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      人工智能時代高等教育創新發展新趨勢

      發布時間:2024-04-16 作者:別敦榮 郭一蓉 來源:中國教育新聞網-《中國高等教育》

      [摘  要]在人工智能時代,高等教育面臨諸多新趨勢,包括生成式人工智能成為重要學習工具、虛擬與現實教學空間融合、智能化設施與資源改善教學質量、機器人與自然人教師相輔相成、促進教育公平以及解決技術與倫理沖突等。深入探討人工智能時代高等教育創新發展新趨勢,可以為高校高質量發展提供新思路。

      [關鍵詞]人工智能;擴展現實技術;教育資源;教育公平;高等教育

      人工智能技術飛速發展延伸著人類能力的邊界,同時給高等教育帶來了機遇和挑戰。例如,生成式人工智能使學習場域不再局限于大學課堂,學生可以隨時隨地通過問答互動方式進行探索式學習,學習方式變得更加靈活;在教學資源開發方面,大語言模型以其強大的知識儲備和計算能力打破地區和專業限制,為大學生提供符合其需要的個性化學習資源;不僅如此,它還可以幫助教師進行教學設計、作業批改等基礎性工作,代替教師完成許多教學任務。VR(虛擬現實)、AR(增強現實)等技術在大學教學中的應用,打破了虛擬學習空間和物理教學空間的邊界,使學生能夠身臨其境地把握和探索已知和未知的文化科技領域,既不受時空限制又保證了學習的主動性。交互式白板、智能課桌、智能教學助手等智能教學設備使得教學更加高效和個性化,對于提高教學效率和水平有著重要意義。本文分析人工智能時代高等教育教學和學習方式的變革,探討人工智能技術促進高等教育創新發展的新空間和可能性,助力大學更好地把握機遇、迎接挑戰,實現高質量創新發展。

      生成式人工智能成為大學生重要的學習工具

      2023年,ChatGPT的廣泛應用成為高等教育領域最熱門的話題之一。ChatGPT基于強大的內部算法,能夠支持并實現信息檢索以及文本、圖片、詩詞生成等多項功能,為科技界、教育界和社會輿論所廣泛關注。隨著時間的推移與算法的發展,聯合學習和機器學習等新的人工智能模型得到不斷開發,并在工業、教育、醫療等產業行業場景中被廣泛采用。以ChatGPT為代表的大語言模型等人工智能技術正在重構學習場景、學習方式、學習風格等,使大學生學習更具多樣性、更加個性化,并成為大學生學習的重要工具。

      從學習地點看,生成式人工智能使大學生的學習場域變得更加多樣化。在課堂之外,大學生基于自己的學習時間與學習習慣幾乎可以隨時隨地進行知識學習和能力訓練。生成式人工智能技術不僅支持校內學習也支持校外學習,不僅支持正式學習也支持非正式學習,使學習邊界越來越模糊,學習環境更加智慧多元,學習的空間限制將得到極大的突破,大學生將真正成為學習的主人。

      從學習指導看,生成式人工智能技術能夠給予大學生極具針對性的學習指導,提升他們的學習體驗。大語言模型等生成式人工智能可以根據大學生的學習需求,即時生成他們所需要的文本、視頻、故事、代碼等產品,不僅有助于解決學習困惑,還為學生提供了與傳統學習不一樣的渠道,使他們在學習過程中獲得了與過去完全不同的學習體驗。除了支持知識學習,生成式人工智能還能為大學生提供學科專業及相關前沿領域的知識動態和潛在研究方向指導。

      從學習評估看,生成式人工智能可以實時分析大學生的學習進度和認知能力發展程度,并為他們提供即時反饋和相關建議。這種個性化動態評估有助于大學生及時調整學習策略,提高學習效率和質量。在測驗反饋方面,基于機器算法的人工智能技術能夠對大學生的作業及測驗進行即時反饋和定期數據分析匯總,包括拼寫檢查、作業校對等,使他們能及時、準確、快速地了解自己某個階段的學習狀態與學習效果。在學習內容完成之后,基于生成式人工智能的教學平臺能夠根據大學生的學習習慣及學習偏好對他們的學習作出更準確與個性化的評價,包括準確識別學習風格、強項和弱項,并據此為他們提供更適切的學習資源與輔導。

      虛擬教學空間與現實教學空間融合構建教學新生態

      隨著VR、AR等擴展現實技術的發展,虛擬教學空間和物理教學空間之間的界限逐漸模糊。這種融合不僅提升了教學的靈活性,還能為大學生創造沉浸式學習體驗。擴展現實技術可以將日常學習和生活中難以觀測的場景展現在大學生面前,并通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等多重感官刺激使他們擁有身臨其境般的體驗。

