以人为本视角下新时代智慧教育的发展理念
当今世界，以人工智能、区块链、大数据等为代表的信息技术催生了新业态、新模式，固有的知识传授方式、获取方式已制约了人类破解未知世界的能力，如何满足社会需求、探索新的教育模式，是这个时代为教育事业提出的全新课题。
习近平总书记在9月22日召开的教育文化卫生体育领域专家代表座谈会上指出，“努力办好人民满意的教育，在加快推进教育现代化的新征程中培养担当民族复兴大任的时代新人”。笔者认为，传统在线式教育已不能适应当前需求，智慧教育作为教育信息化的“高端形态”，以智能技术为牵引变革教育学的关系，推动实现教育现代化及“全面发展”的人才培养目标。
新冠肺炎疫情期间，各个教学单位按照教育部“停课不停教、不停学”的要求，通过MOOC、SPOC等途径进行云端授课，成功在“危机”前孕育出教育现代化的“新机”。然而作为新兴教育模式，智慧教育在教学实践中仍存在一些问题，因此，如何在疫情防控进入常态化后巩固教育成果、拓展育人成效，是亟须思考的一个问题。对此，马克思主义理论为我们提供了新的理念，即从“以人为本”的视角出发，紧紧依靠师生推进智慧教育，充分尊重学生主体性，真正实现学生有价值的全面成长。
首先，注重学生的个性化发展。马克思指出，“他们的需要即他们的本性”，也就是说人的需要即人的本性。传统式教育侧重统一化、标准式教学，受教育者的个性需求在其中往往不被重视。然而随着信息时代的到来，面对层出不穷的新生事物，受教育者的个性化诉求逐步强烈，他们希望得到既有特色，又能满足其求知欲的知识。智慧教育的出现能够为这一问题提供解决途径，它可借助人工智能、大数据等信息技术，以合理合法的方式收集并分析受教育者的偏好及诉求，在此基础上，教育者可根据数据反馈，对每名受教育者的特长、优势等作出判断，并据此深度挖掘他们的发展潜力，形成个性化发展，实现有教无类、因材施教的教育诉求。
其次，注重学生的自由发展。马克思在《共产党宣言》中指出，“每个人的自由发展是一切人的自由发展的条件”。在云平台、云数据等“外力”的支撑下，智慧教育表现为物联化、智能化的教育形态，可将师生从面对面、点对面的教育关系中解脱出来，不仅扩大了教育主体范围，同时也拓宽了受教育者追求自由选择的渠道。当前智慧教育虽取得不小成效，但仍存在网络授课内容单一、课堂沉浸感不足等现象。究其原因，除授课理念陈旧，更多的是源于使用信息技术手段的僵化，而这正是智慧教育需要着重解决的。智慧教育要把落脚点放在“人”，充分尊重受教育者的自由性、主体性，灵活运用并将信息技术的优势发挥到最大化，强调教与学的“双向”输送，促进受教育者有价值的成长、教育者有价值的成材。
最后，注重学生的全面发展。马克思在《关于费尔巴哈的提纲》中指出，“人的本质并不是单个人所固有的抽象物，在其现实性上，它是一切社会关系的总和”。因此教育主体的双方都具有现实性和社会性的特点，只有将国家发展和社会进步作为成长目标，明晰正确教育方向，才能真正实现受教育者的全面发展。智慧教育正是以人的社会属性为基础、以人的全面发展为根本诉求的新型教育模式。智慧教育借助信息平台进行探究式教学、体验式教学、互动式教学等探索，推动实现价值理性与工具理性的平衡，通过强化信念教育和素质教育，为受教育者塑造正确的道德观念，寓价值观引导于知识传授之中，避免将信息技术沦为传统式教学的工具，从根本上落实立德树人根本任务，真正实现学生有价值的全面成长。
（作者：周迨琛，为北京理工大学发展与改革研究室副主任）
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曹培杰：智慧教育：人工智能时代的教育变革
当前，以人工智能为代表的技术创新进入到一个前所未有的活跃期，而教育仍未摆脱“工业化”的印记，以至于有人认为，“我们把机器制造得越来越像人，却把人培养得越来越像机器”，这不仅制约着教育功能的充分发挥，而且导致经济社会转型面临危机。所以，我们要有一种时代紧迫感，全面深化教育改革，推动“工业化教育”向“智慧型教育”转变，扩大高质量人才的供给能力，为经济社会发展提供强有力的人力资源保障。
(二)智慧教育蓄势待发
随着人工智能越来越广泛的应用于传统行业，那些机械重复、烦琐枯燥、大量使用体力的职业可能都会被机器人所取代，甚至连一些专家的决策工作也面临风险。比如，拥有大数据分析能力的智能医疗诊断，在某些疾病上比普通医生判断的准确率更高；智能金融系统在风险预测、股票投资等方面大显神通，成为金融机构争先布局的重点领域……随着一系列连锁反应的叠加，人工智能正在触发一场剧烈的社会分工调整，我们很可能会成为人类历史上第一代需要和机器去竞争工作的人。正如“控制论之父”维纳所说：“我们是如此彻底地改造了我们的环境，以至于我们现在必须改造自己，才能在这个新环境中生存下去。”[2]教育作为培养人的事业，将会成为决定人类能否在人工智能时代胜出的关键。众所周知，现行教育体系是工业社会的产物，核心是通过整齐划一的教学流程批量化地生产人才，尽管难以照顾个性差异，但却为人类社会从农业时代进入工业时代提供了必要的人力资源。但是，当人类社会迈进信息时代的新阶段——人工智能时代，这种工业化的教育体系已经无法满足未来社会对人才的需求，时代发展迫切需要一场教育变革。2016年3月，世界经济论坛发布了一份题为《教育的新愿景：通过技术培育社会和情感学习》的研究报告，倡导把人的社会性和情感教育置于应对新工业革命的高度，包括批判性思维/问题解决、创造力、沟通能力、合作能力等四种胜任力，以及好奇心、首创精神、坚毅、适应力、领导力、社会文化意识等六种个性品质。[3]换句话说，教育不是由外而内传递知识，而是由内而外觉悟智慧。这就要求，我们必须打破整齐划一的传统教育形态，构建与人工智能时代相适应的智慧教育体系，利用智能技术对学习环境、学习内容、教学方式、管理模式进行系统化改造，为学生提供富有选择、更有个性、更加精准的智慧教育。
二、智慧教育的理念内涵
目前，学术界对智慧教育有两种理解。一种将其视为是对知识教育观的批判和超越。英国哲学家怀特海指出，在古代学校里，哲学家们渴望传授的是智慧，而在现代学校，我们的目标却是教授各种科目的书本知识，这标志着教育的失败；教育的全部目的，就是使人具有活跃的智慧；教育要激发学生的求知欲，提升其判断力，锻造其对复杂环境的掌控能力，使学生能够运用理论知识对特殊事例做出预见。[4]我国著名科学家钱学森从系统科学出发，提出用大成智慧教育培养拔尖创新人才，拆除各门科学技术之间的鸿沟，让科学与艺术不分家，让数学、自然科学与哲学社会科学互连手，从而做到大跨度的触类旁通，完成创新。[5]美国心理学家斯腾伯格倡导学校要为智慧而教，要引导学生智慧地思考和解决问题，让他们学会平衡自我、人际和外部社会之间的共同关切，从而更好地承担社会责任。[6]
另一种视角是将智慧教育视为教育信息化发展的新阶段，是依托物联网、云计算、无线通信等新一代信息技术的教育信息生态系统[7]，更是信息化元素充分融入教育后发生的“化学反应”[8]。祝智庭教授认为，智慧教育是通过利用智能化技术构建智能化环境，让师生施展灵巧的教与学方法，使其由不能变为可能，由小能变为大能，从而培养具有良好价值取向、较高思维品质和较强施为能力的人才。[9]黄荣怀教授认为，智慧教育是利用现代科学技术为学生、教师等提供一系列差异化的支持和按需服务，全面采集并利用参与者群体的状态数据和教育教学过程数据来促进公平、持续改进绩效并孕育教育的卓越。[10]此外，智能教育也是一个与智慧教育联系密切的概念。狭义的智能教育定位于“以人工智能为内容的教育”，目的是培养掌握智能技术的专业化人才；广义的智能教育则定位于实现个体智能的提升，不仅掌握人工智能等技术，还能初步具备未来工作中实现人机合作的能力。[11]
综合已有研究，我们认为，智慧教育是指以“人的智慧成长”为导向，运用人工智能技术促进学习环境、教学方式和教育管理的智慧转型，在普及化的学校教育中提供适切的学习机会，形成精准、个性、灵活的教育服务体系，最大限度地满足学生的成长需要。只有把“人”置于教育的最高关注，发掘人的潜能，唤醒人的价值，启发人的智慧，才能从容应对人工智能时代带来的挑战。智慧教育不仅是教育基础设施的信息化、智能化，而且是教育理念与教育方式的转型升级，从注重“物”的建设向满足“人”的多样化需求和服务转变。[12]智慧教育包括三个组成部分：一是相互融通的学习场景，利用智能技术打通物理空间与网络空间之间的壁垒，让万物互联，让世界互通，所有学生都可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息；二是灵活多元的学习方式，注重学习的社会性、参与性和实践性，打破学科之间的界限，开展面向真实情境和丰富技术支持的深度学习；三是富有弹性的组织管理，破除效率至上的发展理念，释放学校的自主办学活力，利用人工智能提高教育治理的现代化水平，让学生站在教育的正中央。总之，人工智能为教育提供了全新的视角和机遇，智慧教育的广泛开展将成为教育史上一座重要的里程碑。
