教育智能化：技術賦能鄉村教育公平的新路徑

摘要：針對技術賦能城鄉教育公平的理想與現實之間的差距，提出技術與教育公平之間存在一個中間件的觀念，對中間件發展水平差影響城鄉教育公平進行了分析，指出鄉村教師數字化教學能力是影響城鄉教育公平的最核心因素，是造成城鄉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”破解鄉村學校課程開不出、課程開不好的現實問題的教育智能化新路徑。

關鍵詞：教育智能化；城鄉教育公平；智能學習中心；人機協同教學

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

* 本文系甘肅省高?？蒲袆撔缕脚_重大培育項目“鄉村科學教育數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支撐計劃項目“鄉村教師專業能力智能測評、自適應學習關鍵技術與應用示范”（項目編號：2022CYZC-10）研究成果。

數字技術正在引發產業結構，商業模式、金融行業等各行各業的數字化變革。在教育領域，世界各國對數字技術促進教育發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，聯合國教科文組織全球教育監測報告（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、公正的證據供應不足，關于數字技術在教育中的附加值的有力證據很少，技術的發展速度超過了評估它的可能速度[1]。教育實踐的證據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?；?、可持續的顯著作用，特別是我們希望利用數字技術促進城鄉教育均衡與公平發展的愿望還遠遠沒有實現。蘋果公司創始人喬布斯提出：“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字技術條件擁有的不平等，造成了數字技術加劇了教育不公平的現象。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揮的因素，而把眾多現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實之間還存在差距是事實，這種差距表現在區域間，學校間，甚至一個學校的班級間。為了方便討論，下面僅以城鄉教育這一最顯著的差異現狀作為討論的對象。

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，并發布了《北京宣言》，認為：“數字鴻溝”的存在和擴大的趨勢勢必影響全民教育的發展和質量的提高，并提出努力普及現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]?！秶鴦赵宏P于進一步加強農村教育工作的決定》國發[2003]19號，提出：實施農村中小學現代遠程教育工程（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、牧區、少數民族地區和貧困地區。解決農村地區教育教學資源匱乏、師資短缺的問題，提高農村教育的質量?？s小城鄉之間教育發展水平的差距，促進農村教育的發展與提高，體現教育公平?！秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要（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”。教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）認為：建設覆蓋城鄉各級各類學校的教育信息化體系，促進優質教育資源普及共享，推進信息技術與教育教學深度融合，實現教育思想、理念、方法和手段全方位創新，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?！督逃畔⒒?.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、呈現手段豐富的獨特優勢，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教育公平的戰略性預判，技術能夠促進教育公平。但在實際操作過程中，卻出現了不對等的現象，從而引發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展的10年，數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：全面開發與供給數字教育資源能夠解決鄉村等薄弱地區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，當數字教育資源供給機構投入大量資金，開發并上線豐富的數字教育資源后，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象，同時出現城鄉學校之間數字教育資源使用的落差加大的現象，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，開展了大規模的教師信息技術能力培訓，但在絕大多數學校的課堂教學中，特別是在國家規定課程的教學中，教師利用信息技術設備與資源固化傳統教學模式現象普遍存在。許多質疑聲音開始出現，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，特別是在鄉村地區學校利用技術資源固化傳統教學模式的現象更為明顯。當然我們也看到了在教育信息化發展好的地區與學校，技術促進教育教學模式創新的案例也開始出現。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。許多現象好像支持了技術在促進教育公平，促進教育高質量發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、規劃、預期或一個戰略方向的推進是不是能夠成為現實，能夠較快的成為現實，還是不斷的螺旋式上升成為現實，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教育系統功能的變化，促進教育公平，如圖1所示。中間件是不是產生了系統性的功能重組與再造是影響教育創新發展的根本因素，鄉村教育在中間件發展中地位與水平與城鎮學校比存在顯著性的差距。

（一）數字教育產品供給公平性與應用機會的不公平

數字技術作用于教育的第一個中間件就是數字教育產品，數字教育產品是利用數字技術開發的軟硬產品的集合[3]。數字教育產品能夠大致分為教育服務平臺、數字教育資源、與數字終端三個維度，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）教育部門與企業構成了數字教育資源供給主體，它們利用教育服務平臺提供數字教育資源服務，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字教育資源得開始，2003年啟動的國家農村中小學現代遠程教育工程加速了國家數字資源的供給地位，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、縣區機構與企業的數字教育資源服務平臺快速發展，數字教育資源開發與供給進入快速發展期，2022年國家智慧教育公共服務平臺體系的建設，進一步強化的數字教育資源供給側的優化，平臺從單一的數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展，教學過程數據分析，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勢，從供給側看是沒有區分與差異的公平性體現。

