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人工智能时代的教学:机遇、挑战与教学应对

2024-02-01张钰苑

宜宾学院学报 2024年1期
关键词:人工智能课堂教育

张钰苑

(北京师范大学 教育学部,北京 100875)

随着信息技术的不断发展,我们逐渐进入“智能化”社会。人工智能已经渗透进社会的方方面面,教育领域已然出现了“智能教学”的新趋势。当然,技术在教育领域的渗透也掀起了一场教学反思的热潮。

追根溯源,20 世纪90 年代中后期始,信息技术便作为一种重要的要素进入教学,教育信息化被作为概念提出。不少学者认为信息技术与教学活动的融合是推动教育教学变革的关键力量,为课堂教学转型提供了方向[1]。信息技术与教学活动的融合能够打破固有的教学模式,优化教与学,为学生搭建理想的学习情境,给予学生更为直观、清晰的学习体验,从而实现教育成效的飞跃。《“十四五”国家信息化规划》也提出要完善国家数字教育资源公共服务体系,推进信息技术、智能技术与教育教学融合的教育教学变革,深化教育领域大数据分析应用。目前,现代信息技术与教育正在全面深度融合,信息化引领教育理念和教育模式的创新,充分发挥其信息化在教育改革和发展中的支撑和引领作用。

值得注意的是,人工智能在教学领域的渗透不仅带来了新的历史机遇,也带来了新的外部风险。由Open AI公司于2022年推出的对话式人工智能语言模型ChatGPT 被认为是人类科技史上非凡的成就与巨大的进步,或许能够使因现代化教育制度而式微的,对话式的教育传统逐渐回归[2],也能使因材施教的传统教育理念得到真正的践行[3]。同时,刘时英认为在“双减”背景下,人工智能技术能够赋能作业,实现教学的提质增效[4]。然而,人工智能所带来的挑战也逐渐浮出水面,教育领域中对于技术的生存性焦虑、操作性焦虑和道德性焦虑如雨后春笋般破土而出[5]。此外,人工智能的过度使用也有可能带来弱化学生学习效果的教育风险,带来思维的“钝化”和“惰化”[6]。甚至有人将人工智能领域里程碑式的杰作Chat-GPT 称为“高科技剽窃”和“逃避学习的方式”[7]——不少学生以ChatGPT 作为代笔,完成论文与课程作业。也有人认为ChatGPT 所输出的知识可能存在偏见,造成不正确的信息流通,从而引发严重的道德风险[8]。

基于此,我们不禁发问:人工智能与教育的结合是喜是忧?在技术赋能教育的大背景下,课堂教学应当如何抓住人工智能带来的机遇,如何应对人工智能带来的挑战?

一、机遇:教学向关注每一个“人”迈步

党的二十大报告提出在教育领域要“坚持以人民为中心发展教育,加快建设高质量教育体系,发展素质教育,促进教育公平”,可见教育的高质量发展已是中国式教育现代化的题中之义。作为教育领域的核心概念,教学质量便决定着教育质量,而高质量教学关注的核心在于人。高质量教学以“教学育人”为价值旨归,关注每位学生的身心健康与发展状况,因材施教,致力于培养潜能得以充分发掘、个性得到充分张扬的人,以回答“培养什么人,怎样培养人,为谁培养人”的根本问题。高质量教学的实现需要“以人为本”,即关注每一位学生的发展与成长。而将技术作为教育变革的内生力量,走上技术与教育的融合之路正是实现高质量教学的途径之一。人工智能技术能够全面赋能教与学,在教学的时空、资源、方式等方面进行突破,让学生逐渐从“颈部以上的学习”向“全人身学习”转化,有效地促进了高质量教学的实现。

近年来,人工智能逐渐在中小学课堂中落地生根,不仅丰富了课堂教学的形式,也在一定程度上提升了教学效率与教学质量。它能够深入课堂教学、课后作业等一系列教育场景,收集教学全过程中的各种数据,进行数据监测与评价,赋予原有的课堂教育空间思考与决策的能力,也能根据师生的个性化的需求提供定制服务,被认为能够使学生实现“身体、技术、情感”的“多重在场”[9],通过关注到每一个人,促进学生的全面发展,培养时代发展所需要的创新型人才。可以说,人工智能在教育领域中的运用是教育转型时期的重要机遇。

