人工智能发展的时代背景

一、时代与科技发展对教育的需求

科技是驱动时代发展的第一生产力，创新是引领时代发展的第一动力，教育是培养人才的第一资源。丹麦曾经有一个纪录片，宣传海报上写着这样一句话：国家的命运并非要到战场上才见输赢，而是在课堂里已分胜负。那么教育到底需要培养出怎样的人才？我认为，教育需要培养出的一定是符合时代发展和前行需求的、能够助力科技创新发展的人才。

回顾人类发展历史上历次技术革命，我们可以清晰地看到，第一次技术革命推动了机械化的发展，极大地增强了人类的体力；第二次技术革命是以电气和自动化为代表的技术，提高了人类的生产效率，包括流水线、标准件、批量化等；第三次技术革命是以信息化为代表的技术推动，使人类的感知能力大大提升，人类能够通过计算机和互联网快速获得地球另一端正在发生的事情，让“千里眼”“顺风耳”成为可能；第四次技术革命则是以人工智能为代表的技术化，技术不仅能帮助人类看到、听到，而且能认知。因此，今天谈到的数智化转型，实际上是基于信息化和智能化这种提高人类认知和感知为代表的技术进行探讨的。

二、“互联网+教育”与“人工智能+教育”的区别

以互联网为代表的信息化和以人工智能为代表的智能化，实际上是不一样的。以互联网为代表的信息化定位为提高人类的感知能力，运用移动互联网、大数据、5G、区块链等代表技术提高人类对信息的传输以及人际的交互和连接。在这样的技术背景下，人类对技术有相当的控制权和主动权，增强了感知能力。因此，以互联网为代表的信息化是一种外部力量，是一种强化式赋能。而以人工智能为代表的智能化定位为促进人类的认知，运用机器学习、知识图谱、语音文字识别、VR/AR、自然语言处理、计算机视觉等代表技术模拟人类进行感知和认知。在这样的技术背景下，技术营造的不再是一种环境，而是成为一种生态，会创造、分析、生成。

布鲁姆认知层次理论将认知思维目标层次由低到高、由简到繁分为六个层次：记忆—理解—应用—分析—评价—创新，前两个层次称为低阶思维，后四个层次称为高阶思维。在“互联网+教育”时代，低阶思维目标已经能在很大程度上实现分布式认知，比如我们在搜索引擎搜索一句话，不仅会得到关于这句话的多种结果甚至标准答案，还会得到包含这句话关键词的相关网页。这种对记忆、理解的分布式认知已经实现了不仅呈现结果、给出答案，而且开始主动搜索和推荐。到了“人工智能+教育”时代，以ChatGPT为代表的AIGC（生成式人工智能）已经越来越多地关注到高阶思维目标的达成。比如让ChatGPT去解决一个数学问题或做一些基本分析，甚至让它做一些评价和创造性的工作，它都是可以胜任的，而且从它提供的答案来看，它好像对回答的这些问题有着比较宽泛、深层次的理解。我们甚至发现，ChatGPT4可以扮演教师，用我们能听得懂的方式来教学，它不仅可以生成，甚至可以反讲。

三、直面AIGC带来的教育挑战

从以上例子中我们可以看出，AIGC确实给教育带来了很多挑战。曾经我们认为高阶思维目标是教师在课堂上要和学生共同学习的，但ChatGPT的出现颠覆了我们曾经的认知。

尽管AIGC能够实现部分低阶思维目标到高阶思维目标的达成，能够实现从分析到生成，能够融入多种业务功能替代一部分体力和脑力劳动者，但同时也存在明显的不足。AIGC是运用知识来生成知识，用人类在互联网上已经存在的知识去生成所要的答案，而非结合正确价值观、必备品格和关键能力等产生的决策性智慧。