從應用側看，存在一種普遍操作，由于鄉村學校規模小，教師能力低等因素，在有限資金投入情況下，鄉村學校，特別是小規模學校在進行高水平數字化環境建設中被忽略，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。世俗公認的優質校會獲得優先的投入，進行數字化、智能化的終端建設，這些學校的學生能夠更好地享受數字化帶來的紅利。智能教室、平板教室、虛擬實驗室、創客實驗室等幾乎很難在鄉村中心校以下的學校見到，由于數字化教學終端環境建設的不公平性使數字教育資源公平供給并不能得到公平的應用。鄉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字教育資源支持自己學習的可能與公認的優質校存在巨大的差距。數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。隨著技術的不斷發展，數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的開發與供給能夠更加指向學生的交互性學習的發生。資源形態的改變，需要與之對應用的數字終端的支撐，投入的不公平會進一步拉大應用的不公平。

（二）城鄉師生數字鴻溝拉大城鄉教育增量差距

從整體教育發展水平看，國家整體基礎教育質量在教育信息化、教育數字化的推動下有顯著提升，鄉村教育質量，特別是開不出、開不好課程的現象得到一定程度的緩解，但鄉村教育質量相比自身有整體提升的同時，相對經濟發展地區與城市學校的教育發展水平增量差的拉大也是現實。影響教育質量的因素很多，其中教師與學生的數字技術知識、技能與應用能力是進入一個良性循環的狀態，還是一個惡性循環的狀態在信息社會教育發展中是關鍵因素之一，是師生能否在教育數字化發展中獲得來自學校之外豐富的教育服務的基本條件。教師數字素養是教師能夠持續跟蹤技術的進步，不斷提升自己的能力，并運用技術促進自身成長的關鍵。城鄉教師在過去20多年間，在數字素養發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字技術的觀念影響，在生活、社會等活動中獲得應用數字技術的體驗。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。鄉村學校，特別是鄉村小規模學校，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，鄉村學校教師人數較少，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、技能發展的機會與城市學校不均衡，鄉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先在城市地區、在較大規模學校的配置，設備應用效益的考核等壓力會向教師傳導，教師面臨職業發展的強大外在動力。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展愿望的教師產生自身專業發展動力，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。而鄉村學校分布在鄉鎮、行政村與大的自然村，學校在區域內是唯一的存在，幾乎是社會期待遺忘的角落，教師面臨的各方壓力極低，自身職業發展的外部動力與內在動機不強。

3.環境與發展：城市學校相對規模較大，教師整體數量與同學科數量教師較多，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，區域學校共同體等。經濟發達地區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揮，區域、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發展活動的有組織開展，為教師專業成長提供了良好的環境。教師數字素養是教師專業發展的重要內容，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字化理念，理論與方法的學習機會。教育發展相對落后的區域，教研力量相對薄弱，有組織、持續性、前沿性與發展性的教師研修活動難以有效開展。

城鄉教師數字素養發展水平的差距不是一、二年造成的，是一個持續累加的結果，來自教師自身的因素與外部因素共同疊加作用的結果，鄉村教師數字素養發展的滯后，使他們在網絡環境中獲得國家智慧教育云平臺等各類數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發展與提升鄉村教育質量的實踐效果，數字素養的差距疊加到教育過程的各個環節，顯現在城鄉教育質量增量差距上。同時鄉村學生獲得學校與家庭提供使用數字設備機會低下及信息技術課程開不出等使鄉村學生數字素養發展受到限制。

（三）城鄉教師數字化教學能力的差距

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

教師學科素養×現代教學理論與能力=數字化教學能力 （1）

其中，教師學科素養包括學科教育思想，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，起先導決定性作用，一位沒有學科素養的教師，其它掌握的水平再高、能力再強也不可能有高質量的教學；現代教學理論與能力由數字素養、學習科學、數字化教學設計等創新人才培訓的理論、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展的是數字素養，但我們決不能忽視信息化教學理論與模式的作用[4]。

鄉村學校中語文、數學等課程專任教師的學科素養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象，教師在不具備或具備較低學科素養的情況下承擔相應教學任務，而鄉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達標假設基礎上的培訓。城市與較大規模學校教師在獲得現代教學理論與能力提升后，整體數字化教學素養會有較快發展，整體教學質量提升會遠遠高于鄉村學校。

綜上所述，在過去的發展階段中，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村教師數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實，完全依賴教師運用數字技術產品，通過傳統講授教學促進教育過程公平的路徑面臨巨大挑戰。是不是存在一條不完全依賴教師和教師數字化能力水平破解鄉村教育存在的現實問題的路徑，教育智能化的發展使我們看到了希望。

