方海光

首都師范大學(xué)教育學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，北京師范大學(xué)兼職教授。北京市教育大數(shù)據(jù)協(xié)同創(chuàng)新研究基地主任，教育部數(shù)學(xué)教育技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新研究中心主任，中國(guó)電子教育學(xué)會(huì)青少年教育專委會(huì)主任。研究方向?yàn)槿斯ぶ悄芙逃?、教育大?shù)據(jù)、教育機(jī)器人、數(shù)學(xué)教育技術(shù)等。

魏 寧

北京市東城區(qū)教育科學(xué)研究院研修員，《中國(guó)信息技術(shù)教育》雜志特約撰稿人/專欄作者。

人機(jī)協(xié)同教育：

基本理念與分類框架

魏寧：方教授您好，近年來(lái)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了“快車道”。特別是隨著生成式人工智能的爆發(fā)，人與機(jī)器之間未來(lái)將呈現(xiàn)怎樣的關(guān)系成為大眾津津樂(lè)道的話題，折射在教育領(lǐng)域，就演變成了“教師與機(jī)器之間的關(guān)系”的討論。但就我的理解，自從技術(shù)進(jìn)入教育領(lǐng)域以來(lái)，人機(jī)關(guān)系就被不斷討論著。您如何看待教育領(lǐng)域人機(jī)關(guān)系的發(fā)展脈絡(luò)？

方海光：是的，近年來(lái)人工智能的快速發(fā)展，讓人機(jī)關(guān)系成為一個(gè)熱門話題。但其實(shí)這并不是一個(gè)新鮮的話題，即使在教育領(lǐng)域，對(duì)人機(jī)關(guān)系的討論也由來(lái)已久。隨著技術(shù)自身的發(fā)展，“人機(jī)關(guān)系”里面的“機(jī)”至少經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：

第一個(gè)階段是“工具”階段。工具相對(duì)于教師的關(guān)系，反映在教學(xué)中就是教師使用的教具，如黑板、粉筆以及幻燈、投影、電影、電視等電化教學(xué)工具，反映在學(xué)生的學(xué)習(xí)中就成了學(xué)生使用的學(xué)具，如鋼筆、直尺等。這時(shí)，人是工具的制造者和使用者，占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，而工具只處于輔助的地位。

第二個(gè)階段是“計(jì)算機(jī)”階段。計(jì)算機(jī)就不是一般意義上的工具了，它具有高速的運(yùn)算功能和強(qiáng)大的記憶功能，可以幫助教師完成那些重復(fù)性、機(jī)械性的工作，減輕教師的負(fù)擔(dān)。在這時(shí)的人機(jī)關(guān)系中，機(jī)器已經(jīng)成為教師的好幫手。

第三個(gè)階段是“人工智能”階段。處于“機(jī)”的位置的人工智能，擁有更加強(qiáng)大的功能，能夠完成更多復(fù)雜的任務(wù)，并且能夠更好地與人類教師進(jìn)行交互。這時(shí)的人機(jī)關(guān)系強(qiáng)調(diào)的是在保證教師主體地位的前提下，充分發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢(shì)。

第四個(gè)階段是“超級(jí)智能”階段。隨著人工智能的快速發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)，在不久的未來(lái)，“機(jī)”將擁有更強(qiáng)大的學(xué)習(xí)、推理、解決問(wèn)題、創(chuàng)新乃至自主決策的能力，其智能也將超越人類，成為名副其實(shí)的“超級(jí)智能”。彼時(shí)的人機(jī)關(guān)系必將出現(xiàn)顛覆式的改變，人類教師不得不更多地考慮超級(jí)智能帶來(lái)的倫理、法律等問(wèn)題，并做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防。

魏寧：今天，我們無(wú)疑已經(jīng)處在從“人工智能”到“超級(jí)智能”的發(fā)展階段，人機(jī)關(guān)系也必將被賦予全新的意義。對(duì)于教育而言，您如何看待未來(lái)的人機(jī)關(guān)系？

