智能技術(shù)喚醒學生自我決策的研究

■翟佳莉，李華

日新月異的變遷下，整個社會被科技帶入另一個更高級的時代——人工智能時代，新鮮的環(huán)境賦予了事物新鮮的血液。在受到極大的重視后，人們大力開展智慧教育應(yīng)用工作。2017年，“人工智能”概念首次登上我國政府工作報告，通過相繼發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《促進新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃（2018-2020年）》等國家層面的人工智能發(fā)展政策，明確國家將大力搶抓人工智能發(fā)展的重要戰(zhàn)略機，推動經(jīng)濟社會整體發(fā)展[1]。尤其是近幾年，人工智能與教育融合發(fā)展，開辟出新的教育領(lǐng)域，可也正是由于當下新興智能教育的廣泛應(yīng)用缺乏學生角度的認知，需要我們從頭審視技術(shù)，進行技術(shù)的認知，重中之重是從教育本身需求出發(fā)、從根本上了解智能教育、了解理論根基，以主導人工智能加入到教育領(lǐng)域，從而賦能教育、賦能課堂、賦能學生。

一、智能教育——回歸教育起點

人工智能開辟教育領(lǐng)域新格局，助推教育革新并發(fā)揮著潛能，雖暫時解決了教育工作者的燃眉之急，但沒有在起點上認真考慮學習者主體的感受與想法。孫田琳子與沈書生等人認為，教育有其自身的使命和責任，教育行業(yè)在極力逢迎新技術(shù)的沖擊時，仍需反思人工智能技術(shù)在教育中的運用是否存在尺度問題[2]。如何將教育最優(yōu)化？優(yōu)化的首要對象是誰？這都有必要進一步考量。劉丙利等人認為，實現(xiàn)人的解放，實現(xiàn)教育立德樹人的歷史使命，必須廓清智能時代的教育理念及技術(shù)觀點，還人工智能與教育不確定性以各自本真面目，消解技術(shù)帶來的教育風險[3]。技術(shù)帶來的教育風險不勝枚舉，教育資源如同亂花漸欲迷人眼一般，吸引學習者眼球的同時卻迷糊了他們的腦容量甚至思維，因此規(guī)避風險已經(jīng)刻不容緩。祝智庭等人認為，不管人工智能如何發(fā)展，人本才是未來時代的教育宗旨，須理解教育活動本質(zhì)并發(fā)現(xiàn)規(guī)律，以促進人和機器智能的協(xié)同發(fā)展[4]。孟翀、王以寧認為，我國人工智能教育仍處于起步階段，教育實踐者與研究者對人工智能仍然缺乏客觀認識和理性認識[5]，因此有必要利用基礎(chǔ)性理論，全面審視教育領(lǐng)域人工智能的研究。梁迎麗等認為，教育單純依靠科學技術(shù)的進展還遠不足夠，只有進一步進行哲學思考和價值判斷，才能破解當前人類社會中存在的主要問題。面對沖擊與矛盾，我們不得不回到生命的起點，從人的角度重新開啟關(guān)于人、生命、教育的哲學思考和價值選擇[6]。

隨著智能技術(shù)的更新和教育的發(fā)展，人工智能教育的內(nèi)涵和應(yīng)用模式也在不斷創(chuàng)新。不同學者從不同視角和層次對人工智能教育的含義進行討論和界定。孟翀、王以寧認為人工智能教育概念的復雜性有其緣由，人工智能本身是一門跨學科的交叉領(lǐng)域，不同學科領(lǐng)域的審視角度不同，自然會賦予不同內(nèi)涵[7]。而且，人工智能教育囊括的內(nèi)容不斷變化，這種改變也難以用精確的言語進行描述。人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域引發(fā)了多種不同以往的智能+概念，其應(yīng)用形式在不斷更新，相應(yīng)的內(nèi)容也會更替。楊欣將人工智能教育的內(nèi)涵定義為：以人工智能為鏡，反思現(xiàn)有教育的“緩慢”，使之更加智能化[8]。這可以說是將人工智能作為一面時刻反思和前進的明鏡，人工智能越有用，人類的智慧越發(fā)達；反之，若人工智能對教育無效或是阻礙，我們就要反思應(yīng)用是否適切。彭紹東闡明了智能教育含義的三類陳述，并總結(jié)出這三類含義的不足之處[9]，濃縮了人工智能教育的新定義：人工智能教育包括兩個方面，即以智能技術(shù)為依托的教育和以人工智能為內(nèi)容的教育。前者又稱智能化的教育。智能化教育利用技術(shù)，通過工具自動分析和實施對學習者、教學者、教學內(nèi)容、教學媒體及教與學環(huán)境的精準干預(yù)，支持個性化學習和大規(guī)模教學，形成教育智能生態(tài)，實現(xiàn)高教育績效的理論與實踐。后者屬于智能科技教育，包括人工智能知識教育、人工智能應(yīng)用能力教育和人工智能情感教育。

