资 讯

——人工智能时代的师生与教学

2019年第2期

防灾科技学院高等教育研究所编                     2019年5月

编者按： 人工智能正在以不可抵挡的力量对整个教学过程实施智能化改造与重塑，使精准地提高教学效率、个性化定制教学、虚拟情境的学习成为可能。其高度智能化的技术为教学提供了前所未有的发展机遇，同时也使教学在价值取向、师生关系、虚实世界之间面临挑战。对此需要应对的是，不论人工智能对教学的作用有多强大，它始终都是辅助教学的工具和手段，学生的发展才是目的；教师在教学中既要借助人工智能为学生自主发展提供多种途径，又要更好地承担起人工智能无法承担的责任；在运用智能虚拟技术丰富学生认知的同时，还需要带领他们走进现实生活世界，完善其人之为人的社会性。如何理顺人工智能与学生发展的关系、人工智能进入教学后的师生关系、教学虚拟世界与现实世界的关系是我们首要关注的基本问题。

■警惕教学价值的单一取向。从借助人工智能确定教学目标来看，主要是针对学生的智能发展，而非情感、态度、意志、价值观的培养。通过人工智能对学生学习基础、学习动机、学习能力等状况的数据挖掘，都旨在如何高效发展学生的智力，也就是说，教学目标所能准确定位的并不是学生作为完整人的各个方面的发展，而是其认知能力的发展。即使人工智能可以帮助教师清晰把握学生的“最近发展区”，也主要是认知能力的“最近发展区”，即便有些数据会涉及情绪、情感、意志、态度，但都是为了更好地了解学生的认知状况以及如何更清晰地确定认知发展目标。教学内容的选择与个性化定制所关注的重点也是学生认知的发展。通过人工智能从海量信息中精选教学内容的目的是为了让学生的认知更有针对性；利用人工智能整合各类知识，使繁杂无序的知识变得规则有序、难易分明，也是为了让学生对知识的掌握更为高效。人工智能推送技术为学生量身定制的个性化学习内容，从内容的多少、难易的程度到不同的呈现方式，都是为了适切于学生的知识基础，“量身定制”主要是“量出”学生的认知现状，定制出满足其认知发展需求的内容。另外，教学过程有效调控也是基于对学生认知状况的清晰了解，不论是根据学生过往的表现进行预测还是对当前学习行为加以检测，其落脚点都在于通过调控使认知活动更有效率。因此，借助人工智能促进教学，除了实现教学的认知目外，要注意在教学中注入对学生情感、态度、意志、价值观的培养，警惕教学作为认知能力提升这一单一取向。

■师生关系两极分化。人工智能时代教学中的师生关系很可能走向两极。一极是教师在教学中成为绝对的控制者，学生是被严格控制的对象。教师不仅能借助人工智能语音、图像和手势识别等技术，对学生的各种信息进行采集与辨别，而且能根据其语义、图像及手势的内在含义，判断出学生的观点、遣词造句的习惯，发现学生遇到的困惑。由于智能教学系统具备高度智能化的分析和决策能力，教师还可以据此捕捉到学生学习过程中的细微变化并进行针对性很强的干预。这意味着学生在学习过程中的一言一行、动静变化都在教师的严密掌控之中。如果说传统课堂教学中的教师，由于不能做到对每一位学生的精细了解和准确干预而无法成为严格的控制者，那么在人工智能的助力之下，教师可以轻易把学生置于其严密把控之下，甚至通过互联网技术，对学生课外学习中的言谈举止也能了如指掌、施加遥控。师生关系的另一极是教师在教学中可有可无，学生可以在人工智能自适应学习系统里独自学习。通过这一系统，学生能获取基于自己知识基础、学习风格、认知发展特点的学习目标与内容，在学习过程中，这一系统还可以针对学生的不同学习风格来调整教学，包括改变学习内容的呈现顺序；隐藏那些与学生学习风格不匹配的学习对象；对学习内容进行注解，以说明它符合某种学习风格的程度，在此基础上向学生推荐最适合的学习内容。在学习结束时，系统还可以“从知识学习和认知发展两个方面对学习结果进行个性化评价，确定其所达到的层级，并结合学习过程给予学习补救反馈，以指导学习者开展新一轮学习活动”。可以说，学生的学习从目标的确定、内容的选取，到学习过程中的指导和活动结束时的评价，全程都无需教师参与。来自教师温暖细心的情感关怀、耳濡目染的言行示范、潜移默化的支持教导几乎不复存在。

