數智賦能教育變革：可及前景、現實挑戰與策略探析

□彭莉娜，張志華，季凱

21世紀，人類社會迎來第四次工業革命，以人工智能、大數據、云計算、虛擬現實為核心的現代信息技術正推動社會各領域變革發展，呈現數字化、智能化、智慧化的技術性特征。當前，我國教育信息化建設進入數字化轉型的重要時期，技術與教育融合已成為教育創新變革的必然趨勢［1］，也是推動教育高質量發展的關鍵要素。黨的二十大首次將“推進教育數字化”寫入報告，明確了教育數字化未來發展的行動綱領。［1］2022年11月，教育部發布《教師數字素養》行業標準，對評價與提升教師數字素養提出新的參考框架，進一步完善了教育信息化標準體系。［2］2023年1月，江蘇省教育廳出臺《關于大力推進高校教學數字化工作的意見》，提出“推進信息技術與教育教學深度融合、提升學生數字化學習能力與素養”等任務［3］，為加速江蘇高校信息化發展提出重要指導意見。隨著信息技術的迅速發展，以及我國教育數字化戰略行動的啟動實施，我們亟須把握技術給教育發展帶來的機遇，進一步領會新一代信息技術的內涵及特征，深入分析數智賦能教育變革的可及前景，重新審視技術與教育融合過程中面臨的現實挑戰，以期為教育高質量發展提出策略建議。

一、數智賦能的內涵及關鍵技術

1.數智賦能的內涵解讀

關于數智賦能的內涵，學術界尚沒有一個明確的界定。鄭思思等從數據的視角出發，提出數智融合（BD+AI）就是大數據與人工智能的有機融合，即利用機器學習等智能技術賦能數據感知、理解、推測等能力，從而助力教育大數據系統升級優化。［4］史秋衡等從大學教學范式變革的角度出發，指出數智賦能就是以數字化和智能化驅動大學教學內容、教學模式等變革升級。［5］儲節旺認為，數智賦能是指某一組織通過加強數據、知識、技術等數字資源的深度融合，整合與重構數字生產要素，賦予利益相關者生產、創新與應用轉化等能力，實現該組織價值共創的一系列活動。［6］根據以上學者的定義，筆者認為，數智賦能教育變革就是將人工智能、大數據、5G等新一代信息技術在教育領域中進行創新應用，打造技術融合的教育場景，塑造智能化教育過程，構建數字化教育治理體系，從而達到助力教育者高效教學與學習者個性化學習，以及提升教育管理效能的目的。

2.數智賦能教育的關鍵技術

技術是教育變革的重要力量。文字改變了口耳相傳的教育模式，造紙術、印刷術突破了信息傳遞傳播的時空限制，信息技術帶來了多媒體化、數字化、網絡化的教育形式。每一次技術創新無一不推動著教育的深刻變革，以大數據、人工智能、虛擬現實等為代表的新一代前沿技術必將賦能教育更加智慧。

（1）大數據技術。大數據技術是數智賦能教育變革的基礎性力量。大數據也稱海量數據或巨量數據，是數據量大到無法利用傳統數據處理技術來捕捉、存儲、分析的數據集合。大數據技術是指采集、處理、存儲與分析數據的整個過程中所應用的技術［7］，主要包括云計算、分布式處理技術、存儲技術和感知技術等，通過這些技術能實現數據價值的最大化［8］。教育工作者通過大數據技術，能夠獲取傳統方式下難以收集的數據，滿足學生發展的需求，利用概率預測還能找到需要優化的學習內容與學習方式，并對教學進行完善升級。［9］在大數據環境下，教師教學行為與學生學習行為都可以轉化為數據，通過合理的數據記錄方式及有效的數據分析，能夠將數據轉化為可以分析的數據模型，為教師數字化教學、學生個性化學習提供了有效的數據支撐。

