人工智能時代的教育轉型與重塑

[摘" "要] 人工智能（Artificial Intelligence，AI）對傳統的教育思想、理念、目的、方法、評價等帶來顛覆性影響。它在為教育帶來挑戰的同時，也為教育創新發展帶來機遇。因工業革命而構建的傳統教育體系迎來最嚴峻的挑戰，并將引發教育系統的轉型和重塑，這是當前教育理論和實踐中迫切需要面對和解決的問題。研究基于對AI發展的系統分析和教育發展的內在邏輯，解釋了AI時代教育轉型的內在因素，以及教育重塑所面對的主要問題。

[關鍵詞] 人工智能； 未來教育； 教育轉型； 教育重塑； 智能科技時代

[中圖分類號] G434" " " " " " [文獻標志碼] A

[作者簡介] 趙建華（1966—），男，山東莒縣人。教授，博士，主要從事AI教育、學習科學與技術、教師專業發展、教育信息化研究。E-mail：zhaojh@sustech.edu.cn。

一、引" "言

20世紀90年代開始以互聯網和多媒體迅猛發展為代表的信息知識爆炸，對教育和學習產生了巨大影響，并導致發生了一場學習的革命，正如人類歷史上文字、印刷術和蒸汽機的發明一樣[1]。2022年11月30日，作為人造物的AI第一次正式進入人類的智慧領域，與工業時代人類利用機器極大地提高了人們的物理勞動生產率一樣，AI極大地提高了人類智慧勞動的效率。這是人類文明發展史上繼工業革命之后的又一次重大的事件，預示著人類的文明發展史自此將由人類和AI共同創造[2]。

在人們適應由信息科技帶來的數字便利之后，已然形成了對它們的顯著依賴效應，如電子商務、數字化管理、電子貨幣等。當前在全球范圍內，基于數字化基礎的信息化應用已經普及千行百業，包括交通、能源、商業、農業、工業和軍事等領域，與人類生活各個方面密切相關的數字生態已經基本形成。同傳統教育相比，適應信息時代的教育也已經發生了天翻地覆的變化[3]。在學校課堂中除所應用的技術不斷迭代升級外，其他要素未發生顯著變化，如2000年左右學校普遍使用的教學設施是投影儀、電視或電子白板。隨著時間的推移，這些設施和設備逐漸被教學平臺、互動一體機和AI所替代。這些變化對教學的影響則主要表現為加大了所傳授信息的容量、內容呈現形式多模態化、師生之間的互動更加便捷等，教師在使用恰當的教學組織形式、教學模式和教學方法、教學評價時將更加多元和靈活[4]。

生成式AI不僅在文本寫作方面表現卓越，在文生圖、文生視頻、文生音頻、文生動畫等多方面的表現也令人驚艷。在大模型支持下，AI賦能千行百業的場景化應用已經打造了成熟的生態，極大地提升了各行各業的效率和競爭力。在教育領域，AI在精準教學、課件制作、資源搜索與分析、學生畫像、智能輔導、學情評價等方面得到了深度應用，極大地提高了學習者的學習效率。當前人們正在經歷從信息化到智能化的演變。從本質上講，這是一輪以AI為代表的使能工具迭代為以信息科技為代表的普通工具的過程[5]，是自工業時代以來又一次深刻的革命，對人類社會的各個方面產生重大影響。

二、追本溯源：AI的由來

自20世紀50年代AI誕生之日起，迄今經歷了近四分之三個世紀。進入21世紀之后，AI發展進入快車道。剖析AI發展歷程中的五個標志性事件，有利于我們深入認識AI發展的內在規律。

