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生成式人工智能赋能乡村教育:影响机制与实践路径
摘要:生成式人工智能技术飞速发展,且逐渐成为推动教育高质量发展的重要力量。乡村教育作为乡村振兴战略的关键组成部分,面临着诸如资源匮乏、师资不足等多重挑战,而生成式人工智能技术的引入为解决这些难题提供了新的思路和方法。调查发现,尽管乡村教师对该技术表现出浓厚的兴趣和积极的学习态度,但在实际应用中仍面临操作复杂、资源整合、数据安全等问题。本文旨在探究生成式人工智能对乡村教师的影响机制,针对该技术的应用困境提出策略建议,助力乡村教育的现代化进程。
关键词:生成式人工智能;教师专业学习;乡村教育;教育现代化
一、引言
教育在乡村振兴战略中极为关键,关乎乡村人才培养与教育现代化推进。《中国教育现代化2035》后,教师教育全面提升,理念从工具本位转向生命本位,发展导向从效率转向公平。但乡村教育仍面临诸多挑战,如资源分配不均,乡村学校硬件设施、教学资源、师资力量远逊城市;教师专业发展受限,培训机会少,提升难度大;教育质量提升遇瓶颈,传统教学模式难满足现代需求,学生学习效果和综合素质提升缓慢。生成式人工智能(Generative Artificial Intelligence,以下简称GAI)借助自然语言处理、深度学习等技术,可生成多种内容,推动教育变革。在乡村教育中,GAI可用于课前准备、课堂辅助、课后辅导等环节,为教师提供个性化教学资源推荐,助力GAI教学活动设计,提升教学效果;可作为虚拟教师或学伴,与学生互动交流,提供即时反馈辅导;还能通过数据分析,助教师了解学生学习情况,优化教学策略。本研究聚焦GAI如何赋能乡村教师,通过研究GAI在乡村教育的应用现状、教师专业学习表现及影响因素,探寻其解决乡村教育短板的潜力与挑战,提出促进乡村教师专业发展的策略路径,为乡村教育高质量发展提供理论与实践指导。
二、研究综述
(一)理论研究:
学习共同体理论指出,教师间合作交流对专业学习有促进作用,教师TPACK学习在知识习得、建构、创造的学习连续系统中发展;实证研究发现,积极数字化学习氛围能激发教师应用教育数字化技术意愿;真实情景的知识转化模型指出,教师需通过认识与AI技术有关的信息,处理复杂资讯,决定接纳态度并开展教学活动,最后根据教学成效调节态度;实证研究发现,混合式研修能有效促进教师专业发展,提升教学实践能力和自我效能感;基于设计的研究(DBR)通过形成性研究过程,采用“逐步改进”设计方法,将最初设计付诸实施并检测效果,根据实践反馈不断改进设计,直至形成可靠有效设计。DBR具有整体性系统思维和工程视角,有助于创设学习环境并缩短教育理论研究与实践的距离。它以质性数据收集方式为主,可采用多种方式相结合的混合数据收集方式,并将数据分析结果相互佐证,为研究结果提供充足证据,能够准确反映教育干预效果。
(二)实践探索:
GAI支持下乡村教师数字化专业学习的路径分为三类:第一类是利用教育数字化平台的丰富教学资源,使用大数据和云计算技术分析教师诉求,定制精准资源,从而实现教育需求到资源服务的自动生成;第二类是组建网络研修共同体,线上线下联动。一方面,名师可以通过名师课堂及时反馈对乡村教师提出的问题,提升指导的时效性和针对性,打破校际资源壁垒;另一方面,一线教师、教研人员和GAI研发者共同组成外部支持,通过同步观摩、主题研修等方式进行教学反思,促进教师专业学习意识觉醒,提升专业技能;第三类是依托元宇宙、AI数字人云系统和聊天机器人模拟真实教学情境,“通过‘角色扮演+场景构建’的方式与学生互动,有助于激发学生学习兴趣,提升学生探索创新能力”1,打造将网络名师工作室与AI数字人云课堂深度融合的“双师课堂”,缓解乡村师资紧缺的情况,优化城乡教师分工。
三、研究设计
(一)问题提出
生成式人工智能技术为乡村教育带来机遇的同时也面临挑战。首先,乡村地区网络覆盖不全面、带宽不足等问题导致GAI技术无法充分发挥其优势,影响了教学的连贯性和互动性;其次,教师对新技术的接受度与应用能力存在差异,部分教师对生GAI技术的认知有限且缺乏实践经验;另外,GAI技术的应用涉及到大量学生和教师的数据收集、存储和处理,如何确保这些数据的安全性和隐私性,防止数据泄露和滥用,是当前亟待解决的问题;同时,如何提升乡村教师的数字素养,优化政策支持与资源配置,推广GAI教学应用案例成为促进乡村教师专业发展、推动乡村教育现代化的关键路径。这不仅需要从教育公平、质量提升、教师发展等宏观角度提出政策建议,还需要构建可持续的GAI教育生态系统,以实现乡村教育的全面振兴。
