人工智能在教師專業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用

李卉萌 董麗麗

摘? ?要：人工智能作為新興技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，作為重點關(guān)注教師專業(yè)發(fā)展的國際組織，國際教師問題工作組積極參與聯(lián)合國教科文組織于2019年舉辦的“移動學(xué)習(xí)周”，討論人工智能在支持教師及教師專業(yè)發(fā)展中的作用，并依據(jù)討論內(nèi)容發(fā)布《探索使用人工智能以支持教師及教師發(fā)展》報告供全球參考。文章分析并解讀其內(nèi)容，深入了解人工智能應(yīng)如何促進教師發(fā)展，并提出四點啟示，以期為我國在支持教師發(fā)展領(lǐng)域更好地應(yīng)用人工智能提供借鑒。

關(guān)鍵詞：人工智能? 教師發(fā)展 數(shù)字素養(yǎng) 智能教育

為深入了解并探索人工智能在支持教師及教師發(fā)展方面的具體應(yīng)用，聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）與國際教師問題工作組（International Task Force on Teachers）共同發(fā)布《探索使用人工智能以支持教師及教師發(fā)展》（Exploring the Use of Artificial Intelligence to Support Teachers and Teacher Development，以下簡稱《教師發(fā)展》）報告。本文主要對該報告內(nèi)容進行解讀與分析，并提出人工智能在促進教師專業(yè)發(fā)展方面的建議。

一、報告發(fā)布背景

人工智能在教育中的應(yīng)用是當(dāng)前世界各國關(guān)注的焦點，出于對這一問題的關(guān)切，UNESCO于2019年“移動學(xué)習(xí)周”（Mobile Learning Week）重點關(guān)注的問題之一便是人工智能與教育可持續(xù)發(fā)展[1]。“移動學(xué)習(xí)周”共包含4個主題，分別是“全球會議”“政策論壇”“專題研討會”“戰(zhàn)略實驗室”。“戰(zhàn)略實驗室”共包含6個活動，分別聚焦不同的人工智能應(yīng)用主題，其中戰(zhàn)略實驗室5探討的主題是使用人工智能以支持教師和教師發(fā)展[2]。作為UNESCO的合作伙伴，國際教師問題工作組一直致力于關(guān)注教師專業(yè)發(fā)展，提升教師在教育工作中的地位，不斷創(chuàng)新面向教師的支持政策，并為教育領(lǐng)域培養(yǎng)合格、有能力、專業(yè)技能過硬的教師群體[3]。為了解人工智能與教師專業(yè)發(fā)展應(yīng)如何進行有效結(jié)合，國際教師問題工作組派出40余位專家參加2019年“移動學(xué)習(xí)周”的戰(zhàn)略實驗室5，深入探討人工智能在支持教師和教師發(fā)展方面的潛力，并依托討論內(nèi)容于2019年6月6日在國際教師問題工作組和UNESCO兩個平臺聯(lián)合發(fā)布《教師發(fā)展》報告。[4]

由于政策、資金等多種問題，針對教師的培訓(xùn)時間和次數(shù)不夠，愈發(fā)缺少訓(xùn)練有素的教師，加上逐年增加的學(xué)生數(shù)量，師生比逐漸降低，很多學(xué)生難以得到教師的關(guān)注和反饋。《教師發(fā)展》報告指出，面對目前不容樂觀的教育現(xiàn)狀，人工智能在極大程度上可能是改善這一教育現(xiàn)象的重要方法之一。人工智能作為一種新興技術(shù)，通常被用于建立能夠獨立執(zhí)行復(fù)雜分析任務(wù)的計算機系統(tǒng)，其雖不能替代教師角色，但能夠為教師和學(xué)生提供一定的支持服務(wù)，重新塑造和定義未來的教育體驗。《教師發(fā)展》報告共分為四部分，主要介紹了當(dāng)下人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用的背景和重要意義、人工智能在支持教師教學(xué)和專業(yè)發(fā)展方面的具體應(yīng)用、關(guān)于人工智能應(yīng)用過程中問題的討論、對人工智能促進教師發(fā)展的總結(jié)和建議[5]。通過對上述四部分進行詳細(xì)說明，報告旨在幫助各國了解在支持教師及教師發(fā)展方面，人工智能可推進的方向以及應(yīng)用時需要注意的問題。