（一）“AI”概念的提出

1950年，英國數學家和邏輯學家阿蘭·圖靈（Allan Turing）在《計算器和智能》（Computing Machinery and Intelligence）一文中，針對機器能否思考的問題提出圖靈測試[6]，研究者們對機器是否具有智能的問題開始了不懈的探求。1958年6月，在美國Hanover小鎮的Dartmouth學院開展了一項針對AI為期兩個月的夏季研究項目，斯坦福大學的麥肯錫（McCarthy）、貝爾實驗室的香農（Shannon）、麻省理工學院的明斯克（Minsky）、卡內基梅隆大學計算機科學家西蒙特（Simont）和挪威（Nowell）、經濟學諾獎得主西蒙（Simon）和IBM公司的瑞徹斯特（Rochester）等齊聚一堂，共同探討利用機器模仿人類的思考和學習，即利用計算機模擬人的智能，首次提出并使用了AI概念[7]。AI是讓機器以一種如果人類這么做，會被認為具有智能的方式開展行動[8]，也就是讓機器去做那些如果由人類來做就需要智能的事情的一門科學[9]，讓人類的感知、推理和行動成為可能計算的研究[10]，是對智能行為的自動化[11]。此外，AI還可以被看成是計算機或計算機控制的機器人執行與人類智能過程類似任務的能力，如思考、判斷和邏輯推理能力[12]。

（二）IBM深藍智能計算機打敗人類國際象棋冠軍

Deep Blue（深藍）是美國IBM公司在20世紀90年代初研發的計算機國際象棋系統，它的目標是從國際象棋類計算機程序失敗的方面吸取經驗，并取得成功。1997年5月，Deep Blue在六場馬拉松式的比賽中，以4∶2的成績戰勝了世界國際象棋衛冕冠軍噶瑞· 凱帕如（Garry Kasparov）[13]。Deep Blue的勝利標志著計算的一個轉折點，預示著超級計算機和AI對人類思維模擬的可能性。它使用32個處理器并行處理高速計算，每秒對2億個國際象棋位置進行評估，實現每秒113.8億浮點運算或翻牌的處理速度。國際象棋比賽是計算機能否與人類大腦功能相媲美的理想測試，它是一種高度復雜的游戲，帶來了巨大計算量的挑戰——大約有1040種可能的行動[14]。Deep Blue是一種混合體，擁有通用的超級計算機處理器和國際象棋加速器芯片。深藍的勝利，在當時計算機軟硬件水平相對受限的條件下，增強了人們對追求更高性能AI的信心和希望。

（三）谷歌公司的AlphaGO打敗人類圍棋世界冠軍李世石

2016年，由谷歌公司旗下的DeepMind公司開發的AlphaGo，在與人類圍棋世界冠軍博弈中，以3∶1的成績打敗了韓國圍棋八段高手李世石，取得了決定性勝利。AlphaGo的完勝，證明了AI系統可以學習如何在高度復雜的領域中解決最具挑戰性的問題。圍棋程序被認為是對AI的一大挑戰，因為它比國際象棋復雜得多，擁有2.08×10170種可能的棋盤配置，遠超已知宇宙中的原子數量（1080）。AlphaGo將深度神經網絡與高級搜索算法結合在一起，構建了一種全新的AI系統，它包括兩個神經網絡，其中一個神經網絡（策略網絡）能夠選擇下一步行動，另一個神經網絡（價值網絡）能夠預測游戲的贏家。為了不斷提高AlphaGo的博弈水平和經驗，開發者讓AlphaGo與多種業余圍棋游戲對弈，以學習人類圍棋博弈的方法、策略和技巧。此外，AlphaGo還與自己的不同版本進行對抗，并從錯誤中學習。經過系統訓練和強化學習，AlphaGo的實戰能力和水平得到了顯著提高，并為最終勝利奠定了基礎[15]。

（四）ChatGPT橫空出世

2022年11月30日，美國OpenAI公司發布了ChatGPT 3.5，它所具有的強大的文本生成、代碼編寫和修復能力讓人們耳目一新。ChatGPT是生成式預訓練變形器（GPT）系列語言模型中的最新版本，是一種可以預測單詞序列概率的統計模型[16]。作為大型語言模型的ChatGPT，主要利用互聯網的數據和已經出版的書籍進行訓練，首次發布的基本模型使用具有4990億詞匯的語料庫進行訓練[17]。ChatGPT發布后出現大規模傳播和使用的結果表明，AI可以迅速改變人們的學習、工作和溝通方式。對教育而言，大部分教育工作者對ChatGPT支持學習的潛力充滿期待，也對它可能產生的巨大影響充滿了興奮和擔心，擔心可能導致學生規避學習機會或助長錯誤信息[18]。研究發現，ChatGPT能夠增加人們生成想法的創造力和對解決問題任務的創造力，從而提高創造性解決問題的能力[19]，還具有促進學生個性化和適應性學習的潛力[20]，更有效地組織評估和評價過程[21]。使用ChatGPT的語音轉文本或自動生成書面文本技術，能夠幫助存在視覺障礙或閱讀障礙的學生參與學習，有助于達成包容教育的目標，具有彌補教育劣勢的潛力[22]。在教學過程中，ChatGPT可以成為學生的學習伙伴或教學助理，并及時為學生提供具有針對性的反饋[23]。

