教育智能化：技術賦能鄉(xiāng)村教育公平的新路徑

摘要：針對技術賦能城鄉(xiāng)教育公平的理想與現(xiàn)實之間的差距，提出技術與教育公平之間存在一個中間件的觀念，對中間件發(fā)展水平差影響城鄉(xiāng)教育公平進行了分析，指出鄉(xiāng)村教師數(shù)字化教學能力是影響城鄉(xiāng)教育公平的最核心因素，是造成城鄉(xiāng)教育不公平的主要因素。該文在論述教育智能體、智能學習中心等教育智能化的特征與功能基礎上，以“人工智能+鄉(xiāng)村科學教育”實踐探索為支撐，提出在運用“智能學習中心+課程交互學習系統(tǒng)”破解鄉(xiāng)村學校課程開不出、課程開不好的現(xiàn)實問題的教育智能化新路徑。

關鍵詞：教育智能化；城鄉(xiāng)教育公平；智能學習中心；人機協(xié)同教學

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

* 本文系甘肅省高校科研創(chuàng)新平臺重大培育項目“鄉(xiāng)村科學教育數(shù)字化關鍵技術與應用示范”（項目編號：2024CXPT-20）、甘肅省高等學校產業(yè)支撐計劃項目“鄉(xiāng)村教師專業(yè)能力智能測評、自適應學習關鍵技術與應用示范”（項目編號：2022CYZC-10）研究成果。

數(shù)字技術正在引發(fā)產業(yè)結構，商業(yè)模式、金融行業(yè)等各行各業(yè)的數(shù)字化變革。在教育領域，世界各國對數(shù)字技術促進教育發(fā)展也作出了預期性的政策導向，政策文件與學術界普遍提出了數(shù)字技術能夠推動教育變革，促進教育均衡與教育公平，改變教學模式與學生學習方式，提高學習質量等推論，對數(shù)字技術在教育中的功能與作用給出了非常高的預期。但由于教育的復雜性，對技術變革教育的反思也開始出現(xiàn)，聯(lián)合國教科文組織全球教育監(jiān)測報告（2023）《教育技術：誰來做主？（Technology in education： A TOOL ON WHOSE TERMS ）》認為：關于教育技術影響的良好、公正的證據(jù)供應不足，關于數(shù)字技術在教育中的附加值的有力證據(jù)很少，技術的發(fā)展速度超過了評估它的可能速度[1]。教育實踐的證據(jù)在過去的二十多年中并沒有充分證明這些預期已經產生規(guī)模化、可持續(xù)的顯著作用，特別是我們希望利用數(shù)字技術促進城鄉(xiāng)教育均衡與公平發(fā)展的愿望還遠遠沒有實現(xiàn)。蘋果公司創(chuàng)始人喬布斯提出：“為什么計算機改變了幾乎所有領域，卻唯獨對學校教育的影響小得令人吃驚？”，同樣有一些學者認為由于存在數(shù)字技術條件擁有的不平等，造成了數(shù)字技術加劇了教育不公平的現(xiàn)象。當我們把目光聚集在技術的功能作用的時候，也許忽略或無視了許多影響技術作用發(fā)揮的因素，而把眾多現(xiàn)象及存在的問題簡單指向了技術本身。我們需要清楚的認識到技術賦能教育公平的理想與現(xiàn)實之間還存在差距是事實，這種差距表現(xiàn)在區(qū)域間，學校間，甚至一個學校的班級間。為了方便討論，下面僅以城鄉(xiāng)教育這一最顯著的差異現(xiàn)狀作為討論的對象。

一、教育信息化促進教育公平的理想與現(xiàn)實的差距

2001年為追求有質量的全民教育，九個人口大國的教育部長會議在北京召開，并發(fā)布了《北京宣言》，認為：“數(shù)字鴻溝”的存在和擴大的趨勢勢必影響全民教育的發(fā)展和質量的提高，并提出努力普及現(xiàn)代信息和通訊技術知識，使學習者掌握獲取、處理和使用信息的基本能力[2]。《國務院關于進一步加強農村教育工作的決定》國發(fā)[2003]19號，提出：實施農村中小學現(xiàn)代遠程教育工程（簡稱：農遠工程）。從2003年開始實施的農遠工程的建設目標是：利用信息化手段，把優(yōu)質的教育資源、先進的教育理念、科學的教學方法輸送到邊遠的山區(qū)、牧區(qū)、少數(shù)民族地區(qū)和貧困地區(qū)。解決農村地區(qū)教育教學資源匱乏、師資短缺的問題，提高農村教育的質量。縮小城鄉(xiāng)之間教育發(fā)展水平的差距，促進農村教育的發(fā)展與提高，體現(xiàn)教育公平。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確提出要“推進信息技術與教育的深度融合，促進教育公平”。教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）認為：建設覆蓋城鄉(xiāng)各級各類學校的教育信息化體系，促進優(yōu)質教育資源普及共享，推進信息技術與教育教學深度融合，實現(xiàn)教育思想、理念、方法和手段全方位創(chuàng)新，對于提高教育質量、促進教育公平、構建學習型社會和人力資源強國具有重大意義。《教育信息化2.0行動計劃》認為：教育信息化具有突破時空限制、快速復制傳播、呈現(xiàn)手段豐富的獨特優(yōu)勢，必將成為促進教育公平、提高教育質量的有效手段。

