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人工智能技術(shù)在教學活動中的應用及其影響

2021-12-06 21:51蔣萬勝李冰潔
關(guān)鍵詞:教學活動人工智能課程

蔣萬勝,李冰潔

(陜西師范大學馬克思主義學院,陜西 西安 710119)

2016年8月8日國務院印發(fā)的“‘十三五’國家科技創(chuàng)新規(guī)劃”(以下簡稱《規(guī)劃》)提出要發(fā)展新一代信息技術(shù),其中強調(diào)了“重點發(fā)展大數(shù)據(jù)驅(qū)動的類人智能技術(shù)方法;在基于大數(shù)據(jù)分析的類人智能方向取得重要突破,實現(xiàn)類人視覺、類人聽覺、類人語言和類人思維,支撐智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”[1]還強調(diào)“并在教育、辦公、醫(yī)療等關(guān)鍵行業(yè)形成示范應用,推動人機交互領(lǐng)域研究和應用達到國際先進水平?!盵1]這表明國家對人工智能及其相關(guān)技術(shù)的重視以及表達了加快其在生產(chǎn)生活領(lǐng)域應用的希望,其中特別提到了教育領(lǐng)域?!兑?guī)劃》印發(fā)以來,人工智能技術(shù)飛速發(fā)展,在教學活動領(lǐng)域的應用也不斷深入。2019年5月16日習近平總書記在向國際人工智能與教育大會的賀信中強調(diào):“中國高度重視人工智能對教育的深刻影響,積極推動人工智能和教育深度融合,促進教育變革創(chuàng)新,充分發(fā)揮人工智能優(yōu)勢,加快發(fā)展伴隨每個人一生的教育、平等面向每個人的教育、適合每個人的教育、更加開放靈活的教育?!盵2]也就是說人工智能要深入到教育的每個環(huán)節(jié),完善終身教育體系、最大程度實現(xiàn)教育平等、優(yōu)化教育資源匹配、實現(xiàn)更加開放靈活、多軌并行的教育模式。

近幾年關(guān)于人工智能技術(shù)在教學活動中的應用和影響的研究主要集中在運用先進技術(shù)手段對某一個具體學科的影響,具有各學科獨有的特點。比如從學生對英語學科學習的目的性,分析人工智能對大學英語教學的影響,從人工智能技術(shù)代替人類勞動的角度分析,應當如何調(diào)整教學方式以適應未來職業(yè)發(fā)展變化的形勢,將教學與就業(yè)結(jié)合起來,討論如何保持職業(yè)教學的生命力。還有一些研究集中在對整體教育的影響的研究,缺少對具體教學活動過程各環(huán)節(jié)影響的研究。將教學活動劃分為三個要素——教師、學生和技術(shù)中介,從總體上討論中間的技術(shù)手段對其他兩個因素——教學發(fā)出者和教學接受者的實際應用及其影響的研究相對較少,本文試圖從這個角度切入分析人工智能技術(shù)對教學活動的影響,并對未來人工智能技術(shù)將在教學活動中起到的作用進行預測。

一 作為中介的技術(shù)對教學活動影響的歷時性考察

學校的教學活動主要包括三個要素:教師、學生以及運用在教學中的技術(shù),教師運用一定的技術(shù)手段將知識傳授給學生,學生在技術(shù)手段的幫助下實現(xiàn)對知識的理解和能力的提升。技術(shù)作為教學的中介隨科技發(fā)展不斷變革、更新,對整個教學活動具有一定的影響和促進作用。

