教育：人机协同教学，惠及每个人成长
思瀚产业研究院 华为    2025-09-20

教师短缺不仅影响教育的普及和质量，还加剧了教育不平等。根据中国教育部《2024 年全国教育事业发展统计公报》数据，全国各级各类学校教育平均生师比大约在15:1，经济合作发展组织（OECD）数据显示在一些发达国家这一数值更低。生师比过大和繁重的教学任务仍然制约着教育公平和高质量发展，教师无法及时关注每个学生的学习状态和提供个性化教学方案，学生也难以获得高质量的教学资源。

自 ChatGPT 等 AI 大模型陆续发布以来，探索 AI 与教育的结合变成教育转型的重点探索方向。中国《国务院关于深入实施“人工智能+”行动的意见》指出要推行更富成效的学习方式。把人工智能融入教育教学全要素、全过程，创新智能学伴、智能教师等人机协同教育教学新模式，推动育人从知识传授为重向能力提升为本转变，加快实现大规模因材施教，提高教育质量，促进教育公平。构建智能化情景交互学习模式，推动开展方式更灵活、资源更丰富的自主学习，鼓励和支持全民积极学习人工智能新知识、新技术。

在亚太地区大多数国家的教育体系中以教师为中心的模式和死记硬背的学习方法占据主导地位。这种教学方式限制了学生个性化发展，也忽视了学生主动思考、理解力和创造力的培养。UNESCO 强调，教育需重新定义其与人类、地球、技术的关系，避免将知识作为“真理”灌输，而是培养学习者批判性分析和解决复杂问题的能力。

随着技术的发展，2035 年 AI 技术将与教育深度融合，形成人机共育、人机共教、人机共学的人机协同教育教学新模式，全球教育将全面迈入智慧教育时代。教学资源将通过 ICT技术手段拓宽供给渠道，确保城乡和区域间教育资源的公平分配，通过 AI 技术弥补师资等教学资源的不足，确保高质量教育人人可及；教学模式将更加注重学生的个体差异，提供多样化、个性化的 AI 教育应用，满足不同学生的自主学习需求，帮助教师真正实现因材施教；教学环境将更加智能，知识的传授不再是单向灌输，更加注重交互体验和智能服务。

未来，教育体系通过 ICT 技术尤其是 AI 技术优化教学资源、创新教学模式和打造智能教学环境，全面提升教育公平和质量，满足个人和社会发展需要，提升全球教育水平。

1、以 AI 为梯，从被动学习到主动探索

美国著名认知教育心理学家布鲁纳认为：“学习本质是主动形成认知结构的过程，而非被动接受信息”。这一理念在 AI 时代迎来技术共振，此时的 AI 不再是简单的辅助工具，而是学生的“智能学伴”。通过多模态数据分析精准定位学习需求，借以苏格拉底式对话激活主动认知思维，建立自适应路径规划与动态反馈体系，系统性打破被动学习壁垒，推动教育从“被动灌输”向“主动探索”的跃迁，助力实现个性化学习，让每个学生都能发掘个人无限潜能甚至成为“天才”。

未来场景：个性化智能学习助手，构建主动学习模式

AI 驱动的个性化智能学习助手，能根据学习者的即时需求或长期目标，定制化学习路径并引导他们找到合适的资源，其个性化匹配、动态交互与实时反馈机制，能有效唤醒学习内驱力，帮助学生制定学习计划达成学习目标。在自主学习场景中，系统基于多维数据建模与认知科学原理，构建“精准推送 - 内在驱动 - 效率跃升”的闭环生态，实时采集学习数据，通过智能模型解析潜在需求，自动推送适配的资源、练习及挑战任务，持续激发主动学习动机。

AI 通过深度挖掘学习者的兴趣图谱与认知偏好，能精准定位需求知识要点，并将其转化为触发内在学习热情的切入点，让学生主动参与到学习中。AI 作为学习伙伴，不再以教学者的方式来教导学生，而是根据学生的兴趣和目标，提供持续的支持，帮助他们决定学习什么，以及在哪里和如何学习。借助自然语言处理和图像识别技术，捕捉学习者浏览资料时的隐性兴趣信号，如对宇宙星系图片的高停留率、对科幻剧情的高频标注等，据此构建动态兴趣模型，实现兴趣学习内容的个性化推荐，让知识获取从被动接受转变为兴趣驱动的主动探索。

