人工智慧在教育領域究竟有多少潛能待被挖掘？

一艘虛擬潛艇可能允許學生將學習場景縮小到微觀水平，調查在岩石池表面下發生的自然過程，或者給學生設置條件，能夠去探索一座核電站，甚至穿越到古羅馬或外行星。

《美國2010國家教育技術計劃》(簡稱NETP/2010)通過回顧和總結近三十年來企業部門應用信息技術的經驗與教訓，一針見血地提出「如果想要看到教育生產力的顯著提升，就需要實現由技術支持的、重大的教育結構性變革，而不是漸進式的修修補補」。

同時，我國頒布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》給出了新的定位：「信息技術對教育發展具有革命性影響，必須高度重視。

」規劃為解決「如何使信息技術真正對教育發展產生革命性影響」這個問題找到明確的方向。

可見，技術與教育的深度融合體現在學校教育層面上，主要表現為AI對課堂教學的深層次變革。

智能輔助系統和教育機器人實現技術融合效應的潛能

學校教育環境正發生顛覆性變化：自20世紀90年代以來，以多媒體計算機與網絡通信為標誌的信息技術被廣泛地應用於學校教育，走進我們的學校教室，現如今的教室早已不是傳統意義上由黑板、粉筆、課桌、座椅以及書本和鋼筆構成的，由先進技術配置的多功能/多媒體教室包括現代五大件和五小件。

然而，信息技術在教育領域的應用成效卻並不明顯，教學環境被現代技術不斷豐富和更新的同時，也面臨著由技術帶來的、無法迴避的教學困境：如教學內容冗雜堆砌，不利於學生消化；教學內容逐頁呈現，割裂了內在的結構聯繫；被軟體控制的程序一旦鎖定，教學將嚴重受限；固定配置的座椅導致教學活動單一；設備更新遲緩，技術難以滿足學生探究需求；電子白板自身的局限性導致師生、生生互動缺失。

以前，「信息技術」只被看作是一種工具、手段，大多數仍然停留在教育手段和方法的改進上，在教育效率和效益影響力上，信息技術似乎成了可有可無、錦上添花的東西。

我們不禁發問：

從教師的視角而言，課堂教育技術應用是否真正有效支持教學？在技術的支持下教師能否騰出時間優化課程教學，並能感受到學生是否從中受益？

從學生的視角，技術是否真正有效地支持學習，學生是否能夠深度地投入學習過程並獲得好奇、敬畏、滿足等積極的情感體驗？技術與教育的融合效應值得期待。

事實上，現代教育技術的本質並不只是「使用什麼教學」，更應是怎樣教學，即運用現代先進信息技術來優化教育教學過程，達到提高教育教學效果、效率及效益的三重目標。

在具體體現上，除了對教育環境的提升和改善、對教學資源(含各種學習工具軟體)豐富及優化之外，最為關鍵的就是在信息化教學環境下實現教育思想、教學觀念、教學方式以及課堂教學結構的根本性變革。

而AIED（智能輔助系統/教育機器人）技術所具有的靈活性、包容性、個性化和有效性等特徵，將最大限度地與教育教學有效結合，具體在以下領域中發揮潛能：

人工智慧將釋放教師生產力，成為教師角色轉變的催化劑

眾所周知，早期的信息通信系統由於專家系統/知識模型領域的技術局限，在學科資源以及知識領域一直受限，只能應用於知識和邏輯結構清晰的自然學科，如低階段的數學、物理等。

隨著AI（人工智慧）核心技術如知識表征方法以及自然語言系統的發展應用，學科資源領域得到了拓展，歷史、語言類等社會學科的專家系統開發，知識建構獲得長足的進步，將來的智能教學系統將逐步包含電子工程、管理類等應用學科領域，智能教學系統也將更廣泛地應用於教育培訓以及職業教育中。

在教師角色轉換上，人工智慧技術的增加應成為教師角色轉變的催化劑，傳統的備課、課堂講授、答疑輔導和作業批改等教學環節將不必再是教師的專屬：如輔導答疑任務可以由虛擬代理來替代，作業批改可以由學習夥伴或系統來支持。

智能輔助系統/教育機器人通過承擔教師的某些任務，幫教師從日常繁瑣耗時的重複性工作中解放出來，把更多的精力投入到創新性和啟發性的教學活動中。

在技術支持和認知上，隨著人工智慧技術的不斷成熟，教師不僅能獲得技術人員的及時支持，還能深度了解人工智慧系統的功能，對全新的人工智慧產品做出合理的評價和判斷；同時，教師的能力結構也將發生解構與重構， AI技術應用將激發教師的研究能力，提出與數據相關的最有價值的問題，並引導學生使用數據分析的方法。

在管理協作上，將培養新的團隊協作和管理能力，除了常見的教學助理，每位教師會配備人工智慧助手，協作承擔起教學環節當中可重複性的、程式性的、靠記憶、靠反覆練習的教學模塊，教師將集中在情感的交互、個性化的引導、創造性思維的開發上面，不斷為教師效率賦能。

人工智慧技術將激發學生學習潛能

數字環境下成長起來的新一代學習者對學習環境提出了更高訴求，固定的、單一有限的學習空間和場景將被打破，智能輔助系統/教育機器人將使移動學習、實景學習成為可能。

人工智慧可以使用簡單的方法來增強虛擬世界，使它能夠與學生交互並以更自然的方式響應學生的學習行為要求。

許多研究也表明，沉浸在智能虛擬現實中可以提高教育水平，使學生能夠構建對所探索的世界的個人理解。

智能輔助系統/教育機器人的應用在不斷拓展知識領域和知識類型的過程中將不斷創新學習方式，協作學習、遊戲化式學習等新的學習模式將成為可能。

例如，人工智慧可以充當智能虛擬代理，即在學習「任務」中扮演教師、專家，或者扮演被指導者或學習同伴的角色，訪問專業的專家系統，使所有學習者獲得最適合他們需要的學習資源；人工智慧技術還可以通過個人參與者的信息，以學習者模型的形式，組成一個最適合完成特定協作任務的學習者共同體。

還可以設計遊戲式的學習場景，隨著遊戲中故事的展開，從遊戲和玩家那裡獲取信息，並基於這些信息，使用人工智慧算法來確定採用哪些適合的學習行動。

AIED（智能輔助系統/教育機器人）通過模仿學習者的認知和情感狀態，能將學習活動與學習者的認知需求和情感狀態相匹配，保證學習過程中學生的深度投入；不僅激發學習興趣、保持好奇心並通過學習成就獲得滿足，同時促進消極情感（挫折、混淆、迷惑、放棄）向積極情感（好奇心、專注）的正向轉化；智能輔助系統/教育機器人利用對話讓學生參與蘇格拉底式的開放式學習模式，促進反思和自我意識；採用元認知支架提供動態幫助，提高學習者的動機和參與程度；使用社會模擬模型，通過理解文化和社會規範，使學生能夠與目標語言使用對象進行更充分的接觸。

文章轉自：中國教育報。

作者：黃榮懷，為長江學者、北京師範大學智慧學習研究院院長。