人工智能与教学融合的困境与策略研究

王洪欣

（金陵科技学院软件工程学院，江苏 南京 211169）

一、引言

2019年5月，习近平向国际人工智能与教育大会的贺信中指出，中国将积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新。国务院在《中国教育现代化2035》中也明确将“加快信息化时代教育变革”列为“十大战略任务”之一。可见，“人工智能+教育”已经成为当前教育变革的重要方向，人工智能与教育的融合是大势所趋。教育的主要实现形式是教学实践，研究如何将“人工智能+教育”应用于教学实践，推动人工智能与教学实践的深度融合具有非常重要的现实意义与实践价值。结合人工智能与教学实践融合的问题展开分析，从教学理念、教学内容、教学过程和教学评价四个方面进行深度挖掘和多元分析，研究如何有效破解人工智能与教学深度融合难题。

二、人工智能与教学融合的现状分析

融合人工智能推动教育教学改革，是培养学生核心素养的重要途径。学术界就智能时代的教育改革和发展问题，从宏观、中观和微观三个层面开展了一系列的研究。

（一）以发展趋势为主线的宏观研究

在宏观上，主要体现在教育人工智能的推进策略和发展趋势。杨晓哲等[1]分析了教育人工智能的八个应用场景，并分析了教育人工智能的下一步推进策略；张学军等[2]提出人机共生是人工智能时代的应然选择，并论述了人机共生理念下人工智能时代教育的发展趋势。人工智能技术的发展和智慧课堂的介入推动了教育的发展变革，在推动技术与文化的融合、教书和育人的融合、知识与能力的融合等方面引起极大的关注。人工智能需要与授课和学习、知识和能力、学科与发展等诸多要素进行深度交融，从而促进智能时代的教育智能化，形成智能教育生态。

（二）中观层面以模型构建为核心

归因于人工智能，一系列的教育教学改革模型应运而生。例如，从教育知识图谱的视角，钟卓等[3]建立了知识、问题、能力三者间映射关系的教育知识图谱KQA模型，为知识图谱在教育领域的应用提供依据。赵玲朗等[4]从学习资源的角度开展研究，建立了一种面向实际智慧学习场景的学习资源进化框架。但囿于技术落地限制，人工智能教育的研究大多集中在模型构建和研究的理论层面，对人工智能教育的落地实施大多数集中在参考价值和理论指导上。

（三）微观层面以课堂教学为主导

人工智能与课堂教学的融合主要体现课堂教学发展、教师知识与能力发展、学习者能力发展等方面。从课堂教学发展的角度，谢幼如等[5]提出的基于深度学习的课堂教学设计观，构建了课堂教学设计框架、设计内容、设计方法与评价体系。从教师发展的角度，智能时代的人类教师要从原本的教学任务中拓展教师职责与角色的原有边界，寻求智能时代更深刻的存在价值[6]。从学习者的角度，人工智能赋能教育，应侧重于促进学习者的计算思维、编程思维和创新思维等高阶思维能力的发展[7]。

教育人工智能的改革从宏观策略到微观深入均受到学术界的热切关注。教学是教育的主要形式，是人才培养的主渠道，推动教学模式、教学思维和教学方法的改革是时代发展的诉求，是教育改革的重要途径。在针对人工智能与教学融合的问题开展分析基础上，提出人工智能与教学融合的实施策略，以期为构建新型教育教学体系提供参考。

三、人工智能与教学融合的问题研究

（一）教学对人工智能的过度依赖

人工智能具有对知识传授的标准化、无差错、可还原、可重复性等特点[8]，能够提升教学的质量和效率。因此，简单、记忆和理解类的低阶知识传授正在逐渐被人工智能取代。同时，教学实践对人工智能的依赖也随之产生了一系列的问题。具体表现为，第一，盲目地相信人工智能技术，极易导致判断的偏激。例如，对有问题的学生作业进行个别化诊断，可能出现一些学生被过度训练、另一些学生没有精准练习的问题[9]。第二，过度依赖机器的教学，容易导致教师的共情迟钝。借助人工智能的教学辅助，教师的“教书”角色逐渐弱化，从而影响“育人”的实现。究其原因在于，过度的机器参与使得教师与学生的接触逐渐减少，导致教师对学生的了解程度降低，进而难以做到个性化培养和因材施教。第三，依赖于人工智能，难以保证学生的道德素养、情感素养、哲学与审美素养、基于批判性思维的创新素养的建立。而这些人文素养是人工智能难以超越人类的关键特质，是未来人才的关键评价指标，不容忽视。

（二）人工智能带来的浅层学习

人工智能的发展促进了泛在学习模式的变革，打破了课堂和教材的边界，拓展了学习时间和空间，带来了体验性和探究性的学习方式。但同时，人工智能对学习的多方位支持，也极易造成学习的浅表化现象。具体表现为，过度的体验式学习会助长学生对知识立体化和可视化的依赖，容易使学生滋生思考惰性，弱化学生的思考力、创造力和想象力。其次，过多的知识获取途径造成了碎片化的学习方式，打破了知识的系统化和整体化，由此带来的离散化和不完整的知识体系不利于知识的迁移和应用。

