人工智能助力教研变革的价值与逻辑

[摘   要] 人工智能作为划时代的“新工具”，极有可能为中国教研勾勒出与众不同的价值愿景。首先，人工智能助力教研变革的愿景在于，既能通过技术赋能实现高效教研，也能借由思想智化达致聪明教研。其次，人工智能助力教研变革的价值表现在，既有助于祛除教研的沉疴痼疾，开启基于人工智能的全新教研想象，也能推动教研的知识创新，升华教师关于教研的原理认知。在此基础上，人工智能助力教研变革的逻辑路向可以概括为：（1）核心逻辑，助力教师追求更多高级智慧;（2）理性逻辑，借由人工智能重识教研;（3）经验逻辑，借助人工智能重塑教研;（4）技术逻辑，借助人工智能丰富教研;（5）价值逻辑，借由人工智能创新教研。

[关键词] 人工智能; 教研; 变革; 赋能; 智化

[中图分类号] G434            [文献标志码] A

[作者简介] 杨欣（1982—），男，重庆北碚人。副教授，博士，主要从事人工智能教育原理研究。E-mail：77185270@qq.com。

一、人工智能助力教研变革的时代缘起

基础教育教学研究制度（以下简称教研）是从中国实际和问题出发，极具中国智慧和特色的教育运作制度[1]。可以说，教研既体现了我国“集中力量办大事”的政治优势，也是区域教育精准统筹的重要手段[2]。对此，更有研究者将其视作上海连续两次PISA摘冠的重要原因之一[3]。不过，从中国教研70年的历程来看，尽管过去的教研在保障和促进基础教育教学质量方面发挥了不可替代的作用，但是如今的教研现实与教育教学已然出现了诸多不适之处，比如将传统教研方式与新教研方式对立、将教研的本义与转义对立[2]。可以预见的是，若对上述问题采取因循守旧的方式，极有可能使其陷入固有的循环、迁就和恶化之中，严重束缚教研变革的效率、效益和效果。

在此背景下，一方面考虑到《教育部关于加强和改进新时代基础教育教研工作的意见》描述的主要问题之一就是“教研方式不科学”，另一方面，念及现代科学奠基人弗朗西斯·培根在其不朽名著《新工具》中历久弥新的警示：“如今，我们要恢复一种健全和健康的心智，正确的途径只有一条，那就是另起炉灶，启动新的理解力。并且，对于每一个重大的任务，不运用机械（新工具）而仅凭双手去做，不论大家多么努力，显然是不可能成功的。”[4]研究者如何借由“新工具”增强教研变革的科学性，既是具有前瞻性和挑战性的思考路向，也是历史和现实的共同诉求，更是时代赋予教研的重要命题：从全球范围的科技进步来看，这个时代的“新工具”是什么，如何借助“新工具”重新认识教研，它将为教研变革提供哪些新的价值和逻辑？这些都将成为有待深究并作答的时代命题。

众所周知，培根爵士所处启蒙时代的“新工具”是比人类更有力量的“机械”，而如今的“新工具”却是比人类更聪明的“人工智能”。关于此“新工具”对教育的影响，英国学者安东尼·塞尔登在《第四次教育革命：人工智能如何改变着教育》一书中描述道：“人工智能正在点燃教育的第四次革命，主要表现为从基于印刷与世俗化的大众化教育走向基于人工智能、增强现实、虚拟现实的个性化教育。”[5]据此而言，如果说20世纪人们在阐释、践行、想象教研时只能依托“机械化”的技术，面向基于印刷与世俗化的教育要求;那么，进入21世纪后，面对以人工智能技术为载体的个性化教育，教研将会变得非常不同，它也需要以此发掘非常不同的目的与手段。鉴于此，笔者尝试借助人工智能这个“新工具”，勾勒教研变革的价值愿景与逻辑路向，以期推动教研的理论创新与实践突破。