(一)工業(yè)化促進教學普及化

第一次工業(yè)革命以蒸汽機的發(fā)明和使用為標志,人類進入蒸汽時代,工業(yè)化推動西方近代教育發(fā)生了巨大的變化,工業(yè)化的產(chǎn)生和發(fā)展使機器代替了手工勞動,工廠代替了手工工場,生產(chǎn)規(guī)模的擴大要求大量增加勞動者的數(shù)量,大批農(nóng)民進入城市成為工人。生產(chǎn)技術(shù)的變革還要求一批掌握專業(yè)技能的人加入到生產(chǎn)當中來,隨著尖端技術(shù)的發(fā)明社會更需要培養(yǎng)具備科學理論知識的人才進行新技術(shù)的研發(fā);不斷壯大的工人階級要求享有受教育的權(quán)利。這些要求一方面使教學模式發(fā)生變化,由學徒制轉(zhuǎn)變?yōu)閷W校式,教學對象(學生群體)的范圍隨之也擴大,實現(xiàn)了教學對象由貴族向平民的擴展,私人民間教學組織開始被政府機構(gòu)性教育組織代替。公立教育開始崛起,采用集中傳授文化知識、技術(shù)的班級教學方法培養(yǎng)大量能夠適應工業(yè)化發(fā)展的勞動力和人才,推動了初等義務教育的普及,國家開始重視教育立法,制定了一系列的法律來保障義務教育的實施。1763年,普魯士頒布強迫教育法令,義務教育由此開端。1833年,在英國工人階級的強烈呼吁下,國會通過了《工廠法》,要求各工廠必須保證在廠內(nèi)工作的十三周歲以下兒童每天接受兩個小時的義務教育。1838年,英國憲章派在《人民憲章》中鮮明提出:教育應是全民的、普及的、免費的[3]。另一方面教學內(nèi)容也發(fā)生了巨大的變化,由以實踐經(jīng)驗為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥茖W理論知識為主。第一次工業(yè)革命之后,機器設(shè)備更新?lián)Q代的需求以及科學理論知識對技術(shù)產(chǎn)生越來越大的影響,使得人們對科學理論知識的重要性的理解和重視程度不斷加深,只以實踐經(jīng)驗的形式傳授知識已經(jīng)無法完全滿足當時時代需要,應加快技術(shù)研發(fā)和進步的需要,技術(shù)中包含的科學理論知識越來越多。因此,第一次工業(yè)革命后,教學內(nèi)容也相應發(fā)生改變,由之前僅以單純的實踐經(jīng)驗和技藝為主要內(nèi)容向與技術(shù)相關(guān)的科學理論知識轉(zhuǎn)變,由此,教學環(huán)境和場所也由之前的實地教學向?qū)W校班級轉(zhuǎn)變,教學方法從實踐教學為主向以原理教學為主轉(zhuǎn)變。

(二)電化教學促使教學方式多樣化

第二次工業(yè)革命以電力的廣泛應用為標志,人類進入電氣時代,技術(shù)由工業(yè)化發(fā)展為電氣化,從而促使教學活動中的技術(shù)作為中介也實現(xiàn)電氣化,教學方式也轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀虒W模式。即實現(xiàn)教學活動的技術(shù)中介是電化教學設(shè)備,使用電教器材設(shè)備和電教教材(比如幻燈、電視、電影、錄音、錄像、電動教學模型等)進行教學,以達到增進學生對教材的理解和鞏固的目的。起初電化教學最早應用于西方軍事訓練當中,實現(xiàn)了更大范圍對官兵進行教學和訓練活動,對于加快普及軍事科學知識速度、提高軍事教學和訓練質(zhì)量和加速人才培養(yǎng)具有重要作用。電化教學應用于軍事訓練中可以充分展示復雜危險的作戰(zhàn)情況,比如戰(zhàn)場戰(zhàn)斗的場面,各類武器裝備(核武器、化學武器、生物武器等)的使用和防護等,也方便學習機械運動、武器構(gòu)造等微小物體。后來電化教學走出軍事訓練,逐漸應用到學校教學當中,使得教學活動由以教師為主導和書本知識傳授向以學生為主導和培養(yǎng)學生各項能力轉(zhuǎn)變。因為電化教學對學生的感官沖擊更加強烈,所以電化教學為更好地實現(xiàn)直觀教學提供了便利,通過幻燈片、錄音機和多媒體等電化教學工具實現(xiàn)足不出戶就能直觀感受到教學內(nèi)容,能夠充分調(diào)動學習者的主動性,有利于學生主動接受信息,使學生在教師的指導下,通過自己的感官知覺,調(diào)動全部感官參與學習,更大限度地集中學生的注意力,培養(yǎng)其主動學習和探索的能力,更好地實現(xiàn)從形象思維到抽象思維的過渡,實現(xiàn)教學雙方的信息交流和反饋,提高了課堂的教學效率,有利于培養(yǎng)學生觀察、想象、思維等各項能力,從而實現(xiàn)素質(zhì)教育。同時,因為教師需要適應教學技術(shù)電氣化變革帶來的教學方式的轉(zhuǎn)變,所以電化教學的普及也有助于提升教師的專業(yè)素質(zhì)和技能,促使他們學會使用電氣化教學設(shè)備,并能夠根據(jù)教學內(nèi)容完成教學設(shè)計、制作課件等。

