AI時代的教與學：探索學習新疆界

推薦序  學會用對AI，創造師生雙贏的教育現場  

導讀1     打開潘朵表的盒子：人工智慧教與學的省思

導讀2    幫助未來才成就更美好的世界

作者專訪     將科技融入教與學，帶起每一個孩子

如何使用這本書
 

前言

第一章 什麼是AI？

第二章  幫助學生為未來做好準備 

第三章 利用AI的教學方法

第四章  AI如何支持學生學習

第五章  AI如何支持教師教學

第六章  AI的倫理考量

結論      我們的忠告

謝辭
 

關於ISTE

名詞解釋

推薦文1

 

學會用對AI，創造師生雙贏的教育現場

 

　　2019年4月26日，令我難以忘懷的一幕，是我邀請本書作者蜜雪兒・齊默曼(Michelle Zimmerman)參加位於高雄展覽館舉辦的微軟教育高峰論壇，她以「Teaching AI: Exploring New Frontiers for Learning」為題，在台上進行專題演講，提到孩子們未來的挑戰，激動落下眼淚的畫面讓我為之動容，並深刻感受到她深切渴望幫助教育工作者透過科技，協助學生發揮潛能，並利用數位教育讓孩子們翻轉未來並成就非凡。

 

　　回想到2018年的冬天，30名台灣的候用校長與台灣微軟的同事們，踏入位於西雅圖近郊由Michelle擔任校長的倫頓基督教學校（Renton Prep Christian School）取經。校園內處處可見別具巧思的設計，適合學生進行討論與思考的沙發和角落，走沒幾步路就會看見兩、三個孩子們隨地而坐，共同進行創作的溫馨景象。

 

　　在這間學校裡，從幼兒園到高中，時常讓學生進行混齡課程，課程多為跨領域的主題式STEAM(Science、Technology、Engineering、Art、Mathematics) 學習，其中特別強調設計思考與實作，學生普遍在高二會依照個人化的學習節奏完成所有課程，其中有大多數都進入了美國頂尖大學。實際去了解學生的背景，發現八成的學生家庭是弱勢族群且經濟狀況不理想，那麼是什麼樣的教學方式，讓家庭資源有限的學生們能開創出不一樣的未來？以音樂主題課程為例，其中一個課程模組是這樣的：老師一開始帶學生感受音樂的不同調性，並解說課程資源與學習目標為何，在接下來的兩個星期內，學生透過小組合作，用音樂軟體創造出屬於自己的旋律，結合擴增實境(Augmented Reality，AR)的新興科技技術，在虛擬的樂器進行演奏後，把這段旋律放置在小組製作的科學專題微電影中。

 

　　不僅是音樂課，各式各樣的教學活動與學習過程皆串聯資訊科技，學校的教師們不斷精進自身的資訊科技素養，持續的擁抱世界潮流與科技帶來的改變，並不停的審視課程設計與轉變教學方法，才能讓學生們的潛能與創意得以發揮。

 

　　此外，以學生為課程的主要核心，而不是強調最頂尖的硬體設備，或是最大量的知識內容，這樣的教學特色使倫頓基督教學校的學生在學習的過程中，培養資訊素養、鍛鍊邏輯思維的能力、構建解決問題的思考模式，並促進團隊合作。

 

　　在西雅圖旗艦學校--倫頓基督教學校所看到的一幕幕場景，Michelle濃縮成這本精華—《AI時代的教與學：探索學習新疆界》。面對AI時代，許多家長害怕孩子的未來被機器取代，但我們該清楚知道的事情是：人類許多能力是AI不能取代的，例如創造力(Creativity)、好奇心(Curiosity)、批判性思考(CriticalThinking)、協調(Collaboration)、關懷(Care)和同理心(empathy)。

 

　　迎向AI時代，孩子們要培養的是資訊素養、問出對的問題、並學習善用資訊科技解決問題的能力。如此才能真正地將資訊科技帶給孩子們更多探索知識與學習的機會，培育下一代成為未來的人才。

 

