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人工智能助力教与学的创新——访美国教育传播与技术协会主席

2018-10-12 作者:郑兰琴 张璇 曾海军 分类:国际教育动态 浏览次数:

人工智能技术在教育领域的渗透越来越深入。人工智能到底对教与学有何影响,又如何助力教与学的创新呢?美国教育传播与技术协会主席Eugene G. Kowch教授分享了他的独到观点。

(一)访谈者:尊敬的Kowch教授,您好!有机会采访您,我感到十分荣幸。随着人工智能技术的迅猛发展,您认为作为一名教师应该如何利用人工智能技术提高学习效果?教师的主要职责任是什么?

    Eugene G. Kowch教授:人工智能(Artificial Intelligence,AI)主要研究如何利用计算机模拟人的思维过程和智能行为,旨在探索人类智能活动的规律。人工智能技术非常强大,基于AI开发的机器人可以与人进行交流、会话以及为学习者实时解答疑难问题等。研究表明,参与式学习、研究性学习以及发现式学习都是AI环境下的有效学习方式。通过人工智能技术与教学法的整合,可以促进学习者的深度学习。研究也发现,仅仅通过技术本身难以提升学习效果,还需要与恰当的教学法有机结合才能提升学习效果。我认为,在人工智能时代,教师面临的最大挑战就是如何利用人工智能技术促进学生的学习。要想成为一名优秀的教师,需要不断学习、查阅最新资料、了解人工智能领域的最新发展和挑战,知道哪些工具能够有效促进学习,否则教师会对人工智能技术感到恐惧。

   在我看来,人工智能时代教师的主要职责不再只是为学生提供信息和学习资源,对学生进行提问,因为学生可以自己从互联网上获取所需要的信息。相反,教师的主要责任是教学设计,特别是设计优良的学习环境,把人工智能技术整合到学习环境中,并帮助学习者设定学习目标,从而利用AI技术提升学习效果。优秀的教师应该掌握如何在课堂中、运动场、校园里以及所有学科中利用人工智能技术增强学习效果,当然也要保证使用技术的安全性和趣味性。

(二)访谈者:您认为人工智能技术会对现有的教学方法产生怎样的影响?

   Eugene G. Kowch教授:我认为随着人工智能技术的迅猛发展,传统的讲授式教学法已经不再是课堂教学的主要方式了。教师应该更多地采用基于问题的学习、基于案例的学习、协作学习、探究性学习等方式,通过人工智能技术的支持提升学习效果。当智能机器人进入课堂时,学生可以与机器人共同协商解决问题,机器人也可以帮助学生快速找到答案。因此,在机器人的帮助下,学生能够超过预期学习目标,并在学习中获得乐趣。我认为人工智能技术在发现问题和解决问题方面对学习者有很大帮助,特别是偏远地区的远程学习者,他们缺乏教师的指导,人工智能技术可以发挥其辅助教学的作用。我最近看到一项报道,研究者在老年人的家中配置像宠物一样的小型机器人,这些智能机器人有助于改善老年人的生活质量;儿童也可以把机器人看作玩具熊,这样儿童与机器人也相处得很好。因此,如果教学中使用设计精良的机器人,教师可以充分利用智能机器人进行合理设计和管理,从而在教学中发挥促进作用。另外,教师应该充分利用人工智能技术开展协作学习,把不同班级、不同学校、世界各地的学生联系在一起并组成学习共同体,共同协商解决问题,这才是令人振奋的事情,否则机器人就是教学机器。

   很多人猜想,如果人工智能技术发展到一定程度,教师会消失,学校也会消失。我不赞同这种观点。智能机器人无法取代教师,教师不会消失,因为机器人本身无法设计和组织教学,最终要依靠教师的精心设计。在教学过程中,智能机器人可以根据学习者的知识掌握程度、个体差异情况以及偏好提供实时的反馈。智能机器人也可以作为助教,帮助教师答疑解惑、与学习者进行交流会话,这样一方面可以帮助教师减负,另一方面也可以帮助教师节省时间以便精心设计教学活动。然而,我认为不管出现什么样的技术,教师不会消失;对于教师而言,教学设计能力是最重要的技能。作为教师,应该知道如何利用人工智能技术辅助教学,将智能机器人视为教师的合作伙伴并在教学中充分发挥其作用。另外,学校也不会消亡。学校是学生走向社会的第一个公共场所,帮助学生掌握如何与社会沟通的能力。

   (三)访谈者:您认为如何利用人工智能技术促进个性化学习?

