人工智能赋能高校课堂教学改革的作用机制与推进路径

谢永朋, 徐寅洲

(1.徐州工程学院 师范学院, 江苏 徐州,221018; 2.山东师范大学 教育学部, 山东 济南 250014)

从教育的发展历程与技术的嬗变轨迹来看,技术在推动课堂教学改革进程中的作用不容忽视。与技术发展密不可分的教育领域应积极寻求教育理论与人工智能的理念契合,谋求教育实践与人工智能的赋能融通。社会需求、技术发展和国家政策的多重驱动,更是加速了人工智能在教育领域的应用进程。因为课堂是高校育人的主阵地,所以课堂教学改革是推进高等教育改革的主战场。人工智能赋能高校课堂教学改革受多个因素的制约,但最终阻碍人工智能在课堂教学领域应用的不是技术本身,而是“我们不知道什么才是好的教学”[1]。换言之,用人工智能推动高校课堂教学改革,除技术因素之外,还有诸多更为关键的深层次问题需要审思,如人工智能赋能高校课堂教学改革过程中能够提供什么支持?在人工智能视域下,如何不止于浅层学习,实现知识深度理解?如何不止于惰性认知,促进知识迁移应用?如何在规模化教育背景下避免教育同质化,实现个性化教育?凡此等等均是人工智能技术赋能高校课堂教学改革的关键。

理清人工智能的融入方式既是规避技术不逾矩,确保学生和教师主体地位的前提,也是充分发挥人工智能技术教育价值的关键。人工智能的融入方式主要有三种:技术、资源和助教。作为技术的人工智能,能够辅助教师实现个性化教学、智能化教学和智能化评价;作为资源的人工智能,其技术所带来的是去中心化的网络格局,它既不同于农业社会的差序格局,也区别于工业社会的团体格局,而是构建了万物互联的深度媒介形态,前所未有地激活了分布于各处且处于离散形态的无法为学生有效利用的数字教育资源。如此一来,学生个体获得了更多的学习自由。作为助教的人工智能,既能辅助教师完成命题、批阅作业,又能辅助高校教师及时发现课堂教学过程中潜在的问题和不当的方法。

一、人工智能赋能高校课堂教学改革的作用机制

人工智能技术可以有效提升学习者的学习投入以达成高阶化的学习目标,精准把握学习者的学习风格以提供最优化的学习路径,精准分析学习者的学习状态以推荐个性化的学习资源,精准识别学习者的情感状态以营建人文化的学习环境。全面监督学习者的学习过程以实现智能化的学习评价,为高校课堂教学改革提供全方位的技术支持,协助高校教师完成从学习输入、信息加工、学习输出到评价反馈的系统性课堂教学改革。

(一)人机交互机制,实现个性化学习输入

个性化教学一直以来都是教育所追求的理想状态。在人工智能技术出现之前,该目标实现的可能性较小,因为无论是就教师的精力而言,还是从客观条件来看都验证了“非不为也,是不能也”的无奈。为此,我国在《中国教育现代化2035》提出了“利用现代技术加快推动人才培养模式改革,实现规模化教育与个性化培养的有机结合”的合理目标。智能技术的发展赋能高等教育以新范式、新技术、新环境和新要素,使规模化教育和个性化培养成为可能[2]。高等教育应致力于筑牢中国式现代化的人才根基。该命题既有人才质量方面的规定,又有人才数量方面的要求。这就迫切需要探索规模化教育与个性化培养有机结合的路径。人工智能技术支持下的人机交互机制为化解规模化教育与个性化培养之间的矛盾提供了可能。传统教育环境下个性化学习的实现存在瓶颈,一定程度上制约了高校课堂教学改革。

人工智能技术支持下的人机交互对促进学生的个性化学习具有重要作用,尤其是生成式人工智能的出现使得这种人机交互更加自然。同时,也给学生提供了更多个性化学习的选择,也就是学生的学习不再仅仅依赖于高校教师,而是有了更多的自主选择权。这对培养学生的个性化发展和独立学习能力极为重要。人工智能可以通过互联感知、数据画像等技术对学生的学习过程数据进行全程采集和管理。教师在学习分析技术的支持下精准诊断和分析每个学生的学习状态,进而为其提供个性化的学习支持与服务,例如推送学习资源、制定学习计划、调整学习策略、推荐学习方法等。例如,在大学英语课堂教学中利用人工智能技术为大学生提供个性化学习体验。通过智能语音识别和自然语言处理技术,系统可以对学生的英语口语进行评估,并为学生推荐个性化的口语练习资源和建议。同时,人机交互系统还可以根据学生的词汇量和阅读理解能力,为其有针对性地推荐适合其学习个性的英语阅读材料,提高学生的英语水平。

