人工智能时代因材施教的解读

朱美韵，曹长德

(安庆师范大学 教师教育学院，安徽 安庆 246133)

教育是培养人的社会活动，人是教育的培养对象，同时也是教育的主体。因材施教就是根据受教育者的年龄特征、知识水平、个性特长、愿望等实施有针对性的教育，它是教育的核心要义和基本要求。进入新时代，人工智能迅猛发展，因材施教也将焕发出新的生机与活力。因此，探索人工智能时代的因材施教具有重要现实意义。

1 因材施教的理论依据和现实意义

1.1 因材施教的理论依据

在我国，因材施教始于古代教育家孔子，是孔子在教育实践中创造的重要成果，也是孔子教育思想的重要组成部分；西方因材施教的思想起自于苏格拉底。因材施教从教育教学实践中产生发展而来，符合马克思主义认识论规律。它揭示了教育实践活动应遵循的规律，是关于教育实践活动的理性认识。

从心理学角度看，因材施教契合着人本主义思想，是“以人为本”教育理念的具体体现。学生是教育的主体，是教育的出发点，学生的发展是教育的最终归宿。因材施教正是将关注和研究学生作为出发点，强调教育教学要在认识和把握每位学生个性特点的基础上为其提供最适切的教育，促进学生成为最优秀的自己。无论是农业社会个别化教学中最原始的因材施教，还是工业社会传统班级授课制中追求统一要求下照顾个别的“因材施教”，无一不体现着对学生的主体性的尊重和对人本的追求，展现出深刻的人文关怀。尤其是人工智能时代因材施教内容更加丰富，体现着“量身定做”等特征。坚持“以人为本”，尊重并利用学生的主体性、差异性是因材施教的逻辑起点，而这正是人本主义心理学的核心要义。

从实践角度看，因材施教具有科学性，经得起实践和历史的检验。一方面，在中国教育发展史中，从孔子实行因材施教培养出贤人七十二，后经过历代教育家的遵循和发展，如今因材施教被明确为我国教育教学中必须遵循的重要原则之一，因材施教与时俱进，历久弥新。另一方面，在西方教育发展史中，自苏格拉底认识到人的差异性，实行“产婆术”，因材施教在西方世界生根发芽，在时间长河中“茁壮成长”。从亚里士多德提出教育应与人的自然发展相适应，应分阶段进行；到昆体良提出，教师要“善于精细地观察学生能力的差异，弄清每个学生的天性的特殊倾向”[1]，并在此基础上采取有针对性的教学方法，“才能使每一个学生都可以在他最有才能的方面得到发展”[2]；再到夸美纽斯提倡“这个必须这样去对付，那个又必须那样去对付，同样的方法是不能够用在所有的人身上的”[3]等等。中西方教育教学实践都已证明，因材施教具有科学性、合理性，它经得起教育实践的检验，也经得起历史的检验。

1.2 人工智能时代因材施教的现实意义

人工智能时代生产力更加发达，社会分工更加精细化，对人才需求更加多样化，对人才的要求也更加严格，对教育的要求也更高。教育要发展每位学生优势潜能，促进学生成长为具有综合性素养、个性自由和全面发展的人。因此，在儿童发展的各个阶段做到因材施教就显得更加重要。

首先，因材施教是实现教育正义的题中之义和具体体现。“正义不仅表达事物的‘名副其实’之义，而且还意味着事物的善本性。”[4]教育正义即教育的本意是培养人的活动，是需要根据人的兴趣、特点、潜力等来发展人，并且“指向的是教育向更合道德的善的方向的改进和建构”[5]。这是现代教育的诉求，不仅要求教育者公正地对待每一位学生，更是着重于满足每位学生的教育需求，将学生引向至善。因材施教的意蕴正在于此。

其次，因材施教是促进学生个性自由和全面发展的有效途径。教育不仅仅在于学生知识技能的掌握，更在于其整体素养的提升，而学生的差异性现实存在、不可避免。为保证每位学生通过教育获得创造幸福生活的能力，教育应结合每位学生的具体特点施以针对性教育，实现其个性自由和全面发展。传统班级授课制造成教师囿于集体教学，难以实现对每位学生的关怀。而在人工智能时代，教师可以掌握每位学生的学习数据和信息，包括知识水平、学习进度、学习深度等，为实施个性化教育提供依据，从而更加有效地促进每位学生的个性和全面发展。