三、教育智能化的創新發展

數字技術是由網絡技術、虛擬現實技術、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展的大方向是明確的，人工智能技術的持續創新，使人工智能潛力表現出無限的可能。生成式人工智能從早期引發的混亂狀態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，導致工業時代教育形態產生質變，形成智能時代新的教育形態，教育智能化正在引發以下幾個方面的創新發展。

（一）教育智能體

本世紀，隨著芯片技術的突破，計算機數據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化應用開始實現認知智能的商業化應用。

生成式人工式智能與數字人、擬人機器人等相結合形成的智能體（Intelligent Agent）表現出廣闊的應用前景，ChatGPT與機器人索菲亞的結合出現在2023年的世界人工智能大會（WAIC）上，索菲亞表現出多語種交流、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，不斷獲取數據使其具備持續學習與進化能力。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?；诟怕实纳伞⒅R庫更新、訓練數據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將在一定程度上解決現有問題，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，垂直大模型訓練數據集質量會更高，更加聚集教育領域細節和特性需要，特別是在通用知識庫基礎上專業知識庫的強化，為教育提供更加專業、準確與科學服務的教育智能體出現僅僅是時間問題。教育領域垂直大模型與數字人、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字人等各種方式出現校園、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，推動人機協同教育走向新階段[7]。

（二）智能交互學習系統是數字教育資源的系統化形態

大數據技術的發展引發以知識圖譜為底層支架，關聯測評庫、知識庫、虛擬實驗等多模態資源的交互學習系統的開發應用，成為支撐學生個性化、交互性學習的新資源形態，并推動數字學校、云上學校等學校服務功能的網絡化遷移。隨著虛擬現實技術的成熟發展，元宇宙、數字人、數字孿生等概念被提出并進行教育產品的應用開發，數字圖書館、數字博物館上線運行，教育智能體進入交互學習系統服務全過程，智能交互學習系統正在成為數字教育的最新形態，智能交互學習系統能夠構建強交互、沉浸性學習環境。例如：開發一個虛擬故宮交互學習系統，這個系統能夠在現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知識庫，利用虛擬現實技術創建學習場景，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，學習者的數字畫像數據被帶入系統，系統分析學生明清史知識現有水平，在故宮中獲得對知識能力發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字畫像數據帶回所在學校。

（三）智能學習中心支撐多場景學習的發生

傳統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展中心、學生發展中心、社團組織，以及社區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

隨著虛擬現實技術、人工智能技術等數字技術的發展，虛擬學習空間、虛實融合學習空間、數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字時代的新型學習中心，根據智能學習中心的應用場景，具體劃分為以下幾種形態。

（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+教育智能體等構成設備系統進行學習，學習者能夠利用自主學習中心獲得數字學校、數據場館等多種類型、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、圖書館、科技館、企業等物理空間中，設備環境根據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、程序性等傳統條件下不可達的問題，例如：探索火山噴發、進入現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、表情等數據，實現數據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所進行的自主選擇性學習、跨區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字畫像數據帶回所在學校。區塊鏈技術融通的，以知識圖譜、能力圖譜以及非智力因素數據采集標準支撐的教學全過程與全要素的長周期、連續性、多模態教學數據隊列獲取，使對學生素養的多維度追蹤與動態分析。個人動機、行為特征、學習偏好、認知習慣、態度傾向、學業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、教育智能化開辟鄉村有質量教育新路徑

利用技術促進鄉村教育發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、模式向鄉村復制，但限于鄉村學校教師因素的影響，這種復制極其艱難，鄉村教育始終處于跑路，持續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：“教育數字化是我國開辟教育發展新賽道和塑造教育發展新優勢的重要突破口”，在教育智能化的優勢開展顯現的當下，鄉村教育是不是能夠探索一條不完全依賴教師的新型發展路徑與發展模式，全面提升鄉村教育質量，促進教育公平。

（一）人工智能+科學教育的實踐

針對鄉村地區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，解決鄉村科學教育存在的現實問題，實現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

科學課程交互學習系統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字畫像，微視頻、微課程、虛擬實驗等多模態數字教育資源實現與知識圖譜的關聯，教學空間支撐有能力的教師設計導學手冊，調用學生數字畫像，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所鄉村小規模學校（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，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村科學課程由其它學科教師，教師學科知識與能力不足現象。

