人工智能赋能课堂变革

时间:2022-01-18

新一代人工智能技术的纵深发展和新冠肺炎疫情引发的社会格局改变给教育领域带来了深远的影响。课堂是教育的主战场、育人的主渠道,推动人工智能赋能课堂变革,培养德智体美劳全面发展的创新人才是当前亟待解决的问题。

人工智能赋能课堂变革的要素及其关系是什么?人工智能赋能课堂变革的原理为何?人工智能赋能课堂变革的典型样态包括哪些?本文将从以上三个方面进行解读。

一、人工智能赋能课堂变革的要素及其关系

人工智能赋能课堂变革的要素及其关系,即是以人工智能基础设施和关键技术组成的智能教学环境为依托,将人工智能技术的具现化产物作为课堂要素之一,赋能教学目标确定、教学内容供给、教学方法选用、教学活动开展和教学评价实施,实现数据驱动的因材施教、按需推送的资源供给和人机协同的教学活动,同时针对学生的知识掌握、素养水平、关键能力和必备品格等方面进行动态精准评价,促进学生批判性思维、知识迁移能力和问题解决能力的自适应提升,最终达成培养德智体美劳全面发展、适应未来社会需求的新时代创新人才这一教育目标,如图1所示。

640.webp (1).jpg

图1  变革的要素及其关系(谢幼如等,2021)


二、人工智能赋能课堂变革的原理

赋能环境建设、赋能教学设计、赋能教学实施是人工智能赋能课堂变革的三个层次。赋能环境建设即以知识图谱、模式识别等为代表的人工智能技术变革原有教学环境,使课堂空间呈现虚实融合、动态交互、按需分配、弹性拓展的特征,为课堂空间赋予沉浸式智能交互等能力;赋能教学设计即以多来源数据融合分析和多维度数据智能可视化变革原有教学设计,使教学设计趋向定制化目标、自适应内容、泛在化交互和画像化评价,为教学设计赋予规模化按需定制等能力;赋能教学实施即以人机协同变革原有教学活动组织,使人工智能技术的具现化产物成为教学活动主体的代理、助理、导师及伙伴,为教学实施赋予按需协同化认知融合等能力。

图2可以看出,人工智能赋能课堂变革是以智能技术赋能的教学环境为支撑,以数据驱动赋能的教学设计为抓手,以人机协同赋能的教学实施为关键,最终实现课堂改革创新,服务人才培养需要。

640.webp (2).jpg

图2  变革的原理(谢幼如等,2021)

三、人工智能赋能课堂变革的典型样态

智能可视化课堂:充分发挥VR、AR、MR、XR和数字孪生等智能技术优势,实现虚实空间弥合、无缝实时交互和全景拟真反馈,不断拓展学生具身认知,丰富学生学习体验,提高学生学习效果。这种课堂贯通数据可视化、知识可视化和思维可视化,综合计算机图形学和人工智能技术赋能教学情境创设、教学内容呈现和教学效果评价,从而支持学生深度思考和交流互动,促进学生问题解决和反思提升。

动态自适应课堂:以学生学习为中心,依托教育大数据、学习分析、数据挖掘和教育大脑等技术手段,根据学生的认知特点和即时需求,为学生提供完成教学目标所需的环境、资源和服务,并根据学生学情变化进行动态优化。这种课堂对学生学习过程中产生的学情数据实时采集表征,并关联学生历史学情数据建模分析,从而动态调整学习内容、学习形式、学习路径和学习支持服务,实现个性化教与学。这种课堂的核心是数据驱动的学习路径规划、学习资源推送与学习服务供给,依托技术支持实现规模个性化教学,从而促进学生全面发展。

个性定制化课堂:将传统大规模教学和学生个性学习需求有机结合,借助教育大数据、量化自我、学习分析等智能技术,关注学生之间的差异性和多样性,根据学生自身学习情况和学习需求构建学生模型,对标学习目标定制个人专属学习方案。这种课堂通过融合学生的自我需求和社会需求,将教师、教学环境、教学资源、教学活动和学习同伴等课堂要素有机联动形成课堂快照,依托智能平台为学生量体裁衣设计学习内容、学习活动和学习支持,从而支持处处可学、时时能学的泛在学习。

虚拟双师型课堂:利用边缘计算、机器学习、知识图谱和自然语言处理等智能技术,打通线上线下教学壁垒,实现真人教师和虚拟教师共同协作开展教学。知识图谱、NLP等人工智能技术的深化发展,使得依托教育机器人、智能导师、智慧学伴等打造真人教师主导、AI教师辅导的虚拟双师型课堂在当下成为可能。这种课堂中,真人教师和AI教师各司其职,协同组织教学活动,AI教师通过数据分析展现学生学情数据,同时部分代理教师教学功能;真人教师根据学情数据调整课堂教学活动,持续凸显教师育人功能。这种课堂不仅能为教师回归育人使命,落实立德树人根本任务提供支持,同时也能为偏远地区教育高质量发展创造条件。

人机协同化课堂:充分发挥人工智能对个体认知外包作用,将人工智能具现化产物看作课堂的组成部分,推进课堂教学过程中教师、学生、人工智能伙伴等角色间的深度互动和自组织交流,实现人机协同教学。在这种课堂中,学生、教师与人工智能伙伴共同成长、协同促进、智慧生成。人工智能伙伴能够引导学生深度思考、辅助教师完成重复性教学工作,使学生回归学习本质实现创造性学习,教师回归育人本质深化立德树人。这种课堂是人工智能赋能课堂变革的最高层次,也是人工智能赋能课堂变革的重要方向。

参考文献:谢幼如,邱艺,刘亚纯.人工智能赋能课堂变革的探究[J].中国电化教育,2021,(09):72-78.

注:谢幼如,博士,教授、博导,系广东省高校教育技术中心副主任,华南师范大学教育信息技术学院副院长。


来源 | 教育技术学


其他新闻

世纪海航学生综合素质评价系统,促进学校精细化管理

2021年12月08日 00:00:00

大力实施基础教育数字化战略行动!教育部基础教育司2022年工作要点发布

2022年02月11日 00:00:00

世纪海航(厦门)科技有限公司董事长林水源应邀参加清华校友总会第八次会员代表大会

2017年09月09日 00:00:00