依托 AI 智能体与多模态数据分析学生学习情况，智能助手推荐学习内容可精准补齐学习短板，全方位提升学习效率。系统通过课前课中课后实时采集学习者的答题准确率、作业耗时、知识掌握图谱等数据，运用智能分析模型深度解析学习弱点，如智能助手通过学习行为分析，精准定位到学习者在数学函数章节存在概念混淆的认知短板，随即动态生成并推送适配性学习资源包，从学习到测验帮助学习者快速弥补知识漏洞，达成高效学习的目标。

未来场景：与苏克拉底对话，培养自主认知思维

人工智能技术让与苏格拉底对话成为可能，这种跨越时空的思想交互，正源于对“苏格拉底对话法”的数字化演绎。其核心是通过连续、有针对性的追问，引导对话者对已有的知识和观点进行批判性思考和深度反思，发现其中的矛盾和错误而非直接给出答案，最终获得真理。让知识的获取不再是被动接受，而是通过主动思辨实现认知觉醒。

具体来说，苏格拉底式对话法是利用 AI 将原始问题分解为子问题，通过提出和回答子问题直到收集到足够的信息来处理原始问题。它能像批判性思维者一样，通过自我提问引出中间推理步骤，并解决复杂的推理问题 。AI 驱动的苏格拉底式对话助手能够精准识别学习者的认知盲区，通过递进式提问启发其自我纠偏，助力培养自主认知的学习思维。

相关研究显示，苏格拉底聊天机器人在培养学生主动学习能力和批判性思维方面的表现显著优于标准聊天机器人。例如，当学生遇到代码效率等问题时，AI 不会直接输出解决方案，而是以递进式追问启发学生深度剖析代码逻辑，自主定位编程漏洞。这种交互式机制能推动学生全程参与知识建构，在实践中强化逻辑思维与问题解决能力。

2、分身有术，让大规模因材施教成为现实

未来，依托人工智能、5G/6G、虚拟现实、增强现实、物联网等技术，孪生智能教师（教师智能分身）教育技术将广泛应用，展现出创新教学形态、增强教学效果的巨大潜力。孪生智能教师能精准捕捉和分析学生数据，生成精细化教学方案，实现精准教学辅导。真人教师通过创设虚拟化身能够突破真实时空限制和教学障碍，支持远程实时教学和满足特殊教育需求，达成实体环境难以实现的功能。

孪生智能教师将与真人教师协同教学，让学生能随时获得孪生名师指导，形成课前课中课后高品质的教学闭环。

未来场景：双师协同育人，让教学温度与精度同频共振

孪生智能教师与真人教师协同育人，在教学育人发挥各自优势，将成为教育场景的日常形态。孪生智能教师可以提供教学建议，教什么、怎样教学生，老师仍具备决定权。孪生智能教师智能化接管课件生成、作业批改等繁重工作，真人老师转而聚焦教学深度、情感沟通与价值引导等核心育人环节，让教学过程更有“温度”。

如孪生智能教师在作业批改中分析出学生“逻辑推理能力薄弱”，真人教师设计专项辩论活动培养思辨素养；依据班级“合作学习参与度低”的统计结果，策划团队实践项目强化协作意识。最终引导学生树立正向价值观，培育健全人格。研究表明，AI 驱动的虚拟教师显著减少了教师用于机械批改和重复答疑的时间，提高教育效率。

现有技术可以帮助教师将 20% 到 40% 的时间重新分配给支持学生学习的活动 [26]。孪生智能教师对学生学习状态精准分析，为精细化教学提供了硬核支撑，让大规模因材施教成为可能。依托物联网传感设备与计算机视觉技术，实时分析学生的课堂表现、作业情况、进步轨迹等，整合为可视化报告，并制定专项训练方案反馈给教师，教师据此调整教学策略，并提供更有针对性的指导和帮助，进而更大规模地促进学生的个性化学习和全面发展。