面对AIGC带来的挑战，我们也作出了积极的回应。牛津、剑桥在内的24所顶尖大学已经解除ChatGPT禁令并发布使用原则，我国网信办等七部门也联合发布了《生成式人工智能服务管理暂行办法》。因此，如果当今时代的教师在课堂教学中仍旧以提升学生认知能力为主开展教学活动，那么一定会面临非常大的挑战。所以各个国家在发布核心素养总目标的时候都有一个共同的转变——知识存量为辅、核心素养为主。知识存量属于加涅学习结果分类中的言语信息和智慧技能，核心素养主要指认知策略和态度，如21世纪软技能中的合作能力、批判性思维能力、创造力、沟通能力等。例如《终身学习核心素养：欧洲参考框架》（2006）注重培养数字素养、社会与公民素养、主动性和企业家精神等，《芬兰新课纲总目标》（2014）注重培养思考与学习的能力、数字素养、文化识读、互动与表达能力等。《中国学生发展核心素养》（2016）也明确指出，要以科学性、时代性和民族性为基本原则，以培养“全面发展的人”为核心，分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面。（如下图）

人才培养需求的转变，也对教师提出了更高的要求。近年来，中共中央、国务院高度关注教师队伍建设。2018年1月，中共中央、国务院发布《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》。这是新中国成立以来第一部为全国教师队伍建设制定的纲领性文件，要求教师要主动适应教育信息化和人工智能等新技术。2018年4月，教育部印发《教育信息化2.0行动计划》，指出“推动人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，积极开展智慧教育，支持教育模式变革和生态重构”。2021年9月，教育部印发《关于实施第二批人工智能助推教师队伍建设行动试点工作的通知》，深入推进人工智能等新技术与教师队伍建设融合，推动教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革，积极有效开展教育教学。

教师专业发展的内涵与维度

一、教师专业发展的内涵

北京师范大学的朱旭东教授曾经对“教师专业发展”作过系统论述，提炼后可分为四个方面：教师会教、学生会学、教学育人、社会服务。其中社会服务既包括学校内部的服务，如集体备课、校本教研、协同联盟发展等，也包括学校外部的服务，如支教、公益活动等，为社会提供优质的教育资源。
基于此，应当如何实现人工智能时代的教师专业发展？

首先，教师要主动适应当下信息化、人工智能等新技术，提升教学质量，实现教师会教。其次，要教会学生在人工智能时代如何运用互联网、人工智能技术平台和软件等进行学习，实现学生会学。再次，要为国家培育具备人工智能时代核心素养的新型人才，实现教学育人。最后，要利用人工智能等新技术提高教师素质，提升教师群体对社会的贡献度，实现社会服务。

二、教师专业发展的维度

我认为，人工智能赋能教师专业发展可以分为六个维度：教师会教——助教、助育，学生会学——助学、助改，社会服务——助队、助优。它体现的是六个大幅提高：大幅提高教学组织与管理能力、大幅提高教师教育教学能力、大幅优化学习方式创新产出比、大幅提高师生基于证据的洞察能力、大幅提高教师自我研修与群体优化能力、大幅提高教育公平与优质均衡水平。

人工智能赋能教师专业发展的路径

一、宏观路径——人机协同

人机协同的理论基础可以追溯到我国老一辈科学家钱学森先生。1997年春，钱学森对科学与艺术、逻辑思维与形象思维、哲学与科学技术以及微观与宏观、部分与整体等进行综合思考以后，明确并全面地阐述了“大成智慧”的实质与核心。钱学森认为，从定性到定量综合集成法的特点是面对复杂性的难题时，要利用计算机、灵境技术、信息网络等现代信息技术和人工智能技术，组成人机结合的智能系统，以人为主，将所需要的古今中外有关知识、信息、数据，予以检索、激活、快速调集出来，启迪专家的心智，并通过民主讨论，让专家各抒己见，互相补充、互相激发，然后将各方面有关专家的理论、知识、经验、判断、建议等，综合集成起来，将解决方案建模试行，反复修正，以便能对复杂性的事物发展变化的各子系统、各层次、各因素、各功能及其相互关系等，从定性到定量都认识得比较清楚，逐步集智慧之大成，找到解决问题的最佳方案。简要而通俗地说，“大成智慧学”就是引导人们如何尽快获得聪明才智与创新能力的学问，利用现代信息网络、人机结合且以人为主的方式，集古今中外有关经验、知识、智慧之大成。钱学森将“大成智慧”译为Wisdom in cyberspace，即人机协同的思维方式。