（五）OpenAI具備強大推理能力的o1問世

2024年9月17日，OpenAI推出了o1-preview和o1-mini，這是OpenAI在研的系列AI模型，它們具有復雜任務推理能力，能解決比以前更難的科學、編碼和數學模型問題。根據OpenAI對o1等新模型的定位，它們在完成物理、化學和生物學等領域具有挑戰性基準任務時的表現與博士生相似。在國際數學奧林匹克（IMO）資格考試中，GPT-4o只能正確地解決13%的問題，而o1等推理模型得分為83%。o1的編碼能力在Codeforces比賽中達到了第89百分位數[24]。o1利用基于強化學習技術的訓練模型提升自我解決問題能力，通過獎勵和懲罰提高系統的適配性，利用“思想鏈”處理查詢功能，擅長解決AP數學測試，采用類似人類處理問題的方式解決問題。o1所具備的推理能力是有效的，它是邁向人類智能水平的重要一步[25]。o1所具備的復雜文件比較能力是在分析協議、檔案或法律文件的基礎上，實現文本中細微差異辨析的理想選擇。o1具有遵循指令和工作流程管理，她特別擅長簡要處理上下文的工作流程[26]。o1在做出回應之前，可以先在內部“思考”。這反映了人類說話前的思維方式，并允許AI更具凝聚力。o1改變了AI處理復雜任務的方式，對醫療保健、教育、企業工作和研究等行業產生深遠影響[27]。

三、文明躍升：從工業革命到智能科技革命

在人類文明發展進程中，如果以生產力發展水平作為標志，人類文明發展經歷了石器時代、農業時代、工業時代和信息時代。按照對影響工業社會的技術要素劃分，迄今為止人類經歷了四次工業革命，分別是以使用水和蒸汽動力的機械化為代表的第一次工業革命（1IR），它讓人類實現了從手工經濟到使用機械的經濟轉變的革命。第二次工業革命（2IR）又稱技術革命時代，它是以使用電力驅動機器的工業過程，讓大規模生產成為可能，所需要的勞動力更少，機器取代了工人，電力和石油成為主要動力來源，是人類有史以來實現大規模生產的革命，其主要特征是電器化。第三次工業革命（3IR）又稱“數字革命”，二進制電子計算機的發明奠定了現代機器工業的基礎。人們使用簡單的計算機和可編程邏輯控制器（或內存可編程控制）實現技術自動化過程，數字技術將模擬世界轉變為數字世界，開創了人類的數字時代。計算機和自動化成為第三次工業革命的里程碑。第四次工業革命（4IR）是以互聯網、物聯網、AI、多媒體等技術為引領，在生產設施和存儲系統中廣泛使用智能機器的時代，它們可以在沒有任何人工干預的情況下觸發行動、控制其他設備和自主交換信息，通過IIoT（工業物聯網）實現信息分配[28]。第五次工業革命強調了技術融合的重要性，包括AI、機器人和物聯網等通過融合創造新的生態系統。AI是第五次工業革命的核心驅動力，機器人會越來越多地應用于制造業、醫療保健、農業等領域。

阿瑟（Arthur）在《技術的本質》（The Nature of Technology）一書中認為，技術是實現人類目的的一種手段，并總是為完成人的目的而存在[29]。為適應工業社會對專業人員的需要而建立了公立教育體系，在學校中完成社會所需人才的培養。為了工業社會的可持續發展，需要進一步提高生產效率和產品質量，拓展新的產品類型以適應人類對物質文化生活的需求，各種科研機構、高等院校不斷建立起來，通過人才培養和科研創新帶動產業升級。工業時代的智能技術，主要表現為以計算機為核心的智能設備，包括在此基礎上發展起來的AI，如廣泛用于智能制造領域的機器人等，但它們仍處于供人類使用的被動階段，而非主動介入人類智慧勞動過程的使能技術[5]。

