人工智能在教师专业发展中的应用

李卉萌 董丽丽

摘   要：人工智能作为新兴技术现已被广泛应用于各个领域，作为重点关注教师专业发展的国际组织，国际教师问题工作组积极参与联合国教科文组织于2019年举办的“移动学习周”，讨论人工智能在支持教师及教师专业发展中的作用，并依据讨论内容发布《探索使用人工智能以支持教师及教师发展》报告供全球参考。文章分析并解读其内容，深入了解人工智能应如何促进教师发展，并提出四点启示，以期为我国在支持教师发展领域更好地应用人工智能提供借鉴。

关键词：人工智能  教师发展 数字素养 智能教育

为深入了解并探索人工智能在支持教师及教师发展方面的具体应用，联合国教科文组织（UNESCO）与国际教师问题工作组（International Task Force on Teachers）共同发布《探索使用人工智能以支持教师及教师发展》（Exploring the Use of Artificial Intelligence to Support Teachers and Teacher Development，以下简称《教师发展》）报告。本文主要对该报告内容进行解读与分析，并提出人工智能在促进教师专业发展方面的建议。

一、报告发布背景

人工智能在教育中的应用是当前世界各国关注的焦点，出于对这一问题的关切，UNESCO于2019年“移动学习周”（Mobile Learning Week）重点关注的问题之一便是人工智能与教育可持续发展[1]。“移动学习周”共包含4个主题，分别是“全球会议”“政策论坛”“专题研讨会”“战略实验室”。“战略实验室”共包含6个活动，分别聚焦不同的人工智能应用主题，其中战略实验室5探讨的主题是使用人工智能以支持教师和教师发展[2]。作为UNESCO的合作伙伴，国际教师问题工作组一直致力于关注教师专业发展，提升教师在教育工作中的地位，不断创新面向教师的支持政策，并为教育领域培养合格、有能力、专业技能过硬的教师群体[3]。为了解人工智能與教师专业发展应如何进行有效结合，国际教师问题工作组派出40余位专家参加2019年“移动学习周”的战略实验室5，深入探讨人工智能在支持教师和教师发展方面的潜力，并依托讨论内容于2019年6月6日在国际教师问题工作组和UNESCO两个平台联合发布《教师发展》报告。[4]

由于政策、资金等多种问题，针对教师的培训时间和次数不够，愈发缺少训练有素的教师，加上逐年增加的学生数量，师生比逐渐降低，很多学生难以得到教师的关注和反馈。《教师发展》报告指出，面对目前不容乐观的教育现状，人工智能在极大程度上可能是改善这一教育现象的重要方法之一。人工智能作为一种新兴技术，通常被用于建立能够独立执行复杂分析任务的计算机系统，其虽不能替代教师角色，但能够为教师和学生提供一定的支持服务，重新塑造和定义未来的教育体验。《教师发展》报告共分为四部分，主要介绍了当下人工智能在教育领域应用的背景和重要意义、人工智能在支持教师教学和专业发展方面的具体应用、关于人工智能应用过程中问题的讨论、对人工智能促进教师发展的总结和建议[5]。通过对上述四部分进行详细说明，报告旨在帮助各国了解在支持教师及教师发展方面，人工智能可推进的方向以及应用时需要注意的问题。

