AIED 技术支持中小学生涯教育的实现路径研究*

孟 霖 邓燕红

（1.宝鸡文理学院教育学院，陕西宝鸡，721013；2.四川大学附属实验小学南区学校，成都，610041）

生涯教育指培养学生的生涯能力，以使其从幼儿到成年逐步形成成熟化的自我引导能力，并最终让自身过上富于个性而完满生活的职业教育[1]。而中小学生涯教育即在中小学教育阶段运用系统方法对学生实施的生涯教育，促进学生在充分了解自身的个性、志趣与能力的情况下，结合社会发展、职业发展来帮助学生确立学业规划与生涯发展，从而提升学会选择、主动适应变化能力的发展性教育活动。

自我国实施“新高考”改革以来，中小学生涯教育发展迟缓，面临多重困境。2017 年，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，标志我国人工智能的发展迈入新阶段[2]。为此，依托教育人工智能技术赋能中小学生涯教育，打造个性化的生涯教育，解决中小学生涯教育笼统化、粗糙式发展等问题，是人工智能引领中小学生涯教育走向纵深发展的必由之路。

一、AIED 技术的内涵与价值

AIED 技术是新一代人工智能背景下发展起来的可应用于中小学生涯教育的技术手段，明确AIED 技术的内涵与应用价值，是有效解决当前中小学生涯教育发展问题的前提，也是进一步推动未来人工智能技术引领中小学生涯教育发展的基础。

1.AIED 技术的内涵

AIED，即教育中的人工智能（Artificial Intelligence in Education，简称AIED），是指教育产业以人工智能技术为支撑，将人工智能技术与学习科学相结合，促进教育教学环境的应用创新，并利用大数据实现个性化教育[3]。AIED 技术凭借其高效、精确、个性化的功能，以清晰明确的形式表达教学过程中含糊不清的各类知识[4]，帮助教师和学生更深入、更客观、更全面地理解学习的发生机制、学习在外界影响因子作用下的反应机制，以及针对性、个性化地使用人工智能技术支持学习者的高效学习和真实情境体验。

2.AIED 技术助力中小学生涯教育的价值

AIED 技术在搭建中小学生涯教育方面具有诸多价值。首先，虚拟导师系统通过模仿人类教师行为，将为教师减轻批改作业与批阅试卷的沉重负担，其根据自动存储与更新的学生数据推送个性化学业规划，实现教师与人工智能协作教学，缓解生涯师资不足的问题。其次，教育数据挖掘技术的应用可以实现以下目标：通过创造包含学生知识背景、学习动机、元认知、学习态度等详细信息的学习模式来实现对学生未来学习行为的评估和预测；通过预演课本知识和最优教学顺序来发现或改进教学模式。而学习分析技术在教育数据收集的基础上，通过监控和预测学生学习、调整学习内容、干预学生行为、提供学习反馈来支持人为调整。最后，利用虚拟现实技术创设情境化的课堂教学，将生涯课程从书本理论迁移到实践体验，让学生能够在虚拟的立体空间内进行职业操作与训练，同时教师还能够接收反馈信息，及时干预学生的学习行为。

二、AIED 技术支持中小学生涯教育的基本原则

中小学生涯教育目前尚处于萌芽阶段，也恰逢教育人工智能应用的浪潮，依托技术手段化解“瓶颈”危机是AIED 技术的价值体现。在“AIED 技术+中小学生涯教育”的运用过程中，遵循以下原则是保证技术有效实施的前提。

1.个性化原则

个性化原则即通过运用AIED 技术，了解中小学校学生成长所处的客观条件和教育环境，基于个体兴趣爱好、发展水平、学习能力、学习风格等身心方面的特征，对学生开展个性化的生涯教育。尽管学生在小学、中学阶段表现出某些典型的共同特点，但在自我认识方面也存在明显的差异性特征。教育中的人工智能技术能够借助大数据与超强的计算机能力在学生教育数据挖掘与分析方面帮助学生、教师、家长增强对学生的认识，致力于促进个性化的生涯选择与追求，使生涯教育与学生个体需求相适应。

2.连续性原则

中小学生个体作为一个人，作为一个具有多层次、完整性的生命体，其生命成长具有阶段性特征，每个阶段前后连续，前一阶段的成长记录将作为后一阶段有效学习的参考与依据。AIED 技术的具体应用——虚拟导师系统与教育数据库，要保证实现对学生生涯教育数据的长期存储，使学生中小学阶段乃至一生的生涯教育保持前后数据的连贯性。此外，这些教育数据不仅通过云平台自动存储、更新，而且便于获取，能够实时为生涯规划提供数据支持。

3.智能化原则

遵循智能化原则，就是要求中小学生涯教育借助人工智能的现代化技术，实现对学生心理特征、学习数据、成长需求等的智能分析，在此基础上，系统联合教师介入，自动推出为学生定制的不同阶段的生涯规划方案。整个过程完全依靠系统自行采集数据、录入数据、整理数据、分析数据与结果汇报，汇报的结果可直接用于教师开展生涯课程的内容决策。

