AI+教师的协作路径发展分析.docx

《AI+教师的协作路径发展分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《AI+教师的协作路径发展分析.docx（15页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、互联网环境下信息呈现增速越来越快、体量越来越大、结构越来越复杂的特点，这些特点使得人类教师的认知能力难以驾驭信息的不断变化，要想适应这种变化，就需要借助外部智能设备作为人脑的认知外包进行信息处理和思考，“AI+教师”的认知外包将成为常态，也是人工智能时代人机协同的主要形式。根据教师工作智能形态的不同，“AI+教师”的认知外包将实现人脑内部认知网络与设备外部认知网络之间的不同层次的连接，使得机器可以外包教师在数据计算、特征感知、模式认知和社会交互四个层面的智能;以四层智能外包为基础，文章提出了“A1+教师”实现人机协同的教学分析框架，按协同过程中智能性和自主性递增主要包含AI代理、Al助手、Al

2、教师和Al伙伴。最后在该框架的基础上，预测了未来人机协同教学的核心特征，期望为智能时代“AI+教师”的协作提供路径参考和应用启示。关键词：人工智能;AH教师；人机协同；认知外包纲要：互联网环境下信息呈现增速越来越快、体量越来越大、结构越来越复杂的特点，这些特点使得人类教师的认知能力难以驾驭信息的不断变化，要想适应这种变化，就需要借助外部智能设备作为人脑的认知外包进行信息处理和思考，“AI+教师”的认知外包将成为常态，也是人工智能时代人机协同的主要形式。人工智能时代的认知外包智能终端的普及和高速泛在网络的覆盖，使得我们可以真正实现随时随地的网络连接、随心随意的服务和内容获取，人类进入了以互联网为

3、核心的基础设施支撑的信息时代。以“微信”这一内容和交互服务类应用为例，截至2018年其全球用户量共约10亿，假如每人每天发10个字的信息，每天将有100亿字的信息产生，相当于50000本20万字的书籍。加之邮件、新闻、公众文章等信息源，人们每天需要接触和处理的信息正呈爆炸式增长。按照香农信息论的观点，信息是杂乱无章地存在于一定环境内的，环境内的信息量越大，信息燧将越多，从而使得环境愈加复杂而增加信息有效获取的不确定性。这种情况下，由于个体的学习时间、信息处理能力以及容量是有限的，单一个体要应对指数级增长的信息并获取满足个体发展需要的内容将变得愈发困难。在这种无法回避的压力下，传统认知方式的改变

4、不可避免，认知外包成为必然。认知外包的理念及其意义智能技术、智能设备的涌现和广泛应用为人类认知方式的改变带来了契机，智能设备逐渐成为辅助人类思考和认知的重要工具，人机结合的思维方式也将成为信息时代人类适应社会的基本思维方式。借助外部设备的思考和认知的方式的核心是将人类认知能力上的不足外包给外部智能设备，即“认知外包”。认知外包的核心是连接，其包含一个介质和两个主体。一方面，认知外包连接的介质是以互联网为支撑的实时通讯网络和大规模数据服务。另一方面，认知外包连接的主体是内部认知网络和外部认知网络，认知外包的实现过程也是内部认知网络和外部认知网络相互作用、相互增强的过程。内部认知网络即人的大脑，而

5、外部认知网络是外接智能设备；两种网络的形态不同，其功能和作用也有区别，内部认知网络具备人类基本的计算、感知、认知和社会化的智能，具有直觉、复杂模式认知、情感关怀等优势，在信息处理过程中可以解释意义和价值，能够从学习的原理和事物发展的规律角度为认知外包的连接提供方向指引。而外部认知网络的核心是数据、存储和计算，具有海量信息存储与检索、快速计算等优势。认知外包的形态认知外包主要实现外部设备对人脑智能的外包和辅助，根据其在计算、认知、感知和社会化上的不同层次，可以分为如下四种形态：连接计算信息的外包:互联网时代海量增长的信息为人类的信息记忆、存储、加工甚至检索带来了挑战，而计算信息外包正是针对人类大

