人工智能促进建构主义学习环境构建研究

王 艳 霞

(兰州工业学院外国语学院，兰州 730050)

一、引言

人工智能正以前所未有之势渗透于人类社会的方方面面，许多国家都以“国家战略”的视角定义人工智能，促使与人工智能相关的研究呈正态增长。国内外关于人工智能与教育相关的理论多聚焦在机器学习、重塑教育生态系统、应用现状分析、计算机辅助二语习得等方面。人工智能与外语教育的研究将会是外语教学改革的持续热点，并将继续向多学科、跨学科纵深发展。同时，国内外互联网界的知名企业，如腾讯、百度等都已利用成熟技术进军教育领域，研发了各自的 AI 教育软件，为互联网+教育、促进教育信息化与教育教学深度融合以及高校智慧“教与学”模态构建奠定了基础。

如果说智慧教学是人工智能助力教育的具体体现形式，那么对于学习者本身而言，身处的学习环境各要素本身及要素互相之间究竟产生了怎样潜移默化的改变？本文将以建构主义学习观归纳的学习四要素为例，探讨大学英语教学中人工智能对于促进建构主义学习环境构建的作用。

二、人工智能与建构主义学习理论

(一)人工智能

人工智能起源于1956年美国达特茅斯学院举办的夏季学术研讨会。在这次会议上，达特茅斯学院助理教授John McCarthy提出的“人工智能(Artificial Intelligence, AI)”这一术语首次正式使用，意味着人工智能的概念被提出并成为一门学科，作为前沿交叉科学涉及计算机、信息科学、语言学、哲学、教育学、心理学、神经科学等众多领域[1]。之后，人工智能的先驱阿兰·图灵提出了著名的“图灵测试”，其基本思想是如果人无法判断自己交流的对象是人还是机器，就说明这个机器有智能了，图灵测试的核心不是计算机能否和人对话，而是计算机能否在智力行为上表现得和人无法区分[2]。20世纪80年代，语言学领域以“机器翻译”“语音识别”为代表的人工智能兴起并进展显著。2015年，基于深度学习技术的人工智能取得飞跃性发展。如今，人工智能正呈多领域、高速度发展。

现在，人工智能理论多与其他学科呈交叉态、多模态研究趋势，其中，人工智能与教育理论的结合是跨学科和理论研究生态化的重要探索。从应用方面来讲，人工智能应用在教育领域主要有智能化、自动化、个性化、多元化、协同化五个方面；就发展趋势而言，人工智能将进一步以数据驱动引领教育信息化发展方向，以深化应用推动教育教学模式改革，以融合创新优化教育服务供给方式[3]。

(二)建构主义学习理论

就思想渊源而言，建构主义的提出最早源于瑞士的皮亚杰(J. Piaget)，作为一名心理学家，皮亚杰创立的日内瓦学派是关乎儿童的认知发展，认为儿童是在与周围环境的互动作用中发展完善自己的认知结构。与动物的模仿学习不同，人类基于本身特殊认知能力的学习方式，奠定了认知与学习之间的深厚关系，这也解释了建构主义之所以是一种有重要价值的关于学习和知识获得的理论。语言学习作为一种特有的学习形式，“语言的出现不仅意味着脑子的发达和意识的发展，而且意味着人类学习能力的进步和新的遗传方式的出现”[4]。解构主义学习理论对于语言学习的指导意义不言而喻。

建构主义学习理论主要是围绕学习的定义和学习的方法两方面进行阐述，认为学习不仅是依靠师授而得以实现，更重要的是依靠学生本人在周遭的环境，在社会文化中借助他人、他物而内化知识，经过“同化”与“顺应”两种途径，即通过将外部刺激整合到已知认知与内部认知在无法同化外部刺激时进行改造与重塑两种途径形成对意义的构建。学习的过程即认知的过程，建构主义提出的认知中的“同化”过程是一种认知结构的扩充，是一种量变的过程；而“顺应”则是一种认知结构的改变，是一种质变的过程[5]。

