人工智能的未來(lái)、網(wǎng)絡(luò)主題探究與教學(xué)App

1、    人工智能的未來(lái)、網(wǎng)絡(luò)主題探究與教學(xué)app    孟延豹前言：本月沒(méi)有找到合適的文章來(lái)進(jìn)行合作，對(duì)于筆者而言是個(gè)非常悲慘的消息得自己爬格子了。當(dāng)然，這對(duì)于筆者而言又是好消息，讓自己通過(guò)尋找適合本欄目的素材和整合素材的過(guò)程，重新梳理一下，究竟我們?cè)诮虒W(xué)app領(lǐng)域都需要些什么，都需要學(xué)習(xí)什么，需要做什么，我們能為我們的“上帝”學(xué)習(xí)者提供什么，這背后所蘊(yùn)含的行為邏輯、價(jià)值邏輯、未來(lái)走向是什么。對(duì)于教學(xué)的主導(dǎo)者教師來(lái)說(shuō)，對(duì)于他們面對(duì)未來(lái)的努力，我們又能提供什么幫助呢？簡(jiǎn)單地思考一下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)要回答的問(wèn)題其實(shí)很多，這也不是筆者的小小的腦袋瓜能歸納出來(lái)的，本期

2、文章，筆者想用一種漫談的形式，大概來(lái)描述一下，在筆者學(xué)習(xí)過(guò)程中大致能夠總結(jié)出的一些東西，希望能夠?yàn)樽x者們提供一些幫助，哪怕是能夠提供一些讓讀者批判的素材也好！最近看了重慶聚奎中學(xué)的張渝江老師在今日教育上發(fā)表的一篇名為人工智能與教學(xué)變革的文章，筆者對(duì)張渝江老師這篇文章的整體思想還沒(méi)有完全吃透，也就不去進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，但張渝江老師在文中引用的一個(gè)美國(guó)人寫(xiě)的有關(guān)未來(lái)的“學(xué)習(xí)故事”卻引發(fā)了筆者深深的思考。故事梗概這個(gè)故事比較簡(jiǎn)單，里面就是一些我們看過(guò)的科幻片的情節(jié)，為了能讓讀者更好地理解，筆者根據(jù)張渝江老師的文章，將故事縮寫(xiě)如下：故事發(fā)生的時(shí)間設(shè)定在2021年，講述的是一位夢(mèng)想成為航天工程師的14歲女

3、孩安娜，在她的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)“私人向?qū)А迸c“虛擬助手”引導(dǎo)下進(jìn)行航天項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。她的“私人向?qū)А笔且慌_(tái)融合了高級(jí)人工智能與認(rèn)知分析功能的學(xué)習(xí)終端，能夠像安娜的父母和科學(xué)教師一樣和安娜溝通交流，并將安娜的學(xué)習(xí)過(guò)程及時(shí)讓他們充分了解。“私人向?qū)А敝饕P(guān)注安娜的學(xué)習(xí)行為和心理。學(xué)習(xí)資源還需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與具備專(zhuān)業(yè)航天知識(shí)的智能化“虛擬助手”協(xié)同配合，幫助安娜制訂她的專(zhuān)屬學(xué)習(xí)計(jì)劃。“私人向?qū)А迸c“虛擬助手”為安娜制訂個(gè)人的學(xué)習(xí)計(jì)劃，包括數(shù)字化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、虛擬現(xiàn)實(shí)游戲、實(shí)踐機(jī)會(huì)以及與專(zhuān)業(yè)的航空工程師互動(dòng)的機(jī)會(huì)。安娜的學(xué)習(xí)計(jì)劃是在學(xué)校的“虛擬學(xué)習(xí)中心”執(zhí)行的，“私人向?qū)А币才c該中心實(shí)時(shí)聯(lián)通，在那里安娜與另外一些學(xué)

