人工智能時代教師困境應對策略研究

張旭航　張軍輝

【摘 要】人工智能對傳統教師的角色定位和專業技能等提出了新要求，探究教師應對困境的策略十分迫切?；诤纳⒔Y構理論，人工智能時代教師困境的應對策略應貫徹系統開放性、遠離平衡態、領悟系統非線性關系和恰當處理隨機漲落。筆者通過分析旨在加強應對策略的系統性和科學性，促進教師在人工智能時代的可持續發展。

【關鍵詞】人工智能 教師 耗散結構 應對策略

2018年3月24日，中國發展高層論壇經濟峰會“人工智能時代的產業轉型”分會場上，與會嘉賓就“人工智能的時代已經來臨”這一觀點達成共識，并強調我們有必要挖掘AI潛力以促進經濟增長和社會發展[1]。2020年7月9日—11日，世界人工智能大會云端峰會在上海召開，展示人工智能在不同領域賦能情況并提出相關問題，正如學者孫婧等表示，人工智能確實已開始承擔起部分工作職責，帶來了諸多隱憂[2]，促使處于人工智能時代的教師思考對自身就業的影響。例如，美國艾休克·戈爾（Ashock Goel）教授曾嘗試用聊天機器人作為助教回答MOOC中學生的提問。由于基于IBM技術的聊天機器人交流能力甚強，學生在長達5個月的學習過程中并未察覺到助教的機器人身份，這說明人機角色邊界消融的現象在遠程教學領域中已有展現，即將到來的時代一定是處于智能信息技術高速變革的時代，教師本身若無法主動進行職能角色調整，仍會直面生存危機的窘境[3]。學者祝智庭曾說：“不懂人工智能的教師將無所適從，而懂得人工智能的教師將如虎添翼?！比斯ぶ悄軙r代對教育教學的新要求帶動了對教師各方面的新要求，所以教師的角色定位、教師技術素養和技術應用水平的提升，成為當下亟須解決的問題[4]。基于以上背景，筆者將重點分析人工智能時代教師面臨的主要困境、耗散結構視域下探究人工智能時代教師困境應對策略的適宜性、基于耗散結構理論的人工智能時代教師困境的應對策略。

一、人工智能時代教師面臨的困境分析

1. 角色困境

在2019年新媒體聯盟（New Media Consortium，NMC）發布的《地平線報告（2019高等教育版）》中指出，阻礙高等教育技術采納的困難挑戰包括實施教育技術策略的教職人員角色演變[5]。如人工智能技術的高速發展，使教育機器人、智能“專家系統”等輔助系統進入課堂，這類新興技術較傳統教師更為精確、實時地指導大部分教與學的過程，同時提供“教—學—練—測—評”系列教學服務，一定程度上造成了教師在教學場景中出現“放空狀態”。同時，部分教師基于對智能技術的過度信任和熱愛，最終讓自己成為了技術“持存物”[6]?！敖虝恕笔侵行W教師的任務，而在人工智能時代“教書”這個教師角色定位因人工智能技術的介入而動搖，一是因為學科知識等各類信息資源極易從互聯網獲取，造成教師“知識傳授者”的角色定位受到極大動搖;二是因為基于精確算法、深度學習等智能技術支持下的教育機器人等智能技術能更高效、更快速地獲取學生學習情況并做出反饋，使得針對知識傳授層面的“因材施教”功能被部分移位給人工智能技術[7]。例如，北京師范大學未來高精尖創新中心于2018年啟動了“AI Teacher”的國際合作項目—人工智能教師，在該項目中團隊共賦予了人工智能教師共12種角色，包括可自動命題和自動批閱作業助教、學習障礙自動診斷與及時反饋分析師、學生心理素質測評與改進的輔導員、反饋綜合素質評價報告的班主任等[8]，迄今已有部分人工智能教師的角色成功落地，同時基于語音識別技術、語料庫和云計算等智能技術的口語測評系統、句酷批改網等已廣泛應用于課堂教學領域。人工智能技術的快速更迭和其在課堂教學中的深化應用不可避免使人工智能技術在教學課堂中承擔一部分原屬于傳統教師角色的功能，導致教師角色困境的產生。

