人工智能時(shí)代數(shù)字化學(xué)習(xí)工具分類與教學(xué)應(yīng)用研究
——基于英國(guó)C4LPT歷年最佳學(xué)習(xí)工具清單

昝雨晴 王 清

（安徽師范大學(xué)，安徽 蕪湖 241000）

新一輪人工智能技術(shù)改變了教育生態(tài)，推動(dòng)著數(shù)字化學(xué)習(xí)工具不斷變革。面對(duì)如雨后春筍般快速增長(zhǎng)的學(xué)習(xí)工具，如何對(duì)種類繁多的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具進(jìn)行分類，如何將數(shù)字化學(xué)習(xí)工具應(yīng)用于現(xiàn)代化教學(xué)，更好地賦能教師教學(xué)，是人工智能時(shí)代需要探討的問題。由英國(guó)簡(jiǎn)·哈特創(chuàng)辦的學(xué)習(xí)與績(jī)效技術(shù)中心（C4LPT），自2007年起發(fā)起學(xué)習(xí)工具排名統(tǒng)計(jì),由世界各地的教育技術(shù)專家分享推薦學(xué)習(xí)工具，然后通過德爾菲法在全球范圍內(nèi)對(duì)2000 多種學(xué)習(xí)工具的效用進(jìn)行動(dòng)態(tài)排名。評(píng)選出的最佳學(xué)習(xí)工具可以看成學(xué)習(xí)工具最新發(fā)展的“風(fēng)向標(biāo)”[1]。

一、淺析人工智能時(shí)代背景

2017年7月8日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確提出中國(guó)人工智能未來發(fā)展戰(zhàn)略分為三個(gè)時(shí)間段：第一階段是到2020年，使中國(guó)人工智能的先進(jìn)技術(shù)達(dá)到與世界先進(jìn)水平同步；第二階段是到2025年，使人工智能在基礎(chǔ)理論方面取得重大突破；第三階段是到2030年，使中國(guó)發(fā)展成為主要的人工智能創(chuàng)新中心。人工智能（Artificial Intelligence，AI）一方面指的是學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域如何創(chuàng)建計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)軟件，使其具有智能行為；另一方面指的是機(jī)器或軟件所展現(xiàn)出來的智能行為。華南師范大學(xué)胡小勇教授認(rèn)為，如何用硬件和軟件實(shí)現(xiàn)搜索、歸劃、推理實(shí)現(xiàn)智能的理智行為，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)感知、認(rèn)知的行為，是人工智能研究的主要任務(wù)[2]。人工智能在目前已經(jīng)得到廣泛使用，如生活中的智能識(shí)別技術(shù)、語音識(shí)別、智能機(jī)器人等，人工智能在教育方面的應(yīng)用包括在線翻譯、智能閱卷等。隨著大數(shù)據(jù)的不斷應(yīng)用，人工智能技術(shù)為教師賦能，逐漸將教師從機(jī)械重復(fù)的工作中解放出來。縱觀課堂教學(xué)發(fā)展史可以看出，人機(jī)協(xié)同技術(shù)逐漸趨于完善，教師在課堂上使用幻燈片、投影儀、計(jì)算機(jī)等智能機(jī)器已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象。但隨著新型學(xué)習(xí)工具的出現(xiàn)，幻燈片、投影儀等逐漸被交互式白板取代。5G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，找到學(xué)習(xí)工具發(fā)展規(guī)律，為教師提供不同教學(xué)模式下可以借鑒使用的最新教學(xué)工具，能夠有效促進(jìn)人工智+教育的廣泛應(yīng)用。

二、數(shù)字化學(xué)習(xí)工具分類研究

張力教授指出數(shù)字化學(xué)習(xí)工具（e-Learning tools）是信息化教學(xué)中用于設(shè)計(jì)教學(xué)、獲取教學(xué)資源、實(shí)施教學(xué)活動(dòng)、追蹤教學(xué)評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)的計(jì)算機(jī)軟件的統(tǒng)稱[3]。研究發(fā)現(xiàn)，在日常課堂教學(xué)活動(dòng)中，每門課程通常會(huì)由幾個(gè)階段組成，每個(gè)階段涉及不同類型的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具，普通學(xué)科教師在信息化教學(xué)中使用專業(yè)化工具構(gòu)建教學(xué)環(huán)境還存在一定困境。對(duì)新型數(shù)字化學(xué)習(xí)工具進(jìn)行分類整理，提高教師信息化教學(xué)效率，是當(dāng)前面臨的一個(gè)重要工作。