方海光：剛才我們談到了教育領(lǐng)域中人機(jī)關(guān)系的歷史脈絡(luò)，不難發(fā)現(xiàn)，隨著機(jī)器也就是技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，隨著人類與機(jī)器在教育領(lǐng)域交互的日益深入，人類智能和機(jī)器智能之間的界限也將逐漸被打破，更多的雙向賦能和深度協(xié)同將重塑人機(jī)關(guān)系，推動(dòng)人類與機(jī)器之間形成高度融合和動(dòng)態(tài)互動(dòng)的協(xié)同關(guān)系。

具體到人機(jī)協(xié)同的過(guò)程，一方面人類將自身的行為、偏好、意見(jiàn)、情感轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流，反饋給機(jī)器系統(tǒng)，另一方面機(jī)器也會(huì)將自身的行為、性能、傾向、決策轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流，反饋給人類系統(tǒng)。通過(guò)控制、傳輸、交互、行動(dòng)等環(huán)節(jié)，使得人類和機(jī)器能夠?qū)崟r(shí)了解彼此的狀態(tài)，設(shè)定共同的教育目標(biāo)，執(zhí)行各自的任務(wù)，并且協(xié)調(diào)彼此的意圖、行動(dòng)和認(rèn)識(shí)。

這是一個(gè)不斷循環(huán)的過(guò)程，人類和機(jī)器通過(guò)觀察和學(xué)習(xí)對(duì)方的智能強(qiáng)化自身的能力，同時(shí)也調(diào)整自身的行為和策略，以便更有效地配合對(duì)方，從而在更廣泛、更復(fù)雜的任務(wù)中實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同。

魏寧：確實(shí)，人機(jī)協(xié)同教育是一個(gè)值得期待的美好前景。具體到當(dāng)前的教育環(huán)境中，有哪些可以應(yīng)用的主要場(chǎng)景呢？

方海光：人機(jī)協(xié)同教育能夠廣泛應(yīng)用于多元的教育教學(xué)場(chǎng)景中，我們可以簡(jiǎn)要列舉如下：

人機(jī)協(xié)同可以賦能教學(xué)場(chǎng)景，綜合教師智慧和機(jī)器智能的核心優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化、創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)評(píng)價(jià)等教學(xué)全過(guò)程。例如，在教學(xué)目標(biāo)的制訂上，借助大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)獲取、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，輔助教師熟悉學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，從而設(shè)計(jì)出更符合學(xué)生實(shí)際、能夠促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)。在教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)上，教師可以借助大模型，設(shè)計(jì)并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)案例以及各種學(xué)習(xí)單。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，各種教學(xué)智能體已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而智能教學(xué)機(jī)器人可以扮演智能導(dǎo)師、智能助教、智能學(xué)伴等多種身份。在教學(xué)評(píng)價(jià)上，人工智能在數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)反饋、預(yù)測(cè)評(píng)估等方面同樣不可或缺。

除了教學(xué)場(chǎng)景外，人機(jī)協(xié)同在學(xué)校管理、教科研、德育、心理健康咨詢等方面也有著廣闊的應(yīng)用前景，為提升學(xué)校教育質(zhì)量、推進(jìn)個(gè)性化教育、培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)帶來(lái)了新的可能性，必將推動(dòng)學(xué)校整體變革和進(jìn)步。

魏寧：今天，以人工智能為代表的數(shù)字化技術(shù)的迅猛發(fā)展，正在快速改變著技術(shù)賦能教育的格局，新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，讓人機(jī)協(xié)同教育的美好場(chǎng)景加速落地。從您的觀察來(lái)看，人機(jī)協(xié)同教育有哪些值得期待的新樣態(tài)？

方海光：上面我們談到了人機(jī)協(xié)同教育擁有廣泛、多元的應(yīng)用場(chǎng)景，面向未來(lái)，技術(shù)會(huì)不斷更新，但如果從人機(jī)協(xié)同的組織形式和實(shí)踐樣態(tài)來(lái)觀察，大致可以按如下的視角分類：

我們分別從“人”“機(jī)”兩個(gè)維度進(jìn)行考察，從“人”的維度可以劃分為教師和學(xué)生兩類角色，從“機(jī)”的維度可以劃分為數(shù)字孿生、虛擬化身、智能機(jī)器人三類形態(tài)。兩個(gè)維度通過(guò)兩兩組合，形成六種人機(jī)協(xié)同教育的類型——教師與數(shù)字孿生協(xié)同、教師與虛擬化身協(xié)同、教師與智能機(jī)器人協(xié)同；學(xué)生與數(shù)字孿生協(xié)同、學(xué)生與虛擬化身協(xié)同、學(xué)生與智能機(jī)器人協(xié)同。