綜上，智能教育席卷而來，更重要的是重新回到教育起點，重新探討從學習主體出發(fā)的智能化學習。本文所指的智能化教育是智能環(huán)境中的智能化教育，是關(guān)于在課堂或?qū)W習活動中應(yīng)用智能技術(shù)來提高學生學習成效，并發(fā)揮人工智能技術(shù)的教育價值與功能的教育。智能環(huán)境擁有廣闊豐富的學習資源，這對于成年人或是適應(yīng)性超強的學習者而言，能夠優(yōu)化學習體驗、完善學習策略等，但對于那些處于稚嫩與青春期的初中生學習者來說，自己的學習目標很難聚焦，學習管控能力也不高，再加上隨智能時代應(yīng)運而生的多種智能技術(shù)在應(yīng)用時很少從學習者主體角度探討智能教育，因而往往帶來各種弊端。因此，本文從學習者出發(fā)，基于相關(guān)理論基礎(chǔ)，解決處于智能環(huán)境中的學習者面對海量無從下手的學習資源時，該如何學習并做出正確的價值判斷與自我決策。

二、具身認知理論、個性化理論與智能教育的關(guān)系

（一）具身認知理論

20世紀80年代興起了對具身認知的研究。這是認知科學發(fā)展的一個新的研究趨勢。由于具身認知從一個新的角度看待學生的學習、教師的教學和學校的組織，它被認為會對教育領(lǐng)域帶來深遠的影響。究竟何為“具身”，什么是“認知”？具身理論認為認知植根于身體物理行為，經(jīng)驗建構(gòu)于具身體驗交互，認知與思維形成于身體、心靈和環(huán)境的交互作用中[10]。心為主，身為賦，身心俱佳才會得到更深刻的認知。

具身認知主張認知、身體和環(huán)境是不可分割的。想要精準感知外界事物，身心合一尤為關(guān)鍵。由于現(xiàn)實世界的復雜性和技術(shù)發(fā)展的局限性，很難真正還原客觀世界，增強對象的感知而忽略其他，這也是一種常見的技術(shù)手段[11]。身心兩者之間需要在情境中加以練習與感知，身心具備的交互才有意義，即所謂的知行合一。

在復雜情景中，更有用的是經(jīng)驗與重復，可身體及其與環(huán)境的交互經(jīng)驗究竟如何對認知產(chǎn)生正向作用？此時，技術(shù)的作用顯得極為重要。技術(shù)的發(fā)展為學習提供了便利，為教學提供了動力，為交流互動提供了多種途徑。王辭曉提出，技術(shù)供給對具身參與的認知網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)影響，并且具身參與受技術(shù)供給和認知發(fā)展階段的共同影響[12]。在智能背景下應(yīng)運而生的智能教育需要智能技術(shù)這一“永動機”來續(xù)航，再者，有身心具備的環(huán)境經(jīng)驗，讓學習者感知學習。具身認知體驗便與智能教育相輔相成。

（二）個性化理論

個性化學習是高級階段技術(shù)與教育深度融合的表現(xiàn)，是以機器學習和深度學習為關(guān)鍵支撐的人工智能技術(shù)的回歸。個性化學習是一種自我督導的學習方式。個性化學習是一種理念，遵行“以學習者為中心”的教育思想，為學習者提供“可因材施教”的教育教學策略。目前，這一定義最能體現(xiàn)智能時代的個性化學習理念[13]。教育提倡以人為本，就應(yīng)該以人的個性化為本。

智能教育在智能技術(shù)的飛速發(fā)展下日益更新，并走入學校課堂，人機“雙師”課堂代替了教師的言傳身教，能夠更多考慮學生的個性發(fā)展，推送適合每個學生學習的優(yōu)質(zhì)資源與差異化學習策略。智能設(shè)備的日漸普及、人工智能技術(shù)的深度突破以及智能教育被逐漸熟知，使得個性化學習的服務(wù)模式變得清晰，并逐漸嘗試初步的探索。

基于此，智能教育在課堂中的應(yīng)用更加偏向于人機協(xié)同發(fā)展，人類智能與機器智能結(jié)合形成的結(jié)果之一就是個性化服務(wù)，智能個性化服務(wù)進階了以往的個性化服務(wù)，將選擇權(quán)交給了智能服務(wù)終端，終端根據(jù)學習者的具體學習情況，通過分析數(shù)據(jù)，推送資源。個性化學習也是解決新時期教育資源豐富與學習者資源需求不平衡矛盾的主要途徑[14]。

三、智能技術(shù)喚醒學生自我決策

智能教育是以智能技術(shù)為支撐，涉及基礎(chǔ)支撐、技術(shù)架構(gòu)、智能應(yīng)用、多元保障等多要素、多層次的復雜生態(tài)系統(tǒng)[15]。在技術(shù)之上，起引領(lǐng)作用的是基礎(chǔ)理論，然而教育領(lǐng)域的人工智能還未形成體系化的理論指導，學習者智能環(huán)境中學習的基礎(chǔ)性支撐不夠。學習者在智能化環(huán)境中的學習也會變得漫無目的、迷惘。

