人工智能在信息化2.0時代中小學教學模式中的應用與探討

賈海峰

（吉林省教育學院吉林省基礎教育網絡信息中心吉林長春130022）

關鍵字：教育信息化；多元化教育；人工智能；人機共教

一、人工智能在當今教育領域發展與應用現狀

（一）個性化、多元化是新時代教育的發展方向

教育已經發展到了信息化2.0 時代，傳統的規模化、單一化、程序化的教育模式已經不能滿足教育信息化時代對人才的培養需求，特別是青少年的教育體系模式。AI 技術現已成型，并在社會多個領域有了成型的應用模式，高效智能化的生產模式已經備受人們的關注和好評。社會在不斷進步的同時也需要更多創新能力，人工智能領域對未來一些服務型行業有著一定的替代作用。機械化、標準化、程序化的服務都將在一定的時期被取代，只有具有一定的創新性和預見性的新型產業才能立于不敗之地。［1］在當今的教育領域也是如此，未來人才要適應新時期新事物的教育發展模式，AI+教育有著廣闊的發展空間和應用前景。

個性化的教育才有利于對人才進行創新性的培養。具有一定的創造性是對每一位創新型人才的必然要求。青少年學生在其成長體系中隨著環境的變化，在性格、情感、興趣、愛好、自我意識等關乎其自身發展的幾個特征下都會表現出非常明顯的變化，這個階段充分決定了其自身創新性的發展。由此可見，因人而異的多元化發展需充分結合每個孩子自身的潛能，才能發揮其最大的創新力，同時在符合客觀發展規律的前提下，選擇最佳的方式來促進青少年的學習和成長?？傊?，個性化的教育模式是培養創新型人才的必然條件，個性化也將是未來教育模式的必然走向。

（二）人工智能是教育信息化2.0 時代在實踐領域的堅實倡導者

教育在實踐活動中才能夠賦予一定的個性化。個性化學習需要有智能的信息平臺體系和數據作為支撐，借助云平臺、大數據進行收集和分析。依托信息化高度發展，在大數據、云計算等相關技術的支撐下，人工智能技術在社會的各個領域中已經嶄露頭角，體現出了巨大的優勢。在教育領域人工智能通過機器學習、大數據的傳導和信息共享，智能化的學習可達到專家級的水平。為此，人工智能+教育應用一方面可通過對學生學習行為的大數據進行海量的分析后，對每個學生的學習特點和自身訴求進行統計分析，形成一套行之有效的學習計劃；另一方面又能夠自動收集各類學習資源統籌結合，分類傳送給每位有需求的學生，并推薦給教師。［2］由此可見，在人工智能技術的應用模式下，教育信息化2.0 時代的發展必將是一個高速的發展體系，智能化、個性化、具有實踐性的教育體系必將有著良好的發展前景。

（三）人工智能+教育應用的發展現狀

隨著教育信息化應用的普及與推廣，傳統的教育教學模式迎來了一次深刻的變革，教育教學質量以及教育的公平性都得到了大幅度的提升，信息化到人工智能再延展到教育，并與其進行深度的結合，面臨著巨大的挑戰，具體表現為以下三個方面：

1.青少年學生對自身成長及需要學什么做什么缺乏深度的自我了解，信息化學習又有著獨特的廣闊性和便捷性，這樣使得教師不能夠充分掌握每一個學生的具體信息，也不能確保每一位學生都能夠得到及時正確的指導。

2.教師在教學的過程中精力能力有限，無法精準定位到每一位學生在AI+教學模式下的情況，更多的是需要每位學生能夠自主地去跟隨老師的模式進行學習，課外能夠運用智能化的設備和平臺去自主學習，青少年學生在此時期的自控性和外界因素的多方誘惑也是一個值得去思考的問題。

3.大數據平臺下的AI+教育必然要求各類教學機構能夠有一個大型的智能化的管理平臺以便支撐相應的業務開展，如何有效地進行數據的整合和管理以及普及智能化設備，建立大型的數據信息庫達到智能化教學的目的，還仍需努力。

科技飛速發展，在小學教育階段培養學生對人工智能的感知和認知，引導孩子們去利用技術，感受技術的樂趣，做人工智能的主導者，對人工智能的學習和利用有正確的觀念，也是十分必要的。