中國政府與國際社會都作出了技術能夠實現(xiàn)教育公平的戰(zhàn)略性預判，技術能夠促進教育公平。但在實際操作過程中，卻出現(xiàn)了不對等的現(xiàn)象，從而引發(fā)技術是不是能夠提升教學質量，能夠促進教育公平的質疑。2001—2010年是教育信息化快速發(fā)展的10年，數(shù)字教育資源建設與服務供給是重點，在這個時期有一個基本的預判：全面開發(fā)與供給數(shù)字教育資源能夠解決鄉(xiāng)村等薄弱地區(qū)學校資源占有不公平，師資能力不高等問題，提升教育質量，促進教育公平。但實際情況是，當數(shù)字教育資源供給機構投入大量資金，開發(fā)并上線豐富的數(shù)字教育資源后，滿懷期待教師們爭相使用，實際情況確是供給資源中高比率的存在點擊率與下載量為零或極低的現(xiàn)象，同時出現(xiàn)城鄉(xiāng)學校之間數(shù)字教育資源使用的落差加大的現(xiàn)象，表面看，技術拉大了教育差距。另一個我們堅持認定的預判：技術促進教育模式、學習方式變革，提升教育質量。從早期的信息技術與教育教學整合，到后期的信息技術與教育教學融合，學者們指出了應用的方向，開展了大規(guī)模的教師信息技術能力培訓，但在絕大多數(shù)學校的課堂教學中，特別是在國家規(guī)定課程的教學中，教師利用信息技術設備與資源固化傳統(tǒng)教學模式現(xiàn)象普遍存在。許多質疑聲音開始出現(xiàn)，認為技術并沒有改變教學模式與學習方式，技術好像對教育教學的變革作用并不明顯，特別是在鄉(xiāng)村地區(qū)學校利用技術資源固化傳統(tǒng)教學模式的現(xiàn)象更為明顯。當然我們也看到了在教育信息化發(fā)展好的地區(qū)與學校，技術促進教育教學模式創(chuàng)新的案例也開始出現(xiàn)。還有一個預判：學生利用技術能夠改變學習方式，變被動學習為主動學習，自主、合作、探究學習能夠發(fā)生，實際情況是教師課堂教學模式沒有變革，學生學習方式很難變革。同時存在學生能夠擁有或利用智能終端進行學習的機會并不平等，即使在擁有智能終端的家庭與學校鑒于多種原因限制終端的使用，人們把終端帶來的負面影響歸罪于設備本身。許多現(xiàn)象好像支持了技術在促進教育公平，促進教育高質量發(fā)展方面作用不顯著的觀點。

二、信息技術促進教育公平不顯著的析因分析

一個好的設計、規(guī)劃、預期或一個戰(zhàn)略方向的推進是不是能夠成為現(xiàn)實，能夠較快的成為現(xiàn)實，還是不斷的螺旋式上升成為現(xiàn)實，這個過程受到許多條件的限制，技術促進教育公平更加是一個系統(tǒng)性的工程。當然我們堅定樹立技術對教育具有革命性影響，技術能夠促進教育公平，技術能夠改變教育教學模式，改變學生學習方式等教育觀念時，在表述中我們省略了一個重要的因素，那就是在技術與教育公平之間并不是一個直接關系，而是需要有一個中間件，技術并不能直接作用于教育活動，而是需要通過中間件作用于教育教學活動引發(fā)教育系統(tǒng)功能的變化，促進教育公平，如圖1所示。中間件是不是產生了系統(tǒng)性的功能重組與再造是影響教育創(chuàng)新發(fā)展的根本因素，鄉(xiāng)村教育在中間件發(fā)展中地位與水平與城鎮(zhèn)學校比存在顯著性的差距。

（一）數(shù)字教育產品供給公平性與應用機會的不公平

數(shù)字技術作用于教育的第一個中間件就是數(shù)字教育產品，數(shù)字教育產品是利用數(shù)字技術開發(fā)的軟硬產品的集合[3]。數(shù)字教育產品能夠大致分為教育服務平臺、數(shù)字教育資源、與數(shù)字終端三個維度，三者形成一個整體影響教育應用的效果。

從供給側看，國家、省、市、縣（區(qū)）教育部門與企業(yè)構成了數(shù)字教育資源供給主體，它們利用教育服務平臺提供數(shù)字教育資源服務，2001年國家實施教育部、李嘉誠基金會中西部遠程教育項目是推動國家層面供給數(shù)字教育資源得開始，2003年啟動的國家農村中小學現(xiàn)代遠程教育工程加速了國家數(shù)字資源的供給地位，直接催生2004年國家基礎教育資源中心成立，隨著政策的推進，國家、省、市、縣區(qū)機構與企業(yè)的數(shù)字教育資源服務平臺快速發(fā)展，數(shù)字教育資源開發(fā)與供給進入快速發(fā)展期，2022年國家智慧教育公共服務平臺體系的建設，進一步強化的數(shù)字教育資源供給側的優(yōu)化，平臺從單一的數(shù)字教育服務開始走向具備教育教學過程支撐服務功能的綜合性方向發(fā)展，教學過程數(shù)據(jù)分析，學習空間、教師研修、等使平臺服務教學的功能得以拓展。數(shù)字教育資源產品的供給能夠面向每一個人提供服務，這是網絡的功能與優(yōu)勢，從供給側看是沒有區(qū)分與差異的公平性體現(xiàn)。

從應用側看，存在一種普遍操作，由于鄉(xiāng)村學校規(guī)模小，教師能力低等因素，在有限資金投入情況下，鄉(xiāng)村學校，特別是小規(guī)模學校在進行高水平數(shù)字化環(huán)境建設中被忽略，或者僅僅獲得網絡接入、通過三個課堂獲得高水平的講授教學服務等最基本的條件建設。世俗公認的優(yōu)質校會獲得優(yōu)先的投入，進行數(shù)字化、智能化的終端建設，這些學校的學生能夠更好地享受數(shù)字化帶來的紅利。智能教室、平板教室、虛擬實驗室、創(chuàng)客實驗室等幾乎很難在鄉(xiāng)村中心校以下的學校見到，由于數(shù)字化教學終端環(huán)境建設的不公平性使數(shù)字教育資源公平供給并不能得到公平的應用。鄉(xiāng)村學校學生能夠接觸與使用終端設備的條件使他們運用數(shù)字教育資源支持自己學習的可能與公認的優(yōu)質校存在巨大的差距。數(shù)字教育資源使用條件的不公平，在一定程度了加大了信息時代教育的不均衡性。隨著技術的不斷發(fā)展，數(shù)字教育資源從知識類開始演進到工具類、虛擬交互類、智能交互類等高技術含量、強交互性的資源形態(tài)的開發(fā)與供給能夠更加指向學生的交互性學習的發(fā)生。資源形態(tài)的改變，需要與之對應用的數(shù)字終端的支撐，投入的不公平會進一步拉大應用的不公平。