二、人工智能在支持教師

和教師發(fā)展方面的應(yīng)用

（一）促進教學(xué)活動自動化，幫助教師減負(fù)

人工智能可以促進教學(xué)活動自動化，減少教師的重復(fù)性勞動，以便其更好地將注意力關(guān)注在提升自身專業(yè)能力和教學(xué)質(zhì)量上。其中，在課程知識傳授方面，人工智能可以為教師提供在課程改進方面的建議。例如，當(dāng)教學(xué)內(nèi)容或材料中存在的知識空白使學(xué)生無法理解某些概念時，導(dǎo)致大部分學(xué)生在作業(yè)中提交了錯誤答案，而教師未能及時意識到教學(xué)中此方面的疏忽，此時人工智能系統(tǒng)將為教師發(fā)送提醒，并據(jù)此為學(xué)生定制一條相關(guān)的作業(yè)提示信息，幫助學(xué)生在再次遇到涉及該概念的作業(yè)時，能夠得出正確答案。教師也可根據(jù)人工智能系統(tǒng)的提醒對教學(xué)內(nèi)容做出修改，補充必要的課程知識。這一用途有助于確保學(xué)生在接下來相關(guān)概念的學(xué)習(xí)中獲得及時反饋，同時減輕教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)。此外，在課程評估方面，聯(lián)合國教科文組織統(tǒng)計研究所（UNESCO UIS）發(fā)布的《2019年世界教師日概況介紹》（World Teachers Day 2019 Fact Sheet）數(shù)據(jù)顯示，英國有56%的教師表示教育數(shù)據(jù)的收集和處理給自己增加了不必要的工作負(fù)擔(dān)，2/3的美國教師缺乏使用數(shù)據(jù)改善教學(xué)質(zhì)量的能力[6]。由美國加州大學(xué)伯克利分校研發(fā)的人工智能程序Gradescope涉及計算機科學(xué)、物理、工程學(xué)等多個學(xué)科，使用優(yōu)化評分和反饋實踐的技術(shù)，幫助教師批改作業(yè)和試卷，并針對學(xué)生情況給出詳細(xì)且有據(jù)可查的統(tǒng)計數(shù)據(jù)報告，教師無需自己進行作業(yè)數(shù)據(jù)的采集和分析就可以了解學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況，從而優(yōu)化教學(xué)計劃和策略。[7]

因此，《教師發(fā)展》報告建議，教師在進行課程設(shè)計時可適當(dāng)在某些教學(xué)環(huán)節(jié)中使用虛擬學(xué)習(xí)工具，將面授教學(xué)轉(zhuǎn)為與人工智能相結(jié)合的混合式教學(xué)。當(dāng)人工智能驅(qū)動的虛擬現(xiàn)實技術(shù)開始發(fā)揮其教育優(yōu)勢時，教師也不必花費時間過分關(guān)注學(xué)生的作業(yè)和反饋問題，進而能夠?qū)Ｗ⒂谡n程知識的呈現(xiàn)，更好地進行教學(xué)設(shè)計。

（二）開發(fā)人工智能平臺，提升教師數(shù)字建課素養(yǎng)