这种双师协同的教学模式，既把老师从繁重的基本教学任务中解放出来，又让教师跳出“凭经验判断”的传统模式，转而实现基于客观数据的精细化和人性化教学。例如，当孪生智能教师反馈某学生在几何证明题答题速度慢且正确率不高时，并向真人教师建议其可能陷入“机械抄题而非理解逻辑”的误区，进而在下次课堂中真人教师可着重引导该学生口述解题思路，及时纠正学习方法。如此一来，孪生智能教师的数据分析能力与真人教师的教学经验形成互补，共同推动教学过程从“大水漫灌”向“精准滴灌”升级。

未来场景：孪生智能名师，实现学生全时域教导

孪生智能教师能为学生提供全天候一对一教学指导，打破传统教学时空限制。孪生智能教师能够方便学生自主学习，按需讲解复杂的课程概念，指导学生解决问题，并充当练习伙伴 [27]。学生可按照自己的时间安排随时随地向孪生智能教师提问互动，并获得与教师风格一致的引导，不再受限于传统课堂的时间和地点，这种灵活的学习方式能够更好地提高学习的效果和学习的自主性。

孪生智能教师通过深度分析学生的学习情况及反馈，精准提示知识盲区并自动推送适配的预习资料，随时回答学生疑惑，全面提升学习效率，让每个学生都拥有自己的“24 小时专属教师”。数字孪生与全息技术实现了优秀名师的知识经验开放共享，改善教师资源不均等问题。孪生智能教师不仅能高度复刻教育名师的真实授课行为、知识体系与教学风格等，还能通过情感识别技术自动分析并反馈学生情绪，给予鼓励、共情反馈或思考提示。孪生智能教师的普及将突破当下优质教育资源不均衡的现实困境，让不同地域的学生随时随地都能获得名师指导。

3、学无止“境”，让每个学生在智能孪生教室里获取真知

体验学习将是未来学习非常重要的一环。预计到 2035 年，智慧教室将利用全息、虚拟现实、增强现实等沉浸式技术进一步升级为智慧孪生教室，提供更加生动、直观的教学课堂体验，激发学生的学习兴趣，提高学习效率。

例如，虚拟现实、增强现实等沉浸式技术使学生能够在物理和虚拟空间体验数字渲染内容，为教育技术创新提供了显著潜力；这些技术通过减少物理空间的障碍、增强协作和实践学习，并提供个性化学习方法，拓展了从 K-12（学前教育至高中教育）等各种学习环境的可能性，从而帮助各个阶段的学生蓬勃发展。

未来场景：超现实教学，增强沉浸式教学体验

未来，通过全息、虚拟现实、增强现实等沉浸式技术将实现超现实教学，增强课堂内的教学互动体验。全息、虚拟现实、增强现实等沉浸式技术与教学融合将让知识具象化，提高知识留存率和学习效率。在传统智慧教室的基础上，引入各类实时 VR/AR 教学模块增强物理世界，进行趣味性、直观性、应用性、沉浸式情景再现，打造虚拟与现实相结合的教学环境，提供身临其境的教学体验。例如，小学教师 LeticiaAhumada 采用沉浸式技术推动课堂游戏化学习历史，显著提升了学生参与度；学生也表示，这种方式不是学习历史更像是亲身体验历史 。

超现实教学技术融入课堂，可以增加学生的互动与参与度，提供随时随地的实践教学。VR/AR 等技术能够通过模拟高难度或者高危险实验场景，实现“零风险低成本可重复”的教学实践，同时依托 AI 系统实时指导，帮助学生规范操作流程，提高实验效率和理解深度。例如，在手术模拟教学中使用虚拟现实、增强现实可以低成本重复教学，显著降低真实手术中的风险。

结语

2035 年，先进的 ICT 技术将重构教育生态，成为推动未来教育变革的核心驱动力。智能技术将深度融入到教育教学全要素、全过程，推动教育向更智能、更高效、更公平的未来跃迁。到 2035 年，全球将有超过 10 亿学生日常使用智能学习助手辅助学习，同时也将有超过 5000万孪生智能教师辅助教学，超过 80% 的智慧教室将升级为智能孪生教室。

为了提供这些智能化服务，教育数智基础设施将迎来普遍升级。以万人学校或者教育局管辖区域为例，相较 2025 年，算力需求提升 680 倍至 68PFLOPS，网络带宽需求提升 500 倍至 500Gbps，存力需求提升 850 倍至68TB。

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