智能認(rèn)知工具與課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)變革

摘要：隨著智能時(shí)代的來臨，人類本身的認(rèn)知能力已無法滿足處理海量信息的需求，需借助智能認(rèn)知工具來拓展人類的認(rèn)知邊界以順應(yīng)時(shí)代變化。未來課堂教學(xué)也將融入智能認(rèn)知工具，以促進(jìn)教育發(fā)展。智能認(rèn)知工具的加入，會(huì)導(dǎo)致課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變革，其關(guān)鍵要素變革為教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、智能認(rèn)知工具，形成新的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐。在這種教學(xué)結(jié)構(gòu)下，由于將智能認(rèn)知工具所提供的信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)在認(rèn)知具有挑戰(zhàn)性，因此應(yīng)當(dāng)利用智能認(rèn)知工具形成一種以素養(yǎng)發(fā)展為核心的深度教學(xué)模式，從而促進(jìn)教育教學(xué)發(fā)展，培養(yǎng)出更多有助于未來社會(huì)發(fā)展的新型人才。

關(guān)鍵詞：智能認(rèn)知工具；教學(xué)結(jié)構(gòu)；教學(xué)模式；核心素養(yǎng)導(dǎo)向的深度教學(xué)

隨著智能時(shí)代的來臨，我們的社會(huì)經(jīng)歷巨變，從宏觀架構(gòu)到微觀生活都將被重塑。一方面，新型人工智能技術(shù)正蓬勃發(fā)展，深度學(xué)習(xí)算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型、自然語言處理系統(tǒng)等技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理、策略優(yōu)化、人機(jī)交互等方面已展現(xiàn)出遠(yuǎn)超人類認(rèn)知能力的強(qiáng)大實(shí)力，深刻改變著人類的認(rèn)知邊界與行為模式。另一方面，知識(shí)信息正在呈爆炸式增長，然而，人腦受限于自身記憶、注意力與處理速度，僅依靠自身難以很好地甄別、整合和運(yùn)用海量且復(fù)雜的知識(shí)信息，以滿足社會(huì)需求。而人工智能工具所蘊(yùn)含的內(nèi)容能夠作為人類大腦的延伸，因此，面對(duì)這些變化，將人工智能工具作為認(rèn)知工具用于增強(qiáng)人們的認(rèn)知能力已經(jīng)成為必然。[1]在未來的教育教學(xué)工作中，應(yīng)當(dāng)融入智能認(rèn)知工具，從而促進(jìn)人機(jī)協(xié)同學(xué)習(xí)，[2]以應(yīng)對(duì)時(shí)代的變化。伴隨著智能認(rèn)知工具逐漸納入課堂教學(xué)當(dāng)中，原本的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)以及教學(xué)理念也將發(fā)生變革，只有把握好這些新的改變，才能夠更好地順應(yīng)時(shí)代變化，利用智能技術(shù)賦能教育教學(xué)。

我們?cè)撊绾握J(rèn)識(shí)智能認(rèn)知工具

智能認(rèn)知工具是指能夠支撐人類認(rèn)知能力拓展的工具。智能認(rèn)知工具通常包括智能技術(shù)、智能裝備及智能設(shè)備。[3]其作為個(gè)體獲取外部知識(shí)信息的中介，將內(nèi)部的知識(shí)信息網(wǎng)絡(luò)與外部的知識(shí)信息形成新的連接，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知能力的延伸。在教育教學(xué)中，智能認(rèn)知工具通過引導(dǎo)學(xué)生深度解析知識(shí)信息、精準(zhǔn)提煉關(guān)鍵要點(diǎn)、推動(dòng)創(chuàng)新性思維轉(zhuǎn)化，并以科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)為學(xué)生提供客觀的學(xué)習(xí)評(píng)估機(jī)制，從而提升其認(rèn)知能力并促進(jìn)思維發(fā)展，其作用體現(xiàn)在支持學(xué)生進(jìn)行問題建模、提供思維支架、實(shí)現(xiàn)思維連接、推動(dòng)思維整合與延展，全面賦能教育教學(xué)。