（一）時(shí)間維度分類

2021年9月1日，簡(jiǎn)·哈特將第15 屆學(xué)習(xí)工具進(jìn)行匯總，發(fā)表在網(wǎng)站http://www.toptools4learning.com 上供全球參考使用[4]。以2021年評(píng)選出的前二十名學(xué)習(xí)工具作為研究對(duì)象，按照學(xué)習(xí)工具不同功能用途，將學(xué)習(xí)工具劃分為網(wǎng)絡(luò)資源類別、搜索瀏覽類別、辦公工具類別、社交會(huì)議平臺(tái)、協(xié)作開發(fā)平臺(tái)五個(gè)類別。分析TOP20 學(xué)習(xí)工具自2007年至2021年15年的排名情況，進(jìn)行匯總（如表1），分析不同類型學(xué)習(xí)工具隨著時(shí)代發(fā)展而變化情況。找到學(xué)習(xí)工具變化趨勢(shì)，有利于為人工智能更好地與教育融合提供方向。

表1 2007—2021年TOP20 學(xué)習(xí)工具排名匯總表

借助知網(wǎng)大量參考文獻(xiàn)、表1 學(xué)習(xí)工具排名變化情況進(jìn)行深入分析，將2007—2021年15年按照三個(gè)時(shí)間維度進(jìn)行劃分，分析不同時(shí)間維度學(xué)習(xí)工具的排名變化總趨勢(shì)與原因。

1. 2007—2011年，學(xué)習(xí)工具協(xié)同化

通過對(duì)2007—2011年五年間學(xué)習(xí)工具排名數(shù)據(jù)分析可知，網(wǎng)絡(luò)資源工具和社交會(huì)議工具排名整體呈現(xiàn)上升趨 勢(shì)。具體如：YouTube（↑18）、Wikipedia（↑10）、Twitter（↑42）、Facebook（↑8）。YouTube 作為一個(gè)視頻平臺(tái)，不僅可以從別人發(fā)布的視頻中查找學(xué)習(xí)資源，還可以將自己的視頻與他人分享，深受學(xué)習(xí)者喜愛，2009年和2011年穩(wěn)居學(xué)習(xí)工具前三名。Twitter 作為一個(gè)專業(yè)的社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，也是新聞更新的場(chǎng)所，自2008年繼續(xù)上升10 名，成為學(xué)習(xí)工具排行榜首位工具。Facebook在2010年排名上升到前十。Google Docs&Drive（↑11），Google Docs&Drive 是集文檔創(chuàng)建、電子表格的制作、幻燈片的制作等為一體的辦公軟件，2011年穩(wěn)居排名前三。同類型學(xué)習(xí)工具PowerPoint（↓16）、Word（↓50）、Excel（↓）等下降明顯。這說明單一的學(xué)習(xí)工具已經(jīng)很難滿足學(xué)習(xí)者多樣化的需求，多功能的協(xié)同化學(xué)習(xí)工具將是未來發(fā)展主流。

2. 2012—2016年，學(xué)習(xí)工具選擇專一化

2012—2016年間TOP20 學(xué)習(xí)工具整體呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)。Twitter（↓2）、YouTube（↑2）、Google Docs&Drive（↓2）、Google Search（↑2）、Wikipedia（↑1）、Facebook（↑3）、Word（↑3）。社交工具Twitter 是人們進(jìn)行社交以及獲取新聞的主要平臺(tái)，該工具自2009年開始連續(xù)七年排名第一，到2016年排名浮動(dòng)兩位。同樣作為社交工具的Facebook 五年間上下浮動(dòng)三名；網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)You-Tube 五年間穩(wěn)居排名前三位，到2016年躍居首位；辦公工具Google Docs&Drive 五年間上下浮動(dòng)兩名、Word 上升3 名；搜索瀏覽類工具Wikipedia 五年間排名浮動(dòng)一名。通過上述學(xué)習(xí)工具排名情況可以看出，居于前列的各類學(xué)習(xí)工具排名無大幅度變化。說明學(xué)習(xí)者在選擇學(xué)習(xí)工具的時(shí)候選擇偏向?qū)Ｒ换苌儆休^大浮動(dòng)的改變。另一方面也說明在數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的時(shí)代，優(yōu)秀學(xué)習(xí)工具也在順應(yīng)時(shí)代進(jìn)行優(yōu)勢(shì)變革。