二、人工智能助力教研变革的价值愿景

当下从全国范围来看，教研工作依然面临着诸多挑战，如教研工作质量普遍不高、在学校教育教学工作中被虚化弱化、新知识和新理念更新滞后等[6]。就历史而言，上述教研挑战并非令人咋舌的“新问题”。只不过，若是研究者在面对相同问题时采取“墨守成规”的方式，结局又凭什么会“与前不同”呢？因此，如果研究者不愿意只在教研变革上获得有限发展，确有必要另辟蹊径，尝试借助人工智能这个“新工具”重新反思教研变革的价值愿景：一是可行性，解释人工智能可以作为教研变革“新工具”的理据所在，以此勾勒愿景;二是必要性，探究人工智能这个“新工具”可能为教研变革带来的变化，以此呈现价值。

（一）人工智能助力教研变革的可行性

从人工智能的本质来看，它除了需要利用其技术完成有益于人类的事情，还要在科学层面利用其概念和模型，帮助回答有关人类的问题[7]。以此观之，人工智能之所以可被视作助力教研变革的“新工具”，一方面是因为它可以作为高效的技术应用，为教研“外显”的管理、制度、政策、评价等进行“赋能”[8]——增强教研的能力和质量，使之更高效;另一方面也是因为人工智能作为全新思维方式，对教研“内在”的目的、理念、内容、知识和方法等进行“智化”[9]——升级教研的认知与观念，使之更聪明。

1. 借助人工智能技术赋能教研，实现高效教研

现代人工智能技术的诞生是诸多领域协同科研攻关的结果，而这些领域与人类教育的过程紧密相关。并且，人工智能技术的研究路线也与教学系统中的教学理论不谋而合，如知识表示、自然语言处理、智能机器人、机器学习、专家系统、模式识别[8]。可以说，日益成熟的人工智能技术将为教研提供快速、便捷、精准、可靠的技术支撑，从而使教師开展时间灵活、空间泛在、个体自适应的教研活动成为可能。换言之，“人人皆教研、时时能教研、处处可教研”正在因人工智能成为可能[10]。比如，借助维基百科、百度百科等“网脑”（网络知识库）搜索教研活动所需要的任何知识;借助人工智能的机器翻译系统阅读和学习国内外教研资料;借助“数学盒子”“乐学一百”“可汗学院”等智能学习平台开展某个学科的教研活动，以此了解教师们的进步与不足，乃至为此类教研活动进行“学科画像”。

2. 借由人工智能思想智化教研，实现聪明教研

现代人工智能的思想根源可以追溯到诺伯特·维纳的著作《控制论》，该书为人工智能学科和自我调节机制的创建提供了理论基础。然而，早在启蒙运动伊始，人工智能的思想就已初现端倪。法国数理学家布莱士·帕斯卡在1645年发表了一篇献词《算数机器》，他在文中介绍了自己发明的一种计算设备，“为了帮助身为税务监督官的父亲减轻令人疲惫的计算任务，他设计出了一种可以进行十进制四则运算的机器，名为‘Pascalina”[11]。随后，公认的第一位电脑科学家和信息论专家莱布尼茨对帕斯卡的机器进行了改良，实现了可以计算乘法、除法和开方的机械计算机[12]。论及这种改良的动机，莱布尼茨自己的解释是：“对于优秀的人来说，像奴隶一样浪费大把时间在计算上太不值得了;若使用机器，这样的计算可以交付给任何一个人来做。”[5]可见，人工智能的“初心”就是想帮助人们摆脱烦琐乏味的工作，以便追求更多有意义的事情。而这与新中国成立后教研制度的“使命”具有异曲同工之妙，即关心如何帮助教师摆脱机械重复的教学工作，以便他们掌握更多有意义的知识与技能。因此，人工智能存在智化教育的可能。从已有研究来看[9]，借由人工智能思想智化教研，首先应将教研活动置于“从迟钝变得更聪明”的价值诉求之下，然后通过替代、补充、生成、迭代的途径驱动人工智能的独特思想与教研活动发生构成性互动，进而创建“人机一体”的教研解释机制，建构超越人类原始思维的教研思维，重构教研的知识秩序，从而实现聪明教研。