　　微軟在教育領域的投入一向不遺餘力，協助教育工作者與學生們透過科技進行有效的學習與創新，科技能夠讓老師無論是在教室或遠端教學使所有學生獲得更好的學習成果。在新課綱上路以及全球科技突破的重要變革時期，台灣微軟響應教育部，快速整合數位資源，將Office 365雲端科技與教育部雲端帳號Open ID進行整合，全台從國小到高中的250萬名學生與20萬名老師，都能透過教育部的雲端帳號，免費使用近百種的微軟雲端工具，幫助學生在新的教育政策下，能完整地紀錄學習歷程並且學習不中斷，更能支援教育工作者，提升教學的品質與效能。

 

　　透過這本書，能讓讀者了解，如何透過AI協助教育工作者創造更高的教學成果，讓家長懂得將科技有效的應用在孩子的學習當中，並且幫助教師擘劃系統性的教學策略與全盤規劃。

 

　　這樣的轉變能夠大幅影響我們下一代的學習，身為教育工作者，我們能為孩子們引路，不能代替他們走路，我們期望透過AI打造出能成就每一位學生未來夢想的道路。

 

潘先國(台灣微軟公共業務事務群總經理)

 

推薦文2

 

打開潘朵拉的盒子—人工智慧教與學的省思

 

　　1989年上映的《回到未來2》，1985年的主角人物來到三十年後的2015年，人置身於被科技包圍的生活中--路上跑的是使用環保能源的懸浮汽車，身上穿的是可以依體型自動調整的衣物，電影院的海報看板是立體的全息影像。……這是科技電影中的場景，卻非常有可能在不久的將來成為我們生活的日常。

 

　　我們藉著電影幻想一個酷炫的三十年，而今，二十一世紀過了五分之一，我們已經來到比《回到未來2》更往前的未來年代，再往前推三十年，三十年後，又是如何的光景？眼前的這群學生，三十年後正是社會的中堅份子，他們要面對的，是一個怎樣的世界？人工智慧發展現況已是一日千里，我們可以輕易想像出，未來勢必是一個充滿AI的世界。因此，引導青少年學子勾畫未來的模樣，學習如何和AI 共處，在充滿AI的環境中，以其為利器，思考並完成各種事情。因應千萬種變化可能的未來，已是中生代的我們責無旁貸必須交付給他們的另類薪火。

 

　　回顧多年來，在指導學生進行專題研究及辦理AI教師增能研習的經驗中，深感目前大家對AI的概念多仍著重於知識與技術的學習，如此應用於現實生活中，未免仍感覺隔一層。其實AI的學習，不一定僅侷限於程式設計，而可以透過不同的活動設計，使其概念更鮮活清晰，對人工智慧的特長與限制有所認知，藉由省思議題的引導，擴展學生思考空間，孕育出發展或運用AI所需具備的人文素養、文化關懷與倫理意識。

 

　　Michelle Zimmerman校長以實際教學經驗寫成的《AI時代的教與學：探索學習新疆界》，正是一本為科技世代所寫的實用書籍。不論是不熟悉AI，或是早已經對AI熟稔於心的學習者與教育工作者，這本書都能帶給人更進一步的科技學習認知，並且延伸反思人工智慧的社會文化意涵。作者從教與學兩個面向切入，運用小故事的陳述方式，深入淺出地讓我們知道AI可以為教學及學習提供哪些助力。

 

　　AI並不是資訊老師的專利，有效利用AI，使之成為教學的輔助小老師，教師可以不再只是講台上單打獨鬥的講授者，讓機器的自動化特質接管比較重複單一的教學任務，教師得以專注在更高層次的教學工作上，發展有效的詢問策略、個別化學習的引導、跨領域的學習規劃、文化倫理層面議題的思辨等，與AI並肩工作，提升學生整體學習成效。此書為第一線的教師提供了許多實際合用的教學資源，包括教學活動設計，如以延伸曲線活動培養創意思考、以虛構的影片凸顯資訊識讀的重要等；線上資源的連結，如網站平台、事件報導、參考資料等；教學工具的引介，如ALEKS、Sway、Microsoft teams等，可說是一個教學活動的資源寶庫。

 

