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为思维而教:数智时代知识教学的机遇、挑战与应对

2024-10-12牛宝荣

电化教育研究 2024年10期

[摘 要] 数智技术赋能知识教学,在促进知识的理解与内化、提升知识的巩固与应用能力以及激发学习兴趣和动机等方面发挥了重要作用。但是,数智时代的知识教学也面临挑战,存在阻碍思维发展的风险,表现为知识呈现过于直观、知识获取碎片化与浅表性,以及知识学习过程缺乏思维张力和真实实践力,这些现象可能不利于学生思维品质的提升。因此,在数智时代,知识教学需要实现由教知识向发展思维转型,厘清和重构学生思维发展与数智技术应用的关系。通过数智技术的赋能,助力学生虚实共生的具身化思维实践,促进学生身体感知觉和情感、态度等非理性因素的参与,让学生亲身经历结构化、系统化的知识体系构建过程,并在真实问题的解决过程中发展思维。

[关键词] 知识教学; 思维; 技术; 数智时代; 学生发展

[中图分类号] G434 [文献标志码] A

[作者简介] 牛宝荣(1995—),女,山东青岛人。博士研究生,主要从事课程与教学论研究。E-mail:1280070886@qq.com。

一、引 言

互联网、云计算、大数据、人工智能等信息技术的飞速发展催生了数智化时代。数智时代技术赋能教育,知识的表征、形态、载体、获取方式等方面发生了颠覆式变革,这对知识教育而言,既是机遇,也是挑战。有研究认为,“机器已学会像人类一样思考,但我们还在教育学生像机器那样学习”[1]。可见,人们需要深入思考智能时代的育人方式,从学知识向学思维转型。在数智时代,我们并不缺乏信息、知识,而是面对庞大的信息洪流,能够勇于质疑、细致确证、深刻反思,以形成个人化理解。在数智时代的知识教学中,提升学生的思维能力是应对知识快速更迭的可行路径,也对素养的培育和发展起着至关重要的作用。

二、数智时代中知识教学的机遇

数智技术赋能知识教学,为知识学习的全过程创造了机遇,在促进知识的理解和内化、提升知识的巩固和应用能力,以及培养与激发学习兴趣和动机方面发挥了重要作用。

(一)让知识发生过程可见:促进知识的理解和内化

数智技术融入知识教学,知识的呈现形态突破了传统教育以线性、单一文字符号为主的呈现方式,引入了丰富多样的图片、音频、视频等多媒体元素,融入了虚拟现实、增强现实等前沿技术。知识的表达和呈现方式从一维的文本结构到二维、平面的图形结构和三维、立体的视频动画结构,再到四维的高科技技术支持,知识变得越来越具象[2]。在网络和信息技术尚未普及与发展之前,学生的知识获取方式主要依赖于教师的语言传授和书本学习。这些知识通常是学科专家经过高度概括、抽象化处理的符号知识,往往远离学生的经验和现实生活。如今,课堂教学借助多媒体、虚拟现实等智能技术,向学生还原或模拟知识形成、发展的全过程,使知识以更加直观、立体、便捷的方式传递给学生,更容易被学生理解、内化和掌握。可视化的知识呈现方式将原本抽象、静态的书本知识转化为动态、直观的影像,打开了学生多通道的信息加工途径,实现了多感官协同参与知识的获取过程,增加了他们具象的感受体验。例如,借助可穿戴技术,学生能在虚拟空间中接受视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种感官刺激,延展感官效应,增强沉浸式体验,强化知识学习的效果[3]。在数智技术赋能知识教学的过程中,学生通过多种感官将新知识与原有的知识、经验相结合,使原本“不可见”的知识形成过程变得可见化,这将降低知识理解的难度,促进学生的知识内化。