2. 技能困境

智能機器的學習力無論從時間持續性還是強度密集性層面都強于人類，這意味著教育領域將有更多工作任務可以由智能機器人完成，從而加快教師教學技能的退化[9]。從新媒體角度來看，人工智能對學生的學情進行輸入、處理并對學習資料進行匹配和推薦過程中，極大可能因過量同質化內容的攝取而引發“信息繭房”效應，在一定程度上影響學生全面發展，該過程中教師合理調整機器決策和人為干預之間平衡度的能力便十分關鍵;從教育心理學角度來看，人工智能可分析的僅僅是顯性知識（可被文字、圖表、公式表述的知識）并進行編碼，對學生隱性知識難以觸及，對于教學環境中的因果關系人工智能同樣難以分析[10]。以Class In在線教學平臺為例，其教學報告呈現出的課程出勤早退遲到、學生答題正確率、課堂板書、課程回放等情況能夠記錄和分析展現在屏幕上的音頻圖像和人機交互行為，并在一定程度上對學生學習效果進行判斷分析，但缺乏智能技術認知反思技能的教師一旦忽視學生課堂行為的深層次原因，便會產生對學生學習情況的誤判。教師是否能夠對隱性知識學習過程和學習效果變化有足夠的敏感度，以防止學生進入知識庫“客觀主義”陷阱，是否能夠從人工智能給出的數據中解析學生學習問題的因果關系等，也是人工智能時代教師需要解決的技能難題。

為促進教師的可持續發展，研究者應在系統而科學的理論指導下提出應對策略。系統科學理論作為現代教育技術學科的理論基礎之一，以系統為對象對其相關原理、模式和規律進行研究。耗散結構理論作為系統科學理論的“新三論”之一，對本研究的開展具有系統性、科學性的價值。

二、基于耗散結構理論分析人工智能時代教師困境應對策略的適宜性

筆者以耗散結構理論的內涵闡釋、耗散結構理論在社會科學中的應用現狀為基礎，通過解析人工智能時代教師的系統屬性和耗散結構理論的哲學意義，探討耗散結構視域下研究人工智能時代教師困境應對策略的適宜性。

1. 耗散結構理論

了解熵理論是理解耗散結構理論的前提。1865年，德國物理學家克勞修斯根據熱力學第一定律提出了熵的概念。接著，克勞修斯及其團隊進行了更深入的實驗和研究，證明了熱力學第二定律，亦被稱為經典熵理論，其內涵是指自然界任一孤立封閉系統中均在發生能量交換，且該轉換過程不可逆，在該過程中能量只能從有效能轉化為無效能，而在此過程中產生的無效能總和即為熵[11]。熵的增加代表著無效能的增多，薛定諤在其著作《生命是什么》中提出，人活著就是在對抗熵增定律，生命以負熵為生，一個形成了“耗散結構”的系統，有更大概率有效對抗熵增。在此基礎上，普里高津（I.Prigogine）提出了耗散結構理論，他認為一個系統若是呈開放狀態便有可能吸納負熵，從而對抗熵增。一個遠離平衡態的開放系統，遵守進化論學說而不是熱力學第二定律，它們會通過與外界環境不斷進行物質、信息以及能量的納入與輸出，在一定條件下生成自組織現象，而這個自組織現象是從無序至有序、較低有序至較高有序的新的穩定結構[12]。這樣的結構具有四個特征：一是系統處于開放狀態，即內部與外界有聯系和交換;二是遠離平衡態（系統中的物質、信息、能量與外界不斷發生聯系和交換）;三是非線性的相互作用，即系統內各成分之間關系較為復雜且彼此相互制約;四是漲落現象，通過未知、隨機漲落的觸發使系統達到新的有序狀態。