（二）人工智能助力教研变革的必要性

实事求是地说，当前教研变革正在进入“深水区”。换言之，那些“容易解决的问题”已经得到消除或明显缓解，而那些“不容易解决的问题”正在带来诸多解释不了、解决不掉的麻烦。正如十六世纪的人们无法理解“日心说”与生活之间的诸多矛盾，不是他们不想懂或者站的位置不够高，而是因为他们缺乏观察宇宙的“新工具”;同理，当下教研变革在“深水区”面临的束缚、矛盾和低效，除了变革本身的复杂性，也是因为人们缺乏观察和思考教研问题的“新工具”。一言以蔽之，仅凭“旧工具”理解教研，就如同徒手推山，即使用尽力气、费尽周折，作用也极其有限。因此，教研迫切需要人工智能这一“新工具”祛除沉疴痼疾、推动知识创新。

1. 祛除教研的沉疴痼疾，开启基于人工智能的全新教研想象

培根在《新工具》一书中曾言：“既想做出从来不曾做出过的事，却又不用从来没有试过的方法，这种思想自相矛盾，是不健全的，是空想。”[4]据此而言，若要在教研变革“深水区”祛除过往的沉疴痼疾，关键是借助“新工具”带来新思想、新思维、新思路、新方法，而不是沉湎于使用“旧工具”进行修补和改造。对于人工智能这个“新工具”的可能影响，欧美信息哲学领军人物卢西亚诺·弗洛里迪预言：“在未来十年内，人工智能带给世界的影响将远远超过计算机和互联网在过去三十年内已经对世界造成的改变。”[11]若要适应这种改变或者顺势而为创造出前所未有的教研变革样态，研究者有必要借由人工智能重新审视现有教研的争议、局限和出路，重新想象教研的内容与形式、动机与行为、目的与手段，丰富人们践行国家教研要求的想象力、执行力以及创造力;借由人工智能智化教研思维，使更多教师在教研活动中获得精确探索、交流、判断、解释、设计和采取行动的能力;站在“更宽广的‘人—机二元主体视角下”[13]重新审视教研实践中的“矛盾”，超越以往教研活动中时间、场地、对象、手段的束缚;将“人工智能置于居间的构成性存在”[14]，重构教研中对象和场地的选择、课程与活动的设置、数据和证据的来源、案例和经验的本质、方法与技术的基础等。

2. 推动教研的知识创新，升华教师关于教研的原理认知

多年来，尽管教研的重要性已为多数人所知，但是它在国内却是一个边缘化的研究议题。并且，鉴于其以实践为重的工作特殊性，多数研究均为事实层面且难以提炼的经验交流，以至于鲜见分析教研内在机理的理论知识。而这使得教研时常以“难登台面”的方式出现，无法成为主流话语[2]。面对中国教研“重要却乏知”的尴尬境地，研究者有必要为其注入更有力量的知识。尽管人们都知道培根的名言“知识就是力量”，但却不是所有人都知道“这种力量从来都不是来自知识本身，而是源于理性推导而出的知识蕴含解释现实的能力”[15]。对此，培根本人曾言：“我把人類不用工具仅凭双手对自然问题进行解释称为对自然的揣测，而把人类从具体的事物和逐步的理解中形成的原理称之为对自然的解释。揣测比解释更容易获得人们的同意，因为揣测收集了为数不多且习以为常的事例，所以它能一下子激发人们的理解力并发挥其想象力;而解释搜集了散见的各种各样的事实，与流行观念并不协调，所以它不能突然间触动理解力，而显得有点神秘。”[4]

