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人工智能賦能中小學課堂教學的機遇與挑戰
2022-07-25 11:00:16 來源:高明區教師發展中心 點擊:


人工智能賦能中小學課堂教學的機遇與挑戰

 

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2、聯係:劉健芬

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摘要人工智能技術讓教育技術的發展潛力得到了進一步的挖掘,中小學課堂教學改革找到了新的突破口與發展空間,5G技術的發展將進一步推動人工智能技術和教育融合創新應用但在技術還不夠成熟,實踐經驗相對缺乏的情況下,挑戰同樣巨大。我們要迎接人工智能賦能中小學課堂教學的挑戰,握關鍵問題,思考智能教學環境與教學的融合,使人工智能係統更好地服務課堂教學。

 

關鍵詞人工智能;中小學;課堂教學

 

隨著人工智能技術的發展,“人工智能+教育”成為教育技術的研究熱點。人工智能技術讓教育技術的發展潛力得到了進一步的挖掘,技術賦能中小學課堂教學找到了新的突破口與發展空間,5G技術的發展將進一步推動人工智能技術和教育融合創新應用在技術還不夠成熟實踐經驗相對缺乏的情況下,挑戰同樣巨大。

一、人工智能賦能中小學課堂教學的機遇

《新一代人工智能發展規劃》中提出,“利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革,構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體係。”我國關於人工智能的教育應用已經從教育環境、教學資源供給、教與學方式、教學評價等多個層麵,係統、結構地重塑中小學課堂,為課堂教學改革帶來了機遇。

(一)人工智能促進教學環境創新發展。

隨著技術的發展,中小學的教學環境也在不斷得到優化,硬件設施不斷更新迭代,隨著“三通兩平台”的實現,數字化教學環境已經成為目前中小學校的主流。但數字化教學環境下學生的學習場仍然比較固定,學習空間還是以線下為主,學習時間也基本局限在校內。在5G技術、大數據、學習分析、數據挖掘等技術的支持下,智能化教學環境的可感知、泛在化、個性化的特征更加突出,跨學科、跨媒體、跨時空教學服務讓課堂空間從實體化向虛擬化過渡。

一方麵,科大訊飛智學網、雨課堂、翼課堂等智能化教學平台不斷迭代與完善這些平台具有智能備課、精準教學、師生互動、測評分析、課後輔導等功能。智能教學平台是基於計算智能技術、學習分析技術、數據挖掘技術以及機器學習等技術,為教師和學生提供個性化教與學的教學係統[2]。智能教學平台配合智能手機、PAD等智能硬件設備,支持隨時隨地以任何方式進行無縫的教學與管理,提供無處不在的教學支持服務,使教學突破了時間與空間的限製,教學環境得到了無限擴展另一方麵,可穿戴智能設備、智能互動設備等智能硬件也逐步進入校園、家庭,成為智能化教學環境的重要組成部分。

(二)人工智能優化教學資源供給方式。

傳統的數字教學資源存在數據量大、更新慢、良莠不齊、篩選困難、容易形成資源孤島、對教師信息素養要求高等問題,無法滿足學習者個性化學習需求,不利於推動教學方式的轉變。目前的智慧教學平台教學資源進行結構化、知識化的重組,通過人工智能學習者的學習情況數據進行深度分析,發現學習者的能力結構學習興趣、所需資源類型等,將係統的資源與智能分析的結果進行比對,為學習者個性化匹配學習資源,進行個性化推送,資源供給方式發生巨大改變

(三)人工智能促進教與學方式變革。

智能化教學環境和智能化教學資源供給為教與學方式的變革提供了基礎條件,促進教學向智能化、精準化和個性化方向發展,同時也對教與學的全過程過程提供支持

1.人工智能+教師教學

學情診斷,精準教學。

基於大數據的學習分析技術可以快速地實現對學生的學情診斷,實現個性化診斷、個性化反饋為教師的因材施教精準教學提供了可能。如教師可以利用智學網、翼課網等智慧教學平台布置作業或開展學生學習質量檢測,依據其生成的學情診斷報告,在備課和教學過程中做出針對性的調整,從而實施精準教學,提高課堂教學質量。

學習者特征分析。

隨著人臉識別、手勢識別以及眼動跟蹤等技術的發展,利用機器學習和深度學習等技術,可以對學習者的表情、手勢和眼動的跟蹤識別,實現對學習者的情緒分析、學習行為分析,教師通過學生學習過程報表,學習者的學習狀態進行科學判斷從而有針對性地對學習者進行及時幹預與指導目前已經開發的具備情緒感知功能的教學係統,還根據學習者的情緒,對推送的教學內容進行調整,從而提升學生的學習成就感和積極性。

可視化教學。

5G網絡XR技術(即擴展現實,是VR-虛擬現實、AR-增強現實、MR-混合現實的合稱為教學提供了可視化的交互體驗,教師可以利用這些技術創設仿真教學情境。高仿真、沉浸式的教學情境,使教學信息思維過程可視化基於真實情境的學習,學生的學習興趣更濃,學習效果更佳現實不容易實現、理解或體驗的教學內容,教師可以利用智能硬件讓學生進行體驗式、探究式學習,減輕學生對抽象知識的認知負擔,從而提升教學效果和效率