問題建模：打造真實(shí)情境與規(guī)律認(rèn)知。智能認(rèn)知工具可通過生成貼合實(shí)際世界的仿真情境，構(gòu)建科學(xué)化的數(shù)據(jù)環(huán)境，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)性探索和反饋了解事物間的關(guān)系，幫助學(xué)生掌握系統(tǒng)性問題解決的方法。通過持續(xù)的情境體驗(yàn)，學(xué)生能夠逐步理解并內(nèi)化真實(shí)問題的內(nèi)在規(guī)律，提升自主解決復(fù)雜問題的能力。此外，智能認(rèn)知工具擁有的機(jī)器學(xué)習(xí)與自適應(yīng)能力，不僅能夠優(yōu)化與學(xué)生的互動(dòng)體驗(yàn)，還能自主積累并遷移知識(shí)模型。

思維支架：個(gè)性化的認(rèn)知支持。通過實(shí)時(shí)采集學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的數(shù)據(jù)，智能認(rèn)知工具能夠生成動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)者畫像，針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知難點(diǎn)提供多樣化的思維支架，包括問題引導(dǎo)支架、概念強(qiáng)化支架和案例分析支架等，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和反饋，動(dòng)態(tài)調(diào)整支架的復(fù)雜度與內(nèi)容形式，確保學(xué)習(xí)支持始終適應(yīng)學(xué)生的能力水平。

思維連接：跨領(lǐng)域信息整合與意義建構(gòu)。單一領(lǐng)域的知識(shí)掌握已無法滿足未來人才的需求。智能認(rèn)知工具通過整合多模態(tài)資源（如文本、圖像、音頻、視頻等），激發(fā)學(xué)生跨領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)、聯(lián)系的能力。同時(shí)，在面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)，為學(xué)生提供多維度的解析，從而推動(dòng)其批判性、綜合性思維的發(fā)展。這種基于技術(shù)賦能的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，既強(qiáng)化了學(xué)生的外部信息連接能力，也助力其內(nèi)部認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的組織與優(yōu)化。

思維整合：構(gòu)建深度理解與創(chuàng)新思維。智能認(rèn)知工具的高效反饋與多樣化資源支持能夠通過跨領(lǐng)域知識(shí)整合啟發(fā)學(xué)生從多角度思考，從宏觀與微觀兩個(gè)層面洞悉問題，為構(gòu)建具有實(shí)踐價(jià)值的創(chuàng)新方案提供支持。同時(shí)，智能工具通過自身的學(xué)習(xí)與演化，能夠輔助學(xué)生實(shí)現(xiàn)認(rèn)知框架的迭代更新，幫助其在多維度上重新定義和解決問題。

思維延展：認(rèn)知增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)協(xié)同拓展。智能認(rèn)知工具能夠無縫連接海量的外部知識(shí)流，為個(gè)體的思維發(fā)展提供持續(xù)支持。通過智能算法的精準(zhǔn)分析和實(shí)時(shí)響應(yīng)，工具能夠快速篩選并推送與學(xué)生需求高度契合的知識(shí)內(nèi)容，這種以效率為導(dǎo)向的認(rèn)知增強(qiáng)機(jī)制，賦予了學(xué)生跨領(lǐng)域知識(shí)整合與遷移的能力。此外，智能認(rèn)知工具可以模擬復(fù)雜的真實(shí)情境，幫助學(xué)生在動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)環(huán)境中培養(yǎng)前瞻性的認(rèn)知能力，從而實(shí)現(xiàn)思維的深度延展。同時(shí)，其具備的團(tuán)隊(duì)協(xié)作與共享認(rèn)知功能，還能提升集體智慧在解決復(fù)雜問題中的效能。