二、人工智能與教育的結合

這里我們引入一個新的詞匯EDAI 即Education+AI 的組合，我們稱之為教育智能，這一完美的結合使得人工智能在教育領域大放異彩。

人工智能通過大數據分析和智能輔助為學生提供個性化的學習服務，根據不同學生的特點可以提供個性化、定制化的學習內容和學習方法以及學習模式，這樣可以極大激發學生內心的學習欲望。在教育資源的優化和均衡方面，特別是面對當前新冠肺炎疫情的防疫要求，人工智能設備的在線直播課堂和視頻會議發揮了重要的作用。通過可視化的視頻畫面圖文聲音并茂，與傳統的面對面教學沒什么太大的差別。

疫情期間，在線教育風生水起，在這個期間我們認識了人工智能設備進行在線會議和教學的重要作用，騰訊會議、釘釘、小魚易連等極大地便利了我們的線上工作和學習。這樣的網絡課程模式也讓師生有了一種足不出戶煥然一新的感覺，是否能夠成為疫情過后，乃至今后長期的一種異地和遠程教學模式？人工智能技術應用于線上直播設備進行輔助式教學，是否已經得到了多數人的認可？答案是肯定的，這種新興教學模式的智能化和便捷性已經逐步被絕大多數用戶所接受。在人工智能時代的教育緩沖期，人工智能將會帶給教師智力勞動的解放，教師能夠有更多時間和精力關心學生心理和日常行為的變化，使得學生更加全面化地健康發展。

智能時代的到來要與教育進行緊密融合，教育要適應智能時代所帶來的新需求。人工智能一定是要融入課程，這是其結合到教育領域的第一步。不遠的將來在中小學教學中人工智能課程將和語文、數學、外語等一樣成為重要的基礎學科，它和信息技術課程有相似之處又有著不同的分支。

在以往的教學環境中學生與學生之間、學生與教師之間的互動和聯系都較為緊密，學生與校園之間基本沒什么聯系和互動。人工智能完全可以精準地實現學生和校園的互動，通過智能化的設備教師足不出戶坐在辦公室就可以監測到每個學生到校情況、在教室的學習狀態，通過大數據可以分析每個學生日常的活動軌跡和行為舉止來判斷學生個人的生活習慣和業余喜好等等。這就是智慧校園，將更加全面地實現學生德智體美勞的全面發展。

人工智能與教育的結合到底是如何實現的呢？其一，大數據是人工智能得以實現和運轉的重要基礎，我們要采用一種多維度、高密度、大容量的數據信息進行采集并進行處理，這涵蓋了圖形圖像、語音、視頻、傳感等一系列的數據。其二，智能化的數據處理平臺，高效地對采集的數據進行解讀。其三，通過自然人機互動界面，這里有VR/AR，數據可視化，智能機器人和智能3D掃描打印等。［3］

在技術支持和認知上，隨著人工智能技術的不斷成熟，通過智能化的技術指導教師不僅能獲得技術人員的及時支持，還能深度了解人工智能系統的各項功能，對全新的人工智能產品做出合理的評價和判斷；同時，教師的能力結構也將發生一系列新的組合變化，AI技術的應用將激發教師外在的研究能力和教學方式方法，通過數據分析直觀地提出一些更有針對性的問題，并引導和教育學生學習使用數據分析解決問題的方法。

在這些技術的基礎上，需要有一個實踐應用的情景模式。目前在EDAI 領域有四個主流的應用場景：

自主學習：自適應學習、練習模式、考試模式智能檢測等。

智能學習教師：虛擬化的學習平臺通過智能機器人進行精準的對話和學習解答。

商業模式：通過分析商業運轉的成熟模式將其轉化到教育領域中來，高效促進教育行業內部的運轉和規劃。

智能化系統：通過大數據對中小學前沿的考點和學科信息點進行分析，在升學和考學以及學科競賽上形成專家系統數據庫，使學生能夠隨時隨地進行智能化學習。

人工智能+教育使教育變得更加可視化和多元化，這種教育模式使得學生在學習過程中變得生動有趣，大大激發了其學習的熱情和活力，相較以往的黑板+習題化模式，人工智能明顯具有巨大的發展潛力。信息化2.0 時代已經開始啟動，人工智能與教育的結合也必將對中小學教學模式變革產生重要推動作用。