　　機器學習在很多特定領域上，已經展現極佳的成果，甚至超越人類的表現(如：Alpha Go擊敗世界圍棋高手)，我們應做的不是恐慌即將被機器取代，而是著重在培養人類凌駕於其他生物的珍貴特質，是人工智慧尚無法達到的部分，如：好奇、創意、對事物的聯想連結，因而，能激發創意的教學特別重要，經由設計思考的方式，引導學生由觀察、同理、設計、創造、測試等過程，培養出具有人文思維的創造力。AI浪潮襲來，也許正是將我們推向另一個學習高峰的契機。

 

　　此書亦可激發教育政策規劃者擘劃政策方針的思考：書中簡要說明AI的最新進展，佐以大量影片連結、資源連結以及最新研究報告，展現AI在材料科學、國防領域、生物醫學、人際溝通等領域的最新研究與進展。作者也拋出許多關於AI的議題：為什麼我們要學AI、學什麼？面對未來的AI生活，應該提前做什麼準備? 發展科技教育的同時，如何兼顧文化、倫理的涵養？種種議題都提醒著我們，放大格局思考，讓制度跟上科技創新的腳步，做出對全體社會有益的長遠規劃。

 

　　即使你不是學生，也非老師，這本書也會對你有益。科技發展的列車如光速般奔馳，現代人家裡有掃地機器人，出門有自駕車代步，網路購物時自動跳出推薦等等，我們必須思考，自己的控制權、隱私權是否也在享受科技便利的同時交付出去，不知不覺中成為與魔鬼的交易。而網路霸凌與攻擊事件的層出不窮，也使我們領悟到：正如水能載舟，水亦能覆舟，科技帶給我們人類文明前所未有的舒適生活，然而，若沒有相對應的倫理素養，未以正確的態度看待它、使用它，最終人將未蒙其利，而為其反噬。

 

　　有一句耳熟能熟的廣告詞，是這麼提醒我們的：「科技，始終來自人性。」在某種程度上人工智慧複製自人類智慧，設計與使用這些智慧的人類應該把道德和倫理的尺掌握好，不當或偏頗的資料，很可能經由機器學習放大資料偏見，因而產生不良的後果，不得不慎，此書特別提醒教育工作者，培養學生對資料及資料來源恆保探索、質疑的態度，是一件必要的事。科技是人類學習與生活的羽翼，而不是宰制人的惡獸。這本書不時提醒我們這件事，並介紹許多相關影片提供延伸思考觸發，這是我認為相當發人深省的部份。如何善用科技、辨識問題，採行必要保護措施等，是現代人無可迴避的課題。

 

　　作者領導的學校，早在十年前便已建置遠距教學，因而在新冠肺炎肆虐的危機中，成為全美停課不停學的典範。疫情威脅時刻，對於人類的科技文明，特別引人有所感觸：我們的世界充滿各種超出想像範圍的可能，也充滿各種不可知的變數，如果我們能對科技的想像保有彈性，持續探索，科技列車將承載我們駛向更光明美好的遠方。願你開啟了這本書，也拿到了啟動AI奧秘的鑰匙。

 

王鼎中(建國中學資訊科教師)

 

推薦文3

 

幫助未來人才成就更美好的世界

 

　　「這本書的重點是人性！」作者以這句話為全書的核心精神做了註解。書中的每個篇章， 蜜雪兒・齊默曼(Michelle Zimmerman)擅用故事引導讀者進入AI教育的世界，場景遍及幼兒、小學、中學的學習現場，更不乏對未來職場的想像及教師的工作情境。

 

　　談AI科技，為什麼要講故事？或者說，AI可以講故事，但AI是否可以像一位智慧的長者，對著不同的年輕人，說一個讓對方理解頓悟的寓言故事呢?讀者可以在閱讀本書之後找到答案!

