5G背景下运用AI技术辅助课堂评价研究

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1、单位：佛山市高明区第一中学

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【摘 要】：课堂教学评价是进行教学评估和教学改革引导的重要抓手。5G通讯技术和现代教育教学技术高速发展，“互联网+”、人工智能（AI）给教育带来推动与改变，课堂教学评价模式也随之带来了新的发展。本文结合当前课堂教学评估标准多、流程复杂、耗费时间精力等客观因素造成评估流于形式或不充分等现实问题，提出在5G通讯环境下，运用人工智能技术的辅助课堂评价，提高教学的效益，促进评价技术的发展。

【关键词】：5G；课堂评价；人工智能（AI）；AI技术辅助。

课堂评价可以判断学生的学习情况，促进学生的有效学习，教师了解教学效果，是教师教学的核心实践活动内容。课堂评价不仅仅是对课堂教学进行一般评价，更能激励教师不断交流学习提高教学方法、引导课堂教学改革，还能为学校教学管理提供基本决策依据。因此教学中如何保证客观、准确、全面的评价，是关系师生乃至学校课堂教学改革的关键。

当前学者们围绕课堂评价如何合理的进行做了大量研究，逐渐形成拥有众多评价指标的严密体系。但是，评价指标越完善，在课堂和课后进行全面和客观评价的达成可能性就会越低，这是人力的局限性。如果课堂评价没有有效的工具来辅助，依靠传统课堂评价方式，由评课者的主观意识来评分，评价结果客观性不足；由于技术手段限制，对课堂信息的采集不够精细、全面。学校组织教学评估要耗费大量精力，只能覆盖部分学段部分老师部分课堂，得到的结果还往往不够全面，不够深入，课堂评价效益较低，阻碍了教学改革的推行和教学技术的发展。

目前，5G通讯在我国发展较快，智慧校园和智慧课堂是教育领域的主要应用场景。借助5G高速实时的优势，能够实现实时传输影像信息，立体动感实景式的教学信息，使师生教学体验得以提升；在人工智能技术和大数据技术加持之下，运用相关固定或移动式的设备可以收集课堂全场景数据，能够高效地构建出学生的全景式学情画像，教育教学的精准度和时效性大大提高。

今后相关部门必会及时总结做法、经验与成效，大力推动“5G+智慧教育”应用逐渐向大范围大规模铺开。利用人工智能技术使得课堂评价模式更加人性化和全面，可以通过传感器收集到的画面进行人脸检测与跟踪、肢体动作识别和微表情识别实现对学生课堂状态的分析，评价学生学习的情况，提高课堂评价的全面性和客观性，甚至可以即时反馈在课堂现场，督促学生和教师对教学策略和学习态度进行即时调整。具体实现流程示意如下图：

 基于5G背景下的人工智能课堂教学评价辅助系统可以是集成于多媒体教室的智能教学分析收集设备，也可以由智能机器人、计算机视觉设备、语音采集设备、数据分析设备等组成。

智能机器人和智能教学分析收集设备可以解答学生在上课的过程中需要查询的问题。也可通过智能机器人能实现语音交互，利用教师在课前设置好的问题，学生现场解答机器人执行的现场提问，系统数据库对上传的语音数据进行分析，得出评估报告。这种形式，人机交互，能调动学生的积极性和课堂气氛，也通过实时记录整个课堂过程，利于教学资料收集与全方位的评价分析，对教师的课堂评价起到辅助作用。

装在AGV小车上，能沿巡线轨迹进行移动的协作机器人装备3D相机、音频和视频采集设备。机器人采集学生和教师课堂上的语音信号，系统得以分析教师在上课过程中的投入程度和学生应答质量。机器人实时采集学生与教师的面部微表情，上传到数据库。智能化评价系统即时进行情感与视觉分析，统计出学生在课堂学习中的出勤表现和投入程度。机器人不但可以帮助教师收取和分发课堂作业，还可以快速帮助批改，并即时反馈到课堂，为调整教学策略和改进授课的方式提供支持。

5G技术和人工智能应用于辅助教学评价当前还属于新兴技术，还需要不断完善成熟，需要对算法分析进行不断优化，最终构建成为符合实际要求的评价模型。在大数据技术支撑下，教学评价将会变得精准、科学、透明和高效。

这种颠覆性的教学评价模式，是真正面向未来的改革。相关产业、教师、学生、学校、社会和家庭的支持与认同非常重要。需要教师转变思维，以更多的精力进行教学活动设计和基础教学理论研究。需要在社会普及5G技术和人工智能知识，帮助指导家长和学生正确认识人工智能和相关设备在教学中的应用价值。

通过5G背景下运用AI技术辅助课堂评价体系的建立，课堂教学的全过程将会被记录和透彻分析，教师在相关技术设备和信息系统辅助下完成和评价课堂教学的每个细节每个环节，将会有更多的时间和以更深刻客观的视角去研究学生的认知规律与学习心理行为，从而设计出更加科学高效的课堂教学方案，从而推动教育事业的更高质量发展。

【参考文献】

[1] 郭晓旭. 基于人工智能的课堂评价模式探究.无线互联科技，2021. 

   [2] 陈多仁.课堂教学评价.高等教育出版社，2017.

   [3] Grant Wiggins.教育性评价.国家基础教育课程改革“促进教师发展与学生成长的评价研究”项目组翻译.中国轻工业出版，2005.

[4] 王少非.课堂评价.华东师范大学出版社，2013.

[5]蔡连玉，韩倩倩.人工智能与教育的融合研究:一种纲领性採索[J].电化教育研究，2018.

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【备注】

[1]本论文系2021年广东省教育科学规划领导小组办公室规划课题《基于“5G+AI”环境下可视化教学模式与策略研究（2021YQJK096）》中期研究成果；

[2]本论文在2022年高明区中小学人工智能与可视化教学教研成果征集活动获一等奖。