王國(guó)琿，田 會(huì)，馬衛(wèi)紅

（西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院 陜西 西安 710021）

自1956年美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院的夏季學(xué)術(shù)研討會(huì)上首次正式使用人工智能這一術(shù)語(yǔ)后[1]，人工智能的發(fā)展經(jīng)歷了3次浪潮和2次寒冬，直到2006年隨著深度學(xué)習(xí)的出現(xiàn)，人工智能迎來(lái)了蓬勃發(fā)展期，并逐漸與教育、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域融合，對(duì)這些領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響。

李德毅院士在2019年中國(guó)智能教育大會(huì)上做主題報(bào)告時(shí)指出，人工智能影響最大的行業(yè)是教育。聯(lián)合國(guó)教科文組織也在2019年國(guó)際人工智能與教育大會(huì)成果文件《北京共識(shí)——人工智能與教育》中提出[2]：通過(guò)人工智能與教育的系統(tǒng)融合，全面創(chuàng)新教育、教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，并利用人工智能加快建設(shè)開(kāi)放靈活的教育體系，確保全民享有公平、適合每個(gè)人且優(yōu)質(zhì)的終身學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。由此可見(jiàn)，人工智能與教育融合以促進(jìn)教育改革已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)的共識(shí)。人工智能與教育的融合發(fā)展給教育帶來(lái)了深刻變革，推動(dòng)教育向智能化方向邁進(jìn)。

吳巖表示，課程是人才培養(yǎng)的核心要素，是教育的微觀問(wèn)題，解決的卻是戰(zhàn)略大問(wèn)題[3]。在我國(guó)，課程教學(xué)仍然是學(xué)校培養(yǎng)人才的重要途徑，人工智能融入課程教學(xué)是教育改革發(fā)展的必然，那么人工智能融入課程教學(xué)的動(dòng)因有哪些？能給課程教學(xué)帶來(lái)哪些變革？人工智能融入課程教學(xué)時(shí)遇到的難題是什么？這些問(wèn)題的解答，對(duì)于推動(dòng)人工智能融入課程教學(xué)具有重要意義。本文將從普通教育工作者的視角審視并試圖回答這些問(wèn)題。

1 人工智能融入課程教學(xué)的動(dòng)因

1.1 國(guó)家戰(zhàn)略：人工智能融入課程教學(xué)的時(shí)代背景

2017年，國(guó)家發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[4]，標(biāo)志著人工智能已上升為國(guó)家戰(zhàn)略，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》作出開(kāi)發(fā)基于大數(shù)據(jù)智能的在線學(xué)習(xí)教育平臺(tái)和智能教育助理、提供精準(zhǔn)推送的教育服務(wù)、積極開(kāi)展智能教育的重大戰(zhàn)略部署。為了加快推進(jìn)人工智能與教育的深度融合和創(chuàng)新發(fā)展，教育部先后印發(fā)了《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》[5]《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》[6]等文件，對(duì)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、個(gè)性化、終身化的教育體系，建設(shè)人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的學(xué)習(xí)型社會(huì)提出了具體要求。課程教學(xué)作為學(xué)校教育、教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)的重要方式，必須與人工智能融合發(fā)展，充分利用人工智能技術(shù)輔助課程教學(xué)，構(gòu)建符合學(xué)生自適應(yīng)學(xué)習(xí)需要的課程教學(xué)體系以提高課程教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量?？梢?jiàn)，人工智能融入課程教學(xué)是國(guó)家戰(zhàn)略的需要。

1.2 教育需求：人工智能融入課程教學(xué)的內(nèi)生動(dòng)力

傳統(tǒng)的課程教學(xué)普遍采用“班級(jí)授課制”[7]，即同一年齡階段的學(xué)生坐在同一教室，采用同一教學(xué)內(nèi)容和評(píng)價(jià)方式的課程教學(xué)組織形式。然而單一的“班級(jí)授課制”難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)，亟待對(duì)這種課程教學(xué)組織形式進(jìn)行改革以滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需要。人工智能技術(shù)所帶來(lái)的學(xué)情分析、學(xué)習(xí)資源智能化推薦、學(xué)習(xí)效果自動(dòng)化測(cè)評(píng)使得學(xué)校精準(zhǔn)化教學(xué)、學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)成為可能。人工智能融入課程教學(xué)是學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的必然要求，是教育自身求變的迫切需要。