从上述启示而言，由于工具“落后”导致的知识缺乏既是当前教研困境的本质原因，也是人工智能助力教研的价值所在：借助划时代的“新工具”——人工智能，对已有教研现象和问题进行技术驱动、系统融合以及数据汇聚，并在理性推导的基础上，发现与人类直觉和经验相悖却更有解释力的教研新知识，推动教研的知识创新，升华教师关于教研的原理认知。

三、人工智能助力教研变革的逻辑路向

如前所述，人工智能作为这个时代的“新工具”，不仅带来了伟大的技术应用，也意味着前所未有的思想革命。加之考虑到教研的“初心”（历史根源与现实诉求）与“使命”（国家要求和教师发展），人工智能助力教研变革的要义可以概括为：借由人工智能的思想智化和技术赋能，推动教研的重识、重塑、丰富和创新，以求助力教师追求更多高级智慧。据此而言，有关研究包括以下五种逻辑路向：（1）核心逻辑，助力教师追求更多高级智慧;（2）理性逻辑，论证“人工智能立场中的教研是什么”，据此重识教研;（3）经验逻辑，解释“人工智能可能为教研带来哪些改变”，据此重塑教研;（4）技术逻辑，实现“人工智能如何应用于教研”，据此丰富教研;（5）价值逻辑，研判“将人工智能引入教研可能实现哪些进步”，据此创新教研。

（一）核心逻辑：助力教师追求更多高级智慧

并非巧合的是，与人工智能一起在教育领域“热起来”的另一个词汇就是智慧教育。究其原因，首先，人工智能可以智化教育，使之更加聪明[9]。其次，人工智能让人类有了追求高级智慧的技术支撑[16]。更重要的是，人工智能正在迫使人类重新思考自我，这也为人类提供了从观念上修正自我认知的机会[11]。综上所述，人工智能正在激发人们关于智慧和教育的全新想象，也为之提供了全新的实现途径。也正因此，人工智能完全有可能、也有必要通过助力教研变革，帮助教师获得更多高级智慧。鉴于此，人工智能助力教研变革的核心逻辑将是促使教师重新审视思想之于教研的价值，借由相关技术引导教师追求不负时代的高级智慧，尤其是那些现有人工智能积极谋求进步却仍“技不如人”之处，如“语言表达、创造力、情感体验”[7]。

具体而言，通过人工智能助力教研变革可以让教师获得以下“超越人工智能”的高级智慧：第一，更有意义的教育语言。一方面通过知识图谱、自然语言处理以及大数据用户画像的支持，帮助教师减少教研活动中的“空话”“套话”“废话”“假话”和“大话”;另一方面借助文本分析、潜在语义分析与主题分析，帮助教师自动分析教研内容及其相应的问题场景，加上对行为数据的分析，从而增加教师语言表达的感染力、说服力和解释力。第二，更有支撑的教育创造力。在智能导师、学习助手支持下，更具及时性、互动性、生动性地响应教师的教研诉求和教学困惑，在教研活动中可视化、个性化、真实化地培育教师的批判性思维、合作沟通、问题解决、决策思维、元认知等21世纪高阶思维，从而支撑更多教师通过教研创新教学的手段、理念和风格。第三，更加丰富的教育体验。借助人工智能中的情感计算，在教研活动中“赋予计算机识别、理解、表达和适应人的情感的能力”[17]，一方面帮助教师根据面部表情、人脸姿态、语言情感等智能分析，积极而又科学地调整自己的情绪呈现、语言表达以及教学方式，从而丰富学生的学习体验;另一方面，通过赋予教师丰富而又亲切的教研体验，减轻年轻（新手）教师在教研活动中的疏离感和挫败感，以及增加教研的生动性和趣味性。

