人工智能 助力教師教學創(chuàng)新

人工智能正在引領新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，以前所未有的速度對產(chǎn)業(yè)結構、社會生活等產(chǎn)生影響。隨著人工智能技術落地教育領域，傳統(tǒng)教育正在經(jīng)歷一場以人工智能技術為動力、以個性化教育為靈魂的人工智能教育變革，以人工智能技術創(chuàng)新教師教學正成為當前破解教師專業(yè)發(fā)展困境的新途徑。面對新技術帶來的沖擊，教師需要關注政策導向、關注教與學環(huán)境的轉變、關注教學構成要素的改變，迎接新挑戰(zhàn)，找準著力點，完成角色重塑，實現(xiàn)更加全面、更加個性化的教學，使教學更加高效、更加快樂。

郭紹青 西北師范大學教授、互聯(lián)網(wǎng)教育數(shù)據(jù)學習分析技術國家地方聯(lián)合工程實驗室主任、教育部教育信息化專家組成員

人工智能正在引領新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，以前所未有的速度對產(chǎn)業(yè)結構、社會生活等產(chǎn)生影響。隨著人工智能技術落地教育領域，傳統(tǒng)教育正在經(jīng)歷一場以人工智能技術為動力、以個性化教育為靈魂的人工智能教育變革，以人工智能技術創(chuàng)新教師教學正成為當前破解教師專業(yè)發(fā)展困境的新途徑。面對新技術帶來的沖擊，教師需要關注政策導向、關注教與學環(huán)境的轉變、關注教學構成要素的改變，迎接新挑戰(zhàn)，找準著力點，完成角色重塑，實現(xiàn)更加全面、更加個性化的教學，使教學更加高效、更加快樂。

人工智能推動

智能學習環(huán)境的快速發(fā)展

一、國家高度關注智能學習環(huán)境下的教師能力發(fā)展

隨著信息化時代的到來，當下社會、生活與學習發(fā)生了天翻地覆的變化，教育也受到極大影響，而抓住人工智能提升教師專業(yè)能力的新契機，無疑有著重要意義。

2018年初，中共中央、國務院發(fā)布《關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見》，其中明確提出，要轉變培訓方式，推動信息技術與教師培訓的有機融合，實行線上線下相結合的混合式研修。同年，教育部辦公廳發(fā)布《關于開展人工智能助推教師隊伍建設行動試點工作的通知》，探索人工智能助推教師管理優(yōu)化、助推教師教育改革、助推教育教學創(chuàng)新、助推教育精準扶貧的新路徑。2019年，教育部辦公廳發(fā)布《關于實施全國中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0的意見》，指出到2022 年，基本實現(xiàn)“三提升一全面”的總體發(fā)展目標：校長信息化領導力、教師信息化教學能力、培訓團隊信息化指導能力顯著提升，全面促進信息技術與教育教學融合創(chuàng)新發(fā)展。2021年，教育部等六部門發(fā)布《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》，其中指出：要拓展研訓應用。以人工智能助推教師隊伍建設，助力提升教學能力、優(yōu)化教師管理。開發(fā)教研支撐應用，開展基于教學能力智能診斷與分析的自適應學習和網(wǎng)絡教研，促進教師專業(yè)化發(fā)展。開發(fā)教師培訓應用，提供模擬實訓環(huán)境，提升教師信息化運用能力。開發(fā)教師能力評估應用，實現(xiàn)伴隨式數(shù)據(jù)采集與過程性評價，為教師改進教學提供依據(jù)。

從一系列政策布局框架可以看出，我們需要建立明確的問題思維，發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢，針對教師專業(yè)能力提升的關鍵點發(fā)力，才會有事半功倍的效果。

二、人工智能推動教與學環(huán)境的發(fā)展

現(xiàn)在的學習大部分都是在學校發(fā)生，但在學校出現(xiàn)之前，人是如何學習的？在原始社會，兒童學習就是對成人行為進行無意識模仿，是基于真實教學場景的伴隨式學習。到了農(nóng)業(yè)社會，印刷術和造紙術出現(xiàn)，知識傳播的范圍得到了極大拓展，先進經(jīng)驗可以通過書本廣泛共享，開始出現(xiàn)集中式學習。進入工業(yè)社會，人類實現(xiàn)了規(guī)模化學習，學習在固定的學校、教室甚至實驗室中發(fā)生。那么未來的學習環(huán)境將是怎樣的？