■虚拟教学情境的双重效应。虚拟教学情境具有积极和消极的双重效应。从积极方面来看，虚拟教学情境的沉浸性、交互性、构想性可以让学生在逼真的虚拟世界中全方位地观察和探究认知对象，能够在虚拟环境中与虚拟对象进行互动交流，还可以不受时空限制在宇宙天体间穿行、在遥远的古代或未来世界里穿越，从而获得对世界的丰富体验。但虚拟教学情境的积极效应中也隐含着危机。在逼真的三维立体世界里学习，学生身临其境的感受加深了，但这种感受是对虚拟场景的感受，而再逼真的虚拟现实也不是真实的现实，长期沉浸在虚拟的“真实”场景中认知，很可能导致学生无法分清虚实世界。更需要关注的是，学生在虚拟互动场景中体验到的很可能只是交往的方式而非交往的社会性，而后者只有在真实的现实情境中才能真正形成。

■人工智能与学生发展的关系。就学生发展的完整性而言，目前人工智能的巨大优势体现在对学生认知过程的深度揭示与分析、对认知活动的全方位干预，由此导致教学对学生的认知发展格外偏爱。而学生作为一个完整的生命，不只是能认知、会思考，而且有情感、有意志、有信念，不只是有求知的需要，而且有审美、向善的需求。当我们在教学中运用人工智能的时候，可以在目标确定、内容选择、过程调控上充分利用其在促进学生认知发展上的优势，也要清醒地看到其局限——无法全面顾及学生的情感、态度、意志力、价值观的培育。也就是说，人工智能的认知取向限制了学生全面发展，如果任由其单向度地强势导向，很可能造成对学生完整生命的伤害。从学生发展的主体性来看，我们在教学中运用人工智能的初衷是为了让学生的学习更自由、更自主、更富有创造性，而人工智能的高智能性也为学生的主体性发展提供了条件。但是倘若在教学中对其过于依赖，甚至视其为不可动摇的力量，则很有可能使学生受其所控而丧失主体性。对此，我们有必要在教学中对人工智能的强大影响力保持审慎并进行必要的干预，通过适度的、有节制的运用来消解其负面效应。对于学生发展的过程性，还需要警惕人工智能对“效率”的无限度追求，认识到不论何种技术，其价值取向总是效率优先，而教学的价值取向是人的发展优先，提高教学效率的目的是让人获得更好的成长，而不能以人的发展异化为代价。当技术本性中所特有的效率优先性对教学产生深刻影响时，我们需要对教学中的效率主义保持警醒。毕竟人的成长有其自身的规律，需要经历快慢不一的过程，不仅认知的发展不能单纯求快，情感、态度、信念等方面的培养更无法以高速度立竿见影，如果太看重效率很可能适得其反。

■人工智能时代新的师生关系。对于人工智能进入教学后的师生关系，一方面教师要避免通过人工智能来强化自身的权威、对学生施加严格控制。这种严格控制有可能是无心之举——借助人工智能可以更精确地了解和分析学生的言行举止，原本是为了更有针对性地实施教学，却在无意之中把学生置于其控制之下而失去自主性；也可能是有意为之——在教学中运用人工智能的目的就是为了更好地控制学生，因为人工智能为其提供了精准干预学生学习过程的条件，以前无法做到的控制由于有了人工智能而能够轻易做到。对于前者，需要教师明确的是，人工智能可以为细致准确地了解学生提供便利，也可以在无形之中让教师成为教学中的专制者，有必要对此保持一份警惕。对于后者，则需要教师建立起正确的学生观、技术观，学生作为具有自主性的人需要通过教学使其得到进一步的发展而非受到压制，在教学中运用人工智能不是为了维护教师的绝对权威而是为学生的自主发展提供更多的途径。另一方面，教师不能把自己在师生关系中的角色与责任让渡给人工智能。从目前人工智能发展的速度来看，教师的不少教学工作有可能被人工智能所取代，如收集和整理知识信息、准确分析学生的学习状况、根据学生特点选择教学策略等等，人工智能做这些知识性、技能性的工作很可能比教师做得更好。然而，教师的职责不仅仅在于“教书”——让学生更快更好地去获取知识、习得技能，更在于“育人”——培养学生的世界观、人生观、价值观，提升学生的精神境界。“教书”或许可以通过人工智能去优化和实现，而“育人”则离不开教师的耳濡目染、言传身教。