二、人工智能在支持教师

和教师发展方面的应用

（一）促进教学活动自动化，帮助教师减负

人工智能可以促进教学活动自动化，减少教师的重复性劳动，以便其更好地将注意力关注在提升自身专业能力和教学质量上。其中，在课程知识传授方面，人工智能可以为教师提供在课程改进方面的建议。例如，当教学内容或材料中存在的知识空白使学生无法理解某些概念时，导致大部分学生在作业中提交了错误答案，而教师未能及时意识到教学中此方面的疏忽，此时人工智能系统将为教师发送提醒，并据此为学生定制一条相关的作业提示信息，帮助学生在再次遇到涉及该概念的作业时，能够得出正确答案。教师也可根据人工智能系统的提醒对教学内容做出修改，补充必要的课程知识。这一用途有助于确保学生在接下来相关概念的学习中获得及时反馈，同时减轻教师的教学负担。此外，在课程评估方面，联合国教科文组织统计研究所（UNESCO UIS）发布的《2019年世界教师日概况介绍》（World Teachers Day 2019 Fact Sheet）数据显示，英国有56%的教师表示教育数据的收集和处理给自己增加了不必要的工作负担，2/3的美国教师缺乏使用数据改善教学质量的能力[6]。由美国加州大学伯克利分校研发的人工智能程序Gradescope涉及计算机科学、物理、工程学等多个学科，使用优化评分和反馈实践的技术，帮助教师批改作业和试卷，并针对学生情况给出详细且有据可查的统计数据报告，教师无需自己进行作业数据的采集和分析就可以了解学生的具体学习情况，从而优化教学计划和策略。[7]

因此，《教师发展》报告建议，教师在进行课程设计时可适当在某些教学环节中使用虚拟学习工具，将面授教学转为与人工智能相结合的混合式教学。当人工智能驱动的虚拟现实技术开始发挥其教育优势时，教师也不必花费时间过分关注学生的作业和反馈问题，进而能够专注于课程知识的呈现，更好地进行教学设计。

（二）开发人工智能平台，提升教师数字建课素养

在教师专业发展方面，《教师发展》报告指出，教师需要了解并学会使用人工智能技术，以便进行课程设计和教学安排。因此，报告建议教育部门可开展数字化培训，或建设人工智能平台，为教师提供接触、使用智能技术的机会，教师在日常的课程实践中就可以提升数字素养。例如，联合国教科文组织圣雄甘地和平与可持续发展教育研究所（UNESCO MGIEP）自主设计的数字平台FramerSpace[8]，为教师提供了接触、使用数字建课平台的机会，教师能够直观地感受人工智能的优势，并在实践中提升使用人工智能技术进行建课、教学的能力。该平台由人工智能驱动，允许教师、课程设计者、教育决策者使用该平台自主开发和构建课程，鼓励参与者共同开发课程内容并参与讨论。FramerSpace所使用的敏捷设计方法（agile design approach）增强了平台的灵活性，允许用户之间的协作开发，其中模块化工具包（modular toolkit）建课工具允许教师自主嵌入文本、视频、日志等教学内容，从教学目标的设定、课程整体的结构设计，到教学资料中具体的动画显示、背景音乐选择，完全由教师自主完成，同时数据洞察仪表盘（data insight dashboard）工具的嵌入式分析功能能够帮助教师识别课程中教学目标未完成的部分，并提醒教师对处于退课边缘的学习者采取积极的沟通行动。

（三）改变教师角色，使教师成为教学的促进者

人工智能改变教师角色使其成为教学的促进者。基础性的知识技能教学任务可由人工智能教师代劳，如辅导学生完成简单的数学运算、写作等学习任务，但对于培养学习者的发散思维和创造能力等高阶认知策略这样的教学任务，仍需要现实中的教师。例如，对于在线教育，人工智能系统可实时监测学生的学习和进步情况，并向教师说明每个学生需要注意的问题，有助于解决学生的偏科问题。因此在多数情况下，特别是采用在线教学或翻转课堂教学模式的学校，人工智能已能够进行评分等工作，甚至可以通过编程为学生提供查找专业知识和学业信息的渠道。此时教师的角色已从知识的传授者转为教学的促进者和引导者，其任务主要是引导学生学习，保障学生在在线社区中能够进行正常的人际交往。以印度哈里亚纳邦学校教育部（The Department of School Education in Haryana State）在1500所学校实施的人工智能教育项目[9]为例，该项目通过人工智能技术跟踪学生的学习进度并向教师汇报;使用自动分级技术，对学生提交的作业进行样本分析，以提高机器的自动评分效果;收集学生的搜索查询记录进行数据的积累，从而为学生提供相关内容的智能推荐;在教学内容方面，采用程序教学模式，教师将课文分成小块内容输入人工智能系统中，由系统为学生提供学习指南、作业、章节总结等学习辅助材料;在远程教学中，人工智能还被赋予助教的角色，帮助教师回复学生的提问。目前该人工智能教育项目已在教学的各个方面为教师提供了便利，不仅在学校担任着教学助教的角色，也促进了教师角色的转变。