(三)互聯(lián)網(wǎng)促使教學規(guī)?;?/h3>

第三次科技革命是以電子計算機技術(shù)為標志,以互聯(lián)網(wǎng)為核心,使人類進入信息時代,隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及,電子計算機技術(shù)逐漸應用在教學活動中,作為中介的技術(shù)手段再次更新,對教學活動產(chǎn)生了一定的影響。一方面,互聯(lián)網(wǎng)教學應用在課堂教學活動當中,改變了課堂教學方式。以“翻轉(zhuǎn)課堂”為例,學生通過課前或課外觀看由教師提供的互聯(lián)網(wǎng)資源鏈接提前自主學習,教師不再占用大量的課堂時間講解知識,課堂教學更多的是以師生互動、合作探究為主,使先學而后教成為現(xiàn)實,實現(xiàn)了教學主導地位從教師向?qū)W生的轉(zhuǎn)移,激發(fā)了學生學習的主動性。改變了教師的教學觀,使其由知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生學習的引導者和協(xié)調(diào)者,學生的學習觀也發(fā)生改變,從被動接收知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鳌A硪环矫?,互?lián)網(wǎng)教學實現(xiàn)了將教學活動延伸至課堂以外,突破了課堂上的時空限制,教學活動不是只存在于學校和課堂之中,而是只要能上網(wǎng)的地方都可以開展教學活動?;ヂ?lián)網(wǎng)教學具有開放性、共享性、實時性和個性化等優(yōu)點,以慕課(MOOC)教學為例,慕課即大規(guī)模開放式在線課程[4],慕課整合了大量的學習資源,將全世界各個頂尖學校、科學研究所、圖書館以及各種信息資源收集起來,進行整合,形成海量信息資源庫,不僅包括數(shù)學、自然科學、計算機科學等廣泛的學科,也包括社會科學和人文學科,其中絕大部分課程是免費的。部分課程可以根據(jù)需要自由購買,供教師和學生隨時隨地按照自己的需求查找使用。同時,互聯(lián)網(wǎng)教學突破了傳統(tǒng)的班級授課制,逐步發(fā)展為由傳統(tǒng)教育、個性化教育、遠程教育相結(jié)合的多樣化的教學形式。擴大了教學實施的受眾范圍,任何年齡段、任何職業(yè)都可通過互聯(lián)網(wǎng)注冊學習,受教育者可自由選擇教學地點、教學時間,也可根據(jù)自己的興趣愛好和需要自由選擇教學課程、教學教師等,不僅可以在線聽課,還可以操作實驗、回答問題、參與考試,對于沒有聽懂的地方進行回放,基本可以滿足學生的各類需求,學習期滿通過考試還可以獲得證書,符合信息時代提倡的個性化學習、全民學習和終身學習。

(四)人工智能促使教學智能化

從歷史發(fā)展的角度來看,技術(shù)發(fā)展總會對教學活動產(chǎn)生一定的影響,人工智能技術(shù)作為新的中介應用在教學活動中也必然會對教學活動產(chǎn)生一定的影響。將人工智能技術(shù)作為教學活動的技術(shù)中介,其目的主要是實現(xiàn)教學活動的智能化、自主化和自動化。實際上,早在人工智能產(chǎn)生之前,人們就開始探索和研究如何讓教學更加智能化、自主化和自動化。1925年,美國俄亥俄大學的心理學家席尼·普雷西(Pressey)設(shè)計出第一臺自動教學機器,這個機器可以為學生提供與課程相關(guān)的選擇題,通過判斷答案正確與否更改接下來的教學程序,回答正確則可進入下一題,實現(xiàn)學生根據(jù)自己的學習節(jié)奏進行學習[5],這為后來人工智能技術(shù)在教學活動領(lǐng)域發(fā)揮作用奠定了基礎(chǔ)。目前,以人工智能技術(shù)為核心的第四次科技革命正在迅猛發(fā)展,人工智能技術(shù)的革新正引發(fā)一場教育革命,從而對教學活動產(chǎn)生影響,根據(jù)之前科技革命和教學中介技術(shù)革新對教學活動的影響,可推測其將為教學提供良好的環(huán)境和技術(shù)支持,更新教師的教學理念、創(chuàng)新教學方法、反思和改進教學模式、改變學生的學習方法等。我國2018年1月發(fā)布的《人工智能白皮書(2018版)》,對目前的人工智能關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細的分類,人工智能具有機器學習、生物特征識別、計算機視覺、自然語言處理、人機交互、知識圖譜和虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實這七項關(guān)鍵技術(shù),其中機器學習是核心技術(shù),自然語言處理是重要方向,人機交互是重要外圍技術(shù)[6]。以上述七項技術(shù)為基礎(chǔ)并經(jīng)過各項技術(shù)的合并,應用到實際生產(chǎn)生活中,形成了圖像識別、圖像理解、視頻識別、語音識別、語義理解、語音合成、機器翻譯、語義理解、情感分析等具體技術(shù)[7],這些技術(shù)應用到教學活動中,產(chǎn)生一定的影響。