四、教育轉型：AI時代的迫切要求

教育轉型是現行教育模式的系統性變化，其本質是教育系統為適應教育目的、環境和影響要素的變化而作出的系統性改變[30]。教育轉型雖然具有不同的愿景和表現形式，但其首要目的是促進教育更加公平和均衡，讓聯合國提出的第四個可持續發展目標（SDG4）得以更好地實現。中國目前正在推動教育數字化轉型[31]，為了實現這一目標，需要建立以學習者為中心的教育體系，讓所有學習者都能茁壯成長，幫助他們深度融入自己的社區、國家和全球環境，并為他們的未來發展做好準備。

（一）工業革命與教育轉型

在人類發展史上，系統的教育轉型是隨著不同時代的重大需求而發生的，它是社會發展演化的結果，不會因個人的意志而發生改變。第一次工業革命之后，由于大量新型工廠的建立需要大量的工人，并且要求他們具有一定的專業知識。工業革命促使人類發展史上第一次比較系統的、大規模的教育轉型得以發生[32]，又稱教育1.0。第二次工業革命是制造業、技術和工業生產方法取得突破性進步的時期[33]。隨著廣播、收音機、錄音機、幻燈、投影、電影等電氣化產品的問世，視聽教學設施進入學校，為學校早期開展技術支持的教學奠定了物質條件。其中，戴爾提出了媒體教學的經驗之塔理論，為開展視聽教學提供了理論基礎[34]。這個階段的教育又稱教育2.0。

1969年，先進研究計劃局網絡（ARPANET）的研發觸發了第三次工業革命，又稱信息技術革命，其動力來自自動化技術、信息科技、生物工程和能源工程的發展。信息技術促進了工作、學習、生活等在更大程度上實現信息化、自動化和數字化，從而改變了社會對勞動力的依賴，可以將其看成是數字制造和個人制造的結合[35]。第三次工業革命的教育又稱為教育3.0，由于將在線工具、虛擬實驗室和多媒體等納入了教學過程，教師和學生不再需要同時參加課程學習。教師成為合作者，鼓勵學生更多地參與知識構建。在中小學通過開設“信息技術”課程，為信息技術在課堂教學、評價、資源提供和教育管理中的廣泛使用提供了基礎，同時也為教育帶來了諸多新的變化，如師生信息素養提升、教育信息管理系統應用和高質量教育資源供給等[36]。

以AI、物聯網（IoT）和機器人技術等新興技術主導的第四次工業革命與物理、數字和生物世界融合，并在這個過程中徹底改變了經濟、工業和社會[37]。技術和教育是第四次工業革命數字化轉型的驅動力，可以通過虛擬現實（VR）和增強現實（AR）來提供增強的學習體驗[38]。第四次工業革命孕育了教育4.0，它所提供的教育服務更加高效和靈活，新的知識生產和信息傳遞工具也催生了新教學方法，如基于合作和協作活動實現以學生為中心的教學原則、策略和程序。由于技術、策略和活動的變化，學生可以更加方便地實現個性化學習，形成了新的面對面、遠程和混合學習方式[39]。

（二）智能科技革命與教育轉型

第四次工業革命和智能科技革命的最大不同，在于AI在其中所扮演角色的不同。智能科技時代的AI屬于新一代AI，如大語言模型、o1等，不僅具有內容自動生成（AIGC）的功能，更具備思維和邏輯推理能力。因此，新一代AI拓展了人類的思維，在人類的智慧勞動領域扮演著合作者、啟發者、探索者和助力者的角色。從這意義上說，新一代AI是一種使能技術[5]，它與第四次工業革命中的AI有著本質的不同。隨著智能科技時代的到來，65%的教育工作者希望通過部署新一代AI提高學習者的學業成績。當前教學中20%至40%的任務可以利用AI完成。教師使用AI后，每周可以空出13個小時的自由支配時間。48%的教育工作者表示，AI對學生的學習體驗產生了積極影響；42%的教師和學生表示，AI創造了一個更公平的系統；73%的學生表示，AI幫助他們更快地學習；67%的學生表示，AI幫助他們更有效地開展學習[40]。新一代AI能夠幫助學生提高學習成效，實現常規課堂教學任務自動化，提供可操作的觀點以促進課程改進，并為學生提供更具個性化的學習體驗。在教育實踐中已經開發出多種教與學方式，如生成式AI（GenAI）可以創建教學內容并完成學習任務，為學習者提供更具個性化的內容，具有實時反饋、智能輔導和技能發展的能力[41]。

