人工智能促進學校教育數字化轉型的新圖景

厲浩 朱雪梅 石萍

*本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃2021年度重大課題“未來學校建設研究”（A/2021/05）、江蘇省教育科學“十四五”規劃2022年度重點課題“‘雙減背景下江蘇家校社育人機制研究”（B/2022/01/50）的研究成果。

收稿日期：2024-01-10

作者簡介：厲浩，江蘇省電化教育館副館長，研究員級高級工程師；朱雪梅，南京師范大學教師教育學院二級教授，南京師范大學數字化教育評價研究中心主任；石萍，江蘇省教育科學研究院，教育現代化研究院，副編審。

摘要：梳理人工智能時代教育數字化的概念，剖析人工智能對教育數字化轉型戰略的價值，從知識建構、學習空間、教學生態與技術應用四大要素展望學校教育數字化的未來發展方向。基于立德樹人教育根本任務，從轉變理念、防范風險、共建共享、變革課堂四個方面提出推進教育數字化的應對舉措，具體建議分別是積極擁抱人工智能技術帶來的挑戰、盡快研制人工智能教育應用的法規、努力開發智能化教育教學數字資源、嘗試運用智能技術開展創生型教學。

關鍵詞：人工智能；教育數字化；未來學校教育

中圖分類號：G47 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2024）04-0020-06

當前，實施教育數字化戰略行動已成共識。縱觀當前的信息技術浪潮，大數據、云計算、虛擬仿真、元宇宙、人工智能的崛起使數字技術得到空前發展，特別是以ChatGPT為代表的新一代生成式人工智能使“數字化”獲得了“智能”內核，這將是未來學校教育數字化轉型的新機遇與新挑戰。

一、人工智能在學校教育數字化中的價值彰顯

教育數字化是持續利用數字化、網絡化、智能化的技術手段變革教育和教學系統的過程。當前，我國已將教育數字化轉型作為教育高質量發展的戰略舉措，要求“充分利用數字化賦能基礎教育，推動數字化在拓展教學時空、共享優質資源、優化課程內容與教學過程、優化學生學習方式、精準開展教學評價等方面廣泛應用”[1]。這為基礎教育指明了未來學校教育數字化轉型的核心任務。

數字化與智能化具有天然的關聯性。任何領域的數字化，都是對該領域內各種信息、文本、聲音、圖像等用采樣技術進行數字編碼和處理，從而將它們轉化為計算機能夠處理的數字數據，使信息傳遞變得更加高效、方便和普及。而智能化則是人工智能、云計算、大數據、物聯網等數字技術的綜合運用，具有自學習、自組織、自適應能力[2]。從技術發展的角度看，人工智能技術是在原有數字技術的基礎上突出智能特質，在信息收集、數據整理、分析、決策等環節使智能技術能夠參與高階環節的決策，為實踐活動的整個過程提供多樣、深層、全面、具體的指導[3]。因此，可以認為數字技術是人工智能技術的基礎，人工智能時代的教育數字化，能夠讓教育信息更容易被存儲、傳輸、處理和使用，從而更高效、更高質量地實現育人目標。

眾所周知，學校教育的變革總是伴隨著社會生產方式和技術革命。目前，用于生成文本、圖像和視頻的新型人工智能正深刻改變著人類社會的生產生活，這勢必顛覆工業革命催生的傳統教育模式。如ChatGPT已經讓人們看到了通用大語言訓練模型對傳統課程設計、知識獲取、創意寫作、測量評價等方面所產生的巨大沖擊，可以預見我國最擅長的知識傳輸式教學優勢將不復存在。因此，人工智能是未來學校教育數字化轉型的催化劑，正加速教育數字化的轉型變革。