（2）人工智能技術。人工智能技術是數智賦能教育變革的核心力量。人工智能作為計算機科學的一個分支，主要研究如何利用機器模仿、執行、延伸與拓展某些人腦智能，并開發相關理論和技術。［10］人工智能技術憑借其計算智能、感知智能和認知智能賦能教育變革［11］：以計算智能實現數據提取，對類似情境進行簡單決策，從而輔助甚至取代教師部分機械性、重復性工作；以感知智能支持學生與機器自然交互，極大豐富學生的學習體驗，并聚集大規模的多模態數據，助力教師進行科學教育決策；認知智能將人機互動上升至認知層面，不僅可以幫助教師分擔機械、簡單的工作，還可以進行問題解答、情感交流、制定個性教案等需要思考的創造性工作。［12］

（3）虛擬現實技術。虛擬現實技術一般分為增強現實（AR）和虛擬現實（VR）。AR技術就是將虛擬內容和現實世界相融合，形成“虛實結合”的場景。傳統顯示技術局限于二維平面，弱化了三維世界信息的深度，利用AR技術能夠突破傳統顯示技術的局限性，使獲取信息更加生動，理解信息更加高效，如“AR魔法書”依據書本內容制作成3D動畫，學生帶上設備即可看到與書本內容相關的場景。VR與AR不同，它是將現實世界全部都帶入虛擬世界中，利用云渲染、5G等技術使虛擬世界更加完整生動，對人類感官進行“占有”和“欺騙”，使人置身于逼真的3D視覺、聽覺、嗅覺等多感官體驗的虛擬世界，產生一種身臨其境的感覺。如VR博物館可以將世界各地的歷史文化以3D畫面呈現給學生，極大地拓展了博物館的空間，使歷史學習富有趣味性。［13］

二、數智賦能教育變革的可及前景

數智賦能教育變革，驅動大數據、人工智能及虛擬現實等技術在教學模式、學習環境、教育管理等方面得到深層應用，使教育有了質的飛躍。

1.數智賦能“教”與“學”轉變

（1）數智賦能教學模式變革。技術與教育的融合驅動教學模式發生變革，數智賦能教學模式更加靈活、高效，教師借助技術能夠向學生呈現更優質的教學內容，優化課堂教學，提升教學效率，從而達到傳統教學模式難以達到的效果。其對教學模式的變革表現在：

一是人機協同教學模式的出現。機器人技術支持下的“協同教學”逐漸成為新的教學模式，即在同一課堂上，由人類教師與智能機器人相互配合完成教學任務。智能導學系統能夠為學生提供個性化、智能化的教學服務，增強問題導向的互動性教學，將人類教師從繁雜的工作中解放出來，充分發揮人類教師的育人作用。數智驅動的個性化、智能化教學已成為教學模式變革的新發展方向，并促使教師角色向數據分析者和育人者等方向轉變。［14］

二是大規模個性化教學的實現。注重學生個體差異，尊重學生主體，促進個性化發展是數智賦能教育變革的核心任務之一。在傳統教育模式下，教師想要實現因材施教，必須通過長時間觀察以及腦力分析才能判斷各個學生的學習風格、認知方式等學習特質，然后依據不同學生的學習特質有針對性地投入大量時間、精力制定教學方案，這種方法不僅會耗費大量時間，且效果并不理想，無法實現大規模個性化教學。以數智賦能教學，使因材施教得以落地。在課前，學生利用導學系統進行自主學習，記錄自學過程中的疑惑，方便教師提前了解學生的預習情況。在課堂上，教師憑借動態性強、規模龐大的數據庫對學生的學習行為數據進行分析和建模，通過學習檔案袋等智能技術，全面了解學生的學習狀況，預測學生的學習成績與發展趨勢［15］，獲得具有個性化特征的學生信息，了解他們的差異性需求。在課后，教師分析學生課前課上的學習行為數據，及時發現學生學習中潛在的問題，對學習結果進行評估，從而為每個學生提供適合的學習資源，制定個性化的教學方案。

（2）數智賦能學習方式變革。技術驅動教育變革，必然會導致學生學習方式的革新。物聯網技術改變了學生的學習場館，虛擬現實技術創新了體驗式學習模式，游戲化學習提升了學生的學習樂趣，大數據技術提供了豐富的數字資源，隨著技術與教育融合速度的加快，學習的沉浸性與可視化將成為學習變革的主要趨勢。

