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人工智能赋能中小学课堂教学的机遇与挑战
2022-07-25 11:00:16 来源:高明区教师发展中心 点击:


人工智能赋能中小学课堂教学的机遇与挑战

 

作者信息:

1、单位:佛山市高明区教师发展中心

2、联系:刘健芬

3E-mail30935260@qq.com

4、邮编:528500

 

摘要人工智能技术让教育技术的发展潜力得到了进一步的挖掘,中小学课堂教学改革找到了新的突破口与发展空间,5G技术的发展将进一步推动人工智能技术和教育融合创新应用但在技术还不够成熟,实践经验相对缺乏的情况下,挑战同样巨大。我们要迎接人工智能赋能中小学课堂教学的挑战,握关键问题,思考智能教学环境与教学的融合,使人工智能系统更好地服务课堂教学。

 

关键词人工智能;中小学;课堂教学

 

随着人工智能技术的发展,“人工智能+教育”成为教育技术的研究热点。人工智能技术让教育技术的发展潜力得到了进一步的挖掘,技术赋能中小学课堂教学找到了新的突破口与发展空间,5G技术的发展将进一步推动人工智能技术和教育融合创新应用在技术还不够成熟实践经验相对缺乏的情况下,挑战同样巨大。

一、人工智能赋能中小学课堂教学的机遇

《新一代人工智能发展规划》中提出,“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革,构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。”我国关于人工智能的教育应用已经从教育环境、教学资源供给、教与学方式、教学评价等多个层面,系统、结构地重塑中小学课堂,为课堂教学改革带来了机遇。

(一)人工智能促进教学环境创新发展。

随着技术的发展,中小学的教学环境也在不断得到优化,硬件设施不断更新迭代,随着“三通两平台”的实现,数字化教学环境已经成为目前中小学校的主流。但数字化教学环境下学生的学习场仍然比较固定,学习空间还是以线下为主,学习时间也基本局限在校内。在5G技术、大数据、学习分析、数据挖掘等技术的支持下,智能化教学环境的可感知、泛在化、个性化的特征更加突出,跨学科、跨媒体、跨时空教学服务让课堂空间从实体化向虚拟化过渡。

一方面,科大讯飞智学网、雨课堂、翼课堂等智能化教学平台不断迭代与完善这些平台具有智能备课、精准教学、师生互动、测评分析、课后辅导等功能。智能教学平台是基于计算智能技术、学习分析技术、数据挖掘技术以及机器学习等技术,为教师和学生提供个性化教与学的教学系统[2]。智能教学平台配合智能手机、PAD等智能硬件设备,支持随时随地以任何方式进行无缝的教学与管理,提供无处不在的教学支持服务,使教学突破了时间与空间的限制,教学环境得到了无限扩展另一方面,可穿戴智能设备、智能互动设备等智能硬件也逐步进入校园、家庭,成为智能化教学环境的重要组成部分。

(二)人工智能优化教学资源供给方式。

传统的数字教学资源存在数据量大、更新慢、良莠不齐、筛选困难、容易形成资源孤岛、对教师信息素养要求高等问题,无法满足学习者个性化学习需求,不利于推动教学方式的转变。目前的智慧教学平台教学资源进行结构化、知识化的重组,通过人工智能学习者的学习情况数据进行深度分析,发现学习者的能力结构学习兴趣、所需资源类型等,将系统的资源与智能分析的结果进行比对,为学习者个性化匹配学习资源,进行个性化推送,资源供给方式发生巨大改变

(三)人工智能促进教与学方式变革。

智能化教学环境和智能化教学资源供给为教与学方式的变革提供了基础条件,促进教学向智能化、精准化和个性化方向发展,同时也对教与学的全过程过程提供支持

1.人工智能+教师教学

学情诊断,精准教学。

基于大数据的学习分析技术可以快速地实现对学生的学情诊断,实现个性化诊断、个性化反馈为教师的因材施教精准教学提供了可能。如教师可以利用智学网、翼课网等智慧教学平台布置作业或开展学生学习质量检测,依据其生成的学情诊断报告,在备课和教学过程中做出针对性的调整,从而实施精准教学,提高课堂教学质量。

学习者特征分析。

随着人脸识别、手势识别以及眼动跟踪等技术的发展,利用机器学习和深度学习等技术,可以对学习者的表情、手势和眼动的跟踪识别,实现对学习者的情绪分析、学习行为分析,教师通过学生学习过程报表,学习者的学习状态进行科学判断从而有针对性地对学习者进行及时干预与指导目前已经开发的具备情绪感知功能的教学系统,还根据学习者的情绪,对推送的教学内容进行调整,从而提升学生的学习成就感和积极性。

可视化教学。

5G网络XR技术(即扩展现实,是VR-虚拟现实、AR-增强现实、MR-混合现实的合称为教学提供了可视化的交互体验,教师可以利用这些技术创设仿真教学情境。高仿真、沉浸式的教学情境,使教学信息思维过程可视化基于真实情境的学习,学生的学习兴趣更浓,学习效果更佳现实不容易实现、理解或体验的教学内容,教师可以利用智能硬件让学生进行体验式、探究式学习,减轻学生对抽象知识的认知负担,从而提升教学效果和效率