2. 人工智能時代教師的系統屬性

耗散結構理論的對象是一個系統。教師作為以一個整體存在的“社會人”，從社會意義出發也具備系統所擁有的特征。第一，教師有不同的角色身份，如知識傳授者、家庭成員、心理輔導者、道德模范等，這些角色身份在不同的時空互相牽制、彼此影響，體現了其結構。同時，個體的生理和心理從出生起便展現其層次性，如人的發展具有順序性和階段性，以及馬斯洛提過的人類的需求層次論。第二，個體作為社會人不斷與外界發生交互和聯系，從主觀上和客觀上保持著開放性。那么從系統的特征和內涵的視角來理解，教師具備系統屬性，其本身便是一個系統，基于耗散結構理論分析該問題符合研究對象層面的前提條件。

三、基于耗散結構理論的人工智能時代教師困境應對策略分析

基于耗散結構所具備的特征，筆者針對教師所面臨的困境，以教師角色困境和技能困境為例，研究人工智能時代的教師如何突破困境，從而達到有序的新狀態的應對策略。

1. 先決條件—貫徹開放性

貫徹開放性是形成一個可持續發展系統的前提，這與終身學習理念也不謀而合。人工智能時代的教師應視自身熟練掌控的角色定位和儲備的經驗、專業知識為系統內部要素，使其與相對的外部人工智能技術環境之間保持聯系，在此基礎上，教師作為一個整體系統才能為形成新的有序結構形成先決條件。

一方面，從教師面臨的角色困境來看。例如，人工智能基于強大的算法能夠從課堂中的可記錄數據進行精準、實時的推斷和預測，教師知識傳授者的角色受到部分擠占從而一時難以合理應對，教師首先要調整的是思想和行為上的開放性，接納不斷推陳出新的人工智能、教學機器人等新技術，即正視智能時代AI在信息處理和儲存上的優越性，深刻理解人機協同的本質內涵，教師知識傳授者的角色并未被取代，而是外延價值得以彰顯，促使教師能夠更多地將注意力集中于學生思維能力和解決問題能力的培養。另一方面，從教師面臨的技能困境來看。教師應掌握人工智能教學系統中的相關教學技能，具體而言，教師需吸收人工智能所具備的優勢并反思自己是否出現智能系統存在的缺點，是否能基于開放性學習引入有價值的負熵（契合智能教學環境的新技能）并排出無用熵，從而在必要時做出教育教學調整。例如，就人工智能精準的推薦算法功能而言，教師可以吸收該功能的優點從而將課堂中智能機器汲取不了的隱性學習行為、學習動機的變化、學生的社交能力和溝通能力等細節進行歸納和分析，研究這些數據后可以給學生提供社會性發展、學習動機培養、脫離“信息繭房”等方面的建議，從而達到人機協同、人機互補。教師還可以將自己開放于教學案例，激勵自己參加教學培訓活動，同時多分享自己的經驗和看法。

2. 必要條件—遠離平衡態

耗散結構的第二個特征是非平衡狀態，它是形成耗散結構的必要條件。在平衡態或近平衡態，系統難以發生質變，而耗散結構中的非平衡態實際上是一種動態平衡[13]，即從平衡態到非平衡態，再到新的平衡態。遠離平衡態在皮亞杰認知發展論中已有體現，當個體現有認知水平與新事物間存在差距時即會產生非平衡狀態，正是非平衡狀態促成了同化和順應，進而改變現存認知圖式，最終形成新的平衡態[14]。對一個系統而言，遠離平衡態遠比保持開放性困難，因為前者更需要主動發揮批判性意識和反思精神，而批判與反思是教師構建創造性思維的重要樞紐，創造性思維又是人工智能時代教師需要具備的素養。

就人工智能時代教師的角色定位和技能困境而言，第一步是認知層面的應對，即主動培養非平衡態的常規意識，教師職業特性決定了其發展具有自主性，而發展取決于教師自身的意識、能力等主觀因素[15]。第二步是行動層面的應對，教師在人工智能時代下需要主動為自己創設教育教學情境中的不平衡態，主動走出工作舒適區尋求挑戰，引導自己遠離平衡態。例如，對于角色定位，教師需要不斷升級角色服務，自主深入理解人工智能教學環境中學生的多方位需求，符合最近發展區規律的角色定位。而對于教學技能困境，教師在基于系統開放性的前提下要敏銳地嗅到人工智能新技術在社會中的應用，自主思考新技術在教學環境中的應用場景以加快教育信息化的進程。