 

　　作者用心舖陳及分享她所經歷的AI科技發展歷程與心得，而她所描述的學習、教學現場故事，更是啟發她投入教育的初心，不論讀者對AI領域涉入的程度或深或淺，時間或長或短，教育工作者都能從書中獲得AI時代教與學的反饋。

 

　　認識AI的能與不能

 

　　人機互動模式的有限性、AI發展至今的脈胳，使得人們誤用現代科技教育學習，提到AI，侷限在機器人的應用。然而，AI的精神強調「以人為本」的人性化介面操作。

 

　　書中從AI的3大子領域：認知系統、機器學習及機器人學，搭配現今各領域大量運用AI技術的成果與現象，引領讀者理解AI的初始面貌。

 

　　對於當前無法窺見的AI全貌，因而對AI所產生的偏見，例如未來的世界將由機器人掌管的恐懼等，作者運用影片賞析，以她所擅長的關鍵提問，引領讀者深層思辨AI所帶來的倫理道德議題。

 

　　書中更提及，AI的蓬勃發展，對教育界來說任重道遠。在AI時代中，如何透過教育，維持社會的倫理價值？或因著科技發展導致人類的情緒缺失，或競逐科技而忽略傳統文化價值......，這些因著AI帶來的議題，人們終究需要面對，並且尋找與ＡＩ共存、保存人類最珍貴特性的發展之路。

 

　　理解學生和ＡＩ的學習方式差異

 

　　這一代的小孩即是AI時代的成人，他們的職場與AI密切關連，未來的職場甚至因著AI能創造出許多新興的工作，作者闡述「人類學習」與「AI」的異同，相似之處為「重複性」的表徵，卻又不盡相同，相異之處則為學習知識的遷移，這是人類專屬的學習樣態。

 

　　舉凡人類及社會結構獨有的特質，例如情緒、社會脈絡等，是機器無法模擬學習而得，但機器學習仍是未來推動AI最重要的途徑之一，作者列出5個企業及可能的職業途徑，分析AI對未來職場帶來的變貌，並探討職業中所應用的AI元素，如演算法，數學工程材料......等學科應用，及機器學習7步驟轉化成AI的成果。

 

　　教育工作者應掌握AI可執行的任務，了解人類專屬不可取代的學習特質，給予學生正向的價值引導，保有人類社會倫理標準，才能培育觀念正確的AI世代。

 

　　根據學生所處的的AI未來，釐清此刻的教育目標

 

　　人類文明的發展，科技扮演關鍵角色，我們必須思辨人與機器本質的不同，否則AI應用的結果會是：AI愈來愈像人類，而人類因為要趕上AI發展速度，反而向AI系統學習思考，

 

　　因此，作者提供教育工作者具體的指引，使用科技「支持」課程，而非讓科技「支配，課程。跟上AI世代潮流的同時，教師也需要支持學生保有彈性，能夠適應改變。

 

　　例如，引導學生設計思考(含視覺思考)，並加入STEM(Science、Technology Engineering、Mathematics)的應用學習，結合藝術的媒介呈現創意，理解有限即是發明與發現的驅動力。

 

　　在AI發展仍處在理論階段，書中的課堂應用依循國際教育科技學會（The International Society for Technology in

Education, ISTE）的標準，提出了面向AI時代，此時的教育應培養學生成為有能力的學習者、數位公民、知識建構者、創意溝通者及全球合作者，並且透倫理學來支持學習。

 

　　教育導入AI，旨在完成人類做不到的事

 

　　現代人機互動緊密而不可分割，人類學習的核心始終來自人性，是社會與文化持續不斷的過程，人性也是人類獨有特質。而機器學習皆因某種人際關係而開始。

 

　　書中提出，人與動物與生俱來的智慧，而AI機器則是嘗試複製或增加人類的智慧，在教育的過程中使用AI，目的是完成人類做不到的事及單純複製智慧，身為教育工作者的AI思維，則是主張「準備辨認目前AI能力，並在其限制方面維持透明」，幫助學生在充滿AI的未來世界做好準備。

 

　　作者提出學習AI途徑可從「講故事」、「個人化學習」、「差異化教學」 與「機器人學」來進行，這些途徑強調人性獨有的特質，即便仿生的機器學習模組，都不應只落入記憶與重複的作為，也因此再延伸看見STEM職業的多樣性與性別平等，教育應期待AI的圖像風景而非只是單一產業的AI發展或是刻板的男性領導研究，視野有多寬，未來就有多美麗。

 

　　使用AI發展人際學習 

 