4.伦理性原则

在智能技术为中小学生涯教育带来无限可能的同时，也将其自身的弊端隐藏其中。一方面，知识追踪、教育数据挖掘等技术搜集、存储大量关于学生个性特征、学习过程的数据，为针对性的生涯教育提供基于证据的决策支撑。另一方面，也恰恰是关于学生数据的收集、大数据的互通互传，使得人们不得不思考个人隐私、数据的泛滥使用、智能教育能否完全替换传统教育等问题。因此，在将人工智能巧妙地运用于中小学生涯教育的时候，应当做好数据收集背后的监管者的道德教育工作，在收集数据与运用数据之间找到平衡点。

三、AIED 技术支持中小学生涯教育个性化发展的路径

在遵循个性化、连续性、智能化、伦理原则的基础上，AIED 技术中的虚拟导师系统能够促进师资队伍素质提升、教育数据挖掘与学习分析应用于学生个性化学业规划、虚拟现实技术则能够增强课堂真实情境体验，三者共同促进中小学生涯教育朝着个性化、精确化的道路发展。

1.协作教学：虚拟导师系统促进生涯教师素质提升

虚拟导师系统结合人工智能和深度学习技术，模拟人类导师的教育模式，诊断学习者在不同课程领域的认知短板，并结合算法识别和存储相关学习数据，推送适应学习者个性特征的学习计划，根据学习者的学习状态提供智能化、精细化的反馈，并不断调整推送内容的难度和形式。

虚拟导师系统作为部分替代教师功能的智能化学习支持系统，具有明显的智能化特征。第一，自主学习与更新。虚拟导师系统的服务对象涵盖所有年龄段的学生。在面对学生的不断提问时，系统会利用信息处理技术和数据分析工具适配对应的系统知识，然后向学生呈现最匹配的问题答案。在此过程中，系统会自动保存学生的提问时间、提问问题、问题答案、知识空缺等信息，并将这些数据汇入系统数据库，而这些数据在一定程度上能够反映并刻画出该学生的兴趣爱好、性格特征、提问方式、认知结构等多方面的数据肖像，从而形成该生的成长数据库。随着学生年龄的增长，所提问题随之改变，虚拟导师系统能够将学生不同阶段所提问题的数据都存储起来，不断更新学生数据库，保持对学生成长过程的持续记录。第二，个性化设计理念。虚拟导师系统根据对学生学习方式、个性特征数据的处理与分析，实现对数据的整理与归纳，并自动呈现适合该学生的学习咨询、教学策略，使每个学生都能在不同阶段得到恰到好处的学习指导。第三，知识呈现多样化、立体化。根据学生的提问，虚拟导师系统不仅仅呈现文字性的问题答案，还会配以图片、音频或视频等素材，辅之以问题咨询与指导建议，使整个学习过程建构在丰富多样的知识类型之上。第四，充当巨型开放式数据库的角色。虚拟导师系统存储多领域、多类型的海量知识，并且不断生成新的适应时代发展的知识，以此解答学生提出的各类问题。当然，也持续记录了学生生涯发展过程中的多样数据，为终身化生涯教育提供数据支撑。第五，苏格拉底式问答设计。虚拟导师要系统灵活地利用对话式问答让学生参与课堂的开放式学习，并根据学生问题提供富有启发性的答案[5]。

学生成长导师要引导学生合理规划人生，指导学生学会学习、学会生活，要在学业发展、个性发展以及积极心态的树立等方面加以引导[6]。生涯教师要辅助学生实现自我认知，对学生进行学业帮扶、生涯规划，并开展适时的心理辅导[7]。专业的生涯教师由于师资匮乏，不能满足学生个性化生涯指导的需求，因此，借助虚拟导师系统，充分发挥系统的问答功能、数据分析存储功能和学生数据画像功能，在一定程度上帮助教师解决学生在生涯教育中遇到的各种问题，并以此为生长点，继续对进入中学阶段的学生开展生涯探索与规划的教育，弥补生涯教师的“短板”，帮助生涯教师成为掌握智能技术、有效引导学生完成生涯规划的新型教师（如图1）。

图1 虚拟导师系统与生涯教师协作教学图

2.学业定制：教育数据挖掘与学习分析打造个性化学习计划

米米·雷克认为，教育数据挖掘是一种应用数据挖掘技术实现学习绩效深度开发的预测模型。这一模型通常由内容治理、学生数据、预测系统、报告系统、适配机制、干预或学习分析系统组成[8]。内容治理中涵盖个性化学习目录、问题和评价信息；学生数据包括带有时间差的学习行为和个体特征数据；预测系统中根据学生学习数据和特征数据预测学生未来学习行为或成绩；报告系统则是将预测结果汇报给教师、学生和家长等教育相关者；干预或学习分析系统提供教育相关者教育帮助（如图2）。