3. 2017—2021年，學(xué)習(xí)工具呈社會(huì)化

2017—2021年間一個(gè)顯著特征就是在原有工具穩(wěn)定發(fā)展的同時(shí)，一批新型學(xué)習(xí)工具勢(shì)如破竹般涌進(jìn)TOP20前 列。 如Zoom、Microsoft Teams、Google Classroom、Google Meet、Canva、Mentimeter 等新型學(xué)習(xí)工具，使學(xué)習(xí)工具類別更加豐富多樣。Zoom（↑64）作為在線視頻會(huì)議平臺(tái)，自2016年首次發(fā)現(xiàn)到2020年上升64 位，2021年穩(wěn)居排名第二位。Microsoft Teams（↑75）、Google Classroom（↑52）、Google Meet（↑69）、Mentimeter（↑102）。這四種學(xué)習(xí)工具一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便在五年內(nèi)排名急速上升，迅速躍居學(xué)習(xí)工具前20 之列。充分體現(xiàn)了人工智能時(shí)代全球?qū)W習(xí)者對(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)、交互式工作的需求。人工智能環(huán)境下，新型學(xué)習(xí)工具為實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)者與團(tuán)隊(duì)、學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)空間之間交流互動(dòng)提供便利，推動(dòng)學(xué)習(xí)工具的社會(huì)化進(jìn)程。

（二）布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類

1956年，布魯姆等人正式出版《教育目標(biāo)分類學(xué)》，在第一分冊(cè)《認(rèn)知目標(biāo)分類》中，將認(rèn)知領(lǐng)域由低到高分為六個(gè)水平層次，依次為“知識(shí)、領(lǐng)會(huì)、運(yùn)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)”。2001年，安德森等人將布魯姆教育目標(biāo)分類理論確定為“識(shí)記、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造”六個(gè)新的層次，這六個(gè)層次體現(xiàn)了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從具體到抽象，不斷積累的層次性。傳統(tǒng)教學(xué)中常將布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類學(xué)用于課程設(shè)計(jì)、課程評(píng)價(jià)、考察課程方法中。隨著信息化教學(xué)成為教育界的主流意識(shí)和實(shí)踐行為，信息化教學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為教育界研究的主陣地[5]。將學(xué)習(xí)工具按照認(rèn)知領(lǐng)域六個(gè)層次進(jìn)行分類，應(yīng)用于課堂教學(xué)，提升教學(xué)質(zhì)量，是當(dāng)前信息化教學(xué)值得關(guān)注的問題。將2020年評(píng)選出前二十名學(xué)習(xí)工具進(jìn)行布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類。如表2 所示：

表2 學(xué)習(xí)工具的布魯姆分類

每個(gè)類別下的學(xué)習(xí)工具又可以分為不同認(rèn)知目標(biāo)層次：網(wǎng)絡(luò)資源工具YouTube、Google Search，具有描述、查找、搜索等功能，屬于分類學(xué)中識(shí)記層次學(xué)習(xí)工具；搜索瀏覽工具Wikipedia、LinkedIn，具有注釋、解釋、辨別等功能，屬于分類學(xué)中理解層次學(xué)習(xí)工具；辦公工具Google Docs&Drive、Excel、PowerPoint，具有操作、運(yùn)行、演繹等功能，屬于分類學(xué)中應(yīng)用和分析層次學(xué)習(xí)工具；社交會(huì)議工具Zoom、Google Meet、Articulate、Mentimeter、Twitter、WhatsApp、Facebook，具有評(píng)論、批評(píng)、勸導(dǎo)等功能，屬于分類學(xué)中評(píng)價(jià)層次學(xué)習(xí)工具；協(xié)作開發(fā)工具Canva、Microsoft Teams、Kahoot 具有開發(fā)、設(shè)計(jì)、創(chuàng)建等功能，屬于創(chuàng)造層次學(xué)習(xí)工具。

三、人工智能時(shí)代學(xué)習(xí)工具的信息化教學(xué)應(yīng)用

（一）人工智能時(shí)代學(xué)習(xí)工具的教學(xué)應(yīng)用特點(diǎn)分析

人工智能時(shí)代的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具在多媒體時(shí)代和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代學(xué)習(xí)工具的基礎(chǔ)上更加凸顯出了人工智能的特色。主要體現(xiàn)在基本功能、開發(fā)設(shè)計(jì)、教學(xué)應(yīng)用三個(gè)方面。如人工智能時(shí)代數(shù)字化學(xué)習(xí)工具在功能上更加具有信息化、網(wǎng)絡(luò)化和開放化的特點(diǎn)，在開發(fā)設(shè)計(jì)方面融合了新興理念，技術(shù)更加新穎成熟，在教學(xué)應(yīng)用上偏向于信息化教學(xué)和智能教育[6]。在教學(xué)應(yīng)用方面的特點(diǎn)具體表現(xiàn)為：