1.3 技術(shù)進(jìn)展：人工智能融入課程教學(xué)的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)

人工智能技術(shù)加速了教育的變革，改變了教與學(xué)的方式。與課程教學(xué)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括大數(shù)據(jù)技術(shù)、深度學(xué)習(xí)、語(yǔ)音與圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、情感計(jì)算、智能感知技術(shù)等[8]，目前這些技術(shù)已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，利用這些技術(shù)研發(fā)出來(lái)的教育人工智能產(chǎn)品在課程教學(xué)方面表現(xiàn)不凡。比如，訊飛智能語(yǔ)音系統(tǒng)對(duì)口音不作任何訓(xùn)練的演講人，識(shí)別準(zhǔn)確率可達(dá)95%，如果能夠?qū)谝艉蛯?duì)于使用的領(lǐng)域做訓(xùn)練，準(zhǔn)確率可以做到近乎百分之百。這些技術(shù)的進(jìn)展和產(chǎn)品的應(yīng)用，為課程教學(xué)提供了強(qiáng)有力的輔助，拓展了課程教學(xué)的內(nèi)涵和空間，有力地推動(dòng)了課程教學(xué)革命。

2 人工智能融入課程教學(xué)帶來(lái)了課程教學(xué)的重要變革

2.1 有的放矢：人工智能融入課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)精準(zhǔn)化

人工智能融入課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)精準(zhǔn)化主要體現(xiàn)在學(xué)情分析和課程教學(xué)目標(biāo)確定上。課程教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)對(duì)智能終端設(shè)備、可穿戴設(shè)備等收集來(lái)的教育大數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)、回歸、預(yù)測(cè)等分析，揭示文本、圖像、視頻等非結(jié)構(gòu)性教育大數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)含的教學(xué)問(wèn)題和規(guī)律，得到所需的學(xué)情信息。學(xué)情分析包括兩個(gè)方面：一方面依據(jù)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄、學(xué)習(xí)態(tài)度、性格特征、興趣愛(ài)好、生活軌跡等具體信息，分析學(xué)生學(xué)習(xí)的困難所在、知識(shí)掌握情況，刻畫(huà)學(xué)生的數(shù)字肖像，生成學(xué)生個(gè)人學(xué)情報(bào)告；另一方面對(duì)整個(gè)班級(jí)的學(xué)習(xí)氣氛、成績(jī)分布等進(jìn)行分析，得到班級(jí)學(xué)情報(bào)告。學(xué)情分析是開(kāi)展課程精準(zhǔn)教學(xué)的基礎(chǔ)，授課教師在進(jìn)行課程教學(xué)時(shí)根據(jù)學(xué)情報(bào)告，采用針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容、個(gè)性化的教學(xué)策略和適切的評(píng)價(jià)方式。課程教學(xué)目標(biāo)的確定建立在學(xué)情分析基礎(chǔ)上，課程教學(xué)目標(biāo)不再是知識(shí)傳授、能力提升，而是在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科思維和基于知識(shí)的能力時(shí)，更關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化差別，通過(guò)精準(zhǔn)教學(xué)，滿足學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需求，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)、綜合素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展。

2.2 因材施教：人工智能融入課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)學(xué)生培養(yǎng)個(gè)性化

人工智能融入課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)學(xué)生培養(yǎng)個(gè)性化主要通過(guò)學(xué)生個(gè)性化課程學(xué)習(xí)路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。課程學(xué)習(xí)路徑是指借助大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，針對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)和能力要求構(gòu)建的符合不同學(xué)生知識(shí)水平、能力層次、興趣愛(ài)好等的課程學(xué)習(xí)路線[9]。依據(jù)學(xué)情分析、課程教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)內(nèi)容、課程知識(shí)體系等，學(xué)生個(gè)性化課程學(xué)習(xí)路徑將被生成，具體如圖1所示。學(xué)生課程學(xué)習(xí)路徑是動(dòng)態(tài)調(diào)整的，根據(jù)學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)情況確定線上學(xué)習(xí)、線下學(xué)習(xí)的時(shí)間、內(nèi)容、進(jìn)度等的安排，從而滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。

