人工智能促进学校教育数字化转型的新图景

厉浩 朱雪梅 石萍

*本文系江苏省教育科学“十四五”规划2021年度重大课题“未来学校建设研究”（A/2021/05）、江蘇省教育科学“十四五”规划2022年度重点课题“‘双减背景下江苏家校社育人机制研究”（B/2022/01/50）的研究成果。

收稿日期：2024-01-10

作者简介：厉浩，江苏省电化教育馆副馆长，研究员级高级工程师；朱雪梅，南京师范大学教师教育学院二级教授，南京师范大学数字化教育评价研究中心主任；石萍，江苏省教育科学研究院，教育现代化研究院，副编审。

摘要：梳理人工智能时代教育数字化的概念，剖析人工智能对教育数字化转型战略的价值，从知识建构、学习空间、教学生态与技术应用四大要素展望学校教育数字化的未来发展方向。基于立德树人教育根本任务，从转变理念、防范风险、共建共享、变革课堂四个方面提出推进教育数字化的应对举措，具体建议分别是积极拥抱人工智能技术带来的挑战、尽快研制人工智能教育应用的法规、努力开发智能化教育教学数字资源、尝试运用智能技术开展创生型教学。

关键词：人工智能；教育数字化；未来学校教育

中图分类号：G47 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2024）04-0020-06

当前，实施教育数字化战略行动已成共识。纵观当前的信息技术浪潮，大数据、云计算、虚拟仿真、元宇宙、人工智能的崛起使数字技术得到空前发展，特别是以ChatGPT为代表的新一代生成式人工智能使“数字化”获得了“智能”内核，这将是未来学校教育数字化转型的新机遇与新挑战。

一、人工智能在学校教育数字化中的价值彰显

教育数字化是持续利用数字化、网络化、智能化的技术手段变革教育和教学系统的过程。当前，我国已将教育数字化转型作为教育高质量发展的战略举措，要求“充分利用数字化赋能基础教育，推动数字化在拓展教学时空、共享优质资源、优化课程内容与教学过程、优化学生学习方式、精准开展教学评价等方面广泛应用”[1]。这为基础教育指明了未来学校教育数字化转型的核心任务。

数字化与智能化具有天然的关联性。任何领域的数字化，都是对该领域内各种信息、文本、声音、图像等用采样技术进行数字编码和处理，从而将它们转化为计算机能够处理的数字数据，使信息传递变得更加高效、方便和普及。而智能化则是人工智能、云计算、大数据、物联网等数字技术的综合运用，具有自学习、自组织、自适应能力[2]。从技术发展的角度看，人工智能技术是在原有数字技术的基础上突出智能特质，在信息收集、数据整理、分析、决策等环节使智能技术能够参与高阶环节的决策，为实践活动的整个过程提供多样、深层、全面、具体的指导[3]。因此，可以认为数字技术是人工智能技术的基础，人工智能时代的教育数字化，能够让教育信息更容易被存储、传输、处理和使用，从而更高效、更高质量地实现育人目标。

众所周知，学校教育的变革总是伴随着社会生产方式和技术革命。目前，用于生成文本、图像和视频的新型人工智能正深刻改变着人类社会的生产生活，这势必颠覆工业革命催生的传统教育模式。如ChatGPT已经让人们看到了通用大语言训练模型对传统课程设计、知识获取、创意写作、测量评价等方面所产生的巨大冲击，可以预见我国最擅长的知识传输式教学优势将不复存在。因此，人工智能是未来学校教育数字化转型的催化剂，正加速教育数字化的转型变革。

从学术的观点看，人工智能主要分三大学派，分别是符号主义学派、连接主义学派和行为主义学派。符号主义认为人工智能源于数学逻辑，原理主要为逻辑符号操作系统，走过了一条“启发式算法—专家系统—知识工程”的发展道路。连接主义偏向于仿人脑模型，认为人工智能相对于人类来说是一个黑盒，我们无法也无须理解黑盒内的原理。行为主义则偏向于应用和身体行为的模拟，认为人工智能可以做什么比人工智能是什么与为什么更重要。ChatGPT能够迅速风靡全球，正是连接主义和符号主义的融合，它是学习理论、计算机、人工智能技术的发展到了可实际应用阶段，是大数据、高算力等新型基础设施建成的自然结果。可以说，让师生充分参与生成式人工智能的教学预设和教学实施，已经到了可以付诸实践的阶段，数字化教学范式转向智能化已完全具备条件。

二、人工智能支持下的学校教育数字化转向

人工智能对未来学校教育的影响将是全方位、全过程的渗透，但无论教育技术如何发展，育人的本质——立德树人的根本任务不会改变。无论什么样的育人范式，都是要回答教什么、在哪里教、如何教，以及学什么、在哪里学、如何学的问题。同理，基于人工智能的教育数字化也必须对以上问题进行逻辑性的解答。