1.學(xué)習(xí)資源上，人工智能時(shí)代數(shù)字化學(xué)習(xí)工具更加關(guān)注生成性、交互性、動(dòng)態(tài)性的學(xué)習(xí)資源。

2.交互方式上，人工智能時(shí)代交互方式呈現(xiàn)多樣化，包括體感交互、多模態(tài)交互和腦機(jī)接口三種主要方式。

3.學(xué)習(xí)空間上，人工智能時(shí)代的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具不僅能夠支持物理學(xué)習(xí)空間以及移動(dòng)學(xué)習(xí)空間，而且能夠適應(yīng)無邊界的虛實(shí)結(jié)合學(xué)習(xí)空間。VR、AR、3D 等新一代信息技術(shù)與資源有機(jī)結(jié)合廣泛用于教學(xué)。VR 教學(xué)強(qiáng)調(diào)了人機(jī)交互和群體協(xié)助，教學(xué)模式將知識(shí)性、趣味性、自主性相結(jié)合，不僅能夠使學(xué)生實(shí)現(xiàn)更好地學(xué)習(xí)，而且能夠使教師信息技術(shù)能力快速提升。

4.評(píng)價(jià)方面，主要關(guān)注學(xué)習(xí)質(zhì)量和人機(jī)協(xié)同效益的提高，人工智能時(shí)代數(shù)字化學(xué)習(xí)工具需要具有智能檢測(cè)和預(yù)測(cè)的功能。提供自評(píng)工具、反思工具，自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過程，收集教師、學(xué)生教學(xué)過程中的數(shù)據(jù)，以自動(dòng)化的方式分析最佳教學(xué)策略。

（二）人工智能時(shí)代學(xué)習(xí)工具的信息化教學(xué)模式分類與具體應(yīng)用

數(shù)字布魯姆（Digital Bloom’s Taxonomy）的出現(xiàn)，將各種APP 工具與布魯姆認(rèn)知目標(biāo)相結(jié)合，滿足了一對(duì)一終端數(shù)字化教學(xué)和學(xué)習(xí)的需要，為人工智能時(shí)代不同學(xué)習(xí)工具應(yīng)用于現(xiàn)代化教學(xué)的教學(xué)方法、教學(xué)過程、教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面提供了可能性。“數(shù)字布魯姆”最早來源于新西蘭克斯汀學(xué)校的安德魯教師，他首次提出將Web2.0 學(xué)習(xí)工具與布魯姆認(rèn)知目標(biāo)相結(jié)合的想法，基于此，國(guó)外各種形式的數(shù)字布魯姆隨之產(chǎn)生，如夏洛特·貝丘斯特提出的面向Windows8 系統(tǒng)APP 的分類法；邁克爾·費(fèi)舍爾提出了金字塔分類學(xué)；凱利·滕凱伊提出的數(shù)字孔雀布魯姆；國(guó)內(nèi)由祝智庭、陳丹等提出的中國(guó)版數(shù)字布魯姆等[7][8]。

Padagogy 輪由阿蘭.凱靈頓提出，是數(shù)字布魯姆思想的一種體現(xiàn)形式。它將學(xué)習(xí)過程與技術(shù)工具結(jié)合在一起，為教師能夠在備課時(shí)找到適合學(xué)生的學(xué)習(xí)工具提供簡(jiǎn)易指南。Padagogy wheel V4.0 版本是目前最新的版本，以學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為核心點(diǎn)出發(fā)，強(qiáng)調(diào)教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)既要關(guān)注學(xué)生能力的提升，又要注重學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。主體層次包括四層，依次為：布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類理論、不同層次相對(duì)應(yīng)的行為動(dòng)詞、每個(gè)層次對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)以及能夠達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)、具體可用的軟件工具。借助已有文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，張力教授在2008年提出了信息化教學(xué)模式對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的需求[9]，結(jié)合Padagogy wheel V4.0 對(duì)學(xué)習(xí)工具的分類、概述，可以將2021年評(píng)選出排名靠前的學(xué)習(xí)工具進(jìn)行教學(xué)模式分類，如表3 所示。

表3 學(xué)習(xí)工具的信息化教學(xué)模式分類

Padagogy wheel 將理論、實(shí)踐、應(yīng)用三者結(jié)合在一起，能夠有效指導(dǎo)教師根據(jù)不同的教學(xué)設(shè)計(jì)需求以及不同教學(xué)模式，快速找到相應(yīng)的學(xué)習(xí)工具。完整的課堂教學(xué)，不僅僅局限于校本課程資源的呈現(xiàn)，還需要借鑒校外課程資源。

