀知識轉變。其次，它颠覆了(le)教學實踐的(de)結構。傳統的(de)“班級授課制”長(cháng)期存在“以教師爲中心”、基于經驗預設、師生互動不夠、難以滿足學生個(gè)性需求、學生興趣不高(gāo)等難題。智能技術等融入教學，能夠促使傳統教學形态發生變革。個(gè)性化(huà)學習(xí)、自适應學習(xí)、項目式學習(xí)的(de)實現，進一步撬動“教師主導”的(de)教學結構向以“學生爲中心”的(de)結構轉變，促進教師的(de)深度教學和(hé)學生的(de)深度學習(xí)，更有利于學生創新性思維培養。

二是改變關系。傳統教學的(de)主體關系主要是師生關系、生生關系，而智能導師、智能學伴等具備智能代理(lǐ)功能的(de)教育智能體的(de)加入，改變了(le)以往教學主體間及學習(xí)主體與學習(xí)環境的(de)交互作用(yòng)，衍生出了(le)一種新的(de)教學主體關系——人(rén)機關系。這(zhè)一方面體現爲教師與機器協同，智能機器人(rén)可(kě)以代替教師完成重複、機械的(de)工作，如知識講解、作業批改等，教師可(kě)以将更多(duō)的(de)精力放在育人(rén)方面，成爲學習(xí)過程的(de)規劃師、管理(lǐ)師、學習(xí)問題咨詢師、心理(lǐ)問題疏導師等；另一方面體現爲學生與智能機器協同，學生不再隻是通(tōng)過教師單向灌輸獲取知識，而是在與智能機器互動中逐步完成知識構建，培養問題解決能力、批判性思維以及創新能力。

三是影(yǐng)響數量級。從廣度來(lái)講，通(tōng)過應用(yòng)互聯網技術，我們可(kě)以實施遠(yuǎn)程教學，實現大(dà)規模的(de)開放學習(xí)資源和(hé)師資資源的(de)流轉共享。例如，“三個(gè)課堂”應用(yòng)能夠使身處農村(cūn)薄弱校的(de)學生享受到一線城(chéng)區(qū)的(de)優質課程和(hé)師資資源，實現規模化(huà)的(de)基礎教育均衡。然而，現在的(de)規模化(huà)教學并不能很好地滿足學生的(de)個(gè)性化(huà)需求，仍然與實現“公平而有質量”的(de)優質均衡教育有一定的(de)差距。人(rén)工智能技術有助于實現個(gè)性化(huà)的(de)學習(xí)路徑、精準化(huà)的(de)學習(xí)資源推薦，可(kě)以解決大(dà)規模的(de)個(gè)性化(huà)教學難題。因此，互聯網與人(rén)工智能等技術的(de)優勢融合，既有廣度更有深度，能夠使處于不同地域、擁有不同學習(xí)起點和(hé)不同學習(xí)水(shuǐ)平的(de)學生獲得(de)同等優質的(de)教學資源和(hé)屬于自己的(de)個(gè)性化(huà)指導，從而有助于實現超大(dà)規模而有質量的(de)個(gè)性化(huà)育人(rén)。

記者：“危與機”總是辯證的(de)統一體。人(rén)工智能在讓教育教學産生變革與創新的(de)同時(shí)，難免也(yě)會引發很多(duō)新的(de)問題。您認爲有哪些問題是需要教師們關注的(de)？

胡小勇：是的(de)，人(rén)工智能在爲我們教學帶來(lái)機遇的(de)同時(shí)，也(yě)讓我們面臨著(zhe)巨大(dà)的(de)挑戰。個(gè)人(rén)建議(yì)，我們需要重視以下(xià)四個(gè)方面的(de)問題。

一是如何幫助教師掌握智能教學。有關統計表明(míng)，超過90%的(de)中小學教師在入職前均未學習(xí)過人(rén)工智能相關的(de)基礎性知識。然而，新時(shí)期大(dà)中小學生都是數字時(shí)代的(de)“原住民”，他(tā)們可(kě)能從義務教育階段就開始學習(xí)人(rén)工智能。假如教師自己不懂(dǒng)人(rén)工智能知識，卻要去教人(rén)工智能時(shí)代的(de)學生，這(zhè)何異于“以其昏昏、使人(rén)昭昭”？教師如何在能力不對(duì)稱的(de)前提下(xià)，做(zuò)到讓學生心悅誠服？技術的(de)常态有效應用(yòng)更是一線教師面臨的(de)最直接、最現實的(de)挑戰。我曾多(duō)次援引國際21世紀教育委員(yuán)會的(de)一句話(huà)，“最好的(de)技術，如果沒有與使用(yòng)這(zhè)種技術相适應的(de)教學，它在教育環境中也(yě)會變得(de)毫無用(yòng)處”。教師既是教育者，更是一名學生。教師要學習(xí)人(rén)工智能知識，更要落地踐行智能教學。我們要時(shí)刻警惕一線教學中的(de)“技術環境是珠峰，教學創新是窪地”現象，要幫助教師與時(shí)俱進，主動适應變化(huà)，利用(yòng)智能技術自我成長(cháng)，了(le)解、嘗試和(hé)應用(yòng)智能技術開展教與學。