通過對四次科技革命中那些主要應用在教學活動的技術(shù)進行歷時性的考察,可以看出技術(shù)的發(fā)展會促使教學活動發(fā)生變革。如今,第四次科技革命正在如火如荼地進行,人工智能技術(shù)已經(jīng)逐步應用到教學活動當中。

二 人工智能技術(shù)在教學活動中的應用

上文提到教學活動包括三個要素;兩個行為主體:教師和學生,一個技術(shù)中介。作為中介的技術(shù)隨科技發(fā)展不斷更新,現(xiàn)階段人工智能技術(shù)作為對教學活動實施影響的中介被應用在不同主體上。同時,隨著社會各界對學生學習的重視程度不斷升高,家庭教育開始逐漸參與到教學活動中,并占據(jù)了相當?shù)谋壤斯ぶ悄芗夹g(shù)也被應用到了家庭教育中。

(一)人工智能技術(shù)在教師傳授知識中的應用

人工智能作為輔助系統(tǒng)或設(shè)備應用到教師教授過程中在現(xiàn)在的學校教學中比較普遍,主要以教師作為對學生實施教授行為的主體,以人工智能系統(tǒng)或設(shè)備為輔助,以求達到有效減輕教師工作負擔并同時提升教學質(zhì)量的目的。其應用主要體現(xiàn)在三個方面:課前備課、課堂教學和課后作業(yè)。第一,在課前備課方面,人工智能技術(shù)的應用能夠幫助教師精準備課,運用智能教學與專家系統(tǒng)[8]。教師可以從基于通過大數(shù)據(jù)收集處理來的大量課程資源和豐富課件中選取自己所需要的內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)和改進,避免不必要的重復備課,節(jié)省教師時間,使教師能夠?qū)⒏嗟木ν度氲教岣咧v課技能和與學生的實際溝通互動中來,以及處理人工智能無法解決的德育問題等。第二,智能計算機輔助教學程序系統(tǒng)ICAI(Intelligence Computer-Assisted Instruction)[9]在課堂教學中得到廣泛應用。它是由原來的計算機輔助教學系統(tǒng)CAI(Computer-Assisted Instruction)發(fā)展而來,通過人工智能技術(shù)的附加,對CAI的一些缺點作了改進。比如CAI系統(tǒng)不能針對不同水平的學生采用適當?shù)慕逃椒ǎ瑢W生容易產(chǎn)生惰性等問題,經(jīng)過人工智能技術(shù)的導入,依照學生學習效果不同的反饋數(shù)據(jù),尊重個體差異,以更快的運行速度、更大的數(shù)據(jù)容量、更加完善的專家系統(tǒng)、更強的人機交互能力以及人機界面、自然語言處理和虛擬現(xiàn)實等人工智能技術(shù)為創(chuàng)新,把應用了人工智能技術(shù)的計算機系統(tǒng)的功能同教師的課堂講授有機結(jié)合起來。教師可以根據(jù)系統(tǒng)中專家模塊提供的專業(yè)知識銜接和講授方式,配合學生模塊依照每個學生的學習進度產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫進行因材施教,讓教師的角色從知識的灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生學習的指引者。第三,ICAI系統(tǒng)不僅包含課堂學習內(nèi)容,還包括課堂學習內(nèi)容的補充內(nèi)容。它即時跟蹤學生課后的學習狀況,比如教學游戲、作業(yè)輔導等,其中教學游戲能夠使學生對所學習的內(nèi)容更有參與感,增添學習的趣味性,潛移默化地鍛煉學生思維能力,并以此來豐富教學模式,增加教學方式,完成教學創(chuàng)新,注重學生的差異性特征,提高學生學習效率。在課后批改作業(yè)中應用人工智能技術(shù)開發(fā)的測試系統(tǒng),可減輕教師批改作業(yè)的重復繁瑣的工作負擔,并在后臺生成學生作業(yè)完成情況的數(shù)據(jù),使教師一目了然地掌握學生學習進度和教學漏洞,為教師后續(xù)教學制定重點計劃。以E-rater[10]引擎為例,采用自然語言處理技術(shù)、圖像識別技術(shù)和語義分析技術(shù)可對學生的作文題目進行批改,拍照上傳作業(yè),根據(jù)設(shè)定的評判標準和系統(tǒng)中匯總的歷年大量作文的數(shù)據(jù)庫比對自動評分,反饋建設(shè)性的意見,提出修改方案,通過自然語言處理技術(shù)對作文中的語法錯誤做出糾正。E-rater引擎還可以根據(jù)學生一貫的寫作風格提供一些作文結(jié)構(gòu)、寫作技巧的建議。在2020年疫情防控期間,全國大中小學生實現(xiàn)了“停課不停教,停課不停學”,利用線上教學模式打破空間限制,運用智能化教學輔助工具提高課堂中師生互動效率。比如智能辦公軟件“釘釘”在疫情期間的應用,它具備打卡簽到、統(tǒng)計體溫、課程表提醒、直播上課、多群聯(lián)播、出題互動、連麥回答問題、直播視頻回放、上傳作業(yè)和問卷星考試功能自動批改作業(yè)等一系列智能功能[11],在師生無法到校的情況下保證教學有序進行。疫情期間的線上教學使人工智能技術(shù)成為師生之間保證教學有效進行必要的技術(shù)支撐,雖然此次大范圍的線上教學是因配合疫情防控引起的對教學方式調(diào)整的倒逼,只是一次被動的應付,但是為未來探索和推動線上線下相結(jié)合的教學模式改革創(chuàng)新了理念,提供了路徑,日后線上線下教學深度融合有望成為常態(tài),從而進一步促進智慧教學的發(fā)展。

