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(huì )格局改變給教育領(lǐng)域帶來(lái)了深遠的影響。課堂是教育的主戰場(chǎng)、育人的主渠道，推動(dòng)人工智能賦能課堂變革，培養德智體美勞全面發(fā)展的創(chuàng )新人才是當前亟待解決的問(wèn)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(gè)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設施和關(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)的具現化產(chǎn)物作為課堂要素之一，賦能教學(xué)目標確定、教學(xué)內容供給、教學(xué)方法選用、教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展和教學(xué)評價(jià)實(shí)施，實(shí)現數據驅動(dòng)的因材施教、按需推送的資源供給和人機協(xié)同的教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)針對學(xué)生的知識掌握、素養水平、關(guān)鍵能力和必備品格等方面進(jìn)行動(dòng)態(tài)精準評價(jià)，促進(jìn)學(xué)生批判性思維、知識遷移能力和問(wèn)題解決能力的自適應提升，最終達成培養德智體美勞全面發(fā)展、適應未來(lái)社會(huì )需求的新時(shí)代創(chuàng )新人才這一教育目標，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、賦能教學(xué)設計、賦能教學(xué)實(shí)施是人工智能賦能課堂變革的三個(gè)層次。賦能環(huán)境建設即以知識圖譜、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，使課堂空間呈現虛實(shí)融合、動(dòng)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)設計即以多來(lái)源數據融合分析和多維度數據智能可視化變革原有教學(xué)設計，使教學(xué)設計趨向定制化目標、自適應內容、泛在化交互和畫(huà)像化評價(jià)，為教學(xué)設計賦予規?；葱瓒ㄖ频饶芰?；賦能教學(xué)實(shí)施即以人機協(xié)同變革原有教學(xué)活動(dòng)組織，使人工智能技術(shù)的具現化產(chǎn)物成為教學(xué)活動(dòng)主體的代理、助理、導師及伙伴，為教學(xué)實(shí)施賦予按需協(xié)同化認知融合等能力。

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，以數據驅動(dòng)賦能的教學(xué)設計為抓手，以人機協(xié)同賦能的教學(xué)實(shí)施為關(guān)鍵，最終實(shí)現課堂改革創(chuàng )新，服務(wù)人才培養需要。

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和數字孿生等智能技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現虛實(shí)空間彌合、無(wú)縫實(shí)時(shí)交互和全景擬真反饋，不斷拓展學(xué)生具身認知，豐富學(xué)生學(xué)習體驗，提高學(xué)生學(xué)習效果。這種課堂貫通數據可視化、知識可視化和思維可視化，綜合計算機圖形學(xué)和人工智能技術(shù)賦能教學(xué)情境創(chuàng )設、教學(xué)內容呈現和教學(xué)效果評價(jià)，從而支持學(xué)生深度思考和交流互動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生問(wèn)題解決和反思提升。

動(dòng)態(tài)自適應課堂：以學(xué)生學(xué)習為中心，依托教育大數據、學(xué)習分析、數據挖掘和教育大腦等技術(shù)手段，根據學(xué)生的認知特點(diǎn)和即時(shí)需求，為學(xué)生提供完成教學(xué)目標所需的環(huán)境、資源和服務(wù)，并根據學(xué)生學(xué)情變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。這種課堂對學(xué)生學(xué)習過(guò)程中產(chǎn)生的學(xué)情數據實(shí)時(shí)采集表征，并關(guān)聯(lián)學(xué)生歷史學(xué)情數據建模分析，從而動(dòng)態(tài)調整學(xué)習內容、學(xué)習形式、學(xué)習路徑和學(xué)習支持服務(wù)，實(shí)現個(gè)性化教與學(xué)。這種課堂的核心是數據驅動(dòng)的學(xué)習路徑規劃、學(xué)習資源推送與學(xué)習服務(wù)供給，依托技術(shù)支持實(shí)現規模個(gè)性化教學(xué)，從而促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

個(gè)性定制化課堂：將傳統大規模教學(xué)和學(xué)生個(gè)性學(xué)習需求有機結合，借助教育大數據、量化自我、學(xué)習分析等智能技術(shù)，關(guān)注學(xué)生之間的差異性和多樣性，根據學(xué)生自身學(xué)習情況和學(xué)習需求構建學(xué)生模型，對標學(xué)習目標定制個(gè)人專(zhuān)屬學(xué)習方案。這種課堂通過(guò)融合學(xué)生的自我需求和社會(huì )需求，將教師、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)資源、教學(xué)活動(dòng)和學(xué)習同伴等課堂要素有機聯(lián)動(dòng)形成課堂快照，依托智能平臺為學(xué)生量體裁衣設計學(xué)習內容、學(xué)習活動(dòng)和學(xué)習支持，從而支持處處可學(xué)、時(shí)時(shí)能學(xué)的泛在學(xué)習。

虛擬雙師型課堂：利用邊緣計算、機器學(xué)習、知識圖譜和自然語(yǔ)言處理等智能技術(shù)，打通線(xiàn)上線(xiàn)下教學(xué)壁壘，實(shí)現真人教師和虛擬教師共同協(xié)作開(kāi)展教學(xué)。知識圖譜、NLP等人工智能技術(shù)的深化發(fā)展，使得依托教育機器人、智能導師、智慧學(xué)伴等打造真人教師主導、AI教師輔導的虛擬雙師型課堂在當下成為可能。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(dòng)，AI教師通過(guò)數據分析展現學(xué)生學(xué)情數據，同時(shí)部分代理教師教學(xué)功能；真人教師根據學(xué)情數據調整課堂教學(xué)活動(dòng)，持續凸顯教師育人功能。這種課堂不僅能為教師回歸育人使命，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)提供支持，同時(shí)也能為偏遠地區教育高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng )造條件。

人機協(xié)同化課堂：充分發(fā)揮人工智能對個(gè)體認知外包作用，將人工智能具現化產(chǎn)物看作課堂的組成部分，推進(jìn)課堂教學(xué)過(guò)程中教師、學(xué)生、人工智能伙伴等角色間的深度互動(dòng)和自組織交流，實(shí)現人機協(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(cháng)、協(xié)同促進(jìn)、智慧生成。人工智能伙伴能夠引導學(xué)生深度思考、輔助教師完成重復性教學(xué)工作，使學(xué)生回歸學(xué)習本質(zhì)實(shí)現創(chuàng )造性學(xué)習，教師回歸育人本質(zhì)深化立德樹(shù)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：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，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(cháng)。

來(lái)源 | 教育技術(shù)學(xué)