最后，因材施教是培养新时代创新人才的重要方式。“创新型人才是当今世界最重要的战略资源。大力培养创新型人才已成为各国实现经济发展、科技进步和国家竞争力提升的重要战略举措。”[6]智能化时代，培养创新型人才的重要性更是不言而喻。

2 人工智能时代对因材施教的影响

国务院在《新一代人工智能发展规划》中提出，到2030年，我国“成为世界主要人工智能创新中心”，在教育方面要利用人工智能技术进行教育模式变革、构建新型教育体系、研发智能化学习支撑平台，实施全民智能教育项目。[7]人工智能的发展将促进因材施教实现质的飞跃。

2.1 人工智能时代教育的特征

人工智能时代，5G、区块链、脑科学等新兴智能科技快速发展，给人才培养的发展和完善带来新契机。教育必将顺势而为，体现出信息化、个性化、生成化等特征。第一，人工智能时代是信息数据化时代，知识的传播不再局限于纸质书籍和报纸的传递，更不再限于口耳相传。在信息爆炸式发展的时代背景下，知识的数据化传播将以其时空优势成为人们获取知识、交流信息的主流途径。在教育领域，学生的学习内容、学习方式等由此获得更多选择性，随时随地学习成为现实。第二，人工智能时代是个人数据被广泛搜集、分析和有效利用的时代。整个学习生涯中，学生个体学习数据更加重要。学生的学习风格、学习需求、认知水平等相关数据被自动识别、储存、分析和推送，教师基于此可以更高效的掌握学生个体特点，并借助相关智能辅导技术实现个性化教学。第三，突破了传统教学短期、中期甚至长期的静态教学方案，智能技术支持下，学生的学习方案将真正意义上成为基于学生个体适时调整的动态指导。同时，虚拟现实、教育机器人等可有效促进学生与知识的互动，不仅学习方案是动态的，而且知识的获取也将是生成的。

对桔皮书所列专利类型进行统计发现，美国专利链接制度实施几十年来，越来越多的原研药企业将非活性成分专利列入桔皮书中，试图通过这一方式延长原研药的专利保护期限。而对专利挑战的统计结果也表明，大多数专利挑战针对的是非活性成分专利，这也是仿制药企业对原研药企业利用非活性成分专利延长药品市场独占期的应对措施。这说明，专利链接制度实践过程中，原研药企业和仿制药企业的“攻防”重点逐渐转向了药品使用方法、剂型和组合物等“改进型”专利，而非活性成分专利。

2.2 人工智能时代对因材施教的影响

人工智能时代深层次、高水平的因材施教既不同于个别教学中的因材施教，也有别于传统班级授课制中的因材施教。

首先，人工智能的发展提供了先进的教育教学技术。人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它融合了计算机科学、移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学、学习科学、教育神经科学、仿生学、社会科学等前沿综合学科。人工智能的有效发展为进一步实施因材施教做好了硬件准备。

其实，班级授课制与因材施教长期以来是一对难以调和的矛盾。每位学生的学习程度、学习风格等不尽相同，在工业时代班级授课制中，教师不可能依据个体学生学习特点、接受水平等来改变教学进度。人工智能时代的到来将促进教学群体性与学生差异性之间的矛盾得到有效化解。例如面部识别系统可以通过搜集学生面部表情、目光漂移和瞳孔变化及其变化时间提供的计算机语言信号，来判断学生是否有接受兴趣、是否有接受障碍以及是否进行了深入思考等。在人工智能和大数据支持下，学生的学习状况、学习兴趣、知识水平、学习上的漏洞，以及学生的言语表达方式和特点等个人信息都将被及时收集和分析。这些数据随时随地的获取，可为教师实施“处方式”因材施教提供重要依据。

其次，人工智能的发展提供了充足完备的人力资源保障。“教师承担着传播知识、传播思想、传播真理的历史使命，肩负着塑造灵魂、塑造生命、塑造人的时代重任，是教育发展的第一资源，是国家富强、民族振兴、人民幸福的重要基石。”[8]师德高尚、业务精湛、结构合理、充满活力的高素质专业化教师队伍将更有利于深层次因材施教的实现。