(二)人工智能技術(shù)在學生學習中的應用

人工智能技術(shù)應用到學生學習中,目前發(fā)展比較快的是線上教育、注意力監(jiān)測與反饋以及作業(yè)搜題。首先,注入了人工智能技術(shù)的線上教育較之前互聯(lián)網(wǎng)時代在課程推送和智能化服務方面發(fā)展的更快。以“考蟲”為例分析人工智能技術(shù)在線上教育當中的應用??枷x線上教育是一個面向大學生的主攻英語的線上學習平臺,近年來,考蟲在線教育發(fā)展飛快,其系統(tǒng)更新速度也隨著消費者需求的增加與時俱進,其制勝的原因一方面是由于其課時費用相對其他線上教育機構(gòu)比較低,大學生普遍可以接受,另一方面也是更重要的是其依靠人工智能技術(shù)實現(xiàn)了智能化服務和精準的營銷策略,包括機器人客服、云呼叫系統(tǒng)等。考蟲在線教育機構(gòu)為了滿足不同使用主體的需要,分別開通了網(wǎng)站、應用軟件、微信、微博等多項注冊和學習方式。在線注冊和學習人數(shù)不斷上漲,對客服系統(tǒng)的要求不斷提高,而通過智能客服系統(tǒng)的人機協(xié)同技術(shù),對于課程安排、課程情況詢問、退課等常規(guī)性問題直接通過機器人客服解決,不僅回答全面完整,而且可以做到24小時全天候在線,對于一些需要人工回答的問題,機器人后臺可以根據(jù)關(guān)鍵詞分配人工解決,客服人員只需掌握自己負責的一部分客戶問題即可,節(jié)省時間且提高效率。面對已有客戶在智能系統(tǒng)中的歷史信息,根據(jù)其現(xiàn)實需求,系統(tǒng)會為其自動推送課程,比如根據(jù)數(shù)據(jù)顯示一同學已報且通過六級考試,系統(tǒng)會為其推送研究生課程或雅思托福課程,吸引學生報名,使客戶不再一次性化,而是可以長久使用其課程。其次,注意力監(jiān)測技術(shù)也是目前人工智能技術(shù)在學生學習過程中應用的研究熱點,通過對學生注意力的監(jiān)測,可以及時反映學生注意力集中情況,從而采取相應措施。我們可以EEG注意力檢測技術(shù)[12]為例來說明,該技術(shù)通過穿戴設(shè)備完成對學生腦電波的監(jiān)測,輔助統(tǒng)計眨眼次數(shù)等數(shù)據(jù)反饋,根據(jù)數(shù)據(jù)處理得出的結(jié)論判斷學生的注意力是否集中,解決了傳統(tǒng)教學教師無法顧及所有學生情況的問題。雖然此項技術(shù)目前還沒有普及,只是在試驗階段,但人們對其研究的關(guān)注度很高,為我們未來教學實現(xiàn)智能化提供新思路。最后,人工智能技術(shù)在作業(yè)搜題方面的應用也有突出的表現(xiàn)。比如中小學生普遍使用的小猿搜題、作業(yè)幫等手機應用軟件,就是采用圖像識別、語音識別、機器翻譯、文字識別以及深度學習等技術(shù)實現(xiàn)作業(yè)搜題的,學生對不會或不確定的題目,只需通過手機拍照上傳,應用系統(tǒng)就會對圖片進行分析并與題庫比對快速顯示出答案、知識要點以及相關(guān)知識點和相似題目供學生學習參考,提高了學生的學習效率,方便學生課后自學,具有一定的輔助作用。