图2 教育数据挖掘与学习分析系统关系图

教育数据挖掘与学习分析技术运用到教育领域遵循如下操作过程。首先，学生作为一个人，具有人的心理特征与行为特征，这些特征数据集合成为学生的特征数据库。其次，学生是一个受教育者，在围绕教师安排的教学内容接受教育的过程中会产生学习数据，人脸识别功能在此过程中发挥收集数据的功能，它能够快速记录并精确计算学生线下课堂举手次数及问题回答次数，线上参与答题次数及正确率等数据信息。将挖掘来的学生的学习数据与特征数据存储到预测系统，经过数据的处理与学习分析，预测系统能够将学生学习的预测信息展示在报告系统之中，教师和学生本人可依据报告系统的分析结果来跟踪学习情况，并实施一定的干预。此外，预测系统得出预测结果之后，可计划综合教师与学生的干预与分析，根据学生的数据适配到学生个人的学习计划，再通过个人学习计划调整学习内容，从而为学生提供个性化的内容管理。

教育数据挖掘和学习分析技术在生涯教育中的应用直接体现在根据学生个人特征数据——模糊的自我认知数据，如兴趣、能力倾向、职业追求等，从个人成就、人才潜力、兴趣和职业追求等维度对学生个人数据进行深度分析，利用人工智能技术及大数据建模分析并提供简略的个性化的学习主题内容，发现独特问题与对应评价信息，根据已有数据预测学生的自我评价、职业规划与社会理解，将预测报告反馈给学习者帮助其进行自我定位，反馈给教师、管理者、家长以便进行学习干预。经过第一轮的初次数据分析，进行笼统的生涯教育的起步定位，然后将教育数据挖掘和学习分析应用到接下来的学习指导过程，阶梯式循环反复，最终制定出精确化、个性化、可视化的生涯规划路线。

3.情境课堂：虚拟现实增强学习的情境式交互体验

虚拟现实（简称VR）是一种基于可计算数据信息的沉浸式交互环境[9]。VR 不受时空限制，通过模拟出不一样的教学环境及教学设计，给学生展现比传统教学手段更加真实的情境，帮助学生进行情景体验式学习；帮助学生理解抽象的学习情境；帮助学生进入更加现实的学习场景。

虚拟现实与生涯课程结合的系统由沉浸式教学资源、生涯教育云平台、VR 硬件设施三大部分组成。沉浸式教学资源包括生涯课程中的社会理解与职业情境资源，由云平台搜集并存储的海量情境资源提供；生涯课程云平台则连接人机交互端口和情境显示端口，学生佩戴VR 头戴显示设备，加之网络服务在后台支持，学生即可进入社会和职业情境，畅游其中，教师大屏显示端可让教师实时观察学生情境学习的状态，便于及时提供指导；VR 硬件设施作为硬件支撑，包括头戴显示设备、网络设备和管理终端。

乔治敦大学教育中心的报告《发射失败》提出，新一代学生将不再走“学习-工作-退休”这条线性生涯路径，而是可以提前将学习与职业结合起来，同步感知。利用VR 技术打造中小学生涯教学课堂，将眼看、手动、脑思结合，取代纯粹的脑力理性思考的课程教学模式，用VR 来增强感官知觉，进而促进记忆、经验、想象和理性选择的实现，打造VR 与生涯课程融合教学的途径。在教学过程中，将促进社会理解与职业情境感知的教学资源放置到生涯课程云平台上，学生穿戴好VR 头戴显示设备，利用人机交互端口，进入教学情境，真实感知学校之外的社会运行情境与各行各业工作情境，教师也将通过情境显示端口实时观察与指导学生的情境感知，实现中小学生对社会现实、职业集群的交互式体验。使用虚拟现实作为通用门户，允许学生穿上某个特定职业领域的专业人士的鞋子来直观体验该职业，来思考自身是否适合该职业。中小学生涯教育融合VR 技术，通过使学习者在无法进入的未来职业环境中及时身临其境地参与职业互动，来帮助学生达到职业体认、职业理解与职业追求，从而帮助学生在进行未来职业定向时能够基于职业认知做出适当的选择（如图3）。

图3 VR 与生涯课堂融合图

AIED 技术为中小学生涯教育的开展提供了技术上的无限可能性。虚拟导师系统扩大真正接受生涯教育的学生群体，实现智能教师与真人教师协作教学。教育数据挖掘与学习分析技术依托大数据智能，聚焦个性化教学，打造定制化学习内容的正向反馈系统。而虚拟现实技术则能辅助课堂教学，将生涯教育中的社会理解与职业体验迁移到课堂，使学生了解社会大情境，提前感知职业旨趣，为学生链接至多样的职业课堂。