(二)人机协同机制,实现深层次意义建构

人工智能技术与传统技术的最大不同在于该技术不仅对体力劳动者产生影响,而且对教育领域的脑力劳动者也有一定的影响。特别是生成式人工智能极大地优化了教师在日常教学工作中所扮演的角色,伴随生成式人工智能技术的进一步成熟,人机共生协同将成为一种常态,并对高校教育改革产生显而易见的积极作用。在人机协同机制的作用下,教师亲力亲为地备课、撰写教案、批改作业等已不可取且无必要。人机协同机制将高校教师从繁重的机械工作中解放出来,使得高校教师能够将有限且宝贵的精力关注于促进学生的深层次意义建构。

在人工智能技术构建的人机协同环境下,学生能够在与环境的互动过程中,不断修正和优化自身的知识结构,同化新经验以完成更深层、更丰富、更灵活的意义建构。高校教师则在人工智能技术的协助下,轻而易举地准确把握每个学生的学习状态,做出更全面、更准确、更具有说服力的课堂教学决策,以协助学生完成深层次意义建构。例如,在人工智能协助下,高校教师能够制定出能够促进学生深层次意义建构的更具有一致性的教学目标。一致性指目标、教学、测评之间彼此相符的程度[3]。一致性决定了教与学之间的互动深度,如果三者不一致将无助于学生的深层次意义的建构。具体而言,如果教学和测评不一致将导致教学过程无的放矢,测评和目标不一致将导致学习反馈泛泛而谈,目标和教学不一致将导致学习流于形式。

(三)情境融合机制,实现多元化学习输出

情境融合机制的核心是在人工智能技术的支持下将特定的实践情境与理论教学即时融合,通过感知、建模、理解等过程体验使学生在不同场景下实现更加多元化的学习输出。传统高校课堂教学中的学习输出主要是通过提问、讨论、作业、考试等完成,更多的是偏重于对学生显性知识的测试。而人工智能支持下的多元化学习输出不仅包括上述可以表达的传统形式,还可以是具有创新性和创造力的观点、见解和思路等。这不仅是对学生显性知识的考察,更重要的是对学生思维过程、情感倾向、实践智慧、创新能力等不可言说的隐性知识的检验。多元化的学习输出有助于提高学习效果和应用价值,同时也能够激发学习者的兴趣和动力。

以情境融合机制实现多元化学习输出需要综合考虑多种因素,包括输入数据、学习算法、情境模型和交互方式等。具体来讲,为实现多元化学习输出,高校教师可以借助人工智能技术构建一个能够适应多种学习模式的情境融合系统。该系统应该包括多种学习算法和模型,能够根据不同的情境和任务进行自适应的选择和组合。此外,该系统还应该具有强大的可扩展性和可定制性,能够满足不同领域和用户的需求。实现情境融合机制和多元化学习输出应该建立有效的情境模型和交互方式,审慎选择和组合不同的学习算法和模型,以此学生能够获得各种情境体验。而在人工智能技术的协助下,教师可以获得学生在上述情境实践中的具体行为表现和情境交互过程,并利用深度挖掘技术分析学生的情感态度、思维特征和发展潜质等,从而较为全面地对学生的综合素质作出评价。例如,在人工智能三维视觉技术和动态视觉技术的支持下,虚拟现实能够被便捷地应用于高校英语课堂教学之中。高校教师可以利用人工智能技术支持的三维虚拟软件呈现一个虚拟化、立体化的情境,学生可以漫步其中并利用自然语言处理技术与角色互动,从而达到训练口语的教学目标。

