新一代人工智能技術(shù)的縱深發(fā)展和新冠肺炎疫情引發(fā)的社會格局改變給教育領(lǐng)域帶來了深遠的影響。課堂是教育的主戰(zhàn)場、育人的主渠道，推動人工智能賦能課堂變革，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的創(chuàng)新人才是當前亟待解決的問題。

人工智能賦能課堂變革的要素及其關(guān)系是什么？人工智能賦能課堂變革的原理為何？人工智能賦能課堂變革的典型樣態(tài)包括哪些？本文將從以上三個方面進行解讀。

一、人工智能賦能課堂變革的要素及其關(guān)系

人工智能賦能課堂變革的要素及其關(guān)系，即是以人工智能基礎(chǔ)設(shè)施和關(guān)鍵技術(shù)組成的智能教學環(huán)境為依托，將人工智能技術(shù)的具現(xiàn)化產(chǎn)物作為課堂要素之一，賦能教學目標確定、教學內(nèi)容供給、教學方法選用、教學活動開展和教學評價實施，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的因材施教、按需推送的資源供給和人機協(xié)同的教學活動，同時針對學生的知識掌握、素養(yǎng)水平、關(guān)鍵能力和必備品格等方面進行動態(tài)精準評價，促進學生批判性思維、知識遷移能力和問題解決能力的自適應提升，最終達成培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展、適應未來社會需求的新時代創(chuàng)新人才這一教育目標，如圖1所示。

圖1  變革的要素及其關(guān)系(謝幼如等，2021)

二、人工智能賦能課堂變革的原理

賦能環(huán)境建設(shè)、賦能教學設(shè)計、賦能教學實施是人工智能賦能課堂變革的三個層次。賦能環(huán)境建設(shè)即以知識圖譜、模式識別等為代表的人工智能技術(shù)變革原有教學環(huán)境，使課堂空間呈現(xiàn)虛實融合、動態(tài)交互、按需分配、彈性拓展的特征，為課堂空間賦予沉浸式智能交互等能力；賦能教學設(shè)計即以多來源數(shù)據(jù)融合分析和多維度數(shù)據(jù)智能可視化變革原有教學設(shè)計，使教學設(shè)計趨向定制化目標、自適應內(nèi)容、泛在化交互和畫像化評價，為教學設(shè)計賦予規(guī)?；葱瓒ㄖ频饶芰Γ毁x能教學實施即以人機協(xié)同變革原有教學活動組織，使人工智能技術(shù)的具現(xiàn)化產(chǎn)物成為教學活動主體的代理、助理、導師及伙伴，為教學實施賦予按需協(xié)同化認知融合等能力。

圖2可以看出，人工智能賦能課堂變革是以智能技術(shù)賦能的教學環(huán)境為支撐，以數(shù)據(jù)驅(qū)動賦能的教學設(shè)計為抓手，以人機協(xié)同賦能的教學實施為關(guān)鍵，最終實現(xiàn)課堂改革創(chuàng)新，服務(wù)人才培養(yǎng)需要。

圖2  變革的原理(謝幼如等，2021)

三、人工智能賦能課堂變革的典型樣態(tài)

智能可視化課堂：充分發(fā)揮VR、AR、MR、XR和數(shù)字孿生等智能技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)虛實空間彌合、無縫實時交互和全景擬真反饋，不斷拓展學生具身認知，豐富學生學習體驗，提高學生學習效果。這種課堂貫通數(shù)據(jù)可視化、知識可視化和思維可視化，綜合計算機圖形學和人工智能技術(shù)賦能教學情境創(chuàng)設(shè)、教學內(nèi)容呈現(xiàn)和教學效果評價，從而支持學生深度思考和交流互動，促進學生問題解決和反思提升。

動態(tài)自適應課堂：以學生學習為中心，依托教育大數(shù)據(jù)、學習分析、數(shù)據(jù)挖掘和教育大腦等技術(shù)手段，根據(jù)學生的認知特點和即時需求，為學生提供完成教學目標所需的環(huán)境、資源和服務(wù)，并根據(jù)學生學情變化進行動態(tài)優(yōu)化。這種課堂對學生學習過程中產(chǎn)生的學情數(shù)據(jù)實時采集表征，并關(guān)聯(lián)學生歷史學情數(shù)據(jù)建模分析，從而動態(tài)調(diào)整學習內(nèi)容、學習形式、學習路徑和學習支持服務(wù)，實現(xiàn)個性化教與學。這種課堂的核心是數(shù)據(jù)驅(qū)動的學習路徑規(guī)劃、學習資源推送與學習服務(wù)供給，依托技術(shù)支持實現(xiàn)規(guī)模個性化教學，從而促進學生全面發(fā)展。

個性定制化課堂：將傳統(tǒng)大規(guī)模教學和學生個性學習需求有機結(jié)合，借助教育大數(shù)據(jù)、量化自我、學習分析等智能技術(shù)，關(guān)注學生之間的差異性和多樣性，根據(jù)學生自身學習情況和學習需求構(gòu)建學生模型，對標學習目標定制個人專屬學習方案。這種課堂通過融合學生的自我需求和社會需求，將教師、教學環(huán)境、教學資源、教學活動和學習同伴等課堂要素有機聯(lián)動形成課堂快照，依托智能平臺為學生量體裁衣設(shè)計學習內(nèi)容、學習活動和學習支持，從而支持處處可學、時時能學的泛在學習。

虛擬雙師型課堂：利用邊緣計算、機器學習、知識圖譜和自然語言處理等智能技術(shù)，打通線上線下教學壁壘，實現(xiàn)真人教師和虛擬教師共同協(xié)作開展教學。知識圖譜、NLP等人工智能技術(shù)的深化發(fā)展，使得依托教育機器人、智能導師、智慧學伴等打造真人教師主導、AI教師輔導的虛擬雙師型課堂在當下成為可能。這種課堂中，真人教師和AI教師各司其職，協(xié)同組織教學活動，AI教師通過數(shù)據(jù)分析展現(xiàn)學生學情數(shù)據(jù)，同時部分代理教師教學功能；真人教師根據(jù)學情數(shù)據(jù)調(diào)整課堂教學活動，持續(xù)凸顯教師育人功能。這種課堂不僅能為教師回歸育人使命，落實立德樹人根本任務(wù)提供支持，同時也能為偏遠地區(qū)教育高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造條件。

人機協(xié)同化課堂：充分發(fā)揮人工智能對個體認知外包作用，將人工智能具現(xiàn)化產(chǎn)物看作課堂的組成部分，推進課堂教學過程中教師、學生、人工智能伙伴等角色間的深度互動和自組織交流，實現(xiàn)人機協(xié)同教學。在這種課堂中，學生、教師與人工智能伙伴共同成長、協(xié)同促進、智慧生成。人工智能伙伴能夠引導學生深度思考、輔助教師完成重復性教學工作，使學生回歸學習本質(zhì)實現(xiàn)創(chuàng)造性學習，教師回歸育人本質(zhì)深化立德樹人。這種課堂是人工智能賦能課堂變革的最高層次，也是人工智能賦能課堂變革的重要方向。

參考文獻：謝幼如,邱藝,劉亞純.人工智能賦能課堂變革的探究[J].中國電化教育,2021,(09):72-78.

注：謝幼如，博士，教授、博導，系廣東省高校教育技術(shù)中心副主任，華南師范大學教育信息技術(shù)學院副院長。

來源 | 教育技術(shù)學