工業革命4.0背景下學校教育的時空變革

張弛斌

（沈陽師范大學教育科學學院，遼寧沈陽 110034）

工業革命4.0 正在引領人類社會進入一個嶄新的時代。“第四次工業革命無論在發生速度、涉及規模還是沖擊力度上，都將遠超前三次技術革命。”在加速變革的社會背景下［1］，如何更新學校系統以使學生掌握應對未來社會工作的技能，成為當前社會的迫切需求［2］。基于時空的維度勾勒學校教育的未來情景可以在整體上把握不同新興技術之間的聯系以及它們對教育界的相互作用與共同影響，有利于厘清學校教育未來發展的邏輯路向與實踐樣態，以期為實現學校教育的根本性變革提供有價值的參考。

一、時空分化

（一）人工智能主導教學時空

從基本教學環節進行分析，學校教育有望實現由人類教師的“教”轉向人工智能的“教”。在備課方面，通過將海量的網絡信息進行有效整合與轉化，人工智能可以突破人師的認知局限，獲取定制化的優質教學資源，生成融合多學科智慧的教學策略及方法。在上課方面，基于智能感知，人工智能可實現以線性、多事件的方式，全面掌握學生的學習狀態，及時進行教學干預；基于學生畫像，人工智能可以呈現不同類型的媒體資源，提供個性化的交互體驗；基于“類人”藝術化外形和“類師”教學化表現，AI 教學機器人有助于增強學生學習動力，提升學生學習投入以及行為參與度［3］。在作業布置與評估方面，人工智能可以根據不同學生的認知水平、學習能力，制訂個性化的學習方案；同時，人工智能在批改穩定性和批改速度方面較人類教師更勝一籌，可以更加高質高效地完成作業批閱任務，提供具有針對性的個性化評價。在課外輔導方面，人工智能以其虛擬化、輕量化的時空優越性可以為學生追蹤、記錄學習全過程，提供全時空的個性化教學輔導。

隨著科技的指數級變革，智能產品將廣泛應用于教學時空的各個環節，極大地推動了人類教師的時空解放，促使其由臺上轉至臺下、臺前轉向幕后，開始承擔諸如教學設計、資源開發等更具創造性的教學工作，不斷為教學時空注入新的活力。未來，教學時空將愈發呈現出綜合性、復雜性特征，朝著更具專業化、多元化的方向邁進。

（二）人類教師引領育人時空

人工智能的出現有望解放傳統學校教育的“時空領土”，實現育人時空的生命回歸。在時間之維上，人工智能將促進教育者“生物鐘”的去機械化，使人類教師擺脫鐘表時間的掌控，教育者不再以線性、單事項事件的方式來處理教學任務，而是以非線性、多事項事件的方式全面關注學生的情感體驗、德行培養以及高階思維與能力的提升；不再埋頭于以往單調、重復、煩瑣的日常工作，而是面向于終身學習，緊跟時代發展的步伐，把握學生的時代特征，深入學生的生命成長。在空間之維上，人工智能將推動“教育舞臺”的去中心化，教師不再以單調的黑板為背景，束縛于有限的三尺講臺之上，而是走下“高閣”，拉近與學生之間的距離，走進學生的內心，實現育人時空的生命關照；不再是講臺中心的權威，而是成為教育活動的組織者、引導者、服務者，在課堂與戶外、自然與社會、現實與虛擬等多元情境中開展豐富的學習活動，與學生一道共同探尋生命的價值與意義。育人時空的構建將使教育回歸人與人之間的交往與對話之中，實現師生之間思想觀念與情感體驗的充分觸碰與交融，致力于破解育人難題，彰顯人之所以為人的生命特征，弘揚人的內在價值。

此外，基于教育大數據與學生的過去、當下深度聯結，育人時空將得以全面了解、掌握學生的個性特征，識別、表征學習者的情感狀態，及時獲取學生潛在的情感問題。同時，智能體可幫助教育者獲得更有效的育人方法和策略，更好地化解學生成長過程中的煩惱與阻礙。未來的教育者將實現人類智能與人工智能的感知覺與經驗的有機融合，以更加完善的信息素養突破生命時空的局限性，達成育人時空的賦能與再造。

二、時空遷移

（一）自主學習時空

建立以學生為中心的教與學模式，是成為未來教育所關注的重點之一。基于自適應系統所構建的智慧學習環境可有效增強學生對過去的關注力、未來的規劃力以及當下的行動力，有助于提升學生的元認知水平，激發學生的學習動機，不斷優化自身學習行為。技術之力將從過去、當下與未來的三維時間中幫助學習者掌握學習的主動權，推動形成以個性化為基礎的不受時空限制的自主學習時空。