（一）具身感知：喚醒-交互-理解

羅川蘭等人認為，在具身認知的指導下進行教學，如在動態(tài)教學視頻中添加簡單的手勢或示范動作、創(chuàng)建三維虛擬環(huán)境、使用體感交互等技術(shù)，可以提高教學效果。身體是感知的主體，要求參與真實情境的認知活動往往需要身體直接體驗，通過體驗來喚醒認知結(jié)構(gòu)。增強學生的身體體驗，便于理解知識，提高學習效率。沉浸式技術(shù)與人工智能技術(shù)的發(fā)展為具身學習環(huán)境的構(gòu)建提供了有力的技術(shù)支持[10]。

具身認知理論注重身體及其經(jīng)驗，借助技術(shù)環(huán)境，身體與經(jīng)驗的沉浸式體驗?zāi)軌颢@得更多的感知交互。在喚醒身體動能的同時，也伴隨著體感交互。人工智能時代，機器已經(jīng)從一個單調(diào)的工具變成了一個真正的本體，人機交互是智能教育的學習方式之一，人類智能與機器智能能夠彼此豐富認知智能，達到強交互的目標。

人與機器的互動，也能增加人與人的互動。良好互動的前提是具有較好的理解能力，正是分享和投射人、機的互動，使人們能夠組織和理解無限的經(jīng)驗，不言而喻地理解與他人互動，并使人們能夠通過使用具身思維進行智能化和有意義的學習。此外，隨著當前人工智能技術(shù)的發(fā)展，學習者模擬情境的應(yīng)用范圍和逼真度也需要提高[11]。學習者相互感知、信任與理解，通過良好的學習共同體來提高學習效率，推進學習者升級思維，走向高階思維的發(fā)展。但這還不能達到教育變革與整合的要求。大力提倡在智能教育中身心具備，尤其是身的覺醒與感悟，是當下的一個教育追求。

圖1 具身感知：喚醒-交互-理解

（二）個性化：自我決策

在大力推送多元化資源的同時，我們往往容易忘卻了學習主體——人。雖然推送資源依據(jù)了學習者的個性化條件和特征，卻沒有完全發(fā)揮出學習者的主體性。此時，有必要在學習者個性化學習的基礎(chǔ)上開展智能學習。個性化學習與發(fā)展是智能教育發(fā)展階段的新訴求，學習者建模是個性化學習的核心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以為個性化學習提供智能決策支持。

數(shù)字孿生也被認為是在“智能+”校園生態(tài)系統(tǒng)中實現(xiàn)真正意義上的數(shù)據(jù)即服務(wù)的重要途徑。盡可能模仿學習者的學習過程，預(yù)測學習者的行為狀態(tài)，提高學習任務(wù)成功的概率。在虛擬世界刻畫出學習者畫像，形成一個與真實世界學習者如出一轍的虛構(gòu)畫像，方便學生做出適合于當下學習狀態(tài)的正當決策。為了對學習者進行有針對性的智能化教育，刻畫學習者的學習姿態(tài)尤為重要[16]。當然，隨著數(shù)字孿生技術(shù)在教育中的應(yīng)用從物理空間延伸至學習者本身，研究體系逐步健全，未來，基于數(shù)字孿生技術(shù)的學習者建模，將會成為促進學習者個性化學習的有力保障與支撐。

智適應(yīng)學習是自適應(yīng)學習的優(yōu)化升級，其本質(zhì)是人工智能技術(shù)支持下的自適應(yīng)學習。智適應(yīng)學習是指利用人工智能技術(shù)檢測學生當前的學習狀態(tài)和知識水平，預(yù)測其未來的學習趨勢，從而智能推薦最佳的學習內(nèi)容和學習路徑，以滿足學生個性化學習的學習理念。智適應(yīng)的學習能夠很好體現(xiàn)出智能教育的優(yōu)勢，是個性化學習的進階形式，因材施教，針對性強，也能給出學習者足夠的空間進行知識價值的判斷。

基于個性化學習理論的智能教育讓學習者擁有更多的自我空間，掌握自己學習的主動權(quán)和自主權(quán)。個性化學習及資源推送是解決智能教育生態(tài)系統(tǒng)中學習者知識迷航的重要措施。

四、結(jié)語

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域體現(xiàn)出不同于其他技術(shù)的價值與魅力，從而與教育無縫銜接與整合，促進教育與教育智能的發(fā)展，提升學習者高效學習的能力，最終形成人類智能與人工智能融合的學習生態(tài)系統(tǒng)。將技術(shù)放于適宜的時間，通過技術(shù)來喚醒學生的身體體驗與感知，激發(fā)學生使用學習的自主權(quán)，對智能環(huán)境中所推送的學習資源進行自我決策與取舍，才能對自己的智能化學習有所幫助，才能更加符合智能的存在。