人工智能助力素养生成：内在逻辑与实现路径_王振华.pdf

2023年第7期（总第363期）人工智能助力素养生成：内在逻辑与实现路径王振华1，于泽元2（1.西南大学 教育学部，重庆400715；2.西南大学 国际学院，重庆400715）摘要在人工智能广泛应用于教育的背景下，探讨人工智能如何促进学生素养生成是教育研究关注的焦点。学生与复杂情境相遇是素养生成的前提，人工智能在搭建复杂情境上具有巨大的优势，它将在创设吸引学生融入的物理情境、建构学生自主参与的社会情境、激发个体心智运作的内部情境上整合协调发挥作用，从而形塑人工智能助力素养生成的逻辑理路。在教学实践中，人工智能助力素养生成可以参照以下路径：从学习主题出发，搭建复杂情境；以大观念为线索，整合学习内容；注重集体建构，激发学生自主参与；开展情境化学习，助推素养生成。关键词人工智能；素养生成；复杂情境；交互中图分类号 G434文献标志码 A作者简介王振华（1982），男，河南嵩县人。博士研究生，主要从事课程与教学论研究。E-mail：。DOI:10.13811/ki.eer.2023.07.005理论探讨素养导向是当前教育改革的风向标。素养不是单一的知识、能力和态度的简单叠加，它是知识、技能、态度与价值观的综合表现。近些年，人工智能广泛应用于教育领域，有力地推动着教育教学变革。从大方向上来说，人工智能与教育的融合要利于核心素养落地，为学生素养生成创造条件。这就需要深入分析利用人工智能促进学生素养生成的内在逻辑与实现路径。一、素养生成需要复杂情境素养不是教师教出来的，而是学生在经历复杂情境、解决问题的实践中逐步生成的1。这意味着复杂情境对于素养生成十分重要，对复杂情境予以关注并利用人工智能搭建复杂情境，将成为撬动素养生成的有力支点。（一）素养生成的机理1.素养生成的三个条件素养如何生成？对此，蔡清田教授在多年研究的基础上系统地回应了这个问题。他认为，素养生成须关注以下三个方面：外在对复杂情境的因应，内部形成心智运作模式，能够产生自主的行动，上述三者形成一个整体互动体系2。回到素养界定上来，有助于理解这三个方面及其之间的关联。国际经合组织（OECD）对素养的界定颇具代表性，其认为“素养不只是知识与技能，它是在特定情境中通过利用和调动心理社会资源（包括技能和态度）以满足复杂需要的能力”3。通过这个界定，可以推断出学生在简单情境中无法生成素养，因为简单情境中的问题解决仅需单一知识或技能甚至是应激反应便能实现，而复杂情境中孕育的问题往往具有不确定性与复杂性，需要综合运用知识、技能与态度等才能解决。综合运用的过程就关涉到心智运作，知识、技能、态度和价值观在心智运作中实现了综合运用，形成解决问题的方案与行动。而这需要建立在自主的行动上，这样才能避免被动的形成机械式的执行，才能有效进行心智运作。可见，这三者本身就内蕴着彼此间的联动，在这个过程中素养得以生成。以上说明素养生成需要三个条件：第一，学生与复杂情境相遇；第二，自主参与；第三，形成心智运作模式。具体而言，学生与复杂情境相遇，才有机会综合运用知识、技能、态度和价值观解决问题，使素养生成成为可能；自主参与表明学生以自主的状态参与到复杂情境中来，在自主式的行动中开启心智建构，素养才能生成；形成心智运作模式旨在使学生经历复杂情境，将知识、技能、态度和价值观融为一体，满足复杂问题解决的需要，指向素养生成。37电化教育研究2.素养生成的前提：学生与复杂情境相遇首先，学生与复杂情境相遇，他们才有机会参与其中。托马斯（Thomas）的“情境定义”（Definition ofSituation）指出，人们不仅对情境加以解释，更主要的是按自己对情境的定义来作出反应4。人们赋予情境某种意义，随后的行为及这一行为的某些结果将受所赋予的意义的决定5。这说明，人总是根据所处的情境采取行动，情境是人行动的理由。只有提供与复杂情境相遇的机会，个体才有可能综合运用知识、技能、态度和价值观解决问题，这决定着素养的生成。