■教学虚拟世界与现实世界的关系。尽管越来越发达的虚拟技术使得教学中的虚拟世界与现实世界的边界越来越模糊，但再逼真的虚拟世界也只是对现实世界的模拟和拓展，现实世界仍然是虚拟世界的来源和基础。因此，教师在教学中运用虚拟技术的最终目的不是为了虚拟而虚拟，而是为了帮助学生更好地认识现实世界。虚拟世界不论怎样引人入胜也只是学生认识现实世界的工具和中介，学生对现实世界的认识可以通过虚拟世界来延伸和深化，但不能用虚拟世界里的认识来支配甚至取代对现实世界的认识。学生也可以通过虚拟世界去探寻解决现实难题的办法，但问题的最终解决还是要回到现实世界来落实，否则，即使学生在虚拟世界学到了很多知识与技能，到了现实世界却仍然力不从心。这意味着学校教学在大量引进人工智能虚拟技术与设备、力图为学生打造一个高度智能化虚拟世界的同时，还应该明确教学的最终目的是让学生获得对现实世界的感悟，在现实世界里成长。

■人工智能与人类教育矛盾吗？不但不矛盾，反而人工智能给教育行业带来新的面貌，激发各自更多可能性。AI+教育是互联网+教育的高阶阶段，这个阶段教育的特点就是：既是大规模教育又是个性化教育，如果没有人工智能这是不可能实现。所以个性化教育就是要因材施教，因材施教的前提是你能够对知识进行标准化梳理，之后，剩下来的就是人的工作。在人工智能时代，老师是不会消失的，人工智能革掉的所有行业当中，教育行业概率最低，而在教育领域，教师被革命的概率亦是最低。因为离开了教师你将得不到真正的教育，教育当中知识传递只是很小的一个部分，知识传递会被人工智能绝大多数的代替，剩下的就是人发挥重要作用的部分，包括爱的传递、关怀的传递、人性的传递、品格的塑造。所以我们愈加重视老师，我们更加关注人本身，我们希望不要把老师变成机器，我们不怕机器变成人，我们担心老师变成机器，只会教那些机器会教的东西，我们希望老师放弃机械化模式，不要去教那些机器会教的东西，应该保持独有的竞争力，去教那些机器教不了的内容。

■人工智能会成为人类的老师吗？战国时期，中国古代思想家荀子在《劝学》中说，“青，取之于蓝，而青于蓝；冰，水为之，而寒于水。”那么，人工智能作为人类“教育”的产物，未来是否会摆脱人类这名老师，抑或成为人类的新老师？目前，答案还不清楚。不过，在有些领域，例如琴、棋、诗等，人工智能已取得了不小的成就，可以做到“无师自通”。　加州大学圣克鲁兹分校音乐学教授大卫柯普从上世纪80年代开始研究音乐与人工智能。目前，他的研究成果可以每天谱写5000首大师级音乐作品。柯普教授向《环球》杂志记者解释了计算机合成音乐与人工智能创作音乐的区别，“音乐合成与算法谱曲不同。在算法谱曲中，算法类似于一种分步骤的食谱。就像我们活着，需要呼吸、心跳、眨眼这样的算法，按照不同的节奏，曲调的算法也不同。如古典奏鸣曲可被视为一种模糊算法，而巴洛克式贝司曲则是明确的算法。”再来看棋类领域，当阿尔法狗先后在2016年战胜围棋职业九段棋手李世石，2017年战胜世界冠军棋手柯洁后，围棋界除了深感震惊，也纷纷表示阿尔法狗在围棋下法上的创新，打破了人类的思维定式。柯洁在输棋后曾表示，“它下得太好了，很多地方值得我们去学习、探讨。“哀筝一弄湘江曲，风流水上人家绿。小艇子规啼，不堪春去时。花前杨柳下，红叶满庭洒。月落尽成秋，愁思欲寄留”——如果不事先告知，你也许会认为这是某首流芳千古的古诗。而事实上这首《菩萨蛮》是一位叫“薇薇”的作诗机器人的作品。清华大学信息技术研究院语音和语言技术中心一名工作人员表示，他们利用双向递归神经网络，研究出具有深度学习的信息抽象能力的作诗机器人。“薇薇”可创作七言绝句、五言绝句和多达12种常见词牌的宋词。不久前，美国前国务卿基辛格撰文指出，在人工智能更新迭代的同时，人类应思考自身如何进化。对此，他表示了忧虑，“无论在哲学层面，还是在获取知识层面，我感觉人类都没有准备好（应对来自人工智能的挑战）。”或许有一天，人工智能会对人类说，“子曰：见贤思齐焉，见不贤而内自省也。”