人工智能技術(shù)在教師傳授知識、學生自主學習中發(fā)揮了很大的作用,通過對其應用的深入了解,可以看出人工智能技術(shù)在教學活動中的介入對其發(fā)展將產(chǎn)生一定的影響。

三 人工智能技術(shù)介入對教學活動的影響

針對我國現(xiàn)階段教學活動中出現(xiàn)的問題,比如不同地域、不同經(jīng)濟發(fā)展程度地區(qū)的師資分配問題,教師資源使用范圍擴大以及學生個性化發(fā)展等都可以運用人工智能技術(shù)對其產(chǎn)生一定的影響。

(一)師資分配更加均衡

兩千多年前的春秋時期,孔子就提出“有教無類”的思想,兩千年后的現(xiàn)在,讓每個孩子都參與教學活動已經(jīng)得到落實,但是由于教師資源分配不夠均衡,出生在不同地區(qū)的孩子在教學活動中的獲得感也不同。我國地形地勢復雜多樣,沿海內(nèi)陸分布的不同造成的地區(qū)差異,不同的地形提供了不同的經(jīng)濟發(fā)展條件,這導致一方面不發(fā)達地區(qū)教學設(shè)施落后于發(fā)達地區(qū),硬件設(shè)施跟不上,另一方面教師人才的地域吸引力產(chǎn)生差別,不發(fā)達地區(qū)引進優(yōu)秀師資困難,留下師資更難。近幾年,雖然農(nóng)村教師隊伍建設(shè)問題得到國家高度重視,國家相繼出臺了一系列政策,期望達到鼓勵優(yōu)秀畢業(yè)生前往鄉(xiāng)村支援教育的目的,并通過改善農(nóng)村教師福利待遇來盡可能保障農(nóng)村優(yōu)秀教師的收入,從而穩(wěn)定他們,但是畢業(yè)生選擇鄉(xiāng)村就業(yè)的比例仍然很小,到鄉(xiāng)村進行教學工作的優(yōu)秀教師考慮到自身發(fā)展,往往不能長久扎根。為解決這個問題,很多人工智能技術(shù)公司進行了很多嘗試,比如通過“雙師教學”項目加強貧困地區(qū)的基礎(chǔ)教育。例如引用科大訊飛公司的設(shè)計為遠程課堂增加交互式設(shè)備從而實現(xiàn)的“雙師課堂”,安徽省金寨縣天堂寨同心小學與合肥市南門小學就通過此方式共享了教師資源[13]。其具體操作與傳統(tǒng)授課方式不同,是由遠近兩位教師共同完成一個教師資源欠缺不發(fā)達地區(qū)學校的教學,其中一位是城市里的優(yōu)秀教師,另一位是當?shù)剜l(xiāng)村學校的現(xiàn)場教師,城市老師通過視頻方式對學生進行基礎(chǔ)知識的講授和相關(guān)教學資料的準備,當?shù)剜l(xiāng)村老師則負責面對面輔導、課堂互動和學生素質(zhì)的培養(yǎng),兩邊形成合力來提高貧困地區(qū)的教學質(zhì)量。這樣做的好處有兩個:一是本地教師可以在遠程視頻課教師為學生上課的時候?qū)W習其授課方法,觀察學生的現(xiàn)場反應,可以節(jié)約專門提升當?shù)亟處熌芰ε嘤栆ㄙM的時間,更直接更高效地提高當?shù)亟處煹慕虒W水平;二是“雙師教學”既可以彌補當?shù)亟處焼为毷谡n能力不夠的缺陷,也可以彌補僅通過網(wǎng)絡(luò)視頻授課無法關(guān)照到學生的現(xiàn)實反應和掌握程度的缺陷,本地教師就可以根據(jù)學生的具體情況把握授課節(jié)奏,幫助學生適應課程。試想,如果這項技術(shù)得到普及,未來人工智能技術(shù)的應用就可以彌補由于地形差異和貧富差距造成的師資短缺問題,真正實現(xiàn)有教無類。