（二）城鄉(xiāng)師生數(shù)字鴻溝拉大城鄉(xiāng)教育增量差距

從整體教育發(fā)展水平看，國家整體基礎教育質量在教育信息化、教育數(shù)字化的推動下有顯著提升，鄉(xiāng)村教育質量，特別是開不出、開不好課程的現(xiàn)象得到一定程度的緩解，但鄉(xiāng)村教育質量相比自身有整體提升的同時，相對經濟發(fā)展地區(qū)與城市學校的教育發(fā)展水平增量差的拉大也是現(xiàn)實。影響教育質量的因素很多，其中教師與學生的數(shù)字技術知識、技能與應用能力是進入一個良性循環(huán)的狀態(tài)，還是一個惡性循環(huán)的狀態(tài)在信息社會教育發(fā)展中是關鍵因素之一，是師生能否在教育數(shù)字化發(fā)展中獲得來自學校之外豐富的教育服務的基本條件。教師數(shù)字素養(yǎng)是教師能夠持續(xù)跟蹤技術的進步，不斷提升自己的能力，并運用技術促進自身成長的關鍵。城鄉(xiāng)教師在過去20多年間，在數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展中存在顯著的差異性，造成差異的成因集中在以下幾個方面。

1.機會與觀念：城市學校教師有更廣泛的交際圈，能夠更多地獲得來自教育外的數(shù)字技術的觀念影響，在生活、社會等活動中獲得應用數(shù)字技術的體驗。更多培訓活動、競賽活動、報告會等會在城市舉行，教師就近學習與交流的機會遠遠超過鄉(xiāng)村教師。城市學校教師能夠更早、更頻繁的接觸到新的教育思想、觀念及教育數(shù)字化的理念與技能，能夠更好地確立技術促進教育變革的認識與意愿。鄉(xiāng)村學校，特別是鄉(xiāng)村小規(guī)模學校，教師外出學習的經濟與時間成本要遠遠高于城市學校，在生均撥款的現(xiàn)實中，學校承擔教師外出學習的能力有限，當然不僅僅是經費問題，鄉(xiāng)村學校教師人數(shù)較少，教師外出即要停課，同樣限制了教師外出的可能，較少的機會使教師在技術融入教育，并促進教育教學變革的過程中，獲得理念、技能發(fā)展的機會與城市學校不均衡，鄉(xiāng)村教師應用技術的意識與愿望的建立受到影響。

2.壓力與動機：城市學校之間的競爭、社會與家長對學校的關注與期待，學校面臨高質量教育需求的壓力，新型教育技術裝備優(yōu)先在城市地區(qū)、在較大規(guī)模學校的配置，設備應用效益的考核等壓力會向教師傳導，教師面臨職業(yè)發(fā)展的強大外在動力。學校、家長、同事的評價與認可等多種因素會促使具備自身發(fā)展愿望的教師產生自身專業(yè)發(fā)展動力，他們能夠主動的尋求幫助，利用可獲得的機會與條件進行學習，提升能力。而鄉(xiāng)村學校分布在鄉(xiāng)鎮(zhèn)、行政村與大的自然村，學校在區(qū)域內是唯一的存在，幾乎是社會期待遺忘的角落，教師面臨的各方壓力極低，自身職業(yè)發(fā)展的外部動力與內在動機不強。

3.環(huán)境與發(fā)展：城市學校相對規(guī)模較大，教師整體數(shù)量與同學科數(shù)量教師較多，校本研修活動能夠有效組織與開展，教師有更多的機會參加觀模擬課，各類培訓活動，區(qū)域學校共同體等。經濟發(fā)達地區(qū)普遍重視教研組織與隊伍建設，教研隊伍的作用能夠有效發(fā)揮，區(qū)域、校際教研組織的建設與運行，廣泛的經驗交流會，推進會，教師技能比賽等推動教師專業(yè)發(fā)展活動的有組織開展，為教師專業(yè)成長提供了良好的環(huán)境。教師數(shù)字素養(yǎng)是教師專業(yè)發(fā)展的重要內容，在城市學校得到更高的關注度，城市學校能夠更早的得到教育數(shù)字化理念，理論與方法的學習機會。教育發(fā)展相對落后的區(qū)域，教研力量相對薄弱，有組織、持續(xù)性、前沿性與發(fā)展性的教師研修活動難以有效開展。

城鄉(xiāng)教師數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展水平的差距不是一、二年造成的，是一個持續(xù)累加的結果，來自教師自身的因素與外部因素共同疊加作用的結果，鄉(xiāng)村教師數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展的滯后，使他們在網絡環(huán)境中獲得國家智慧教育云平臺等各類數(shù)字化服務的能力不足，間接影響到利用網絡資源服務促進自身專業(yè)發(fā)展與提升鄉(xiāng)村教育質量的實踐效果，數(shù)字素養(yǎng)的差距疊加到教育過程的各個環(huán)節(jié)，顯現(xiàn)在城鄉(xiāng)教育質量增量差距上。同時鄉(xiāng)村學生獲得學校與家庭提供使用數(shù)字設備機會低下及信息技術課程開不出等使鄉(xiāng)村學生數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展受到限制。

（三）城鄉(xiāng)教師數(shù)字化教學能力的差距

我們需要更深層認識到教師的數(shù)字化教學能力不能簡單的等同于數(shù)字素養(yǎng)，教師的根本素養(yǎng)還是學科素養(yǎng)，教師在數(shù)字化、智能化環(huán)境中開展教學的數(shù)字化教學能力可以用一個公式來表示。

教師學科素養(yǎng)×現(xiàn)代教學理論與能力=數(shù)字化教學能力 （1）

其中，教師學科素養(yǎng)包括學科教育思想，學科教育觀念、學科知識，學科能力以及跨學科知識與能力。教師對學科核心素養(yǎng)理解與貫穿教學過程的設計能力、對學科知識體系與概念層次關系的掌握度等是教師的基礎性素養(yǎng)，起先導決定性作用，一位沒有學科素養(yǎng)的教師，其它掌握的水平再高、能力再強也不可能有高質量的教學；現(xiàn)代教學理論與能力由數(shù)字素養(yǎng)、學習科學、數(shù)字化教學設計等創(chuàng)新人才培訓的理論、模式、方法等構成，是一個綜合性的教育理論知識與能力的混合體，其中最活躍與快速疊代發(fā)展的是數(shù)字素養(yǎng)，但我們決不能忽視信息化教學理論與模式的作用[4]。