魏寧：您能舉例說(shuō)明一下每種人機(jī)協(xié)同教育類型的具體情形嗎？

方海光：好的，我們從“機(jī)”的角度來(lái)逐一說(shuō)明。

首先是數(shù)字孿生，數(shù)字孿生是物理世界與虛擬世界之間的鏡像映射，由物理系統(tǒng)和虛擬系統(tǒng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)在兩個(gè)系統(tǒng)間流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙向集成。師生與數(shù)字孿生的協(xié)同指的是與數(shù)字孿生緊密協(xié)作，共同完成教學(xué)或?qū)W習(xí)任務(wù)，這時(shí)數(shù)字孿生與師生本人在物理空間上是完全分離的。例如，教師利用基于數(shù)字孿生的機(jī)器人遠(yuǎn)程操作平臺(tái)，進(jìn)行遠(yuǎn)程編程指導(dǎo)。學(xué)生借助數(shù)字孿生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)交互操作，理解實(shí)驗(yàn)原理，提高問(wèn)題解決能力。

虛擬化身指的是一種可感知的數(shù)字表示，是特定的人實(shí)時(shí)執(zhí)行行為的某種反映，從某種意義上來(lái)說(shuō)，基于生成式人工智能形成的智能體就可以看作我們的虛擬化身。例如，在視頻教學(xué)中，教師可以通過(guò)虛擬化身與學(xué)生展開(kāi)對(duì)話和互動(dòng)。而虛擬化身在與學(xué)生協(xié)同時(shí)，更多扮演的是導(dǎo)師角色，即通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的診斷，為學(xué)生定制個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案。虛擬化身還具備情感交互功能，可以通過(guò)語(yǔ)音、表情等方式傳遞積極情緒，緩解學(xué)習(xí)壓力。

智能機(jī)器人比較好理解，就是外觀和形態(tài)與人類相似，能夠與師生進(jìn)行互動(dòng)，并且可以扮演導(dǎo)師、同伴等角色的實(shí)體機(jī)器人。教師可以和智能機(jī)器人配合開(kāi)展教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)互動(dòng)性，在某些學(xué)習(xí)任務(wù)中，智能機(jī)器人還可以擔(dān)任教師的角色。學(xué)生可以把智能機(jī)器人當(dāng)作“智慧學(xué)伴”，實(shí)現(xiàn)答疑解惑、學(xué)習(xí)陪伴等多種效果。

上述六種人機(jī)協(xié)同教育的類型在教學(xué)中會(huì)因教學(xué)需求、場(chǎng)景的變化而變化，形成一個(gè)多元、復(fù)雜的人機(jī)協(xié)同教育系統(tǒng)。在實(shí)踐中，需要從系統(tǒng)視角出發(fā)，促進(jìn)系統(tǒng)中各要素之間的和諧共生，讓人機(jī)協(xié)同教育取得最優(yōu)效果。

人機(jī)協(xié)同教育：

實(shí)踐案例與效果反饋

魏寧：上述六種人機(jī)協(xié)同教育的類型，有些已經(jīng)進(jìn)入教育實(shí)踐中，并且有著不錯(cuò)的發(fā)展勢(shì)頭，如虛擬化身在基于生成式人工智能的教學(xué)智能體中的體現(xiàn)、數(shù)字孿生在一些理科虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用等等。但總的來(lái)說(shuō)，這些人機(jī)協(xié)同教育的實(shí)踐應(yīng)用還處于起步階段，特別是智能機(jī)器人進(jìn)入課堂的案例尚不多見(jiàn)。從技術(shù)角度，打造一個(gè)“機(jī)器人教師”需要做好哪些方面的準(zhǔn)備工作？

方海光：是這樣的，隨著以人工智能為代表的新技術(shù)的快速發(fā)展，人機(jī)協(xié)同教育正逐步顯現(xiàn)出獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，實(shí)踐應(yīng)用不斷推陳出新，重塑了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。