(四)智能反馈机制,实现精准化教学评价

人工智能赋能高校课堂教学改革的关键是为学生提供精准化教学评价。在高校课堂教学中如何有效获取、合理处理学生的学习过程数据并从中提取有价值的信息,对教师做出更为恰当的教学决策,采用更为有效的教学策略等具有举足轻重的教育意义,因为这是高校教师开展精准化教学评价的前提。多重反馈决策机制是人工智能人才培养模式顶层架构模型运行机制之一[4]。人工智能技术的辅助下构建智能反馈机制,能够快速高效地获取大量关于高校教师教学和学习者学习的文本与数据,并对其进行深度挖掘与分析,再利用识别技术从中识别出与特定情境相关的关键词,发现教学过程中和学习过程中的问题,从而协助教师做出更明智的决策,为不同学生提供智能化的教学反馈。

智能反馈机制是一种基于大数据、人工智能等技术的教学评估方法。它通过收集学生的学习行为数据,比如行为表现、情感反应、作业情况、测试成绩等,利用算法进行综合分析。智能反馈机制功效的发挥首先是在人工智能技术的协助下对学生的学习特征进行分析,依此精准地确定评价目标。其次是高校教师根据精准化的教学目标设计合理的数据采集计划,确保收集到全面、准确的学习行为数据。然后,教师就可以制定精准化的教学方案,采用适合学生学习特征的教学模式和契合教学内容的教学策略,最终实现因材施教的个性化教学。最后,高校教师依据智能反馈报告,为学生提供精准化教学评价。在整个过程中,连续的数据监测报告和实时的精准化评价反馈取代了传统的考试。相比传统的教学评估方法,智能反馈机制具有全面采集学习数据、实时生成评价报告、精准发现教学问题、个性推送学习资源等优势。可以说智能反馈机制是实现精准化教学评价的未来之路。需要注意的是,在实施智能反馈的实践过程中需要保障数据安全,确保人工智能收集的数据不被泄露或滥用。

二、人工智能赋能高校课堂教学改革的推进路径

(一)提升教师智能素养

高校教师是推动课堂教学改革的主体力量,提升其智能素养至关重要。因为在智能教育过程中,有且只有教师是教育教学的最终决策者。提升教师的智能素养是推进人工智能赋能高校课堂教学改革的关键。人工智能赋能高校课堂教学改革对高校教师提出更高的要求,即高校教师应当具备更加敏锐的决策甄选应用意识和更加警觉的技术伦理风险意识。高校教师的智能素养区别于信息素养。这种智能素养建立在一定的信息素养的基础之上,是“教师信息技术素养在智能时代的新表征”[5]。可以说人工智能在高校课堂教学中的应用拓展了教师信息素养的边界与内涵。

高校教师智能素养可以从培育智能教育意识、智能教育能力和智能教育伦理三个维度加以提升。就智能教育意识来说,高校教师应转变理念,意识到智能素养对自身专业发展的价值以及人工智能技术对课堂教学改革的功效,有意识地依托人工智能提升自身的教学能力,并积极尝试将人工智能技术应用于课堂教学之中。高校教师智能教育能力涵盖智能教育理论的学习与智能教育实践技能的掌握。智能教育能力可以让教师做出更加明智科学的选择,并应用更为适当的教学策略推进课堂教学改革的发生。在提升高校教师智能教育能力时,不能仅仅站在技术本位的价值立场,单纯强调教师对人工智能技术的掌握与应用,更重要的是秉持以人为本的实践逻辑,培养高校教师的教育主体意识、数字安全素养和智能教育伦理素养,旨在实现高校教师不被人工智能技术所裹挟,确保人工智能惠及学生健康发展。

(二)夯实学生主体地位

高校课堂教学改革最终的落脚点应该是促进学生的全面发展。确认学生的主体地位是人工智能赋能高校课堂教学的基本遵循。理由如下:一是以学习者为中心是实现课堂教学改革的重要表征。人类的学习与动物的学习具有质的不同,人的学习具有目的性、自觉性和主动性等特征。这说明,如果不能发挥学习者在学习过程中的主观能动性,那么学习将停留于浅层次的水平,甚至不会发生。“目中无人”的智能教育与中国式现代化的人才培养要求格格不入。二是以学习者为中心是实现课堂教学目标的必然途径。人工智能技术正在推动教育教学从信息化向智能化、智慧化纵深发展[6]。在智能教育时代,诸多教育要素中都有人工智能的影子,但是这并不意味着技术摇身变为教育的主体。无论技术如何变革,学生始终应该是学习的主体。就人工智能的教育价值来讲,人工智能技术只是实现教育目标的外置性技术辅助,其教育意义一方面在于其居间性价值的发挥,即师生关系的连接性特征,另一方面是能够为学生构建泛在学习空间,以凸显学生的中心地位。但是无论如何,人工智能技术也不能代替学生进行学习。

