甄麗

當(dāng)前，隨著人工智能、語音識別、仿生和數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，教育機(jī)器人正逐漸進(jìn)入學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活，對學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活產(chǎn)生重要影響^[1]。2017年7月，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，“要利用智能技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系”。在“人工智能+教育”時(shí)代，人工智能技術(shù)將作為未來教師工作的有機(jī)組成部分，通過人機(jī)協(xié)作的方式來輔助教師完成日常工作，以實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)^[2]。2019年，汪時(shí)沖等人將新型“雙師課堂”定義為：人工智能教育機(jī)器人和教師共同在課堂上承擔(dān)教學(xué)工作，是一種由人工智能教育機(jī)器人承擔(dān)教師的部分教學(xué)任務(wù)，并提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)的新型的課堂模式（如圖1）^[3]。

《普通高中英語課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，教師應(yīng)不斷提升個(gè)人的數(shù)字化和信息化能力，重視現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用，豐富課程學(xué)習(xí)資源。在課程實(shí)施過程中，教師選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)字技術(shù)和多媒體手段，確保虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用，有助于促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)和英語學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。為探索人工智能教育機(jī)器人支持下的新型雙師課堂實(shí)施模式，筆者選取首都師范大學(xué)方海光教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的人工智能教育機(jī)器人“小娜”，跟筆者共同構(gòu)建新型的雙師課堂數(shù)字化環(huán)境，講授人教版八年級英語閱讀課。小娜教育機(jī)器人是面向中小學(xué)智慧教育和未來學(xué)校發(fā)展研發(fā)的人形教育機(jī)器人系統(tǒng)，旨在服務(wù)于中小學(xué)智慧校園和智慧課堂，實(shí)現(xiàn)教育機(jī)器人在中小學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用的前瞻性探索和實(shí)驗(yàn)。該機(jī)器人具有語音識別、語音交互、課堂數(shù)據(jù)收集與分析等功能。

一、閱讀課的教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)

（一）教學(xué)內(nèi)容

本課例是人教版英語八年級上冊第七單元“Will People Have Robots？ ”第4課時(shí)的內(nèi)容。其主題語境是人與社會，主題群是科學(xué)與技術(shù)。主題語境內(nèi)容要求是社會進(jìn)步與人類文明、科技發(fā)展與信息技術(shù)創(chuàng)新。本文的話題是機(jī)器人。由于本版教材首次印刷于2013年，而當(dāng)前機(jī)器人的發(fā)展水平已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過教材所介紹的，因此筆者將文本內(nèi)容進(jìn)行了刪減、增添，并調(diào)整了段落順序。調(diào)整后的文本分為三部分：第一部分主要描述機(jī)器人在電影中的形象及其具有的能力;第二部分主要描述機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)社會中的形象及其具有的能力;第三部分是預(yù)測未來機(jī)器人的形象及其具有的能力。

（二）教學(xué)目標(biāo)

通過本課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將能夠復(fù)述機(jī)器人在電影和現(xiàn)實(shí)生活中的形象、具有的能力、扮演的角色;分析持有不同觀點(diǎn)的科學(xué)家對未來機(jī)器人具有能力的看法，并表達(dá)自己的觀點(diǎn);能夠預(yù)測未來機(jī)器人的外貌、能力、角色，并在人機(jī)博弈方面形成初步的危機(jī)意識。

二、閱讀課上的雙師教學(xué)過程

（一）預(yù)測文本，激活主題意義

課堂上，先由智能機(jī)器人創(chuàng)設(shè)本節(jié)課的主題情境，再由教師補(bǔ)充文本、視頻等資源，并借助電腦、Pad、電子詞典等媒介拓寬學(xué)生獲取信息的渠道。通過本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可了解本課內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

1.創(chuàng)設(shè)情境，調(diào)動已知

首先，教師先向?qū)W生介紹本節(jié)課的特殊助教——人工智能教育機(jī)器人小娜。然后，小娜向?qū)W生做自我介紹：“Good afternoon， everyone. My name is Xiao Na. Today， I will be the teaching assistant of Ms. Zhen. We will take you into the robotics family…”。小娜的言語內(nèi)容是教師在課前完整輸入既定程序中的。對于每個(gè)問題，教師會設(shè)置問題的關(guān)鍵詞及多種可能的答案。在與學(xué)生的互動中，小娜一旦識別到學(xué)生問題中的關(guān)鍵詞，就會自動在程序中搜索答案進(jìn)行匹配和回答。智能機(jī)器人小娜出現(xiàn)在英語課堂上，創(chuàng)設(shè)這樣相對真實(shí)的教學(xué)情境，可以充分調(diào)動學(xué)生頭腦中有關(guān)機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)，并激發(fā)他們對本課的探究興趣。