2000年開始至今，學習環(huán)境經(jīng)歷了多媒體學習環(huán)境、混合式學習環(huán)境、智能泛在學習環(huán)境的轉變路徑。隨著計算機技術、多媒體技術、通信技術、網(wǎng)絡技術等在教育領域的廣泛應用，現(xiàn)代教育技術進入信息化發(fā)展新階段，成為21世紀教育發(fā)展的“制高點”。多媒體學習環(huán)境是指在教室（多媒體網(wǎng)絡教室）中通過多媒體電腦主機、投影儀、音響設備、多媒體中央控制系統(tǒng)、視頻實物展示臺、投影幕布等設備實現(xiàn)學習的發(fā)生。混合式學習環(huán)境是指將傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和網(wǎng)絡化學習的優(yōu)勢結合起來，使學習者參與多個正式、非正式學習活動，置身于以自我為中心的環(huán)境中實現(xiàn)學習的發(fā)生。智能泛在學習環(huán)境是指為學習者提供個性化學習支持，為無處不在、無時不在的學習提供支撐，重新關注教室、網(wǎng)絡以外的學習環(huán)境，凸顯課堂學習、網(wǎng)絡課堂、班級活動、校園文化、社會實踐的相互關聯(lián)、相互補充，以實現(xiàn)全時空、全方位、全過程的學習。這一路徑的變化，無非體現(xiàn)在三個方面：學習資源、學習終端、學習平臺。

過去提到學習資源，我們最先想到的是慕課、微課等知識傳授類資源。但隨著信息技術的發(fā)展，學習資源形態(tài)發(fā)生了重大變化，虛實融合下學習資源的再生和智能學習資源系統(tǒng)的開發(fā)是未來學習資源的發(fā)展走向。人工智能說到底僅僅是一項技術，只有通過不同的場景和載體使資源得以落地，才能真正服務于學習者。

那么，學習者如何學習？學習者必須借助智能終端的學習環(huán)境，才能建立起與虛擬世界的鏈接。智能學習終端經(jīng)歷了從傳感器到可穿戴設備的過程，如今正逐漸走向智能移動終端，使學習者時時能學、處處可學。

學習平臺的走向也是一個重要轉變。無論是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，還是“人工智能+教育”，都必須有一個基礎平臺作為支撐，在平臺中嵌入資源、工具，可能是虛擬的自適應學習系統(tǒng)、智能導學、智能學伴等，也可能是物化的智能機器人。但無論如何呈現(xiàn)，后臺的形態(tài)是一樣的，支撐后臺的根基也是一樣的。

從學習環(huán)境的綜合走向我們可以看出，智能泛在學習環(huán)境正在發(fā)生。同時我們也要清楚，盡管當前智能圖書館、智能博物館、智能科技館不斷發(fā)展，在一定程度上解決了教育公平問題，但有關學習環(huán)境的教育研究并不深入，仍是未來研究的重點，甚至需要作為一門學科進行專項研究。

三、人工智能推動教學構成要素發(fā)生改變

從夸美紐斯的《大教學論》到赫爾巴特的教學理論，再到后續(xù)眾多教育學者的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，教學構成要素主要有三點：教師、學生、學習內(nèi)容。隨著信息技術的發(fā)展，教學構成要素正在發(fā)生改變，其可以延伸為學生、人類教師、智能教師、智能學伴、智能學習環(huán)境等。教學構成要素的變化必然會帶來教與學結構的重大變革。人工智能技術介入后，我們可能構建起智能學伴、智能教師這種新的學習環(huán)境，也可能構建起學生、人類教師、智能教師這種新的學習關系，這將會推動教育學理論、教學模式等一系列變革。過去的教育學理論可能無法解釋當前很多新現(xiàn)象，這也促使教與學整體理論繼承、發(fā)展與創(chuàng)新。如果我們面對新的技術仍然用著過去的教育學理論來解釋，可能會遇到一定的障礙。

四、人工智能對教師教學能力提出新挑戰(zhàn)

人工智能技術的進入與發(fā)展，可能會真正帶來教師角色的變革。從2000年開始，我們便提倡教師要成為學習者的支持者、幫助者、輔導者，但收效似乎并不明顯。隨著人工智能技術的介入，教師的這一轉變似乎開始真正發(fā)生。人工智能是否可以完全取代教師？這一答案是否定的。人工智能技術的介入可以代替人類教師完成一些知識學習、低階思維培養(yǎng)的任務，但同時，人類教師需要提高自身綜合素養(yǎng)，從事更多的高階思維工作，如創(chuàng)新能力、合作能力、情感教育、人際關系、倫理道德等，以彌補人工智能技術所無法實現(xiàn)的教育功能，真正實現(xiàn)人機協(xié)同。

