AIED 技術支持中小學生涯教育的實現路徑研究*

孟 霖 鄧燕紅

（1.寶雞文理學院教育學院，陜西寶雞，721013；2.四川大學附屬實驗小學南區學校，成都，610041）

生涯教育指培養學生的生涯能力，以使其從幼兒到成年逐步形成成熟化的自我引導能力，并最終讓自身過上富于個性而完滿生活的職業教育[1]。而中小學生涯教育即在中小學教育階段運用系統方法對學生實施的生涯教育，促進學生在充分了解自身的個性、志趣與能力的情況下，結合社會發展、職業發展來幫助學生確立學業規劃與生涯發展，從而提升學會選擇、主動適應變化能力的發展性教育活動。

自我國實施“新高考”改革以來，中小學生涯教育發展遲緩，面臨多重困境。2017 年，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，標志我國人工智能的發展邁入新階段[2]。為此，依托教育人工智能技術賦能中小學生涯教育，打造個性化的生涯教育，解決中小學生涯教育籠統化、粗糙式發展等問題，是人工智能引領中小學生涯教育走向縱深發展的必由之路。

一、AIED 技術的內涵與價值

AIED 技術是新一代人工智能背景下發展起來的可應用于中小學生涯教育的技術手段，明確AIED 技術的內涵與應用價值，是有效解決當前中小學生涯教育發展問題的前提，也是進一步推動未來人工智能技術引領中小學生涯教育發展的基礎。

1.AIED 技術的內涵

AIED，即教育中的人工智能（Artificial Intelligence in Education，簡稱AIED），是指教育產業以人工智能技術為支撐，將人工智能技術與學習科學相結合，促進教育教學環境的應用創新，并利用大數據實現個性化教育[3]。AIED 技術憑借其高效、精確、個性化的功能，以清晰明確的形式表達教學過程中含糊不清的各類知識[4]，幫助教師和學生更深入、更客觀、更全面地理解學習的發生機制、學習在外界影響因子作用下的反應機制，以及針對性、個性化地使用人工智能技術支持學習者的高效學習和真實情境體驗。

2.AIED 技術助力中小學生涯教育的價值

AIED 技術在搭建中小學生涯教育方面具有諸多價值。首先，虛擬導師系統通過模仿人類教師行為，將為教師減輕批改作業與批閱試卷的沉重負擔，其根據自動存儲與更新的學生數據推送個性化學業規劃，實現教師與人工智能協作教學，緩解生涯師資不足的問題。其次，教育數據挖掘技術的應用可以實現以下目標：通過創造包含學生知識背景、學習動機、元認知、學習態度等詳細信息的學習模式來實現對學生未來學習行為的評估和預測；通過預演課本知識和最優教學順序來發現或改進教學模式。而學習分析技術在教育數據收集的基礎上，通過監控和預測學生學習、調整學習內容、干預學生行為、提供學習反饋來支持人為調整。最后，利用虛擬現實技術創設情境化的課堂教學，將生涯課程從書本理論遷移到實踐體驗，讓學生能夠在虛擬的立體空間內進行職業操作與訓練，同時教師還能夠接收反饋信息，及時干預學生的學習行為。

二、AIED 技術支持中小學生涯教育的基本原則

中小學生涯教育目前尚處于萌芽階段，也恰逢教育人工智能應用的浪潮，依托技術手段化解“瓶頸”危機是AIED 技術的價值體現。在“AIED 技術+中小學生涯教育”的運用過程中，遵循以下原則是保證技術有效實施的前提。

1.個性化原則

個性化原則即通過運用AIED 技術，了解中小學校學生成長所處的客觀條件和教育環境，基于個體興趣愛好、發展水平、學習能力、學習風格等身心方面的特征，對學生開展個性化的生涯教育。盡管學生在小學、中學階段表現出某些典型的共同特點，但在自我認識方面也存在明顯的差異性特征。教育中的人工智能技術能夠借助大數據與超強的計算機能力在學生教育數據挖掘與分析方面幫助學生、教師、家長增強對學生的認識，致力于促進個性化的生涯選擇與追求，使生涯教育與學生個體需求相適應。

2.連續性原則

中小學生個體作為一個人，作為一個具有多層次、完整性的生命體，其生命成長具有階段性特征，每個階段前后連續，前一階段的成長記錄將作為后一階段有效學習的參考與依據。AIED 技術的具體應用——虛擬導師系統與教育數據庫，要保證實現對學生生涯教育數據的長期存儲，使學生中小學階段乃至一生的生涯教育保持前后數據的連貫性。此外，這些教育數據不僅通過云平臺自動存儲、更新，而且便于獲取，能夠實時為生涯規劃提供數據支持。

3.智能化原則

遵循智能化原則，就是要求中小學生涯教育借助人工智能的現代化技術，實現對學生心理特征、學習數據、成長需求等的智能分析，在此基礎上，系統聯合教師介入，自動推出為學生定制的不同階段的生涯規劃方案。整個過程完全依靠系統自行采集數據、錄入數據、整理數據、分析數據與結果匯報，匯報的結果可直接用于教師開展生涯課程的內容決策。