從學術的觀點看，人工智能主要分三大學派，分別是符號主義學派、連接主義學派和行為主義學派。符號主義認為人工智能源于數學邏輯，原理主要為邏輯符號操作系統，走過了一條“啟發式算法—專家系統—知識工程”的發展道路。連接主義偏向于仿人腦模型，認為人工智能相對于人類來說是一個黑盒，我們無法也無須理解黑盒內的原理。行為主義則偏向于應用和身體行為的模擬，認為人工智能可以做什么比人工智能是什么與為什么更重要。ChatGPT能夠迅速風靡全球，正是連接主義和符號主義的融合，它是學習理論、計算機、人工智能技術的發展到了可實際應用階段，是大數據、高算力等新型基礎設施建成的自然結果。可以說，讓師生充分參與生成式人工智能的教學預設和教學實施，已經到了可以付諸實踐的階段，數字化教學范式轉向智能化已完全具備條件。

二、人工智能支持下的學校教育數字化轉向

人工智能對未來學校教育的影響將是全方位、全過程的滲透，但無論教育技術如何發展，育人的本質——立德樹人的根本任務不會改變。無論什么樣的育人范式，都是要回答教什么、在哪里教、如何教，以及學什么、在哪里學、如何學的問題。同理，基于人工智能的教育數字化也必須對以上問題進行邏輯性的解答。

（一）知識建構從標準傳承轉向個性服務

關于教什么與學什么的問題，是育人的基本問題。根據現代范式理論，當前教育體系是工業革命以來不斷沉淀形成的，體現出關于教育的根深蒂固的公理化體系邏輯。這套體系的基本假設是：社會是穩定的，并在較長時間內對知識的訴求是不變的，一個特定領域的知識體系是人的關鍵資源。但是，當人工智能出現后，尤其是用卷積神經網絡構建的生成式機器學習模型出現后，這種現代教育體系面臨挑戰。一方面，社會快速變化，知識快速增長，新技術使所有人隨時隨地可獲得知識；另一方面，社會對知識的要求不斷變化，一個人不可能靠提前學習整個知識體系而確保一生無憂。所以，在智能時代，我們需要重新審視斯賓塞之問——什么樣的知識更有價值？

按布盧姆的教育目標分類，知識可分為事實性知識、概念性知識、程序性知識與元認知知識。毋庸置疑，長期以來在我國課程知識體系中，這四種知識類型以事實性知識最受重視，而元認知知識最被忽略，導致創造性思維與自我認知的能力不足。人工智能使事實性知識的獲取變得輕而易舉，并將有利于教育指向個性化發展需求，引導和幫助學生提升元認知的能力，獲得理性思維的能力與終身學習的能力，并成為知識的創生者。因此，在未來學校的育人知識結構中，元認知知識可能逆轉為奠基性知識，將成為有效應用人工智能獲取個性化、定制化知識的思維起點。

（二）學習空間從真實教室轉向虛實融合

關于在哪里教、在哪里學的問題，是育人場域的新問題。傳統的學校教育以真實的物理教室為主要學習空間，它是師生之間面對面互動交往的基本保障，教師可以直接講授、指導，可以立即糾正學生的錯誤，提供實時反饋，學生也可以直接提問和討論。物理教室也是同伴之間合作解決問題、增強情感交流的重要場所。因此，真實的物理空間是學校之所以為學校的重要表征，具有不可替代性功能。但是，真實物理教室的空間和設備有限，不能及時更新，限制了學生的視野和思維，不能滿足學生個性化、多樣化、創新性的學習需求，容易令學生產生倦怠情緒。

未來學校運用人工智能營建虛實融合的學習空間，則可以突破時間和空間的限制，讓學生可以隨時隨地地訪問豐富多樣的學習資源。例如，通過虛擬現實（VR）或增強現實（AR）技術，體驗不同的文化、歷史和自然環境，與來自不同地域的師生互動和交流，從而增強全球意識和合作精神。可以借助人工智能模擬真實世界的情境，使學生能夠在安全環境中進行實踐性活動。例如，在虛擬實驗室中模擬難以實現的科學實驗，或在虛擬場景中考察難以到達的野外環境，這有助于提高學生的實踐能力，解決真實世界中的問題和挑戰，還可以通過人工智能的虛擬工具，如圖形藝術、編程、音樂等，來表達自己的想法和情感。