鄉(xiāng)村學校中語文、數(shù)學等課程專任教師的學科素養(yǎng)相比城市教師存在均值的顯著差異，而科學等課程由政治、語文等學科教師兼任是普遍現(xiàn)象，教師在不具備或具備較低學科素養(yǎng)的情況下承擔相應教學任務，而鄉(xiāng)村教師能夠獲得的國培、省培等各類培訓確是建立在教師學科素養(yǎng)達標假設基礎上的培訓。城市與較大規(guī)模學校教師在獲得現(xiàn)代教學理論與能力提升后，整體數(shù)字化教學素養(yǎng)會有較快發(fā)展，整體教學質量提升會遠遠高于鄉(xiāng)村學校。

綜上所述，在過去的發(fā)展階段中，影響技術促進教育公平的問題聚焦在兩個方面，一是技術產品質量與使用機會的公平性，二是教師數(shù)字化教學能力。前一個問題有了合理的投入能夠解決，但后一個問題涉及兩種情況，一是結構性缺員導致的課程開不出，前面討論沒有涉及這種情況，沒有教師也就談不上教師信息化教學能力問題。二是有專任課程教師，多因素交織的阻礙作用使鄉(xiāng)村教師數(shù)字化教學能力提升緩慢。教師成為影響是教育的過程性公平最核心因素，短期內解決教師結構性缺員、大幅度提升教師信息化教學能力極不現(xiàn)實，完全依賴教師運用數(shù)字技術產品，通過傳統(tǒng)講授教學促進教育過程公平的路徑面臨巨大挑戰(zhàn)。是不是存在一條不完全依賴教師和教師數(shù)字化能力水平破解鄉(xiāng)村教育存在的現(xiàn)實問題的路徑，教育智能化的發(fā)展使我們看到了希望。

三、教育智能化的創(chuàng)新發(fā)展

數(shù)字技術是由網絡技術、虛擬現(xiàn)實技術、人機交互技術、人工智能技術等技術構成的集合，當前最受關注是生成人工智能（GenAI）。2022年推出的ChatGPT，及不斷出現(xiàn)的生成式人工智能大模型產品向人們展示了人工智能模仿人類進行文本寫作、圖像與視頻制作等高級思維活動的能力[5]。雖然這種能力與人類相比還存在差距，但人工智能具備認知智能并不斷迭代發(fā)展的大方向是明確的，人工智能技術的持續(xù)創(chuàng)新，使人工智能潛力表現(xiàn)出無限的可能。生成式人工智能從早期引發(fā)的混亂狀態(tài)已經開始進入理智應用階段，生成式人工智能及以后可能會產生的新的人工智能技術進入教育領域，迫使教育領域必須深入思考與研究教育智能化會對教育產生的影響，這種影響會完全不同于過去，導致工業(yè)時代教育形態(tài)產生質變，形成智能時代新的教育形態(tài)，教育智能化正在引發(fā)以下幾個方面的創(chuàng)新發(fā)展。

（一）教育智能體

本世紀，隨著芯片技術的突破，計算機數(shù)據(jù)處理能力大幅度提升，使人工智能技術在博弈、自然語言處理、圖像識別等領域取得重大突破，教育領域針對人工智能所能具備的教育功能的討論與預判層出不窮，這其中最具前瞻性的是對智能助理、智能學伴、智能教師的研究。ChatGPT標志著生成式人工智能的商業(yè)化應用，中國的訊飛星火、文心一言等眾多大模式產品的研發(fā)與上線運行，使人工智能進入了大眾化、社會化的應用階段，隨之文生視頻大模型SORA、多模態(tài)處理大模型ChatGPT-4o等推出的速度遠超人們的預期，是技術史上迭代最快、也是擴散最快的應用，這些產品顯示了生成式人工智能具備了理解、歸納、分析等人類具備的思維能力，標志著人工智能從感知智能的商業(yè)化應用開始實現(xiàn)認知智能的商業(yè)化應用。

生成式人工式智能與數(shù)字人、擬人機器人等相結合形成的智能體（Intelligent Agent）表現(xiàn)出廣闊的應用前景，ChatGPT與機器人索菲亞的結合出現(xiàn)在2023年的世界人工智能大會（WAIC）上，索菲亞表現(xiàn)出多語種交流、情感識別與表達能力，結合手勢與語言表達、豐富的面部表情進行自然交互能力，大模型具備的從使用者的交互過程中，不斷獲取數(shù)據(jù)使其具備持續(xù)學習與進化能力。當然我們也需要看到大模型的“幻覺”問題，有時會一本正經地胡說八道，即存在生成內容的不科學精準的問題。基于概率的生成、知識庫更新、訓練數(shù)據(jù)的質量以及技術本身存在的問題，導致大模型在需要精準、科學或表達涉及價值觀、時效性等特定場景還存在需要突破的問題。通用大模型應用存在的問題在社會化應用并不十分突顯，成人具有的儲備知識與信息處理能力能夠使其進行判斷與選擇。但在義務教育階段的應用出現(xiàn)科學問題、不精準的模棱兩可、錯誤的價值觀導向等問題需要特別關注[6]，當然可以通過有效提問策略在一定程度上避免一些問題。

隨著教育領域垂直大模型，也被稱為教育專用大模型的開發(fā)將在一定程度上解決現(xiàn)有問題，教育領域垂直大模型是針對教育場景與需要專門設計與訓練的大模型，垂直大模型訓練數(shù)據(jù)集質量會更高，更加聚集教育領域細節(jié)和特性需要，特別是在通用知識庫基礎上專業(yè)知識庫的強化，為教育提供更加專業(yè)、準確與科學服務的教育智能體出現(xiàn)僅僅是時間問題。教育領域垂直大模型與數(shù)字人、擬人機器人的結合形成的教育智能體，將以智能教師、智能學伴以擬人機器人或數(shù)字人等各種方式出現(xiàn)校園、家庭、社會化教育服務的場景之中。教育智能體進入教育領域，會快速滲透教育的全過程，影響與改革教育要素，推動人機協(xié)同教育走向新階段[7]。