(二)模拟知识运用的过程:提升知识的巩固和应用能力

数智时代的知识教学打破了传统教育固定的、真实的物理教室空间限制,将物理空间和虚拟空间进行融合,为学生提供了知识运用的实践学习时空,带来全身心、沉浸式的学习体验。传统课堂教学受理性主义知识观的影响,以求知为核心,过于强调学生对知识的记忆、掌握和占有,弱化了知识的实践、行动意蕴。受教学时空的限制以及对学生人身安全的考量,大部分知识学习过程缺乏真实情境的支撑,难以让学生在真实、现实的实践中运用,导致了知识学习与实践运用的割裂、知识迁移性不强、知识僵化等问题。然而,数智技术的发展能够妥善处理知识与实践之间的连续统一关系。通过模拟现实世界的真实情境或创设虚拟的学习情境(如模拟月球探险、海底深潜等),数智技术将原本静态、固定的知识体系转变为立体、拟真的动态过程,支持学生的沉浸式体验。学生通过数字具身的学习方式,在逼真的情境中模拟知识的运用,成为知识的亲身实践者而非旁观者。此外,数智技术支持学习场景的灵活转移与迭代。通过创设多样化的知识运用的问题情境,让学生历经多次实践,不断激活和巩固知识,从而增强其迁移能力和复杂问题的解决能力。知识学习成为情境化的过程,模拟或虚拟情境的创设超越了传统的感觉方式、感觉对象、感受性和感觉经验,打破了现实与虚拟的时空界限,实现传统自然平台中难以达成的感性解放和心理整合[4]。

(三)面向不确定性知识:培养和激发学习兴趣和学习动机

数智技术赋能知识教学,运用多种技术和手段支持学生的学习过程,知识形态更加活态化、动态化。传统教育以教师言传口授的方式传递知识,其学习过程容易缺乏感知体验,而数智时代的知识教学更容易培养和激发学生的学习兴趣和学习动机。传统教学活动常常围绕书本知识内容展开,对学生而言,书本知识是固定且可预期的,知识学习充斥着枯燥乏味的死记硬背和机械训练。但是,在技术赋能的教学中,知识是流动的、不确定的,需要学生亲历发现、探究、确证的过程。数智时代的知识教学丰富了学生的学习经历,并在此过程中产生了深刻的情绪体验。研究表明,新型工具的应用会比社会交流更加频繁,学生在使用技术时会产生更多的舒适感以及包括信念、期望、兴趣和动机等在内的学习情感,这可能会影响学生在学习中的选择、组织以及信息意义化的加工过程[5]。数智技术作为一种辅助性的教学工具,其精心设计的教学活动让学生对知识的感知、理解、运用更加多样化,带给学生新鲜感和惊奇感。同时,数智技术的应用能够有效减轻学习的倦怠感。数智技术凭借超强的信息加工和处理能力,能够完成复杂的、网络化的知识搜集与整理工作,替代教学活动中的部分程式化、机械性、重复性的环节,从而缩减学生的无效学习时间,使他们产生较少的脑力倦怠感。

三、数智时代中知识教学的可能风险:阻滞思维发展的异化现象

数智技术在促进知识教学方面展现出显著优势。但是,若沉溺于技术至上的误区,盲目将其融入教与学的过程中,可能会出现阻滞思维发展的异化现象,从而阻碍学生思维的逻辑性、广阔性、深刻性、独立性、灵活性、批判性和创造性等品质的提升。