（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，高數據差是由于實驗前的小規模學?？茖W課程教學沒有持續開展，科學實驗基本沒有開設造成的。實驗還在持續進行，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。在夏河縣一所小規模學?？茖W課程教師是由數學教師擔任，目前他們已經主動把這種模式向數學課程教學遷移?！叭斯ぶ悄?科學課程教學”的經驗向數學、語文等學科教學的改造性遷移，將形成“人工智能+鄉村學校教育”的新模式。核心素養的教育落實到學科教學體現在三個維度上，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，最終形成脫離學科，伴隨終身的素養，如溝通能力、協作能力、問題意識與解決能力等。素養教育需要三者協同發展，這就需要變革傳統講授教學，推動合作、探究學習的發生。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勢學校這種變革幾乎沒有發生或很難發生。而“人工智能+科學課程教學”在鄉村小規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（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能夠充分利用技術進行學習，而且引發了學生自主、合作與探究學習活動的發生，學生由被動學習走向了主動學習，消除數字鴻溝，學生學科知識與通識能力得到培養，課程學習質量得到顯著提升，當然，在創新能力的培養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村學校課程開不出，課程開不好的現實問題。破解課程開不出的問題：使鄉村學校在沒有課程專業教師的情況下開出課程，并能夠使課程學習達到較高質量，具有可持續性。破解開不好的問題：對于有專業教師的課程但質量不高情況，能夠有效推進人機協同教學，在提升課程開設質量的同時，促進教師專業發展?！叭斯ぶ悄?學科課程”的模式能夠系統性、持續性的破解由于鄉村教師結構性缺員、多因素交織的數字化教學能力不足所造成的城鄉教育質量發展相對差拉大的現實問題。教育智能化能夠使城鄉課程學習質量相對差進入縮小的新階段，是實現城鄉教育均衡發展的解決路徑，賦能鄉村教育公平。

（三）智能學習服務生態塑造鄉村教育新模式

“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，但實踐活動引發我們對教育智能化促進鄉村教育高質量發展的深層思考，從教育智能化賦能鄉村教育發展理論探討走向教育智能化促進鄉村教育高質量發展的規?；瘧茫枰獜闹悄芑瘜W習服務生態建設，鄉村學校智能化學習中心建設、人機協同教學常態化應用等維度進行推進，需要實現以下幾方面的轉型發展。

1.從“超市式”資源服務供給向多類型智能交互學習系統服務轉型

數字教育資源的服務供給是教育數字化的重要措施，但長期形成的知識類數字教育資源聚合、共享服務的理念統治著資源供給的方式，通過構建知識類數字教育資源“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字素養，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、智能學習中心等的出現與融合發展，數字教育資源服務的技術形態需要做出調整。

（1）課程交互學習系統的服務供給。課程交互教學系統包括課程平臺與數字教材兩個主要部分，數字教材是構建課程交互學習系統的關鍵，純數字教材在鄉村教育中普及的經濟條件還不成熟，混合型數字教材是務實的選擇?；旌项悢底纸滩木帉懸袁F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字教材之中，使混合型數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、討論區等以二維碼、AR標記等方式嵌入數字教材提供服務。

（2）虛擬交互型與沉浸型智能學習系統的服務供給。針對鄉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，鄉村科技館、博物館等社會化教育占有不公平的現象。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，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。這類系統需要企業、科研所及社會公共服務機構的社會化建設。

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

2.建設鄉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，首先要保障鄉村教育能夠優先，至少是與城市學校同步獲得技術使用的機會，在教育智能化的發展過程中，智能學習中心是智能化學習環境功能化類型，要實現教育智能化賦能鄉村教育變革與教育高質量發展，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類型有機結合。未來的鄉村學校需要在教學環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同教學的實施，但在鄉村學校不能按常理解釋與照搬人機協同教學，鄉村學校教師現狀是設計人機協同教學的前提。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象，最主要解決的問題是常態化開出課程，并使課程具備較好的開設質量，在這種情況下，人機協同的教學是以機（智能教師+課程交互學習系統）為主人為輔，人類教師的主要作用是利用混合型數字教材（在當前無法獲得混合型數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”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同教學模式。針對數學、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”同樣是其支撐條件，但在教學過程中，混合型數字教材引導的合作、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同回答與解決學生問題。當然教育智能化促進鄉村教育變革不僅僅是上述兩種人機協同教學模式，虛擬交互型與沉浸型智能學習系統+沉浸型智能學習中心的應用會進一步推動鄉村教育人機協同教學新模式變革，但由于資源開發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村教育現實問題是教育智能化促進鄉村教育過程公平與教育均衡發展的路徑與方向，教育數字化是我國開辟教育發展新賽道和塑造教育發展新優勢的重要突破口這一命題可能會優先在鄉村學校得以驗證，恰恰是鄉村學校結構性缺員，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，也許中國的教育數字化、教育智能化應該走農村包圍城市的路線。

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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發展、教育信息化發展戰略、大數據分析技術。

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