近年來(lái)，在上述六種人機(jī)協(xié)同教育類型中中，我們也進(jìn)行了若干實(shí)踐探索。具體到智能機(jī)器人的教學(xué)實(shí)踐中，確實(shí)需要一定的實(shí)施條件。

因?yàn)橐粋€(gè)可用于教學(xué)的智能機(jī)器人，除了要有一個(gè)機(jī)器人的實(shí)體，還要有大量的教育專業(yè)的內(nèi)容支撐。從技術(shù)角度，它涵蓋了機(jī)器人制造、知識(shí)圖譜、教育領(lǐng)域垂直大模型等關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)，在教育內(nèi)容開(kāi)發(fā)、教學(xué)策略設(shè)計(jì)、教育心理應(yīng)用等專業(yè)化方面的支持也尤為重要。只有把技術(shù)和教育專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行有效整合，才能讓智能機(jī)器人在教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。此外，在實(shí)施中還需考慮到智能交互、情景感知等技術(shù)的運(yùn)用，以及社會(huì)接受度、倫理道德與法律等方面的影響因素。

總的來(lái)說(shuō)，要想讓智能機(jī)器人進(jìn)課堂，需要從機(jī)器人硬件制造、教育軟件開(kāi)發(fā)、教育內(nèi)容提供到教育系統(tǒng)集成，形成一個(gè)完整、成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。雖然，目前還只有小范圍實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的探索，但我相信，以中國(guó)現(xiàn)階段的機(jī)器人技術(shù)、大模型技術(shù)的發(fā)展勢(shì)頭，加上從國(guó)家到各地區(qū)對(duì)教育數(shù)字化、人工智能教育的重視，“機(jī)器人教師”出現(xiàn)在課堂上已經(jīng)不是一件遙遠(yuǎn)的事情了。

魏寧：您能否為老師們呈現(xiàn)一個(gè)完整的智能機(jī)器人的教學(xué)案例，供大家參考？

方海光：好的，我和大家分享一個(gè)人機(jī)協(xié)同的“雙師課堂”案例，它屬于基于智能機(jī)器人的人機(jī)協(xié)同教育，其中出場(chǎng)的機(jī)器人教師“小娜”是我們團(tuán)隊(duì)研發(fā)的智能機(jī)器人。

該教學(xué)案例是某校六年級(jí)的一節(jié)語(yǔ)文課，題目是《六月二十七日望湖樓醉書》。值得一提的是，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，包括教學(xué)流程的規(guī)劃、教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)資源的推薦，都是在小娜幫助下完成的，大大提高了課前準(zhǔn)備的效率和質(zhì)量。

本節(jié)課一開(kāi)始，授課教師就向全班同學(xué)介紹了智能機(jī)器人“小娜”，小娜向同學(xué)們自我介紹：“同學(xué)們好！我是小娜，在上課的過(guò)程中，我會(huì)盡力幫助大家，希望和大家一起度過(guò)愉快的40分鐘，現(xiàn)在讓我們一起來(lái)探索知識(shí)的奧秘吧。”

接下來(lái)，小娜出示畫面，請(qǐng)學(xué)生猜測(cè)對(duì)應(yīng)的古詩(shī)句和詩(shī)人，在同學(xué)們爭(zhēng)相回答后，小娜根據(jù)大家的回答進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)做出評(píng)價(jià)。通過(guò)機(jī)器人教師與學(xué)生之間的互動(dòng)游戲，在增加課堂趣味性的同時(shí)，幫助學(xué)生了解詩(shī)人和詩(shī)句，漸漸進(jìn)入古詩(shī)的意境。

下一環(huán)節(jié)是詳細(xì)解析《六月二十七日望湖樓醉書》以及詩(shī)人蘇軾，在此過(guò)程中，機(jī)器人教師小娜向?qū)W生出示蘇軾的生平、時(shí)代背景及其政治遭遇，并生成蘇軾生平的時(shí)間線，幫助學(xué)生理解詩(shī)歌內(nèi)容與蘇軾個(gè)人經(jīng)歷之間的緊密聯(lián)系。在學(xué)生回答問(wèn)題后，小娜對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)再次進(jìn)行總結(jié)。