三、人工智能在教育領域中的應用實踐與探索

在人工智能、云計算、大數據等先進技術的支撐下，一個教育場所就成為了一個擁有多個信息點的重要客戶，而校內的每個學生則是這個大客戶中的一員。通過建立“教+學+考+評+管”五位一體的智能化管理體系，在全國范圍內的多個高校應用并給予實施。通過收集多所中小學的教學模式應用領域里的智能化教學、機器學習和智能管理系統，這三個方面衍生了一個人工智能模式下的教育體系。［4］

（一）智能化的教學管理平臺

教師可以通過智能平臺對每位學生上傳的個人學習信息進行分析和總結，同時對每位學生在學習過程中出現的各類問題進行記錄并為不同的學生進行合理的規劃，制定學習計劃、擬定學習方法、培養學習策略等等。

（二）智能學習系統的應用

智能系統涵蓋了在線的教學資源、信息庫習題庫、在線微課、名師講堂、智能模擬考試等平臺，使學生在課上課后都能夠智能化學習，接觸到最前沿最新的知識點，便于自身學習成績的測評和提升。［5］

（三）智能教學管理系統實施

平臺可以服務于教學、輔助于教學、作用于教學，通過對教學多個場景進行模擬信息的采集和加工，達到信息的最大化利用和管理，這里包括了以下幾點：

數據的采集；

數據的演示和分析；

通過對數據的監控、預測和模擬，便于管理者能夠及時對學校進行有效的管理和相關政策的實施。

四、人工智能+教育遇到的問題

人工智能+教育目前還處在探索與發展的重要階段，其長遠發展需要不斷進行一次又一次的變革，在發展的過程中也存在著幾個需要解決的問題：

（一）在智能教育產品領域和智能技術上要做到精益求精，目前市場上各類針對教育的智能產品較為混亂，形態不一。

（二）人工智能與教育的結合畢竟是機器的智能，在物理層面的學習領域能夠做到盡善盡美，但是教育是一個德智體美勞全面發展的體系，能夠做到對學生的綜合素質、身心健康、個人成長進行合理智能化安排的少之又少。

（三）智能化的決策部署也不能夠真正做到因地制宜，也不能夠完全適應教育場景的復雜多變，需要結合人的思維去部署決策。

五、人工智能+教育在信息化2.0 時代的發展趨勢和建議

人工智能技術的快速發展，對未來教育領域體系也將產生結構化的變革，伴隨著信息化和智能化的結合與發展，以下幾個趨勢和建議是可以肯定的：

未來的教育結合人工智能的同時也要體現出人的思維和能力，運用人機結合的思維模式，實現智能化的學習與發展。［6］

注意人才的培養和輔助，人工智能是一種輔助模式而不是決定模式，決定權還是在我們廣大的教師手中。

人工智能要多從未來教育的多樣性、個性化、適應性等幾個方面去考慮，為不同的學習群體建立不同的學習規則模式，使得每一位學生都能夠獲得適合自己的學習資源。

人工智能應該充分利用大數據平臺資源的實時性和豐富性，及時搜集最前沿的教育科學學習內容，以便使用教育的多元化場景，更好地使廣大師生能夠在其中受益，跟上時代的腳步，掌握最新的技能和本領。［7］

六、結語

人工智能+教育在信息化2.0 時代到來和啟動之際必將在教育領域大放異彩，為傳統學校的教育模式帶來新的活力與生機，為教與學、教與管、學與思帶來新的變革，使教育在不斷的發展和變革的進程中持續地由具體的量變走向帶有一定成果的質變。我們可以預見和想象到的是，學校將由傳統的黑板筆墨的大班集體化的教學模式，逐步形成一種更加注重個性化和智能化、時刻以學生自身發展為準則的多元化學習模式。［8］隨著人工智能的不斷升級和進化，我們對學生的個性化教育（注重發展和成長并重）及因材施教將成為現實。