二是如何幫助學生學會智慧學習(xí)。我的(de)導師華東師範大(dà)學祝智庭教授曾說，“技術帶來(lái)的(de)便利性是必要的(de)，但便利性并非教育的(de)核心價值，給學生創造美(měi)好的(de)學習(xí)與發展體驗，才是其核心價值”。人(rén)工智能爲學生提供了(le)不少便利。例如，學生借助知識圖譜，能将不同領域的(de)知識進行關聯，知識獲取的(de)全面性和(hé)系統性大(dà)大(dà)提高(gāo)；智能算(suàn)法能根據個(gè)人(rén)偏好爲學生推薦合适的(de)資源和(hé)學習(xí)路徑。然而，個(gè)性化(huà)的(de)資源推薦也(yě)可(kě)能導緻學生所關注的(de)領域習(xí)慣性地被已有興趣強化(huà)和(hé)固化(huà)，形成“信息繭房(fáng)”現象，從而造成某種思維定式。我們要警惕數據投喂和(hé)精準刷題現象的(de)擴大(dà)化(huà)，借助智能技術培養學生對(duì)未知領域的(de)探索和(hé)求是精神，培養學生的(de)批判性思維、創新思維，這(zhè)才是關鍵所在。

三是如何落實面向全面育人(rén)的(de)教育評價問題。《中國教育現代化(huà)2035》指出，要“利用(yòng)現代技術加快(kuài)推動人(rén)才培養模式改革，實現規模化(huà)教育與個(gè)性化(huà)培養的(de)有機結合”。人(rén)工智能的(de)加入，讓規模化(huà)的(de)個(gè)性化(huà)學習(xí)成爲可(kě)能。然而，有什(shén)麽樣的(de)評價指揮棒，就有什(shén)麽樣的(de)辦學和(hé)教學導向。如果我們無法逐步打破單純以考試分(fēn)數評價學生的(de)頑疾，無法處理(lǐ)把握好教育評價改革這(zhè)個(gè)“源頭”，構建起适應時(shí)代發展的(de)差異化(huà)、個(gè)性化(huà)的(de)評價标準和(hé)評價體系，規模化(huà)的(de)個(gè)性化(huà)教育也(yě)就很難真正落地。

四是如何直視人(rén)工智能所帶來(lái)的(de)教育倫理(lǐ)問題。技術是一把雙刃劍。應用(yòng)得(de)當，可(kě)造福人(rén)類；應用(yòng)不當，則危害社會。美(měi)國前國務卿亨利·基辛格在《啓蒙如何終結》一文中曾發出警告，“技術革命的(de)秩序動蕩不安，我們最終将處于依據算(suàn)法和(hé)數據驅動、不受倫理(lǐ)道德規範的(de)機器世界”。随著(zhe)人(rén)工智能的(de)普及應用(yòng)，複雜(zá)的(de)倫理(lǐ)問題也(yě)正引起世界各國關注。如今，智能工具教學不當應用(yòng)所産生的(de)倫理(lǐ)問題層出不窮。例如搜題軟件的(de)濫用(yòng)誤用(yòng)，成爲學生考試作弊或者喪失主體思考意識、惰化(huà)思維能力的(de)工具；智能學伴代替教師和(hé)家長(cháng)，可(kě)能導緻學生的(de)情感缺失；人(rén)工智能普惠條件的(de)不平衡不充分(fēn)、教育算(suàn)法的(de)歧視與不透明(míng)，更造成了(le)新的(de)“智能鴻溝”。2021年9月(yuè)，我國科技部發布的(de)《新一代人(rén)工智能倫理(lǐ)規範》，首次明(míng)确了(le)人(rén)工智能特定活動應遵守的(de)倫理(lǐ)規範。教育界也(yě)理(lǐ)應有所警醒和(hé)行動。我們團隊最近開展了(le)一項關于教育人(rén)工智能倫理(lǐ)的(de)研究。

記者：的(de)确，機遇與挑戰并存。那麽，今天的(de)教師應該如何應對(duì)人(rén)工智能挑戰呢(ne)？

胡小勇：2020年，我寫過兩篇學術随筆——《未來(lái)已來(lái)，做(zuò)智能時(shí)代的(de)好老師》《智能時(shí)代，教師爲未知而教》。我認爲，過去、現在、未來(lái)，教師作爲一種職業都不會被機器技術所完全取代，但這(zhè)并不代表著(zhe)教師可(kě)以“躺平”無爲。教師與人(rén)工智能的(de)協同在未來(lái)将是常态，因此教師要時(shí)刻準備“重置”角色，調整定位，轉變思維，學會與人(rén)工智能協同共教、共研、共學。

教育部在《關于開展人(rén)工智能助推教師隊伍建設行動試點工作的(de)通(tōng)知》中明(míng)确提出“教師智能教育素養提升行動”，提升教師利用(yòng)智能技術開展教育教學的(de)素養水(shuǐ)平。在此背景下(xià)，我們團隊立足于一線教育工作者的(de)需要，開設了(le)“人(rén)工智能教育應用(yòng)”教師教育慕課，爲教師提供了(le)人(rén)工智能與教育、人(rén)工智能教育應用(yòng)環境、人(rén)工智能的(de)學習(xí)應用(yòng)、人(rén)工智能的(de)教學應用(yòng)和(hé)人(rén)工智能教育評估與管理(lǐ)五大(dà)模塊内容，旨在幫助各學科師範生和(hé)一線教師從容面對(duì)“人(rén)工智能+教育”的(de)未來(lái)職業挑戰。2022年，我們團隊還(hái)将搭建理(lǐ)論碰撞、實踐應用(yòng)、經驗交流的(de)平台，爲廣大(dà)一線教師提供人(rén)工智能賦能教學創新的(de)服務。

教育部科學技術與信息化(huà)司雷朝滋司長(cháng)曾提出，新時(shí)代的(de)教師應該掌握“雙核要素”：學科能力和(hé)信息素養。确實，教師隻有持續充電蓄能，才能在時(shí)代的(de)洪流中砥砺前行、自我超越。

文章(zhāng)來(lái)源 | 《中小學數字化(huà)教學》2022年第2期

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