第一，增強沉浸式學習體驗。學生的學習體驗對于學習質量有著非常重要的影響，利用技術能夠很大程度地調動起學生聽、看、嗅、觸等感官體驗，提高學生學習興趣，增強學生學習動機，加強學生對知識的理解。比如，利用XR技術構建的虛實融合教學空間，通過云渲染實時生成虛擬場景、模型，排除外界干擾［16］，將學生置于一個立體的、沉浸式的世界中，不僅使學生學習更加高效專注，還可以使學習變得有趣生動，它能把周圍環境變得無限小，方便學生把握事物的整體結構，也可以將事物變得無限大，讓學生探索微觀世界的奧秘，學生可以身處任何他想體驗的空間，這可以極大地激發學生的好奇心和探索欲。

第二，實現學習過程可視化。可視化是指通過圖像處理技術和計算機圖形學，將抽象數據以圖像形式呈現出來，并進行交互處理的理論或技術。［17］利用智能機器人全程監測學生學習過程，分析學生的學習行為數據，形成學生數字化畫像，將繁雜、抽象的數據可視化處理，從而為師生提供實時動態、精確且利于理解的數據信息，幫助教師對學生進行全面的學情記錄與分析，并依據數據進行相關教學決策。同時，學生也可以利用數據的分析與可視化呈現進行自我評價，隨時隨地“看到”自己的學習結果，以便及時察覺自己的學習狀態，了解自己對每門學科的掌握情況及存在的問題，清楚自己的定位與努力的方向，方便學生有效進行學習調整，支持學習過程變得更加人性化與個性化。

2.數智賦能教育環境創新

（1）數智賦能教育環境創新。科學技術飛速發展，人工智能、元宇宙等技術在教育領域的滲透將逐步打破正規教育與非正規教育之間的邊界，推動開放、多樣、沉浸的智能化教育環境形成，有利于開辟全新的教學空間、促進數字教學資源共享。如智能教室通過人工智能、物聯網、學習分析等技術能夠營造更舒適的學習環境、提供豐富的教學資源。［18］首先，營造更友好的學習環境。智能教室利用環境感知系統［19］建設空氣流通性好、光線充足、溫度適宜、色彩和諧的教育場所，為學生提供舒適優美的學習環境，促使學生以一種愉悅的情緒快速進入學習狀態，提高學習效率。其次，增強數字教育資源共享。借助互聯網教育“云”平臺，師生不僅能快速精準地找到自己所需的教育資源，還能上傳資源到平臺以增進教學溝通、加強資源共享，實現傳統紙質教學資料的數字化和融媒體化，為學生提供數字化教材，為教師提供立體化教案，實現師生交互透明化。

（2）數智賦能教育組織形式創新。班級授課是工業革命以來學校教育活動中基本的組織形式，這種形式固定教育場所、相對高效，但也存在教學單一化與培養同質化等弊端，不利于學生個性發展與創造性思維的培養，受制于教育技術和信息技術的發展，教育組織形式在相當長的時間里難以更大突破。［20］而現代前沿技術能夠促使教育組織形式創新飛躍。首先，教育組織形式從有形走向無形。數字教育資源的豐富性、易獲取性，使得學生可以不受時間、地點，持續地獲得各種無所不在的、嵌入和非嵌入的學習支持，這些信息都是學生依據自身需求進行篩選獲取的，有助于學生及時解決學習問題。這種泛在學習新形態使得教育組織從有形走向無形，真正將學習融到學生的日常生活中。其次，教育組織形式向虛擬世界延伸。利用人工智能、虛擬現實等技術能將教學帶入虛擬空間，打造虛實結合的教學場景，學生能夠在虛擬空間與現實世界之間自由穿梭，教學組織形式從物理世界向虛擬世界延伸。如利用混合現實技術將虛擬世界中的教師、資源引入真實教學課堂中，學生借助VR交互設備，能夠看到各類3D動畫。