（四）实现学生个性化学习，帮助教师提高教学质量

人工智能技术有助于实现学生的个性化、自适应学习，从而提高教学质量，这是人工智能在教育中应用的重要目标，也是人工智能为教师提供支持的关键所在。例如，可汗學院（Khan Academy）的人工智能教育项目能够根据学生的表现定制个人学习计划，响应学生的不同学习需求，并帮助学生重复其薄弱知识点，从而帮助每个学生达到学习目标。在人工智能的辅助下，不同认知层次的学生能够实现在同一个班级内学习，即使学生的学习步调不尽相同，在技术及时的帮助和支持下也都能完成学习任务。

此外，试错是学习的关键部分，但学习内容的重复试错则会使学习陷入瘫痪状态，特别是对于容易受到外界环境影响的场依存型学生来说，教师的反复反馈和纠正可能会导致其产生对学习的厌烦和恐惧。一个由人工智能驱动的计算机系统能够让学生在一种更加温和的在线环境下学习，逐渐摆脱重复错误所造成的紧张心理。荷兰乌特勒支应用技术大学的阿基米德研究所（Archimedes Institute of the University of Applied Sciences Utrecht）创建了虚拟现实实验室，致力于开发与学生个人学习目标直接相关的个性化学习环境。实验室制作的第一个教育产品是一个名为“展现影响力”（presenting with impact）的虚拟现实应用程序（VR-app），学生需要有一部智能手机，进入虚拟现实实验室并安装好该应用程序，而后可以独立遵循个性化学习轨迹，专注于自身演讲和表达技能的提升。在使用的过程中，学生能够获得演讲专家的单独指导，在不同的虚拟听众面前练习演讲，并接受程序给出的其在演讲期间关于眼神接触、语速、演讲频率、声音大小的反馈。这说明人工智能已从定量反馈逐渐向定性反馈转变，并能用来培养学生的特定技能，教师只需要阶段性地了解其学习情况，把控好学生的整体学习轨迹即可。

（五）启用数据分析，迈向智能教育

针对当前在线学习资源种类繁多且容量巨大的问题，人工智能可帮助教师为学生选择合适的学习内容，提升教师发现和筛选信息的方式。从学生选课到就业，智能数据收集和分析系统发挥着不可或缺的作用，也将进一步改变高等教育，满足学生的就业培训需求，使学生顺利度过人生不同阶段的过渡期。此外，在结合学生的个人能力和兴趣的情况下，人工智能也可为其推荐最合适的学校和专业。例如，埃及爱资哈尔大学（Al-Azhar University）启用智能代理技术（intelligent agent technology）建立学习管理系统，开发自适应、个性化课程，组织智能电子考试等[10]。为了设置动态的个性化课程，人工智能也可以被用来收集在校学生信息，并对学生以往的档案记录进行整合和分析，以了解学生的行为、偏好、需求和学习风格。智能代理技术通过分析学生的行为为学生设计个性化课程。为了减轻教师的备课负担，爱资哈尔大学还使用数据分析为教师提供详细的课程信息，并建立基于个性化和先行课程的智能电子考试系统，目前该学习管理系统仍在不断完善。

三、对我国人工智能促进教师发展的启示

（一）制定国家人工智能应用政策，避免教师产生职业危机感

我国应制定明确的人工智能应用政策，界定人工智能应用的范围和程度。教育决策者应考虑到，教师可能会把人工智能视为降低教育成本的直接方法，认为人工智能将会取代自身的位置，从而产生职业危机感。因此，国家政策的制定应公开透明，详细列出技术可能的具体应用情况，明确承认教师地位，确保教师的权利和工作条件受到保护[11]。针对算法偏差可能导致的教育偏见等问题，国家也应将人工智能投资与网络安全的平行投资相匹配，保护教育系统的完整性，并尽最大力度保障教师的权益，慎重考虑人工智能在协助教师方面的作用和使用程度。