（一）知识建构从标准传承转向个性服务

关于教什么与学什么的问题，是育人的基本问题。根据现代范式理论，当前教育体系是工业革命以来不断沉淀形成的，体现出关于教育的根深蒂固的公理化体系逻辑。这套体系的基本假设是：社会是稳定的，并在较长时间内对知识的诉求是不变的，一个特定领域的知识体系是人的关键资源。但是，当人工智能出现后，尤其是用卷积神经网络构建的生成式机器学习模型出现后，这种现代教育体系面临挑战。一方面，社会快速变化，知识快速增长，新技术使所有人随时随地可获得知识；另一方面，社会对知识的要求不断变化，一个人不可能靠提前学习整个知识体系而确保一生无忧。所以，在智能时代，我们需要重新审视斯宾塞之问——什么样的知识更有价值？

按布卢姆的教育目标分类，知识可分为事实性知识、概念性知识、程序性知识与元认知知识。毋庸置疑，长期以来在我国课程知识体系中，这四种知识类型以事实性知识最受重视，而元认知知识最被忽略，导致创造性思维与自我认知的能力不足。人工智能使事实性知识的获取变得轻而易举，并将有利于教育指向个性化发展需求，引导和帮助学生提升元认知的能力，获得理性思维的能力与终身学习的能力，并成为知识的创生者。因此，在未来学校的育人知识结构中，元认知知识可能逆转为奠基性知识，将成为有效应用人工智能获取个性化、定制化知识的思维起点。

（二）学习空间从真实教室转向虚实融合

关于在哪里教、在哪里学的问题，是育人场域的新問题。传统的学校教育以真实的物理教室为主要学习空间，它是师生之间面对面互动交往的基本保障，教师可以直接讲授、指导，可以立即纠正学生的错误，提供实时反馈，学生也可以直接提问和讨论。物理教室也是同伴之间合作解决问题、增强情感交流的重要场所。因此，真实的物理空间是学校之所以为学校的重要表征，具有不可替代性功能。但是，真实物理教室的空间和设备有限，不能及时更新，限制了学生的视野和思维，不能满足学生个性化、多样化、创新性的学习需求，容易令学生产生倦怠情绪。

未来学校运用人工智能营建虚实融合的学习空间，则可以突破时间和空间的限制，让学生可以随时随地地访问丰富多样的学习资源。例如，通过虚拟现实（VR）或增强现实（AR）技术，体验不同的文化、历史和自然环境，与来自不同地域的师生互动和交流，从而增强全球意识和合作精神。可以借助人工智能模拟真实世界的情境，使学生能够在安全环境中进行实践性活动。例如，在虚拟实验室中模拟难以实现的科学实验，或在虚拟场景中考察难以到达的野外环境，这有助于提高学生的实践能力，解决真实世界中的问题和挑战，还可以通过人工智能的虚拟工具，如图形艺术、编程、音乐等，来表达自己的想法和情感。

（三）教学生态从教为中心转向学为中心

关于如何教、如何学的问题，是教学方法论的核心问题。传统的以教为中心的教学模式强调教师主体，教师通常扮演知识传授者和课程设计者的角色。在人本主义、建构主义等理论的影响下，以学生为主体、以学习为中心的教学理念已成为共识。以学为中心的教育思想是将学生的需求、兴趣、能力和学习风格置于教学活动的中心，而人工智能技术与学习的融合，能够满足不同学生的需求，鼓励自主学习和批判性思维，从而有力地支撑这一教学理念的实现。

人工智能技术对学生学习方式转变具有颠覆性影响。它可以分析学生的学习历史、弱点和兴趣，诊断学生的需求和能力水平，这有助于确保学生在适合自己的学习速度和难度水平下学习，实现教育的个性化、适应性、智能化和开放化。例如，人工智能可以通过大数据分析、自适应学习、智能辅导等方式，为学生提供个性化的学习路径和资源推荐，满足学生的个性化需求和兴趣；人工智能可以通过虚拟现实、增强现实、数字孪生等方式，为学生创造多样化的学习场景和体验，拓展学生的视野和想象力；人工智能可以通过语音识别、视觉识别、自然语言处理等方式，为学生提供智能化的学习辅助和评价反馈，提升学生的学习效果和效率；人工智能可以通过云计算、物联网、区块链等方式，为学生构建开放式的学习平台和网络，促进学生的协作学习和终身学习。