3.數智賦能教育管理轉型

（1）數智賦能協同化、“三全育人”教育管理模式。數智驅動教育管理模式由過去的學校單一管理模式向學校、家庭、社會多元主體共同參與的協同化管理模式轉型。一方面，通過互聯網平臺進行大規模實時溝通，可有效打破學校內部各個部門間的壁壘，實現各主體、各部門之間的信息共享，避免因精細分工帶來的管理僵化。另一方面，利用人工智能技術構建協同、交互的教育管理系統，可拓寬學校治理渠道，鼓勵企業、家長、師生等利益相關者共同參與校園教學管理等各項事務，加強優質教育資源共享，有利于形成全員育人、全程育人、全方位育人的“三全育人”格局。

（2）數智賦能高效率、精準化、便捷化的學校管理。一是數智賦能使教育管理愈發高效。智能化的管理手段能夠節約人力成本，減少資源消耗，降低管理難度，促使教育管理更加高效，如利用傳感設備捕捉辦學條件、師資情況、教學活動等數據，對相關數據進行整理分析，以校園管理者易于理解的方式呈現分析結果，并依據上級指令要求及各教育機構具體的發展需求，實施高效、有序的教育管理。二是數智賦能使教育管理精準化。現代教育管理離不開對數據的全面收集與挖掘處理，利用人工智能平臺對海量數據的深度挖掘與智能分析［11］，能夠準確發掘出各類數據之間的潛在關聯，并綜合運用教育學、管理學、社會學等知識科學地進行算法設計和模型構建，準確歸納出個體或群體的思想行為規律，為教育管理工作實施與決策制定提供精準的參考。三是數智賦能使校園服務便捷化。數智技術應用促使師生校園生活獲得極大便利，例如在學生信息管理方面，學校利用教務系統可以對學生的學籍、檔案、成績等實現自動化管理；在校園生活服務方面，學生憑借校園一卡通進行圖書借閱、食堂消費等各項活動；在校園車輛管理方面，利用物聯網技術能夠對校內車位使用狀態實現動態管理，對進出學校的所有車輛信息進行綜合調度管理。［21］

三、數智賦能教育變革的現實挑戰

信息技術飛速發展給教育帶來諸多可能，同時也在教育公平、教師素養、學生隱私、工具理性等方面存在一些潛在風險和現實挑戰。

1.區域間技術發展差距較大，教育“數字鴻溝”仍有加劇的風險

“數字鴻溝”是指在全球信息化、智能化過程中，不同的國家、地區、行業對技術的擁有程度、應用程度和創新能力存在差異，從而造成信息落差及貧富進一步兩極分化的趨勢。［22］隨著技術在教育領域滲透的加快，區域“數字鴻溝”仍有擴大的風險，而“數字鴻溝”有可能進一步加劇教育不公平。

“數字鴻溝”的表現主要有技能鴻溝和使用鴻溝兩方面。一方面，技能鴻溝是指不同人群在掌握與應用數字技能上存在的差異，即“充分掌握數字技能的人群”與“不充分掌握數字技能的人群”之間存在的鴻溝，這些技能一般包括網絡技能、軟硬件的應用與管理。［23］在技術落后的地區，由于設施數量不夠、質量不高，很多鄉村教師鮮有機會接觸現代前沿信息技術，因而難以在教學中使用技術為學生呈現智慧化課堂，而處于技術發達地區的學生，使用技術輔助學習已成為常態。另一方面，使用鴻溝是指人們在使用技術的過程中存在的差異，主要體現為個體使用網絡的類型、技術使用的時長與頻率、使用時的充分性和創造性程度。［21］顯然，技術水平低的鄉村地區無論是在技術使用時長還是使用率方面，都落后于城市地區的學生，這也可能導致教育“數字鴻溝”進一步加劇。

2.教師信息素養存在一定短板，難以充分應對技術快速發展

隨著技術越來越多地走進課堂，其對教師的信息素養提出了新的挑戰：教師需要提升相關技能，積極轉變自身角色，才能駕馭日益復雜的智能課堂。與人類教師相比，人工智能、互聯網在存儲與傳遞信息方面具有壓倒性優勢，教師知識權威受到撼動，學生有時會先于教師了解到某些信息，教師如若不能提高自身信息素養，并實現從“知識傳遞者”到“情感育人者”的角色轉變，將難以勝任數智時代的教育工作。