在教師專業(yè)發(fā)展方面，《教師發(fā)展》報告指出，教師需要了解并學(xué)會使用人工智能技術(shù)，以便進行課程設(shè)計和教學(xué)安排。因此，報告建議教育部門可開展數(shù)字化培訓(xùn)，或建設(shè)人工智能平臺，為教師提供接觸、使用智能技術(shù)的機會，教師在日常的課程實踐中就可以提升數(shù)字素養(yǎng)。例如，聯(lián)合國教科文組織圣雄甘地和平與可持續(xù)發(fā)展教育研究所（UNESCO MGIEP）自主設(shè)計的數(shù)字平臺FramerSpace[8]，為教師提供了接觸、使用數(shù)字建課平臺的機會，教師能夠直觀地感受人工智能的優(yōu)勢，并在實踐中提升使用人工智能技術(shù)進行建課、教學(xué)的能力。該平臺由人工智能驅(qū)動，允許教師、課程設(shè)計者、教育決策者使用該平臺自主開發(fā)和構(gòu)建課程，鼓勵參與者共同開發(fā)課程內(nèi)容并參與討論。FramerSpace所使用的敏捷設(shè)計方法（agile design approach）增強了平臺的靈活性，允許用戶之間的協(xié)作開發(fā)，其中模塊化工具包（modular toolkit）建課工具允許教師自主嵌入文本、視頻、日志等教學(xué)內(nèi)容，從教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定、課程整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，到教學(xué)資料中具體的動畫顯示、背景音樂選擇，完全由教師自主完成，同時數(shù)據(jù)洞察儀表盤（data insight dashboard）工具的嵌入式分析功能能夠幫助教師識別課程中教學(xué)目標(biāo)未完成的部分，并提醒教師對處于退課邊緣的學(xué)習(xí)者采取積極的溝通行動。

（三）改變教師角色，使教師成為教學(xué)的促進者

人工智能改變教師角色使其成為教學(xué)的促進者。基礎(chǔ)性的知識技能教學(xué)任務(wù)可由人工智能教師代勞，如輔導(dǎo)學(xué)生完成簡單的數(shù)學(xué)運算、寫作等學(xué)習(xí)任務(wù)，但對于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的發(fā)散思維和創(chuàng)造能力等高階認(rèn)知策略這樣的教學(xué)任務(wù)，仍需要現(xiàn)實中的教師。例如，對于在線教育，人工智能系統(tǒng)可實時監(jiān)測學(xué)生的學(xué)習(xí)和進步情況，并向教師說明每個學(xué)生需要注意的問題，有助于解決學(xué)生的偏科問題。因此在多數(shù)情況下，特別是采用在線教學(xué)或翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的學(xué)校，人工智能已能夠進行評分等工作，甚至可以通過編程為學(xué)生提供查找專業(yè)知識和學(xué)業(yè)信息的渠道。此時教師的角色已從知識的傳授者轉(zhuǎn)為教學(xué)的促進者和引導(dǎo)者，其任務(wù)主要是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，保障學(xué)生在在線社區(qū)中能夠進行正常的人際交往。以印度哈里亞納邦學(xué)校教育部（The Department of School Education in Haryana State）在1500所學(xué)校實施的人工智能教育項目[9]為例，該項目通過人工智能技術(shù)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進度并向教師匯報;使用自動分級技術(shù)，對學(xué)生提交的作業(yè)進行樣本分析，以提高機器的自動評分效果;收集學(xué)生的搜索查詢記錄進行數(shù)據(jù)的積累，從而為學(xué)生提供相關(guān)內(nèi)容的智能推薦;在教學(xué)內(nèi)容方面，采用程序教學(xué)模式，教師將課文分成小塊內(nèi)容輸入人工智能系統(tǒng)中，由系統(tǒng)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)指南、作業(yè)、章節(jié)總結(jié)等學(xué)習(xí)輔助材料;在遠程教學(xué)中，人工智能還被賦予助教的角色，幫助教師回復(fù)學(xué)生的提問。目前該人工智能教育項目已在教學(xué)的各個方面為教師提供了便利，不僅在學(xué)校擔(dān)任著教學(xué)助教的角色，也促進了教師角色的轉(zhuǎn)變。

（四）實現(xiàn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，幫助教師提高教學(xué)質(zhì)量

人工智能技術(shù)有助于實現(xiàn)學(xué)生的個性化、自適應(yīng)學(xué)習(xí)，從而提高教學(xué)質(zhì)量，這是人工智能在教育中應(yīng)用的重要目標(biāo)，也是人工智能為教師提供支持的關(guān)鍵所在。例如，可汗學(xué)院（Khan Academy）的人工智能教育項目能夠根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)定制個人學(xué)習(xí)計劃，響應(yīng)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求，并幫助學(xué)生重復(fù)其薄弱知識點，從而幫助每個學(xué)生達到學(xué)習(xí)目標(biāo)。在人工智能的輔助下，不同認(rèn)知層次的學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)在同一個班級內(nèi)學(xué)習(xí)，即使學(xué)生的學(xué)習(xí)步調(diào)不盡相同，在技術(shù)及時的幫助和支持下也都能完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