“過去之維”以大數據為基礎，聚焦于學生最近發展區的現有學習水平。通過記錄學習者的既往學習行為及其結果，深度挖掘、分析學習者歷史數據的深層意義，“過去之維”將生成學習者現有的知識基礎、認知風格、興趣偏好、學習需求等一系列個性化特征，為學習者在原有知識基礎上進行自我建構提供起點支持，有利于提高學習者的元認知能力，解決“我在哪”的問題。“未來之維”以知識圖譜為基礎，聚焦于學生可能的發展水平。通過重構知識之間的聯接，“未來之維”可將海量無序的信息資源有效組織為各學科的知識體系，并且以可視化的形式呈現學習者的學習進展與知識的掌握程度，通過在后續知識與先前知識之間建立關聯以發揮腳手架的作用，幫助其自主設計學習內容，細致規劃學習路徑，明確學習目標，解決“去哪里”的問題。“當下之維”以智能交互為基礎，幫助學習者達成對其最近發展區的超越。一方面，為學習者動態生成個性化知識序列，自動匹配不同風格的媒體資源，實現投其所好、供其所需，有效增強和維持學生的學習動力。另一方面，及時調節和修正學習進程，提供個性化的學習指導與評價，做到取其所長、補其所短，促進學習者不斷總結、反思與進步。作為過去與未來的中心，“當下之維”為學習者實時呈現量身定制的學習服務，解決“怎么去”的問題。

值得注意的是，盡管智能技術為自主學習時空的構建提供了強大的外在條件，但如何提升學生自主學習的能力更為關鍵。隨著教師角色的轉變，教師要學會設計營造自主學習的氛圍，積極培養學生自主學習的意識、態度、方法等，使學生掌握終身學習必備的核心素養。只有通過內在與外在的雙重驅動，達成人與科技的有機融合，才能有望建立以學生為中心的學校教育體系，助力打造“學在生府”的新格局。

（二）社群學習時空

與傳統課堂教學的單向傳遞不同，社群學習可促進所有成員調整狀態、共享情緒、形成共鳴，并且在學習過程中形成一個個焦點事件，吸引每個成員全身心投入其中，有助于學生的深度參與［4］。基于對學生行動權和話語權的充分保障，社群學習可幫助學生回歸到人與人之間的交往與對話之中，使其在共同體的實踐活動中參與知識建構。社群學習時空以共同體的共時性為主要特征，強調學習者在一定社會關系之中的交互作用，新一輪工業革命所打造的智能學習環境通過建立高效協作的學習網絡以面對面學習、遠程學習以及同步和異步互動等多種方式彌補學生在學習過程中的伙伴缺失，實現人際網絡的共建、知識網絡的共創以及知識的創生與流動，極大助力社群學習時空的智能構建。

在人工智能技術的支持下，師生與學習空間各要素共同參與構建智能化的協作學習環境，學生可以共同的需求、興趣為紐帶，以共同參與的問題、活動、課題為中心，自主選擇或基于學生模型匹配與其學習特征相近或互補的人際資源，獲取智能推送的社群學習內容，從而實現人際交互與資源分享。

在協同共建的社群人際網絡中，學生圍繞共同目標展開充分交流與討論，深度參與學習進程，共創動態、開放的知識建構網絡，營造出多層次（一對一、一對多、多對多）、全方位（人與人、人與物、物與物）的交互過程。同時，社群學習網絡可以動態感知社會性互動的認知困境與情感分歧，為學生生成豐富多樣的視點，提供有針對性的指導建議，確保高質量的交互體驗。

社群學習時空中“人—機—學習資源”的深度交融將使學習內容滲透、綿延于個體內部的認知神經網絡、概念網絡以及外部/社會網絡之中，促進學生完成知識的創新與生成。同時，知識創生的成果又融于學習網絡之中，實現生成性資源的共建共享，達成群體智慧的交融共生。學生與社群學習網絡之間進行雙向動態建構，最終將推動“網絡擴展與優化以及持續的知識創新”［5］。

三、時空融合

工業革命4.0 正在推動學校教育時空從封閉走向開放，突破由班級、年級、課時、課表所構成的時空邊界，構建出更具個性化、人性化的物理時空，營造出更加自由、舒適的學習環境；打破學校教育的圍墻，以開放的樣態存在，與社會建立起廣泛鏈接，提供面向全時空的教育服務，實現無邊界學習。同時，學校教育還將從虛實分離走向虛實融合，有效解決信息過載所導致學生的認知負荷，融通因電子屏幕所切斷的虛擬與現實之間的聯系，促進學生學習體驗與現實生活的“接軌”，改善學生學習能力與虛擬時空體系的失衡現象，使學校教育呈現出無限可能之樣態，實現學習無邊界。學校教育將為學生創造更多探索、創造、交流、協作的機會。