智能認(rèn)知工具帶來教學(xué)結(jié)構(gòu)變革

當(dāng)前的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)主要為“主導(dǎo)—主體”教學(xué)結(jié)構(gòu)，包括4個(gè)關(guān)鍵要素，分別是教師、學(xué)生、教學(xué)媒體、教學(xué)內(nèi)容。隨著未來智能認(rèn)知工具逐漸融入課堂教學(xué)之中，課堂的教學(xué)結(jié)構(gòu)整體仍要遵循“主導(dǎo)—主體”教學(xué)結(jié)構(gòu)的要求，即將教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行有機(jī)融合，但是課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要素與要素間的相互作用關(guān)系會(huì)產(chǎn)生一定的變革。

一方面，是指教學(xué)結(jié)構(gòu)要素的作用變革。

教師教學(xué)的變革。教師在課堂中仍然要起到一定的主導(dǎo)作用，即組織學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)，培育學(xué)生的良好情操。在教學(xué)設(shè)計(jì)方面，將知識(shí)與真實(shí)情境相結(jié)合，發(fā)展學(xué)生的真實(shí)情境問題解決能力；在教學(xué)活動(dòng)規(guī)劃方面，將智能認(rèn)知工具嵌入到課堂教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生開展具身性、創(chuàng)造性的深度認(rèn)知活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同教學(xué)；在教學(xué)評(píng)價(jià)方面，合理利用智能認(rèn)知工具設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)任務(wù)，并對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)交互數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析，優(yōu)化與改進(jìn)教學(xué)行為，實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)一體化閉環(huán)。

學(xué)生學(xué)習(xí)的變革。學(xué)生在課堂中仍然處于主體地位，即對(duì)知識(shí)信息進(jìn)行主動(dòng)建構(gòu)，成為學(xué)習(xí)活動(dòng)、信息加工以及情感體驗(yàn)的主體。智能認(rèn)知工具能夠使學(xué)生獲取到更加豐富的知識(shí)信息，但是其僅能為學(xué)生承擔(dān)檢索、計(jì)算以及分析等非思維創(chuàng)造性任務(wù)。學(xué)生在利用智能認(rèn)知工具提供的內(nèi)容進(jìn)行信息加工時(shí)，必須明確自身“主心骨”的角色，以高度的自主意識(shí)與能動(dòng)意識(shí)進(jìn)行引導(dǎo)決策、價(jià)值判斷和意義生成等高階認(rèn)知活動(dòng)。

教學(xué)內(nèi)容的變革。在智能時(shí)代，應(yīng)以真實(shí)問題為核心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建跨學(xué)科問題情境，使學(xué)生在多樣化的學(xué)習(xí)背景中發(fā)展系統(tǒng)思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維。教學(xué)內(nèi)容的革新需充分依托智能認(rèn)知工具的支持，幫助學(xué)生快速建立對(duì)復(fù)雜問題的整體理解，培養(yǎng)學(xué)生深層次的認(rèn)知技能、跨文化視野及全球化思維，從而實(shí)現(xiàn)思維能力和核心素養(yǎng)的雙重發(fā)展。

智能認(rèn)知工具在課堂中取代教學(xué)媒體是必然。智能認(rèn)知工具不僅具備教學(xué)媒體的功能特性，還能夠承擔(dān)部分教師的工作。學(xué)生利用智能認(rèn)知工具的強(qiáng)大功能，可以探索發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的科學(xué)規(guī)律，建立出解決問題的模型。智能認(rèn)知工具在與學(xué)生協(xié)同解決問題的過程中，也會(huì)收集與學(xué)生的交互數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析與評(píng)估，促進(jìn)其反思與提升，最終實(shí)現(xiàn)問題的解決。

另一方面，是指教學(xué)結(jié)構(gòu)要素間相互作用關(guān)系的變革。

隨著智能認(rèn)知工具融入課堂，課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要素變?yōu)榻處?、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、智能認(rèn)知工具。智能認(rèn)知工具作為新的關(guān)鍵要素不僅直接變革了其與其他三個(gè)要素之間相互作用的關(guān)系，也使教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系發(fā)生了一定的變革。