本詩(shī)寫的是雨，很多詩(shī)人都曾以雨為題材進(jìn)行創(chuàng)作，為了拓展學(xué)生的視野，同時(shí)為了將不同詩(shī)歌中的“雨意”進(jìn)行對(duì)比，課堂中進(jìn)行了一場(chǎng)以“雨”為主題的飛花令游戲。游戲的方式是由小娜隨機(jī)生成一個(gè)數(shù)字，對(duì)應(yīng)學(xué)生的學(xué)號(hào)，選中的學(xué)生與小娜進(jìn)行飛花令游戲，看誰(shuí)說(shuō)得又快又準(zhǔn)，這也是本節(jié)課的高潮，讓學(xué)生興味盎然。

以上我重點(diǎn)呈現(xiàn)了本節(jié)課中智能機(jī)器人的表現(xiàn)，就整節(jié)課來(lái)說(shuō)，圍繞教學(xué)目標(biāo)，人類教師與機(jī)器人教師展開(kāi)緊密配合，順利完成各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，智能機(jī)器人的引入，也給課堂教學(xué)增添了新的活力。

魏寧：課后老師和同學(xué)們的反映如何？

方海光：在本節(jié)課后，我們第一時(shí)間對(duì)教師和學(xué)生進(jìn)行了訪談。授課教師表示，智能機(jī)器人的加入，讓課堂的對(duì)話深度明顯加強(qiáng)了，也有助于學(xué)生更好地理解古詩(shī)的背景、意境，詩(shī)人的經(jīng)歷、情感，對(duì)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了很好的助力。學(xué)生們則普遍認(rèn)為對(duì)這種新穎的教學(xué)方式有濃厚的興趣。

本節(jié)課的聽(tīng)課專家也對(duì)人機(jī)協(xié)同的“雙師課堂”給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為智能機(jī)器人在動(dòng)態(tài)化資源生成、現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)答疑等方面表現(xiàn)出色，這一創(chuàng)新的教學(xué)形式極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式和師生關(guān)系。

同時(shí)，大家也都表示，期望未來(lái)智能機(jī)器人能具備更強(qiáng)大的情感支持功能。

人機(jī)協(xié)同教育：

教師準(zhǔn)備與未來(lái)展望

魏寧：您向我們介紹了人機(jī)協(xié)同教育在組織形式和樣態(tài)上的分類，也分享了智能機(jī)器人的教學(xué)案例。人機(jī)協(xié)同教育突破了傳統(tǒng)教學(xué)的模式，也給教師帶來(lái)了全新的挑戰(zhàn)。通過(guò)您的研究和實(shí)踐經(jīng)歷，您覺(jué)得在人機(jī)協(xié)同教育的過(guò)程中，教師應(yīng)做好哪些準(zhǔn)備，才能保障人機(jī)協(xié)同教育的成功實(shí)施？

方海光：人機(jī)協(xié)同教育絕不僅僅是簡(jiǎn)單地在課堂上增加了“機(jī)”這樣一個(gè)角色，不論是教學(xué)智能體，還是智能機(jī)器人，它們的引入，都突破了原有的教學(xué)空間，重塑了課堂中師生的認(rèn)知方式、行為模式，推動(dòng)課堂教學(xué)向更加智能化、個(gè)性化、高效化的方向邁進(jìn)，進(jìn)而變革課堂教學(xué)。

因此，以智能機(jī)器人為代表的人機(jī)協(xié)同教育對(duì)教師提出了更高的要求，教師要想駕馭人機(jī)協(xié)同教育、取得理想的教學(xué)效果，就必須超越單一的技術(shù)層面，深入探索、構(gòu)建以教學(xué)目標(biāo)、需求為導(dǎo)向，以教學(xué)效果為核心的人機(jī)協(xié)同教學(xué)設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)在課堂中的深層次融合。

以智能機(jī)器人為例，教師首先要做的是明確教學(xué)內(nèi)容，確定本節(jié)課的教學(xué)主題和任務(wù)。不同的教學(xué)任務(wù)會(huì)指向不同的應(yīng)用場(chǎng)景，如新授課注重知識(shí)傳授、作業(yè)課側(cè)重學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)、復(fù)習(xí)課側(cè)重幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)課側(cè)重科學(xué)探究和實(shí)踐操作，這將為智能機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景的選擇提供依據(jù)。