（一）無邊界學習

第一，人工智能的出現將促使學校教育由以往教師的單核主構轉向為人工智能的分布式建構，這將打破學校內部的時空邊界，推動形成多樣化、靈活的學習方式，凸顯學校教育的時空靈活性。在時間之維上，工廠模式的衰敗將迫使學校教育以農業的方式培養人，學生可以根據自身認知水平、學習能力，獲取按需推送的學習內容，進行自定步調的個性化學習，擁有更多的“個人時間”；同時，關于高階思維和綜合能力的培養也意味著更多社會交互、協作學習的發生，進而推動“群體時間”的多元發展。在空間之維上，考慮到物理空間的有限性，必須加強空間資源的流動以達成學習空間的優化，使得學校教育既為個人而建，又為群體而建。為此，學校的教學設施將以自由組合的樣態呈現，實現開放與區隔相統一，支持不同功能區的相互轉化。同時，因個性化的學習方式所導致的學習進度的差異意味著學生年齡結構的多樣化，這將催生出混齡教育，打破以往年級和班級所構成的時空邊界，使得不同生活背景的人聚集在一起，推動雛形社會的構建，深入貫徹“學校即社會”的教育理念。

第二，學校教育將進一步突破時空邊界，通過融合線上教學與線下教育，提供全時空的教學服務，滿足學習者終身學習的需要。云端一體化的構想將提供豐富的時空接口，打造無邊界的教育網絡，為學生按需推送個性化學習內容、認知工具、人際資源、活動建議等，使學生可以在任何時間任何地點利用多設備進行無邊界學習。這將有效支持社會實踐、參觀考察、自然體驗、研學旅行等多種學習活動的開展，促使教育場域進一步開放。技術賦能學校教育將打造融合橫縱貫通的泛在教育體系，面向生命成長的各個階段，面向職業發展的各個方向，極大推動終身學習體系以及學習型社會的構建。學校教育作為未來教育的主陣地將扮演重塑社會結構的重要角色。

（二）學習無邊界

以XR、數字孿生、全息投影為代表的視覺技術正在接續第三次工業革命的未竟之業，通過營造多感官、沉浸式的時空體驗，新興技術可打通虛擬與現實的界限，以現實又超越現實的時空接口創生出無限可能的教育世界，促使學校教育從虛實分離走向虛實融合，達成“學習無邊界”。基于波普爾“三個世界”理論的啟示，這種全新的時空體驗主要表現在三個方面。

一是復原物理世界。虛實融合的育人場域可以實現對物理世界的高度仿造，為學生營造出身臨其境的逼真體驗，諸如再現宏大震撼的歷史場景，復原遠古的生態系統。除此之外，在虛擬場景中還能動態再現物理時空的人與物，達成現實世界與虛擬世界的精準映射，這意味著優質的教育資源能以虛擬的形式在現實課堂中清晰呈現，分布式虛擬現實在線教學也將得以廣泛開展。二是創生精神世界。虛擬場景為學生創生個性化的精神世界提供了無限可能。學生既可以在虛擬場景中創建自己的虛擬化身，自由表達主觀意義上的知識與思想，細膩表現內心世界的情感與態度；也可以主動參與敘事，創設高度自由的教育情境。學生在虛擬場景中深度體驗創造與生成的自由，這將幫助其探索自身精神世界，增強他人對自身的感知與理解。三是表征觀念世界。新興技術顛覆了以往觀念世界的打開方式，營造出立體化、具象化、可具身操控的動態體驗。置身于虛擬場景中，學生可以實現對具體知識點的多樣操控、抽象概念的立體展示以及學科原理的動態呈現等。這將有助于實現學生身心與觀念世界的充分交融，極大激發學生的求知欲，促進學生對于知識文化的理解、掌握與創新。

四、結語

我國正處于工業社會的轉型期，隨著人口紅利逐漸消失，自動化革命不斷加快，我國制造業正面臨著重回西方的挑戰。而目前我國教育仍處在追求效率至上的應試教育窠臼之中，功利主義凸顯，創新人才匱乏，教育亟待變革。而變革，不能僅僅依賴技術與教育的有機結合，更需要教育系統內外的通力合作，只有集結多方智慧，進行大刀闊斧的合理改革，方能破解當前中國教育所處的困局。