建构主义学习理论不同于以往理论对于师生关系的阐释，建构主义学习理论认为学生是学习的中心，是认知和信息加工的主体，是意义的主动建构者；教师是学生在“意义建构”过程中的帮助者和促进者。建构主义学习环境中的教师和学生的定位、作用与传统教学相比变化迥然。教师不再是绝对的主导者，而是引导学生、组织学生、促进学生构建认知。建构主义学习理论认为学习环境中可以归纳四个学习要素，分别是“情境”“协作”“会话”和“意义建构”。关于四大学习要素的归纳，是建构主义学习理论的重要支撑点。“情境”指的是有利于学习者对所学知识意义建构的理想学习环境中的情境；“协作”指的是师生之间以及学生之间的协作；“会话”即沟通交流，存在于师生之间、学习者之间。“协作”与“会话”贯穿于学习过程的始终，是具体形式，以供学习者在特定的“情境”中进行“意义构建”。建构主义理论认为教学过程的最终目的就是“意义构建”，即学习者对学习内容所反映的事物的性质规律以及事物彼此之间的内在联系做出较深刻的理解，最终达到在学习者的大脑中实现图示化的目的[6]。

三、人工智能与四个建构主义学习要素

(一)智慧型“情境”建立

人工智能应用于教育领域，堪称是在互联网大数据的大环境下为教育涉及的“教与学”两个方面都开辟了一个全新的途径与模态。与传统课堂模式不同，人工智能助力打造的智慧校园可以做到依托人工智能的数据挖掘技术，分析学习者特点、建立因人而异的“一对一型”学习模式；借助计算机辅助手段进行智慧课堂设计、促进语言学习者的自主学习；建立阶段性及整体性学习效果分析；减轻高校教师规律性工作量，继而使教师得以将更多的精力投身创新性工作中；同时利用情感计算、大数据、智慧教育、深度学习、人机互动自适应学习、机器人学习等将传统的课堂灌输式教学模式进阶为多元化、智慧化的生态教学模式。

(二)多向能动型“协作”与“会话”建立

高校英语教学改革在我国已经经历了半个世纪的时间，因为学科的独特性及学生英语基础水平的差异性，导致了虽然教师竭尽全力讲完课堂每一分钟，但学生的吸收率仍不理想的局面；传统的大学英语教学模态中往往是一名老师面对上百名学生的师生比率，教师很难完成培养每一个学生“听说读写译”五个方面能力的诉求，师生间的“协作”与“会话”明显缺乏。同时，因为大学英语教学的对象多为大学一、二年级的学生，因为大学的学习模式截然不同于中学时期，许多学生在离开了老师从早到晚的“监控”后难以自律，没有随时的刺激手段激励学生的自主学习是目前大学英语教学的致命瓶颈，而上述问题均可以在人工智能的助力下更有效地解决，教师可以更高效地教，学生同时会因为人工智能的纽带感受到教师即时的追踪、远程辅导、个性化课程定制等前所未有的学习满足感，从而进一步提升学习效果。人工智能助力打造智慧校园对于大学英语教学的“教”与“学”两个方面都有重要的指导意义。无论是师生之间还是学生之间的“协作”与“会话”，都能够得到及时高效的实现。

另外，如果将“协作”与“会话”放在更宽泛的视角下看，教师与自我的“会话”，教师与教学工作之间的“协作”，以及学生与学习内容之间的“会话”，都可以看作建构主义学习要素的深层扩展。人工智能助力下的混合式教学可以进行智慧“教与学”，突破传统教学模式，实现将“教师的教”与“学生的学”数据化、智能化。通过试点、统筹分析对比，在学习理论的指引下进行实践研究，探索最有利于大学英语教学的人工智能应用手段——于教师，研究“互联网+教育”背景下的翻转课堂及混合式教学；于学生，研究如进行混合学习及自适应学习；同时研究实现分别应用于师生双方的“教与学”多元评价系统，从而在教学方式、学习方式、认知方式、师生交互方式等方面实现多元、生态的“协作”与“会话”。

