K-12教育工作者正在积极反思课堂设计和教师的责任。互联网带来了新的教育资源和技术,例如可汗学院优质免费的教学视频(拥有290万YouTube用户)和非营利网readwritethink和teacher.org上众包的课件。在如何改善美国公立学校教育这个永久性的讨论中,如何将这些资源整合到学校,已成为所有人关心的话题。

  随着这些新技术在校园的渗透,我们还专门造了“混合学习”一词用来描述传统中由教师主导的课堂融合数字媒体和在线资源的环境。伴随着学校配置的混合式教室,教师的角色从“舞台主角”过渡到“台下的引导人”。但这个过渡该该何时停止?老师在未来的课堂上又该扮演什么角色?

  没人知道。因为一股改变游戏规则的新力量刚刚出现,这就是人工智能。考虑到它对教育的潜在破坏力比互联网更有威力,教育工作者、家长和学生需要考虑AI应该在课堂上担当什么角色。这是一个与时俱进的问题,而答案可能会给孩子学习的方式带来革命性的变化。

  未来教室前瞻

  想象你站在教室中间。乍一看,没有什么不寻常的。书桌整齐地排列着,书架上排列着书籍,墙上挂着励志海报。一位老师在教室前面上课,对美国内战发表了一番热情洋溢的演讲。

  但当你把视线转向学生时,画风发生了变化。他们在平板电脑上点点划划,他们的笔记将自动纳入个人数据库。个别学生正在接受实时的评估和个性化学习计划。此时铃声响起,学生们走出教室,他们随后会同人工智能虚拟导师见面,巩固当天在学校里学到的概念。

  人工智能是否在教育领域占有一席之地?这个问题已经在学术界争论了30年。许多专家相信人工智能能增强课堂体验,而反对者害怕过分依赖电脑程序将削弱人类教师的重要性。然而人工智能就像当年的电脑和互联网,问题的关键不是存在与否,而是存在的方式。

  人类教师的价值

  大多数人都能说出一个对我们有着深刻影响的老师的名字。这个老师能激发起我们对某个话题的兴趣,最终发展成我们的职业,或者教导我们成为更好的自己,改变了我们的生活。

  研究表明,教师是一个备受尊敬的职业,在公众最受尊敬的职业排行榜上排名第六。老师们充当着不断变化的角色:领袖、导师、管理员、监考人员、向导,并因此赢得尊重。因此,人类教师对课堂而言意义重大。

  优秀的教师引导学生展开活动和项目,培养他们分析、总结、应用所学知识的能力。他们提供个性化的、定性的反馈,以帮助学生发展批判性和创造性思维。这些老师创造了一种课堂文化,通过鼓励勤奋刻苦和回报社会来激励学生。

  通过这些活动,老师搭建了从学习到生活的桥梁。

  学生与老师面对面的互动也被认为是帮助学生获取技能的有效方法,这些技能包括解决问题能力、批判性思维、以及如决心和视野等性格特征。

  通过自己在课堂上的行为,人类教师成为了学生们的行为模范,教会他们如何做到张弛有度,如何控制情绪。对观察学习的研究表明,树立榜样有教育和纠正两方面的好处,能帮助学生发展和微调他们的行为规范,包括正确对待犯错,控制侵略性行为,接受建设性批评等。

  这些核心贡献说明人类教师是不可或缺的。哈佛经济学家从另一个角度出发,表明优秀教师能通过提高考试分数和大学入学率改变学生,降低少女怀孕率,并产生266000美元的终身额外收益(相较于一个不合格的老师)。

  现今人工智能教育产品的局限

  现如今,大多数人工智能技术的目的是提高人类教师的生产力和效率。教师可以使用软件来批改选择题和作文。由哈佛和麻省理工学院成立的非盈利教育机构EdX,拥有一个人工智能批改作文系统,不仅能评分,还能提供及时反馈,以提高写作技巧。

  另一个称为智能教学系统(ITS)的人工智能系统则能够提供补充指导,使学生有针对性地获得某科目的练习,从而更深层次地理解概念。该系统使用大数据技术和机器学习提供个性化的学习体验。

  以教物理为例,ITS系统不仅会给出核心理论,还会演示如何解决不同类型的问题。该系统会监控学生的反应以评估问题,并对学生的问题进行答疑,于此同时,实时评估学生的知识,以确定个体学生掌握知识的最优路径。

  这些早期的系统已经有了成效。研究表明,智能教学系统通过收集数据、机器学习来不断调整教学方法,它的学生成绩远远高于上大课的学生。

  人工智能还有其他应用。一家名为CTI的公司开发了一款人工智能系统,能够利用教学大纲定制教科书。在众多教育应用程序中,不乏教授各种知识,匹配人类老师以提供分析和反馈的混合系统。

  但人工智能真正的影响尚未成型。

  未来的人工智能教育产品

  展望未来,AI教育产品将被设计为替代人类的独立科技。这些系统依赖三种模型:教学模型,认知模型和学习模型。也就是说,这些系统知道如何有效地教学,理解所教的科目,并了解被评估的学生。

  以学习者为中心的AI利用机器学习技术来跟进学生的实时动态,并提供量身定制的反馈和课程。培生和伦敦大学学院的一份报告中指出,学习者模型AI技术已经相当先进。

  与学生互动的深入分析也用于更新学习者模型;更准确地估计学生的当前状态(例如他们的理解力和动机)将确保每个学生的学习体验是根据他们的能力和需求量身定制,从而有效地支持他们的学习。

  AI的突破也发生在教学模型,认知模型和学习模型之外,即学生情绪发展领域。研究人员已经开发了关注社会、情感、学习的元认知方面的开放式的学习模式(OLM)。元认知是指个体对自己思想的思考,在课堂的语境中,表现为学生对某学科表现的认知。研究表明,OLMs“一举数得,和反省活动联系密切。不仅能监督进展,规划长短期目标,还能帮助学习者承担责任,控制自己的学习进度。”

  最后一点相当重要,因为这是允许AI教育应用程序从学习辅导突破到独立导师的落脚点。当一个AI系统能够收集、分析和利用有关学生的情绪信息时,人类教师的关键作用或多或少可以被智能机器所取代了。

  慎重使用人工智能的重要性

  我们并不需要人工智完全取代人类教师。毕竟,老师作为课堂促进者的作用不仅存在于我们的记忆中,并且已经被学术研究证实其重要性!

  人工智能为教育添加了前所未有的新功能,从个性化的学习计划,到实时测试和评估,应有尽有。但这些功能对课堂和老师的影响仍有待观察。目前还没有一款AI应用程序已经足够先进,能完全替代教师的角色。

  人工智能技术的最佳应用可能是补充和扩展教师的能力。让教师从枯燥并且费时的批改和记录中解放出来,AI Ed允许教师把更多的时间精力放在学生的个性化需求上,为课堂带来创造力和丰富的感情。

  然而,我们必须承认,人类历史一再表明我们倾向于并擅长创造工具。如果我们预想AI Ed系统可以全面替代人类教师,终有一天这种系统将诞生于世。到那个时候,学校董事会就不得不抛开人类教师不可或缺的信念,转而进行成本效益分析了。

  至此,教育工作者、学生和家长面临的一个复杂的问题应该是:在人工智能成为未来教室的主角之前,AI需要变得多复杂?

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