      擴展現實技術帶來的空間融合符合經典學習理論對于學習環境的重視。例如,行為主義學習理論認為,學習是一個被動的過程,需要依賴外界的刺激和反饋。認知主義學習理論認為,學習是大學生基于已有的知識,主動獲取知識以建構和完善自身知識結構的過程,這個過程需要環境提供支持,以促進知識的同化和吸收。建構主義學習理論認為,學習是一個主動的、建構的過程,教學設計需要考慮學生自身原有經驗并提供相應支持,以促進學生建構新的經驗知識。經典學習理論無一例外地都強調了環境在學習過程中的重要性,而擴展現實技術通過創設沉浸式的仿真學習環境使大學生身臨其境地進行學習,既保證了大學生在學習中的主體地位,又突破了現實環境的限制,提升了學生的學習主動性。

      擴展現實技術使學習不受傳統的物理時間和空間限制,能夠為來自不同學?;虻貐^的大學生創設相同的學習情境,有助于遠程合作教學的組織開展,為更好地實現教育公平和跨文化交流帶來了可能。且擴展現實技術可以覆蓋各學科領域的海量教學資源,并呈現出日常生活中難以創設或無法用肉眼觀察到的知識情境,使大學生對抽象的知識有更直觀和感性的認識,從而在虛擬現實技術創設的沉浸式環境中自主探索感興趣的學習內容,實現個性化的學習與發展。不僅如此,擴展現實技術還有助于進一步打破學科專業之間的壁壘,促進跨學科專業學習。對于有轉專業或擇業意愿和需求的大學生,虛擬現實技術可以對未來的學習和工作場景進行模擬,從而幫助大學生對自己的生涯規劃和發展方向有更加清晰具體的認知。

      此外,擴展現實技術還有助于大學生開展仿真實驗。對于醫學、工學、農學等需要在大量實踐實驗中學習的學科專業,擴展現實技術可以解決實踐場地和實驗設備數量不足的問題。擴展現實技術不受現實實驗場景中反應速率的限制,不僅可以在較短時間內對大學生不同實驗方案的結果進行反復重現,還能對他們的實驗結果提供個性化指導,從而提高實驗效率和質量。擴展現實技術既有助于促進虛擬與現實學習空間的融合,提高大學生學習的主動性,又可以降低實踐實訓的成本,消解物理空間和時間的限制,為人工智能時代高等教育教學范式變革提供技術保障。

      智能化教學設施和方法賦能高質量教學

      智能化教學設施為大學生提供了更便捷、更高效的學習環境。智能教學環境具有沉浸式和交互式學習的特點,能夠深入傳統的教學環境無法觸及的知識情境,聯通物理教學空間和虛擬學習空間,有效實現人機交互。

      教學設施的智能化有助于推動教學方法變革,數據驅動的教學方法有助于強化大學生的主動參與和深入理解。傳統的信息化教學主要依靠多媒體及在線教學平臺等技術,在教學實踐中面臨對教師數字化素養要求較高、大學生學習主動性難以調動、利用數據獲取大學生學習情況信息不足、評價維度單一等困境。隨著信息存儲和處理能力的發展,人工智能技術支撐下的智能化教學設施將進一步拓展教師能力邊界,為實現教學方法的創新帶來新的可能。一方面,人工智能技術能夠存儲海量的知識信息,可以隨意調用且不受其他外界信息的干擾,從而替代教師完成部分簡單的重復性工作;另一方面,人工智能技術具有強大的計算能力,面對復雜的教學環境可以突破人腦的思維定式作出理性判斷,從而為教師教學賦能。

      在教學設計方面,以人工智能技術為基礎的教學設施可以根據學科特性和大學生先前的學習基礎,為教師提供教學建議,使教學設計更符合每個個體的接受程度。在授課過程中,以人工智能技術為基礎的教學設施可以為大學生提供沉浸性、交互性和個性化更強的學習體驗。在教學評價方面,智能技術可以實現大學生學習過程信息的可視化和即時反饋。此外,智能技術還可以提高評價的科學性、專業性與客觀性,幫助教師更好地落實綜合素質評價。智能化教學設施可以為教學全過程賦能,提高教學的質量和效率,促進由知識傳授向智能培養的教學目標的轉型。