6、脑信息加工能力的不足，借助外部设备进行补充和辅助。连接感知信息的外包：感知技术的发展使得机器可以对文本、图像、语音、情感等进行感知和识别，它可以使得人类更好地感知和识别生活空间中的自然和社会信息，扩展人类的感知能力与范围。连接认知信息的外包：认知信息的外包主要强调通过对可感知事物背后复杂信息的计算、推理和分析过程来获取超越事物表象的复杂认知功能。连接社会网络的外包：个体与个体之间的直接交互和不同个体对同一内容的间接交互是促进领域知识积累和社会发展的重要途径，这种社会化的交互有利于促进知识的深层次交流、升华和反馈。2018年11月，人工智能+教育蓝皮书分析了智能机器人可以支持智能学习过程，智能教

7、师助理将替代教师日常工作中重复的、单调的、规则的工作。人工智能技术的进步，使得机器人智能化、人性化的特点也越来越显著。在智能设备提供的多种形态的外包智能辅助下，认知外包支持的人机协同将成为社会发展的趋势和常态，而认知是支撑教育发展的根基，当我们适应世界的认知方式发生变化时，在此基础上建立的教育体系必将发生根本形态的改变。通过对认知外包四个层次的分析，从机器与教师如何协同促进教与学不断进步的角度，设计人机协同教学的分析框架。人机协同教学的分析框架认知外包时代，建立人机协同教学的分析框架有利于教师与人工智能充分发挥各自优势，相互合作，共同促进学生的全面发展，实现高效教学。该框架连接了人工智能和人脑

8、智能两个主体，从前者看，人工智能在协同过程中将逐步实现人脑的智能：计算智能、感知智能、认知智能和社会智能。其中，计算智能主要实现计算信息的外包；感知智能主要实现语音、图像等人类感知信息的外包；认知智能主要实现模式、规则、策略等认知信息的外包；社会智能则对应了相对高级的社会交互形式的外包。而从后者来看，人脑智能在连接人工智能运作过程中将产生持续的相互作用、相互增强。Al智能性,社会智能认知智能感知智能计算智能创造性弱 *A 创造性强人机协同教学分析框架工作创造性根据人机协同中机器智能由弱到强的智能性,将教师和Al的关系分为四个阶段：Al代理、Al助手、AI教师和AI伙伴。AI代理是低层次的协同，

9、是Al取代部分教师需要处理的低层次、单调性、重复性工作的智能形态，此阶段Al主要作为教师工作的代理，运用计算智能处理简单事务。Al助手是教师运用Al来提高常规工作效率的形态,是Al中低智能的体现,Al借助其感知智能处理采集到的教与学数据，而教师针对数据提供意义和解释,教师将增强Al处理模糊事务的能力。Al教师是人机结合的超级教师，此时Al具备认知智能，能够在感知和认知方面均显著增强教师的能力，突破教师个体认知极限，使得教师具有更大的教育创造性。AI伙伴是最高级的人机协同方式，此时具备了社会智能，能够与人类教师进行社会性互动，同时，AI的创造性和自主性达到人类教师的层次，可以独立地与人类教师进行

10、对等的交流，实现共同进化、相互提升。未来人机协同教学的核心未来Al与教师的关系是相互增强、相互塑造、相互进化的，Al可以增强教师开展教育工作的能力，教师也可以增强AI的教育智慧，在这种相互增强的发展演化中，具有以下核心特征。教师工作重心的转变未来人机协同时代，教师工作的重心不仅是传统的“传道、授业、解惑”，更需要激发学生的好奇心与想象力，培养具有创造力的批判性思维，从而实现针对学生个体的差异化、精准化教育。教师的核心价值不仅是学科知识和专业技能的发展，而且是教师的人文底蕴、责任担当、国家认同、跨文化交往、审美等核心素养的培养。教师的责任不是灌输知识，而是帮助学生挖掘每个人最大的潜质，成为学生的

11、精神导师，发挥培养学生智慧、帮助学生成才、启迪学生心智的智者作用。人类教师不会被取代，而是与人工智能教师共同协作承担教学任务，且在人机协作过程中凸显其独特的优势。未来教师会出现精细的、个性化分工，个性化的问题交给人类教师完成，共性的、简单重复的问题交给人工智能教师来完成。教师工作形态的转变人工智能时代，教师工作形态将发生巨大的改变，知识性的教学大部分将由人工智能来承担，教师更多的是学习的设计、督促、激励与陪伴、教师更多的工作是育人与学生的情感交流等。未来的育人环境，是人工智能支持下的虚实结合的环境，线上线下融合，有成千上万的学习服务，不同Al支持学生自由组合，教师扮演不同的角色，如学习服务设计

