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黃榮懷:準確把握新一輪科技革命賦能教育變革的核心價值

發布時間:2023-06-14 作者:黃榮懷 來源:中國教育新聞網-《人民教育》

近日,一場關于ChatGPT的人工智能海嘯席卷全球,其在教育領域的應用以及可能引發的一系列問題再次引起了人們對智能技術發展與教育未來的熱切關注。新一輪科技革命正在呈指數級增長,科技與教育的關系呈現出空前的復雜性和模糊性,科技革命與教育變革不再是過去簡單的關聯,而是聯動推進、交融共生。在人機協同、跨界融合、共創分享的智能時代,科教融匯將共塑未來教育。

一、回顧教育信息化發展歷程,把握科技賦能教育的核心價值

信息技術對教育發展具有革命性影響,是教育改革與發展的制高點和突破口。黨的十八大以來,在國家教育信息化相關政策推動下,在教育工作者和社會各界共同努力下,我國的教育信息化實現了跨越式發展和歷史性突破。從《教育信息化十年發展規劃(2011—2020年)》戰略目標的順利實現,到“教育信息化2.0行動計劃”的深入實施和“智慧教育示范區”建設的穩步推進,再到國家教育數字化戰略行動的全面啟動,我國教育信息化經歷了工具輔助、整合應用和融合創新三個發展階段,整體上已接近國際先進水平,目前正處于數字技術與教育教學融合創新的關鍵時期。

概括來講,我國教育信息化主要有三個經驗:一是教育信息化基礎設施建設基本實現全覆蓋。到2022年底,全國中小學(含教學點)聯網率已達100%,99.9%的學校出口帶寬達到100M以上,超過四分之三的學校實現無線網絡覆蓋,99.5%的學校擁有多媒體教室,夯實了教育數字化轉型的基座。二是世界最大的教育資源庫和服務平臺基本建成。國家智慧教育公共服務平臺上線以來,已匯集了基礎教育4.4萬條資源、高等教育2.7萬門優質慕課,職業教育在線精品課6700余門,平臺總訪問量超過67億次,促進了教育資源配置的公平化,為建設全民終身學習的學習型社會提供了有力支撐。三是抗擊疫情,實施了史無前例的大規模在線教學。疫情期間,我國以信息化有效支撐了全國近3億師生“停課不停學”,保障了教育的連續性,對促進信息技術與教育的深度融合起到了巨大的推動作用。

教育信息化可以廣義地理解為科技賦能教育。人工智能技術在教育中的應用將為應對教育現代化面臨的重大挑戰提供新思路和新方案,助力實現規?;逃c個性化培養的有機結合??萍假x能教育變革的核心價值集中體現為賦能學生、賦能教師和賦能學校三個方面。

第一,賦能學生,助力個性化學習。智能技術支持下的自主學習、探究式學習和協作學習,改變了統一步調、統一方式、統一評價的傳統學習方式,使以班級為單位的“集體學習”向個性化學習轉變。智能技術通過記錄學生的學習計劃和成長軌跡,識別學生的長處、弱點和學習偏好等為每個學生“畫像”,從而實現精準的資源推薦和學習路徑選擇,支持學生進行個性化學習。

第二,賦能教師,改變教學模式。智能助教可以幫助教師完成作業批改、簡單測試、資源尋找等機械性和重復性工作,使教師有更多時間和精力與學生進行一對一交流。智能導學系統可以更好地識別并把握不同學生在學習上的差異,幫助教師實施精準教學和評估,實現差異化資源、差異化任務、差異化作業、差異化輔導、差異化評價,使教學更具吸引力、參與性和有效性,促進學生能動地學習。教師還可以根據學生可視化學習分析報告進行自我改進,增強反思能力,使教學行為更加科學化。