2.人工智能+学生学习

智能导学系统

智能导学系统是借助人工智能技术,让计算机扮演专家指导者进行模拟教学,为学习者提供个性化学习体验的适应性学习支持系统。

自适应学习

人工智能技术通过跟踪人机互动行为与数据对学生的学习情况进行深度分析对学生的学习指导和激励机制更加个性化结合知识图谱,系统可以诊断出学生的弱项和存在问题,科学精准推送学习资源和练习,并且可以根据学生的练习情况对学习资源和练习进行动态调整,从而形成自适应学习的方式。

(四)人工智能促进教学评价的变革。

传统的纸笔测验、标准化质量监测仍然是评价学生的唯一依据在人工智能技术支持下,教学评价方式逐步实现自动化和智能化,传统纸笔测验已经可以由智能阅卷系统进行批阅,中高考英语口语测试采用人工智能评分,不但提高了阅卷速度,节省了人力成本,并克服了各种主观因素,避免了人为的失误。评价标准也逐步向差异性评价转变传统的纸笔测试,评价维度还是比较单一,未能综合体现学生的能力水平,人工智能支持下的课堂教学评价辅助系统可以对学生课堂行为、教师教学过程教学效果进行智能分析,从而形成多维度评价,尤其是学生的学习过程性表现,较纸笔测试更加客观、全面

二、人工智能赋能中小学课堂教学的挑战

人工智能赋能课堂变革是以智能技术赋能的教学环境为支撑,以数据驱动赋能的教学设计为抓手,以人机协同赋能的教学实施为关键,最终实现课堂改革创新,服务人才培养需要。[3]因此,我们要迎接人工智能赋能中小学课堂教学的挑战,思考智能教学环境与教学的融合,使人工智能系统更好地服务课堂教学

(一)学校要做好迎接人工智能时代教学改革的准备。

人工智能教育产品的发展迅速,其新产品、新进展、新理念都需要学校密切关注,结合教学的规律、科学的方法,主动思考、探索人工智能技术在中小学课堂教学中的应用方法与策略,同时,避免盲目或不恰当的应用推广导致的风险和潜在影响

(二)教师要转变课堂教学理念。

一是教师要主动拥抱技术。人工智能技术支持下的课堂教学,需要教师从教学目标的确定、教学内容的选择、教学活动组织、教学评价的实施等各教学环节中融入人工智能技术,更加重视学生的深度学习层次,利用好技术,开展跨学科的探索。同时,人工智能时代对教师的信息素养提出了更高的要求,教师的信息文化素养、信息意识和信息技能必须紧跟时代的步伐。因此教师要不断学习、主动拥抱技术,改变传统教学思维和教学习惯,把人工智能技术与课堂教学融合、创新。

二是教师的角色从知识的传授者向教学内容的创新者、学习的引导者转变。人工智能技术帮助教师减少了很多重复劳动提高了工作效率,老师有更多的时间、更多的数据分析支持教学设计的优化、教学内容创新。人工智能技术对教育资源供给方式的优化学生获取知识、信息的渠道不在局限在学校里,而是更丰富、更个性化,因此教师应该转变角色定位努力成为学生学习的引导者,利用丰富的教育资源,针对学生的个性化需求开展创造性的资源建设,成为教学内容、教学资源的创新者

三是教师要关注的师生情感交互工智能技术的发展过程中,教育相关技术还不够成熟,人工智能教育应用方面的研究重点目前还是以技术为主如果单纯依靠智能硬件、智能平台开展教学,缺乏情感交流必将影响学生的情感与价值观,因此,在人工智能技术与教学融合过程中,教师要加强人文关怀,及时关注学生的情感需要,加强对学生进行情感干预,消除技术纯硬件、纯平台学生的负面影响。

三、结语

在目前的教育环境下,人工智能虽然不会对教育教学造成颠覆性的影响,但人工智能已经逐渐渗透到课堂教学的各个环节也将对教育生态产生重大的影响。融合人工智能技术的智慧教育是教育的发展方向我们要主动把握这一方向,趋利避害地应用到教育教学工作中既不盲目乐观,也不一味从众。学校和教师都需要深入学习和研究,积极探索,利用好人工智能切实解决传统教学中的突出问题,把握机遇,迎接挑战。

 

参考文献:

[1]黄荣怀,等.从数字学习环境到智慧学习环境——学习环境的变革与趋势[J].开放教育研究,2012(1):75-84.

[2]王运武,等.教育人工智能:让未来的教育真正拥有“智慧”[J].中国医学教育技术,2018(2):117-125.

[3]谢幼如,邱艺,刘亚纯.人工智能赋能课堂变革的探究[J].中国电化教育,2021(09):72-78.

 

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。