(一)基于大数据的质量监测,把握每一位学生的学情

“人的唯一性、人的不可重复性是一个本体论的事实”[10]10,每个人的知识掌握情况都有其差异性。人工智能能够根据学生的学习过程搭建群体性的数据库,提供学生群体与个人的学习状态的多模态数据。这不仅能够帮助教师认识到班级学生知识掌握的情况,为后续教学内容、教学方式、教学侧重点的调整提供可靠的数据支撑,而且也能够帮助学生更好地认识自己的优势与不足,做好查漏补缺,对自己的学习过程进行实时监督。例如江西省“赣教云”平台推出的“智慧作业”系统,它能够基于学生学情的大数据,划定学生的“最近发展区”,有层次、有弹性地为学生布置作业内容,规避了过去由教师统一布置作业带来的“旱的旱死,涝的涝死”的困境,在减轻学生负担的同时更能针对性地对教学内容进行巩固,让教师能够做到因材施教,为不同学生提供个性化的指导与服务。

同时,人工智能擅长数据拟合,为教师全程把握学生的学情提供了可能。众所周知,每次考试的成绩并不能完全反映学生个人能力以及知识掌握情况,成绩可能受到学生心态、身体状态等多方面因素的影响。如果仅从一次考试的成绩便对学生进行定性,这显然是不科学也不合理的。而人工智能可以记录学生多次考试的成绩,并通过回归分析进行函数拟合,对学生进行长线条的、较为准确的预测分析。通过挖掘出海量数据背后的隐藏特征和数据之间潜在的联系,教师可以对学生长期的学情做基本的把握。此外,教师也能够通过人工智能对学生的成长进行追踪,精准定位学生问题,找到问题出现的根本因素,促进课堂高质量教学的实现。

此外,人工智能在一定程度上打破了过去唯分数论的评价标准。通过对多元数据的处理与分析,教师对学生的评价不再局限于试卷上的分数,而能够对学生的思维能力、计算能力、创新能力等作全面的评估,构建科学、精准、多元的教育评价体系,让教师与学生都能够从成绩中跳脱出来,为实现“全面发展的人”做准备。

(二)高互动性的教学方式,强调每一位学生的课堂参与

大量研究[11][12]证实教学方式的变革能够带来学生学习效果的提升,即基于互动的、讨论的课堂的教学效果要优于安静的、沉默的课堂。因此,为实现更高质量的教与学,我们应该积极打造高互动性的课堂环境,让每一位学生都参与课堂,在师生、生生间的交互中完成知识的生成与建构。

人工智能技术为实现每一位学生的课堂参与提供了可能。智能技术支持下的课堂能够减少知识的单向传输,通过师生间多向互动、探索实践式的教学方式,多维深入,促进学生对知识的深层理解和灵活运用[13],提升教学效果。同时,人工智能融合VR/AR 技术,能够帮助教师构建问题导向的情境化课堂,让学生能够沉浸式地参与,为学生提供高交互、智能化的学习体验,满足学生多样化的学习需求,提高学生的学习兴趣与学习动机。同时,人工智能突破了课堂空间的局限,特别是ChatGPT 所打造的自组织学习模式,强化了实体空间、数字空间、虚拟空间、表现空间等多重学习空间的融通[9],创新了教学的组织形式,将学生留在课堂,激发学生自主探索的欲望。

过往物理、化学实验课程的授课大多采用教师实验、学生观看的模式,出于仪器设备与安全等因素的考量,较少让学生实地参与实验,而是通过观摩教师的实验过程来体验物理和化学学科的魅力。而在人工智能技术的加持下,广州迈达威信息科技有限公司根据中学教材开发了一套中学仿真实验系统[14]。在中学仿真实验系统里,物理和化学教科书中的实验都可以在系统上进行模拟操作,无需实物实验即能达到教学目的,这是一次大胆的教学创新,教学在人工智能技术的加持下化静为动,让学生在情境中彼此交互,让每一位学生都能在课堂中获得独特的具身体验。

二、挑战:“人”主体性丧失的担忧

“科学主义”的“触角”不断延展到社会生活的方方面面。在教育领域,人工智能大放异彩,促进教学向关注每一个人迈步。然而,在技术融于生活的大背景下,科学技术成为衡量一切的尺度,技术的自由和满足构成了文明社会的发展目标,文明“本身则成了一种普遍的控制工具”[15]66,由此引发了人的危机。