值得注意的是，尽管人工智能时代的到来能够给教育教学带来众多先进的教学技术和设备，解决相当多的教学及工作问题，如使教师免于花费大量时间和精力在机械重复的工作中，但是正如前文所述，人工智能时代的到来促使人们提高对教育质量的要求，更加重视人的个性化发展，更加强调人的综合性素养培养，学生包括生理的成熟、知识技能的掌握，以及心理的成长和德性的养成都受到“一致的”高度关注，而这其中如学生正确价值观的树立、良好品德的形成等，几乎只能由具有心智和爱的人来引导学生达成，教师在其中不可或缺。同时，教师是教育教学的主导者，是利用先进教学技术给予学生针对性教学的人。因此，人工智能时代的因材施教对教师提出了更高要求，也必然要求更低的生师比。事实上，我国中小学生师比处于下降通道中，近20年来我国生师比变化情况正是说明了这一点(见图1)。例如，我国普通小学生师比在1997年为24.16，到2019年已降至16.85，降幅高达30.1%。有理由相信，我国中小学生师比在人工智能时代将更低。这为高水平的因材施教提供了人力资源保障。

图1 近二十年来我国中小学生师比数据来源：1997-2019年中国教育统计年鉴

最后，人工智能的发展提供了“网络课堂”教学新路径、新形势和新作为。2020年初新冠肺炎疫情蔓延全国，教育部及时发布通知，“为阻断疫情向校园蔓延，确保师生身体健康”“要求2020年春季学期延期开学”，并明确指出“利用网络平台，‘停课不停学’”[9]。基于移动互联网技术的“网络课堂”开始在全国各大中小学如火如荼全面展开。

3 人工智能时代因材施教的实现

人工智能时代必将带来生产方式、生活方式的变革，也将带来教育方式与教学手段的变革和创新。因材施教也将打上时代烙印。人工智能发展的新时代，因材施教具有新的意蕴。

3.1 以学生的个性特征为主要依据

个性特征是学生发展的基石。明确每位学生的个性特征是有效实施因材施教的基本依据，是促进学生个性自由和全面发展的重要前提。以往的个别化教学和传统班级授课中，由于师资受限，加上教育资源相对匮乏，学生的个性特征无法得到教师的精确认识和反馈，因材施教在相当程度上受到限制。进入人工智能时代，首先科学信息技术跨越式发展，带来教学手段更加多样化、高效化；其次生产力水平快速提高，人类生产生活物质基础更加丰富，间接促进教育师资更加充足完备；再次智能化技术将教师从繁琐工作中解放出来，教师有更多的时间和精力去学习、掌握并熟练运用现代化教学技术，学生的包括性格特点、心理特征等都将在人工智能技术的支持下被有效识别、定位和精确反馈。不仅教师可以在“整体”中更好地认识“个体”，更充分地认识每位学生的个性特征，而且学生也可以更全面、更准确地认识自我。学生的个性特征得到充分发掘，有基于此的因材施教也将更加精准化，教育服务更加个性化。

3.2 以学生的学习状态为必要条件

学生的学习状态是影响其学习效果的重要因素之一，良好的学习状态是学生高效学习的必要条件；否则容易事倍功半，甚至适得其反，造成学生抵触情绪。因材施教不仅是对学生的“因人而教”(根据学习者的个性特征施教)，而且是对学生个体的“因时而教”，即根据学生的不同发展阶段、不同知识水平以及不同的学习状态而教。人工智能时代，教师可以利用相关教学手段实时并充分地采集、记录、备案、分析和利用学生的个人学习状态数据，每位学生的学习数据都将伴随整个学习过程，使教与学的质量与效率均得到更加清晰明确的反映，为促进学生进一步个性化发展奠定良好基础。特别是在学生学习过程中，教师可利用智能技术在不干扰学生的情况下通过如采集脑电波、眼神游离数据等来判断学生学习的专注度、对知识的理解深度和掌握程度，利用搜集的大数据智能分析和判断学生的学习步调，从而高效捕捉学生良好学习状态；再根据智能生成、又适时调整的个性化学习计划，辅导学生课后练习与巩固、知识深化与拓展。