第三,賦能學校,升級學習環境。智能技術賦能學校將升級基礎設施,把校內各種設備、環境與人聯結起來,突破“數據孤島”,創設綠色、開放、智能和融通的校園學習環境;搭建智能化家校合作平臺,為系統化和常態化的家?;ヂ摴灿峁┛赡?;以學生為中心構建跨時空、開放融合的泛在教育環境,促進學校、家庭和社會的協同共融,打造新的教育生態。

二、厘清科技變革社會新特征,促進科技與教育系統性融合

當前,以人工智能為代表的顛覆性技術在全球急速推進,掀起了新一輪科技革命,給人類的生產、生活與思維方式帶來了根本性、基礎性、徹底性的影響,表現為生產方式的轉變與產業結構的調整、人類生存狀態與生活圖景的重塑和全球創新版圖的重構。新一輪科技革命與過往科技革命的顯著不同在于,當下的新技術正集群式、持續性、全方位滲透于生產和生活,引發了各領域的結構重組和流程再造。

教育作為最重要的社會子系統,其組織模式和服務模式也在發生著巨大變化??萍寂c教育兩大領域正在以主動的姿態向對方滲透,且呈現出深度融合的發展趨勢和變革特征。過去談及科技與教育的融合,強調的是利用科技手段來優化教育教學過程、教學內容、教學工具和學校管理等,即科技賦能教育。隨著全球數字化的演進,在科技進步、社會轉型和教育變遷三者的相互作用下,科技與教育正逐漸形成全領域、全要素、全鏈條、全業務等系統性深度融合的新格局,呈現廣泛性、多樣性、價值多元等特征??萍甲兏锝逃膶嵺`也正從單一的科技賦能拓展至社會轉型、科技賦能、教育變革和變革有序四個維度,科技與教育的深度融合需要在各教育場景中按照“需求—融入—演化—治理”四環節有序推進與迭代發展。

第一,科技發展對教育提出了新需求。智能技術驅動的科技進步引發了社會結構的改變,國際競爭與文化沖突對教育產生了巨大的外驅力。社會轉型呼喚能夠服務于國家發展急迫需要和長遠需求的復合型創新人才,教育必須洞悉時代需求,并作出積極回應。第二,科技通過“賦能”融入并重塑教育生態。科技賦能教育的核心價值在于實現創新與變革,表現為人工智能促進學生成長、人工智能助力教師發展、智能技術升級學習環境等。第三,科技加持的實驗研究促進教育系統的變革和演化。教育是最為復雜的社會系統之一,需要仔細探究其變革背后的深層原因和內隱規律??萍技映值膶嶒炑芯繉@新理念、新課程與新教材,學生核心素養、群體與區域教育均衡等核心問題,揭示教育演化的機制,指導并優化教育系統變革。第四,智能技術治理保障教育變革有序推進。智能技術在教育中的不當使用將帶來倫理、隱私保護與安全等風險,只有有效的智能技術治理才能保障教育系統變革的有序推進。

三、順應智能技術發展新趨勢,探索規范而合倫理的人機協同

隨著以ChatGPT為代表的基于大型語言模型(Large Language Models)的生成式人工智能技術的突破性進展,人工智能技術迎來了又一次重大飛躍,各類智能技術的廣泛應用也促使科技與教育的系統性融合進一步加速。

大型語言模型(Large Language Models,LLM)是包含數以億計參數的語言模型,它通過大規模數據集訓練來預測和生成文本和其他內容。開發此類模型的主要目標之一是使人工智能在更復雜和微妙的場景中具備理解和生成自然語言文本的能力。繼GPT-3.5之后,OpenAI公司推出的GPT-4不僅可以接收文本輸入,還支持圖像輸入,在對話系統、文本摘要和機器翻譯等領域具有廣泛的應用潛力。這種大型多模態模型在自然語言理解與內容生成方面所具備的啟發性內容生成能力、對話情境理解能力、序列任務執行能力、程序語言解析能力體現了當前生成式人工智能領域的重要突破和價值,也開辟了其在教育領域的應用前景。