值得肯定的是,人工智能这趟不断加速的“列车”为社会,特别是教育的进步带来了极大的便利,但是繁荣背后仍有隐忧。“列车”一旦失控,教育者与受教育者对人工智能这一新兴生产资料的占有与支配地位就会受到强烈的冲击——人工智能带来的机遇与挑战仅有一线之隔(见图1)。马尔库塞曾在《单向度的人》中提出“技术主宰”一词,其表现出的是一种称之为“技术统治论”的“强权政治”和“文化侵蚀”[16]6-8。换而言之,如果人过于依赖技术,则会沦为“技术动物”,带来“人性奴役的扩展”,引发主体性危机。正如吗啡,它的镇痛作用在临床医学中有目共睹,但一旦对其产生依赖,后果也不堪设想。人工智能亦是如此,使用得当,促进教学;若是产生依赖,则会带来人类的“新异化”,挑战人的主体性[17]。

图1 人工智能带来的机遇与挑战

(一)对知识获取路径全然的信任与依赖

通常而言,人工智能拥有着比人类更强大的“大脑”。相较于人类而言,它在储存大量的文字、图像信息,进行多线条的、高速的数据处理与输出等方面具有突出的优势。可以说,人工智能远比我们想象的更有智慧,它比人类拥有更加强大的知识存储能力,知识生产能力与知识更新能力。

Sloman 和Fernbach 在《知识的错觉——为什么我们从未独立思考?》一书中提到了“知识的错觉”一词,知识的本身并没有错觉,而是我们对知识的认知出现了错觉[18]7-9。人类发展并没有让我们的知识越来越渊博,而是越来越无知,集体性的思考使得个人理性被高估,我们习惯于将知识共同体中的知识当作自己的知识,其实我们脑海中有大片的空白,只有一小片清晰的认知,由此产生了“知识的错觉”。人们对自己所属的专业领域越来越擅长,却对其他知识越来越模糊。技术使我们深陷危险之中,因为我们没人能完全掌握并控制现代技术,且知识正在以前所未有的速度发展变化得更加复杂。面对如此挑战,技术也为我们提供了相应的解决路径:借助技术学习知识,如利用ChatGPT 进行对话式的交流学习,获取所需的知识体系、逻辑框架等。

互联网的出现使每个人都平等地拥有了搜索知识、获得知识的能力;而人工智能却使每个人平等地拥有知识整合的能力,在一定程度上简化了知识学习。人工智能的知识来源于大数据,但数据收集的过程会带有一定的倾向与偏见,导致人工智能对人类提问的回答也可能存在一定的误区,并且人对于数据结果的解读也带有主观因素,极易使人工智能所提供的答案不准确。有研究表明毕业模型预测算法对白人学生的误报率较低,而对于拉丁裔学生的误报率较高[19],这是因为开发者将自身与社会的偏见融入数据开发的过程中,进而产生了对特定群体的歧视和偏见性的预测或推论[20]。所以,如果我们不加甄别地使用并认可人工智能所提供的知识,而不去探索与鉴别人工智能所提供的知识,那我们必然陷入信任危机——人工智能技术成为人类自主思考能力向上生长的负担。

此外,人工智能使得知识的获取变得非常便捷,例如教师可以通过ChatGPT 获得教学的文本,包括活动设计、作业测试、教案讲义等,学生可以通过ChatGPT 获得课程问题的解答,或者学习自己所感兴趣的知识等。便利的背后也蕴藏着危机与挑战。人工智能技术作为一种工具虽然能够在课堂教学中发挥着举足轻重的作用,但是其强大的功能也容易使教师和学生对其产生依赖,而忽视人的主观能动性,成为技术的傀儡,被人工智能牵着鼻子走,从而被技术左右。

(二)教学偏重技术导向,缺乏人文关怀

教学的终极目标并不在于知识的传授,而在于“立德树人”,即对学生的道德品质与生命意义进行创造和提升。人工智能参与课堂固然能够提升课堂的交互感与趣味性,但也容易陷入过于注重技术导向,忽略人文关怀的困境。

在备课过程中,教师使用诸如ChatGPT、New Bing 等人工智能辅助备课,将其提供的教案讲义以及一系列教学材料运用于课堂上,容易使教师的教学变得千篇一律,缺乏对学生喜好、情感、价值观等元素的把握,而机械地执行人工智能所提供的教学方案,也易使教学过程缺乏生成性与创造性,教师异化为人工智能的“代言人”。