      智能化教學資源超越傳統教學資源

      教學資源的數量和質量對于教育的效果發揮著關鍵性作用。在人工智能時代,AI技術可以通過內容分析和數據挖掘,從全球各地的教育平臺和資源庫中收集教學資源,給予大學生類型多樣、內容豐富以及智能化的教學資源。通過云計算和跨平臺技術,AI系統能夠將所有資源整合到統一的平臺中,從而打破地域和文化限制,使得大學生和高校教師能夠在不同終端隨時隨地訪問和使用全球的優質教育資源。在提升教育資源的智能化與增進各國教育合作的同時,AI系統還能為大學生提供跨文化溝通技巧、國際商務禮儀等方面的知識與培訓素材,進一步提升他們的跨文化交流能力和文化包容性。

      相較于傳統的教學資源,人工智能時代智能化教學資源的交互性優勢突出,有助于促進大學生進行更深層次的知識學習與技能運用,還能幫助大學生對他們感興趣的知識進行多樣化探索。例如,ChatGPT能夠根據課程內容為大學生匹配大量相關的拓展知識,并鼓勵他們在與AI的交互中不斷深入思考與探索,從而更加積極自主地參與到學習過程中,激發他們的創新能力。AI系統還可以為高校提供切實可靠的項目管理工具,高效完成大學生的團隊組建、任務分配、資源共享等,科學合理地管理和配置教學資源。

      除此之外,智能化教學資源的實時性優勢明顯,可以通過AI技術迅速識別前沿的學術研究或行業動態,并將其納入教學內容之中,從而實現教學資源的實時更新。具體而言,AI技術可以自動抓取和整理學術研究、行業報告、新聞資訊等各類信息,并進一步對數據進行深度分析,將信息轉化為有價值的知識,以確保能夠為大學生提供各領域最前沿的知識和信息,增強他們在未來就業市場上的適應能力。相比于內容較為固定、針對性較弱的傳統教學資源而言,智能化教學資源所依托的AI技術還可以根據學生的需求和興趣,及時進行動態調整并實時定制合適的自主學習材料或路徑,自動推薦更加精準和有針對性的智能化教學資源。更為重要的是,AI系統可以智能分析大學生的長處、弱點或知識差距,即時提供學習反饋,幫助他們充分了解自身的學習進展,并提供緊隨時代發展的自主化、個性化學習支持與指導。

      機器人教師(人工智能)與自然人教師相得益彰

      隨著AI時代的到來,機器人教師能夠滿足教師多方面的工作需求。從授課角度來看,機器人教師可以成為人類教師的好“助手”,減輕教師日常工作的壓力?;诟黝愃惴ǖ臋C器人教師可輔助人類教師進行基礎知識傳授、遠程作業指導、習題批改、學習檔案定制、提供課程方案等事宜,極大地減輕教師的任務量,讓教師能夠將更多精力放到大學生智能及情感能力發展等更高階的培養活動中。此外,機器人教師也能夠更好地滿足學生的學習需求。機器人教師能夠根據大學生的興趣點及學習進度,提供個性化的學習資源與學習服務,解決其知識學習中遇到的問題,促進其高階知識的建構。機器人教師還能夠提供學情分析、學習進度規劃、作業反饋、學習風格識別等差異化的學習服務,滿足不同大學生的學習需求,提高學習效率。

      值得注意的是,在AI時代,人工智能將使人們重新思考教育的真諦。教育不僅僅是知識的傳遞,更是人格的塑造和批判性思維的培養。高等教育具有專業性和職業傾向性,其培養對象為具有一定知識積累和自我意識較強的青年,因此需要抓住該階段青年創造性思維較活躍的特點,培養其科學研究和創造能力,以便于他們將來更好地走向社會發展各行業。人工智能技術在高等教育中的應用有其獨特的優勢,但大學生的社會性和情感性發展不能委托給AI技術和機器人,他們與自然人教師和同儕之間的人際互動是AI技術和機器人所不能替代的。在AI時代,引導大學生了解技術本質,發展他們對技術的批判性思維已經成為未來教師的重要使命。教師需要充分認識到,人工智能技術無法替代人的理性與批判性思維,因此需要努力促進學生批判性思維的發展。如何在海量的知識中進一步發現并深化問題,提出有價值的“真問題”,成為AI時代人才培養的關鍵任務。

      機器人教師可塑性極強,在高等教育中的作用將越來越顯著。機器人教師將在高等教育的大多數領域得到運用,而且它們的工作效率和精準性將為人們所稱道。機器人教師將與自然人教師共同構成高等教育師資隊伍,他們發揮各自的優勢,共同助力高等教育適應AI時代變革,共同擔負造就時代新人的使命。機器人教師的作用將主要體現在大學生知識和能力發展的支持上,自然人教師將在大學生人格塑造、情感陶冶和意志品質養成等方面發揮不可替代的作用??梢?,人工智能技術的便利與人類教師的人文關懷相結合,將成為AI時代教學發展的新趨勢。