(二)教學資源共享范圍擴大

人工智能技術(shù)有助于實現(xiàn)網(wǎng)上教學資源的共享。人工智能技術(shù)與教學活動結(jié)合,首先,可以制作微課視頻,即通過錄制發(fā)達地區(qū)優(yōu)秀教師的授課記錄,上傳到網(wǎng)絡(luò),不發(fā)達地區(qū)的教師可以通過專家系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)推送檢索需要的優(yōu)秀教學視頻,這可以為資源欠缺學校的教師提供優(yōu)質(zhì)的教學資源,讓他們學習發(fā)達地區(qū)優(yōu)秀教師的授課模式、導入課堂的方式以及授課時引用的事例,幫助其掌握先進的教學方法和案例,更好地進行備課,從多個方面提高本地教師個人的教學水平,實現(xiàn)“好帶差、強帶弱”,從而提高教學質(zhì)量,使身處偏遠地區(qū)的教師和學生也能使用和學習開放發(fā)達地區(qū)的教學資源。其次,可以培養(yǎng)貧困地區(qū)學生除基礎(chǔ)課程之外的特長愛好。隨著人工智能技術(shù)對社會的影響不斷加大,會引發(fā)工作方式上的變革,未來社會將是一個只有擁有多種技術(shù)、多種能力才能適應的社會,而最不容易被替代的工作正是那些極富個性、極富創(chuàng)造力的工作。特長愛好的培養(yǎng)一方面可以陶冶情操、提升審美能力,另一方面有利于培養(yǎng)一個人的毅力、想象力和創(chuàng)造力,提升智力水平,特別是邏輯思維能力,提高個人綜合素質(zhì),為個人的創(chuàng)造性工作提供基礎(chǔ)。不發(fā)達地區(qū)的孩子有必要接觸并學習藝術(shù),以便在未來與發(fā)達地區(qū)的孩子競爭時能夠保證具有同等的競爭優(yōu)勢。但現(xiàn)實是,在不發(fā)達地區(qū),教師學科結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重偏差,大多數(shù)地區(qū)只能保證語文、數(shù)學這樣的基礎(chǔ)課程的教學正常進行,而音樂、體育、美術(shù)等課程則比較薄弱。在大部分不發(fā)達地區(qū)的學校,很少甚至幾乎沒有設(shè)置這類課程,即使開設(shè)此類課程的教學活動也大多由其他學科的教師兼職講授,有的學校甚至直接取消這類課程的教學。出現(xiàn)這些問題的主要原因是缺乏教學資源。而對發(fā)達地區(qū)的學生,其所在家庭對他們的培養(yǎng),早已不只局限于基礎(chǔ)學科的優(yōu)秀,而是更加注重全方位的培養(yǎng)。這樣的差距使貧困地區(qū)的學生即使基礎(chǔ)學科學習方面與發(fā)達地區(qū)學生相差不大,但綜合實力相比之下仍具有較大差距。目前,利用先進的人工智能技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課堂,共享豐富的網(wǎng)絡(luò)資源特別是國外課程,可以突破時間和空間的局限,使偏遠地區(qū)學生雖然身處山區(qū),也能了解世界,讓學生也能擁有優(yōu)質(zhì)的、滿足于他們各方面需求的教學資源?;ゼ佑媱漑14]是上海滬江文化傳播公司于2015年推出的支持中小學公益課程項目,該項目通過實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課程在全國各地的共建共享,讓廣大農(nóng)村、西部和“老少邊窮”地區(qū)的學校也能享有優(yōu)質(zhì)教學資源。