五、教育重塑：AI時代的未來教育

支撐人類社會不斷延續發展的重要因素，是對年輕一代的培養，包括培養他們適應未來的生活、具備未來社會所需要的技能等，這一任務是在當前的教育系統中完成的。因此，在AI時代來臨之際，我們需要認真思考，未來需要什么樣的人才，他們需要學習哪些知識，應該采用什么手段對他們進行培養，如何評價當前的教育系統是否勝任未來人才培養等。對這些內容開展深入思考，能夠更好地重塑人類的未來教育。

（一）教育哲學、教育理念和教育思想的轉變

從教育哲學層面上講，人類是認識自然和改造自然的主體，教育對于提升人類認識、改造自然的能力和水平發揮積極而重要的作用。新一代AI介入人類智慧世界，由于AI所具有的內容自動生成能力、推理歸納能力、精準計算能力、巨大存儲容量等，能夠極大地提升人類認識和改造自然的能力。AI對“誰是主體，誰是客體”的哲學假定進行了“拆卸”，使得教育主體（人）“降格”成了客體，教育客體（物）“升格”成了主體[42]。AI對教與學的影響是深刻的，表現在由AI引發的對教育實踐變革的理論回應、教育學基本問題變化的理論重構和學科標準變化的學科體系重建等方面[43]。在AI時代，學校教育中教與學關系所發生的變化，必將導致人們重新思考教師教什么、為什么教和如何教等問題。對學生而言，則面對學習什么內容、學習如何發生、采用什么方式學習、如何評價學習成效等問題。與傳統教育不同，教師不用一個人承擔全部教育任務和過程，他們可以與AI開展合作，共同處理教學過程中的所有問題，包括教學內容、教學資源、教學媒體、教學評價、教學過程組織與管理、作業批改、學生輔導等。傳統的重復性、機械性工作將全部由AI承擔，教師所從事的是發現性、探索性和創新性工作。對學生而言，他們的學習過程可以真正實現個性化。既可以將AI作為學習伙伴，也可以將AI作為幫助者、啟發者、促進者和監測者。數字孿生技術讓AI教育中的學生模型在大數據的支持下得以更好地實現。而學生畫像技術能夠非常精準地呈現學生的個性特征，包括精準發現學習過程所存在的缺陷。智能決策模型能夠根據學生模型的具體情況，提供具有補救性的學習材料和輔導，幫助學生快速成長[44]。

（二）重視拔尖創新人才培養

習近平總書記在黨的二十大報告中提出，要全面提高人才自主培養質量，著力造就拔尖創新人才[45]。教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐，拔尖創新人才是推動科技創新、引領產業革新的核心要素，是人才資源中最關鍵、最稀缺的部分[46]。在AI對教育底層邏輯的沖擊下，學生的知識學習觀發生了顛覆性變化，迫切需要重塑人才培養范式，建設以數智技術為支撐的高質量教育體系。在教學過程中重視項目式學習、知識建構式學習，培養和激發學生的創新思維和實踐能力，完善拔尖創新人才培養的方法和途徑。馬克思曾指出：“一個時代所提出的問題，包括任何在內容上是正當而合理的問題，它們具有著共同的特點，即主要的困難不是答案，而是問題。因此，真正的批判要分析的不是答案，而是問題。”[47]

（三）主動學習策略能夠有效促進學生發展

杜威曾指出，“給學生一些事情去做，而不是給他們一些東西去學。做事時需要利用思維或者有意識地注意事物之間的聯系，結果他們自然地學到了東西”[48]。在當下的AI時代，杜威的做中學理念仍然發揮著積極而重要的作用。基于杜威的教育理念形成了一種促進學習者積極主動地參與學習過程的策略，又稱主動學習策略，它是當前高校和基礎教育領域重點關注的一種學習方式：專注于學生的學習過程，而不僅僅是學習的結果。主動學習的方法能夠確保學生積極參與學習過程，并激發他們進行更復雜的思考，在主題互動中加強學生對知識、概念和技能的掌握，有利于培養學生的批判性思維、協作溝通能力和問題解決能力[49]。