      人工智能促進高等教育公平發展

      從教育公平的角度看,人工智能技術的出現與發展能夠讓高等教育不再受地理和時間限制,它能為有需要接受高等教育的人群提供更為平等的教育機會。人工智能技術降低了獲取教育資源的門檻,使得任何人都可以通過互聯網接受高質量的教育。在人工智能技術的幫助下,通過教學直播、錄播、回放等方式,教師的教學可以擺脫地域限制,使得偏遠地區的大學生也能享受各類優質教學資源,促進教育公平。此外,生成式人工智能技術能夠大大加強學習互動的質量和效果,幫助偏遠地區的大學生進行測驗反饋和答疑解惑,提升學習質量。

      為適應AI技術在高等教育中應用的發展,一批人工智能+教育研究平臺相繼設立,通過大數據手段對特殊群體及弱勢群體的學業進行技術指導與幫助,以消除數字鴻溝,促進教育公平。同時,隨著高等教育普及化的進一步發展,終身學習的理念將越來越深入人心。在AI時代,人工智能技術將深刻影響人類學習的方式。AI提供的靈活和個性化學習方式使得學習不再只是全日制大學生的特權,任何行業、任何角色、任何崗位的個體都可以在方便的時間學習自己需要的知識。AI驅動的在線課程、自適應學習系統、智能導師與多元評價等可以幫助學習者不斷更新自己的知識與技能,以適應不斷變化的時代需求。在AI時代,基于各類學習平臺與技術工具,學習資源的獲取變得更加簡單。在“知識大爆炸”的時代背景下,知識的更新換代速度更加頻繁,而基于人工智能驅動的教育工具能夠成為人類的“專業學習”助手,幫助學習者快捷獲取海量的、前沿的以及具有針對性的知識。通過AI的大數據技術手段,終身學習理念的實現將成為可能。

      人工智能技術與教育道德倫理的沖突得到消解

      當前,人工智能的“算法黑箱”可能會使得部分使用者對其持懷疑態度,進而難以與AI教學系統進行深度交互,引發新的教育不公平問題。隨著AI技術的不斷發展與成熟,人工智能系統進行個性化教學輔助的算法過程將變得更加透明和可解釋,使得教師和大學生等使用主體能夠理解和評估人工智能系統的決策依據,重新建立起對人工智能的信任。此外,在相關問責機制不斷建立健全的基礎上,“算法歧視”風險將大大減弱,算法系統的訓練數據將更具多樣性和代表性,算法的設計也會融合更多富含人文價值的教育因素。因此,隨著AI系統的升級和算法技術的提升,人工智能與教育的技術倫理沖突將有所緩解。AI技術將更好地實現高等教育資源的智能化管理和調度,科學合理地為每位大學生定制教學計劃和分配教育資源,確保人人都能從AI教學中受益。

      從數據隱私安全倫理的角度來看,數據是人工智能教學系統得以順利運行的重要基礎。隨著人們數據隱私安全意識的提升和人工智能技術的發展,人工智能將進一步采用加密、脫敏、去標識化等技術手段來加強數據的隱私安全保護,并提供清晰、明確和易于理解的隱私政策和使用說明,以幫助大學生和教師充分了解相關隱私數據的使用。此外,隨著數據收集存儲、使用加工、傳輸公開等環節管理要求的不斷明確,以及訪問控制機制的逐步完善,高校數據管理人員自身的倫理意識也會不斷加強。這些都將推動AI系統數據的安全性和隱私性顯著提升,能夠消解人工智能帶來的部分數據隱私安全問題。

      從學術倫理的角度來看,隨著AI技術在學術研究中的使用逐漸增多,AI系統將不斷更新設計,以更加符合學術倫理的需求,并逐步引導大學生在使用過程中自覺遵守學術規范和道德準則、尊重他人的勞動成果和知識產權。同時,AI系統也會更加注重對所提供資源的倫理性審查和評估,以進一步確保學習資源使用符合倫理要求,從源頭上避免引發學術倫理沖突。此外,高校教師也需要進行正確引導,如按需分配學習任務,在評估規則中納入相關指標,以及向大學生充分說明過度依賴AI技術導致的不良后果等,從而指導學生更加負責任地使用AI技術,進一步消解人工智能與學術倫理之間的沖突。

      [本文為國家社會科學基金教育學國家重大項目“中國特色高校評價體系的內涵與建構研究”(VIA230008)的研究成果]

      【作者:別敦榮 郭一蓉,單位:廈門大學】

      原載2024年第3/4期《中國高等教育》雜志

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