(三)反馈型“意义构建”建立

就教师对于教学过程的理解本身而言，高校外语教学改革如果仅仅依靠教师理念的跟进而没有智慧手段的辅助，将会很难实现质的突破。通过人工智能结合教育理念的引入，为高校英语教师的科研工作提供“理论指导实践、实践升华理论”的崭新视角，教师可以凭借更加直观的数据平台，深化自己对于教学工作的“意义构建”。同时，教师通过建立更加有益于学生建构意义的教学环境，使学生更好地“自知”且“他知”。

借助人工智能手段可以使大学英语的学生逐步习惯从教师主导的课堂教学模式逐渐过渡为在线学习与课堂学习结合的学习方法，解决传统大学英语教学中学生自主学习能力被忽视的问题以及“课堂沉默”“课堂焦虑”的问题，从传统的“课堂被灌输”模式中解放出来，令学生逐步实现充分利用人工智能进行随时性自主学习，将英语学习常态化、针对化、定制化，从“被动学习”逐渐转变为“智慧学习”，同时令学生感受到教师随时“在场”。相较于传统的通过“有声思维”“采访”“日记”等难以避免主观元素的方式来反馈认知过程，人工智能使“意义构建”的速度、内容甚至过程都得以在一个更加透明、客观的环境中进行并得以即时反馈。

四、人工智能与建构主义学习环境

外语教学中，尤其是大学英语教学中计算机的智慧应用主要包含课堂讲解内容、分析比较、多媒体应用等方面的教学内容智慧整合，以及以微课探索、音视频软件恰当运用为主的智慧教学；还包括学生课后实践在线学习、远程咨询等功能在内的基于计算机网络交互功能的试点实践；针对口语训练中的智能语音引入教学相关功能探索；以及对于大学英语教师而言普遍吃力的问题——无法保证大量布置旨在提升英语主观题能力(翻译与作文)作业的同时又能高效即时地进行批阅再给学生反馈的问题，实现反馈教学智能化。

人工智能与大学英语教学的主流结合点包括智能探索、语篇分析、机器翻译、人机对话、机器阅卷、智慧写作、口语评测、口语陪练、语音图书、听力测试等，探索如何利用校园中的已有多媒体资源及学生手中的手机、电脑、摄像头等终端，利用适当的人工智能操作平台随时跟进学生的具体学习行为，认知情况，对于语言学习的情感态度、作业情况、学习自主性等。与此对应，涵盖教师如何调整相应的教学策略，实施更为有效的干预手段，并且针对不同学生的学习情况及兴趣点推荐不同的英语学习内容，以便及时发现并纠正学生在英语学习中的普遍及具体错误。

另外，人工智能助力的建构主义学习环境中采用人工智能技术用于外语教学的操作平台进行实时课程管理、课后跟进、学生分组互动、基于智能反馈的教学调整等，教师与学生双方在各自端口实现实时沟通学习，将“教与学”同时智慧化，打造出建构主义学习理论四要素都得以和谐发展的学习环境。

五、结语

建构主义学习环境的构建旨在令教师和学生双方逐步习惯于跳出以往的传统教学模式，接受新的理念及方式，这无疑是一种挑战，也显然不是一蹴而就的过程，必须依托教学成效来证明。人工智能的参与使得整个学习过程变成了教师的知识传输与各种人工智能手段助力的信息化学习内容的数据化混合。学生要习惯于不再仅仅将教室看作学习的唯一场所，而是融会贯通，形成自主式、任务式的随时随地学习，线上线下的无缝连接型学习，在互动、多元的智慧“情境”中进行多元的智慧“协作”与“会话”，从而实现反馈性颇高的“意义构建”。建构主义学习环境的构建也对教师提出了新的要求，教师要逐渐从仅仅依赖自己的大脑和手来进行课堂教学和课后监督转变为充分利用时代背景，利用人工智能技术来进行教学，从“以教为中心”实现“以学为中心”的转变，形成一种智慧型的、建构的新常态。