2.人工智能+學生學習

智能導學係統

智能導學係統是借助人工智能技術,讓計算機扮演專家指導者進行模擬教學,為學習者提供個性化學習體驗的適應性學習支持係統。

自適應學習

人工智能技術通過跟蹤人機互動行為與數據對學生的學習情況進行深度分析對學生的學習指導和激勵機製更加個性化結合知識圖譜,係統可以診斷出學生的弱項和存在問題,科學精準推送學習資源和練習,並且可以根據學生的練習情況對學習資源和練習進行動態調整,從而形成自適應學習的方式。

(四)人工智能促進教學評價的變革。

傳統的紙筆測驗、標準化質量監測仍然是評價學生的唯一依據在人工智能技術支持下,教學評價方式逐步實現自動化和智能化,傳統紙筆測驗已經可以由智能閱卷係統進行批閱,中高考英語口語測試采用人工智能評分,不但提高了閱卷速度,節省了人力成本,並克服了各種主觀因素,避免了人為的失誤。評價標準也逐步向差異性評價轉變傳統的紙筆測試,評價維度還是比較單一,未能綜合體現學生的能力水平,人工智能支持下的課堂教學評價輔助係統可以對學生課堂行為、教師教學過程教學效果進行智能分析,從而形成多維度評價,尤其是學生的學習過程性表現,較紙筆測試更加客觀、全麵

二、人工智能賦能中小學課堂教學的挑戰

人工智能賦能課堂變革是以智能技術賦能的教學環境為支撐,以數據驅動賦能的教學設計為抓手,以人機協同賦能的教學實施為關鍵,最終實現課堂改革創新,服務人才培養需要。[3]因此,我們要迎接人工智能賦能中小學課堂教學的挑戰,思考智能教學環境與教學的融合,使人工智能係統更好地服務課堂教學

(一)學校要做好迎接人工智能時代教學改革的準備。

人工智能教育產品的發展迅速,其新產品、新進展、新理念都需要學校密切關注,結合教學的規律、科學的方法,主動思考、探索人工智能技術在中小學課堂教學中的應用方法與策略,同時,避免盲目或不恰當的應用推廣導致的風險和潛在影響

(二)教師要轉變課堂教學理念。

一是教師要主動擁抱技術。人工智能技術支持下的課堂教學,需要教師從教學目標的確定、教學內容的選擇、教學活動組織、教學評價的實施等各教學環節中融入人工智能技術,更加重視學生的深度學習層次,利用好技術,開展跨學科的探索。同時,人工智能時代對教師的信息素養提出了更高的要求,教師的信息文化素養、信息意識和信息技能必須緊跟時代的步伐。因此教師要不斷學習、主動擁抱技術,改變傳統教學思維和教學習慣,把人工智能技術與課堂教學融合、創新。

二是教師的角色從知識的傳授者向教學內容的創新者、學習的引導者轉變。人工智能技術幫助教師減少了很多重複勞動提高了工作效率,老師有更多的時間、更多的數據分析支持教學設計的優化、教學內容創新。人工智能技術對教育資源供給方式的優化學生獲取知識、信息的渠道不在局限在學校裏,而是更豐富、更個性化,因此教師應該轉變角色定位努力成為學生學習的引導者,利用豐富的教育資源,針對學生的個性化需求開展創造性的資源建設,成為教學內容、教學資源的創新者

三是教師要關注的師生情感交互工智能技術的發展過程中,教育相關技術還不夠成熟,人工智能教育應用方麵的研究重點目前還是以技術為主如果單純依靠智能硬件、智能平台開展教學,缺乏情感交流必將影響學生的情感與價值觀,因此,在人工智能技術與教學融合過程中,教師要加強人文關懷,及時關注學生的情感需要,加強對學生進行情感幹預,消除技術純硬件、純平台學生的負麵影響。

三、結語

在目前的教育環境下,人工智能雖然不會對教育教學造成顛覆性的影響,但人工智能已經逐漸滲透到課堂教學的各個環節也將對教育生態產生重大的影響。融合人工智能技術的智慧教育是教育的發展方向我們要主動把握這一方向,趨利避害地應用到教育教學工作中既不盲目樂觀,也不一味從眾。學校和教師都需要深入學習和研究,積極探索,利用好人工智能切實解決傳統教學中的突出問題,把握機遇,迎接挑戰。

 

參考文獻:

[1]黃榮懷,等.從數字學習環境到智慧學習環境——學習環境的變革與趨勢[J].開放教育研究,2012(1):75-84.

[2]王運武,等.教育人工智能:讓未來的教育真正擁有“智慧”[J].中國醫學教育技術,2018(2):117-125.

[3]謝幼如,邱藝,劉亞純.人工智能賦能課堂變革的探究[J].中國電化教育,2021(09):72-78.

 

備注

[1]本論文係2021年廣東省教育科學規劃領導小組辦公室規劃課題《基於“5G+AI”環境下可視化教學模式與策略研究2021YQJK096)》中期研究成果;

[2]本論文在2022年高明區中小學人工智能與可視化教學教研成果征集活動獲一等獎。