人工智能与计算机教学研究：教育变革及分布式认知理论

2023-11-15 理论教育版权反馈

【摘要】：“有计划教育变革”是指采取一定方案推行的蓄意教育变革，一般说的教育革新、教育改革、教育革命都属于有计划教育变革。（二）分布式认知理论分布式认知理论是由赫钦斯在20世纪80年代对传统认知观点进行批判的基础上提出来的。分布式认知理论认为，认知不仅仅依赖于认知主体，还涉及其他认知个体、认知工具及认知情境，认为要在由个体与其他个体、人工制品所组成的功能系统的层次来解释认知现象。

（一）教育变革理论

教育变革理论指出，教育处于不断的变革中，变革是推动教育动态发展的动力。教育变革专家R.G.哈维洛克和C.V.古德将教育变革分为有计划教育变革和自然教育变革两类。“有计划教育变革”是指采取一定方案推行的蓄意教育变革，一般说的教育革新、教育改革、教育革命都属于有计划教育变革。“自然教育变革”与有计划教育变革相反，是指没有计划方案与人为推行的变革。

教育变革理论认为，教育变革具有非线性与复杂性的特征。非线性是指教育变革从启动到实施不是线性过程，自上而下从组织结构上进行的教育变革并不一定能够取得理想结果；复杂性是指教育变革对象——教育系统是非线性的、动态的，兼具自然性和社会性的复杂系统，对系统的发展预测比较困难。教育变革的非线性和复杂性特征决定了教育变革的不确定性。并不是所有的教育变革都是积极有益的，教育变革的结果可能是“正向的”，也可能是“逆向的”。

教育变革理论对于本研究具有重要指导意义，人工智能促进教学变革属于有计划的教育变革范畴。事物本质的改变称为变革，但教学变革不是对传统教学的全盘否定，而是在继承传统教学优势与智慧内涵的基础上，优化教与学的过程，创新教与学的方法与手段。教学变革的过程也应该遵循“量变质变规律”，只有在人工智能与教学充分融合的基础上，才会使教学发生本质上的改变，进而达到整个教育结构的改变。因此，本研究所探讨的教学变革是基于具体的教学环境，通过人工智能的有效支持来改变教学各要素的地位和作用的一个过程，包括变革教学资源形态、教学组织方式、学习活动方式、学习评价方式等。其中各要素的地位和作用的状态是评价教学变革效果的重要指标。

（二）分布式认知理论

分布式认知理论是由赫钦斯（Edwin Hutchins）在20世纪80年代对传统认知观点进行批判的基础上提出来的。赫钦斯认为，认知是分布的，认知现象不仅包含个人头脑中所发生的认知活动，还包括人与人之间以及人与工具技术之间通过交互实现某一活动的过程。认知分布于个体间，分布于环境、媒介、文化之中。分布式认知理论认为，认知不仅仅依赖于认知主体，还涉及其他认知个体、认知工具及认知情境，认为要在由个体与其他个体、人工制品所组成的功能系统的层次来解释认知现象。

分布式认知理论对于人工智能促进教学变革研究具有重要的指导意义：

第一，分布式认知中的“人工制品”，如工具、技术等可起到转移认知任务、降低认知负荷的作用。当学习者的学习内容超出认知范围无法解决时，可借助智能化学习软件帮助减轻认知负荷，引导学习者向深度认知发展。同时可将简单、重复性的认知任务交由智能机器人完成，从而使个体可进行更具创造性的认知活动。未来必定是人与智能机器协作的时代，人所擅长的和智能机器所擅长的可能大有不同，人与人工智能协同所产生的智慧，将远超单独的人或人工智能。人机协同已成为个体面对复杂问题的基本认知方式，人类的认知正由个体认知走向分布式认知。(www.chuimin.cn)

第二，分布式认知强调认知发生在认知个体与认知环境间的交互。认知个体在交互过程中，有利于建构自身的认知结构。教学中的交互不只是师生间的交互，还包括生生交互、师生与知识的交互、人与机器的交互等，在人工智能支持的智能化教学环境中，交互方式更加多样。通过交互可以重构学习体验，甚至可以通过触觉、听觉、视觉来影响个体的认知。

（三）技术创新理论

熊彼特在《经济发展理论》中首次提出技术创新理论（technical innovation theory），指出创新是“一种新的生产函数的建立，即实现生产要素和生产条件的一种从未有过的新结合”，并将其引入生产体系。创新一般包括五个方面的内容：一是制造新产品；二是采用新的生产方法；三是开辟新市场；四是获取新的原材料或半成品的供应来源；五是形成新的组织形式。

创新不仅是某项单纯的技术或工艺发明，而且是一种不停运转的机制。只有引入生产实际中的发现与发明，并对原有生产体系产生震荡效应才是创新。技术创新理论对教育教学创新具有重要指导意义。

一是有助于教育教学的创新。新的技术出现时会对教育教学带来影响，人工智能技术在教学中的应用，将带来新的智能化教学工具，形成新的教与学模式，促进教学评价方式与教学管理方式的创新。教育工作者要积极转变思维方式，探索人工智能与教学结合的新形式，促进技术与教学的深度融合以及教育教学的创新发展。

二是重视学生创新能力的培养。人工智能时代，简单重复性的工作一定会被机器所取代，智能机器正在超越人类的左脑（工程逻辑思维）。人类要保持对机器的优势，一个重要策略是让学生花时间精力开发机器不擅长的右脑，培养人类智能独特的能力，如创新创造能力、想象力、问题解决能力、交流沟通能力及艺术审美能力等，让学生在智能科技发达的今天立于不败之地，这也是教育改革的大方向。

人工智能与计算机教学研究：教育变革及分布式认知理论

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