三、智慧学习环境：从“教育工厂”到“学习村落”
如果把原来的学习环境比作“教育工厂”的话，那么，智慧学习环境就是“学习村落”。在这里，每个学习者都掌握学习的主动权，人工智能可以帮助他们找到志同道合的伙伴和相互匹配的导师，推送适配的学习资源，提供精准的学习支持，从而开展积极主动的个性化学习。它不是为了“统一的教”，而是为了“个性的学”，要利用数据和算法的力量来读懂学生、发现学生、服务学生。
(一)全面感知的学习场所
现在，校园只是一个开展教学的物理场所；未来，校园将变成万物互联的智能空间。人工智能会把冷冰冰的机器设备变成充满温情的“私人助理”，通过不断学习人类的行为和习惯，提出针对性的辅助策略，帮助学生开展积极主动的个性化学习。一是利用物联网技术对温度、光线、声音、气味等参数进行监测，自动调节窗户、灯具、空调、新风系统等相关设备，主动响应校园安全预警，保障学校各系统绿色高效运行，为学生创设安全舒适的学习环境。二是借助情境感知技术在自然状态下捕获学习者的动作、行为、情绪等方面的信息，精准识别学习者特征，全面感知学生的成长状态，提供学习诊断报告、身高体重走势图、健康分析报告等，为学生身心健康发展提供有力支持。三是利用大数据技术对学习过程进行跟踪，了解学生的认知水平以及在学习中存在的优势和不足，提供量身定制的最优学习路径。
(二)灵活创新的学校布局
学校的环境布局一直延续着工业时代的设计标准，目的是满足统一集体授课的需要。随着人工智能时代的到来，教育理念和教学组织形式都在发生深刻变化，学习空间的呈现形式也将随之改变。未来的学习空间将从“为集体授课而建”转向“为个性学习而建”，把千篇一律的教室变成灵活创新的学习空间，把单调乏味的建筑打造成智慧的育人环境。[13]一是创新教室布局，打破工厂车间式的教室设计，配备可移动、易于变换的桌椅设施，支持教师开展多样化的教学活动。二是扩展学校的公共空间，按照多功能、可重组的设计思维，加强学习区、活动区、休息区等空间资源的相互转化，给学生提供更多的活动交往空间，促进学生的社会性发展，弥合正式学习与非正式学习之间的鸿沟。[14]三是优化校园空间，给学生提供动手实践的场地，建立创客空间、创新实验室、创业孵化器等新型学习环境，培育有共同兴趣爱好的实践社群，鼓励学生把创新想法转化为实际作品。北京十一学校龙樾实验中学、巴西的NAVE学校、美国明尼苏达大学的主动学习教室(ActiveLearningClassrooms)、加拿大皇后大学的主动学习空间(ActiveLearningSpaces)等都在这方面做了有益探索。
(三)深度交互的网络学习空间
网络教育的真谛在于实现人文交互环境下的个性化学习。[15]近五年来，全国师生网络学习空间开通数量从60万个迅速激增到了6300万个，覆盖了各级各类教育，很多地方利用网络学习空间进行个人成长记录和综合素质评价，带动了教育理念变革和教学模式创新。[16]但不容忽视的是，网络学习空间的活跃程度并不乐观，交互行为停留于较浅的层面。未来，网络学习空间将从课堂教学的延伸走向教育形态的重塑，构建群体个性化的学习共同体和实践共同体。[17]一是开发智能学习助手，根据学生的学习需求、学习路径和检索痕迹，按需推送学习资源和学习支持，过滤无关的信息，减轻认知负荷，使学生可以随时、随地、随需进行高质量的学习。二是强化成员间的关系网络，加强对互动数据的收集、分析和处理，包括订阅、观看、转发、提问、评论等，精准识别师生、生生互动关系，提供更加匹配的组合方案，形成稳定的趣缘合作共同体，促进深度交互的发生。三是提供远程协作、社会网络、同步课堂等方面的工具，鼓励跨学校、跨区域、跨国别的协同学习，扩大优质教育资源覆盖面，突破常规手段难以解决的教育均衡问题，让亿万孩子同在蓝天下共享优质教育。
四、智慧学习方式：从“学以致用”到“用以致学”
随着互联网时代的到来，以知识为中心的学习方式已经无法满足时代发展需要，学习越来越呈现出实践性、情境性和个性化的特征，仅靠死记硬背就可以掌握的知识或技能逐渐失去价值，人工智能在这些方面可以比人做得更好。这就要求，我们必须转变教育观念，加快推动学习方式变革，从“学以致用”走向“用以致学”，更加重视每个学生的独特体验，鼓励他们在解决问题中学会解决问题，在做事中学会做事，成为能够适应未来复杂挑战的人才。
(一)深度学习
在人工智能的语境下，深度学习指的是一种新的算法，它通过模拟人类神经网络，构建具有多隐含层的机器学习模型和海量的训练数据，让机器自动学习有用的特征，从而提升分类或预测的准确性。[18]在语音识别、图像理解、自然语言处理等领域，采用深度学习算法之后，其准确性都得到了极大的提升。正是这种算法模型的突破，让机器拥有了类似人类的智慧，引发了新一代人工智能的崛起。巧合的是，深度学习既是决定人工智能兴衰的关键所在，也是决定未来教育成败的关键所在。人类要想从人工智能时代的职场中胜出，就必须从强调记忆和练习的传统学习中脱离出来。学习绝不能停留于知识的表面理解和重复记忆，学生要在已有知识的基础上，将所学新知与原有知识建立联系，获取对知识的深层次理解，建立一套自己的思维框架，并有效迁移到其他的问题情境中。深度学习包括五个环节：一是还原知识的丰富情境，知识从哪里来，深度学习的起点就应该从哪里开始；二是面向实践的学习活动，鼓励学生用所学知识解决实际问题，以任务驱动的方式组织学习，提供接近专家及其工作过程的机会；三是用不同视角透视学习，提供社会化软件及其他认知工具来支持学习，允许共同体成员拥有不同的角色和身份，鼓励提出不同观点，让学生在对话和互动中建构知识；[19]四是提供成果展示及表达的机会，促使思维清晰化，引导学生进行反思，实现对知识的深度理解；五是建立更加立体的评价，把关注点从教师的教转向学生的学，强调学生在学习活动中的参与程度、积极性以及突破原有框架的创造力，利用学习分析、课堂观察等技术手段，为不同的学生制定不同的标准，让每一位学生都有出彩的机会。
(二)跨学科学习
人类的智慧来源于知识观的完整，它不是零敲碎打的，而是与整体特征密切相关的。现行的分科教学有利于系统知识的习得，但不利于完整知识体系的形成和综合思维能力的培养。近年来兴起的STEM教育和创客教育，都把跨学科学习作为重点，强调通过不同学科的交叉融合，培养学生的创新精神和实践能力。跨学科学习倡导根据生活中的问题设置主题，将不同学科围绕同一个主题联系起来，构建相互衔接贯通的课程体系。于是，原有的学科林立变成主题式的课程整合，学生有机会运用多个学科的知识来解决问题，在动手实践中形成自己的知识体系，从而实现知识的活化以及向现实生活的有效迁移。[20]跨学科整合有三种取向：一是学科知识整合取向，分析各学科的知识结构，找到不同知识点之间的连接点与整合点，将分散的课程知识按跨学科的问题逻辑结构化；二是生活经验整合取向，从儿童适应社会的角度选择典型项目进行结构化设计，让学习者在体验和完成项目的过程中，习得蕴含其中的多学科知识与技能；三是学习者中心整合取向，这种模式不是由教师预设问题，而是由学习者个体或小组提出任务，任务内容需要学习并运用跨学科知识。[21]值得说明的是，跨学科学习需要坚实的学科基础，没有学科就没有跨学科，两者相辅相成、互为依存，教师要处理好分科教学和跨学科学习的关系，从更广阔的视野认识学习的本质。
(三)无边界学习
陶行知先生指出，“生活即教育”“社会即学校”，教育不能脱离社会、脱离生活。如果学校生活与社会生活联系不紧密，学生的学习不是从自己的直接经验里长出来的，那就是一种呆板的、低效的教育。所以，学校应该是一个开放的组织系统，要建立与真实世界的联系，充分利用外部社会资源开展教育，把整个社会变成学生成长的大课堂。美国的密涅瓦大学(MinervaSchools)就是“一所没有校园的大学”，四年本科学习分布在全球七大城市，包括旧金山、香港、孟买、伦敦等，通过与当地高校、研究所、高新技术企业建立合作，学生可以使用一流的图书馆、实验室等进行学习，利用一切可利用的社会资源开放办学，实现了高等教育的结构性创新。[22]无边界学习是未来教育发展的重要趋势，它包括以下内容：一是把知识学习和现实生活连接起来，学生的学习场所不再固定，随着课程的不同，既可以在教室，也可以在社区、科技馆和企业，甚至可以去不同城市游学，任何可以实现高质量学习的地方都是学校；[23]二是建立实践共同体，加强学校与产业行业之间的合作，共建创新创业实践基地，鼓励学生动手实践，引导他们运用知识去解决现实问题，从而获得真正的本领；三是技术增强的泛在学习，利用混合现实技术，将虚拟场景融入真实世界，或是将真实场景融入虚拟世界，让学生有机会观察微观世界、感知抽象概念，使学习变成一种丰富情境下的亲身体验。