當前教師隊伍的科學素養和技術素養情況不容樂觀，主要表現在以下方面：首先，教師對數智技術發展前沿動態關注不夠，缺乏終身學習的意識。教師若想培養具備信息素養的人才，首先自己要具備信息素養，在知識更新迭代加速的時代，教師必須建立終身學習的觀念，持續擴充自身知識儲備。其次，教師技術操作能力不夠，不能迅速掌握并熟練運用技術進行教學。這些問題與教師信息素養存在短板、難以快速適應數智時代的教育有著很大關系。

3.技術中心主義引發人本主義缺失，數智賦能教育的倫理困境凸顯

首先，學生隱私安全問題頻發。大數據技術能夠挖掘、監測學生的各種數據，導致用戶隱私邊界逐漸模糊。［24］例如，2022年7月，某學校利用內嵌人工智能攝像頭與5G模塊的“智能筆”監控學生寫暑假作業，引發網友對該行為是否侵犯學生隱私的質疑。其次，師生情感交流時間壓縮。人工智能技術可以分擔部分教師的工作，為教師減負，但也在一定程度上壓縮了師生交往的空間，技術介入后，曾經“我—你”的師生關系變成了“我—機器—你”的關系［25］，師生交往從直接轉向間接，這無疑阻礙了師生之間的情感交流，弱化了師生關系。最后，師生過分依賴技術。算法、大數據能夠向學生推薦定制化的數字資源，這種看似能夠促進學生個性發展的技術應用卻隱含著“信息囚籠”的弊端，導致學生獲取的信息過度同質化。部分教師為節省時間可能產生對智能教案推送功能的依賴性，導致其創新教學及反思能力的下降。

4.工具理性與價值理性的矛盾，有礙數智賦能教育的發展進程

目前，人工智能、大數據等前沿技術已有能力實現非常精確的教育算法，幫助人們預測教育發展走向、發掘教育規律，但這也使教育者越來越依賴技術，理性愈發工具化，使人們最終落入被技術控制的“陷阱”。教育者在數智賦能的教育環境下進行教育活動時，技術會將各種教育元素定量化為精確、抽象、具有普遍意義的符號，包括教師和學生，這使得數智賦能下的教育異化為一種純工具手段，但教師和學生是有情感的、鮮活復雜的生命個體，是不能被完全抽象為符號的，技術所打造的工具理性世界并不能解釋所有的教育問題。誠然，技術在促進教育教學更高效、更精準方面發揮了巨大作用，但在工具理性的影響下，學生會變得惰于思考，想象力、創新能力退化，這都是與教育育人本質背道而馳的。因此，教育必須保持育人初心，不能受到數據的遮蔽，教師須通過情感交流、日常相處來深入了解學生的內心，充分尊重人的價值，承認教育的復雜性和多變性。［26］

四、數智賦能教育變革的策略探析

1.加強宏觀統籌規劃，保障教育資源合理分配

由于地區間的經濟發展狀況不同，各方在教育投資方面必然存在差異，從而影響著地區教育數智化的進程。目前，越來越多的前沿信息技術被引入城市學校，教師利用先進的技術進行智慧化教學，為學生呈現更生動精彩的課堂，當發達地區的學生在享受科技給學習帶來的奇妙體驗之時，落后地區的學生可能對技術不甚了解。因此，需進一步加強統籌規劃，合理分配教育資源，加大對落后地區教育投資的力度。

首先，深化數智鄉村建設內涵。提高落后地區硬件投入，以數智賦能鄉村教育發展，為鄉村地區配齊先進的教育設備，保證設備質量，使落后地區的學生有接觸新技術的機會。其次，全面開設數智相關課程。在經濟落后地區的學校開設系統化的現代技術課程，可直接有效地提高學生的科學技術知識，拓寬鄉村地區學生的視野。最后，提高鄉村地區教師現代數字素養。目前，技術更新、知識迭代，提高教師數字素養迫在眉睫，應當加強對技術落后地區教師的在職培訓，教師只有具備了“數智教育”的觀念，才能在教學中融入現代信息技術，從而培養具有數字素養的學生。