(三)學生發(fā)展更加個性化

教學的目的越來越強調(diào)個性化發(fā)展和終身學習,教學活動的過程是促使人形成主體意識、發(fā)展主體能力的過程,強調(diào)獨特性,實現(xiàn)個體價值。學校的教學活動越來越傾向于將教授學生學習的方法、養(yǎng)成學習的習慣、學會創(chuàng)新的思維等相對抽象且終身受益的技能放在首位,其次才是教授具體的知識、專業(yè)的技能。抽象技能往往作用更大,對個人而言,它是挖掘人的內(nèi)在潛力,提升人的綜合素質(zhì)的必要手段;對社會而言,社會整體創(chuàng)新力的提升,終身學習氣氛的形成對社會快速向前發(fā)展有著強有力的推動作用[15]。人工智能技術(shù)作為中介注入到教學活動,不僅可以加強對每個主體發(fā)展需要的重視,而且可以使學生在完成學校教學活動之余,仍有參與教學活動的機會和平臺,這符合教學本身的目的和預期。我國是一個人口大國,無論是基礎(chǔ)教育教學還是高等教育教學都采用大班教學的方式,一個老師面對大容量的班級,在有限的教學時間內(nèi),無論是精力還是成本根本不允許老師對每個學生實施精準的、有針對性的培養(yǎng),只能解決學生面臨的普遍性、共性的問題,容易忽略其在學習中的特殊性、差異性。人工智能技術(shù)可以幫助教師更廣泛地提供高質(zhì)量的教學[16]。首先,從學生需求入手,將傳統(tǒng)教育的環(huán)節(jié)與人工智能技術(shù)要素與信息化相結(jié)合,運用機器學習系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)制定個性化教學課程。使用人工智能技術(shù)可以幫助教師分析學生智力水平、接受新知識的能力、形象思維和抽象思維等各項能力水平。根據(jù)學生的個性特征、自身發(fā)展需求提供相應課程和確定每個階段的學習任務,通過及時了解不同學生的具體情況而提出針對性的反饋要求,使學生可以按照自己能夠接受的、最合適的課程和最佳的進度進行學習,使學生的學習效果更好、效率更高。這樣既能滿足接受能力強的高水平學生要求學習更多的愿望,使其學習能力得到最大的發(fā)揮,又能克服接受能力相對較差的低水平學生對于統(tǒng)一課程學習力不從心的問題,消除其失落感,從而在整體上保持學生高度的學習興趣,使每個學生都能獲得歸屬感。其次,為配合學生發(fā)展和課程需要采用不同的教學方法,學生處在不同的年齡階段,不同學生之間形象思維能力和抽象思維能力都不同。不同的學科,采用的教學方法也應不同。人工智能通過大數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)使教學實現(xiàn)了個性化和虛擬化。人工智能技術(shù)通過利用增強現(xiàn)實(AR)、虛擬現(xiàn)實(VR)和語音處理可以增強抽象事物的視聽效果和感受力,為學生更直觀地呈現(xiàn)教學內(nèi)容,刺激其多種感官來加深印象和對學習內(nèi)容的理解,讓學生更現(xiàn)實地認知抽象事物。對于不同學科,采用增強現(xiàn)實(AR)和虛擬現(xiàn)實(VR)的設(shè)備配合學習,也可以起到事半功倍的效果。比如在歷史學科的學習中,采用這種技術(shù)不僅有利于為學生直觀地展現(xiàn)出當時的歷史場景,可以讓學生有身臨其境的感覺,更有利于加深學生對歷史年代和發(fā)展必然性的理解。

雖然人工智能技術(shù)的介入對教學活動產(chǎn)生了許多積極影響,但是在運用的過程中仍要把握尺度,如果人工智能技術(shù)對教學活動過度干預勢必會產(chǎn)生一定的消極影響。例如通過應用人臉識別技術(shù)監(jiān)測學生學習情況,杭州第十一中學進行的“智慧課堂行為管理系統(tǒng)”試驗教學和重慶二十九中的Faceminded,都是通過監(jiān)測學生在課堂上的表情來統(tǒng)計學生的學習行為,判斷學生的學習專注程度。試驗開始后引起社會各界討論,爭議最大的話題是這樣做是否侵犯了學生的隱私權(quán)。熊丙奇認為,在課堂當中應用新技術(shù)要注意兩點:一是不能侵犯學生的隱私,二是不能影響學生人格成長[17]。運用人工智能技術(shù)對學生的課堂學習進行實時監(jiān)測,雖然從表面上看學生的注意力更加集中,課堂效果更佳,但實際上是在倒逼學生進入一種非自然狀態(tài),長此以往會使學生缺失主體意識,這就背離了引導學生培養(yǎng)自制力的教學初衷。由此可見,未來人工智能技術(shù)在教學活動中,對于應用哪些技術(shù)、如何應用、應用多大限度更有利于教學活動的進行,都需要進行長期的試點和探索。

通過上文的分析我們可以看到,技術(shù)作為教學活動的中介在教學活動中有非常重要的作用,它是溝通教師和學生的橋梁,教師如何教、學生如何學都取決于采用什么樣的方式和技術(shù)。每一次技術(shù)革新都會對教學活動中的技術(shù)中介產(chǎn)生影響,從而引發(fā)相應的教學活動的革新,使教師和學生轉(zhuǎn)變教授方式和學習思路,不斷推進教學活動良性發(fā)展。目前人工智能技術(shù)在教學活動領(lǐng)域的廣泛應用,符合人們對教學活動結(jié)果或者目的的預期(個性化發(fā)展和終身學習),已有的實驗和探索已經(jīng)顯示出其發(fā)揮的積極影響,未來將發(fā)揮更大的作用,針對我國教育教學中發(fā)展不平衡的問題,有望實現(xiàn)教師資源更加均衡的分配、教學資源更大范圍的共享、學生個性化得到更好地發(fā)揮。為了更好地利用人工智能技術(shù)中介推動教學活動的發(fā)展,我們應當自覺適應人工智能技術(shù)的更新速度,進行與之相適應的教學活動改革,及時更新教學理念,使教學活動更加智能化,以滿足學生日益增長的學習需求和社會長遠發(fā)展的要求。

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