五、智慧教育管理：从科层机构到弹性组织
当前的教育管理大多采用科层制，各职能部门分工明确，职权关系等级分明，按照标准化流程开展工作。从专业分工的角度看，这种模式有利于提高工作效率，为现代学校运行提供了有力的组织保障，但在人工智能时代却暴露出致命缺陷：在严格的条条框框下，学校被程序化、行政化，很容易陷入具体细节之中，对新变化缺乏适应能力。原本充满智慧的教育，变成了按部就班的机械操作，学校和教师逐渐失去自主性和创造性，异化为教育的机器，而教育本身也沦落成应试的工具。智慧教育管理要改变这种局面，更加关注人的完整实现，从科层机构走向弹性组织，增强组织运行的灵活性，从根本上激发和释放学校的办学活力。
(一)破除“效率至上”的评价导向
教育作为培养人、发展人、成就人的事业，所有的外在指标都应服务于这一根本目的。现在普遍存在的分数、升学率等量化指标，设计初衷都是为了提高教育效率，保障教育质量，这在过去也确实发挥了重要作用。但在人工智能时代，这种围绕效率而构建的工业化教育体系正面临危机。由于过于强调效率，学生的创新意识、完备人格以及兴趣志向都受到了不应有的忽视，学校也不再是一个令学生向往的场所。实际上，效率从来不是教育的关键，人的智慧成长才是教育应该关注的重点。如果学校以效率为绝对导向，那些需要长期发展才能见到成效的学习活动就无法开展，学生的长远且面向未来的关键能力必然受到损害。一旦学校被功利化、浮躁化的思想所绑架，就会陷入“谁先减负谁就利益受损”的囚徒困境，并最终走向共同毁灭。所以，智慧教育一定要遵循教育规律，破除“效率至上”的痼疾。一是坚持立德树人，不用单一片面的标准评价学生，把品德、行为习惯、身体健康、社会实践等方面的表现纳入评价指标，利用人工智能对定性数据进行分析，更加科学地评价学生的全面成长。二是综合考虑学生的起点水平，引导学校不抢生源、不过分拔高、不恶性竞争，把增值性作为评价学校的基本原则，重点关注学校提供高质量课程的水平和满足学生个性化学习的程度，一流学校不一定是拥有一流生源的学校，而是把一般生源也能培养成一流人才的学校。三是基于大数据的教育管理优化，动态模拟学校布局、教育投入、入学形势、就业渠道等方面的变化，科学预判教育发展趋势，提前做好教育规划，并在规划中更加关注教育公平和教育均衡，着力解决教育发展不平衡不充分问题。
(二)充分激发学校的办学活力
当前，学校作为办学主体，面临着有责无权、权责不对等、人权财权不匹配等突出问题，无力推动更深层面的教育改革，主要精力都用来应付上级部门的各类评比和检查。在学校内部管理中，行政力量往往凌驾于专业力量之上，服从管理取代了专业引领，上下级关系取代了共同体关系，本来应该以学生为核心的学校，变成了以“领导”为核心的“机关”，学校管理呈现出越来越严重的行政化倾向。近年来，一些带有理想主义色彩的名校长被民办学校或社会机构挖角，已经成为一个不容忽视的现象。学校作为培养人的专业机构，如果只注重标准化的科层管理，不考虑教育的专业性和学术性，那就会使学校越来越呆板固化，越来越不像学校。管理转型是智慧教育能否成功的关键，必须解决传统管理与学校创新之间存在的不协调问题，从根本上激发学校的办学活力。一是落实学校的办学自主权，形成政府宏观管理、学校自主办学、社会广泛参与的教育格局，推动教育、财政、人事等管理部门向学校下放权力，让学校享有教师评聘、经费使用、课程安排(包括大小课、长短课、阶段性课程等)、修业年限(包括弹性学期、混龄编班等)、育人方式(包括社会实践、参观考察、研学旅行等)等方面的自主权，从根本上激发学校的办学活力。二是完善学校的内部治理结构，利用信息化手段提高教育治理的现代化水平，促进“管理本位”向“服务本位”转型，建立普通师生、家长、社区以及相关利益方参与学校管理的机制，形成依法办学、自我约束、多元参与、社会监督的网状治理结构。三是增加学术团体的权利，形成新的治理单元，通过职能重新定位，明确划分行政事务与专业事务的边界，强化教师领袖的专业影响力和学术领导力，激发教师的主动性和创造力，构建行政管理和学术引领相融合的学校治理体系。
(三)构建全社会参与的教育生态
作为一项复杂的系统工程，智慧教育决不能“头疼医头，脚疼医脚”，要从构建良好生态的高度进行教育改革，建立学校与外部社会的协同机制，形成校内外相互沟通、资源高度共享、流程无缝衔接的新格局。一是积极引导多元社会主体参与教育，促进和规范民办教育发展，鼓励社会力量提供多样化的教育产品和服务，适当放宽办学资格门槛，为教育公益组织的成长创造更大空间，广泛开展薄弱学校委托管理、第三方教育评价等方面的探索。二是建立行业专家驻校制度，包括科学家驻校、工程师驻校、文学家驻校、艺术家驻校等，鼓励行业专家为学生开设专题讲座、指导研究性学习、开展技能培训等。三是探索多样化的教师补充渠道，提高兼职教师评聘的灵活性，引导各行各业的专业力量参与学校教育，教学的提供者不仅是教师，也可能是科学家、工程师、工人、农民、医生、商人等，任何有专长的人都可以成为“教师”。四是支持学校购买教育服务，加大财政投入力度，拓展教育公共服务的有效供给，帮助学校构建起一套覆盖广、选择多、更加完善的课程体系，为每一个学生提供个性化的课程，最大限度满足学生多样化的学习需求。
人工智能为社会转型带来了新的曙光，相对于其他社会系统来说，教育系统更需要超前部署、未雨绸缪。教育是人类应对人工智能挑战的根本力量，只有通过智慧的教育培养智慧的人，充分发掘生命的内在潜质，才能在人工智能时代立于不败之地。值得注意的是，人工智能在促进教育变革的同时，也隐藏着巨大风险：当机器越来越智能，对学习的预测越来越精准，就会反过来限制学生的选择自由，导致一部人成为量化评估的受害者而非受益者。因为，所有的数据都来自过去，我们完全依赖过去来判断未来，表面看是提供了量身定制的教育，实际上却让学生只能成为过去自己的延伸，而非新生的自我。
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李政涛：人工智能时代—— 教育的“变与不变”
当教师遇上人工智能，究竟会发生什么？
人工智能时代，还需要教师吗？人工智能时代，学生的学习会发生什么变化，课堂会发生什么变化？最重要的是，人工智能时代，什么会改变？什么不会改变？
人工智能时代，学校的变化
教师如何才能拥有独特的、不可替代的价值和作用？这需要先洞悉人工智能将为“学校”、为“学生的学习”、为“课程与教学”等带来了什么变化，以这些变化为前提和依据，才能再来聚焦教师是否能够在这些变化面前有所作为，以及如何作为。
对于“学校”而言，人工智能时代的学校同样具有生存危机，它未必会“脱胎换骨”为大小不一的“学习中心”。但可以肯定的是，学校这座“孤岛”会在信息技术带来的开放中，与外界的联系愈加紧密。学校空间的利用率、学校时间的弹性化也会大幅度提升。更重要的在于，学校的功能和作用将发生重大变化，越来越走向“精准教育”，通过“精准定位”为学生的成长提供“精准服务”。
例如，一位家长带着15岁的孩子来问学校：我的孩子想成为一个哲学家或物理学家，你们可以做些什么？学校应该告诉家长他们是否可以提供这样的帮助，有什么独特的环境，有什么教师，有什么课程，有什么方法（如提供大量苏格拉底式或爱因斯坦式的教学方法）等，可以帮助这个学生成为他希望的那类人。如果学校无法提供这样的“精准服务”，至少可以告诉家长，学校有别的“精准服务”，有别的什么充足条件，有助于孩子成长为什么样的人，成为什么类型的人才，如服务型、善用人工智能型、创意型、领袖型等。
这是人工智能时代学校最根本的变化，学校不再是为未来职业做准备，而是真正为人的终身学习、终身发展而准备。同样是“准备”，人工智能时代学校的准备是“精准准备”，与人才培养和能力提升的“精准特色”有关，这样才可能带来真正的“个性化教育”。
人工智能时代，学生学习的变化
在学习目标上，首先是“人之为人”的普遍目标。它的重点不再是习得为将来从事某个职业所需要的特有知识、技能与方法，而是拥有合理的价值观、强大的创新思维与能力，以及自主学习的能力等，这些都是真正“成人”并走向“终身学习”的基础性、根基性前提。
其次是特殊目标，它与学生的个性化需要有关，是真正的“学以为己”。满足自己的兴趣和需要的学习，形成的是个性化的知识体系，而不只是适用于所有人的标准化知识体系。
在学习资源上，学生获取知识与方法的来源与途径，不再局限于教师与课堂。学生会使用人工智能去寻找学习资源，也不再拘泥于制度化、固定化的“课堂时间”。与此相关的是学习方式的改变。移动电话、平板电脑、掌上电脑等便携设备使学习不再局限于固定的和遇到的地点。它在改变现代社会知识的性质与来源的同时，也改变了知识习得的方式，最终形成“移动学习与固定学习并驾齐驱、线上学习与线下学习比翼齐飞、人工智能与人的智能交融共生”的新格局。