人工智能助推

教師教學創(chuàng)新的著力點

一、智能診斷助力教師優(yōu)化課堂教學

適應性學習系統(tǒng)、手寫板、智能閱卷系統(tǒng)等進入學校，為教師提供了對學生個體、小組、班級等隨堂數(shù)據(jù)和課外數(shù)據(jù)采集與分析的手段。教師可利用數(shù)據(jù)分析結果，精準定位學生個性學習問題與班級的普遍問題，找準學生個性與共性薄弱點，聚集學生學習障礙點，改進教學策略與方法，進行分層、分類教學，提升在課堂教學中解決學生學習問題的針對性與教學效率。

二、學習智能分析系統(tǒng)助力教師開展規(guī)模個性化教學

《中國教育現(xiàn)代化2035》提出“走班制、選課制等教學組織模式……利用現(xiàn)代技術加快推動人才培養(yǎng)模式改革，實現(xiàn)規(guī)模化教育與個性化培養(yǎng)的有機結合”的要求。具備大數(shù)據(jù)學習分析功能的網(wǎng)絡學習空間的應用，有助于對學生學習的精準畫像，使教師在精準掌握學情的基礎上，能夠有效組織翻轉課堂、小組合作學習、探究學習等學習活動。同時，學習分析技術正在推動網(wǎng)絡學習空間中以個性化發(fā)展為核心的動態(tài)學習組織的發(fā)展，并引發(fā)實體學校動態(tài)走班制度的建立。實體學校與網(wǎng)絡學習空間相融合的動態(tài)學習組織發(fā)展，將使教師實施規(guī)模個性化教學成為現(xiàn)實。

三、教學智能分析系統(tǒng)助力教師精準教研

集自然語言處理、計算機視覺、生物特征識別等技術的課堂教學智能分析系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)了對課堂教學過程數(shù)據(jù)的伴隨性采集，匯聚課堂教學多維數(shù)據(jù)的智能分析，能夠形成更加精準的教師課堂教學行為的可視化分析結果?？缧ｋH、跨區(qū)域的教研活動，利用課堂教學智能分析系統(tǒng)的分析報告，結合教研員與優(yōu)秀教師的評價分析，為研修教師提供精準服務，指導、組織、協(xié)助研修教師進行深度學習，對提升研修效果與效率具有顯著作用。

四、智能學習系統(tǒng)推動教師創(chuàng)新教學模式

目前相對成熟的智能學習系統(tǒng)主要集中在智能語言學習方面。英語流利說、英語趣配音等一批利用自然語言處理技術開發(fā)的智能語言學習系統(tǒng)進入了教育領域，教師利用英語智能學習系統(tǒng)能夠支持學生的聽說訓練，特別是在面向農(nóng)村教學點的專遞課堂中的應用，能夠彌補教師自身的能力缺陷。同時利用自然語言處理技術與AR/VR相融合開發(fā)的藏、維雙語智能學習系統(tǒng)將為學生提供多通道的人機交互，提升國家通用語言的學習質量。

五、人工智能助力教師精準輔助家校協(xié)同教育

人工智能技術在家校協(xié)同教育中的應用，正在改變家校教育分離、難以形成合力與協(xié)同監(jiān)管的現(xiàn)狀。一些縣區(qū)在推動人工智能教育應用過程中，利用人工智能技術助力家校協(xié)同教育，利用智能?；张c體溫和人臉采集攝像機，無感采集學生體溫、運動量、行動軌跡等數(shù)據(jù)，協(xié)助教師與家長掌握學生健康狀況、安全信息、運動強度。要求學生閱讀課外書籍，并在每天規(guī)定時間內(nèi)利用紙筆系統(tǒng)寫出讀后感，教師能夠及時進行點評，對培養(yǎng)學生的學習習慣、拓寬知識面等發(fā)揮了積極作用。

當然，人工智能助力教育還處于起步階段，還有很多需要分析、研究的內(nèi)容，我們可以預測，可以做一些實驗研究，但實驗研究并不等于大面積的應用，所以在這一方面，我認為，人工智能助力教育還有漫長的路要走，還有更多的研究去做。當然，我們要看到人工智能助力教育的發(fā)展前景，不斷通過研究找尋應用的規(guī)律、方向，最終形成新模式、新方法、新策略。

（本文根據(jù)2021年粵港澳臺人工智能教育論壇專家報告整理，有刪節(jié)）