4、生一起測(cè)試在云環(huán)境下航天飛行器時(shí)長(zhǎng)為2小時(shí)的模擬飛行，并在研究中設(shè)計(jì)出飛行器的真實(shí)尺寸。通過(guò)這樣的方式，全球的學(xué)習(xí)者都可以參與進(jìn)來(lái)，互相競(jìng)爭(zhēng)或在某些環(huán)節(jié)互相幫助。學(xué)習(xí)者在研究中的進(jìn)展速度、準(zhǔn)確性和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等，將會(huì)被評(píng)估，并量化為相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。完成設(shè)計(jì)后，學(xué)校的3d打印機(jī)會(huì)幫安娜把飛行器的模型打印出來(lái)。安娜的科學(xué)教師通過(guò)安娜的“私人向?qū)А弊粉櫰鋵W(xué)習(xí)情況、得分情況以及學(xué)習(xí)模式，并及時(shí)提供反饋信息和指導(dǎo)。智能眼鏡會(huì)對(duì)安娜的眼部動(dòng)作進(jìn)行跟蹤記錄，“私人向?qū)А边M(jìn)行測(cè)量并與其他學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)水平進(jìn)行比較，反饋給教師，以便教師可隨時(shí)根據(jù)安娜的學(xué)習(xí)需求改變學(xué)習(xí)內(nèi)容并給予指導(dǎo)。利用學(xué)習(xí)中心的自適應(yīng)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)對(duì)

5、“虛擬助手”制訂的學(xué)習(xí)計(jì)劃進(jìn)行協(xié)調(diào)，安娜的老師將在“私人向?qū)А鄙现匦屡渲冒材鹊膶W(xué)習(xí)情況展示板并展示安娜的進(jìn)步情況。安娜隨時(shí)都可以自己改變學(xué)習(xí)目標(biāo)，她的“私人向?qū)А闭故景鍟?huì)動(dòng)態(tài)解釋先前已完成的工作，并與她的新目標(biāo)進(jìn)行匹配。安娜還可以通過(guò)許多社交媒體與她的朋友和家人分享她在學(xué)習(xí)上取得的進(jìn)步。“私人向?qū)А睍?huì)把她的學(xué)習(xí)情況圖示化并貫穿在她的小學(xué)、中學(xué)乃至工作后的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中。故事背后的學(xué)習(xí)原理整個(gè)故事非常精彩，說(shuō)它精彩不僅僅是因?yàn)楣适抡宫F(xiàn)的科技含量，更是故事背后深刻的學(xué)習(xí)原理，這簡(jiǎn)直就是基于建構(gòu)主義和情境認(rèn)知論搭建的完美的學(xué)習(xí)科學(xué)原理圖。首先，是面向?qū)W習(xí)者未來(lái)的教育目標(biāo)的定義的巨大變化，未來(lái)社會(huì)希望

6、現(xiàn)在的學(xué)習(xí)者在未來(lái)能夠識(shí)別問(wèn)題、解決問(wèn)題，并且終身為社會(huì)作出貢獻(xiàn)，期待他們展示“適應(yīng)性專(zhuān)長(zhǎng)”，教育的新目標(biāo)其實(shí)是要為學(xué)生提供面向未來(lái)的學(xué)習(xí)創(chuàng)造的機(jī)會(huì)。其次，故事所展現(xiàn)的是，未來(lái)學(xué)習(xí)中所強(qiáng)調(diào)的建構(gòu)性、社會(huì)性、情境性、復(fù)雜性、默會(huì)性等，這種面向未來(lái)的學(xué)習(xí)，要求對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)一定要體現(xiàn)以上本質(zhì)。故事中所展現(xiàn)的新技術(shù)很多，但我們的任務(wù)就是要發(fā)現(xiàn)這些新技術(shù)與學(xué)習(xí)原理之間的關(guān)系，通過(guò)這些關(guān)系真正體會(huì)新的學(xué)習(xí)科學(xué)：（1）新技術(shù)的仿真模擬功能，能夠方便地把真實(shí)世界的問(wèn)題帶入課堂。（2）很多新技術(shù)具有互動(dòng)性，這就使得為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一種“能在做中學(xué)、及時(shí)得到反饋、不斷提煉自己的理解并建立新知的環(huán)境”比在非技