其次，要選定教學(xué)方法，需綜合考慮教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生情況、資源狀況等因素。在明確教學(xué)內(nèi)容、方法的基礎(chǔ)上，厘清教學(xué)需求，依據(jù)需求選擇適配的智能機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景。例如，智能機(jī)器人可以勝任陳述性知識(shí)的講解，那么在新授課中，可以在情境導(dǎo)入時(shí)扮演教師角色等。

總之，智能機(jī)器人自身的功能決定了它能夠勝任的場(chǎng)景，而教師將決定這些場(chǎng)景匹配哪些教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法。數(shù)字孿生、虛擬化身的應(yīng)用也應(yīng)遵循同樣的思考模式。

魏寧：當(dāng)人機(jī)協(xié)同越來(lái)越多地出現(xiàn)在教育教學(xué)場(chǎng)景中時(shí)，教師還是非常需要一個(gè)能夠幫助自己進(jìn)行人機(jī)協(xié)同教學(xué)設(shè)計(jì)的思考框架，這方面您有什么好的建議？

方海光：是的，教師在開(kāi)始嘗試進(jìn)行人機(jī)協(xié)同教育的時(shí)候，非常需要一個(gè)好的支架來(lái)幫助自己構(gòu)建一個(gè)有效的人機(jī)協(xié)同教學(xué)設(shè)計(jì)方案。著名教育心理學(xué)家和教育技術(shù)學(xué)家羅伯特·加涅曾提出過(guò)“九大教學(xué)事件”理論，該理論為傳統(tǒng)教學(xué)提供了清晰的結(jié)構(gòu)框架，提升了教學(xué)活動(dòng)的連貫性和有效性。我認(rèn)為，在人機(jī)協(xié)同教育中，加涅的“九大教學(xué)事件”理論依然可以為教師提供適用的、有效的指導(dǎo)，幫助教師建立起人機(jī)協(xié)同教育的應(yīng)用框架。在這“九大教學(xué)事件”中，數(shù)字孿生、虛擬化身、智能機(jī)器人都能不同程度地實(shí)現(xiàn)相關(guān)目標(biāo)，為了便于敘述，我就把它們統(tǒng)稱為“智能機(jī)器”，下面具體予以說(shuō)明。

1.引起注意。在人機(jī)協(xié)同教育中，“引起注意”包含兩個(gè)層次的含義：第一，引起學(xué)生的注意，智能機(jī)器可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而營(yíng)造出更積極的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生沉浸其中，進(jìn)入深度學(xué)習(xí)狀態(tài)；第二，引起教師的注意，為教師實(shí)時(shí)提供學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，以便教師及時(shí)介入，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)。

2.定制學(xué)習(xí)目標(biāo)。在人機(jī)協(xié)同教育中，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)隨著學(xué)習(xí)進(jìn)程的推進(jìn)和學(xué)生能力的提升不斷調(diào)整，智能機(jī)器將為教師提供學(xué)生的表現(xiàn)數(shù)據(jù)，教師保障學(xué)習(xí)目標(biāo)始終位于學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”。

3.規(guī)劃建橋路徑。教師在智能機(jī)器輔助下，深入了解學(xué)生的原有知識(shí)基礎(chǔ)，策劃多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，以保障學(xué)生順利將新知識(shí)融入已有知識(shí)中。在這一過(guò)程中，智能機(jī)器可以提供關(guān)鍵的個(gè)性化習(xí)題、互動(dòng)思維導(dǎo)圖以及其他創(chuàng)新性學(xué)習(xí)工具，更好地激活學(xué)生的記憶，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)搭建“穩(wěn)固的橋梁”。

4.呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。智能機(jī)器將遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，依據(jù)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)風(fēng)格和需求，以多樣化的方式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，保障學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

5.提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)。智能機(jī)器可通過(guò)數(shù)據(jù)分析和推薦算法，為學(xué)生提供定制化的學(xué)習(xí)材料和個(gè)性化指導(dǎo)，并根據(jù)學(xué)生的實(shí)時(shí)反饋，動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)材料的難度和范圍，確保學(xué)習(xí)活動(dòng)位于學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”。