（四）通過協作學習與共同體學習培養學生的協作精神

21世紀是一個協作的時代，而學校教育對培養學生具有良好的協作意識和能力至關重要[50]。我國自2000年開始的課程改革，對在教育過程中應用協作學習和合作學習就提出了明確要求。在21世紀技能框架中包含了協作能力[51]。OECD（經濟合作與發展組織）推動的PISA測驗，既有對學生應具備合作能力的詮釋，也在測驗中設計了基于問題情境的測試方法[52]。學生合作能力培養一般采用小組學習或者基于共同體的學習方式。小組學習是培養學生合作能力的基本組織形式，學生在小組中可以借助群體認知提高個體認知能力，維果斯基的ZPD（鄰近發展區）理論和斯陶（Stalh）提出的群體認知對這一結果給出了理論詮釋。

（五）評價方式的轉變

適應工業革命的教育評價，主要以知識評價為主，其目的是評價學生掌握知識的數量、廣度、深度和牢固度等。隨著AI時代的到來，教育目標、理念、方式、方法等發生了巨大變化。在重塑教育系統的過程中，教育評價必然會發生根本變化，主要表現在評價內容聚焦學生能力發展，如問題解決、批判性思維、協作、創新、溝通、數字和AI素養等，從而與工業革命時代的評價有了質的不同。OECD的PISA測驗是衡量15歲年輕人利用閱讀、數學、科學知識和技能來應對現實生活挑戰的能力[53]，TIMISS和PIRLS屬于國際評估，用于監測學生在數學、科學和閱讀方面的成績趨勢。這三種類型的評價均是針對學生能力發展的評價，提供了對教育評價轉型的重要思考。

六、結 束 語

AI時代的到來對教育轉型提出了迫切要求，適應工業革命時代而構建的教育體系亟須圍繞AI對人才培養的需求進行重塑。對當前的教育系統而言，這既是一種挑戰，更是一種機遇。由于傳統教育體系依然存在，人們受到根深蒂固的傳統思想影響，大部分人并不想作出改變，因此，改革的阻力非常大。但我們必須抓住這次教育轉型的契機，加快推進教育改革與轉變，重塑未來教育新體系。

AI時代的教育轉型與重塑，應以培養學生核心素養為契機，重視學生創造力和拔尖創新人才培養，從而為未來一代適應AI時代的需要提供強有力的支持。AI能夠促進解決教育中的一些重大挑戰，如創新教學實踐和加快實現SDG4進展等問題[54]。在減輕教師教學工作量、為學生提供情境化學習、徹底改變評價方法、利用ITS（智能導師系統）實現學生個性化學習等方面，AI可以發揮積極而有效的作用[55]。算法和教育機器人將成為未來教育的組成部分，為廣泛的教學活動提供支持[56]。

國際組織和世界各國對AI教育倫理和安全高度重視，在中小學開設AI教育課程，培養學生AI素養的同時，將AI倫理和安全納入其內容體系，并作為其中重要的組成部分。

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Educational Transformation and Reshaping in the Age of Artificial Intelligence

ZHAO Jianhua

（The Center of Studies for Future Education， Southern University of Science and Technology， Shenzhen Guangdong 518055）

[Abstract] Artificial Intelligence （AI） has brought revolutionary impacts on traditional educational thoughts， concepts， objectives， methods and evaluations. While posing challenges to education， it also brings opportunities for innovative development in education. The traditional education system， established due to the Industrial Revolution， is facing the most severe challenge， which will trigger the transformation and reshaping of the education system. This is an urgent issue that needs to be addressed and resolved in current educational theory and practice. This study， based on a systematic analysis of AI development and the internal logic of educational development， explains the intrinsic factors of educational transformation in the age of AI and the main problems confronted by the reshaping of education.

[Keywords] Artificial Intelligence; Future Education; Education Transformation; Education Reshaping， Age of Intelligent Science and Technology