（四）技术应用从形象强化转向创意生成

现代教育技术应用的早期是多媒体辅助教学，主要功能是集文字、图形、音频和视频等多种形式表达教学内容，使内容更充实、更形象生动、更具吸引力，有利于学生理解抽象、复杂、难以观察的知识点。多媒体与传统印刷媒介相比，呈示教学素材的功能并未改变，只是因其直观形象性而更有助于激发学生的学习兴趣与想象力，而知识传输的本质目的并未改变。但是，人工智能的诞生，特别是生成式人工智能的快速发展，却颠覆性地改变了知识内容的表达方式，并引发了学习方式的变革。

人工智能可以通过分析学生的学习数据判断学生的兴趣、才能和学习风格，可以在与学生的互动对话中了解个性化的创作倾向，并为他们提供相关的资源和智能工具，生成独创的知识内容，以激发创造力。例如，应用Stable Diffusion智能工具可生成创意图片。再如，通过应用虚拟现实、元宇宙模拟等，可以让学生进行创意实验，开展创意实践活动，培养创新应用能力，还能大大降低实践活动的风险和成本。

从技术发展的眼光看，人工智能的应用，尤其是在虚拟实验室、自然语言生成和虚拟创意工具方面，为创意生成教育提供了强大的支持。它使学生能够在更广泛的领域中探索和实验，创造性地表达成果，并通过技术的帮助获得及时的反馈和指导。这有助于学校教育的数字化转型，更好地满足现代社会对创新和创造力的需求。

三、人工智能助力学校教育数字化的应对举措

（一）转变理念，积极拥抱人工智能技术带来的挑战

当前人工智能技术已经从简单的基于语义的文本检索转向了内容生成，辅助编程、辅助构图、辅助建模等高阶输出能力不断增强，在学校教育领域的应用已是大势所趋。但是，人们却担忧它可能取代教师，甚至取代教育。这种担忧就如同在问：当我们有了汽车、学会了开车，是否还需要学走路？当我们有了计算器，是否还需要学数学？当电脑能够打字，是否还需要学写字？当我们有了翻译软件，是否还需要学外语？显然，经历过这些事情，我们都有了答案：有了汽车，还需要学习走路；有了计算器，还需要学数学；有了翻译软件，还需要学外语[4]。

当前，教育工作者必须积极应对人工智能技术的挑战，以确保我们能够充分利用其潜力，而不是被其所淘汰。未来学家尼葛洛庞蒂说：“预测未来的最好方式，就是把它创造出来。”我们对人工智能技术应持有的态度是不回避、虚心学习，努力发展自己的人工智能技术，并在教育领域中应用探索。在中小学人工智能教育体系中，小学阶段可以有明确规则的逻辑系统和展示性机器人为主，中学阶段可加入目前人工智能主流方向——深度学习相关基本原理的初步探究，语音识别、图像识别、国产GPT的应用。

在教学与管理中，可运用人工智能技术打造教育数据大脑，赋能评价方式持续变革[5]。当前，亟须提升师生在人工智能环境下的数字素养和技能。如江苏省通过智能研修平台，推动“人工智能+教师队伍”建设，推进人机共教新模式，取得了较好的试验效果。未来，还需要加强人工智能与教育融合应用的实证研究，力争形成一批高质量、可复制、可推广的研究成果，以点带面，推动教育数字化转型走深走实。

（二）防范风险，尽快研制人工智能教育应用的法规

在人工智能对课程开发、教学变革、学业评价等工作带来巨大机遇的同时，各种潜在的风险也逐渐浮现。联合国教科文组织指出，这些风险主要包括日益恶化的数字贫困、违反国家法律法规、侵犯知识产权、错误理解真实世界，以及生成无法解释的模型、污染互联网的内容、虚假信息等问题[6]。以ChatGPT为例，其学习数据主要来源于已有的网络文本数据，存在时效性不足与信息不准确的风险，尤其是涉及某些前沿领域和高深知识，如果训练数据不足或质量较差，则很可能会导致ChatGPT生成的文本内容存在事实性错误、知识盲区、概念误用甚至捏造信息等问题[7]。如ChatGPT就错误地将河流的类型分为内陆河、外流河、径流河三大类型，而正确的分类应该是内流河与外流河两大类型。

随着人工智能技术的快速发展，这些问题越来越令人担忧。学校教育中如果出现滥用人工智能的问题，必将导致不正确、不公平的决策，进而危害整个教育生态。因此，学校教育必须警示人工智能的应用风险，需要建立健全相关的伦理规则与标准指南。为保证内容的科学性、合理性和适宜性，需要强化大语言模型的数据审查，针对生成的教学内容进行监管与审核。