（二）理性逻辑：借由人工智能重识教研

认知科学家史蒂芬·平克在论及“如何思考会思考的机器”时曾言：“‘理性是可以通过物理计算过程来实现的观念在20世纪被艾伦·图灵的理论所证实，而唐纳德·赫布、沃伦·麦克洛克、沃尔特·皮兹等后来者都在努力尝试用物理术语解释大脑认知特性，即信念不过是一种信息，思考只是一种计算过程，而动机是一种反馈和控制系统。”[18]以此观之，人工智能本身就是源自人类理性的“思想物”。因此，借由人工智能重新认识教研就是要通过理性逻辑论证“人工智能立场中的教研是什么”。更重要的是，对人工智能立场中教研的理性追求可以反过来保证教研的合理性——因为只有将基于人工智能的教研建构在理性的观念基础之上，人们才能准确把握这种教研的合理性所在。值得注意的是，这里的理性逻辑并非出自经济学中的理性（Rational）——“关注一个人只要自己知道自己想要什么就能采取相应的行动”，而是指源自“古希腊的理知传统，即讲逻辑、追求确定、非功利”[19]的理性（Reasonable）。

沿此逻辑，如果研究者要借由人工智能重新认识教研，首先要诉诸理性的途径。比如，在人工智能立场中的教研上考虑两个重要问题：“我能知道什么”和“我如何得知”，进而开展必要而又谦逊的先验批判;基于观察、实践以及实验得出的事实去理解人工智能立场中的教研，而不是按照人们预设或想象的样子去理解它;通过必要的标准来检验人工智能立场中教研的优劣，增加内容本身的确定性，进而对其进行纠正和优化;厘清人工智能各种理论的假设、条件与尺度，经由必要的验证和推演，将可推广的思想观念应用于教研变革。其次，将教研置于已有人工智能的理性观念基础之上。如前文所述，教研目的之一就是借助人工智能的技术赋能，实现高效教研。第一，提升效率，寻求人工智能在“‘计算智能+教育（浅层）、‘感知智能+教育（中层）、‘特定领域认知智能+教育（深层）”[20]等方面的赋能，提升教师参与教研的效率。第二，增加效益，通过人工智能技术收集教研活动中“不同水平的教师在知识、技能、理解、态度、信念、价值观等特质上掌握或具有的程度”[21]，從结果与过程相结合的角度广泛增加教研效益。第三，强化效果，借由人工智能技术塑造人机互动、人机互补、人机协同乃至人机一体的教研能力、教研文化与教研智慧，从而达致“人人参与、时时皆可、处处可见”的教研效果。

它的另一个目的则是借由人工智能的思想智化，使之更为聪明。（1）重构意义，人工智能将会迫使更多教师关注以下教研困惑：“如果人工智能可以为教师答疑解惑，那么教研的意义在哪？”这既是人工智能可以赋予教研的意义，也预示着教研追求高级智慧的使命。（2）丰富想象，在全新人工智能支持下，未来教师可能有很多看不见的“智能教研导师”或者“智能教研伙伴”，并且没有“他们”的帮助，教研活动将会黯然失色。（3）创新范式，借助人工智能构建“自主—定制、社群—互动、人机—协同、多人机—多元”[22]的智能教研范式。

（三）经验逻辑：借助人工智能重塑教研

人工智能不仅是一套问题解决方案，也意味着一套人类问题的解释框架。故而，借助人工智能重新塑造教研就是要用人工智能蕴含的解释框架启发人们用全新眼光审视现有教研问题，引导人们重新捕捉智能时代的教研规律，与时俱进地改造教研。在此方面，研究者完全可以从经验主义鼻祖培根那里获得有益启示[4]。具言之，人们可以尝试以下做法：（1）暂时抛开教研的传统概念，克制自我不要作最高层次的概括;（2）不断搜集人工智能与教研的案例和证据;（3）借助人工智能认识教研时，警惕“如人所愿的结果”或者“仅凭双眼观察的直观经验”;（4）通过实验的概括与排除，淘汰非本质的内容;（5）尝试据此重新塑造教研。

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