在学习伙伴上，昔日近乎同龄的“学习共同体”成员将会发生质的变化。学生的年龄差异会加大，来自学前教育的“混龄教育”将会逐步延伸到不同学段的教育。例如，斯坦福大学提出开放式大学的概念，学生在一生当中任何六年时间里完成学业，即可拿到本科学位。
人工智能时代，课堂的变化
对于课程与教学而言，各种课程资源和课程定制的丰富性、专业性，已无须学校和教师过多参与，课程外包或订购逐渐成为主流。课堂教学的“人工智能化”已是大势所趋。例如，除了白板之外，未来的显示屏可能大到覆盖整面墙壁，可以操纵显示几乎任何课堂需要的内容。智能屏幕成为现代黑板，智能课桌成为现代课桌的升级版本，教师可以随时插入并控制屏幕与课桌。这些联网的平板提供了与智能手机相同的在线资源并实现“课堂在场”。
这样的课堂，是线下实体课堂与线上虚拟课堂的穿梭转换。学生在线上通过网络社群、创客空间与智能机器人进行个性化的自主学习，在线下则进行分享、交流、讨论、练习、创造等活动。
人工智能时代，教育的“不变”
既然如此，教师怎么办？什么可以被人工智能替代？什么无法被替代？教师需要做出什么改变才可能适应这个变化，并掌握主导权，重新置于时代的潮头？
可以被替代的是那些需要重复做的事情（如布置作业、批改作业），需要大量信息资料搜集、数据积淀和分析的事情（如把很多教师的教学经验汇聚到机器里，计算所有的可能性，找到最佳路径），需要精准定位的事情（如学生的个性特质、个性需求，学生的学习难点、障碍点等）。这些事情被替代，是对教师的解放。当人工智能可以随时随地用更精准、更有效的方法来教学的时候，何乐不为？
什么是人工智能无法替代的？决定教师能否被替代的不是人工智能，是教育的本质，是学生的需要，是贯穿其中不变的教育之理、教育之道。在此之前，我们一直在思考并回答“人工智能时代什么将发生改变”的问题，与此同时还需要提出另一个问题：人工智能来了，什么不会改变？这个明确了，人工智能时代的教育就围绕着这些不变的东西“教书育人”。
首先，不变的是教育本身。无论是通过“学校”还是“学习中心”，或者“社区”等其他载体，人类始终需要教育，人工智能本身的发展、使用始终也离不开教育。既如此，“教育在”则“学生在”，“学生在”则“教师在”。
其次，不变的是教育的本质与真谛。
教育是为成人、育人而生的，即叶澜教授所言的“教天地人事，育生命自觉”，是“为人的一生幸福奠基”而变革与发展的。不论何种时代的教育，概莫能外。任何人工智能都不能改变这一真谛。
再次，不变的是学生成长的需要。学生的素养与能力不会自动发生，也不能只凭自学养成，学生的成长始终需要“教师”这样的引路人、互动者、对话者、帮助者和陪伴者。这些角色，是人工智能时代教师最需要承担的角色。他们是陪伴学生在人工智能时代的重重险滩和荆棘中前行的人，是通过赋予学生自主学习能力和创新性思维，给予学生打破旧知识、创造新知识能力的人，从而是引导、帮助学生在人工智能的世界里，获得不可被替代的自主、自立、自强和自由能力的人。
人工智能时代的教师需要具备三大本领，即“爱商”、“数商”、“信商”，才能成为依然被学生需要的人。与人类的智商、情商相呼应，“爱商”是教师最核心的情商，“数商”和“信商”是教师最重要的智商。
“爱商”与价值观、情感实践相关。这是人工智能无法给予学生的。教师首先应是仁爱之人，具备“爱的能力”，能够精准把握、了解、洞察学生的成长需要与个性特质，及时给予细致入微的个性化关怀、呵护、尊重，因而可以让学生在充满了编程、编码、算法的冷冰冰的人工智能世界里，依然能够感受到人性的温度、生命的温暖和仁爱的力量，进而学会相互传递温暖和仁爱；“数商”与“大数据”相关。人工智能时代脱胎于大数据时代，两者相伴相随。数据是人工智能赖以运行的基础，人工智能进课堂，首先意味着大数据进课堂。这将是教师在人工智能时代的教学新基本功。大数据时代的教书匠及其内含的工匠精神，由此将被赋予新的核心内涵：“数据精神”；“信商”与“信息时代”相关。除了数据之外，人工智能时代每日涌现的信息，尤其是各种教育教学信息，将更加势如潮水，滔滔不绝……面对这些信息，教师同样需要具备“信息化胜任力”，具体涉及如何检索、辨析、判断、提炼、整合、利用和生成各种信息的能力，只有具备这样的能力，才能避免教师在信息潮面前失去方向、丧失自我。
教师要拥有高超的“爱商”、“数商”和“信商”，根底在于持续学习的能力，特别是移动学习的能力，综合运用手机、平板电脑等各种信息技术媒介与工具的能力。从来没有一个时代像人工智能时代一样，对教师的学习能力有如此高的期待和要求：不学习，就淘汰，不持续学习，就落伍，就泯然于众生之中。当教师遇上人工智能，这已经不是传说，不是遥远的想象，更不是玄想或臆想，而是正在到来的现实。
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作者｜李政涛（我校教育学部副主任）
来源｜人民政协报
编辑｜吴潇岚
人工智能时代教师的6种角色与4大素养
1.教师是学生学习过程的领航员
人工智能时代，由于学生在真实和虚拟世界中同时学习，教师将与虚拟学习代理人一道承担起学习领航员与指导者的角色。为满足学习者的个性化需求，为学习者量身定制终身和基于需求的学习计划，并根据个人需求随时自动更新学习计划，教师与学生、虚拟代理人构成学习共同体，共同围绕学生的学习目标、任务与内容、方法，全程参与和指导学生的知识掌握、问题解决与知识创新过程。
当然，教师将更多地依据学生个性化的学习活动及其进度，面对面对其进行适配性的个别化指导，并且依据学生学习过程的动态变化及时调整。当然，教师更为关注学生的认知、情感与行为等综合素养的养成，并将在学生的学习进程中同时扮演激励者的角色，鼓励学生敢于面对学习中的不确性与风险，引导学生进行基于问题的探索与知识创新，激发学生潜能，培养学生的创新意识与能力。
2.教师是学生学习的评估者
未来的学习评价，将打破知识与生活的界限，鼓励学生将知识学习与问题解决、创新能力提升结合起来，让学生运用所学知识解决实际问题，培养创新能力、问题解决能力。在评估过程中，教师将突破传统的纸笔标准化测试，借助于信息技术平台，采用观察、档案袋等多样质性评估方法，从关注简单的知识信息传授转型到促进学习者核心素养的全面发展上，全面收集学生学习与发展的数据信息，综合评估学生发展状态，重视对学生创新能力、合作能力、学习适应与社会责任等关键能力的评估，及时将信息反馈给学生，与学生一起依据评估信息调整学习进展情况。
3.教师是学习情境的创设者
人工智能时代，教师可以基于真实、虚拟两种学习环境，面向真实问题重组教学内容，创设适应不同学习内容的学习情境，采用主动、探究式、项目化的学习方式，创设更多的实践与动手操作机会，让学生在解决实际问题的过程中掌握知识与实践变革之间的深层联系，在积极体验中学习知识、培养能力、养成个性。在学习情境创设上，既可以基于问题创设情境，以问题研究为平台建构课堂教学，也可以创设一些开放性、生活性、现实性的教学情境，特别是从抽象、枯燥的概念学习中解放出来，走向生活，让每个学生真正感受到学习的乐趣，更有效地促进学生的学习。
4.教师是学生发展的交流者
未来的课程，将突破学科与生活界限，着眼加强学生个体与自然、社会生活的联系，通过校内外课程资源的有效整合，学生对以知识学习为主的课程的选择自由度将显著提高。同时还必须看到，信息技术特别是人工智能的应用固然有利于学生随时随地开展学习活动，但作为自然个体与社会个体，学生发展是认知、情感与行为协商一致的素养综合提升，学生在社会性的学校环境中必然面临着思想与价值、学习与压力、交友与生活等多方面的困扰。
从这个意义上讲，未来教师将更为重视学生在非学习领域的发展问题，更注意发挥面对面教学在意义的生成、情感的熏陶与价值的建构等方面的不可替代的作用，及时与学生交流，了解学生发展中存在的身心困惑与问题，平等、民主与学生交流，引导学生形成正确的世界观、人生观、价值观，从而引领学生跨越成长困扰，促进学生全面发展与个性发展。
5.教师是学习资源的开发者
未来的课程教材开发、教学设计将广泛应用数字技术，学习内容将呈现出可视化、虚拟化、全息化等特征，从而促进学生的深度体验与问题学习。教师将更多地关注如何将学生的学习、教学与信息技术有效结合起来，开发出支持学生自主学习的学习资源、学习软件与平台，构筑起支持自主学习的线上线下学习网络，并能够为学生和所有在线学习者提供使用学习资源的指导。
当然，教师既是学习资源的“选用者”“驾驭者”和开发者，决定着与课程有关内容素材的识别、积累、选择和利用，并且将接触到的各种思想、观念等信息整合到自己的课程内容中，使之成为素材性课程资源的一部分，也是学习资源系统的管理者，通过多种途径将素材性课程资源与条件性课程资源、校内资源与校外资源，以及人力与物资等各种资源整合起来，形成一个资源系统，从而全方位地支持学习者自主、个性化、定制化的学习。