   Eugene G. Kowch教授:我认为在设计学习环境时整合人工智能技术,实时记录学习者的学习过程、学习路径和各种选择,就能实现个性化学习。如辅助教师回答不同学习者的问题,引导学习者采用合适的学习步调进行学习。特别是在学习分析技术的支持下,利用分析引擎能够实时监控每个学生的学习进度并提供指导,从而助力学习者沿着自己设定好的路径解决问题、完成学习任务。另外,反馈在学习过程中扮演着重要角色。比如,系统已经预设学习目标和结果,当学习者没有达到预设目标时,利用人工智能技术一方面为学习者提供个性化反馈,另一方面帮助学习者重新选择学习方式并解决问题。因此,根据学习者的需要和特征并基于人工智能技术,能够为学习者推送恰当的学习资源并提供实时反馈和鼓励,从而提升学习效果。

   同样,人工智能技术也可以助力教师教学的个性化。比如,当教师进行教学设计时,如果能够为教师提供同一教学主题的不同教学方案,并比较大量方案的优缺点,然后根据教师的教学目标和风格并利用人工智能技术提供合适的教学方案,我想将会大大减轻教师的工作负担并能实现个性化教学。因此,要实现个性化教学,就必须使用技术手段来支持。然而研究发现,大多数教师仍然不能实现个性化教学,仍然停留在采用传统的讲授法上。

   另外,人工智能技术已经渗透到不同的学科领域,比如地理学、生物学甚至病理学等领域。例如,在六年级的地理教学中,对于那些时间感和空间感不强的学生来说,理解太阳系的相关知识非常困难。教师如果能够把人工智能技术和虚拟现实技术融入教学,就可以帮助学习者看到太阳系,直观地感受季节交替和行星旋转,这种更直观、更有趣的方式能够帮助学习者系统掌握领域知识。

   (四)访谈者:中国教育部已经启动了在中小学开设人工智能相关课程的计划。您认为在人工智能课程中可以设计哪些有意义的学习活动?您能谈谈加拿大人工智能课程的现状吗?

   Eugene G. Kowch教授:我认为在中小学开设人工智能相关课程,这项计划非常有意义。为了更好地实施这项计划,我认为首先需要进行教师培训,让教师了解人工智能技术的相关知识,然后教师才能在课堂上有效地利用人工智能技术辅助教学。如果教师对人工智能技术感到恐惧,那么课程开设起来就会非常困难。我认为推广人工智能课程是一个很好的机会,它可以侧面促进教师学习人工智能的相关知识和技术。可以预想,人工智能课程开设一段时间后,教师和学生将会习惯并希望使用人工智能技术,他们也会发现人工智能技术对于促进教和学都非常有帮助。智能机器人不会取代教师,但是能够辅助教师教学并帮助学生学习。作为AECT的主席,我有幸能和世界各地的学者和教师进行交流,并随时随地分享世界各地的研究。事实上,很多教师还不知道人工智能技术是什么,也不清楚人工智能技术和增强现实技术的区别。

   我认为在人工智能课程中可以采用基于游戏的学习方式、基于探究性学习的方式来帮助学习者理解人工智能技术相关知识。比如,小学阶段采用游戏化编程工具帮助小学生体验编程的乐趣。优秀的教师可以设计有趣的游戏,这些游戏中没有输家,每个学习者在学习知识的同时都能获得奖励。然而,目前还没有在教室里使用人工智能技术辅助教学,因为应用于教学的人工智能技术还不够成熟,而且相关教学经验也不够,还不能实现大规模推广。另外,从设计的角度来讲,大多数教师仍然不知道如何设计有意义的学习活动,教师试图在设计过程中加入AI的设计,却不清楚AI可以完成哪些任务。因此,我现在最担心的问题是,教育工作者不知道在教学中如何有效地应用人工智能技术。

   加拿大的中小学阶段还没有开设人工智能课程,我只见过STEM课程、计算思维课程、简单编程类课程等。当然,大学里的人工智能课程非常普遍,计算机系都会开设相关课程。如果要开设人工智能课程并设计有意义的学习活动,首先需要用标准的教学设计理论进行教学设计,同时把远程学习者考虑在内。其次,在制定课程标准的时候,不仅需要规定课程内容,也需要与预期学习目标和结果相匹配,而且标准的制定也是一个循环往复的过程。

   访谈者:非常感谢您,希望以后有机会能与您合作!


来源:《电化教育研究》,郑兰琴、张璇、曾海军