3. 內在機制—非線性關系

我們將能夠用一元一次方程表示的函數關系視為線性關系，反之非線性關系則代表著變量與結果之間的關系是復雜、多變、無法預測、難以被量化的。正如美國作家納西姆·尼古拉斯·塔勒布在《黑天鵝》中所述，僅見到一次黑天鵝，就足以推翻上千年來千萬次觀察總結出來的“世界上只有白天鵝”的結論[16]。這里說的“黑天鵝”實際上是表征無法預測的、會產生重大影響的隨機事件，我們無法預測其出現，這便意味著對于生活中時刻存在的隨機性需要保持足夠的敬畏心。

人工智能時代的教師在與新興信息技術進行交互時，彼此之間的呈現便是一個非線性的關系，這是由復雜系統的隨機性所決定的，而非線性關系正是耗散結構形成的內部機制。第一，教師在探索人工智能時代如何解除困境時需從新的角度理解“堅持與恒心”的重要性，即由于系統內部元素之間與系統之間的不可預測性，我們無法精確推演何時何地將發生質變，在角色定位調整、技能學習和其他困境的解決過程中不應停滯。第二，從耗散結構理論的角度貫徹“以人為本”理念，教師、學生、整個教學過程均為復雜系統，目前人工智能應用尚處于弱人工智能階段，仍是基于大數據和算法的數理模型演算，無法處理突變、隨機非線性事件，而人類教師是可以處理的。當然隨著技術的快速革新，我們無法預測未來人工智能會呈現出怎樣的智慧化表現。未來，“人工智能”進化為“人工智慧”時，或許人類之于人工智慧的關系就如元認知與認知之間的關系，領悟世界的隨機性幫助現在的教師和未來的教師以更為動態、包容的視角來面對困境的產生。

4. 觸發因素—隨機漲落

漲落是指外界之于系統的擾動和影響，教師作為一個完整系統保持其開放性，在遠離平衡態并處于系統間非線性關系狀態時，隨機漲落通過相干效應被放大，從而觸發耗散結構的形成[17]。

人工智能時代教師的應對策略中需要正視隨機漲落對于耗散結構的積極意義，在此意識形態的基礎上才能去探討應對策略。首先，從系統內部的漲落來看，教師需敏銳洞察在智能技術介入下教育教學情境中的細微變化，無論是認知結構、情感還是技能掌握的改變都可視作內漲落，合理處理能產生質變。例如，在思考如何對人工智能算法下的結果進行合理調整和科學干預時，關注腦海中的隨機想法，即便是與該議題相關度低的想法也有可能會誘發產生階段性解決方法的契機;從系統與系統之間的視角來看，則需要我們關注外部環境的變化，這種關注不僅是淺表式的了解，而且是對人工智能環境下的各種變化有較強的敏銳度和深刻理解內部原因的洞察力，在敏銳獲取到外界環境變化后進行積極合理的處理。同理，我們需要認識到關注外部漲落僅是前提，科學地處理才有機會生成意料之外的有效結果。

從耗散結構理論視角出發，針對人工智能時代教師的應對策略并不存在一勞永逸的靜態應對策略，整體呈現出的是螺旋式循環的狀態，耗散結構理論提供的視角所強調的是在世界隨機性下的應對框架，具有較強的變通性和可持續性，正如作家斯賓塞·約翰遜所說：“唯一不變的是變化本身?！苯處煈摫３謱ξ粗目释?，擁有對智能世界的熱忱，在順應人工智能時代新特征的基礎上促進自身系統可持續發展，而更為具體的實踐還需要我們不斷深入探索。

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（作者單位：1.安徽師范大學教育科學學院;2.安徽師范大學新聞與傳播學院）

責任編輯：李莎