智能技術的進步也帶來了智能機器人產業的迅猛發展。近年來,機器人在教育中的應用日益廣泛,教育機器人是智能學習環境的重要組成部分,人類教師與機器人教師協同的“雙師模式”提升了教學過程的互動性和參與性,增強了學習效果。2021年聯合國教科文組織發布的《人工智能與教育:政策制定者指南》指出,在教育中使用智能機器人是利用人工智能來加強教育的一種方式。各國政府也相繼推出發展智能機器人的舉措,推動智能時代的教育發展。我國教育部、工信部等部委發布了“教育信息化2.0行動計劃”、《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》《“十四五”機器人產業發展規劃》等文件,要求加強智能教學助手、教育機器人、智能學伴、語言文字信息化等關鍵技術的研究與應用,實現“人機共教、人機共育”?,F階段,教育機器人已在STEM教育、編程教育、語言學習、教學模式轉型、認知訓練等方面展現出巨大潛力,特別是在兒童語言發展和自閉癥兒童教育中的應用日益廣泛。

以ChatGPT、教育機器人等為代表的智能技術融入教育教學將催生人機協同的教學新形式。一方面,人類教師與智能技術將形成互補、協同、創新的關系。教師應不斷提升數字素養與技能,學會基本的人工智能知識和原理,并利用人工智能進行學習,增強學科能力和教學能力,借助人工智能開展教學,并通過教研活動分享應用經驗,挖掘其教育效益。另一方面,學生將通過智能技術獲得更好的個性化學習支持與服務。智能技術能夠快速生成學習材料,幫助學生學習課程內容、進行課后復習,更好地獲取知識;智能技術能夠為學生提供良好的互動學習體驗,提升學生學習投入度,有效開展自主學習;智能技術能為學生提供多元的學習支持服務,幫助學生進行學習時間管理、學習任務與過程管理等。

但是,智能技術的增強和普及也帶來了一系列倫理問題,包括不公平問題,即不同國家、地區、人群和階級之間享有技術權利的不平等;風險問題,即技術系統變得日益復雜,技術的方法與目的之間發生斷裂,難以預料的技術風險正在系統中產生;威脅問題,主要是技術發展產生的威脅,包括對人、人際關系與自然物的重塑引發的大量倫理和監管難題。因此,應制定教育領域可信的人工智能框架,并通過有效治理確保教育中的人機協同沿著規范有序的方向發展。

四、回應教育改革的現實關切,推進教育教學場景多元化變革

人工智能、互聯網、大數據等新一代信息技術需要大批高素質創新型人才。黨的二十大提出,推進教育數字化,建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國。智能技術的不斷突破和我國教育改革與發展的內在需求對教育提出了新的訴求,需要給予高度關注。

新時期我國教育改革有三個現實關切:一是迫切需要轉變教育理念,提升數字化思維和意識。面對以人工智能為代表的新一代信息技術和數以億計學習者的數字化學習變革訴求,數字化思維和意識尤為重要。學校及區域推動教育改革,需要改變課堂教學中數字設備及教學資源的機械性應用模式和教育教學管理中數字技術簡單疊加式應用的工具性思維,超越當前的“表象式”改革訴求,系統謀劃和引領學校的改革與發展。二是缺乏智能技術變革教育的循證研究和社會實驗。大規模的教育改革實踐將引發教育系統性變革,也將帶來教育研究范式的轉變,實驗研究方法和證據意識的重要性將進一步凸顯。教育社會實驗從某一社會現象出發研究教育社會實踐活動,發現隱形進程,揭示智能時代教育變革的規律,提出應對方法或干預措施,為改進教育實踐活動提供新的途徑和方法論。我國正在開展長周期、大范圍、跨領域的社會實驗,探索人工智能融入教育的規律與路徑。三是智能化評價手段和機制尚不健全。深化新時代教育評價改革,要求利用人工智能、大數據等智能技術構建跨區域、跨場景的教育測評系統平臺和工具,優化數據采集標準,形成基于多元多模態數據的教育評價體系,探索開展學生學習情況全過程縱向評價、德智體美勞全要素橫向評價的全新方式。目前,我國智能化評價工具和標準尚有巨大進步空間,評價體系仍不完善,還有很長的一段路要走。