(一)知识呈现方式的过度直观化

数智技术通过可视化、直观的方式向学生呈现、传递知识,这虽然能够帮助学生理解、内化、掌握知识,但知识的过度直观化却在无形中导致了知识的感知觉灌输,挤占了学生原本用于思考的时间和空间,暴露出技术过度应用的弊端。第一,影响抽象思维能力的发展,不利于思维逻辑性的提升。为了便于学生直观、立体地理解和吸收知识,数智技术经常采用形象直观的声音、图像、视频等方式包装知识,给知识点裹上一层精致的“糖衣”。学生虽然学得兴致盎然,积极性高涨,但他们的认知与理解效果却可能不如预期。因为过于感性直观的技术可能会使学生沉迷于愉悦的感官体验中,导致高认知负荷,削弱了他们的分析、判断、推理能力,影响了抽象思维能力的发展。然而,直观教学与抽象能力的发展并不矛盾,直观往往是抽象能力发展的基础。问题在于课堂教学往往停留于数智技术提供的直观层面,未能进一步培养学生在直观中的观察能力、概括能力、抽象能力等,导致学生思维的浅薄与浮泛,甚至是理性思维的缺失。正如康德所言,真知的产生既需要感性直观,又要有理智思维的过程。他举例说,仅仅有关于太阳的知觉和热石头的知觉,并不等同于认识到太阳晒热了石头,只有在思想上将这两种经验联系起来,才能形成太阳是石头发热的原因的判断[6]。因此,必须对“对象加以联系、连结、思考或思维。没有一个综合的、能思维的心灵,即知性或理智,知识或判断是不可能的”[6]。所以,学生的知识学习过程不仅需要感知觉的体验,也需要理智思维的运用。第二,限制想象力的发展,不利于思维创造性的培养。数智技术融入教学后,将原本许多需要学生联想、想象、创造的过程直接呈现在学生面前。当学生的认知活动完全沉溺于数智技术创设的直观形象中时,他们便无须进行再造想象和创造想象,逐渐远离了自身的想象世界和意义世界,变得平庸和麻木。从知识的类型来看,能够通过看、听、体验等直观方式认识的知识大多为浅层次的知识,而对于有难度且更具逻辑性的知识而言,无论是看、听,还是深度的沉浸体验,其效果都相对有限。例如,学生可以虚拟游览荷塘月色,但未必能体会到作者“热闹是他们的,我什么也没有”时的心情[7]。可见,数智技术的直观方式虽能帮助学生高效地习得大量知识,但未必能帮助他们真正理解知识背后的深意。学生知识学习的过程需要想象、顿悟、灵感以及情绪体验的参与,以挖掘知识背后的情感、态度等要素。

(二)知识获取的碎片化和浅表性

“数智时代的知识软化和碎片化程度不断加深,知识的不稳定性日益加剧”[8],这种状况影响了学生思维的广阔性、深刻性、独立性和批判性等品质的发展。首先,从知识获取的形态来看,数智技术支持的知识学习大多以碎片化的知识点或知识点之间超链接的形态呈现,取代了系统性知识的获取方式。学生因此缺少了思维的系统加工,降低了思维的深刻性。同时,泛在化、个性化的学习让学生接触到网络上大量真伪难辨、有待确证的信息,学生很容易被这些信息吸引,不经意间习得错误认知。这种琐碎化、解构化的知识呈现和传播方式也可能会潜移默化地影响学生的思维方式。在数智时代过密化的知识世界中,知识教学不能仅以掌握、记忆知识为目标,而更应发展学生的批判性思维以及质疑、分析、判断、验证、反思信息的能力。其次,从知识获取的过程来看,数智时代的知识学习过程可能是浅表化的,缺少了学生试错、探索的过程,侵蚀了学生思维的主动性、独立性,导致他们产生依赖心理,思维变得懒惰。比如,部分学生极度依赖信息技术,每当遇到难题,不进行深入思考就直接求助信息技术,通过拍题软件获得解题思路和结果。然而,机器呈现的结果并不能代替学生的主动思考和探究、理解的过程,这种直接照搬和拿来的方式并未将新知与学生的原有经验结合,学生获得的仅仅是未经深度加工的信息。另外,数智技术虽然能从海量学习资源中筛选出适合学生的学习内容和方法,助力个性化学习,但对技术的过度依赖会使学生丧失自主选择学习材料的意识,迷失在“信息茧房”中,这是对学生学习主体地位的僭越。为了确保教学任务完成的质量,数智技术的大量使用会在一定程度上限制学生的行动,甚至剥夺了学生的犯错机会,使整个教学过程成为机械化、程序化的“生产流水线”,学生被形式化的知识所裹挟,造成了智能技术形式主义的滥觞。

