教师整合人工智能的学科教学知识建构

作 者:

作者简介:
王素月,西南大学教育学部博士研究生(重庆400715),西华师范大学教师教育学院副教授(四川南充637002);罗生全,西南大学西南民族教育与心理研究中心/教育学部教授,博士生导师(重庆400715)。

原文出处:
湖南师范大学教育科学学报

内容提要:

在当前人工智能教育应用背景下,由于人工智能对教师传统学科教学知识的部分转移,以及对教师传统学科知识教学工作的部分替代与对学科育人的难以替代,教师学科教学知识开始转向整合人工智能的学科教学知识。相较于传统的学科教学知识,教师整合人工智能的学科教学知识的主要成分从教师的教与学生的学扩展至人工智能的教与学;构成维度从单一的认知维度走向认知、情感及道德的多维关注;发展水平从学生的低阶认知发展走向高阶教书育人的统整性发展。教师整合人工智能的学科教学知识的有效建构,不仅需要教师教育者提供系统化的理论课程、融合人工智能的一体化实践课程促成教师静态知识模块的习得与动态知识结构的获取,还需要教师自身通过对相应教学实践问题的反身性探究提升知识应用的实践智慧。


期刊代号:G1
分类名称:教育学
复印期号:2021 年 12 期

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       中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1671-6124(2021)04-0068-07

       DOI:10.19503/j.cnki.1671-6124.2021.04.009

       当前,伴随着人工智能与人类的重新分工,以及各个行业中人工智能落地的热潮,利用人工智能推动教育教学变革已成为学界共识。“2019年3月,联合国教科文组织发布《教育中的人工智能:可持续发展的挑战和机遇》(Artificial Intelligence in Education:Challenges and Opportunities for Sustainable Development),提出了人工智能教育发展的愿景、目标、途径、挑战等”[1],人工智能教育应用由此成为当前教育的发展背景。“以大数据、云计算、移动互联网等技术为代表的信息技术生态系统的形成和发展,推动了人工智能技术迅速发展,也促进了人工智能的教育应用和研究。”[2]由于人工智能的拟教师性、拟教学性及虚拟交互性,人工智能教育应用的推进引发了传统教师角色与教师职业的存在危机,“教师消亡论”甚嚣尘上,由此逼迫我们反思教师的专业特质究竟何在。

       20世纪80年代,在教师专业化与教学专业化的发展背景之下,“为了强化教师行业标准,教师应具有怎样的知识基础作为重要议题被提了出来”[3]。“美国学者舒尔曼(Shulman)基于当时美国教学和教师教育研究中存在的弊端,基于专业项目中的知识生长(Knowledge Growth in a Profession Project)等实证研究结果提出学科教学知识(pedagogical content knowledge,PCK)概念”[4],由此PCK作为教师专业发展的根基开始出现在学术视野。PCK是教师特有的知识领域,是教师不同于学科专家的知识所在,是教师专业知识的核心。由此,在当前人工智能教育应用背景下,PCK作为教师专业发展的内在根基与基础保障,面临着审视与重构。

       一、人工智能教育应用背景下学科教学知识的必然转型

       在当前人工智能教育应用背景下,因人工智能对传统知识教学工作的部分替代与学科育人工作的难以替代,PCK的成分面临更新,PCK的维度亟需扩展,PCK的水平有待升级。以人工智能教育应用为核心的教育变革推动着PCK的转型与发展。

       1.人工智能教育应用对学科教学知识的挑战

       在当前人工智能教育应用的背景下,“人工智能开始扮演学伴、学生、远程呈现AI教师及课堂教师四大角色”[5];“未来,人工智能教师有望替代传统教师的12个角色”[6]。因人工智能对传统教师角色的部分替代,传统教师专业发展的根基PCK由此也面临着新的挑战,主要体现在以下三点。

       第一,因人工智能在教学场域中的广泛与深入融入,PCK的成分面临更新。当前,人工智能教育应用领域已经广泛涉及“分析与决策类、智能教学类及常规业务自动化”[7],基于人工智能的教育大数据已然成为教师教学管理、研究的重要数字支撑,人工智能教学系统、导师系统、教育机器人等正在替代教师传统的部分知识教学工作。相关研究指出,“从整体上看,教育机器人有助于提升学生的学习效果”[8];“智能导师系统能够显著提高学生的学习成绩”[9]。虽然在20世纪90年代,因信息技术在教育教学中的广泛应用,PCK已经转向整合技术的学科教学知识(Technological Pedagogical Content Knowledge,TPCK)[10];“鉴于TPCK不好读,且顺序易混,因此在一次学术会议的讨论中,其被更名为TPACK”[11]。但“人工智能作为信息技术的制高点”[12],其背后深度学习、知识图谱、知识工程等技术的支撑,使其不同于传统的信息技术,因此,PCK中的成分面临更新。

       第二,因人工智能导致的师生认知性交互偏向,PCK的单一认知维度亟需扩展。在当前人工智能教育应用背景下,“教师—人工智能—学生之间的三维交互主要是基于数据、信息以至知识的三维认知交互”[13]。人工智能能够全程采集并分析学生学习行为数据,并对学生进行可视化的数字画像,从而为教师提供教学决策建议。由此,在教师视角下,学生被物化为一组组数据,教师主要借助人工智能与学生开展从数据到信息再到知识的认知性交互。基于知识图谱技术与知识工程的支撑,人工智能能够随时随地批改学生作业并解答学生学习过程中的知识性困惑。由此,在学生视角下,教师成为机器的构成要件,学生主要通过人工智能与教师展开从数据到信息再到知识的认知性交互。基于当前教师—人工智能—学生之间的三元交互新常态,教师与学生的交往面临“数字化”与“去人性化”的风险。但传统的PCK研究“过于重视认知维度而忽略了情感维度与道德维度”[4],其主要关注教师如何根据学生的兴趣与能力把学科内容知识组织、表征为学生能够接受的形式。因此,在当前人工智能教育应用背景之下,为促进教师与学生之间从认知到情感再到道德的多维深度交互,PCK的维度亟需扩展。

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