■学校和教师的地位无可撼动。“互联网、人工智能最大的特点是开放性、互动性、全球性、个性化。它改变着教育的概念、教育的生态环境，改变着教育形态、教育方式、师生关系、家庭关系等方方面面。”在著名教育学家顾明远看来，尽管人工智能给教育带来了巨大变革，但学校和教师的地位依旧无可撼动。“即使有了多种学习方式，学校和教师也不会消失，因为学校是人生社会化的第一步，学生的成长也依旧需要有仁爱之心的教师指导、帮助”。传统的教育方式仍然会长期存在下去，并将与现代信息技术教育方式结合起来。“尽管一些知识可以通过机器人来传授，但并不意味着教师可以被轻易取代。教师从原来的知识的主要提供者，会变成一个指导学生学习的人，指导学生如何搜集信息、利用信息、处理信息”。新东方教育科技集团创始人、董事长俞敏洪认为，尽管人工智能时代的到来，对于被教育者而言是巨大的福音，但作为教师必须改变自己的教学模式、教学方式、态度和知识的构成。在这一进程中，“没有创意的老师”可能会被替代，而情感丰富、创造性强的老师则会比较受欢迎。人工智能的飞速发展带给未来学生和教育工作者重大影响，但专家们纷纷表示，教育的本质并不会因此而发生任何变化。对此，翟小宁说：“无论是蛮荒时代，还是人工智能时代，教育唯一不变的就是使人变得更加善良、更有良知。”

■取代教师还是让教师更优秀？目前，人工智能在教育领域的应用技术主要包括图像识别、语音识别、人机交互等，应用主要集中在家教辅导、在线学习、课堂教学等方面。专家认为，“人工智能＋教育”将重塑教育行业。“比如，时下流行的MOOC（慕课）、网班解决了教育资源的稀缺性问题；而‘翻转课堂’则改变了以老师为中心的课堂，重构了教学结构。不远的将来，大学生在校园的时间会减少，他们可以在线完成课程学习及考试，甚至很多时间不必待在学校。”程洪说。人工智能实现了从“先教后学”转向“先学后教”，有助于解决教学缺陷。燕翔说，通过大数据的采集和分析，发现很多学校的缺陷是固定的，这意味着教师方面有模式化的不当教学问题。上海闵行区的学校正在试点“录播评课研训一体化系统”，通过视频对整个课程进行数据采集的分析，包括学生举手率、抬头率以及教师的行为方式等等，针对目标缺陷改进教学。人工智能还可实现随时互动，避免重复劳动。程洪说，智能系统不仅能将教师从批改试卷等重复性劳动中解放出来，还可实现课堂和课下的全时互动。智能系统会将学生做题的数据回传数据库，教师能从中了解学生对知识点的掌握情况，避免重复讲解。“人工智能是辅助工具，其使命不是取代教师，而是让教师腾出更多的时间和精力，创新教育内容、改革教学方法，把教育做得更好。”科大讯飞股份有限公司高级副总裁杜兰说。“人工智能时代不可逆转地到来，未来信息化将从支撑教学，转为与教学深度融合。只要有利于教育教学，我们都乐于去尝试。”北京市十二中教育集团校长李有毅说。业内人士认为，在教育领域，人工智能目前所处的阶段还很初级。学籍等结构化的数据还在打通，非结构化的数据比如基于学生行为的数据采集还刚刚起步，只有足够大的样本量，才能支撑人工智能优化。不过，还有一些教育工作者坚信，传统教育方式仍不可替代。面对面教授过程中所包含的师生情感互动，是微课和网络答疑不具备的，教师有时候通过观察学生的表情获得反馈，学生也从老师的表扬或批评中得到情感支撑。