在授课过程中,教学被严密地控制,教师受制于由人工智能所提供的教学路径,机械化地操作教学过程,将教学过程异化为一种由技术参与的、固定的授课模式。然而教学过程的精华在于教学的不可预设性,在于教师教学机智的发挥、教学艺术的使用,人工智能形塑的课堂显然与我们的教学期待背道而驰。此外,师生关系、生生关系也极容易被异化,人机对话的高频词使用容易忽略人人对话的重要性。技术磨平了人在交往环境中的情感、价值、多样性,让人的交互变为符号的交互。当人工智能参与课堂活动、完成学习任务时,学生便不再依赖于教师的言传身教,而在虚拟的教学情境中完成知识的虚拟交互。如此,学生极大程度上选择减少现实中与教师、同伴间的交流,造成情感互动与情感生成受阻,弱化了教学对学生情感、态度、价值观的培养作用,不利于学生人格的养成与素质的提升。

在教学评价环节,人工智能下的教学评价相较于传统课堂教学评价而言,在评价主体、评价内容、评价方式、评价结果方面都有创新,能够通过辅助智慧评价的高效开展,关注学生情感信息的动态变化,还原真实课堂信息,实现师生成长的轨迹追踪。但是,人工智能参与的教学评价也出现了新的问题。人工智能参与教学能够收集到更丰富的多模态数据,对学生的标准化能力、素养、情感态度等进行测量,实现规模化、差异化的评价。但是,正因为人工智能对学生学习过程的深度参与,除了参与评价的行为数据、生理数据会被使用之外,其他与之无关的数据也会进入视野,造成一系列伦理问题、安全问题,人在人工智能环境中逐渐透明,引发对人主体性的省思。

三、教学应对:人工智能时代的教学应当走向何方?

人工智能在教育领域中机遇与挑战并存的现实状况引发了技术乐观主义与技术悲观主义者的争论。技术乐观主义者普遍认为人工智能能够为人类的未来幸福提供更为扎实的保障,注定是科技史上浓墨重彩的一笔;而技术悲观主义者则认为人工智能的未来发展可能会给人类带来灭顶之灾,人成为技术的工具与附庸,如马斯克曾对生成式人工智能ChatGPT 作出如下评价:“它非常强大,让人感到有些害怕。我们距离危险的强大人工智能并不遥远”[21]。

其实,无论是技术乐观主义者还是技术悲观主义者,他们都忽略了一个事实:技术本身并无好坏之分,只有人的参与与使用才会让技术带上鲜明的优劣色彩。人工智能进入教学看似是一场黑天鹅事件,对人的主体性发出了多重挑战,但是决定人工智能与教育结合利弊的关键在于使用者。技术进入教学已成为时代的选择,因此应当从使用者的角度出发,讨论如何使用技术以促进教学转型,如何抓住人工智能所带来的机遇,如何应对人工智能所带来的挑战,如何让教育乘着技术的东风成为高速发展的阳光地带。

(一)抓住机遇:人机协同实现人的个性化、全面化发展

人工智能让教学向关注每一个人迈步,但是其对教学的渗透仍处于初级阶段。何以见得?首先,中小学教育在大部分地区仍然是以传统课堂的形式存在的,由于资金、技术的限制,大部分学校尚未踏入人工智能的浪潮,不具备利用人工智能技术开展教学的现实基础;其次,研究发现教师对于人工智能参与教学出现了“高赞同,低行动”的行为倾向[22],人工智能与教学的结合尚不紧密;最后,人工智能作为新的技术载体,教师在教学实践中存在片面预估、夸大其效用与适用范围的行为,出现“技术崇拜”的症候[23],教师尚未建立起对人工智能技术的辩证性观念。

鉴于此,人工智能借助其技术优势,虽然能够全面把握每一位学生的学情,对学生的发展状态作出相对科学的、综合的评估,也能通过构建沉浸式、交互式的学习情境辅助教学,使学生个性化、全面化发展成为可能。故教师应当在教学理念、教学技术与教学内容层面作出相应的调整,以人机协同实现人的个性化、全面化发展。

一是在教学理念层面。教师应当对课堂教学与人工智能相结合的大趋势有整体的把握,明确人工智能对课堂教学的促进作用以及优质教学效果实现的路径,清楚地意识到人工智能参与教学可能带来的挑战与问题,做好充分的教学预案,不盲目依赖科技,但同时也应当享受科技带来的便利,审慎地在教学中运用人工智能技术,做到真正的人机协同。