（三）人工智能导致教育功能弱化

赫尔巴特说过，“不存在无教育的教学”，即教学具有教育性。也就是说，教学不仅在传授知识，更在于实现对学生道德认知的提升、情感的陶冶、意志的锻炼、性格的完善和价值观的塑造[4]。人工智能把教育和教学分割开来，极易造成教学的教育功能弱化。目前人工智能的知识传授大多数局限于低阶认知范围，以容易理解和记忆的简单知识为主，缺乏复杂性、批判性和创新性的高阶思维范围。也就是说，单纯依赖人工智能教学的学生，可能会缺乏批判性精神、探索精神、创造精神和人文素养等。即，依赖于人工智能的教学只能做到“教书”，难以做到“育人”。知识或可言传，德行须得身教。德国教育家雅斯贝尔斯也曾说过“真正的教育是灵魂的教育，而不是知识的堆积。”教育的“立德树人”势必需要发挥人和人工智能二者的优势。

四、人工智能与教学融合的策略研究

人工智能与教学融合的策略主要从教学理念、教学内容、教学过程和教学评价四个方面展开。教学理念是教学内容的遵循原则和目标，指导和引领教学内容的实施。教学内容补充和完善教学过程，教学过程则是教学内容的具体体现。教学评价对教学过程进行评估和分析，对教学过程起促进和反馈作用，从而进一步促进教学理念的升级和优化。整个过程形成一个闭环，通过正向支撑和闭环反馈的有机结合，促进人工智能与教学深度融合。整体结构框架如图1所示。

图1 人工智能与教学融合架构图

（一）人工智能与教学理念的融合

作为高效的技术应用，一方面，人工智能代替了传统的重复性知识传授，增强和拓展了教育的质量和效率[10]；另一方面，人工智能也推动了人们对教育观念的反思和变革。基于此，人工智能时代的教育应从简单的知识传授转向多元化发展，培养学生的批判性思维、沟通能力、协作能力、创新创造能力[11]；教学目标应达到培养和发展学生的“人类独有能力”和“人工智能能力”的双重目标；教师角色应从知识传授者转向学习伙伴、学习促进者和情感引导者，以育人为核心，为出发点和归宿。智能时代的教育，在以人为本的前提下，实现人机协同。

（二）人工智能与教学内容的融合

容易理解的、简单的知识体系可以由人工智能完成，而道德素养、情感素养、创造性思维等高阶思维则需要教师的引导。高阶思维是未来人才必备的重要特质，因此在教学内容上，应加大对高阶思维能力的关注度。从学科划分角度来看，教学内容应从单一的、独立的学科知识，转向跨学科的、系统性的全面发展。从课堂教学角度来看，教学内容应该提倡以问题为导向，发挥学生的主体作用和教师的引导作用，从课堂知识传授转向以探究性学习、反思性研讨等提升能力为主的活动训练，从而实现学生的知识内化，提升学生的知识迁移能力。从信息素养角度，面对大量的人工智能应用，要注重培养学生对资源的选择和判断能力，应用人工智能开展学习的自主、协作、探究能力，在人机协同中的学习能力和创新能力。

（三）人工智能与教学过程的融合

人工智能与教学过程的融合体现在辅助教师、改进环境与提升学习体验上。第一，利用人工智能，辅助教师组织教育材料。通过人机合作的优势互补，智能时代的教师不再需要从事繁琐、机械和重复的事务性工作，而是重点发挥个人的情感交流、人际交往等机器无法完成的独特育人作用，将教学过程的侧重点转向育人。第二，借助人工智能技术，改进教学环境，提升学习体验。人工智能实现了学生学习空间和时间的无限拓展，使得学生接收知识的途径不再局限于课堂而是“跳跃在指尖”。教师应充分利用智慧课堂的优势，做好人机协同。第三，充分利用人工智能的优势，知识的“呈现形式”和“内容表现”变得更具吸引力、感染力和生命力，从而吸引学生的注意力。借助于人工智能，教师能够充分利用资源，做好引导，从而提升教学过程、优化教学效果。因此，人工智能与教学过程的融合契合了教育信息化2.0中提到的以数据为基础、以体验为中心、以智能为导向的发展方向。

（四）人工智能与教学评价的融合

借助人工智能的实时监控、数据采集和精确分析，教学的个性化评估和及时性反馈的效率和质量得以大大提高。因此，充分利用人工智能，以评价促教学，可以指导教学过程的持续改进和优化。首先，教学活动可以充分借助人工智能的实时监控功能，获取海量的教学和学习数据，从而为科学动态评估教学和学习提供依据。其次，智慧课堂的介入，使得海量的监测数据流动于教学过程中。因此，整个教学活动可以将评估学习表现和诊断教学质量贯穿教学全过程，实现“伴随式教学和评价”[12]，从而更好地发挥评价的导向和推动作用。第三，依托人工智能的个性化评估，可以充分拓展教师观察学生的深度和广度，以更准确的数据掌握学生的学习状态和进度，从而真正实现因材施教。

五、结束语

借助人工智能，提升教学质量，优化教学过程是当前教学的重要发展方向。通过对人工智能与教学融合中存在的问题进行分析，并从人工智能与教学融合的实践策略上分析了如何充分发挥教师和人工智能的优势，借助人工智能应用赋能教学实践，促进人工智能与教学实践深度融合。然而，任何的改革和创新都不是一蹴而就的，对于人工智能如何创新和改革教学实践，推动教育改革落地，仍旧任重而道远。