4.倫理性原則

在智能技術為中小學生涯教育帶來無限可能的同時，也將其自身的弊端隱藏其中。一方面，知識追蹤、教育數據挖掘等技術搜集、存儲大量關于學生個性特征、學習過程的數據，為針對性的生涯教育提供基于證據的決策支撐。另一方面，也恰恰是關于學生數據的收集、大數據的互通互傳，使得人們不得不思考個人隱私、數據的泛濫使用、智能教育能否完全替換傳統教育等問題。因此，在將人工智能巧妙地運用于中小學生涯教育的時候，應當做好數據收集背后的監管者的道德教育工作，在收集數據與運用數據之間找到平衡點。

三、AIED 技術支持中小學生涯教育個性化發展的路徑

在遵循個性化、連續性、智能化、倫理原則的基礎上，AIED 技術中的虛擬導師系統能夠促進師資隊伍素質提升、教育數據挖掘與學習分析應用于學生個性化學業規劃、虛擬現實技術則能夠增強課堂真實情境體驗，三者共同促進中小學生涯教育朝著個性化、精確化的道路發展。

1.協作教學：虛擬導師系統促進生涯教師素質提升

虛擬導師系統結合人工智能和深度學習技術，模擬人類導師的教育模式，診斷學習者在不同課程領域的認知短板，并結合算法識別和存儲相關學習數據，推送適應學習者個性特征的學習計劃，根據學習者的學習狀態提供智能化、精細化的反饋，并不斷調整推送內容的難度和形式。

虛擬導師系統作為部分替代教師功能的智能化學習支持系統，具有明顯的智能化特征。第一，自主學習與更新。虛擬導師系統的服務對象涵蓋所有年齡段的學生。在面對學生的不斷提問時，系統會利用信息處理技術和數據分析工具適配對應的系統知識，然后向學生呈現最匹配的問題答案。在此過程中，系統會自動保存學生的提問時間、提問問題、問題答案、知識空缺等信息，并將這些數據匯入系統數據庫，而這些數據在一定程度上能夠反映并刻畫出該學生的興趣愛好、性格特征、提問方式、認知結構等多方面的數據肖像，從而形成該生的成長數據庫。隨著學生年齡的增長，所提問題隨之改變，虛擬導師系統能夠將學生不同階段所提問題的數據都存儲起來，不斷更新學生數據庫，保持對學生成長過程的持續記錄。第二，個性化設計理念。虛擬導師系統根據對學生學習方式、個性特征數據的處理與分析，實現對數據的整理與歸納，并自動呈現適合該學生的學習咨詢、教學策略，使每個學生都能在不同階段得到恰到好處的學習指導。第三，知識呈現多樣化、立體化。根據學生的提問，虛擬導師系統不僅僅呈現文字性的問題答案，還會配以圖片、音頻或視頻等素材，輔之以問題咨詢與指導建議，使整個學習過程建構在豐富多樣的知識類型之上。第四，充當巨型開放式數據庫的角色。虛擬導師系統存儲多領域、多類型的海量知識，并且不斷生成新的適應時代發展的知識，以此解答學生提出的各類問題。當然，也持續記錄了學生生涯發展過程中的多樣數據，為終身化生涯教育提供數據支撐。第五，蘇格拉底式問答設計。虛擬導師要系統靈活地利用對話式問答讓學生參與課堂的開放式學習，并根據學生問題提供富有啟發性的答案[5]。

學生成長導師要引導學生合理規劃人生，指導學生學會學習、學會生活，要在學業發展、個性發展以及積極心態的樹立等方面加以引導[6]。生涯教師要輔助學生實現自我認知，對學生進行學業幫扶、生涯規劃，并開展適時的心理輔導[7]。專業的生涯教師由于師資匱乏，不能滿足學生個性化生涯指導的需求，因此，借助虛擬導師系統，充分發揮系統的問答功能、數據分析存儲功能和學生數據畫像功能，在一定程度上幫助教師解決學生在生涯教育中遇到的各種問題，并以此為生長點，繼續對進入中學階段的學生開展生涯探索與規劃的教育，彌補生涯教師的“短板”，幫助生涯教師成為掌握智能技術、有效引導學生完成生涯規劃的新型教師（如圖1）。

圖1 虛擬導師系統與生涯教師協作教學圖

2.學業定制：教育數據挖掘與學習分析打造個性化學習計劃

米米·雷克認為，教育數據挖掘是一種應用數據挖掘技術實現學習績效深度開發的預測模型。這一模型通常由內容治理、學生數據、預測系統、報告系統、適配機制、干預或學習分析系統組成[8]。內容治理中涵蓋個性化學習目錄、問題和評價信息；學生數據包括帶有時間差的學習行為和個體特征數據；預測系統中根據學生學習數據和特征數據預測學生未來學習行為或成績；報告系統則是將預測結果匯報給教師、學生和家長等教育相關者；干預或學習分析系統提供教育相關者教育幫助（如圖2）。