我们可以把这种人机协同的思维方式运用在信息感知、获取资源等方面。比如微信上有一款叫作“微软听听文档”的小程序，很适合团队教研或家校沟通。教师可以把自己对某个主题的感想用九张照片拍下来，每张照片下面可以录入自己讲解的声音或者直接输入文本（小程序具有人工智能语音转换功能）。新冠疫情期间，我和教师们利用它进行教研沟通，形成了一种基于人机协同的信息感知和分享方式，符合人机协同的宏观路径。又如国家中小学智慧教育平台汇集了国家目前基础教育领域里的大量优质资源、课程、教材，教师和学生在进行资源获取和利用的过程实际上就是人机协同的过程。教师在资源使用过程中会形成生成性痕迹、数据，可以发现哪些资源访问量最高、哪些板块最热门，抓住当下教育的热点和需求，并根据这些数据去做决策和改进，这也是人机协同的思想。再如问卷星平台，该平台也有很多可以体现人机协同数据洞察的方式。我们常说DIKW模型，即数据（Data）、信息（Information）、知识（Knowledge）、智慧（Wisdom），问卷星可以为教师提供一些小数据，让教师可以从中发现大量有价值的信息，如学生作业提交时间、正确率等，据此调整教学策略、教学计划，最终形成因材施教的教学智慧。

二、微观路径——人在回路

人在回路源于面向工程的优化设计思想，本意是表述人在设计迭代中的参与，目的是利用“人”比机器更善于进行综合且模糊判断的优势，将人工经验与自动优化相结合，使优化结果符合工程实践要求的同时，提高优化效率。当技术高度发展，人类就开始习惯于将所有数据交给机器，由机器反馈给人类一个结果，告诉人类该如何做，此时人实际上是被排除在输入的信息和由计算机完成的输出结果这个回路之外，机器成为判断和决策的主体。虽然此时机器很稳定、很高效，但其可信度和效度很难得到保证，所以人一定要在回路，将人和机器结合起来，因为人比机器更善于进行综合和模糊的判断。
2023年5月，美国教育部教育技术办公室发布《人工智能与教学的未来》报告，指出“我们反对将人工智能视为取代教师的概念。在应用人工智能时，教师和其他人必须‘处于回路中’，以便观察模式并自动化教育过程。我们呼吁所有相关方采纳‘人在回路’作为人工智能在教与学应用中的一个关键标准。”对教师专业发展来说，可以有三个不同的位置：教师在回路的前端，指导学习路径；教师在回路的后端，反馈优化提升；教师在回路的中端，人机深层协同。例如教师体验运用人工智能给学生写评语，不能直接放手让人工智能去写，而是要先对学生作出基本判断：学生A很热心，学生B有点马虎……给出这样的关键词之后再让人工智能生成评语，这个时候教师就是在回路的前端。又如教师对学生作文进行智能批改，此时教师需要在回路后端对评分进行反馈、优化、提炼，再有针对性地进行总结，最后才能交给学生。再如如果整个课堂的分析改进是一个回路的话，只去测量和计算是不够的，因为课堂教学中分析只是一部分，改进才是最重要的，因此如何促进教师的专业发展是人在回路中端要做的事。

在信息化高速发展的今天，“人工智能+教育”提高了学生的感知和认知能力，用技术实现了结构的重组和生态的重构，使教育能够从宏观上实现人机协同，并在微观上确保“人处于回路中”。尽管未来在人工智能赋能教师专业发展这条路上我们还会遇到很多困难，但是罗曼·罗兰说：“世界上只有一种真正的英雄主义，那就是在认清生活的真相后依然热爱生活。”