6.引發(fā)行為表現(xiàn)。智能機(jī)器可以通過(guò)練習(xí)、體驗(yàn)、探究等不同的活動(dòng)方式評(píng)估學(xué)生的認(rèn)知水平，從而為教師提供反饋，教師基于反饋結(jié)論，設(shè)計(jì)更具針對(duì)性的教學(xué)活動(dòng)，回應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為表現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知進(jìn)階。

7.適時(shí)給予反饋。在人機(jī)協(xié)同教育過(guò)程中，反饋連接了智能機(jī)器、教師和學(xué)生三者。其中，智能機(jī)器對(duì)學(xué)生的反饋能夠?yàn)閷W(xué)生提供及時(shí)的指導(dǎo)和建議，而智能機(jī)器和教師之間的相互反饋則是人機(jī)協(xié)同教育中反饋機(jī)制的核心。

8.評(píng)估學(xué)習(xí)結(jié)果。智能機(jī)器可以通過(guò)在線測(cè)試或作業(yè)自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)，對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，不但減輕了教師的工作負(fù)擔(dān)，還提高了評(píng)估的效率和準(zhǔn)確性。

9.鞏固遷移。智能機(jī)器通過(guò)高度仿真的模擬環(huán)境，為學(xué)生提供接近真實(shí)世界的實(shí)踐環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到新的情境中，達(dá)到鞏固知識(shí)和遷移的目的。

一次完整的人機(jī)協(xié)同教育教學(xué)的實(shí)施，是以構(gòu)建框架為基礎(chǔ)，逐步厘清教師、學(xué)生、智能機(jī)器三者在上述“九大教學(xué)事件”中的協(xié)同形式，從而得以順利開(kāi)展的。

魏寧：我們相信，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，人機(jī)協(xié)同教育將呈現(xiàn)出更加廣闊的前景。但與此同時(shí)，人機(jī)協(xié)同教育也會(huì)給教師帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)，您認(rèn)為，人機(jī)協(xié)同教育對(duì)教師提出了哪些新要求？

方海光：任何時(shí)代的課堂，教師都是核心角色，人機(jī)協(xié)同時(shí)代也不例外。在人機(jī)協(xié)同時(shí)代，教師的協(xié)同素養(yǎng)和能力至關(guān)重要，提升教師的協(xié)同素養(yǎng)也是應(yīng)對(duì)人機(jī)協(xié)同教育的必然要求。

具體來(lái)說(shuō)，教師需要具備熟練的技術(shù)應(yīng)用能力，知道如何開(kāi)展人機(jī)協(xié)同教育的教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施與評(píng)價(jià)。其核心是，要充分理解人機(jī)協(xié)同教育對(duì)傳統(tǒng)教育教學(xué)方式帶來(lái)的變革，人機(jī)協(xié)同強(qiáng)調(diào)的是人類與智能機(jī)器間的緊密合作，利用技術(shù)構(gòu)建一個(gè)更具互動(dòng)性、個(gè)性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度和深度，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的優(yōu)化、創(chuàng)新，這是教師協(xié)同素養(yǎng)的重要表現(xiàn)。

為了有效應(yīng)對(duì)人機(jī)協(xié)同教育，有必要對(duì)教師開(kāi)展相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容包括人機(jī)協(xié)同教育的基本概念、原理，人機(jī)協(xié)同教育的相關(guān)技術(shù)、方法等。學(xué)校要加強(qiáng)基于人機(jī)協(xié)同“雙師課堂”的教研活動(dòng)。我們還建議各地區(qū)、學(xué)校在準(zhǔn)備實(shí)施人機(jī)協(xié)同教育時(shí)，出臺(tái)相應(yīng)的“人機(jī)協(xié)同教育應(yīng)用指南”，以幫助教師更好地開(kāi)展人機(jī)協(xié)同教學(xué)設(shè)計(jì)。

魏寧：人機(jī)協(xié)同教育的逐步開(kāi)展，無(wú)疑將對(duì)未來(lái)的課堂教學(xué)乃至學(xué)校教育產(chǎn)生沖擊和影響。您如何看待人機(jī)協(xié)同教育給未來(lái)教育帶來(lái)的變革？