2.人機(jī)交互，激發(fā)興趣

筆者提前將人機(jī)互動的語言編寫進(jìn)到教育機(jī)器人的程序中。該機(jī)器人具有自然語言處理和人機(jī)交互兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可以識別師生語音并與師生簡單互動。教師引導(dǎo)學(xué)生向機(jī)器人提問，學(xué)生與機(jī)器人進(jìn)行第一次人機(jī)交互。學(xué)生問機(jī)器人，如“How old are you？”“ Who created you？”“ What can you do？”等問題。小娜機(jī)器人按照教師先前嵌入的標(biāo)準(zhǔn)語言回答，如“I am only two years old.”“ Well， professor Fang and his team members created me.”“ Well， it's a secret. You will know my ability by the end of the class.”。在筆者和機(jī)器人共同構(gòu)建的新型雙師課堂上，在數(shù)字化學(xué)習(xí)情境中，學(xué)生通過與機(jī)器人互動，對機(jī)器人這個(gè)話題的探究動機(jī)進(jìn)一步被激發(fā)和維持。

3. 討論已知，明晰需求

小娜機(jī)器人創(chuàng)設(shè)的數(shù)字化情境中有豐富的多媒體資源，如電子課本、視頻、音頻、數(shù)字資源、電子詞典等。這些靈活的學(xué)習(xí)資源，能夠支持學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。利用這些多媒體資源，學(xué)生可以查找并討論已經(jīng)知道了什么（know）和想知道什么（need to know）。之后，小組合作完成第一個(gè)語篇結(jié)構(gòu)圖式KNHL中的“K”和“H”部分（如圖2）。小娜邀請學(xué)生分享本組的KNHL：“Which group would like to share your KNLH chart with us？”。學(xué)生分享本組的KNHL圖時(shí)，談到想知道什么（N）時(shí)，提到了“小娜機(jī)器人如何教英語”“教師如何操縱教育機(jī)器人”“為什么小娜機(jī)器人如此智能”等問題。小娜給予了反饋，并對學(xué)生進(jìn)行了鼓勵、表揚(yáng)：“You are so creative！ I'm sure you will know the answers to your questions by the end of the class.”。這是學(xué)生與機(jī)器人進(jìn)行的第二次人機(jī)交互。在 KNLH的展示過程中，教師發(fā)現(xiàn)了學(xué)生存在的問題，了解了學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

（二）閱讀文本，理解主題意義

教師組織學(xué)生分別閱讀文本的三個(gè)部分，即電影中的機(jī)器人、現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器人和未來的機(jī)器人，借助電腦、Pad、詞典等工具，提取并概括機(jī)器人在電影、現(xiàn)實(shí)生活、未來世界中的形象、具有的能力和扮演的角色，并將信息填寫到第二個(gè)語篇結(jié)構(gòu)圖式九宮格中（見表1），構(gòu)建起有關(guān)機(jī)器人的知識體系。教師板書學(xué)生的答案，回答學(xué)生的即時(shí)提問，組織學(xué)生開展小組活動，并給予及時(shí)反饋。智能機(jī)器人則輔助教師進(jìn)行知識講授、回答問題、鼓勵表揚(yáng)等教學(xué)活動。

1.電影中的機(jī)器人

小娜提示學(xué)生觀看課堂教學(xué)PPT（如圖3），并向?qū)W生提問：“Have you ever watched science fictions？ Do you still remember? what? robots are like in science fictions？”，引導(dǎo)學(xué)生閱讀文本的第一部分，要求他們提取電影中有關(guān)機(jī)器人外貌和能力的信息，并概括機(jī)器人的角色，填寫在九宮格的第一列。之后，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)言，并將學(xué)生的發(fā)言內(nèi)容做好板書。在教師與小娜搭建的新型雙師課堂上，教師精心地設(shè)計(jì)雙師指導(dǎo)活動和人機(jī)對話活動，將小娜機(jī)器人巧妙地融入課堂情境，使學(xué)生在真實(shí)的情境中學(xué)習(xí)英語。小娜機(jī)器人則在教師的操控下，完成知識講授、回答問題、即時(shí)反饋等教學(xué)任務(wù)，起到輔助教學(xué)的作用。

2. 現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器人

接著，小娜引導(dǎo)學(xué)生從科幻電影回歸到現(xiàn)實(shí)生活中，提示學(xué)生再看教學(xué)PPT（如圖4）：“Robots in science fiction movies almost can do everything. Now let's come back to the real world. What do robots look like？ What can they do？ What roles do they play？”，讓學(xué)生先觀看一段介紹當(dāng)前現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器人的視頻，并記錄下機(jī)器人具有的能力。之后，再要求學(xué)生閱讀文本的第二部分，用英語概括現(xiàn)實(shí)中機(jī)器人的外貌、具有的能力和扮演的角色，并將關(guān)鍵信息填寫在語篇結(jié)構(gòu)圖式九宮格的第二列。在這一環(huán)節(jié)，教師主要是引導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)描述、闡釋所閱讀的信息，機(jī)器人則邀請部分學(xué)生在黑板上板書，之后再由教師點(diǎn)評。此時(shí)，教師與機(jī)器人的互動呈現(xiàn)出協(xié)同化的特點(diǎn)。