6.教师是专业成长的自主学习者
未来，主动、探究式、项目化的学习方式将越来越多。促进学生学习方式向交互性、情境性、连续性转变，促进学生主动、深度与跨界学习，让学生在积极体验中学习知识、养成个性、培养能力将成为教师专业发展的一个核心导向。
为了能够在瞬息万变的技术变革中成为优秀的教学工作者，教师就必须致力于成为专业成长的自主学习者。教师要能够充分了解学科发展的前沿，把握基于解决问题、创设情境所需要的跨学科知识的发展脉络与趋势，充分认识学生认知、情感与行为的发展状况并积极应对学生学习的需求与挑战。
同时，能够及时总结反思自身的教学专业发展状况，在教学实践中实现教学内容、方法与信息技术、教学策略的有机结合，持续激发学生的学习兴趣，在学生的成长中实现专业成长。
2
未来教师：更高更全面的专业素养
就可预测的前景而言，在未来的二三十年里，学习革命将成为主导教育改革的主线。
伴随着学习革命，课堂将成为人工智能参与的智慧体验课堂，学校将会变得形式更加开放、类型更加多元、层次更加丰富、环境更加生态、服务范围更加广泛，数字图书馆、数字课程中心将成为学习资源中心，跨界、校际之间的联结与虚拟互动更加密切，考试评估的方式与观念将会发生根本性变革，对学生的学习与发展的评估或将变革为基于大数据挖掘系统和人工智能的随时、随地、随人、随事的4A评价与监测（anytime，anywhere，anybody，anyevent）。
从这个意义上讲，作为学生学习的支持者与服务者，要实现教育教学形态、学生学习方式的变革，教师以何种方式介入这一变革进程且能达到何种程度与深度，将决定着未来教育教学方式能否成为现实。因此，未来教育固然需要教师承担多样化与专业化的角色，更需要教师具备应对乃至参与未来教育变革的更高层次与水平的专业素养。
1.研究素养
教师成为研究者，既是对教师通过反思、研究持续改善教学的内在要求，也是教师自主专业发展的重要路径。
要应对未来学习、教学与教育变革的挑战，教师首先要通过研究与学习洞悉未来教育教学的变革方向，熟悉数字化资源、环境与学生、学习内容相互融合、联通的内在机制，使教师自身成为未来学习、教学与教育变革的参与者、体验者与促进者。
其次，为学生的个性化、定制化和自主学习提供支持是今后教育服务的基本方向，因此作为教师开展教学工作最重要的前提，就是了解学生的认知、情感与心理发展的状况和水平。
当然，对学生认识的难点在于如何深入了解学生的思想认识、个人经历、生活背景、价值观念、情绪情感等复杂问题。这就需要教师能够借助心理学知识和信息技术、人工智能技术的工具、手段，系统掌握每个学生的背景，从而基于每个学生的个体差异，为学生研究制定匹配的个性化、定制化的学习计划、进度安排与评价方式。
作为未来学校形态之一的AltSchool就开发了学习清单（playlist）、学习进程（learningprogression）两个系统来全方位地呈现与评估学生的学习计划与进度，以及学习过程中学生的好奇心、创新、自律、合作、批判性思维等方面的表现水平。
2.创新素养
Altschool的学习清单与学习进程两个系统的开发基于两个基本理念：
一是“我们告诉老师我们雇佣的是你们创新的大脑，任何时候当你们正在做的工作不需要创新的大脑，而是一台电脑就可以与你做得一样好、甚至比你做得更好，就应该让电脑去做”。
二是“我们鼓励教师团队表达他们教学中难受的地方（痛点），想到什么点子都可以一试，敢于冒一点风险，在错误中前进，快速试错，因为这样我们才能快速迭代更新”。
其核心都是鼓励教师进行创新。
教师的创新素养就是要对教育教学具有挑战心、好奇心、想象力，把教育教学看作引领学生主动学习、探究反思、变化更新的创新过程，在教学中持续不断创新，把每次教学都当作创意设计和实施的过程。同时，把学生当作创新主体，在教学中为学生提供创新的时间和空间，形成激活学生创新欲望、培育学生创新潜能的作用力，而且要宽容学生的失败，鼓励学生适当冒险，营造教学中激励创新的氛围。
3.跨学科素养
跨学科素养关注的“统整”学科知识的能力，是反映在每个学科领域并将不同学科间的知识以及将知识与情境关联起来的核心和关键能力。
要培养学生的跨学科素养，就要求未来的教师不仅要系统掌握本学科本专业知识，而且要有意识地提高自身跨学科的知识与素养；不仅要形成知识的整体观，准确地把握不同学科知识之间的内在关联，从学科相联系、相交叉、相渗透之处提出并探究具体的问题，而且要将知识的学习与学生所处的真实情境包括时事政治、经济发展、科技动态、乡土人情等建立关联。特别是要在基于数字技术的课程、课例开发中准确地运用跨学科知识，引导学生在学科领域的知识学习中综合运用知识、技能去解决问题，从而促进学生实践创新能力的提升。
4.信息素养
信息素养在当前的大数据、人工智能时代越来越重要。教师的信息素养是教师认识、评判、运用信息及其媒体的态度与能力的总和：教师不仅要有获取新信息的强烈意愿与意识，能够主动从生活实践中不断查找、探究新信息，而且具备对各种信息进行选择、理解、质疑、评估和批判的能力，对不良信息具有较高的辨认能力和免疫能力，进而能够有效利用各种信息开展教育教学实践和为学生的学习提供信息支持与服务。
至为关键的是，教师必须具备运用各种人工智能技术开发数字化学习资源、创设数字化学习环境的能力，实现内容、方法、技术与策略的高度融合，从而将各种信息的运用融于数字化课程、学习资源与环境的建设和运用中。
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小结
由于未来学习、教学与教育的变革对未来教师提出了更高的要求，教师教育同样面临巨大的挑战。
美国《教学2030》报告提出，要重新思考教师教育、教师招聘和可持续发展等议题，并建议参照医学模式持续完善教师专业教育，从而持续提升教学工作的专业化水平。
如果说未来的教师将是学习资源与课程的开发者、学生学习内在机制的研究者以及实现内容、方法与技术高度融合的教学服务者，那么教师教育也必须适应这种趋势，及时作出改变：
一是必须将基于数字技术开发课程与学习资源的能力置于教师专业教育的核心位置，形成能够顺应未来学习、教学与教育发展趋势并致力于促进学生自主学习、个性化学习的教师专业教育体系。
二是必须建构新的教师专业教育模式，其中教师专业教育课程同样应围绕如何促进学生的自主学习、实现技术与学习、教学的有效整合进行建设，为教师熟练掌握即将在学校、社会学习环境中普遍应用的数字技术提供课程与技术的支持。
三是教师专业组织或政府必须行动起来，制定与未来学习、教学、教育变革相适应的新的教师专业标准，为教师专业发展指明方向。
四是必须使教师教育者具备全方位应对、深度介入未来学习、教学与教育变革的综合素养和能力，使教师教育者成为未来教师教育理念、模式变革的创造者、引领者和优先示范者。
作者|荀渊，华东师范大学教育学部高等教育研究所，研究员、博士生导师
来源|《人民教育》2019年第12期
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人工智能时代，计算思维培养的七种教学策略
以下文章来源于中小学数字化教学，作者尹以晴等
中小学数字化教学
《中小学数字化教学》（CN10-1490/G4）系教育部主管、人民教育出版社主办的国家级教育专业期刊，主要服务于运用信息技术改进教学的中小学教师、教研员、校长，以及师范院校师生和科研院所的科研人员。本公号是刊物“纸数联动”的支撑平台之一。
计算思维已成为当今国际学术界多学科领域关注的热点议题，随着人工智能等新一代信息技术的飞速发展，计算思维培养需要全新的教学策略框架。本文基于美国k-12人工智能教学指南，提出了人工智能时代培养计算思维的四类七种教学策略框架，并结合案例阐述七种教学策略及实施。文章基于我国计算思维教育的发展实际，提出中小学计算思维培养的若干实施建议，以供学校和教师开展计算思维教育参考。
自周以真教授2006年在ACM通讯上提出计算思维的概念以来，计算思维逐步渗透到各级各类教学体系，并成为人工智能时代个体必备的基本素质。世界各国都在加快步伐开展培养计算思维的相关课程，以帮助学生更好地适应未来。英国皇家学会在《停止还是重启：英国学校计算教育的前进方向》报告中就强调了计算思维对于学生认识世界的重要性，并主要在计算机科学中实施了一整套计算思维课程。我国《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》也将计算思维列为信息技术课程的核心素养之一。如今，在大数据和人工智能的推动下，计算思维被赋予新的内涵，进一步深化了计算思维在科学与社会经济领域的意义和价值，人工智能时代中小学计算思维培养需要全新的策略框架。