　　AI的發展讓人類的生活更聰明，而非事倍功半。作者提出，使用科技學習，可能忽略人際互動，但科技也能提供支持學習的社會文化功能，例如教育工作者專業社群的應用，因著數位功能，增加社群的活化與發展。

 

　　此外，重複性的工作可以交給科技，教育工作者即能擁有更多的時間與空間發展創意。

 

　　作者認為，社會文化脈絡能夠引領AI發展更多連結人群的應用，更能產生新的教育樣態，例如數位時代的師徒制、評量工具的選擇等，她也請全球教育工作者持續使用高感性及高科技的原則讓學生適應未來的變遷，及加速AI的發展。

 

　　幫助每個學生成就世界的美好

 

　　追求科技快速發展的時代，AI是要帶領全體人類往更美好世界?還是一分為二的平行時空?科技會擴大人類的特質，加速、增強與放大我們做事的方式，我們享受科技甜美果實的同時，也產生許多負面效應，例如對控制權的喪失、隱私權的喪失、面臨網路霸凌及攻擊。

 

　　作者揭露了「保護性法律遠落後於技術創新」的真相，再加上AI創造的同時，它可能變得跟人類行為一樣---不可預測。身為教育工作者，面對教育現場或每一次教育行為機會產生時，教導下一代「年輕人」 是如此重要，因為與AI設計、相處的未來，是年輕世代所行及所負責的！

 

　　教育重要焦點應鎖定「法律與規定」、「培養AI使用者和未來研發人員的倫理道德行為」，教育工作者自我期許是:讓每個學生都成為促使世界更美好的公民，儘管只是一個微不足道的動作，但別人卻因你的行為而使他的世界美好 。

 

李紋勝(高雄旗山國小校長、微軟全球創新菁英教師)

 

推薦文4

 

　　身為一位三個孩子的母親、高等教育的前線工作者以及大數據領域與人工智慧領域的研究學者，我強力推薦這本令人引頸期盼的作品--<>。

 

　　書名乍看之下，彷彿是本工具書，大多數的人會直接找出最有興趣的章節優先閱覽，但事實上,它超越了工具書，具備某種令人愛不釋手的魔力，讓你不知不覺從第一章閱覽航行到最後，章章都精彩！不論是我兼肩負哪個角色,都相當受惠於此書。

 

　　AI 時代不論是對孩子、對學生甚至是對自己，我們都不該成為知識的注射者，而是成為有方法有智慧的知識連結者，這本書提供我們 AI 時代中教與學的框架、方法以及資源，含括的面向豐富多元，特別在資源方面，書中有大量的影片連結參考資料，幫助我們建立與深化知識連結。

 

　　相信在面對未來 AI 時代的發展方向中，這本書能成為你手中的導航系統，幫助你找到自己的位置，也指引你前進的方向。

 

東吳大學巨資管理學院學程主任 胡筱薇

 

推薦文5

 

　　前陣子在一場社群聚會中聽前Google台灣區總經理簡立峰先生分享「AI時代的未來人才」這個議題，才剛剛想著如何將其演講內容落實於教學中，竟然就收到<>書稿。

 

　　書裡面有大量教育現場的例子與練習，足以提供教學者思考導入教學設計的需求，也提到了人類如何與AI合作，來增進學習與工作的效率。如果你跟我一樣，也正在思考如何將AI導入現有的教學設計中，那麼這本案頭書絕對是個不錯的選擇。

 

高雄教育局國教輔導團高中團自主學習專案教師 葉士昇

 

推薦文6

 

　　身為教育產業的一份子，我們經常在想怎麼把「教育」做好，基本的責任是教會知識，但也期許教育孩子成為未來社會有貢獻的一份子。未來的工作在 AI 劇烈的衝擊下，將與今天的工作有很大的不同。要準備孩子來面對這個未來，身為教育工作者的我們，首先需要先了解 AI 的真正含義。「AI 時代的教與學：探索學習新疆界」將可以協助教育工作者深入認識 AI 與對教育的影響，進而幫助我們為孩子做出更好的準備。

 

翰林教育科技 董事長暨總經理 陳威任