3.未來的機(jī)器人

對于文本的第三部分，依舊是由智能機(jī)器人小娜引導(dǎo)學(xué)生閱讀：“Life is always full of the unexpected. Can you predict what robots will be like in the future？”。隨后，教師要求學(xué)生提取出關(guān)于未來世界機(jī)器人的外貌和能力的信息，歸納總結(jié)機(jī)器人在未來世界可能扮演的角色，并將其填寫在九宮格的第三列，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)分享自己歸納的信息，再由教師板書。這個(gè)環(huán)節(jié)主要訓(xùn)練學(xué)生提取概括、描述闡釋、歸納總結(jié)的能力。機(jī)器人則在教師的操控下，完成回答問題、即時(shí)反饋、鼓勵表揚(yáng)等教學(xué)任務(wù)。

（三）遷移創(chuàng)新，拓展主題意義

小娜機(jī)器人和教師利用多種多媒體資源，共同幫助學(xué)生深度挖掘文本信息，以達(dá)到超越文本和拓展主題意義的目的。學(xué)生通過預(yù)測未來機(jī)器人的外貌、具有的能力和扮演的角色，在人機(jī)博弈中樹立起危機(jī)意識，實(shí)現(xiàn)對主題意義的遷移創(chuàng)新。

1. 分析論證，推理判斷

小娜引導(dǎo)學(xué)生就機(jī)器人這個(gè)主題的意義做深入探究——智能機(jī)器人對于人類到底是福音還是災(zāi)難？未來的人類與機(jī)器應(yīng)該以怎樣的關(guān)系相處？首先，小娜引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注文本第3自然段中的連詞“however、 although、for example”和代詞“it、this”，讓學(xué)生分析持有不同觀點(diǎn)的科學(xué)家對于機(jī)器人未來發(fā)展趨勢的看法并推斷作者意圖。接下來，小娜引導(dǎo)學(xué)生觀看一段世界首位機(jī)器人公民 Sophia的演講視頻：“The human-robot relationship is like any human relationship. It is a two-way relationship. We need mutual trust and respect. We need to be nice to each other to create a nice future.? I will introduce a special member in our robotics family—Sophie…”。通過觀看首位機(jī)器人公民 Sophia的演講視頻，學(xué)生意識到未來人類與智能機(jī)器人將實(shí)現(xiàn)人機(jī)共融，智能機(jī)器人和人的關(guān)系將發(fā)生根本轉(zhuǎn)變，即由奴仆關(guān)系變?yōu)榛锇殛P(guān)系。

2.創(chuàng)造想象，批判評價(jià)

學(xué)生小組合作完成本節(jié)課的第三個(gè)語篇結(jié)構(gòu)圖式SWOT分析（見表2），并設(shè)計(jì)一張未來機(jī)器人的海報(bào)，準(zhǔn)備一個(gè)題為“Robots in the Future”的口頭匯報(bào)。SWOT分析可以幫助學(xué)生把人類和機(jī)器人的各因素實(shí)現(xiàn)相互匹配并進(jìn)行分析，從而得出相應(yīng)的結(jié)論。在這一環(huán)節(jié)，教師要讓學(xué)生在教育機(jī)器人創(chuàng)設(shè)的特定語境中做口頭匯報(bào)，用英語表達(dá)有關(guān)機(jī)器人的故事及觀點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生對人工智能的興趣和對生命的敬畏感，激發(fā)學(xué)生對未來世界及人機(jī)博弈的深入思考，提高學(xué)生的英語綜合運(yùn)用和創(chuàng)造想象能力。教育機(jī)器人給予學(xué)生即時(shí)反饋，并告訴學(xué)生機(jī)器人的局限：“Sorry， I can't see your posters. Why don't you ask? your classmates or Ms. Zhen's for their opinions？”。此時(shí)，學(xué)生能夠更好地意識到教育機(jī)器人在情感溝通方面的局限，更加珍惜與教師和同學(xué)互動的機(jī)會。

3.總結(jié)歸納，反饋評價(jià)