01
人工智能时代
计算思维培养的策略框架
人工智能时代的个体核心能力体现在以计算思维为代表的高级思维能力。然而，中小学校现有的计算思维教育理念沿袭了“计算机能力—编程能力—计算思维”的线性思维，高度依赖计算机学科教育或编程教育，忽视了计算思维培养的其他路径。随着人工智能技术的快速普及，嵌入人工智能系统的大量算法模式丰富了人类对算法的认知，也丰富了计算思维的教学内容和教学策略，更有助于提升学生的问题解决能力，培养他们的计算思维。基于此，美国人工智能促进协会联合美国计算机科学教师协会和卡梅隆大学研制了K-12人工智能教学指南。该指南不仅设计了从小学到高中开展人工智能教学的目标与内容，还对中小学阶段该如何教人工智能课程给出了具体清晰、可操作性强且符合学生学习规律的教学策略与活动建议。我们发现这些策略和活动也特别有利于对学生计算思维的培养，受此启发，本文立足我国中小学技术类相关课程的教学实际，结合具体案例，阐述中小学计算思维培养的四类七种策略（见表1）。
▲表1中小学计算思维培养的策略框架
02
解析中小学计算思维
培养的教学策略
（一）实验探究
教师组织学生使用各种类型的人工智能软硬件资源，通过实验探究教学，促进学生体验和理解人工智能，在实验中提高计算思维能力。
策略1：游戏化教学
游戏化教学包括数字化游戏和游戏活动两类。有学者以Blockly游戏为平台对学生进行计算思维训练，证实了教育机器人可提高学生对科学、技术、工程和数学等学科知识的获取能力，同时促进计算思维的培养。Garneli等人将学生分为两组，一组通过包含科学内容的电子游戏情境，另一组通过设计适当的项目来学习相同的科学和计算课程。结果表明，游戏情境更有助于学生获得计算思维技能。这种跨学科的游戏化教育情境可以应用在典型的学校情境中，以促进学生获得更多计算思维技能和学科内容。此外，AI机器人课程是游戏化教学应用最多的学科，在利用人工智能技术提高计算思维的研究中，Bers等人发现，由于机器人课程中包含游戏化的思维训练，学龄前学生可通过与机器人一起学习获得基本的计算技能。Kahoot是一个基于游戏实现课堂实时反馈的网络评估平台，是包含智能批改和排行公告榜的自动化智能系统。由此衍生的Kahoot教育模式十分流行，将编程中的计算思维难点变成一个个游戏，学生完成教师的测试题就像在游戏中升级打怪，他们的计算思维会自然养成。
策略2：小组学习
小组学习包括合作学习和协作学习。根据Papert的建构主义学习理论，学生在虚拟环境中通过互动和合作完成学习任务，能有效提高学生的社会互动、认知、高阶思维和计算思维。Wilkerson构建了一个协作学习系统，以帮助学生学习如何计算面积。从实验结果可以看出，学生通过主导和分配角色合作完成学习任务，所得到的学习效果是最好的。计算思维是一种问题求解思维，它将问题求解的过程用“程序化”或“机械化”的方式表示出来。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》设立了“人工智能初步”选修模块。其中，探究“机器人巡线问题”是使用机器人完成各种任务的一个重要环节。学生可通过小组合作探究，分析实际问题，提出解决问题的方法和步骤（算法），再通过流程图转化为实际程序编写的过程。这一过程中，学生需要运用合理的算法形成各个小组的问题解决方案，由此锻炼和提升了学生的计算思维。
策略3：翻转教学
人工智能为翻转教学注入了新的动力。一方面，基于语音识别、自然语言处理等技术的教学测评系统和智能问答系统，可以将教师从重复性、程序性的工作中解放出来；另一方面，人工智能技术为学生提供了更为精准、个性化的指导，凸显了教学中学生的主体地位，增强了学生学习的自主性。例如，在以“计算机科学”为教学内容的翻转课堂中，学生3/4的课程时间花在计算机实验室，用以学习教师在学习管理系统中预先发布的学习材料，并通过个人实践与线上测评等活动消化和吸收相关知识。剩下的1/4时间，教师引导学生讨论学习的关键概念和技能，加强对所学和所实践内容的理解。研究表明，翻转教学不仅提升了学生的计算思维技能，还激发了他们的学习动机，改善了他们的学习策略。
（二）不插电编程
算法是计算思维中必不可少的核心内容。通常情况下，算法与计算机、互联网紧密相关，而不插电编程则让学生不再依赖计算机设备开展开放性活动，是一种帮助学生理解问题解决思路与技术手段的新形式。
策略4：基于任务的教学
不插电编程就是通过各种生动有趣的任务活动或者开放式的学习环境，将编程知识和计算思维融入其中，让学生不用电脑就能学习到计算机科学知识[8]。Havva等人在Bebras国际计算思维挑战赛基础上开发了不插电编程任务，包括简单、中等、困难三个水平，让学生在经历抽象、分解、算法和泛化的思维过程中解决问题。研究表明，不插电编程任务同样可以提高学生的计算思维技能，当然，它也要求教师教学时紧扣知识内容与计算思维的内在衔接关系。在不插电编程的社区网站上经常更新一些与计算思维概念紧密相关的教学案例。例如，在“分解”活动中，学生得到的任务是将情景问题（如种树）分解，并写出解决问题的必要步骤；在“莫妮卡地图”活动中，学生需要在一张地图中使用上下左右（即↑，↓，←，→）找到两个物体之间的最短路径。之后，学会使用乘数（即→→→→=4x→）来表示解决问题过程。学生在完成这些任务的过程中，深入理解分解算法、模式识别、抽象等计算思维概念。
（三）设计类活动
在活动设计教学中，教师为学生提供不同形式的支架，引导和鼓励学生设计出自己的作品，在设计和实践中促进学生计算思维的发展。
策略5：隐喻教学
隐喻作为常见的修辞术语被大家所熟知，而在教学中，隐喻往往是用具体可感的事物来类比抽象的事物，避免了纯粹的概念和枯燥的逻辑带来的教学困难。Diana等人使用隐喻和图形化编程软件相结合的方式向小学生教授编程，即在教学过程中用学生可以理解的事物类比概念性较强的指令，如变量和输入输出指令、条件指令、循环指令。学生在理解了基本概念后，再用图形化编程软件练习并设计出一件作品。结果证明，隐喻和图形化编程软件相结合的方式有利于培养小学生的计算思维，并且更适合10~11岁的学生。这是因为教师可以通过隐喻形象地呈现逻辑关系，清晰具体地描述问题，图形化编程不强调复杂的代码编写功能，能够降低学生的记忆难度。
策略6：支架式教学
人工智能技术能帮助教师更好地构建支架和创设情境，从而将复杂的问题分解，引导学生逐步发现和解决学习中的问题。北京大学学习科学实验室提出以培养计算思维为核心开展人工智能教学的理念，其中，“AI积木编程”系列课程采用了AISpark人工智能编程实验平台的人工智能功能模块。人工智能的基本原理是晦涩难懂的，该平台却以智能语音、智能翻译等技术构建的支架紧扣学习主题，并要求学生以小组协作的方式设计出一个创意作品，为学生对人工智能原理的学习铺设了阶梯。计算思维测评结果发现，在智能技术的支持下，学生的计算思维技能有了明显提高。还有研究者关注性别差异，在基于人工智能的教学中使用了两种不同形式的记忆系统作为脚手架，并发现男生更多地受益于个人主义、动觉空间导向和基于操纵的脚手架活动，而女生更多地受益于小组协作的脚手架活动。
（四）案例研究
学习是一种复杂的心智活动，涉及背景和社会文化因素、学习者及其周围环境，强调知识的主要来源是社会实践活动。学习常常发生在学生为达到某种目标或解决某个现实问题而进行的活动中。教师可通过综合性的社会实践案例，引导学生从多个角度探索和解决问题，从而达到培养学生计算思维的目的。
策略7：社会文化教学
编程被认为是教授计算思维的最佳方法，但实际上，部分学生面临着学习编程语言的挑战。在编程学习困难者面前，编程不一定能有效地培养他们的计算思维。社会文化教学理论认为，学习是一套复杂的活动，涉及背景、社会文化因素、学习者及其周围环境。因此，计算思维的发展可以被描述为一个学生进入实践社区的过程，其中专家位于社区的中心。在这个过程中，学生能够分享经验、概念、情境和实践，积极参与并解决问题；学生能够基于PBL练习开发解决方案，将与计算思维技能相关的概念转换为经验。例如，有教师通过智能机器人模拟购物环境培养学生的计算思维——他创设了生活化的虚拟超市环境，提供智能机器人的视频资料，引导学生思考并绘制出机器人的购物路线和流程图。学生以小组为单位编写机器人购物的程序，交流展示作品，在反思经验的基础上优化作品，将所学应用于实际生活中解决现实问题。这也表明，计算思维符合维果茨基提出的社会文化教育愿景，使学生能够在PBL情境下积极参与社会互动。
03
中小学计算思维培养的实施建议
（一）构建具有普适性和跨学科性的计算思维课程体系