此外，試錯是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵部分，但學(xué)習(xí)內(nèi)容的重復(fù)試錯則會使學(xué)習(xí)陷入癱瘓狀態(tài)，特別是對于容易受到外界環(huán)境影響的場依存型學(xué)生來說，教師的反復(fù)反饋和糾正可能會導(dǎo)致其產(chǎn)生對學(xué)習(xí)的厭煩和恐懼。一個由人工智能驅(qū)動的計算機系統(tǒng)能夠讓學(xué)生在一種更加溫和的在線環(huán)境下學(xué)習(xí)，逐漸擺脫重復(fù)錯誤所造成的緊張心理。荷蘭烏特勒支應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的阿基米德研究所（Archimedes Institute of the University of Applied Sciences Utrecht）創(chuàng)建了虛擬現(xiàn)實實驗室，致力于開發(fā)與學(xué)生個人學(xué)習(xí)目標(biāo)直接相關(guān)的個性化學(xué)習(xí)環(huán)境。實驗室制作的第一個教育產(chǎn)品是一個名為“展現(xiàn)影響力”（presenting with impact）的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用程序（VR-app），學(xué)生需要有一部智能手機，進入虛擬現(xiàn)實實驗室并安裝好該應(yīng)用程序，而后可以獨立遵循個性化學(xué)習(xí)軌跡，專注于自身演講和表達技能的提升。在使用的過程中，學(xué)生能夠獲得演講專家的單獨指導(dǎo)，在不同的虛擬聽眾面前練習(xí)演講，并接受程序給出的其在演講期間關(guān)于眼神接觸、語速、演講頻率、聲音大小的反饋。這說明人工智能已從定量反饋逐漸向定性反饋轉(zhuǎn)變，并能用來培養(yǎng)學(xué)生的特定技能，教師只需要階段性地了解其學(xué)習(xí)情況，把控好學(xué)生的整體學(xué)習(xí)軌跡即可。

（五）啟用數(shù)據(jù)分析，邁向智能教育

針對當(dāng)前在線學(xué)習(xí)資源種類繁多且容量巨大的問題，人工智能可幫助教師為學(xué)生選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，提升教師發(fā)現(xiàn)和篩選信息的方式。從學(xué)生選課到就業(yè)，智能數(shù)據(jù)收集和分析系統(tǒng)發(fā)揮著不可或缺的作用，也將進一步改變高等教育，滿足學(xué)生的就業(yè)培訓(xùn)需求，使學(xué)生順利度過人生不同階段的過渡期。此外，在結(jié)合學(xué)生的個人能力和興趣的情況下，人工智能也可為其推薦最合適的學(xué)校和專業(yè)。例如，埃及愛資哈爾大學(xué)（Al-Azhar University）啟用智能代理技術(shù)（intelligent agent technology）建立學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，開發(fā)自適應(yīng)、個性化課程，組織智能電子考試等[10]。為了設(shè)置動態(tài)的個性化課程，人工智能也可以被用來收集在校學(xué)生信息，并對學(xué)生以往的檔案記錄進行整合和分析，以了解學(xué)生的行為、偏好、需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格。智能代理技術(shù)通過分析學(xué)生的行為為學(xué)生設(shè)計個性化課程。為了減輕教師的備課負(fù)擔(dān)，愛資哈爾大學(xué)還使用數(shù)據(jù)分析為教師提供詳細(xì)的課程信息，并建立基于個性化和先行課程的智能電子考試系統(tǒng)，目前該學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)仍在不斷完善。