為了破解教育改革與發展中的難點問題,應積極促進科教融匯,推進教育教學場景的多元化變革。

第一,按優先級分類界定變革場景。場景是綜合描述特定時間、空間、人物和事件等所構成的統一體。場景模糊和場景泛化是教育教學實踐中面臨的主要問題。一方面,變革場景模糊源于教育變革外驅力與教育改革內生動力的耦合機制不協調,即面對智能技術的迭代更新與社會轉型的持續加速,教育系統變革的適應性不足。另一方面,應用場景泛化源于智能技術應用于教育教學的“雙盲盒”現象,即“技術黑盒子”和“方案空盒子”,表現為在產品開發中關鍵核心技術的缺失,以及技術開發者對產品的應用場景、兼容環境及銜接時序的不確定與不明確等,這是教育數字化轉型的一大瓶頸。因此,我們需要認識到挖掘需求與定義場景是系統性變革的主要動力來源,基于師生在教、學、考、評、管等具體教育環節中的真實需求,按照優先級分類界定變革場景。

第二,按成熟度分步推進教學變革。教育信息化有效支撐了教育改革與發展,其歷史進程已展現出科技賦能教育的價值。然而,在科技融入教育的過程中仍存在對智能技術價值的認知偏差,人們往往高估智能技術的即時作用,低估其長期效應。有的區域或學校會脫離教育實際發展情況,“盲目”引入昂貴的智能技術及設備,短期內造成高投入低回報的問題,阻礙教育數字化轉型的發展進程并弱化整體效益。因此,需要按照教育數字化成熟度漸進、靈活地推動教育變革。首先,研判區域及學校的數字化轉型階段,需要綜合考慮教育教學業務改變的迫切性、師生及相關干系人心理準備和數字素養、技術環境及資源準備情況等。其次,設計教育數字化轉型梯次發展的戰略規劃,保障數字時代教育改革的目標遞進、機制設置及文化形成等。最后,因地制宜構建技術供給與教育場景需求的持續演進機制,在需求牽引、應用為王原則的指引下分步推進教學變革。

第三,基于推演具象表征變革過程。傳統教育教學研究和教學實驗難以厘清教育變革的深層機制,對教育實踐的解釋力和指導性不足,教育理論常被指“中看不中用”“脫離實踐”“低水平重復”等。教育理論需要觀照教育變革的全域性與復雜性,挖掘變革背后的結構性原因與內隱性規律,因而需要引入多元循證研究、數據密集型研究和教育智能計算等手段,具象表征變革過程。一方面,教育社會實驗基于大規模、長周期的數據,觀察并闡釋教育教學實踐活動的隱形進程,在挖掘教育教學規律的基礎上形成干預措施,進而實現教育教學實踐的改進。另一方面,仿真模擬通過建立與真實教育系統平行的數字孿生系統,模擬復雜教育現實中多重變量的交互變化,可視化呈現教育演化的過程與趨勢,進而指導并優化真實教育系統。

第四,遵循倫理原則強化技術治理。智能技術教育應用的倫理值得高度關注,現實生活中涌現出一系列負面案例,如算法推薦導致信息繭房、短視頻沉迷影響注意力、“拍照搜題”惰化思維能力等。智能技術在學校教育中既存在不當使用的現象,也存在過度使用和逃避使用的現象,需要開展有效的智能技術治理才能保障教育系統變革的有序推進。面向智慧社會的教育治理,一是要保障人工智能等技術融入教育生態的規范性和有序性,確保技術是合乎倫理、符合法律、符合教育規律的。二是要利用新技術助力形成精準化、精細化、高效化的教育治理機制,實現教育治理體系與能力的現代化。

(黃榮懷,教育部教育信息化戰略研究基地(北京)主任、北京師范大學教授)

《人民教育》2023年第9期,原題為《科教融匯共塑未來教育》

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