智能認(rèn)知工具與學(xué)生之間相互促進(jìn)。智能認(rèn)知工具為學(xué)生提供了更加先進(jìn)的自學(xué)以及協(xié)作學(xué)習(xí)的平臺(tái)，通過實(shí)時(shí)的個(gè)性化認(rèn)知支持，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)自身高階思維的發(fā)展；協(xié)同解決問題時(shí)，機(jī)器自身的學(xué)習(xí)算法，也在豐富其內(nèi)在知識(shí)信息網(wǎng)絡(luò)，為學(xué)生提供更加精準(zhǔn)的交互體驗(yàn)。

教師與智能認(rèn)知工具協(xié)作互補(bǔ)。教師需要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)將智能認(rèn)知工具嵌入到合適的教學(xué)活動(dòng)之中；智能認(rèn)知工具本身具備的強(qiáng)大交互能力，將承擔(dān)部分教師的教學(xué)工作，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)支持。此外，也能夠?yàn)榻處煹慕虒W(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)規(guī)劃以及教學(xué)評(píng)價(jià)提供強(qiáng)有力的幫助。

智能認(rèn)知工具與教學(xué)內(nèi)容相互依賴。智能認(rèn)知工具的使用依賴于教學(xué)內(nèi)容；智能認(rèn)知工具為學(xué)生所提供的交互信息需要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行生成；情境化、跨學(xué)科、問題化的教學(xué)內(nèi)容需要通過智能認(rèn)知工具才能得以更好地呈現(xiàn)。

教師與學(xué)生仍應(yīng)保持教學(xué)相長。新的教學(xué)結(jié)構(gòu)中，教師不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、指導(dǎo)者，教學(xué)活動(dòng)的組織者與實(shí)施者，還應(yīng)當(dāng)作為學(xué)生使用智能認(rèn)知工具的規(guī)范者。學(xué)生通過與教師進(jìn)行交流獲取反饋，不僅能實(shí)現(xiàn)自身學(xué)習(xí)的進(jìn)步，也能令教師更加了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并思考如何改進(jìn)教學(xué)。

學(xué)生與教學(xué)內(nèi)容互動(dòng)共進(jìn)。在智能認(rèn)知工具的支持下，學(xué)生所能獲取到的教學(xué)內(nèi)容遠(yuǎn)超從前，需要通過更多的內(nèi)在思考，甄別出可靠的知識(shí)信息，并將知識(shí)進(jìn)行連接、整合，在實(shí)現(xiàn)深度認(rèn)知發(fā)展的同時(shí)促進(jìn)自身的思維能力發(fā)展與核心素養(yǎng)提升。

教師與教學(xué)內(nèi)容相輔相成。教師要為學(xué)生篩選、整合各類知識(shí)信息，同時(shí)挖掘跨學(xué)科知識(shí)信息間的關(guān)聯(lián)性，并將這些知識(shí)進(jìn)行情境化、問題化、規(guī)范化和結(jié)構(gòu)化處理，形成課堂的教學(xué)內(nèi)容，保障這些教學(xué)內(nèi)容不僅能夠使學(xué)生實(shí)現(xiàn)思維與核心素養(yǎng)的雙重發(fā)展，還能夠?yàn)橹悄苷J(rèn)知工具提供一定的有效信息支撐。

在智能認(rèn)知工具的參與下，課堂的教學(xué)結(jié)構(gòu)將發(fā)生巨大變革，在未來的課堂教學(xué)中，教師應(yīng)充分利用智能認(rèn)知工具的作用，尊重每名學(xué)生的獨(dú)特性，結(jié)合智能認(rèn)知工具獲取學(xué)生認(rèn)知狀態(tài)，為學(xué)生帶來最佳的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

智能認(rèn)知工具推進(jìn)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的深度教學(xué)