（二）智能交互學習系統(tǒng)是數(shù)字教育資源的系統(tǒng)化形態(tài)

大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展引發(fā)以知識圖譜為底層支架，關聯(lián)測評庫、知識庫、虛擬實驗等多模態(tài)資源的交互學習系統(tǒng)的開發(fā)應用，成為支撐學生個性化、交互性學習的新資源形態(tài)，并推動數(shù)字學校、云上學校等學校服務功能的網絡化遷移。隨著虛擬現(xiàn)實技術的成熟發(fā)展，元宇宙、數(shù)字人、數(shù)字孿生等概念被提出并進行教育產品的應用開發(fā)，數(shù)字圖書館、數(shù)字博物館上線運行，教育智能體進入交互學習系統(tǒng)服務全過程，智能交互學習系統(tǒng)正在成為數(shù)字教育的最新形態(tài)，智能交互學習系統(tǒng)能夠構建強交互、沉浸性學習環(huán)境。例如：開發(fā)一個虛擬故宮交互學習系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能夠在現(xiàn)有虛擬故宮原型基礎上，以明清史的史學、文學等學科知識與能力等圖譜為基礎支撐，根據(jù)不同年齡與學習水平學習者的學習需要，建立測評庫與多模態(tài)知識庫，利用虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)建學習場景，嵌入智能導游、智能講解、智能學伴等智能體，支撐使用者利用穿戴設備、裸眼3D、智能眼鏡等設備進行交互學習。當一位初中學生進入虛擬故宮交互學習系統(tǒng)，學習者的數(shù)字畫像數(shù)據(jù)被帶入系統(tǒng)，系統(tǒng)分析學生明清史知識現(xiàn)有水平，在故宮中獲得對知識能力發(fā)展相適應場景化服務，學習者能夠跟場景中的智能體進行交互，獲得智能體的幫助，能夠與來自不同地方學習者共同交流。學習者的學習質量在操作、體驗、交流的過程中得到伴隨性的評價，評價結果隨學習者數(shù)字畫像數(shù)據(jù)帶回所在學校。

（三）智能學習中心支撐多場景學習的發(fā)生

傳統(tǒng)的學習中心被定義為促進學習和教育而設立的機構或場所，從學習中心是一個機構角度看，學校、社會培訓機構等是學習中心，學校內設立的教師發(fā)展中心、學生發(fā)展中心、社團組織，以及社區(qū)的老年學習中心等也是學習中心，能夠成為學習中心的一個最重要的因素是智力服務的存在，學習者能夠從教師、教練、指導者處獲得幫助，構成學習中心概念的核心因素是學習資源、學習場所與智力服務三個因素，而智能學習中心是在傳統(tǒng)學習中心的基礎上融入智能交互終端設備與教育智能體的產物[8]。

1.智能學習中心構成

隨著虛擬現(xiàn)實技術、人工智能技術等數(shù)字技術的發(fā)展，虛擬學習空間、虛實融合學習空間、數(shù)字學習空間等概念被提出，當前生成式人工智能推動大模型快速迭代，并與數(shù)字人、擬人機器人結合形成的教育智能體，正在以智能教師、智能學伴等角色進入教育教學全過程。教育智能體與數(shù)字學習中心的結合，會推動學習中心產生質的變化，進化為智能學習中心，本文把智能學習中心定義為：以智能體為核心，融合數(shù)字學習資源與自然交互設備，支持自主、合作、探究學習的智能化學習環(huán)境。

2.智能學習中心應用場景

智能學習中心是物理學習中心+智能體+智能終端設備融合構成的數(shù)字時代的新型學習中心，根據(jù)智能學習中心的應用場景，具體劃分為以下幾種形態(tài)。

（1）自主型智能學習中心：是指能夠為個體學習者提供個性化、精準化學習服務的智能學習中心，學習者在家庭、圖書館、學校等滿足個體學習的空間場所中利用平板+教育智能體、智能眼鏡+教育智能體、裸眼3D桌面系統(tǒng)+教育智能體等構成設備系統(tǒng)進行學習，學習者能夠利用自主學習中心獲得數(shù)字學校、數(shù)據(jù)場館等多種類型、功能的教育服務。

（2）交互型智能學習中心：是指能夠為一個小組或多個小組提供合作、探究學習的智能學習中心，交互型智能學習中心是對當前排排座式的教室結構的顛覆，它可以存在于學校、社區(qū)、圖書館、科技館、企業(yè)等物理空間中，設備環(huán)境根據(jù)具體教學需要在自主型智能學習中心基礎上進行增加。

（3）沉浸型智能學習中心：在實踐、實驗、技能訓練等教學環(huán)境中，提供交互操作、虛擬體驗等智能教師、智能學伴融入的教學服務。隨著人機交互技術的突破，人與虛擬環(huán)境的交互會變的更自然，沉浸型智能學習中心能夠更好解決過程性、程序性等傳統(tǒng)條件下不可達的問題，例如：探索火山噴發(fā)、進入現(xiàn)場探索核爆炸全過程等。

（四）智能伴隨性評價推動無邊界學習融合

學生者在家庭、學校、社會等場所利用智能學習中心進行學習，是教育智能化給教育帶來的必然趨向，家庭、科技館等社會場所中學習獲得納入學校評價體系是使家庭、學校、社會學習成為一個無邊界的學習整體的核心驅動力，是學歷教育階段建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會[9]，推動無邊界學習發(fā)生的引擎。利用穿戴設備、行身感知、眼動跟蹤等集成設備或傳感器獲取行為、表情等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的智能化與無感化，學習者在多學科、多層次智能交互學習系統(tǒng)所進行的自主選擇性學習、跨區(qū)域校際的合作學習及探究性學習等的學習質量在操作、體驗、交流的過程中得到伴隨性的評價，評價結果隨學習者數(shù)字畫像數(shù)據(jù)帶回所在學校。區(qū)塊鏈技術融通的，以知識圖譜、能力圖譜以及非智力因素數(shù)據(jù)采集標準支撐的教學全過程與全要素的長周期、連續(xù)性、多模態(tài)教學數(shù)據(jù)隊列獲取，使對學生素養(yǎng)的多維度追蹤與動態(tài)分析。個人動機、行為特征、學習偏好、認知習慣、態(tài)度傾向、學業(yè)質量等智能分析模型使過程評價、結果評價、增值評價、綜合評價能夠真正的融合實施。