其次，学生只有参与到复杂情境中来，在解决问题的行动中，使心智模式不断得以建构，素养才能生成。复杂情境中蕴含着丰富的信息要素以及多因素间的互相交织，使得情境充满了复杂性与不确定性。学生经历这种复杂情境并解决其中的问题，需要依靠高阶思维、人际交流以及综合运用多种资源，这将帮助学生超越线性思维走向非线性思维，不断完善应对情境变化的心智运作模式，涵养着素养生成。（二）利于素养生成的复杂情境界说1.复杂情境的内涵情境意味着人与环境的交互，正如杜威所说，“情境和交互作用这两个概念是互不可分的”6，“情境是互动过程之产物”7。这说明情境不同于环境，当人的行为、心理与其所处的环境发生交互作用，情境就产生了。也就是说，交互是情境的本质属性，离开了交互，情境就不会出现。同时，交互作用的发生也表明情境是流动变化着的。什么是复杂情境呢？复杂情境的“复杂性”有三层含义：其一，复杂情境蕴含着一个或若干个复杂问题。复杂问题是结构不良的问题，其结构要素缺失，要素间的关联是不清楚或隐匿的，解决问题的路径是开放的。其二，学习者与复杂情境中的信息与资源进行着复杂的互动。这是由于在解决复杂情境中的问题时，初始状态的信息常常是不足的，目标不清晰，需要在交互过程中搜索与梳理信息，寻找解决问题的办法8。这样的互动中，互动要素多样、互动关系多层立体交错。其三，交互的过程中生成的物理、社会与个体内部三重情境相互交织构成了复杂的结构，同时其又是流动变化的。物理情境体现的是人与物理环境的交互作用，物理环境要素包括学习的材料、设备、工具、时间、地点等；社会情境是指人与他人之间的交互作用，涉及的社会环境要素主要是学习者与他人之间的关系，其本质上是一种社会文化情境；个体内部情境即心理情境，其要素包括学习者的认知水平、行动能力、态度、情感、价值观等。互动会不断生成物理情境、社会情境与个体内部情境，这三重情境又交织为一体，在情境的演进中不断发生着变化。综上所述，复杂情境指的是在解决复杂问题的过程中，人与环境中的信息和资源展开多层立体式互动，生成的物理、社会与个体内部三重情境的交织态，且不断地演进与变化。2.利于素养生成的复杂情境的特征学生与复杂情境相遇是素养生成的前提，但并不是所有的复杂情境都利于素养生成。利于素养生成的复杂情境具有下述三个特征：第一，指向实践参与。素养不是传统意义上的能力，素养强调的是一个人在正确价值观指引下把事情做成的综合能力9，做成事情必然涉及认知、行为、态度、情感、价值观等多个层面。成事的过程就是在实践中综合运用知识、技能、态度和价值观解决问题的过程，这利于学生的自主参与和心智运作，指向实践参与的复杂情境是滋生学生素养生成的沃土。第二，支持协作学习。在复杂情境中解决问题需要与他人协作，学习者个体在共同的价值追求下展开协作，利于社会情境的建构。大量研究表明，协作学习比个别学习及竞争学习在学习成绩、学习效果与学习者和谐关系建立等方面更为有效10。在支持协作学习的共同体中，通过与他人互动，不仅建构了知识的意义，其参与行为和态度还会受到共同体文化的影响，这利于素养生成。第三，促进意义建构。在个体经历复杂情境的过程中，物理、社会与个体内部三重情境交织，其中，个体内部情境的生成在很大层面上是由个体对其所处的环境进行意义建构所决定的。个体会产生什么样的意义，取决于个体已有的知识、技能、态度等与环境中诸多信息和资源间的互动，物理情境与社会情境的演进与变化需要指向意义建构，生成个体意义才能使自己在情境的变化中作出灵活的决策与行动，使心智模式不断完善，进而沉淀成素养。（三）人工智能搭建复杂情境的优势情境在当前教学中的应用主要是利用情境激趣、渲染学习气氛，或是给知识学习镶嵌一个应用的场景，在这个过程中，情境多是作为背景条件而存在11，并不能满足素养生成所需复杂情境的要求。学生在这样的情境中，与物理、社会以及个体内部情境要素交互的机会十分有限。一方面，学生的行为、认知、情感和价值观等无法充分地融入到情境中来，与环境各要素的互动较少，自主参与受限；另一方面，学生在这样382023年第7期（总第363期）的情境中获得的大多是零碎的知识与处理简单问题的应激反应，不是心智模式的发展。