智能認(rèn)知工具本身蘊(yùn)含著海量的信息，但是如何將這些信息轉(zhuǎn)換為個(gè)體的內(nèi)在認(rèn)知具備挑戰(zhàn)性。因此，在智能時(shí)代變革后的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)下，應(yīng)當(dāng)以智能認(rèn)知工具為載體推進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，形成核心素養(yǎng)導(dǎo)向的深度教學(xué)模式。

借助智能認(rèn)知工具推進(jìn)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的深度教學(xué)。深度教學(xué)的核心要求是要在對(duì)知識(shí)本身進(jìn)行深刻理解的基礎(chǔ)上，深度參與體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際問題解決能力、協(xié)作能力以及信息素養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)更深層次的教學(xué)目標(biāo)。在深度教學(xué)中，學(xué)生需要一直進(jìn)行思考，基于自己的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)知識(shí)信息進(jìn)行加工處理，形成屬于自己的假設(shè)、推演，甚至獲得部分創(chuàng)新性的思想，并通過某種方式對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。[4]教師個(gè)體的精力難以為每名學(xué)生進(jìn)行深度教學(xué)，而智能認(rèn)知工具能夠?qū)崟r(shí)為學(xué)生提供思維支架，協(xié)助教師實(shí)現(xiàn)深度教學(xué)。

利用智能認(rèn)知工具推進(jìn)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的深度教學(xué)模式形成。形成核心素養(yǎng)導(dǎo)向的深度教學(xué)模式，需要教師進(jìn)一步優(yōu)化課堂的教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)流程設(shè)計(jì)。教師應(yīng)當(dāng)立足于真實(shí)存在的宏觀情境，從中拆解項(xiàng)目化問題情境，進(jìn)行課堂教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，并借助智能認(rèn)知工具開展教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過程中，通過教師傳授、同伴協(xié)作以及智能認(rèn)知工具所提供的知識(shí)信息，實(shí)現(xiàn)該情境知識(shí)的自主探索發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)生，完成從知識(shí)到能力到素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。

利用智能認(rèn)知工具達(dá)成核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)科能力指標(biāo)體系包含“學(xué)習(xí)理解”“應(yīng)用實(shí)踐”與“遷移創(chuàng)新”三個(gè)進(jìn)階的過程，[5]應(yīng)基于學(xué)科能力指標(biāo)體系，探究具體如何利用智能認(rèn)知工具優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，形成核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)。在智能認(rèn)知工具的配合下，教師能夠依據(jù)該學(xué)科能力指標(biāo)體系分階段設(shè)置對(duì)應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)，從而在新的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)下形成核心素養(yǎng)導(dǎo)向的深度教學(xué)模式。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生逐步拓展認(rèn)知邊界，學(xué)會(huì)如何將所學(xué)知識(shí)遷移到真實(shí)情境，并且與智能認(rèn)知工具協(xié)同探索發(fā)現(xiàn)解決路徑，實(shí)現(xiàn)自身高階思維的發(fā)展，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

在未來，智能認(rèn)知工具融入課堂已成為必然。借助智能認(rèn)知工具，教學(xué)過程應(yīng)實(shí)現(xiàn)一系列轉(zhuǎn)變，教學(xué)重點(diǎn)將從關(guān)注知識(shí)結(jié)論轉(zhuǎn)向重視知識(shí)解析，從單純教授具體概念深入到幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)觀念體系，從培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力提升至著重發(fā)展學(xué)生的綜合素養(yǎng)。教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)也需逐步調(diào)整，從碎片化知識(shí)傳授向整體化、結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系構(gòu)建轉(zhuǎn)變，從以知識(shí)結(jié)論為核心轉(zhuǎn)向強(qiáng)調(diào)學(xué)生思維過程的深度參與認(rèn)知活動(dòng)以及直觀呈現(xiàn)思維過程，從以習(xí)題練習(xí)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐劳姓鎸?shí)問題情境開展教學(xué)。

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責(zé)任編輯：徐楊