三、對我國人工智能促進教師發(fā)展的啟示

（一）制定國家人工智能應(yīng)用政策，避免教師產(chǎn)生職業(yè)危機感

我國應(yīng)制定明確的人工智能應(yīng)用政策，界定人工智能應(yīng)用的范圍和程度。教育決策者應(yīng)考慮到，教師可能會把人工智能視為降低教育成本的直接方法，認(rèn)為人工智能將會取代自身的位置，從而產(chǎn)生職業(yè)危機感。因此，國家政策的制定應(yīng)公開透明，詳細(xì)列出技術(shù)可能的具體應(yīng)用情況，明確承認(rèn)教師地位，確保教師的權(quán)利和工作條件受到保護[11]。針對算法偏差可能導(dǎo)致的教育偏見等問題，國家也應(yīng)將人工智能投資與網(wǎng)絡(luò)安全的平行投資相匹配，保護教育系統(tǒng)的完整性，并盡最大力度保障教師的權(quán)益，慎重考慮人工智能在協(xié)助教師方面的作用和使用程度。

（二）提供人工智能教育與培訓(xùn)，提升教師數(shù)字素養(yǎng)能力

人工智能能夠及時向教師匯報課程變化情況，促進同行學(xué)習(xí)與交流，支持教師專業(yè)發(fā)展，同時也讓教師教學(xué)變得更加生動有趣。但目前我國大部分教師仍存在一定的問題，如教師的計算機或數(shù)字素養(yǎng)不足，缺乏使用人工智能技術(shù)創(chuàng)設(shè)虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境等專業(yè)知識和技能，短期內(nèi)難以將自己的親身觀察和評估與人工智能跟蹤數(shù)據(jù)結(jié)合起來以監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)情況等。各級教育部門可根據(jù)具體情況開展提升教師數(shù)字素養(yǎng)的教育或培訓(xùn)，改善教師群體在技術(shù)應(yīng)用上的排斥觀念和技能缺失現(xiàn)象。國家也可考慮加大力度對教師培訓(xùn)部門或機構(gòu)的強化升級，為教師制定明確的數(shù)字素養(yǎng)培訓(xùn)計劃，并監(jiān)督各部門落到實處。

（三）關(guān)注弱勢、偏遠地區(qū)教師群體，增加資金投入

數(shù)字技術(shù)在教育中的應(yīng)用將加劇我國的數(shù)字鴻溝現(xiàn)象，對處于偏遠地區(qū)的教師群體來說，學(xué)校的硬件、軟件等基礎(chǔ)設(shè)施遠沒有達到國家平均水平，多數(shù)教師不具備基本的數(shù)字技能，如簡單地操作計算機等，因而無法滿足學(xué)生基本的學(xué)習(xí)需求，當(dāng)?shù)亟逃到y(tǒng)也無法提供足夠的資金以發(fā)展數(shù)字技術(shù)在教育中的應(yīng)用，而人工智能的介入也將在更大程度上造成教師群體乃至整個教育系統(tǒng)之間的數(shù)字?jǐn)鄬印铱杉哟蠼逃顿Y力度，使用多種融資渠道，做好各地區(qū)調(diào)控工作，為處于弱勢的教師群體提供足夠的資金和政策支持，逐步完善各地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

（四）替代重復(fù)性工作，減輕教師行政事務(wù)負(fù)擔(dān)

除教學(xué)任務(wù)外，教師還需要處理班級瑣事、學(xué)校任務(wù)等行政事宜，其中大部分工作可被歸為重復(fù)性任務(wù)。人工智能有潛力并應(yīng)適當(dāng)?shù)卮娼處熖幚砩鲜鲂姓聞?wù)，使教師能夠更好地輔導(dǎo)或指導(dǎo)學(xué)生，接受專業(yè)培訓(xùn)并發(fā)展專業(yè)技能。在數(shù)據(jù)收集和處理方面，我國可借鑒別國發(fā)展經(jīng)驗，并根據(jù)當(dāng)前教育現(xiàn)狀做出適當(dāng)調(diào)整，如使用人工智能開發(fā)或升級教育管理信息系統(tǒng)，為教育管理者、教師和學(xué)生及時地提供其所需的教育資源和數(shù)據(jù)，有效減輕教師的事務(wù)性工作負(fù)擔(dān)。[12]

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編輯 王亭亭? ?校對 朱婷婷