7、術(shù)環(huán)境下更容易，而且這種環(huán)境可以突破教室的束縛，根據(jù)學(xué)生的社會(huì)背景、家庭條件、性格情緒、多元智能、學(xué)習(xí)偏好等為其定制學(xué)習(xí)任務(wù)，并組建跨地域的學(xué)習(xí)共同體。（3）新技術(shù)能把難以理解的概念可視化，甚至是可模擬體驗(yàn)化，這就提高了學(xué)習(xí)者對(duì)概念的理解，同時(shí)新技術(shù)能把學(xué)生的內(nèi)化可視化，這就大大提高了從學(xué)校情境遷移到非學(xué)校情境的可能性。（4）新技術(shù)還為學(xué)習(xí)者打通了通向巨大信息源的通道，故事中描述的除了數(shù)字圖書(shū)館的功能，還有可被學(xué)習(xí)者分析的真實(shí)世界的數(shù)據(jù)，還有被虛擬化、被代理的真實(shí)世界的學(xué)習(xí)共同體中的專(zhuān)家交流的機(jī)會(huì)。（5）故事中的學(xué)習(xí)是整合型的，項(xiàng)目式的，面向解決問(wèn)題、面向創(chuàng)新的。（6）故事中的安娜的兩個(gè)人工智

8、能的關(guān)鍵角色“私人向?qū)А薄疤摂M助手”，其實(shí)就是我們身邊的機(jī)器人社團(tuán)的輔導(dǎo)教師，還有輔導(dǎo)教師請(qǐng)來(lái)指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)的中科院“智能控制”專(zhuān)家，只不過(guò)在未來(lái)的場(chǎng)景下，他們變成了人工智能的角色，并能夠?yàn)楦訌V泛的學(xué)習(xí)者提供服務(wù)，而這也就是新技術(shù)為學(xué)習(xí)這件事帶來(lái)的最大的貢獻(xiàn)。欄目思索當(dāng)然，也許會(huì)有人問(wèn)，這和筆者在這個(gè)小專(zhuān)欄里思考討論了兩年多的教學(xué)app有什么關(guān)系呢？以往的很多關(guān)于教學(xué)app的論述，主要都是一些案例型的描述，這些案例往往都能夠在一些具體的應(yīng)用場(chǎng)景上幫到一些教師，并可能激發(fā)他們?cè)谧约旱钠渌麘?yīng)用場(chǎng)景中嘗試一些相近的功能，去改善他們的教學(xué)。但隨著新技術(shù)的日新月異、教育改革的不斷提速，筆者發(fā)現(xiàn)，這種案例

9、式的方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足教師們所面臨的未來(lái)的挑戰(zhàn)，似乎我們需要抽絲剝繭，把表象下的一些規(guī)律弄清楚。從學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的機(jī)制上上，張渝江老師的故事和美國(guó)伯克利大學(xué)發(fā)起的wise（web-based inquiry science environment）的運(yùn)營(yíng)理念很相近。wise（http：/）是由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（nsf）資助的、美國(guó)伯克利大學(xué)marcia.c.linn教授主持的“知識(shí)整合環(huán)境”（knowledge inte- gration environment，簡(jiǎn)稱(chēng)kie）研究計(jì)劃的主要研究成果。wise是一個(gè)操作簡(jiǎn)單但功能強(qiáng)大的基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)探究的學(xué)習(xí)

10、環(huán)境，旨在促進(jìn)科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)和科學(xué)問(wèn)題探究能力培養(yǎng)，學(xué)習(xí)者可在其中了解真實(shí)世界、分析各種現(xiàn)代科學(xué)觀點(diǎn)、親歷科學(xué)探究過(guò)程等。wise主要適用于412年級(jí)的學(xué)生，其中包含了一些與各國(guó)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)相匹配的精品項(xiàng)目。wise的實(shí)踐成果已經(jīng)說(shuō)明了基于wise的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)于科學(xué)教育具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。它不僅可以利用互聯(lián)網(wǎng)中的豐富資源，而且采用了適合科學(xué)探究的活動(dòng)方式。而在wise整合平臺(tái)環(huán)境之上，伯克利的研究者們不僅自己進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，還以開(kāi)放的心態(tài)，免費(fèi)提供接口，聯(lián)合其他合作者，為學(xué)生們提供了非常多的教學(xué)app，包括繪圖/制圖工具、概念圖工具、思維導(dǎo)圖工具、學(xué)生檔案袋、討論論壇、學(xué)生筆記/學(xué)生評(píng)估工

