大數據與教育同頻共振

教育是靈魂的喚醒，數據是現實的記錄。當下，數據無處不在，大數據風起云涌，云儲存、云計算成為如水電氣一樣的社會公共資源，尤其是大數據撞入教育領域，我們的課堂和學習會在多大程度上被大數據重構？

人工智能替代部分教育功能

機器智能通過深度學習而習得，數據是機器學習的“食料”。把數據不斷“喂”給計算機，基于算法的軟件追蹤行為，尋找規律，甚至預測心理活動，顯示出人的思維智能特性。大數據與機器智能相伴而生，促進物聯網從感知到認知并智能決策的升華。這是一個計算無所不在、軟件定義一切、數據驅動發展的新時代。

當下的人工智能，主要適用于標準化、規范統一的領域。我國教育標準化教材的推行，統一規范的管理制度與教程模式，大量重復性的工作任務，師生數據的相對穩定，這都為以大數據為基礎的人工智能在該領域的應用，提供了有利的條件。新一代人工智能利用語音語義識別、圖像識別、知識圖譜和深度學習等技術，應用于教學和測評等教育場景，已經開始重構教育教學中各方關系。在人工智能技術支持下，未來教育主要將在以下幾個方面發生改變：

個性化知識樹——基于全過程學習數據采集，生成個性化知識樹，依據“樹干、樹葉”的生長狀態，自適應調節學習節奏；

自動化批改——作業實現規模化自動批改和個性化反饋，實現智能化推薦學習內容和自動化輔導等；

個別化答疑——通過語義識別、語音識別功能，在線虛擬教師捕獲學習者問題，并通過深度學習功能，理解學生的語言和行為含義，模仿人類的行為模式與學生進行智能化的溝通，替代部分教師的答疑功能；

智能化管理——人工智能技術應用到學習管理系統，記錄學生的學習軌跡，統計學習數據，實現作業、測評、課程的自動適配和評估，進行學情管理，方便家校的深度互動交流。

總之，人工智能將顯著提高教與學的效率和優質資源無損放大的輻射效應，產生教育的新形態和新業態。

數字體驗改變教育范式

這里的“數字體驗”是指虛擬現實、增強現實與混合現實技術在教育場景中的應用。

歷次科技革命，如電話、計算機、電視、手機、互聯網及智能手機等，無一不是通過改變信息傳遞方式，進而改變人們的交互模式。現在，人們可以運用計算機虛擬真實場景，去實現像在地球上也能真切體驗太空遨游的新奇旅程。這就是教育場景中的“數字體驗”。

虛擬現實（VR）是依靠計算、圖像處理、傳感器、高清顯示和軟件平臺等技術協同完成。增強現實（AR）是虛擬現實的一個分支，它將虛擬世界與現實世界結合在一起，讓用戶既生活在現實中，又可以在現實物體上疊加虛擬物體或場景，有亦真亦幻的體驗。混合現實（MR）是虛擬現實技術的進一步發展，該技術通過在現實場景呈現虛擬場景信息，在現實世界、虛擬世界和用戶之間搭起交互反饋的信息回路，以增強用戶體驗的真實感。MR技術讓參與者通過互動，在現實物理空間中共同創設三維立體影像，并與場景融為一體。這為小組合作學習創設了豐富的空間，也為遠程教育與學生“近距離”互動提供了強有力的技術支撐。這對傳統課堂教學范式的改造及學校圍墻的外延，會是顛覆性的。目前限于技術與課程真實結合的實踐研究尚處于起步階段，假以時日，教育因此會有別樣的風景。

認知腦科學重塑教育規律

隨著科學技術的進步，利用腦電、腦磁或腦血氧探測技術，可以偵測全腦各區域活躍情況；近紅外技術的應用，可以有效地實現學習過程腦活動數據的全過程采集。這為腦科學研究成果具體指導教育教學實踐，提供了堅實的基于證據的循證教學依據。

人類對大腦的研究，遵循著解碼大腦、模擬大腦和增強大腦的邏輯路徑。870億左右個腦細胞在基因遺傳與表觀基因遺傳的共同作用下，形成各具特色獨有密碼的大腦鏈接圖示，形如不同個體具有不同的指紋一般。大腦的可塑性為教育的作用賦予了重要的意義。研究表明，視力正常的人其腦部神經網絡連接比盲人就豐富與復雜得多；沉浸在豐富多彩的環境中比單獨環境中的人的腦補鏈接更豐富。如果把大腦類比成電腦的話，人的晶體智力如硬件，流體智力如軟件，其創造力源自于流體智力。個體具有主動控制延遲滿足的能力，未來往往有更強的發展力。

0—3歲的孩子有效的信息輸入是聽覺和語感，而不是單詞記憶或詩詞的機械背誦，成年后的嬰兒遺忘，會讓在此期間的一切記憶成為空白。青春期感性與理性控制曲線的交錯，讓青春沖動成為一種生理現象，合理引導才是正途。愛因斯坦大腦胼胝體粗壯，成為左右大腦的信息高速公路，其天才般的創新思維開啟天眼，蕩筆寫下狹義相對論與廣義相對論，堪稱神來之筆。

腦認知科學在大數據支持下，重塑人腦的學習過程，使人大程度接近真實或解釋學習的過程。教學場景中，全過程大數據多人腦同步性活動研究，有利于找尋到教學形式與學習方式的有效組合，有利于刻畫不同個體對不同形式與內容的學習特征，從而為精準教學提供有力支撐。互動式學習、項目制學習、STEAM課程、綜合實踐課程等，有利于深度學習真實發生。腎上腺激素（壓力激素）在適度壓力下保持水平高，從而有利于促進突觸與突觸的新鏈接，讓神經元產生出新的聯結。話語的交流應該有利于兒童視角下信息的有效輸入，形成同頻共振吸能之態，讓教育真實地發生。（作者單位：成都教育科學研究院）

來源：中國教育報