（三）教學生態從教為中心轉向學為中心

關于如何教、如何學的問題，是教學方法論的核心問題。傳統的以教為中心的教學模式強調教師主體，教師通常扮演知識傳授者和課程設計者的角色。在人本主義、建構主義等理論的影響下，以學生為主體、以學習為中心的教學理念已成為共識。以學為中心的教育思想是將學生的需求、興趣、能力和學習風格置于教學活動的中心，而人工智能技術與學習的融合，能夠滿足不同學生的需求，鼓勵自主學習和批判性思維，從而有力地支撐這一教學理念的實現。

人工智能技術對學生學習方式轉變具有顛覆性影響。它可以分析學生的學習歷史、弱點和興趣，診斷學生的需求和能力水平，這有助于確保學生在適合自己的學習速度和難度水平下學習，實現教育的個性化、適應性、智能化和開放化。例如，人工智能可以通過大數據分析、自適應學習、智能輔導等方式，為學生提供個性化的學習路徑和資源推薦，滿足學生的個性化需求和興趣；人工智能可以通過虛擬現實、增強現實、數字孿生等方式，為學生創造多樣化的學習場景和體驗，拓展學生的視野和想象力；人工智能可以通過語音識別、視覺識別、自然語言處理等方式，為學生提供智能化的學習輔助和評價反饋，提升學生的學習效果和效率；人工智能可以通過云計算、物聯網、區塊鏈等方式，為學生構建開放式的學習平臺和網絡，促進學生的協作學習和終身學習。

（四）技術應用從形象強化轉向創意生成

現代教育技術應用的早期是多媒體輔助教學，主要功能是集文字、圖形、音頻和視頻等多種形式表達教學內容，使內容更充實、更形象生動、更具吸引力，有利于學生理解抽象、復雜、難以觀察的知識點。多媒體與傳統印刷媒介相比，呈示教學素材的功能并未改變，只是因其直觀形象性而更有助于激發學生的學習興趣與想象力，而知識傳輸的本質目的并未改變。但是，人工智能的誕生，特別是生成式人工智能的快速發展，卻顛覆性地改變了知識內容的表達方式，并引發了學習方式的變革。

人工智能可以通過分析學生的學習數據判斷學生的興趣、才能和學習風格，可以在與學生的互動對話中了解個性化的創作傾向，并為他們提供相關的資源和智能工具，生成獨創的知識內容，以激發創造力。例如，應用Stable Diffusion智能工具可生成創意圖片。再如，通過應用虛擬現實、元宇宙模擬等，可以讓學生進行創意實驗，開展創意實踐活動，培養創新應用能力，還能大大降低實踐活動的風險和成本。

從技術發展的眼光看，人工智能的應用，尤其是在虛擬實驗室、自然語言生成和虛擬創意工具方面，為創意生成教育提供了強大的支持。它使學生能夠在更廣泛的領域中探索和實驗，創造性地表達成果，并通過技術的幫助獲得及時的反饋和指導。這有助于學校教育的數字化轉型，更好地滿足現代社會對創新和創造力的需求。

三、人工智能助力學校教育數字化的應對舉措

（一）轉變理念，積極擁抱人工智能技術帶來的挑戰

當前人工智能技術已經從簡單的基于語義的文本檢索轉向了內容生成，輔助編程、輔助構圖、輔助建模等高階輸出能力不斷增強，在學校教育領域的應用已是大勢所趨。但是，人們卻擔憂它可能取代教師，甚至取代教育。這種擔憂就如同在問：當我們有了汽車、學會了開車，是否還需要學走路？當我們有了計算器，是否還需要學數學？當電腦能夠打字，是否還需要學寫字？當我們有了翻譯軟件，是否還需要學外語？顯然，經歷過這些事情，我們都有了答案：有了汽車，還需要學習走路；有了計算器，還需要學數學；有了翻譯軟件，還需要學外語[4]。