學(xué)生在教師和智能機(jī)器人創(chuàng)設(shè)的雙師課堂上，學(xué)習(xí)理解了人機(jī)共融是智能機(jī)器人未來的本質(zhì)特征和發(fā)展趨勢，也是智能機(jī)器人進(jìn)入新時(shí)代的基本內(nèi)涵和重要標(biāo)志。人機(jī)共融是人和智能機(jī)器人在同一自然空間合作工作，在自主提高各自技能的同時(shí)，能夠自然而安全地交互溝通。最后，教育機(jī)器人與學(xué)生再次互動，對學(xué)生的表現(xiàn)給予反饋和鼓勵：“You did a good job. And? I spent a wonderful time with all of you. Thank you， bye！ Your English is very good. Just keep on working hard. Life is a box of chocolate and you never know what will happen in the future.”。

三、反思與展望

人工智能教育機(jī)器人小娜具有課堂數(shù)據(jù)收集和分析的功能。該功能基于弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)理論而成，具有客觀性、智能性、技術(shù)豐富性等優(yōu)勢，其結(jié)果對教師反思和改進(jìn)教學(xué)具有一定的意義。如圖5的課堂分析所示，本課的教師語言、學(xué)生語言、技術(shù)應(yīng)用分布均勻，它是一節(jié)以學(xué)生為中心、師生互動和諧、學(xué)生有所收獲的優(yōu)質(zhì)課。

人工智能教育機(jī)器人支持下的新型雙師課堂呈現(xiàn)了互動多維化的特點(diǎn)。第一，教師與機(jī)器人的互動協(xié)同化。教師是本課的設(shè)計(jì)者及機(jī)器人語言程序的編寫者。在授課過程中，教師回答開放性問題，解決課堂生成性問題;機(jī)器人是助教，實(shí)踐機(jī)器人語言并協(xié)助教師實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，它可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，回答封閉性問題，并適度地給予學(xué)生鼓勵。第二，學(xué)生與機(jī)器人的互動趣味化。上課伊始，機(jī)器人出現(xiàn)在課堂上，就引起了學(xué)生對本課主題強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī)。學(xué)生提出了有關(guān)機(jī)器人來源及能力等問題，機(jī)器人清晰、干脆的回答讓學(xué)生覺得非常有趣。學(xué)生完成相應(yīng)的任務(wù)后，詢問機(jī)器人對此的評價(jià)，機(jī)器人的肯定和鼓勵又增強(qiáng)了學(xué)生對閱讀材料的探究興趣。第三，學(xué)生與自我的互動完整化。在機(jī)器人的步步引導(dǎo)下，學(xué)生用KNHL、九宮格、SWOT三個(gè)語篇結(jié)構(gòu)圖式，將閱讀材料進(jìn)行提取、概括、整合、內(nèi)化操作，讓零散的語言知識系統(tǒng)化，在思維的逐漸深化中形成結(jié)構(gòu)化的知識體系。

經(jīng)過本節(jié)新型雙師課堂的探究實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)，人工智能教育機(jī)器人仍存在一些局限。第一，人工智能教育機(jī)器人小娜的自然語言處理技術(shù)目前只能識別預(yù)設(shè)的問題，無法識別即興、開放、生成性的問題。這就要求教師有較強(qiáng)的預(yù)設(shè)性，要把學(xué)生有可能提的問題及正確答案事前嵌入機(jī)器人語言程序。第二，小娜機(jī)器人不具備計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，因此對于學(xué)生在課堂上生成的3個(gè)語篇結(jié)構(gòu)圖式無法進(jìn)行圖像識別及評價(jià)。第三，教師與學(xué)生的深度交流、教師對學(xué)生的情感關(guān)注，是機(jī)器人很難替代的。

對于未來人工智能教育機(jī)器人支持下的新型雙師課堂建設(shè)，筆者有以下幾點(diǎn)建議。第一，明確教師的主導(dǎo)地位和教育機(jī)器人的輔助地位，教師要精心預(yù)設(shè)機(jī)器人的語言程序，以確保在課堂上能培養(yǎng)學(xué)生的英語學(xué)科核心素養(yǎng)，踐行立德樹人的價(jià)值引領(lǐng)。第二，增強(qiáng)人工智能教育機(jī)器人的視覺技術(shù)，使之可以對學(xué)生在課堂上生成的語篇結(jié)構(gòu)圖式等文字和圖表信息進(jìn)行過程性評價(jià)。第三，教師應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷提高人工智能教育機(jī)器人的語言程序編寫、數(shù)據(jù)處理分析等能力，需要今后在此領(lǐng)域做進(jìn)一步的探索、實(shí)踐。

注：本文系海淀區(qū)教育規(guī)劃群體課題“提升教師學(xué)習(xí)科學(xué)素養(yǎng)：學(xué)習(xí)科學(xué)與課堂教學(xué)融合實(shí)踐研究”（課題編號： HDQT202003）的階段性研究成果。

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（作者系首都師范大學(xué)附屬中學(xué)第一分校英語教師，中學(xué)一級教師）

責(zé)任編輯：孫建輝