人工智能融入背景下的課程教學(xué)以線上、線下混合式教學(xué)為主要形式。線下教學(xué)采用智慧課堂授課的方式進(jìn)行；線上教學(xué)需要借助智能教學(xué)系統(tǒng)，主要包括課程資源推薦、學(xué)生自主學(xué)習(xí)。線上教學(xué)與線下教學(xué)密不可分、相互補(bǔ)充，兩者的關(guān)系如圖2所示。

線下學(xué)習(xí)。人工智能融入背景下的課程教學(xué)中課堂授課仍然是重要形式，只不過(guò)課堂授課已經(jīng)“智慧化”了。依據(jù)學(xué)生個(gè)性化課程學(xué)習(xí)路徑，每個(gè)學(xué)生只需接受自己所需的課堂教學(xué)，因此每個(gè)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容、時(shí)間不盡相同。智慧課堂授課依賴于智慧教室建設(shè)，根據(jù)智慧教室反饋回來(lái)的信息，教師實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度：如果學(xué)生感到吃力則放緩教學(xué)進(jìn)度；如果學(xué)生掌握牢固則加快教學(xué)進(jìn)度。智慧課堂的具體教學(xué)形式采用傳遞—接受式教學(xué)、探究式教學(xué)等。

線上學(xué)習(xí)。①課程資源推薦。智能教學(xué)系統(tǒng)依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、知識(shí)掌握情況、興趣愛(ài)好等，然后再根據(jù)本課程中的知識(shí)點(diǎn)為學(xué)生進(jìn)行智能化課程資源推薦。②學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生根據(jù)實(shí)際的需要使用智能教學(xué)系統(tǒng)提供的虛擬教學(xué)場(chǎng)景在課前或課后進(jìn)行個(gè)性化自主學(xué)習(xí)。智能教學(xué)系統(tǒng)能夠模擬有效的一對(duì)一教學(xué)，通過(guò)智能記憶復(fù)習(xí)、自助問(wèn)答、真人問(wèn)答、知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)航、智能提問(wèn)、游戲化激勵(lì)、學(xué)習(xí)能力訓(xùn)練與提升等方式，幫助學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

在開(kāi)展課程教學(xué)時(shí)，線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合，根據(jù)學(xué)生個(gè)性化課程學(xué)習(xí)路徑科學(xué)合理地安排課堂教學(xué)計(jì)劃與個(gè)性化自主學(xué)習(xí)活動(dòng)，在課堂授課滿足班級(jí)學(xué)習(xí)利益最大化的同時(shí)，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化自主學(xué)習(xí)。人工智能融入背景下的課程教學(xué)中人機(jī)協(xié)同是最突出的特征，傳統(tǒng)課程教學(xué)過(guò)程中所涉及的輔助性或重復(fù)性的工作交由智能助理來(lái)完成，將授課教師從繁重、機(jī)械的工作中解放出來(lái)，使授課教師將主要精力放在教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂授課等核心工作上，從而提高工作效率。此外，課程教學(xué)過(guò)程還體現(xiàn)了師生協(xié)同、生生協(xié)同。人機(jī)協(xié)同、師生協(xié)同、生生協(xié)同三位一體、互為補(bǔ)充、相互促進(jìn)，共同推動(dòng)課程教學(xué)有效開(kāi)展。

2.3 不拘一格：人工智能融入課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)課程評(píng)價(jià)多元化

