一艘虛擬潛艇可能允許學(xué)生將學(xué)習(xí)場(chǎng)景縮小到微觀水平，調(diào)查在巖石池表面下發(fā)生的自然過(guò)程，或者給學(xué)生設(shè)置條件，能夠去探索一座核電站，甚至穿越到古羅馬或外行星。
《美國(guó)2010國(guó)家教育技術(shù)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱NETP/2010）通過(guò)回顧和總結(jié)近三十年來(lái)企業(yè)部門應(yīng)用信息技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，一針見(jiàn)血地提出“如果想要看到教育生產(chǎn)力的顯著提升，就需要實(shí)現(xiàn)由技術(shù)支持的、重大的教育結(jié)構(gòu)性變革，而不是漸進(jìn)式的修修補(bǔ)補(bǔ)”。同時(shí)，我國(guó)頒布的《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2021年）》給出了新的定位：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須高度重視。”規(guī)劃為解決“如何使信息技術(shù)真正對(duì)教育發(fā)展產(chǎn)生革命性影響”這個(gè)問(wèn)題找到明確的方向。
可見(jiàn)，技術(shù)與教育的深度融合體現(xiàn)在學(xué)校教育層面上，主要表現(xiàn)為信息技術(shù)（AI）對(duì)課堂教學(xué)的深層次變革。
智能輔助系統(tǒng)和教育機(jī)器人實(shí)現(xiàn)技術(shù)融合效應(yīng)的潛能
學(xué)校教育環(huán)境正發(fā)生顛覆性變化：自20世紀(jì)90年代以來(lái)，以多媒體計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通信為標(biāo)志的信息技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于學(xué)校教育，走進(jìn)我們的學(xué)校教室，現(xiàn)如今的教室早已不是傳統(tǒng)意義上由黑板、粉筆、課桌、座椅以及書本和鋼筆構(gòu)成的，由先進(jìn)技術(shù)配置的多功能/多媒體教室包括現(xiàn)代五大件和五小件。然而，信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用成效卻并不明顯，教學(xué)環(huán)境被現(xiàn)代技術(shù)不斷豐富和更新的同時(shí)，也面臨著由技術(shù)帶來(lái)的、無(wú)法回避的教學(xué)困境：如教學(xué)內(nèi)容冗雜堆砌，不利于學(xué)生消化；教學(xué)內(nèi)容逐頁(yè)呈現(xiàn)，割裂了內(nèi)在的結(jié)構(gòu)聯(lián)系；被軟件控制的程序一旦鎖定，教學(xué)將嚴(yán)重受限；固定配置的座椅導(dǎo)致教學(xué)活動(dòng)單一；設(shè)備更新遲緩，技術(shù)難以滿足學(xué)生探究需求；電子白板自身的局限性導(dǎo)致師生、生生互動(dòng)缺失。
以前，“信息技術(shù)”只被看作是一種工具、手段，大多數(shù)仍然停留在教育手段和方法的改進(jìn)上，在教育效率和效益影響力上，信息技術(shù)似乎成了可有可無(wú)、錦上添花的東西。我們不禁發(fā)問(wèn)：從教師的視角而言，課堂教育技術(shù)應(yīng)用是否真正有效支持教學(xué)？在技術(shù)的支持下教師能否騰出時(shí)間優(yōu)化課程教學(xué)，并能感受到學(xué)生是否從中受益？從學(xué)生的視角，技術(shù)是否真正有效地支持學(xué)習(xí)，學(xué)生是否能夠深度地投入學(xué)習(xí)過(guò)程并獲得好奇、敬畏、滿足等積極的情感體驗(yàn)？技術(shù)與教育的融合效應(yīng)值得期待。
事實(shí)上，現(xiàn)代教育技術(shù)的本質(zhì)并不只是“使用什么教學(xué)”，更應(yīng)是怎樣教學(xué)，即運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)信息技術(shù)來(lái)優(yōu)化教育教學(xué)過(guò)程，達(dá)到提高教育教學(xué)效果、效率及效益的三重目標(biāo)。在具體體現(xiàn)上，除了對(duì)教育環(huán)境的提升和改善、對(duì)教學(xué)資源（含各種學(xué)習(xí)工具軟件）豐富及優(yōu)化之外，最為關(guān)鍵的就是在信息化教學(xué)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)教育思想、教學(xué)觀念、教學(xué)方式以及課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的根本性變革。而AIED（智能輔助系統(tǒng)/教育機(jī)器人）技術(shù)所具有的靈活性、包容性、個(gè)性化和有效性等特征，將最大限度地與教育教學(xué)有效結(jié)合，具體在以下領(lǐng)域中發(fā)揮潛能：
人工智能將釋放教師生產(chǎn)力，成為教師角色轉(zhuǎn)變的催化劑
眾所周知，早期的信息通信系統(tǒng)由于專家系統(tǒng)/知識(shí)模型領(lǐng)域的技術(shù)局限，在學(xué)科資源以及知識(shí)領(lǐng)域一直受限，只能應(yīng)用于知識(shí)和邏輯結(jié)構(gòu)清晰的自然學(xué)科，如低階段的數(shù)學(xué)、物理等。隨著AI（人工智能）核心技術(shù)如知識(shí)表征方法以及自然語(yǔ)言系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用，學(xué)科資源領(lǐng)域得到了拓展，歷史、語(yǔ)言類等社會(huì)學(xué)科的專家系統(tǒng)開發(fā)，知識(shí)建構(gòu)獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步，將來(lái)的智能教學(xué)系統(tǒng)將逐步包含電子工程、管理類等應(yīng)用學(xué)科領(lǐng)域，智能教學(xué)系統(tǒng)也將更廣泛地應(yīng)用于教育培訓(xùn)以及職業(yè)教育中。