(二)研究方法
(1)问卷法:通过调查问卷的方式了解研究对象性别、年龄、教龄、职称等基本信息;形成指标框架并进行教师访谈和专家意见征询,修订指标框架,编制调查问卷;对乡村教师施测并调查生成式人工智能支持下乡村教师数字化专业学习的表现情况,检验问卷的信效度。
(2)观察法:为系统描述生成式人工智能支持下乡村教师数字化专业学习的表现,本研究选取30名XX脱贫摘帽县乡村教师,在过程中持续跟踪记录个案的实施情况,先进行非结构化观察,在基于观察结果和已有研究综述后整理的教师专业学习的表现(求知、实践、反思、协作)生成观察记录表并进行结构化观察。同时,将访谈录音转录为文本资料,以便后续进行编码和整理。
(3)访谈法:通过访谈的方式记录乡村教师对生成式人工智能的认知;问卷调查后,针对不同水平教师进行针对性的访谈,探究GAI影响其数字化专业学习的因素和作用机制。
四、研究结果
(一)影响机制分析:生成式人工智能赋能乡村教师的过程
对XX脱贫摘帽县乡村教师的访谈结果显示乡村教师对生成式人工智(GAI)的认知与态度呈现出复杂多元的特征。一方面,多数教师对GAI技术表现出积极的认知与浓厚的兴趣,认为其能够为教学带来诸如提高教学效率、丰富教学资源、创新教学方式等多种便利,他们期待通过GAI技术实现教学的优化与升级,为乡村教育注入新的活力;然而,也有部分教师对GAI技术存在担忧与疑虑,主要体现在对技术操作的复杂性、资源整合的难度以及数据安全与隐私保护等方面的顾虑。此外,约40%的教师担心技术进步可能导致自身职位被替代,反映出教师在面对技术变革时的职业安全感缺失。总体而言,乡村教师对GAI技术的态度认同与担忧并存的复杂态势,既看到了技术带来的积极影响,也清晰地认识到自身在应用过程中可能面临的困境与风险。
影响乡村教师专业学习的因素分为内外两个层面。一,政策支持、资金投入和技术基础设施建设等是关键的外部因素。政府的重视程度以及相关政策的制定落实直接影响乡村学校对GAI技术的引入与应用;充足的资金投入是保障基础设施建设和教师培训项目实施的经济基础;而稳定的网络连接、先进的计算机设备以及交互式白板等硬件设施的配备是乡村教师能够顺利使用GAI技术的前提条件。然而,由于地理位置和经济条件的限制,乡村学校在技术基础设施方面往往存在短板,这不仅影响了教师数字化专业学习的连贯性,还可能打击教师的学习积极性。二,内部因素包括教师的数字素养、专业信念和学习动机。“教师能否具备适应数字化社会发展的思维品质和教育手段,将直接关乎教育数字化转型进程以及人才的培养质量”2,教师的数字素养包括对技术的理解、操作和创新应用等,是其有效应用GAI技术的关键能力;专业信念对教师的行为和决策具有指导作用,促使教师积极参与专业学习,将GAI技术融入教学实践中;学习动机则是驱动教师参与专业学习的内在动力,能够激发教师在GAI支持下的专业学习热情。乡村教师在数字素养、专业信念和学习动机等方面存在一定的不足,这在一定程度上阻碍了他们在GAI支持下的专业学习进程。
乡村教师在GAI支持下的专业学习表现呈现出积极与消极并存的特点。一方面,部分教师在GAI技术的辅助下学习积极性有所提高。他们主动参与工作坊、在线课程等专业学习活动,探索GAI技术在教学中的应用方法。例如,一些教师通过GAI技术生成课件、教案、习题等教学资源,丰富了教学内容,提高了教学效果。部分教师能够将所学的GAI技术知识和技能有效地应用于教学实践中,实现了教学模式的创新与教学效果的提升;另一方面,部分教师由于对GAI技术的认知不足、操作能力有限,在专业学习过程中遇到困难时容易产生挫败感,进而影响了学习的积极性。或者由于缺乏明确的目标和方向,盲目跟风选择热门但与自身教学实际关联不大的内容和方法,导致学习效果不佳。此外,一些教师在将所学知识应用于教学实践时由于缺乏有效的指导,难以实现知识的转化与应用,使得专业学习与教学实践脱节,影响了专业学习的实际效果。
(二)实践路径分析:提升乡村教师专业发展的策略
