[摘要]人工智能在经历了多次起伏之后，近几年又迎来新一轮研究与实践的热潮，可以说，人工智能时代离我们越来越近。人工智能时代的教育目标将更强调高阶思维、价值观、信息素养、社会交互等素养，并且将呈现出新的教学形态，包括教学理念迈向全纳教育、教学方式突出基于人机协同的精准教学、师生关系趋向平等与合作、教学内容由标准化转向定制化、教学组织形式更加灵活多样。为了实现上述教育目标，满足教学形态的新需求，面向人工智能时代的学习空间，除了应具备研究者们指出的灵活性、人性化、开放性、智能性等特征之外，还将凸显包容性、层次性、多样性和协同性。体现上述特征的学习空间可以从空间规划、物理环境与服务、陈设、智能技术的整合四个方面进行设计与实现。

[关键词]人工智能,学习空间,PST框架,教育目标,教学形态,人机协同,智能代理,混龄教育

一、引言

自1956年达特茅斯会议提出人工智能这一概念以来，人工智能的研究与应用经历了多次起伏。最近一次人工智能的兴起是在2006年以后，而深度学习算法的成功是其中最重要的推动力，它使得人工智能在图像识别、语音识别、自然语言理解等方面取得了突破性进展。不同与以往的是，本次人工智能的兴起，得到了世界各主要国家的高度重视，各国政府纷纷出台人工智能发展规划，一些科技巨头也通过加大研发力度、并购人工智能企业、加强人才储备等方式抢占技术高地。据统计，仅2016年前六个月，人工智能领域的投资就已经超过了整个2015年。

社会的深刻变化必然会映射到教育目标和教学形态的变革上。在人工智能时代，教育目标会面临哪些变化？教学形态会具备哪些新的特征？作为学习发生的场所，人工智能时代的到来又会对学习空间产生哪些影响？这些都是需要我们认真思考的问题。

为此，我们特聚焦于人工智能时代的学习空间变革研究，以PST框架作为分析框架，从人工智能与未来教育、人工智能时代的学习空间特征、人工智能时代的学习空间设计三个层面进行系统分析与阐述。

二、分析框架

作为近些年才开始兴起的学习空间设计，其领域涉及教育学、环境心理学、计算机科学、建筑设计、工业设计等多个学科。

其中，既有侧重于设计流程和具体步骤的框架，也有侧重于从利益相关者的视角分析学习空间的设计流程，这些框架的提出对于学习空间设计的科学化和系统化具有积极意义，有些框架也已经被成功应用于学习空间的改造和开发。

在学习空间研究领域，尽管已有一些相对较为成熟的设计和评估框架用来指导学习空间的开发，但是能够精准提炼出学习空间核心要素的框架却不多见。

三、人工智能与未来教育

根据PST框架，教学法对学习空间的两个设计要素（空间与技术）起着直接指导作用，但教学法本身是与时代背景、学习理论与学习科学的发展，以及教育目标密切相关的。

（一）教育目标

人工智能时代人类社会需要什么样的人才？这个问题的答案决定了未来教育的目标。国家和国际组织所用术语不尽相同，但它们都是在回答21世纪需要何种人才素养的问题。在这些素养中，批判性思维、创造性思维、沟通与合作、信息素养等均被高频提及，表明它们在其中的重要性。

未来，人与机器的协同工作/作业更可能成为主流：一方面，人类需要机器的帮助来更有效率地完成复杂任务。作为人工制品的人工智能，能够通过帮助人们转载认知任务、降低认知负荷、留存使用经历、转换任务表征方式等来促进问题的解决。同时，与其它信息技术工具相比，人工智能还能够通过与个体的交互来产生交互共同体和协作共同体，在交互与协作的过程中共享理解，进而促进认知任务的完成；另一方面，当前人工智能领域的技术发展目标，也从最初的“用电脑模拟人类智能”转变为“如何联接人类和机器以构建增强型混合智能系统”，联结了人类、人工智能、物理环境和计算机网络的复杂智能系统，将成为未来的主流技术发展方向。人工智能时代的学校教育目标是要培养学生“无可替代”的能力，包括合理的价值观、创新思维、想象力、自主学习能力等。