在教師角色轉(zhuǎn)換上，人工智能技術(shù)的增加應(yīng)成為教師角色轉(zhuǎn)變的催化劑，傳統(tǒng)的備課、課堂講授、答疑輔導(dǎo)和作業(yè)批改等教學(xué)環(huán)節(jié)將不必再是教師的專屬：如輔導(dǎo)答疑任務(wù)可以由虛擬代理來(lái)替代，作業(yè)批改可以由學(xué)習(xí)伙伴或系統(tǒng)來(lái)支持。智能輔助系統(tǒng)/教育機(jī)器人通過(guò)承擔(dān)教師的某些任務(wù)，幫教師從日常繁瑣耗時(shí)的重復(fù)性工作中解放出來(lái)，把更多的精力投入到創(chuàng)新性和啟發(fā)性的教學(xué)活動(dòng)中。
在技術(shù)支持和認(rèn)知上，隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，教師不僅能獲得技術(shù)人員的及時(shí)支持，還能深度了解人工智能系統(tǒng)的功能，對(duì)全新的人工智能產(chǎn)品做出合理的評(píng)價(jià)和判斷；同時(shí)，教師的能力結(jié)構(gòu)也將發(fā)生解構(gòu)與重構(gòu)， AI技術(shù)應(yīng)用將激發(fā)教師的研究能力，提出與數(shù)據(jù)相關(guān)的最有價(jià)值的問(wèn)題，并引導(dǎo)學(xué)生使用數(shù)據(jù)分析的方法。
在管理協(xié)作上，將培養(yǎng)新的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和管理能力，除了常見(jiàn)的教學(xué)助理，每位教師會(huì)配備人工智能助手，協(xié)作承擔(dān)起教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中可重復(fù)性的、程式性的、靠記憶、靠反復(fù)練習(xí)的教學(xué)模塊，教師將集中在情感的交互、個(gè)性化的引導(dǎo)、創(chuàng)造性思維的開發(fā)上面，不斷為教師效率賦能。
人工智能技術(shù)將激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能
數(shù)字環(huán)境下成長(zhǎng)起來(lái)的新一代學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境提出了更高訴求，固定的、單一有限的學(xué)習(xí)空間和場(chǎng)景將被打破，智能輔助系統(tǒng)/教育機(jī)器人將使移動(dòng)學(xué)習(xí)、實(shí)景學(xué)習(xí)成為可能。人工智能可以使用簡(jiǎn)單的方法來(lái)增強(qiáng)虛擬世界，使它能夠與學(xué)生交互并以更自然的方式響應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為要求。許多研究也表明，沉浸在智能虛擬現(xiàn)實(shí)中可以提高教育水平，使學(xué)生能夠構(gòu)建對(duì)所探索的世界的個(gè)人理解。
智能輔助系統(tǒng)/教育機(jī)器人的應(yīng)用在不斷拓展知識(shí)領(lǐng)域和知識(shí)類型的過(guò)程中將不斷創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式，協(xié)作學(xué)習(xí)、游戲化式學(xué)習(xí)等新的學(xué)習(xí)模式將成為可能。例如，人工智能可以充當(dāng)智能虛擬代理，即在學(xué)習(xí)“任務(wù)”中扮演教師、專家，或者扮演被指導(dǎo)者或?qū)W習(xí)同伴的角色，訪問(wèn)專業(yè)的專家系統(tǒng)，使所有學(xué)習(xí)者獲得最適合他們需要的學(xué)習(xí)資源；人工智能技術(shù)還可以通過(guò)個(gè)人參與者的信息，以學(xué)習(xí)者模型的形式，組成一個(gè)最適合完成特定協(xié)作任務(wù)的學(xué)習(xí)者共同體。還可以設(shè)計(jì)游戲式的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，隨著游戲中故事的展開，從游戲和玩家那里獲取信息，并基于這些信息，使用人工智能算法來(lái)確定采用哪些適合的學(xué)習(xí)行動(dòng)。
AIED（智能輔助系統(tǒng)/教育機(jī)器人）通過(guò)模仿學(xué)習(xí)者的認(rèn)知和情感狀態(tài)，能將學(xué)習(xí)活動(dòng)與學(xué)習(xí)者的認(rèn)知需求和情感狀態(tài)相匹配，保證學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生的深度投入；不僅激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、保持好奇心并通過(guò)學(xué)習(xí)成就獲得滿足，同時(shí)促進(jìn)消極情感（挫折、混淆、迷惑、放棄）向積極情感（好奇心、專注）的正向轉(zhuǎn)化；智能輔助系統(tǒng)/教育機(jī)器人利用對(duì)話讓學(xué)生參與蘇格拉底式的開放式學(xué)習(xí)模式，促進(jìn)反思和自我意識(shí)；采用元認(rèn)知支架提供動(dòng)態(tài)幫助，提高學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)和參與程度；使用社會(huì)模擬模型，通過(guò)理解文化和社會(huì)規(guī)范，使學(xué)生能夠與目標(biāo)語(yǔ)言使用對(duì)象進(jìn)行更充分的接觸。
?。ㄗ髡邽殚L(zhǎng)江學(xué)者、北京師范大學(xué)智慧學(xué)習(xí)研究院院長(zhǎng)）