2023年8月，我国《生成式人工智能服务管理暂行办法》的实施，表明国家高度重视生成式人工智能技术研发与应用的规范化问题。但是，人工智能在教育领域的应用仍然处于立法空白与管治真空状态。为了防范风险、确保人工智能在教育教学应用中的安全性和合法性，迫切需要建立全面的人工智能应用法规与指南。联合国教科文组织于2023年9月颁布的《教育与研究领域生成式人工智能应用指南》，可为我国制定相关法律、法规提供有益参考。

（三）共建共享，努力开发智能化教育教学数字资源

互联网上浩瀚如海、良莠不齐的教育教学资源已经给师生的选用带来困扰，建设知识科学准确、价值导向正确的教育专题大语言模型势在必行，不妨称之为EduGPT模型。相比于文心一言、ChatGPT等通用大语言模型，EduGPT的训练数据应该少而精，需要经过特定的知识库审核，才能为智能化教育提供更好服务。当前，国家智慧教育平台可以为建设EduGPT提供最值得信赖的人工智能预训练语料库。同时，经过严格审查的区域性智慧教育平台也正在源源不断地接入国家智慧教育平台，教育的数据日益剧增。教育管理部门还可以组织教育教学、计算机、管理学等方面的专家团队建设教育教学本体或知识图谱，在教育领域体现人工智能符号主义与连接主义的融合。由此可见，建设EduGPT已经具备充分条件，它将是教育数字化转型的数据资源仓库。

高品质的智能化教育教学数字资源，应该具备以下基本特征：一是个性化。数字课程资源应能够根据学生的需求和进展程度提供个性化的学习路径和内容，以确保每位学生都能够充分发挥潜力。二是互动性。智能化资源应该具备互动性，包括在线测验、虚拟实验、多媒体元素等，以提升学生的参与度，促进深度学习。三是实时反馈。智能化资源应能够实时收集和分析学习数据，及时进行数字化反馈，以帮助教师更好地了解学生的学习进展，并根据需要进行干预。

（四）变革课堂，尝试运用智能技术开展创生型教学

课堂上有意义的学习绝对不是学生机械地复制知识内容，而应该是对所学知识的灵巧应用，以激发创新的思维火花。这样的课堂是一种创生型课堂，它强调学生的主动性和创造性，鼓励学生提出问题、发表观点、解决问题、完成项目式任务。在此过程中，学生需要得到更专业的指导与帮助，而人工智能可以作为一种即时性的对话工具，与教师协同，随时随地为学生提供支持。

人工智能教辅工具可以根据学生的学习进度和需求，提供实时的学习建议与反馈，帮助学生解决问题。如图1所示，学生在地理课上就“设计制作地球仪模型”的任务向ChatGPT提问，所得到的回答确实很有实操性。实践表明，人工智能对事实性知识、概念性知识及部分程序性知识的回答有显著优势。教师和学生能够从中获得有益启示，将更多的时间用于创造性、生成性活动。

人工智能是一个知识广博的“智者”，同时也是学生习得技能的助教。例如，借助人工智能技术开展虚拟实验与模拟探险活动，能够让学生在安全环境中进行实验和探索，从而增强实践经验。再如，在音乐和绘画等领域，人工智能更像是一个虚拟的“艺术教练”，能够帮助学生将富有创意的想象生成形象的作品。

综上所述，面对当今人工智能的挑战，学校教育需要建立面向未来的数字化范式，在教育环境、资源建设、教学组织等方面进行重构和变革，打造数字化时代的未来教育新样态。如此，未来的教育必然是生成式的，人与技术不是二元对立的关系，而是彼此协作的教育复合体，人工智能也必将与教师、学生共生融通，成为未来教育生态中的重要组成要素。

参考文献：

[1]教育部办公厅.关于印发《基础教育课程教学改革深化行动方案》的通知[EB/OL].（2023-05-26）[2024-03-18].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/jcj_kcjcgh/202306/t20230601_1062380.html.

[2]袁振国.数字化转型视野下的教育治理[J].中国教育学刊，2022（8）：2.

[3]刘建，李帛芊.人工智能助力学校治理现代化：价值、内容與策略[J].中国教育学刊，2021（4）：13.

[4]冯建军.我们如何看待ChatGPT对教育的挑战[J].中国电化教育，2023（7）：1.

[5]倪娟.数字化赋予基础教育高质量发展新动能[J].教育文汇，2023（4）：8.

[6]UNITED NATIONS EDUCATIONAL， SCIENTIFIC AND CULTURAL ORGANIZATION.Guidance for generative AI in education and research[R].France：UNESCO，2023：14-17.

[7]冯雨奂.ChatGPT在教育领域的应用价值、潜在伦理风险与治理路径[J].思想理论教育，2023（4）：29.

责任编辑：丁伟红