2.提高教師信息素養，健全教師“數智素養”框架

首先，教育教學方面，促進教師從知識“傳遞者”轉變為學習“引導者”。數智賦能教學方法從“填鴨式”灌輸轉向“啟發式”育人［27］。人類教師與智能機器相比，不可取代的工作就是和學生進行情感交流，這也是人類教師在育人過程中的最大優勢。因此，教師要充分發揮自身育人地位的優勢，幫助學生樹立健康的價值觀、人生觀和世界觀，接受并適應從“傳授者”到“育人者”的角色轉變。

其次，專業技能方面，促進教師從傳統教具使用者轉變為數智賦能教育的推動者。以往的教學中，教師會使用諸如投影儀、電子白板、音響系統等傳統多媒體設備進行教學，教師僅需簡單了解其操作步驟即可熟練使用。數智賦能教育的背景下，許多新興技術崛起并被運用于教學，例如利用人工智能技術自動出題、機器助教自動批改作業［28］、自適應學習平臺實現學生個性化發展等，教師需深入了解與學習新技術，才能呈現更好的課堂，推動技術與教育的融合。

最后，構建與完善教師“數智素養”框架，促進教師隊伍信息化轉型。近年來，一些國家與國際組織陸續發布了教師數字素養框架，為教師了解與提高“數智素養”提供了參考，如歐盟發布的《教育者數字素養框架》從專業參與、數字資源、教學與學習等領域出發，對教師的核心數字能力進行了描述。我國教育部發布的《師范生信息化教學能力標準》構建了包含意識態度、技術環境、信息責任、自主學習等要素的信息化素養框架。

3.大力發展“數智”教育，加大“數智”人才培養力度

隨著人工智能、大數據、虛擬現實等技術“井噴式”出現，社會對人才素養產生了新的需求，必須大力發展“數智”教育，以培養適應未來社會的“數智”人才。第一，加強“數智”教育基礎設施投入，為培養“數智”人才提供保障。我國信息化教育基礎設施建設仍落后于發達國家，尤其是處在經濟較落后地區的高校，在數智教學基礎設施建設方面更為薄弱，因此，國家應加大“數智”教育資源的投入，以滿足學生對數智發展的需求。第二，開設數智相關的專業與課程，培養學生適應社會變革的關鍵素養。學校應依據各地數字經濟發展的實際需求，開設大數據、人工智能等數智專業和課程，加強對學生信息化知識與技能的普及，使學生理解技術的內涵、用途，了解技術發展史，培養學生熟練掌握獲取、甄別與應用信息的能力，提升學生運用技術輔助學習的能力。此外，還應積極開展技術倫理教育，引導學生正確看待技術，客觀審視技術對人類社會產生的影響，并養成適應“數智”時代的思維方式與行為習慣。

4.推進“數智”教育倫理建構，實現工具理性與價值理性的兼合

首先，構建“數智”教育倫理規范體系。為使數智更好地賦能教育，應構建“數智”教育倫理規范體系，減少技術對學生造成的不良影響，如規范技術開發、應用的基本流程，明確技術開發商、教育管理機構等對“數智”教育倫理監管的責任等。其次，制定相關法律法規，為倫理構建提供法治保障。［29］目前，我國在“數智”產品監測、技術應用整頓等方面取得了一定成效，但在建立“數智”教育相關的法律法規方面較為滯后，因此要積極推進“數智”教育相關法律法規的制定、頒布與實施，規范技術在教育領域應用的倫理責任，建立與完善數據監管機構，以法律約束非法使用技術的行為［30］，為“數智”教育的倫理構建提供法治保障。最后，塑造以人為本的倫理共識。重視學生的精神價值和情感發展，既要善于利用技術更好地促進學生學業進步，又要充分認識到鮮活的學生及生動的教育現象是無法完全用抽象符號進行表征的［31］，只有平衡好教育的工具理性和價值理性，才能更好順應教育發展規律，促進學生成長。