对当前教学而言，搭建复杂情境，吸引学生自主参与，形成心智运作模式，在这些方面还有很大的提升空间。尽管信息技术已经成为教学环境建构的重要支撑，但是传统信息技术下的情境搭建，存在着人与环境中各要素交互方式简单、实践体验欠缺、学生参与感不强、技术仅是知识传递的工具等问题。近些年，人工智能技术突飞猛进，广泛应用于教育领域，成了提升学习效果、提高教学质量的好帮手。在复杂情境搭建上，人工智能将展现出强大的能力。具体来说，利用人工智能搭建复杂情境的优势在于：其一，使用模拟仿真技术，展现问题或任务情境的全貌。创设与学生生活经验相关联的问题情境或提供给学生真实的学习任务，能够有效激发学生参与学习活动的动机，促进学生主动进行学习的意义建构。人工智能具有的融合虚拟/增强现实、全息投影等技术，很容易做到给问题或任务嵌入全景般、具象化的生活情境，尤其是那些远离学生生活经验、抽象的复杂问题都可以通过人工智能技术来实现对其所处情境的复原与再建构，以此增强问题或任务的真实感和参与的现实感。其二，赋能交互环境，促进协作学习。强大的数据库与网络技术极大地丰富了学习信息，当学生需要相关的课程知识时，人工智能依靠强大的搜索引擎与低延时技术，在手指点击或语音口令说出的瞬间，就可以提供给学习者需要的知识和信息，同时还能够实现语音或文本上的互动。人工智能不仅处理物与物之间的联结，也能够极大地催化人与人之间的联结12。人工智能多元交互平台，打破了传统的师生交往关系，实现了人与人之间跨越时空与地域的无障碍交流，增强了社会情境对学习的积极影响。人际协作、人机协同，这将有力地消解教育与社会之间的围墙，实现更广范围上的社会性协作学习。其三，实现沉浸操作，获得更为丰富的学习体验，使心智建构更加高效。随着VR终端设备的升级，还有元宇宙系统的加持，就可以设计和建构沉浸感更强的虚拟教育空间。比如，Meta在2021年8月推出了全息虚拟会议软件“Horizon Workrooms（地平线工作室）”搭建的虚拟会议空间，它使用混合现实桌面、键盘跟踪、手部跟踪等技术，做到了与现实世界没有违和感的对话体验，简直是身临其境13。没有繁琐的穿戴设备，参与者通过智能眼镜进入虚拟会议空间，虚拟的人物形象同步模拟与会者本人的表情和眼神，实现了360度全方位传声，在交流过程中，感受到声音传来的方向就像现实中觉察声源在何处那样自然。与传统视频会议不同的是，参与者以虚拟身份进入会场，不仅在视觉、听觉、触觉上获得逼真的具身参与感，还能够与他人实现眼神上的交流，这使得参与的氛围更加真实，个体参与的沉浸感大大增强。这项技术在教学中的运用就可以实现学生与专家（也可以是人工智能虚拟的专家）之间直接对话，学生直观观摩专家如何解决问题，对知识意义建构的格局更高，在此影响下，心智运作将更加高效。二、人工智能助力素养生成的内在逻辑素养生成需要复杂情境，但并不是说有了复杂情境就可以生成素养，因为素养生成还需要另外两个条件。这意味着人工智能需要在创设吸引学生融入的物理情境、建构学生自主参与的社会情境、激发个体心智运作的内部情境上整合协调发挥作用。即人工智能必须围绕素养生成的三个条件来发力。（一）创设真实性学习场景，吸引学生融入情境第一，人工智能搭建的真实性学习场景强调问题或任务与学生生活或现实世界的关联。一方面，在人工智能技术的加持下使学习的场景更为逼真，通过人工智能虚拟现实技术可以再现真实性场景，学生通过穿戴设备进入由人工智能搭建的复杂情境，对情境的感知更为真实。另一方面，人工智能搭建的真实性学习场景需要基于学生生活或从现实世界出发进行设计，这样既能够对接学生已有的知识与经验，又可以与世界融通，学生在这样的场景中解决问题，能够真切感受到问题的真实性，解决问题的过程是充满意义的。第二，人工智能搭建的真实性学习场景注重情境的整体性设计。情境的整体性设计背后有一条清晰的脉络贯穿其中，它将情境中的信息和资源