隨著人工智能與教育融合的不斷深入,人工智能對教育教學(xué)正帶來越來越大的挑戰(zhàn)。人工智能技術(shù)不同于以往的信息技術(shù),它不僅全方位滲透與影響教與學(xué),而且還催變教師原有的認知結(jié)構(gòu)與教學(xué)方式。以往整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識模型(Technological Pedagogical Content Knowledge,簡稱TPACK)需要注入新的內(nèi)涵,即需要與時俱進,才能使教師更好地適應(yīng)AI時代的需要。因此,構(gòu)建整合人工智能技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識模型(AI-TPACK),已然成為一個重要的課題。AI-TPACK超越了TPACK從工具層面來看待技術(shù),其內(nèi)涵是人機協(xié)同思維下人工智能技術(shù)、學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)方法之間的交互關(guān)系,其發(fā)展途徑主要有從PCK到AI-TPACK、從AI-TPK到AI-TPACK以及AI-TPACK與PCK的同步發(fā)展。教學(xué)實踐新形態(tài),表現(xiàn)在"AI+教師"的協(xié)同教學(xué)、數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準教學(xué)、按需定制的個性化教學(xué)以及虛實共生的沉浸式教學(xué)。AI-TPACK理論框架的提出,對教師人工智能技術(shù)應(yīng)用能力發(fā)展、人工智能技術(shù)與課程整合教學(xué)實踐、智能化學(xué)習(xí)環(huán)境的開發(fā)等,均有一定的借鑒意義。
【部分圖文】：

按照現(xiàn)有的TPACK理論框架，教師只有充分認識到學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)法和技術(shù)三個要素之間的交互關(guān)系，才能實現(xiàn)技術(shù)與教學(xué)的有效整合[6]。在TPACK框架中，技術(shù)知識相對于教學(xué)知識和學(xué)科知識而言，總是處于一種變化不定的狀態(tài)[7]，屬于TPACK框架中最活躍的因素。我們認為，當人工智能技術(shù)知識與思維進入到教師專業(yè)知識體系中，與其相關(guān)的其他知識要素也會發(fā)生相應(yīng)的變化，即TPK就轉(zhuǎn)變?yōu)锳I-TPK、TCK就轉(zhuǎn)變?yōu)锳I-TCK，而TPACK則轉(zhuǎn)變?yōu)锳I-TPACK�；诖�，我們提出了AI-TPACK新理論框架（見圖1）。（一）AI-TK

面向教學(xué)內(nèi)容的人工智能技術(shù)，主要是與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的人工智能技術(shù)，典型的如知識圖譜技術(shù)、擴展現(xiàn)實技術(shù)等。知識圖譜是一種體量巨大、在知識點之間和知識點與教學(xué)資源之間建立連接的語義網(wǎng)絡(luò)。知識圖譜基于課程標準與學(xué)科教學(xué)規(guī)律進行構(gòu)建，能夠有效地組織學(xué)科知識體系，幫助學(xué)習(xí)者更好地進行知識關(guān)聯(lián)和聯(lián)想，為精準化教學(xué)、個性化學(xué)習(xí)等提供支持。例如，edukg.org就是清華大學(xué)的研究人員構(gòu)造出的一種表示基礎(chǔ)教育領(lǐng)域知識的知識圖譜，該圖譜可應(yīng)用到知識搜索、知識快照、知識問答、知識鏈接等方面（見圖3）。圖3 知識圖譜中的知識快照

圖2 面部識別技術(shù)擴展現(xiàn)實技術(shù)（XR）旨在將物理世界與虛擬世界進行融合，為學(xué)生提供完全沉浸式的學(xué)習(xí)體驗，它包括增強現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）、混合現(xiàn)實（MR）等技術(shù)[13]。擴展現(xiàn)實技術(shù)可以有效擴大實踐學(xué)習(xí)的范圍，提升高觸感的學(xué)習(xí)體驗[14]。例如，蘆鵬飛教授依托“5G+4K+全息投影”為學(xué)生搭建的虛實融合的全息教室（見圖4），將教學(xué)內(nèi)容生成3D圖形與影像，再配以4K的超高清視頻，使學(xué)生獲得了“栩栩如生”的教學(xué)內(nèi)容；Salvetti等[15]為STEM學(xué)習(xí)設(shè)計的增強現(xiàn)實實驗室（見圖5），將現(xiàn)實世界中的事物、工具和對象集成到一個多感官的場景中，使學(xué)習(xí)者完全沉浸在一個3D或全息的擬真場景中，并可以通過自然的手勢與內(nèi)容互動，而不受穿戴設(shè)備的限制。
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