12、、学习陪伴、情感激励、学习问题诊断改进、学习指导生涯发展规划、社会性的活动的策划与设计等。教师的社会协同发生转变工业革命推动了大规模、精细化的社会化分工，进而使得教师作为知识传授者的作用愈发凸显，教师知识传授的类别也更加具体化：随着人工智能带来的对教育教学领域的影响，教师的社会分工则需要发生进一步转变。1教师的社会分工越来越细、职责越来越专一“教育+人工智能”使得教师一些规则性的行为活动被人工智能所代替，因此，教师的社会分工将从不同学科和领域的知识传递者转化为不同领域创造性活动的实施者、规则性活动的设计者和人工智能教师活动建模的指导者。2教师的工作转变为群体的、大规模的协同在“教育+人工智能”

13、的背景下，由于教师工作的类型越来越多、越来越细化,单一教师职责所涵盖的内容一方面难以满足学生各种个性化需求，另一方面难以在不依赖其他分工的条件下实现教育教学的完整、高效实施，因此，教师的工作将更加强调群体大规模的协同。3教师工作协同越来越流畅、边界越来越模糊人机交互的改善将使得人机能够以更自然、更人本的方式进行协作、交互与连接，虚拟世界与现实世界相互嵌入，边界越来越模糊，机器将变成自然人体与自然人脑的有机组成，形成整体，如霍金的座椅，实际上已成为他的有机体的组成部分。4人机协同取代人际协同成为主流在人工智能和教育的融合过程中，随着人工智能在协助教师解决教学设计、教学实施、课后辅导、智能评价、智

14、能教研、个体反思等问题上的能力不断增强,机器将逐步取代传统教学中的协同备课教师、听评课教师，成为教师最重要的工作伙伴。一、人工智能时代的认知外包（一）信息海量增长带来的个体认知挑战智能终端的普及和高速泛在网络的覆盖，使得我们可以真正实现随时随地的网络连接、随心随意的服务和内容获取，人类进入了以互联网为核心的基础设施支撑的信息时代。在此背景下，为了满足人们日益增长的信息和服务需求，以内容支持和交互性服务为核心功能的互联网应用产品越来越多，人们在获取内容和服务的同时，也可以贡献个性化的智慧，进而促进信息和知识的海量增长。以“微信这一内容和交互服务类应用为例，截至2018年其全球用户量共约10亿，假

15、如每人每天发10个字的信息，每天将有100亿字的信息产生，相当于50000本20万字的书籍口。加之邮件、新闻、公众文章等信息源，人们每天需要接触和处理的信息正呈爆炸式增长。海量增长的信息，一方面为人们工作学习中的知识获取和个体的职业发展带来更多的选择和可能，另一方面也为人们获取到真正所需的信息带来更多的挑战。按照香农信息论的观点，信息是杂乱无章地存在于一定环境内的，环境内的信息量越大，信息燧将越多，从而使得环境愈加复杂而增加信息有效获取的不确定性2。这种情况下，由于个体的学习时间、信息处理能力以及容量是有限的，单一个体要应对指数级增长的信息并获取满足个体发展需要的内容将变得愈发困难。在这种无法

16、回避的压力下，传统认知方式的改变不可避免，认知外包成为必然，我们要借助智能设备来思考，从而适应信息巨变环境下的新的生存方式。（二）认知外包的理念及其意义历史证明，在认知方式的变革、社会的进步历程中工具的使用必不可少。在前三次工业革命中，蒸汽机、发电机、计算机等工具作为变革生产力和生产关系的关键，推动了社会的发展和人们认知方式的改变。同样地，在信息时代要实现人类认知方式的改变，需要借助有效的工具。当前，智能技术、智能设备的涌现和广泛应用为人类认知方式的改变带来了契机，智能设备逐渐成为辅助人类思考和认知的重要工具，人机结合的思维方式也将成为信息时代人类适应社会的基本思维方式，它可以辅助人类突破个体认知的极限，驾驭超越个体认知水平的复杂情境，处理超越个体认知能力的海量信息，应对超越个体认知速度的行为演变13,是人类思维方式转型的基本