人工智能技術(shù)的發(fā)展使得課程教學(xué)全過(guò)程信息的收集、分析、展示成為可能，從而改變了課程教學(xué)效果的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)形式：①由單一的結(jié)果性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣倪^(guò)程性評(píng)價(jià)，課程評(píng)價(jià)貫穿于課前、課堂、課后等課程教學(xué)的各個(gè)階段，以課程評(píng)價(jià)來(lái)診斷、反思、調(diào)節(jié)課程教學(xué)過(guò)程，確保課程教學(xué)取得好的成效。②評(píng)價(jià)主體由單一的教師評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器助評(píng)、教師評(píng)價(jià)等多主體參與，機(jī)器助評(píng)不僅能夠得到實(shí)時(shí)、客觀、有效、可用的測(cè)評(píng)結(jié)果，還能根據(jù)分析結(jié)果給出學(xué)習(xí)建議或?qū)W習(xí)策略，減輕了教師評(píng)價(jià)的工作負(fù)擔(dān)，提高了課程教學(xué)評(píng)價(jià)的效率。根據(jù)學(xué)生整個(gè)課程的知識(shí)掌握情況、學(xué)習(xí)成績(jī)、學(xué)習(xí)狀態(tài)等綜合進(jìn)行課程學(xué)習(xí)效果分析生成的課程學(xué)習(xí)報(bào)告，為學(xué)生整個(gè)學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)、學(xué)校教學(xué)管理提供重要依據(jù)。

3 人工智能融入課程教學(xué)遇到的發(fā)展難題

3.1 數(shù)據(jù)共享方面

人工智能融入背景下，課程教學(xué)中線下教學(xué)所使用的智慧教室與線上教學(xué)所使用的智能教學(xué)系統(tǒng)目前還屬于不同的系統(tǒng)，可能由不同的公司開(kāi)發(fā)和維護(hù)，不同系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)接口不一致、數(shù)據(jù)耦合性差等問(wèn)題，教育數(shù)據(jù)共享較難?；谝陨显?，使得人工智能融入背景下的課程教學(xué)中存在教育大數(shù)據(jù)數(shù)量不足、質(zhì)量不高、數(shù)據(jù)共享困難等問(wèn)題。

3.2 政策制度方面

人工智能與教育的融合發(fā)展處于起步階段，人工智能融入課程教學(xué)是一個(gè)新生事物，將會(huì)面臨一系列問(wèn)題，比如如何對(duì)專(zhuān)業(yè)教師進(jìn)行培訓(xùn)，如何對(duì)教師進(jìn)行激勵(lì)獎(jiǎng)勵(lì)，如何實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)過(guò)程中的數(shù)據(jù)隱私保護(hù)和倫理教育，等等。針對(duì)這些問(wèn)題的具體政策制度尚未建立，這在一定程度上阻礙了人工智能融入課程教學(xué)的進(jìn)程。

3.3 專(zhuān)業(yè)師資方面

教師的能力決定了人工智能融入課程教學(xué)的質(zhì)量和開(kāi)展課程教學(xué)的效果。教師不僅需要全面掌握所講授課程的內(nèi)容，而且需要對(duì)人工智能融入課程教學(xué)的本質(zhì)有明確的了解，具備在人工智能技術(shù)輔助下駕馭課程教學(xué)的能力。就目前情形來(lái)看，各高校對(duì)人工智能融入背景下從事教學(xué)的專(zhuān)業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè)沒(méi)有清晰統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，加大了人工智能融入課程教學(xué)的難度。

此外，人工智能融入課程教學(xué)還遇到其他一些實(shí)際困難，如教師及教育管理者對(duì)其認(rèn)識(shí)不夠清晰；課程教學(xué)體系還未建立；在人工智能融入背景下開(kāi)展課程教學(xué)沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒；所需的智慧教室、智能教學(xué)系統(tǒng)等軟硬件建設(shè)周期長(zhǎng)、成本高，等等。這些都在一定程度上限制了人工智能融入背景下課程教學(xué)的開(kāi)展。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)人工智能融入課程教學(xué)遇到的發(fā)展難題，需要國(guó)家、高校、教師、企業(yè)共同努力，推動(dòng)人工智能融入課程教學(xué)過(guò)程中。

人工智能融入課程教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新。本文回答了人工智能融入背景下的課程教學(xué)能做什么、人工智能融入課程教學(xué)的困難在哪等問(wèn)題，以期為人工智能融入課程教學(xué)貢獻(xiàn)力量。