四、教育智能化開辟鄉(xiāng)村有質量教育新路徑

利用技術促進鄉(xiāng)村教育發(fā)展實際有一個參照系，以城市教育為標準，把城市教育的經驗、模式向鄉(xiāng)村復制，但限于鄉(xiāng)村學校教師因素的影響，這種復制極其艱難，鄉(xiāng)村教育始終處于跑路，持續(xù)努力向城市教育靠攏。習近平總書記在中共中央政治局第五次集體學習時強調：“教育數(shù)字化是我國開辟教育發(fā)展新賽道和塑造教育發(fā)展新優(yōu)勢的重要突破口”，在教育智能化的優(yōu)勢開展顯現(xiàn)的當下，鄉(xiāng)村教育是不是能夠探索一條不完全依賴教師的新型發(fā)展路徑與發(fā)展模式，全面提升鄉(xiāng)村教育質量，促進教育公平。

（一）人工智能+科學教育的實踐

針對鄉(xiāng)村地區(qū)科學教育師資短缺導致的科學課程開不出，或科學課程由其它學科教師兼任，有課表無課程教學的現(xiàn)狀，本團隊提出：“人工智能+科學教育”的設想，利用交互型智能學習中心的理念，解決鄉(xiāng)村科學教育存在的現(xiàn)實問題，實現(xiàn)科學課程教育的過程性公平，整體實踐方案如圖2所示，方案由兩部分構成[10]：

1.科學課程交互學習系統(tǒng)

科學課程交互學習系統(tǒng)是以科學知識圖譜為基礎，支撐測評庫建設與學生學習過程性測評與學生學習質量數(shù)字畫像，微視頻、微課程、虛擬實驗等多模態(tài)數(shù)字教育資源實現(xiàn)與知識圖譜的關聯(lián)，教學空間支撐有能力的教師設計導學手冊，調用學生數(shù)字畫像，了解學生學習質量。

2.智能+科學學習中心

考慮“智能+科學學習中心”的可普及性及教育智能化在當前條件下能夠提供的教育服務功能，中心設備配置包括每三位學生一臺平板電腦，每位學生一本導學手冊，觸控一體機，智能教師是由大模型驅動的教育智能體，這種配置能夠保證2萬元人民幣的設備投入解決100人以下學校的教學需要。

3.實踐對象與效果

2024年上半年，實踐學校首批選擇了廣西融水苗族自治縣的2所中心小學與4所鄉(xiāng)村小規(guī)模學校（教學點）三年級全體學生。在廣西實踐一個學期的基礎上，為驗證模式的可復制性、可推廣性，2024年6月在甘肅甘南藏族自治州夏河縣兩所小規(guī)模學校進行了實踐。學生三人一小組，在教師組織下利用導學手冊進行小組合作學習，導學手冊由問題支架與活動支架構成，利用平板掃描二維碼或AR標記調用數(shù)字教育資源進行學習及進行評測，實踐取得良好效果。

（1）學習方式變革得以發(fā)生：在智能學習中心中，在教師組織下學生小組利用導學手冊進行的合作學習貫通了全部課程學習，學生能夠在2—3個課時的教師干預下進入良好的合作學習狀態(tài)，學生小組能夠順利完成問題支架與活動支架的學習活動。

（2）智能教師作用顯著：學生在碰到小組無法解決學習問題時，利用星火大模型獲得幫助，從學生不會提問，到提問，到針對性提問，到多次追問，學生問題意識與能力顯著提升。智能教師在一定程度上解決了鄉(xiāng)村科學課程由其它學科教師，教師學科知識與能力不足現(xiàn)象。

（3）科學實驗得到開展：學生利用導學手冊中嵌入的虛擬實驗進行探究學習，在教師組織下進行真實實驗，使過去閑置的科學實驗器材得到應用，學生實驗探究能力得到發(fā)展。

（4）學生學習質量大幅提升：在實驗前通過測試四年級學生對三年級教學內容掌握度與相應實驗能力，在三年級完成實驗后采用同一測試量表進行相同內容測評，對比分析表明采用新模式學習的學生對相同學習內容與實驗能力得到極大提升。分析原因，高數(shù)據(jù)差是由于實驗前的小規(guī)模學校科學課程教學沒有持續(xù)開展，科學實驗基本沒有開設造成的。實驗還在持續(xù)進行，對于實驗的詳細內容另文論述。

（二）“人工智能+課程教學”破解鄉(xiāng)村學校課程開設質量難題

“人工智能+科學課程教學”的模式嘗試了一種平臺服務高技術，教學與學習應用低技術能力要求或零技術能力要求的教學模式，教師、學生只要具體生活中使用手機的技術能力，就能夠利用智能學習中心組織課程教學與學生學習。在夏河縣一所小規(guī)模學校科學課程教師是由數(shù)學教師擔任，目前他們已經主動把這種模式向數(shù)學課程教學遷移。“人工智能+科學課程教學”的經驗向數(shù)學、語文等學科教學的改造性遷移，將形成“人工智能+鄉(xiāng)村學校教育”的新模式。核心素養(yǎng)的教育落實到學科教學體現(xiàn)在三個維度上，一是學科知識、二是學科能力、三是通識能力或叫一般性能力，第三種能力需要通過所有學科培養(yǎng)，最終形成脫離學科，伴隨終身的素養(yǎng)，如溝通能力、協(xié)作能力、問題意識與解決能力等。素養(yǎng)教育需要三者協(xié)同發(fā)展，這就需要變革傳統(tǒng)講授教學，推動合作、探究學習的發(fā)生。而小組合作學習是主題學習、項目學習等的核心，在城市學校，特別是當前社會認可優(yōu)勢學校這種變革幾乎沒有發(fā)生或很難發(fā)生。而“人工智能+科學課程教學”在鄉(xiāng)村小規(guī)模學校中兼任教師無障礙的在1—3周時間內能夠熟練運用智能交互導學系統(tǒng)（導學手冊+平臺）與智能學習中心組織教學，智能學習中心聚合教育智能體與智能交互學習系統(tǒng)能夠充分利用技術進行學習，而且引發(fā)了學生自主、合作與探究學習活動的發(fā)生，學生由被動學習走向了主動學習，消除數(shù)字鴻溝，學生學科知識與通識能力得到培養(yǎng)，課程學習質量得到顯著提升，當然，在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上這種模式還存在不足。