如前文所述，培养计算思维不局限于编程一种方法，教师还可以与科学和数学等多学科融合，培养学生的逻辑概念、计算思维、解决问题的能力。换句话说，计算机编程是运用计算思维通过计算机解决问题的过程，而不是依赖于计算机的活动。美国IEEE计算机学会前任主席DavidGrier认为，未来10~15年，计算机教育面临的挑战是，如何构建一个课程体系来帮助人们更清晰地思考计算。Weintrop讨论了将计算思维嵌入数学和科学语境中的方法，认为其有三个益处：①它建立在计算思维与数学、科学的相互学习关系之上；②它解决了触及所有学生和拥有熟练教师的实际问题；③它使科学和数学教育更符合这些领域当前的专业实践。采用跨学科教学模式，使学生能够通过计算思维来管理和分析各个学科的材料，从而加深他们对跨学科知识的理解，体验跨学科知识和计算思维在解决现实世界复杂问题中所起的作用。交叉创新是普适性计算思维发展的根本途径，将计算思维跨越计算机科学边界应用于多学科领域（如STEM），是目前众多计算思维教育研究者所寻求的实践路径。将计算思维发展与学科内容相结合，设置一套完整的计算思维培养课程体系，将有助于学习者了解计算思维的现实应用。
（二）建设人工智能技术赋能的、友好的计算思维教学环境
国内外研究表明，教育机器人作为一个积极的辅助工具，正越来越多地出现在教育环境中，用以培养学生的认知技能和计算思维。从本质上说，人工智能可以作为新兴的教育技术，优化和改进传统的信息技术课程。同时，嵌入人工智能系统的大量算法模式能增强学生对于算法的认知，丰富了计算思维的内容。当前，针对大数据分析以及各种人工智能体的研究、设计和应用，产生了许多新的计算模型、算法形式和计算技术。这些进展推动了人们对计算思维更加系统和深刻的认识。在教学实践中，教师可利用这些技术和资源，建设一个规模适当的计算思维实践基地，针对学生不同的学习需求，采取相应的教学策略，在实训中提升学生提出问题、分析问题和合作探究的能力，培养学生的计算思维。
（三）完善具有动态适应性的计算思维评价指标体系
计算思维是一个抽象的术语。“让学生像计算机专家那样思考”，实际上就是让他们尽可能充分地从计算机学科的视角思考。如何发展以“形式化思考、模块化建构、自动化处理、系统化实现”为指向的计算思维教育，是目前困扰教育研究者的最大问题。要测评计算思维教学成果，这一维度又恰恰最为关键。国内外研究者采用了不同的方法和工具来评估教学策略对提升计算思维技能的效果，如测试、问卷、访谈等。但目前来说，大部分计算思维测评研究关注的是算法、模式、抽象、综合、评估和自动化等计算机概念。在进一步的研究中，需要将数字素养、创新性思维等核心素养纳入整体视野，并从思维的一般过程和思维的具体行为表现来构建测评体系，建立测评框架。
（四）提升教师计算思维素养与教学能力
计算思维可以在生活中被广泛应用，而不仅限于被计算机工程师使用。然而，一些教师仅从表面理解了计算思维概念，不能设计出有意义的课程，将计算思维的概念和工具与学科内容或教学方法结合起来。为此，Bower等人举办了一系列K-8年级教师计算思维研讨会。他们用实例说明，通过有针对性的专业学习，教师的计算思维理解、教学能力、技术知识和自信心可以在较短时间内得到提高。教师在教学时需要考虑学生的学习状况，或对不同的学生提供适当的帮助或反馈，引导学生通过学习教师设计的相关课程培养计算思维。
（来源：《中小学数字化教学》2021年第4期。作者/尹以晴、李宁宇，系温州大学大数据与智慧教育研究中心硕士研究生；柳晨晨系温州大学教育技术系副教授；王佑镁系温州大学教育技术系教授、博士生导师，温州大学大数据与智慧教育研究中心主任）
中国青少年科技辅导员协会
提醒广大科技辅导员
戴口罩勤洗手少集会
不给病毒可乘之机！
原标题：《人工智能时代，计算思维培养的七种教学策略》
阅读原文
智能时代教育面临的前景与挑战
▲王素（中国教育科学研究院，国际比较教育研究所所长）
我今天跟大家分享的主题是智能时代的教育，我想从三个方面来跟大家分享：第一个是人工智能对教育的挑战，第二个是人工智能赋能教育，第三个是如何开展人工智能相关的教育。
人工智能对教育的挑战
◆人工智能的时代将如何改变社会？
每一次工业革命都带来了相对应的生产方式的巨大变化，人工智能时代让生成方式自动化、个性化、智能化。生产方式的改变，让人类面临新的挑战。
我们能不能适应这样的时代？麦肯锡连续两年发布了关于人工智能的报告。
在2017年的报告中谈到，由于人工智能所带来的自动化，在2030年大概4-8亿人当中会有3.75亿的人需要职业转换，也就是说他们需要学习新的技能才能适应工作。
在过去的三年当中，中国的工业企业中已有40%实现了自动化的过程。自2012年以来，这个程度增长了500%，欧洲的比例是增加了112%。
2018年，麦肯锡发布了新的报告，重点谈到AI时代人们需要什么样的技能。报告将劳动力区分为五大类,分别是:体力和手工技能，基本认知技能，高度认知技能，社会情感技能，技术的技能。
麦肯锡预测，人工智能和自动化将会除去体力劳动工作和低技能岗位，比如生产线工人，以及基本认知技能岗位的工作人员，如收银员和资料输入人员。但是，虽然有些工作可能会消失，但同时也会创建新工作，新工作将需要其他关键技能。
较高的认知技能包括高级识字和写作、定量和统计技能、批判性思维和复杂的资讯处理。这些技能由医生、会计师、研究分析师和作家/编辑所具备。
社会情感技能在不断发展的劳动力市场中仍然非常重要，包括高级沟通和谈判技巧、持续学习、管理他人的能力和适应性。
技术的技能方面从基础到高级IT技能、数据分析、工程和研究，这些技能是未来最赚钱工作的条件。
◆人工智能对教育的影响
人工智能给教育带来很大影响，最主要的影响就是教育的培养目标变了，这个是核心和关键。
在工业时代，教育体系是以知识为核心，以后教育以人的发展为核心价值。在OECD面向2030学习框架中提出，教育最终目标是要让社会和个体都能幸福生活。
由于培养学生的目标变了，那原来的学习内容肯定也要随之而改变。学习的场景和学习方式由于技术的加入也会发生巨大的变化，这种变化是一个结构性的改变。
同时，教师的角色也会跟着改变，对学生的评价方式也会改变。以知识为考核重点时用纸笔考试。未来我们会综合评价一个人的发展，就需要综合素质评价。综合素质评价就要做过程性的记录，这就要用到AI技术，甚至用到区块链技术。
人工智能赋能教育
人工智能一方面对教育提出了结构性的变革的需求，另一个方面是它赋能教育，让教育能够发展得更好。
人工智能在教育领域中一定会带来系统性的变革，而不是一个单一的解决某一个方面的问题。如果不进行系统性的变革，那我们也很难取得我们期待的一个结果。
我们在讨论这个问题时，就是要解决：培养什么人？如何培养？如何学习、如何有效学习？
这几个问题恰恰是学习科学所研究的问题。学习科学当中三大核心问题：人为什么要学习？人如何学习？人怎么样学习才能够更有效？
在工业化时代，教学模式很简单，就是老师教授。现在我们已经认识到，要把人看作是植物，需要给植物提供肥料、阳光和水，来促进它的成长，要给学习者提供各种发展的机会，比如实践机会、个性化学习机会等。
未来的学习不是以教师为主体的学习，更多的要让学生进行自我的学习。我们现在对于教育和学习大家有一些基本共识的：
第一，人的成长不是靠单一的知识，还包括了技能和价值观；
第二，大脑的认知部分跟情绪部分密切相关，当情绪发展的好的时候是可以促进高级思维的发展。
第三，学习是多样化的，真实世界的场景对于学习来说非常重要，这也就是为什么我们今天要做项目式学习的原因。同时，跨学科的学习对于学习成长非常重要，所以我们要培养学生设计思维、工程思维、计算思维，这是我们应对人工智能时代必须的方式。
第四，数字化素养非常重要，技术能够帮助实现学习方式的转变。自我学习到底会让学生发生哪些改变？研究表明，学生进入自主学习状态时，他就会成为问题的解决者，更具有成长性心态，更有创造性。
人工智能给人带来哪些影响呢？2013年有一位教授提出：
第一，让每个学习者都有虚拟导师；
第二，面对生活和工作，人学会新的技能；
第三，通过对数据分析，让学习者能个性化学习；
第四，让教育更公平，优质资源更普及；
第五，学习不仅仅在课堂内，学习也是终身学习的，所以学校形态也会发生变化。
中国教育科学研究院未来学校实验室在11月做了一项面向老师的关于人工智能对未来教育影响的调研。大部分老师都认为，未来最大挑战是教师理念有可能跟不上技术发展。
所以我认为，在人工智能教育实施过程当中，教师培训一定是最核心的一项任务。
目前，中国在谈到人工智能在教育领域当中的应用，主要以下几方面：
第一，自适应性学习，个性化学习；
第二，虚拟导师，像教育机器人；
第三，机器人和编程的应用；
第四，基于虚拟现实和增强现实场景。目前这在高等教育当中应用较多；
第五，教育管理。