(三)知识学习过程缺乏思维张力和真实实践力

知识教学依托数智技术创设的虚拟情境,让学生体验知识形成、发展的过程或模拟知识运用的实践。这种方式虽然能在一定程度上解决当前课堂教学“无实践”或知识与实践割裂的问题,但学生过度参与虚拟实践可能会削弱他们对真实世界的感知和对现实空间的探索,导致真实的实践力匮乏。第一,学习过程缺乏思维张力,影响思维灵活性、敏捷性的发展。在虚拟世界创设的问题情境中,学生虽然能够基于自身的理解和判断作出行为反应,但这些反应往往受限于数智技术的运算原理。学生突发奇想的行为,若超出技术预估的范围,可能难以在虚拟实践中实施。因此,数智技术的智能推断和精准预测在一定程度上仍然制约了学生的主观能动性和自主选择权,压缩了学生自主发展的空间。学生如果被技术预设的规则、程序束缚过久,其思维可能会逐渐僵化,进而缺乏灵活性和变通性。一旦从虚拟世界回归现实世界,面对日益复杂化和综合化的真实问题,学生依赖技术解决问题的思维方式可能难以在短时间内转变,在缺乏技术辅助的情况下,他们难以根据解决问题的需要灵活调整策略和方法,陷入无所适从的境地。第二,学习过程缺少真实实践,不注重真实问题解决能力的发展和实践力的提升。虚拟情境的创设有其积极的一面,它能为学生提供深度的沉浸感和互动感,让学生在感官层面上获得身临其境的体验。但是,这种感觉即便再真实,也是一种虚拟的体验,无法替代学生在现实世界中的亲身体验。尽管虚拟世界与现实世界的差距在不断缩小,且拟真程度日益提高,但它终究是对现实世界的模仿和再造,无法完全等同于学生真实的现实生活。如果学生长期在虚拟的数字环境中沉浸和解决问题,他们可能会难以区分现实与虚拟,最终在现实世界中迷失方向,而且其在生活世界中运用知识解决问题的实践能力也无法得到有效的提升。

四、为学生的思维发展而教:数智时代知识教学的发展路向

数智时代的知识教学需要实现由教知识向发展思维转型,这既是在知识更新日益迅速背景下,培养学生质疑、确证、批判、反思等能力和促进其形成个人化理解的可行路径,也是促进学生素养发展的重要组成部分。

(一)厘清和重构思维发展与数智技术应用的关系

在数智时代,知识教学需妥善处理学生思维发展与数智技术应用之间的关系。一方面,数智技术作为学习支架影响着学生思维的发展。维果茨基的支架式教学理论强调学习支架对学习过程的重要性,而已有研究形成了技术的使用可以影响学习的基本价值判断[9]。卢帕特·威格里夫认为,技术使用与思维有着内在联系,它既能影响思维方式,也能改变人们对思维重要性的认识。他提出使用技术开展思维教学的四种方法:技术作为辅导教师,技术作为认知工具,技术用于营造环境,以及技术支持对话[10]。由此可见,数智技术通过提供促进思维发展的工具、环境及策略,实现了对思维发展的积极作用。另一方面,思维的发展促进了数智技术更有效地应用。数智技术迭代迅速,面对纷繁复杂的技术选择,如果学生没有成熟的思维系统指导,他们对技术的使用将停留在肤浅、机械的层面,甚至部分学生会沉溺于技术世界而无法自拔。数智技术的有效使用离不开人的思维支持,学生思维的发展使他们具备智能素养,能够主动选择和使用适合的技术去解决问题。学生需要明确人机之间的角色和分工,建立良好的人机协同关系。数智技术具有强大的数据分析、加工、处理能力,可以让技术承担记忆性和检索性的工作,而人类则从事技术无法替代的事情,实现理想的认识分布[11]。 通过融合人的智慧与机器智能,促进教育的结构性改变,达成人机协同的目标,形成“1+1>2”的增强型智能[12]。

(二)亲历结构化、系统化的知识体系构建过程

思维是以知识、经验为基础的对客观事物的间接的反应[13]。知识积累作为思维活动的前提和基础,其获取、习得过程以及知识结构的系统化、综合化程度会影响学生思维能力的高低。因此,思维能力的培养和发展不能离开学生对知识的掌握而孤立进行。在数智时代,技术赋能知识教学内容的重构,学生可以利用技术辅助结构化知识建构,但需注意明确技术的工具性导向,避免陷入技术使用的误区。