我們可以作出這樣一個判斷，智能學習中心支撐的“人工智能+學科課程”的模式能夠從根本上破解鄉(xiāng)村學校課程開不出，課程開不好的現(xiàn)實問題。破解課程開不出的問題：使鄉(xiāng)村學校在沒有課程專業(yè)教師的情況下開出課程，并能夠使課程學習達到較高質量，具有可持續(xù)性。破解開不好的問題：對于有專業(yè)教師的課程但質量不高情況，能夠有效推進人機協(xié)同教學，在提升課程開設質量的同時，促進教師專業(yè)發(fā)展。“人工智能+學科課程”的模式能夠系統(tǒng)性、持續(xù)性的破解由于鄉(xiāng)村教師結構性缺員、多因素交織的數(shù)字化教學能力不足所造成的城鄉(xiāng)教育質量發(fā)展相對差拉大的現(xiàn)實問題。教育智能化能夠使城鄉(xiāng)課程學習質量相對差進入縮小的新階段，是實現(xiàn)城鄉(xiāng)教育均衡發(fā)展的解決路徑，賦能鄉(xiāng)村教育公平。

（三）智能學習服務生態(tài)塑造鄉(xiāng)村教育新模式

“人工智能+科學教育”實踐探索是在無法獲得社會化、體系化智能學習服務的現(xiàn)狀下，采用可獲得的資源進行功能組合方案進行的，但實踐活動引發(fā)我們對教育智能化促進鄉(xiāng)村教育高質量發(fā)展的深層思考，從教育智能化賦能鄉(xiāng)村教育發(fā)展理論探討走向教育智能化促進鄉(xiāng)村教育高質量發(fā)展的規(guī)模化應用，需要從智能化學習服務生態(tài)建設，鄉(xiāng)村學校智能化學習中心建設、人機協(xié)同教學常態(tài)化應用等維度進行推進，需要實現(xiàn)以下幾方面的轉型發(fā)展。

1.從“超市式”資源服務供給向多類型智能交互學習系統(tǒng)服務轉型

數(shù)字教育資源的服務供給是教育數(shù)字化的重要措施，但長期形成的知識類數(shù)字教育資源聚合、共享服務的理念統(tǒng)治著資源供給的方式，通過構建知識類數(shù)字教育資源“超市”，希望通過為教師和學生提供豐富的資源服務，認為師生會主動選擇使用資源，改變教學模式與學習方式，但這種希望受限于師生數(shù)字素養(yǎng)，教學能力與學習能力等因素并沒有達到預期。隨著教育智能體、智能交互學習系統(tǒng)、智能學習中心等的出現(xiàn)與融合發(fā)展，數(shù)字教育資源服務的技術形態(tài)需要做出調整。

（1）課程交互學習系統(tǒng)的服務供給。課程交互教學系統(tǒng)包括課程平臺與數(shù)字教材兩個主要部分，數(shù)字教材是構建課程交互學習系統(tǒng)的關鍵，純數(shù)字教材在鄉(xiāng)村教育中普及的經濟條件還不成熟，混合型數(shù)字教材是務實的選擇。混合類數(shù)字教材編寫要以現(xiàn)代學習理論、教學理論與評價理論為指導，以問題支架、活動支架、伴隨評價、智能教師等為要素，對傳統(tǒng)紙質教材編寫理念與結構進行重塑，把主題學習、項目學習、單元教學等模式方法融合到數(shù)字教材之中，使混合型數(shù)字教材成為學生自主學習與合作學習的工具。平臺是支撐數(shù)字教材應用的技術保障，平臺通過整合知識類資源、學科工具、虛擬交互實驗、討論區(qū)等以二維碼、AR標記等方式嵌入數(shù)字教材提供服務。

（2）虛擬交互型與沉浸型智能學習系統(tǒng)的服務供給。針對鄉(xiāng)村學校沒有能力開設課程實驗教學、機器人教育、編程教育等需要大資金投入與教師高能力要求的教育活動，鄉(xiāng)村科技館、博物館等社會化教育占有不公平的現(xiàn)象。以教育游戲化學習、探究學習等理論為指導，整合教育智能體、虛擬探究場景等開發(fā)強交互、智能化、體驗性、操作性的虛擬交互型與沉浸型智能學習系統(tǒng)，支撐學生利用沉浸型智能學習中心進行學科實驗探究學習。這類系統(tǒng)需要企業(yè)、科研所及社會公共服務機構的社會化建設。

當然新型數(shù)字教育資源服務新生態(tài)的建設不僅僅是上述兩種類型，在教育智能化的發(fā)展過程中需要不斷探索、沉淀。

2.建設鄉(xiāng)村學校智能學習中心

技術促進教育公平、技術促進教育均衡，首先要保障鄉(xiāng)村教育能夠優(yōu)先，至少是與城市學校同步獲得技術使用的機會，在教育智能化的發(fā)展過程中，智能學習中心是智能化學習環(huán)境功能化類型，要實現(xiàn)教育智能化賦能鄉(xiāng)村教育變革與教育高質量發(fā)展，智能學習中心建設是基本條件保障，不同類型的智能學習中心與不同類型的智能學習系統(tǒng)共同構成學習服務體系，智能學習中心建設要與可獲得的智能學習系統(tǒng)類型有機結合。未來的鄉(xiāng)村學校需要在教學環(huán)境的功能與結構上進行體系化的設計，自主型智能學習中心、交互型智能學習中心、沉浸型智能學習中心等滿足不同教學與學習需要的多類型智能學習中心將是構成未來學校的基本組件。