坚持生成式人工智能技术赋能与多维度的策略实施相结合,能够有效促进乡村教师的专业成长,推动乡村教育的现代化进程。
首先,乡村教师数字素养的提升是基础路径。“教师专业学习是终身发展的过程,需要教师意识地、不断地更新自己的知识体系和能力结构”3,数字素养不仅包括对数字技术的基本操作能力,更涵盖了教师在数字化环境中进行教学设计、资源获取与整合、教学评价等方面的能力。为此,应设计涵盖从基础的计算机操作到复杂的数字教学工具应用等多个层面的系统化培训内容。培训课程应结合乡村教育的实际需求,注重实践操作与案例分析,使教师能够在实际教学中灵活运用数字技术;在培训方式上,采用线上线下相结合的模式,线上提供丰富的学习资源和自主学习平台,线下组织面对面的培训工作坊和实践操作指导,确保教师能够充分掌握所学知识。同时建立培训效果的评估与反馈机制,通过定期的考核和问卷调查了解教师的学习进度和培训效果,及时调整培训内容和方式,以提高培训的针对性和有效性。
其次,GAI教学应用优秀案例推广是提升乡村教师专业发展的重要路径。优秀案例的筛选与整理应注重其创新性和实用性,选取在不同学科和教学场景中成功应用GAI技术的案例进行深入分析和总结,将GAI应用于自动阅卷和作业评价等环节,形成高质量的教育教学闭环。此外,GAI在教育管理、评估方面也展现出潜力。通过智能分析和预测,教育管理者可更好地制定政策和资源分配策略,提高管理科学性和精准性。另外,可以采用线上社区、线下研讨会等多种形式搭建案例分享与交流的平台,方便教师们相互学习、启发,拓宽教学思路。案例应用的指导与支持也不可或缺,组织专家团队对教师在应用案例过程中遇到的问题进行指导和解答,提供技术支持和教学建议,帮助教师更好地将GAI技术融入教学实践。
最后,政策支持与资源配置优化是保障乡村教师专业发展的关键路径。政府在GAI教育应用中应发挥引领作用,制定相关政策和规划,为乡村教师专业发展提供政策保障。制定政策鼓励企业和社会力量参与乡村教育数字化建设,形成多元化投入机制。如设立专项基金,用于支持乡村教师的数字素养培训、GAI教学应用研究、教学资源建设等方面。同时,加强技术基础设施建设与维护,改善乡村学校的网络条件和硬件设施,确保教师能够顺利使用GAI技术进行教学。还需加强教师培训体系建设,将GAI技术应用培训纳入教师继续教育范畴,提高教师对新技术的接受度和应用能力。此外,通过政策引导,鼓励高校、科研机构、企业和社会力量参与乡村教育的数字化建设,形成政府、学校、企业和社会多方协同推进的良好局面,共同为乡村教育发展创造有利条件。
五、总结与展望
生成式人工智能为乡村教育注入新活力,缓解了资源和师资困境。本研究发现,乡村教师在GAI支持下的专业学习受多因素影响,从自陈报告数据来看,乡村教师的技术认知水平、数字素养、内在学习动机是排在前三位的重要因素。因此,需提升其数字素养、推广GAI教学成功案例、优化政策支持与资源配置,通过增强教师对新技术的适应能力和应用效率,为乡村教育持续发展提供人才支撑,推动乡村教育高质量发展。未来研究应深入探讨GAI在不同学科教学中的应用效果,长期跟踪教师专业发展变化,为构建可持续的GAI教育生态系统提供理论支持。
参考文献:
[1]刘邦奇,聂小林,王士进,等.生成式人工智能与未来教育形态重塑:技术框架、能力特征及应用趋势[J].电化教育研究,2024,45(01): 13-20
[2]乔爱玲.教师数字素养:大数据时代教师专业发展的实践之路[J].中小学信息技术教育,2023,(09):1
[3]张军翔,刘兴红.数字化学习环境下教师终身学习能力培养的策略研究[J].湖北师范学院学报(自然科学版),2015,35(02):102-105+118
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张军翔,刘兴红.数字化学习环境下教师终身学习能力培养的策略研究[J].湖北师范学院学报(自然科学版),2015,35(02):102-105+118
作者简介:沈阳,(1985-),女(汉族),安徽宿州人,北京师范大学,助理研究员,博士,博士后,从事教育数字化研究
基金项目:北京师范大学中国基础教育质量监测协同创新中心自主课题资助(项目编号:202410027009X)
*,通讯作者,北京师范大学中国基础教育质量监测协同创新中心 党委副书记)