方海光：在即將到來(lái)的人機(jī)協(xié)同時(shí)代，人與智能機(jī)器“雙師”課堂的出現(xiàn)，將推動(dòng)傳統(tǒng)教學(xué)模式的變革與重構(gòu)，這無(wú)疑將給課堂教學(xué)帶來(lái)深刻的變革。

首先，教師角色將發(fā)生深刻轉(zhuǎn)變。在人機(jī)協(xié)同教育中，教師不再僅僅是知識(shí)的傳遞者，智能機(jī)器可以在一定程度上分擔(dān)教師的教學(xué)工作。但是，我們必須看到，當(dāng)前的智能機(jī)器還無(wú)法真正理解學(xué)生的內(nèi)在需求，也無(wú)法感知學(xué)生的實(shí)時(shí)情感變化，這些還只能通過(guò)教師的觀察來(lái)把握。更為重要的是，教師要成為學(xué)生價(jià)值觀念的引領(lǐng)者、正向情感塑造的導(dǎo)師和創(chuàng)新思維的啟發(fā)者。例如，針對(duì)某歷史事件的討論，教師能夠引導(dǎo)學(xué)生多角度地審視問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和多元文化理解能力，這樣的深度思考、價(jià)值引領(lǐng)，目前的智能機(jī)器還難以勝任。這也告訴我們，在人機(jī)協(xié)同時(shí)代，教師的作用依然是不可替代的，智能機(jī)器釋放了教師的潛能，教師應(yīng)更加專注于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)、價(jià)值觀的塑造、情感態(tài)度的引導(dǎo)以及創(chuàng)新能力的激發(fā)。

其次，學(xué)習(xí)方式將發(fā)生深刻轉(zhuǎn)變。不論是數(shù)字孿生、虛擬化身還是智能機(jī)器人，它們的引入，都將打破傳統(tǒng)課堂的時(shí)空限制，重塑學(xué)生的學(xué)習(xí)模式與路徑，給學(xué)生營(yíng)造出全新的、更具沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境。這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境更有利于基于真實(shí)情境的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的開(kāi)展，更有助于團(tuán)隊(duì)合作以及人機(jī)共研解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

魏寧：最后，您對(duì)人機(jī)協(xié)同教育的前景有何展望？對(duì)人機(jī)協(xié)同時(shí)代的教師有何期待？

方海光：展望未來(lái)，人類與智能機(jī)器深度融合的人機(jī)協(xié)同教育將成為教育發(fā)展的必由之路。在人機(jī)協(xié)同時(shí)代，學(xué)生、教師、智能機(jī)器之間將構(gòu)建起一個(gè)新型的學(xué)習(xí)共同體，即新型的人機(jī)協(xié)同“三元課堂”。三者通過(guò)不斷地交流、研討以及彼此的分享，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步與成長(zhǎng)，這將是一個(gè)“人機(jī)共生”的時(shí)代，也必將是一個(gè)創(chuàng)造力勃發(fā)的時(shí)代。

但需要我們牢記的是，人機(jī)協(xié)同的本質(zhì)不是智能機(jī)器替代人，而是讓智能機(jī)器成為教學(xué)中師生最靠譜的“隊(duì)友”和伙伴。

魏寧：感謝方教授和大家分享關(guān)于人機(jī)協(xié)同教育的思考，希望對(duì)老師們有所啟發(fā)，也期望更多的老師勇于嘗試、探索人機(jī)協(xié)同教育這一全新的教育教學(xué)方式，不斷創(chuàng)新教育教學(xué)新樣態(tài)。

方海光：感謝《中國(guó)信息技術(shù)教育》雜志對(duì)人機(jī)協(xié)同教育的關(guān)注，期待更多的中小學(xué)教師成為未來(lái)人機(jī)協(xié)同時(shí)代的領(lǐng)跑者和引路人。

文章刊登于《中國(guó)信息技術(shù)教育》

2025年第14期

引用請(qǐng)注明參考文獻(xiàn)：

方海光 魏寧 .人機(jī)協(xié)同教育：未來(lái)教育發(fā)展的必由之路 [J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2025（14）：4-10 .

歡迎訂閱

識(shí)別上方二維碼即可訂閱