（二）提供人工智能教育与培训，提升教师数字素养能力

人工智能能够及时向教师汇报课程变化情况，促进同行学习与交流，支持教师专业发展，同时也让教师教学变得更加生动有趣。但目前我国大部分教师仍存在一定的问题，如教师的计算机或数字素养不足，缺乏使用人工智能技术创设虚拟学习环境等专业知识和技能，短期内难以将自己的亲身观察和评估与人工智能跟踪数据结合起来以监督学生学习情况等。各级教育部门可根据具体情况开展提升教师数字素养的教育或培训，改善教师群体在技术应用上的排斥观念和技能缺失现象。国家也可考虑加大力度对教师培训部门或机构的强化升级，为教师制定明确的数字素养培训计划，并监督各部门落到实处。

（三）关注弱势、偏远地区教师群体，增加资金投入

数字技术在教育中的应用将加剧我国的数字鸿沟现象，对处于偏远地区的教师群体来说，学校的硬件、软件等基础设施远没有达到国家平均水平，多数教师不具备基本的数字技能，如简单地操作计算机等，因而无法满足学生基本的学习需求，当地教育系统也无法提供足够的资金以发展数字技术在教育中的应用，而人工智能的介入也将在更大程度上造成教师群体乃至整个教育系统之间的数字断层。国家可加大教育投资力度，使用多种融资渠道，做好各地区调控工作，为处于弱势的教师群体提供足够的资金和政策支持，逐步完善各地区基础设施建设。

（四）替代重复性工作，减轻教师行政事务负担

除教学任务外，教师还需要处理班级琐事、学校任务等行政事宜，其中大部分工作可被归为重复性任务。人工智能有潜力并应适当地代替教师处理上述行政事务，使教师能够更好地辅导或指导学生，接受专业培训并发展专业技能。在数据收集和处理方面，我国可借鉴别国发展经验，并根据当前教育现状做出适当调整，如使用人工智能开发或升级教育管理信息系统，为教育管理者、教师和学生及时地提供其所需的教育资源和数据，有效减轻教师的事务性工作负担。[12]

参考文献：

[1]UNESCO.Mobile learning week 2019[EB/OL].（2019-03-04）[2020-04-22].https：//en.unesco.org/mlw/2019.

[2]UNESCO.Mobile learning week 2019.Strategy labs and international womens day debate[EB/OL].（2019-03-04）[2020-04-23].https：//en.unesco.org/mlw/2019/strategylabs

[3]International Task Force on Teachers for Education 2030. history[EB/OL].[2020-04-23].http：//www.teachersforefa.unesco.org/v2/index.php/en/about-us/history/history

[4][5]International Task Force on Teachers for Education 2030.Mobile learning week 19 strategy lab proceedings[EB/OL].（2019-06-06）[2020-04-23].http：//www.teachersforefa.unesco.org/v2/index.php/en/ressources/file/439-mobile-learning-week-19-strategy-lab-proceedings.

[6]UNESCO UIS.UNESCO UIS.World teachers day 2019 fact sheet[EB/OL].（2019-10-03）[2020-05-06].http：//117.128.6.34/cache/uis.unesco.org/sites/default/files/documents/world-teachers-day-2019-fact-sheet.pdf？ich_args2=468-07225123056630_ 49e76182c3ef9aabcd52740ac9ef649d_10001002_9c896c24dfc5f2d0963a518939a83798_5b7aa39501e595c5b133dab91230793e

[7]Turntin. Gradescope[EB/OL].[2020-04-23].https：//www.gradescope.com/.

[8]UNESCO MGIEP.Flagships[EB/OL].[2020-05-01].https：//mgiep.unesco.org/flagships.

[9][10]UNESCO.Mobile learning week 2019[EB/OL].（2019）[2020-05-01].https：//unesdoc.unesco.org/ark：/48223/pf0000370307

[11][12]UNESCO.Artificial intelligence in education[EB/OL].（2019）[2020-05-02].https：//unesdoc.unesco.org/ark：/48223/pf0000368303.

編辑 王亭亭   校对 朱婷婷