3.人機協(xié)同教學的分層實施

教育智能化推動教學模式與學習方式變革的重心在于人機協(xié)同教學的實施，但在鄉(xiāng)村學校不能按常理解釋與照搬人機協(xié)同教學，鄉(xiāng)村學校教師現(xiàn)狀是設計人機協(xié)同教學的前提。針對科學、信息科技等由沒有學科背景的其它學校教師兼任是普遍現(xiàn)象，最主要解決的問題是常態(tài)化開出課程，并使課程具備較好的開設質量，在這種情況下，人機協(xié)同的教學是以機（智能教師+課程交互學習系統(tǒng)）為主人為輔，人類教師的主要作用是利用混合型數(shù)字教材（在當前無法獲得混合型數(shù)字教材的情況使用導學手冊作為替代方案）在智能學習中心中組織學習，智能學習中心在自習時間可向學生開放，成為學生利用混合型數(shù)字教材進行自主學習。由此形成“智能學習中心+課程交互學習系統(tǒng)”支撐的課外自主學習+課堂合作學習+智能教師問題解決與人類教師過程組織的人機協(xié)同教學模式。針對數(shù)學、語文等有專任教師，但課程教學質量不高，教師僅能采用講授教學模式開展教學情況，重點是推動教學模式與學習方式變革，提升課程學習質量，“智能學習中心+課程交互學習系統(tǒng)”同樣是其支撐條件，但在教學過程中，混合型數(shù)字教材引導的合作、探究學習為主，人類教師主要承擔教學組織、問題解決與總結提升的作用，智能教師與人類教師協(xié)同回答與解決學生問題。當然教育智能化促進鄉(xiāng)村教育變革不僅僅是上述兩種人機協(xié)同教學模式，虛擬交互型與沉浸型智能學習系統(tǒng)+沉浸型智能學習中心的應用會進一步推動鄉(xiāng)村教育人機協(xié)同教學新模式變革，但由于資源開發(fā)與中心建設成本與技術產品供給的完善性等問題，距離實踐應用還具有較大差距。

利用教育智能化破解鄉(xiāng)村教育現(xiàn)實問題是教育智能化促進鄉(xiāng)村教育過程公平與教育均衡發(fā)展的路徑與方向，教育數(shù)字化是我國開辟教育發(fā)展新賽道和塑造教育發(fā)展新優(yōu)勢的重要突破口這一命題可能會優(yōu)先在鄉(xiāng)村學校得以驗證，恰恰是鄉(xiāng)村學校結構性缺員，教學質量低、家長與社會壓力小這些不利因素，反而使在鄉(xiāng)村學校推進智能學習中心支撐的自主、合作、探究學習方式的變革受到的阻力更小，能夠更快速的普及應用，也許中國的教育數(shù)字化、教育智能化應該走農村包圍城市的路線。

參考文獻：

[1] UNESCO.Global Education Monitoring Report 2023：Technology in Education-A Tool on Whose Terms [M].Paris：UNESCO，2023.

[2] 九個人口大國北京宣言——E-9部長級會議[J].管理信息系統(tǒng)，2002，（2）： 8+7.

[3] 郭紹青，王浩楠.數(shù)字技術產品賦能教育創(chuàng)新發(fā)展[N].中國社會科學報，2022-09-13（08）.

[4] 郭紹青.教育數(shù)字化賦能新課程實施與教師培訓轉型策略研究[J].中國電化教育，2023，（7）：51-60.

[5] Holmes W，Miao F.Guidance for generative AI in education and research [M]. Paris：UNESCO Publishing，2023.

[6] 徐振國，劉志等.教育智能體的發(fā)展歷程、應用現(xiàn)狀與未來展望[J].電化教育研究，2021，42（11）：20-26+33.

[7] 盧宇，余京蕾，陳鵬鶴.基于大模型的教學智能體構建與應用研究[J].中國電化教育，2024，（7）：99-108.

[8] 唐燁偉，沈玉涵等.智能技術賦能網絡學習空間：錨點定位、模型重構與價值探求[J].電化教育研究，2021，42（5）：70-76+85.

[9] 習近平.習近平致國際教育信息化大會的賀信[N].中國青年報，2015-05-24（02）.

[10] 穆肅，周德青等.人工智能技術賦能下鄉(xiāng)村教育精準幫扶的實施模式與對策——以雙師專遞課堂為例[J].中國電化教育，2023，（9）：18-26.

作者簡介：

郭紹青：教授，博士生導師，研究方向為信息技術與教育、技術支持的教師專業(yè)發(fā)展、教育信息化發(fā)展戰(zhàn)略、大數(shù)據(jù)分析技術。

王家陽：在讀博士，研究方向為信息技術教育應用。

Educational Intelligence： A New Path for Technology to Empower Equitable Rural Education

Guo Shaoqing， Wang Jiayang

School of Educational Technology， Northwest Normal University， Lanzhou 730070， Gansu

Abstract： Addressing the gap between the ideal and reality of technological empowerment in urban and rural educational equity， this paper introduces the concept of a “middleware” that exists between technology and educational equity. It analyzes how the underdevelopment of this middleware affects the disparity in education between urban and rural areas， identifying the digital teaching capabilities of rural educators as the most critical factor influencing educational disparity and a primary cause of inequality in educational opportunities. Building on the discussion of characteristics and functions of educational intelligence， such as intelligent educational agents and smart learning centers， and supported by practical explorations in “Artificial Intelligence + Rural Science Education，” the article proposes a new path for educational intelligence. This path involves using “Smart Learning Centers + Interactive Curriculum Learning Systems” to solve the pressing issues faced by rural schools， such as the inability to offer a full curriculum or to deliver it effectively.

Keywords： intelligent education； urban-rural education equity； smart learning center； human-machine collaborative teaching

收稿日期：2024年10月23日

責任編輯：宋靈青