3.3 以学生的特长、兴趣爱好为出发点

每个学生都是独立的个体、完整的人，他们有着不同的兴趣爱好与特长，需要被发掘与发展。判断与选择学生的兴趣爱好及特长是满足学生多样化发展需求、给予学生个性化指导的首要环节，也是坚持因材施教教学原则的出发点。必须承认，工业时代中传统班级授课制将绝大多数学生“淹没”于人群之中，其爱好、兴趣不易被察觉，能力、特长难以被发现。而人工智能时代在相应的云计算等智能服务支持下，班级中每位学生的整个课上课下学习活动等各方面数据都将被采集、备案与分析，每位学生的兴趣爱好和特长都得到有效捕捉、考核和确证。即教师可以利用人工智能对学生具备的优势特长等形成初步判断，并通过智能生成的相应的考察途径和办法，检验初始判断的正确性。比如当初步判断出学生“抽象思维较强”，则可以利用相应的问题解决等测验进行验证。得到确证的学生兴趣爱好及特长，将进一步被智能系统有效“放大”，学生则在引导下逐渐实现“自觉性”，并主动寻求在丰富多样的教育资源环境中得到更多更好地满足和发展。人工智能技术的助力下，每位学生的兴趣爱好和特长都将得到发掘和保护，每位学生的因材施教和个性化发展都将得到实现。

3.4 以线上线下相结合为重要教学形式

传统的单一线下教学形式下，不仅教育内容资源有限，而且教育资源形式有限。学生几乎只能够在学校课堂、辅导机构或家庭中接受有限的教育指导，大多缺乏针对性和高效性。人工智能时代，线上线下相结合将成为重要教学形式，是实现因材施教的重要途径之一。人工智能技术带来了移动智能化教学指导和服务支持平台，这种线上教学不仅内容资源优质丰富，国内国外名师教学优质视频、海量知识可供学生自主选择，而且在时空上方便快捷，极大地拓展了学习时间与空间的选择性，将成为线下教学不可或缺的重要补充。学生除了在学校接受教师线下指导，还能够通过移动互联网获得教师线上辅导；教师则充分利用新型教学技术给出的学生个性特征、学习状态、兴趣爱好等个人数据分析报告，认识和把握每位学生的特点，并在此基础上选择和设计线下线上教学内容，给予每位学生最适切的引导，保障学生在真正意义上掌握所学。同时，学生可以利用人工智能教学平台进行自主探究学习。人工智能技术可以有效解决各种结构化问题，在学生学习过程中依据学生的相关个人数据，利用形象化、程序化、游戏化等手段促进学生更好地理解结构化、半结构化问题，从而锻炼学生的逻辑运算思维，提高其分析问题并有效解决问题的能力。

3.5 以学生主动请教为原动力

学生是因材施教的对象，同时更是教育教学活动的主体。我们在当代教育中倡导变“要我学”为“我要学”，让学生成为学习的真正主人。然而，学生在主动学习过程中遇到困难在过去的时代中难以得到及时、有效的解决。人工智能时代，这个问题将得到极大的改善。由于各科知识、各类信息及其相关逻辑关系均被搜集于云存储中，且可以随时随地在移动智能学习终端展示出来，学生主动学习就有了更加丰富的资源。当学生在主动学习过程中遇到问题，除了可以及时地自行在学习平台、学习软件等帮助下发现问题、分析问题并解决问题，还可以通过网络主动请教教师。教师正是要充分利用学生学习的主动性、积极性，掌握学生的学习动态、学习兴趣、学习风格等，对学生施加有针对性的指导。因此，学生主动请教是新时代教师实施因材施教的原生动力。

3.6 充分重视利用家庭文化资本资源

学生来自不同的家庭，其文化资本必然各不相同，这将直接影响着学生的知识面、知识背景，甚至学生言语表达能力和行为特点等。家庭文化资本是学校教育资源重要补充。但在以往的时代，受限于信息数据等相关资料搜集的技术，家庭文化资本不能得到全面发掘和有效利用，而人工智能时代，家庭文化资本将被更广泛的关注和利用。教师可以利用移动互联网、大数据等技术轻松获取学生家庭的文化层次、文化水平、教育方式方法等信息。而作为一种资源，一方面学生之间可以相互学习、相互帮助，让优质的家庭文化资本发挥分享价值；另一方面，教师可以根据学生不同的家庭文化资本施加个别化指导，例如在智能教育技术的支持下，教师可以根据孩子的家庭文化资本实施更全面、更有效的亲子教育个别化指导，充分发掘和利用学生家庭文化资源，促进家长的教育知识和能力的提升，学生得以在家庭中得到进一步个性化指导，因材施教由此从学校延伸至家庭。