11、具、意義建構(gòu)工具、學(xué)生空間、展示平臺(tái)等。wise還鼓勵(lì)教師、學(xué)生創(chuàng)建自己的項(xiàng)目網(wǎng)站，提供數(shù)據(jù)接口，并創(chuàng)建課程圖書(shū)館，供全世界的學(xué)習(xí)者觀摩學(xué)習(xí)。為了方便教師們利用wise進(jìn)行教學(xué)，wise還提供了多種教學(xué)管理工具，讓教師能對(duì)自己進(jìn)行中的項(xiàng)目進(jìn)行管理，還能收集學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)，并對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)估。平臺(tái)還可以引入第三方專(zhuān)家角色對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行指導(dǎo)，與學(xué)生們互動(dòng)，解答學(xué)生問(wèn)題。筆者一直認(rèn)為，教師未來(lái)對(duì)于教學(xué)app的應(yīng)用，不是一系列應(yīng)用使用的簡(jiǎn)單堆砌，而是基于一個(gè)大的面向?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)平臺(tái)的基于項(xiàng)目結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)功能、學(xué)習(xí)類(lèi)型的一系列教學(xué)app群，如果沒(méi)有統(tǒng)一的底層架構(gòu)，使用者就要考慮利用資源規(guī)劃整

12、合、數(shù)據(jù)采集的方式來(lái)自建一個(gè)這樣的架構(gòu)，而教學(xué)app是針對(duì)不同教學(xué)場(chǎng)景解決不同場(chǎng)景中的教學(xué)任務(wù)、學(xué)習(xí)任務(wù)的手段。這些教學(xué)app通過(guò)信息技術(shù)提供至少如下的應(yīng)用場(chǎng)景：（1）通過(guò)使用各類(lèi)媒體（視頻、vr、互動(dòng)媒體）、演示、模擬仿真技術(shù)與具體的數(shù)據(jù)、實(shí)踐科學(xué)家建立互聯(lián)網(wǎng)連接，把真實(shí)世界的問(wèn)題帶入課堂。（2）用技術(shù)提供“腳手架”支持以擴(kuò)大學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力，幫助學(xué)生思考理解的路徑，腳手架允許學(xué)習(xí)者參與復(fù)雜的認(rèn)知活動(dòng)。（3）技術(shù)使學(xué)習(xí)者有更多機(jī)會(huì)獲得來(lái)自軟件導(dǎo)師（私人向?qū)В?、教師和同伴以及?xiàng)目專(zhuān)家的反饋，反思他們自己的學(xué)習(xí)過(guò)程，接受循序漸進(jìn)式的指導(dǎo)，提高其學(xué)習(xí)和推理水平。（4）使用技術(shù)創(chuàng)建本地的和全球的，包

13、括教師、管理者、學(xué)生、家長(zhǎng)和其他有興趣的學(xué)習(xí)者在內(nèi)的學(xué)習(xí)共同體。（5）實(shí)用技術(shù)可以擴(kuò)大教師學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。以上的場(chǎng)景如果在理想狀況下，應(yīng)該是在一個(gè)大數(shù)據(jù)小應(yīng)用的場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)，如果沒(méi)有，就要靠使用者自己采用小應(yīng)用數(shù)據(jù)采集、自建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的形式來(lái)進(jìn)行，當(dāng)然這種數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)不一定是要在高技術(shù)條件下的，也可以是圖書(shū)館式管理的，只要能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行增刪改的操作即可。這后面其實(shí)就隱藏了一個(gè)問(wèn)題，就是未來(lái)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景對(duì)于未來(lái)教師的挑戰(zhàn)是否超越了當(dāng)前教師普遍的能力范疇呢？我們可能樂(lè)于見(jiàn)到一些漂亮的實(shí)驗(yàn)個(gè)案在我們的國(guó)家涌現(xiàn)，但是如何能夠在我們國(guó)家見(jiàn)到wise這樣的嘗試？或者我們彎道超車(chē)，直接把張渝江老師講的故事提前實(shí)現(xiàn)呢？后記限于文章篇幅和筆者的精