第一,数智技术能够从海量信息中筛选出适切的信息供学生学习,但不能代替学生完成知识的系统加工、组织和内化过程。智能时代,知识常以割裂、碎片化的形式呈现,知识教学可以利用知识图谱、思维导图等技术工具来表征知识之间的关联,构建组织结构清晰的知识脉络。但是,学生大脑内部生成的知识网络仍然需要经过学生亲身的加工、组织和内化过程,将新旧知识建立联系,并对不同维度的信息进行综合,进而形成结构化、系统化的知识和可迁移的认知结构。

第二,数智技术可以适度呈现和还原知识发生的过程,但不能让技术剥夺学生思考的时间和亲身尝试、探究、实践的机会。发生认识论认为,经历知识的发生过程能够促进个体知识的建构和思维的发展。知识学习的发生过程不应局限于机器层面的模拟,而应让学生基于亲身经验并与周围环境交互,进行意义建构,形成深层次的认知理解。例如,在数学课堂中,利用小木棒辅助学生学习数数和加减法的基本原理时,技术不能代替学生亲自数一数、摆一摆小木棒的过程。学生通过亲身操作和体会,能更好地发展自己的数感和量感。

(三)聚焦真实问题解决中的思维建构和发展

“思维的缘由是遇到了某种困惑或怀疑。”[14]Xs6qzDuamkhd0zZqtorEa9FVZP2ZPZLRTvXZiuCScGg=思维基于知识,但又由问题产生,并因问题而得到持续不断的发展[15]。问题是思维培养与发展的起点,知识教学需要设计真实问题的解决过程,学生在这一过程中能够运用知识、发展思维和形成问题解决能力。

首先,创设能够引发认知冲突的问题情境。课堂教学可以利用数智技术创设模拟或虚拟的问题情境,以激发学生的内部动机和积极的学习体验,为学生的知识学习过程提供物质条件和心理基础。根据问题情境和学生思维发展的规律,设置有层次、有意义的问题链,以引发学生积极、主动的思维活动。

其次,围绕问题展开积极的自主探究。数智技术可以为学生提供学习支架,帮助学生明确问题和所要达成的目标。学生使用分析、综合、抽象、推理等方法对问题进行评估,并提出可行的假设与方案。“只有在思维过程中获得的知识,而不是偶然得到的知识,才能具有逻辑的使用价值。”[16]学生应以知识为基础,并运用知识解决问题,展开自主探究,以实现知识的进一步理解、内化与思维的提升。

最后,在问题解决过程中展示并反思思维过程。数智技术可以记录、观测、分析、总结学生在问题解决过程中的学习行为和思维变化,帮助学生进行反思和经验总结,从而不断修正和优化思维活动。数智技术的使用能够有效改善传统教学以言语表达方式向学生说明、展示思维时可能产生的苍白感和空洞感,进而促进学生进行有效的反思性学习。

(四)推进虚实共生的具身式思维实践

思维的发展是对人在实践中获得的感觉材料进行吸收、思考和加工的过程,是主体依赖于实践活动,通过新旧经验的相互作用以及身体感知、行动和情感体验再激活的过程性存在[17]。数智技术的发展为学生提供了虚拟与现实共存的空间,进一步丰富思维发生、发展的实践场景,并促进了身心统一的具身实践。

一方面,利用数智技术为思维的迁移、应用提供多样化的虚拟或模拟情境,拓展认知空间和具身实践的机会。身体的感官参与和体验、行动是认知发展过程中不可或缺的部分。数智技术可以延展或增强学生的感知能力,使学生能够以接近自然的方式获得在生活世界中难以直接体验的具身感受,如让学生在远古世界中“游学”、模拟飞行员的飞行工作等。另外,数智技术通过变换不同情境或创造虚拟情境,支持学生在不同情境中进行知识的提取、迁移和应用,从而发展思维的变通性和灵活性,提升思维实践能力。

另一方面,教育教学也不能忽视现实生活世界中的思维实践及其应用。技术模拟的现实生活情境虽然便于学生思维实践的开展,并让学生在虚拟世界中解决问题,但这终究无法完全替代学生的生活世界。问题的最终解决和思维实践仍然要在现实生活世界中落实。否则,即便学生在虚拟世界中掌握了丰富的知识和思维技能,也难以灵活、有深度地将其迁移、运用至现实生活。因此,学校教育应当建立科学世界与生活世界的紧密联系,回归学生的生活世界,通过创设条件尽可能地让学生接触现实世界中的真实情境和真实问题。