（二）教学形态

所谓教学形态，通常是指课堂教学中各要素组合在一起所呈现出来的特征，由教学方式、教学策略、学习方式、评价方式、师生关系等方面组成[15]。在此使用教学形态这个概念，来描绘人工智能时代的教学特征，这其中既包含了课堂教学的特征，也包含了课堂之外的教学特征，代表着我们对人工智能时代教学全貌的描述。为了实现这些目标，教学形态需要做出哪些改变？又应具备哪些特征？

1. 教学理念：迈向全纳教育

全纳教育伴随着特殊教育的发展而出现，最初是指教育要通过各种方式和途径来包容与接纳特殊儿童。

2. 教学方式：基于人机协同的精准教学

在人工智能支持下，教学方式最突出的特征就是精准教学，无论在何种教学情境下、面向何种教学对象、采用何种方式开展何种内容的教学，都会凸显精准化这一特征。

3. 师生关系：趋向平等与合作

我们认为，在人工智能时代，教师在教学中承担的角色将受到三个因素的影响，进而形成新的师生关系。

4. 教学内容：由标准化转向定制化

随着人工智能时代教育目标的变化，我们认为，教学内容将会由传统的标准化内容转向定制化内容，每名学生学习的课程、科目、内容将不尽相同，教育将从补短走向扬长。

5. 教学组织形式：更加灵活多样

人工智能技术所带来的个性化教学，不仅将对教学方式和师生关系产生影响，而且可能深远影响到教学的组织形式，延续数百年的班级授课制将因此受到严峻挑战，泛在学习也可能迎来真正的突破。

四、人工智能时代的学习空间特征

相对于传统教室，学习空间所提倡的重视用户体验、强调对各种课堂交互的支持、生态化设计理念、构建学习空间连续体等[25-29]，都体现了当代教育理念和学习科学领域的新进展。人工智能时代的来临，不仅将改变学校教育的目标，也为实现新的教学形态提供了可能，这些体现到学习空间上，就是一些新的特征将得以凸显。

五、人工智能时代的学习空间设计

根据前述的PST框架，人工智能时代教育目标的实现和教学形态的落地，都需要空间和技术两个要素的有机整合，特别是随着人工智能在各领域的广泛应用，空间要素中将嵌入更多的智能元素，因此，在学习空间中“空间”和“技术”是不可分割的。

六、总结

我们通过以PST框架作为分析框架，从人工智能与未来教育、人工智能时代的学习空间特征、人工智能时代的学习空间设计三个方面，对人工智能时代的学习空间变革进行了系统分析。

首当其冲的是技术挑战。人工智能技术之所以能够在近几年得到突破性进展，除了外部信息环境的深刻变化、对人工智能外部需求的增强、大数据技术的发展起到了推动作用外，深度学习的成功是一个最关键的原因。

第二个挑战是来自于个人隐私方面的。人工智能时代的学习空间，需要收集教师和学生的各种行为习惯、情感甚至思维数据，从而为师生提供个性化服务，这就意味着人们在人工智能面前毫无隐私可言，而这无论是对教师还是学生而言都是极大的挑战。

第三个挑战是资金和人力成本方面的。由于人工智能技术尚处于高速发展期，教育人工智能领域的很多应用都需要定制和开发，这就需要投入大量的人力资本和资金，而绝非是单独一所或几所学校所能够承担的。

尽管人工智能时代的学习空间变革面临着重重挑战，但技术的飞速进步，已经让全纳教育理念愈发接近，因材施教与个性化学习的美好愿景，也让我们有更多的理由去期待人工智能迎来新的技术突破。