二是在教学技术层面。教师和人工智能应取长补短,各自发挥所长,为实现高质量的教学、培养德智体美劳全面发展的学生这一共同目标而奋斗。与人相比,人工智能的优势在于能够快速并且准确地处理大量数据,可以持续工作且不受情绪的影响。所以在作业批改环节,人工智能可以将教师从重复性的工作中解脱出来,帮助教师批阅如选择题、计算题等题目。但是人工智能并不能完全取代教师,因为人相较于人工智能,其优势在于具备情感和共情,拥有创造力与创新性。所以对于作文、实践报告这类充满学生个性化思考的作业,教师应当精心批阅,对学生进行针对性的指导,提升其批判反思的能力。

三是在教学内容层面。在人工智能时代,知识创造与生产的模式发生了巨变,重塑了新的知识观,这启示着我们对于知识的教学应及时调整。首先,人工智能能够多维度、全过程采集教学数据,能够实时记录、跟踪分析学习者的认知状态与学习需求,为教师实施差异化教学提供了扎实的数据基础,也能帮助教师选择合适的教学内容,实现因材施教,优化教学实践;其次,目前教学中备受推崇的知识图谱技术能让学生了解学科内的知识体系,甚至进行跨学科主题的学习。这是对目前应试教育环境下教师割裂地教授知识点,或者说“考点”的有力修正。通过人工智能为学生搭建知识库,对学科知识进行全面的关联,使知识之间共通共建共享,能够为学生的全面发展、终身发展奠定基础。

(二)迎接挑战:师生学习技术

人工智能在教学领域的应用与渗透,使得对人主体性丧失这一问题的关注日益加剧。教育领域,教师和学生作为教学的双方,应当如何应对主体性丧失的危机?

对教师而言,教师除了具备基本的教学技能之外,还需扩展提升自身的技术,以适应新时代的教学。值得注意的是,技术的学习不应只局限于教师,学生也有必要提升自己的技术素养。技术之于教学就像草船借箭,我们无需抛弃技术给我们带来的一切便利与帮助,而是在使用的技术的同时充满辩证思考,“识其道,知其妙”,借助技术探索人类智慧的边界,但也不要被技术绑架从而迷失自我。教师可以通过人工智能如ChatGPT 搜索教学材料辅助备课,学生也可以通过ChatGPT搜索自己无法解答的学习问题,但一定要保持清醒的认知:首先要对人工智能提供的结果保持怀疑,不盲目信任;其次应当充分认识到人工智能的出现简化了知识学习,弱化了对自主思考探究能力的训练——它为我们提供了知识的结果,却忽略了获得知识的途径,即“授人以鱼,却未授人以渔”,我们需要在技术使用之余进行补足,让技术成为一种方便,而不是成为养成惰性思考的原因。

那师生双方应当如何开展技术的学习?对于教师而言,培训是主阵地。学校等组织应当加强对教师技术素养的培训,并对教师技术素养的习得进行全方位的评估,保障教师能够自如使用技术参与教学,而不被技术裹挟。此外,教师处于人工智能的大环境中,也应当自觉开展技术素养的学习。例如学习辅助教学软件平台的使用方式,开发人工智能参与的教学课件等。对于学生而言,课堂是主阵地。教师在课堂教学中应当渗透技术素养的教学,告诉学生技术是一把双刃剑,并且提供正确使用技术的方法,教授学生对技术进行审视的能力,关注学生使用技术的情况,做好教学监测。同时就学生本人而言,在享受巨大技术红利的同时也应当对技术的利与弊有清醒与审慎的思考。

结语

人工智能时代,社会中各个领域已经被植入了越来越多的技术性元素,教育享受着技术带来的红利,也不可避免地面对着技术带来的挑战。人工智能使教学向关注每一个人迈步,让教师能够关注到每一位学生的学情,能够构建出高交互式、沉浸式的教学情境,从而实现高质量的教学。当然,人工智能高度的类人化与智能化以及其替代功能也引发了关于人主体性丧失的担忧。人工智能给人的发展带来了机遇与挑战,从中我们可以明白:人工智能能够帮助人类创新而不是取代。而要实现如此目标,教育必须与时俱进:人机协同,抓住机遇,实现人个性化、全面化的发展;提升技术素养,应对挑战,保有人高度的主体自觉。人工智能会塑造出怎样的教育生态,教育又将会作出怎样的转变,仍需要诸多的讨论与实践。

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