當前，教育工作者必須積極應對人工智能技術的挑戰，以確保我們能夠充分利用其潛力，而不是被其所淘汰。未來學家尼葛洛龐蒂說：“預測未來的最好方式，就是把它創造出來。”我們對人工智能技術應持有的態度是不回避、虛心學習，努力發展自己的人工智能技術，并在教育領域中應用探索。在中小學人工智能教育體系中，小學階段可以有明確規則的邏輯系統和展示性機器人為主，中學階段可加入目前人工智能主流方向——深度學習相關基本原理的初步探究，語音識別、圖像識別、國產GPT的應用。

在教學與管理中，可運用人工智能技術打造教育數據大腦，賦能評價方式持續變革[5]。當前，亟須提升師生在人工智能環境下的數字素養和技能。如江蘇省通過智能研修平臺，推動“人工智能+教師隊伍”建設，推進人機共教新模式，取得了較好的試驗效果。未來，還需要加強人工智能與教育融合應用的實證研究，力爭形成一批高質量、可復制、可推廣的研究成果，以點帶面，推動教育數字化轉型走深走實。

（二）防范風險，盡快研制人工智能教育應用的法規

在人工智能對課程開發、教學變革、學業評價等工作帶來巨大機遇的同時，各種潛在的風險也逐漸浮現。聯合國教科文組織指出，這些風險主要包括日益惡化的數字貧困、違反國家法律法規、侵犯知識產權、錯誤理解真實世界，以及生成無法解釋的模型、污染互聯網的內容、虛假信息等問題[6]。以ChatGPT為例，其學習數據主要來源于已有的網絡文本數據，存在時效性不足與信息不準確的風險，尤其是涉及某些前沿領域和高深知識，如果訓練數據不足或質量較差，則很可能會導致ChatGPT生成的文本內容存在事實性錯誤、知識盲區、概念誤用甚至捏造信息等問題[7]。如ChatGPT就錯誤地將河流的類型分為內陸河、外流河、徑流河三大類型，而正確的分類應該是內流河與外流河兩大類型。

隨著人工智能技術的快速發展，這些問題越來越令人擔憂。學校教育中如果出現濫用人工智能的問題，必將導致不正確、不公平的決策，進而危害整個教育生態。因此，學校教育必須警示人工智能的應用風險，需要建立健全相關的倫理規則與標準指南。為保證內容的科學性、合理性和適宜性，需要強化大語言模型的數據審查，針對生成的教學內容進行監管與審核。

2023年8月，我國《生成式人工智能服務管理暫行辦法》的實施，表明國家高度重視生成式人工智能技術研發與應用的規范化問題。但是，人工智能在教育領域的應用仍然處于立法空白與管治真空狀態。為了防范風險、確保人工智能在教育教學應用中的安全性和合法性，迫切需要建立全面的人工智能應用法規與指南。聯合國教科文組織于2023年9月頒布的《教育與研究領域生成式人工智能應用指南》，可為我國制定相關法律、法規提供有益參考。

（三）共建共享，努力開發智能化教育教學數字資源

互聯網上浩瀚如海、良莠不齊的教育教學資源已經給師生的選用帶來困擾，建設知識科學準確、價值導向正確的教育專題大語言模型勢在必行，不妨稱之為EduGPT模型。相比于文心一言、ChatGPT等通用大語言模型，EduGPT的訓練數據應該少而精，需要經過特定的知識庫審核，才能為智能化教育提供更好服務。當前，國家智慧教育平臺可以為建設EduGPT提供最值得信賴的人工智能預訓練語料庫。同時，經過嚴格審查的區域性智慧教育平臺也正在源源不斷地接入國家智慧教育平臺，教育的數據日益劇增。教育管理部門還可以組織教育教學、計算機、管理學等方面的專家團隊建設教育教學本體或知識圖譜，在教育領域體現人工智能符號主義與連接主義的融合。由此可見，建設EduGPT已經具備充分條件，它將是教育數字化轉型的數據資源倉庫。