圖2 教育數據挖掘與學習分析系統關系圖

教育數據挖掘與學習分析技術運用到教育領域遵循如下操作過程。首先，學生作為一個人，具有人的心理特征與行為特征，這些特征數據集合成為學生的特征數據庫。其次，學生是一個受教育者，在圍繞教師安排的教學內容接受教育的過程中會產生學習數據，人臉識別功能在此過程中發揮收集數據的功能，它能夠快速記錄并精確計算學生線下課堂舉手次數及問題回答次數，線上參與答題次數及正確率等數據信息。將挖掘來的學生的學習數據與特征數據存儲到預測系統，經過數據的處理與學習分析，預測系統能夠將學生學習的預測信息展示在報告系統之中，教師和學生本人可依據報告系統的分析結果來跟蹤學習情況，并實施一定的干預。此外，預測系統得出預測結果之后，可計劃綜合教師與學生的干預與分析，根據學生的數據適配到學生個人的學習計劃，再通過個人學習計劃調整學習內容，從而為學生提供個性化的內容管理。

教育數據挖掘和學習分析技術在生涯教育中的應用直接體現在根據學生個人特征數據——模糊的自我認知數據，如興趣、能力傾向、職業追求等，從個人成就、人才潛力、興趣和職業追求等維度對學生個人數據進行深度分析，利用人工智能技術及大數據建模分析并提供簡略的個性化的學習主題內容，發現獨特問題與對應評價信息，根據已有數據預測學生的自我評價、職業規劃與社會理解，將預測報告反饋給學習者幫助其進行自我定位，反饋給教師、管理者、家長以便進行學習干預。經過第一輪的初次數據分析，進行籠統的生涯教育的起步定位，然后將教育數據挖掘和學習分析應用到接下來的學習指導過程，階梯式循環反復，最終制定出精確化、個性化、可視化的生涯規劃路線。

3.情境課堂：虛擬現實增強學習的情境式交互體驗

虛擬現實（簡稱VR）是一種基于可計算數據信息的沉浸式交互環境[9]。VR 不受時空限制，通過模擬出不一樣的教學環境及教學設計，給學生展現比傳統教學手段更加真實的情境，幫助學生進行情景體驗式學習；幫助學生理解抽象的學習情境；幫助學生進入更加現實的學習場景。

虛擬現實與生涯課程結合的系統由沉浸式教學資源、生涯教育云平臺、VR 硬件設施三大部分組成。沉浸式教學資源包括生涯課程中的社會理解與職業情境資源，由云平臺搜集并存儲的海量情境資源提供；生涯課程云平臺則連接人機交互端口和情境顯示端口，學生佩戴VR 頭戴顯示設備，加之網絡服務在后臺支持，學生即可進入社會和職業情境，暢游其中，教師大屏顯示端可讓教師實時觀察學生情境學習的狀態，便于及時提供指導；VR 硬件設施作為硬件支撐，包括頭戴顯示設備、網絡設備和管理終端。

喬治敦大學教育中心的報告《發射失敗》提出，新一代學生將不再走“學習-工作-退休”這條線性生涯路徑，而是可以提前將學習與職業結合起來，同步感知。利用VR 技術打造中小學生涯教學課堂，將眼看、手動、腦思結合，取代純粹的腦力理性思考的課程教學模式，用VR 來增強感官知覺，進而促進記憶、經驗、想象和理性選擇的實現，打造VR 與生涯課程融合教學的途徑。在教學過程中，將促進社會理解與職業情境感知的教學資源放置到生涯課程云平臺上，學生穿戴好VR 頭戴顯示設備，利用人機交互端口，進入教學情境，真實感知學校之外的社會運行情境與各行各業工作情境，教師也將通過情境顯示端口實時觀察與指導學生的情境感知，實現中小學生對社會現實、職業集群的交互式體驗。使用虛擬現實作為通用門戶，允許學生穿上某個特定職業領域的專業人士的鞋子來直觀體驗該職業，來思考自身是否適合該職業。中小學生涯教育融合VR 技術，通過使學習者在無法進入的未來職業環境中及時身臨其境地參與職業互動，來幫助學生達到職業體認、職業理解與職業追求，從而幫助學生在進行未來職業定向時能夠基于職業認知做出適當的選擇（如圖3）。

圖3 VR 與生涯課堂融合圖

AIED 技術為中小學生涯教育的開展提供了技術上的無限可能性。虛擬導師系統擴大真正接受生涯教育的學生群體，實現智能教師與真人教師協作教學。教育數據挖掘與學習分析技術依托大數據智能，聚焦個性化教學，打造定制化學習內容的正向反饋系統。而虛擬現實技術則能輔助課堂教學，將生涯教育中的社會理解與職業體驗遷移到課堂，使學生了解社會大情境，提前感知職業旨趣，為學生鏈接至多樣的職業課堂。