学习自由是对学习者主体性最大程度的彰显,体现了学习者作为生命个体的主体价值。所以,教育者应帮助认知其内在的存在尺度,引导学习者在持续反思和实践中实现自我超越,使高校课堂教学成为一种培养学生创造力、引导学生从事探究性学习和进行自我激励的活动。当然,夯实学生主体地位的关键是需要学生在学习上承担更多的主体责任。也就是说,赋予学生的学习自由并非无所限制。学习自由和学习规制达成高度统一的教学才是有效的教学[7]。如果赋予学生绝对的学习自由,学生就难免在学习过程中偏离教学目标,更不太可能明确其自身的主体责任。因此,教师应该借助人工智能技术,既赋予学生学习自由,又合理引导学生的学习过程,实现“从心所欲不逾矩”, 使教学结构各要素应最大限度地支持每个学生自主参与到案例分析、探究学习、专题研讨等多种互动活动之中[8]。此外,技术具身下的教育实践与交往是学习者主体性生成的土壤。技术具身不是对学习者主体性的否认,而是强调学习者对人工智能技术的掌控。学习者通过在实践与交往中获取经验以确证自己的主体地位。相比较于传统教育,高校教师能够利用人工智能为学习者提供了丰富多样的教育实践机会。这可以有效避免学生成为一个“可以被事实充满”的瓶子,而没有对经验与智慧进行深层的洞察和深邃的思考。

(三)构建智能评价体系

智能评价体系是将人工智能技术应用于教学评价之中,使高校教师能够全面、客观地对学生的学习过程和学习结果作出评价。在高校课堂教学中,智能评价体系不仅能够根据学生的学习情况推送个性化的学习建议和教育服务,同时也可以为高校教师提供高效、准确的教学反馈,以便有效改进教学过程和及时调整教学策略。

智能评价体系的构建首先需要确定评估维度。评估维度的确定应该以培养学生的个性发展和综合素养为准则。参照马克思的人的全面发展理论,结合人工智能的技术特征,智能评价维度可以关涉德育评价、学业评价、体育评价、美育评价、劳动素养评价等五个评估维度,同时结合不同学生的专业背景和个性化发展需求灵活调整每个维度的权重;其次是确定评估指标体系。评估指标的确定是确保能够合理测量评估维度的重要步骤,是智能评价体系的核心。评估指标应该可量化、易操作,其权重值需要考虑到教育教学目标的实现,在评估实践过程中根据实际效果和师生反馈进行持续改进和不断优化;最后,设计评估流程。在设计评估流程时,应考虑评估的可行性和有效性。一方面应该思考智能评估的具体步骤与方法,另一方面需要确定确保智能评价能够顺利完成的人员及分工。人工智能技术在进行数据分析时过于理性与机械,这就需要高校教师的参与,以便对学生的学习过程与结果做出更为准确客观的判断。

三、结语

技术并无优劣之分,亦无善恶之别,但是其在教育领域中的应用却存在合理使用与否之殊。正如雅思贝尔斯所言:“技术就其自身而言既非善,亦非恶,却被用于善和恶。”[9]人工智能技术自然也无法摆脱“福祸相依”的定律。例如,智能推荐可以为学习者在知识海洋遨游时指引导航,同时也可以悄无声息地将学习者作为提线木偶一样控制支配;智能搜索可以为学习者在搜索数字学习资源时定位导航,同时也可能将学习者的隐私公之于众,将学习者置于危险的境地。高校教师应审慎地思考人工智能的伦理功能,避免在人工智能技术的协助下使学习者成为技术操控的对象,合理地发挥人工智能的教育效能,以此推动高校课堂教学改革,为中国式现代化的实现培养高素质创新型人才。