如何开展人工智能教育
目前我国大概有18.76%的中小学校开展了人工智能相关的教育，主要是通过社团活动、人工智能实验室、编程等方式开展。
但在全球的研究过程中，我们看到世界在开展人工智能教育的方面实际上不仅仅是编程和开设人工智能课程，更重要的是调整教育结构，比如加强数学教育，加强数字化框架的培养，这些其实也是人工智能教育非常重要的方面。
（本文根据作者在第二届世界教育前沿论坛上的主旨发言整理，有删节。）
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原标题：《智能时代教育面临的前景与挑战》
人工智能时代，教师专业发展面临哪些机遇和挑战
2、教学方式的革新——精准教育的实现
教育是线性发展的，而人工智能是呈指数发展的。目前的人工智能只能辅助教育，但若干年后就难以估量了。诸多研究都认为人工智能将推动精准教育发展，尤其是在个性化教学方面。
学者关新认为将来的教育应是往精准教育的方向发展，而人工智能时代的小学教育将充分实现“因材施教”。精准诊断，精准评价，精准辅导，精准练习……一切从学生个体的实际情况出发，以人工智能驱动个性化教学。江南大学牟智佳教授认为“个性化学习是技术与教学深度融合在高级阶段的表现形式，以机器学习和深度学习为关键支撑的人工智能技术的回归，对个性化学习进行了重塑和再造”。
总之，有关人工智能对教学方式影响的研究相对丰富，不少学者对于人工智能如何影响教学颇有见地，但对于理论的完善和实践的摸索依旧“在路上”。一方面，对于人工智能和教学方式革新的逻辑与内涵有待明确。另一方面，人工智能时代教育发展的具体内涵、因果关系有待明晰。
但不可否认的是，借助人工智能可以针对学生做精准判断与个性化诊断，并为学生自主学习提供的个性化辅导，确实驱动了精准教育发展。精准教育服务有望实现日常教育与终身教育定制化。
3、教学环境的更迭——泛在学习的推进
目前讨论人工智能在金融、交通、医疗等领域的应用较多，但在教育领域则相对较少。关于人工智能与教育关系的讨论较为深入的一次也许是在“人工智能与未来教育”高峰论坛。人工智能对于教学环境的改变可在互联网对教学环境的改变上有所洞悉。
在华东师范大学袁振国教授的《人工智能的时代，依然会有诗和远方》一文中，他认为人工智能难以替代人类感知和思维的整体性与统整性，以及人的情感性与社会性。人工智能将彻底改变传统的教育，使任何人在任何地点任何时间可以学习任何的内容，即泛在教育。
泛在学习强调智能化环境的创设，目标是创设让学生随时随地利用任何终端进行学习的环境，实现以学生为中心的教育。学生在时间、空间上的自由度将是传统教育所不能及的。
目前国内外关于人工智能和泛在学习的理论相对较少，袁振国教授的研究在国内处于相对领先位置，但依旧没有形成系统的理论。泛在学习的有关观点虽具一定的合理性和前瞻性，但因为太过“年轻”，缺乏足够的说服力。
人工智能时代教师专业发展的机遇
1、教育模式之变：新师徒制，以学生为中心
在我国，“学而优则仕”的思想根深蒂固，传统的教育模式依旧有其影响。在新课程改革热潮下，中国的教育模式正在从应试教育向素质教育过渡。大数据时代，发达的网络催生了“互联网下的新师徒制”——以互联网为媒介，由某一领域的行家里手，以长期言传身教的方式，带领较大规模的徒弟们用碎片时间进行学习与实践的一种新型教育模式。它改变了传统的教育模式，实现了教育史上的一次革命。
人工智能可以通过数据分析为徒弟们匹配相应的教师，从而满足学习者的个性化需求，甚至以机器教师的身份在线为学习者提供有针对性的指导，或通过人机交互技术协助教师为学生在线答疑。此类教育模式以学生为中心，突破了传统课堂对学生的束缚，更是顺应了我国教育改革的趋势和方向。教师在专业发展过程中需主动适应人工智能时代新型教育模式，不断提升自我信息素养以顺应时代之变。
2、教学方式之变：精准教育，重视个性化学习
人工智能是通过机器学习、深度学习来工作的，而其也能相应地推动学生对知识的深度学习。可以说，个性化学习的目标是满足学生的需求和兴趣，而人工智能技术则能基于学生的个性化信息数据进行情绪识别、情感计算、自然语言处理与分析，为个性化学习提供智能支持，从而实现精准教学。常见的模式有个性分析、智能推送和精准反馈服务。未来，每个学生会像拥有智能手机一样，人手一个陪伴自己成长且能学会解决复杂而抽象问题的机器人。人工智能可以成为教师的助手，而学生则可以通过机器人辅助从而拥有“私人”教师团队。
时代在进步，21世纪的小学生与“智能”走得太近，如果教师能够全面突破传统，瞄准精准化、个性化、弹性化、融合化的变革趋向，强化“共享共创”“个性定制”“体验参与”意识，更加有利于把握人工智能时代的教育新机遇。
3、教学形态之变：泛在学习，随时随地学习
传统的学习资源分散无序、共享性差、聚合性差，而在泛在学习时代，资源深度聚合让学习变得“泛在”与即时。相比火热的在线教育，“人工智能+基础教育”的融合之路要审慎、复杂得多。随着互联网的发展及人工智能在教育上的应用，泛在学习将会真正实现。人工智能改变了教学的形态，也促使教育打破传统思想边际，加快教育教学转型，以适应新形势下的教学形态之变。
同时，人工智能可以实现教育资源的相对公平。智能教育将让更多的人享受一样的资源，得到一样的受教育权利，让更多的少年儿童在人生起跑线上不因资源的不同而被区别对待，而从这一视角上来看人工智能对于教育的改变将是革命性的。
此外，人工智能为学生构建的群体智能学习环境将能有效满足学生的学习需求，让学生适应未来的学习工作模式，甚至创造新的模式。
教师的专业发展是与具体的教学情境联系的动态的知识建构过程，如何提前适应泛在教学形态并在此情境下提升自我教学能力及教学效果，是每位教师需要思考的问题。
人工智能时代教师专业发展的挑战及应对
1、教学内容求创新，课堂教学应突破
人工智能催生了泛在学习，也将扩充教学资源。不仅教师能够接触深度聚合的教学资源，学生亦能唾手可得海量的学习资源。在这样的情况下，教师对教学内容进行创新就显得很有必要。单纯依靠书本上的“死知识”显然很难满足学生的需求，书本上原原本本的内容，学生依托人工智能便可学习。未来，人工智能时代的教育是“人性为王”的教育，教师应加强教育对德、仁、情等人性特有的东西的关注。在课堂教学中更多地关注对学生创造力、社交能力等人工智能难以代替因素的培养。
2、告别传统题海战术，探索教学新方式
受应试教育的影响，教育被许多人狭隘地理解为“刷题”，其实教育并非仅灌输知识与传授技能。知识主要依靠人的记忆力和逻辑判断力进行消化。可以说，任何一个机器人都可以记忆五万个数字，所以机器在这一点上是很容易取代传统的注重知识灌输的教育的。如果一位教师最大的兴趣就是做重复的工作，那么在效率优先的人工智能时代，他是肯定会被替代的。传统行为主义下对学生反复操练的教学方式显然在人工智能时代是立足不了的。
真正的教育过程，从来就不是师生之间单向的机械操作。教学主体不是冷冰冰的“程序载体”，而是有血有肉有思想有灵魂的人，情感交流绝对不是没有温度的人工智能能够做到的。教师应有意识地转变传统的题海战，寻求教学新方式，注重教学的艺术性，将学生放在主体地位。教师要在泛在学习大趋势下巧妙利用好教学情境，变灌输为感化，增强自身的能动性，提高效率并降低事件重复率。
3、学生反馈应重视，依托数据精滴灌
人工智能将为学生的个性化学习提供技术支持，从而推进教师精准教学的开展。人工智能时代，教师对于学生学习的认识被画上新的问号，多元学习环境下作业和考试已很难反映学生的学习全貌。人工智能所带来的数据分析技术将为教师开通对学生学习情况诊断、反馈的绿色通道。
此外，在教学中，教师对于学生学习情况的反馈与矫正是一个循环往复的过程，这就要求教师的反馈要及时、准确，而这些恰恰是人工智能所擅长的。如何应对人工智能所带来的挑战，积极利用它而不是被其取代，是每位教师需要认真思考的问题。
人工智能时代教师专业发展正受到越来越多人的关注，人们也正在致力于这方面的探索与实践。人工智能时代，教育模式、教学方式、教学形态等被重新解读，担负着教育信息化和教育改革使命的教师也应转变传统教学观念，重新定位角色，发展专业素养，从讲授者转向指导者，适应新师徒制、个性化学习、泛在学习等发展要求，思考教育的本质和内涵，重视教育过程中的情感投入，在实践和反思中不断提高教学的艺术性和创造性，拥有仁爱之心、恻隐之心，逐渐达到专业发展的目的。
（作者董瑶瑶系浙江师范大学教师教育学院博士生；李志超系浙江师范大学教师教育学院副教授）
文章来源：《中小学数字化教学》2018年第6期，原标题为《人工智能时代教师专业发展的机遇和挑战》喜欢吗？关注“中小学数字化教学”微信吧！
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