高品質的智能化教育教學數字資源，應該具備以下基本特征：一是個性化。數字課程資源應能夠根據學生的需求和進展程度提供個性化的學習路徑和內容，以確保每位學生都能夠充分發揮潛力。二是互動性。智能化資源應該具備互動性，包括在線測驗、虛擬實驗、多媒體元素等，以提升學生的參與度，促進深度學習。三是實時反饋。智能化資源應能夠實時收集和分析學習數據，及時進行數字化反饋，以幫助教師更好地了解學生的學習進展，并根據需要進行干預。

（四）變革課堂，嘗試運用智能技術開展創生型教學

課堂上有意義的學習絕對不是學生機械地復制知識內容，而應該是對所學知識的靈巧應用，以激發創新的思維火花。這樣的課堂是一種創生型課堂，它強調學生的主動性和創造性，鼓勵學生提出問題、發表觀點、解決問題、完成項目式任務。在此過程中，學生需要得到更專業的指導與幫助，而人工智能可以作為一種即時性的對話工具，與教師協同，隨時隨地為學生提供支持。

人工智能教輔工具可以根據學生的學習進度和需求，提供實時的學習建議與反饋，幫助學生解決問題。如圖1所示，學生在地理課上就“設計制作地球儀模型”的任務向ChatGPT提問，所得到的回答確實很有實操性。實踐表明，人工智能對事實性知識、概念性知識及部分程序性知識的回答有顯著優勢。教師和學生能夠從中獲得有益啟示，將更多的時間用于創造性、生成性活動。

人工智能是一個知識廣博的“智者”，同時也是學生習得技能的助教。例如，借助人工智能技術開展虛擬實驗與模擬探險活動，能夠讓學生在安全環境中進行實驗和探索，從而增強實踐經驗。再如，在音樂和繪畫等領域，人工智能更像是一個虛擬的“藝術教練”，能夠幫助學生將富有創意的想象生成形象的作品。

綜上所述，面對當今人工智能的挑戰，學校教育需要建立面向未來的數字化范式，在教育環境、資源建設、教學組織等方面進行重構和變革，打造數字化時代的未來教育新樣態。如此，未來的教育必然是生成式的，人與技術不是二元對立的關系，而是彼此協作的教育復合體，人工智能也必將與教師、學生共生融通，成為未來教育生態中的重要組成要素。

參考文獻：

[1]教育部辦公廳.關于印發《基礎教育課程教學改革深化行動方案》的通知[EB/OL].（2023-05-26）[2024-03-18].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/jcj_kcjcgh/202306/t20230601_1062380.html.

[2]袁振國.數字化轉型視野下的教育治理[J].中國教育學刊，2022（8）：2.

[3]劉建，李帛芊.人工智能助力學校治理現代化：價值、內容與策略[J].中國教育學刊，2021（4）：13.

[4]馮建軍.我們如何看待ChatGPT對教育的挑戰[J].中國電化教育，2023（7）：1.

[5]倪娟.數字化賦予基礎教育高質量發展新動能[J].教育文匯，2023（4）：8.

[6]UNITED NATIONS EDUCATIONAL， SCIENTIFIC AND CULTURAL ORGANIZATION.Guidance for generative AI in education and research[R].France：UNESCO，2023：14-17.

[7]馮雨奐.ChatGPT在教育領域的應用價值、潛在倫理風險與治理路徑[J].思想理論教育，2023（4）：29.

責任編輯：丁偉紅