(五)注重学生非理性因素的合理参与

思维活动是智力与非智力因素的统一体。非智力因素涵盖情感、意志、气质、性格和个性倾向性等心理因素,但这些心理因素也关乎并会影响智力活动,具有动力、定型、补偿等作用[18]。作为思维结构的重要组成部分,非理性因素有助于学生的知识学习和思维培养。因此,在数智时代,知识教学应注重非理性因素的合理参与及其培养与发展的过程。

第一,在合理范围内使用技术以激发学习兴趣和动机。数智技术能够将文字、声音、图像等融为一体,为学生提供生动、逼真的教学情境,可以丰富学生多感官通道的学习体验,这在激发兴趣和提升动机方面具有天然优势。然而,若缺乏教师合理的引导,学生可能会沉迷于技术创造的虚拟世界,甚至对其产生依赖。因此,教学应引导学生将注意力从技术的趣味性、游戏性呈现形式转向学习过程本身,确保技术仅作为促进积极思维和有效学习的手段,避免追求华而不实的形式和表面效果。

第二,关注情感、态度、意志因素的培养。数智技术在赋能知识教学的同时,对学生感知、理解、接受知识的过程有显著作用,但在情感、态度、意志的培养方面容易出现智育化或形式化、浅表化的倾向。所以,教师需要纠正仅通过技术以认知方式培养非理性因素的问题,增强学生在学习过程中的情感体验,锻炼其意志品质并培养积极的学习态度。

第三,为学生的想象力和创造力发展预留空间。数智技术的直观性教学可能会在一定程度上抹杀学生的想象力、灵感和创造力。这就需要教师运用教学智慧和教学艺术,恰当地为教学留白,为学生的积极思考和想象留下空间。教师通过引导学生进行合理想象和创造,并结合技术手段的辅助,鼓励学生在人机协同教学中将奇思妙想以作品、方案的形式呈现出来,引发学生的进一步思考和探究。

在数智时代,新兴高科技技术为知识教学变革带来了机遇,一定程度上促进了学生有效的知识学习过程。但是,鉴于教育实践的复杂性和育人价值的重要性,我们应以审慎的态度对待数智技术的教育应用,避免陷入技术过度使用或误用带来的异化风险,以免阻碍学生高阶思维的发展。面对信息洪流和知识日益软化、不确定的现状,发展学生的思维能力尤为重要。知识教学不应仅停留在知识的掌握和识记层面,而应引导学生学会批判性地对待知识,并创造性地运用知识解决复杂的现实问题。这既是促进学生素养发展的重要组成部分,也是智能时代对人才培养的迫切需求。

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Teaching for Thinking: Opportunities, Challenges, and Countermeasures in Knowledge Teaching in the Age of Digital Intelligence

NIU Baorong

(School of Education, Central China Normal University, Wuhan Hubei 430079)

[Abstract] Knowledge teaching empowered by digital intelligence technology plays an important role in facilitating the understanding and internalization of knowledge, enhancing the ability to consolidate and apply knowledge, and stimulating learning interest and motivation. However, knowledge teaching in the age of digital intelligence also faces challenges and risks of hindering the development of thinking, which are manifested in overly intuitive knowledge presentation, fragmented and superficial knowledge acquisition, as well as a lack of thinking tension and authentic practical ability in the learning process, which may be detrimental to the improvement of students' thinking quality. Therefore, in the age of digital intelligence, knowledge teaching needs to transform from teaching knowledge to developing thinking, clarifing and reconstructing the relationship between students' thinking development and the application of digital intelligence technology. Through the empowerment of digital intelligence technolog to help students engage in embodied thinking practice that coexists with the virtual and the real, promote the involvement of students' bodily perception and irrational factors such as emotions and attitudes, and allow students to experience the process of constructing a structured and systematic knowledge system and develop their thinking in the process of solving real problems.

[Keywords] Knowledge Teaching; Thinking; Technology; The Age of Digital Intelligence; Student Development