如在中小學(xué)語文課堂上，教師明確教學(xué)目標(biāo)之后，可以按照不同層次對(duì)應(yīng)的行為動(dòng)詞找到需要的學(xué)習(xí)工具：識(shí)記層次學(xué)習(xí)工具Google search，可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)搜索，也可以通過YouTube 進(jìn)行可視化展示，幫助學(xué)生化抽象為具體，從聲、形、色多維度了解本節(jié)課內(nèi)容；理解層次借助Wikipedia 科學(xué)地解釋課文中的問題，幫助師生進(jìn)一步理解所學(xué)內(nèi)容；Excel、PowerPoint 起到很好的分析演示作用，使教學(xué)活動(dòng)效率更高。

再如，學(xué)生可以通過Twitter、Facebook 發(fā)表每日感想或文章，也可以對(duì)別人的文章提出觀點(diǎn)和意見，不僅能夠無形之中增強(qiáng)學(xué)生寫作能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維能力。

Google classroom 作為多人協(xié)作學(xué)習(xí)平臺(tái)，具有幫助教師創(chuàng)建和組織作業(yè)、提供反饋、溝通的功能，同時(shí)它還具有登錄、接收、交作業(yè)方便等功能，滿足師生特殊情境下的遠(yuǎn)程教學(xué)或在線教學(xué)要求；Google Meet 是一個(gè)即興視頻會(huì)議和定期虛擬培訓(xùn)課程的地方，在Google Meet 平臺(tái)上，你能夠隨時(shí)隨地與他人進(jìn)行聯(lián)系和協(xié)作，因其傳輸過程具有保密性、可以共享文檔和幻燈片等優(yōu)勢(shì)功能，吸引了大批學(xué)習(xí)者。Google Classroom 和Google Meet 學(xué)習(xí)平臺(tái)，滿足了人工智能時(shí)代教學(xué)應(yīng)用的開放性、共享性、協(xié)作性的學(xué)習(xí)要求。

四、總結(jié)與啟示

總結(jié)過去15年（2007—2021）間學(xué)習(xí)工具的發(fā)展特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)，順應(yīng)人工智能時(shí)代發(fā)展大勢(shì)，未來學(xué)習(xí)工具越來越趨向協(xié)同化，單一功能的軟件已經(jīng)難以滿足學(xué)習(xí)者的需求，社會(huì)化、共享化學(xué)習(xí)軟件是未來學(xué)習(xí)工具發(fā)展的主流。知識(shí)的學(xué)習(xí)不僅要滿足個(gè)人知識(shí)建構(gòu)，還要支持社會(huì)性、協(xié)作性建設(shè)。如Google Docs&Drive 作為美國(guó)廣泛使用的協(xié)作文字處理工具，能夠支持多人進(jìn)行同步與異步協(xié)同寫作與工作。這一學(xué)習(xí)工具自2009年躍進(jìn)TOP10 學(xué)習(xí)工具之后，連續(xù)12年保持在前十名學(xué)習(xí)工具之內(nèi)，得到西方學(xué)習(xí)者廣泛認(rèn)可。但國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)者普遍將文檔編寫與交流討論分開進(jìn)行，降低了工作效率。因此，國(guó)內(nèi)學(xué)者應(yīng)該增大對(duì)TOP100 學(xué)習(xí)工具的關(guān)注度，尤其是TOP20 學(xué)習(xí)工具的發(fā)展變化，及時(shí)反思與借鑒它們對(duì)國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)、工作可能帶來的作用。

學(xué)習(xí)與績(jī)效技術(shù)中心（C4LPT）發(fā)布的學(xué)習(xí)工具并未在中國(guó)得到廣泛使用，如何充分利用互聯(lián)網(wǎng)帶來的信息化優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化現(xiàn)代化教育教學(xué)資源，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)值得反思的問題。值得注意的是，并非所有優(yōu)秀教學(xué)資源都需要我們自己去開發(fā)建設(shè)，國(guó)外也有一些免費(fèi)的教學(xué)軟件都可以采取“拿來主義”借鑒使用。在互聯(lián)網(wǎng)海量知識(shí)共享時(shí)代，搜集、構(gòu)建滿足個(gè)人學(xué)習(xí)需求的學(xué)習(xí)工具集尤為重要。飛速變革的時(shí)代使我們具有能夠快速?gòu)囊环N活動(dòng)轉(zhuǎn)變到另一種活動(dòng)的能力，21 世紀(jì)的中國(guó)不僅是走向世界，還應(yīng)該參與世界、影響世界。中國(guó)教育只有本身具有全球視野，真正走向世界，才能培養(yǎng)出走向世界的中國(guó)人。