迎接智能教育的時代呼喚

◇吳陽成（江蘇：淮安市碼頭中心小學）

隨著時代的快速發展，高科技應用于各行產業，給人們帶來了便捷的同時，也讓人類有了危機意識。2017年5月，機器人AlphaGo 以3:0 擊敗了世界第一棋手柯潔，2020年機器人Sam 參加新西蘭國會選舉……人工智能是否會取代人類的聲音也不斷響起。而Mooc buddy、希賽可教學機器人的出現，更是給現在的教育教學提出了挑戰。小學數學作為小學階段的一門基礎性學科，傳統的教學模式已被打破，如何利用人工智能來實現教學內容和教學方法的突破值得我們深思。

一、迎接智能教育的時代呼喚

（一）培養創新型人工智能高端人才

新一代移動網絡、普適計算、云計算技術可提供無處不在的網絡以及無所不及的計算空間，改變了人類的認知。未來，將是一個高度關聯、高度智能的世界，體力勞動、簡單機械勞動將被人工智能所取代。網絡就是現在學生的部分生活區，數字化生存是他們從小就開始的生存方式。日常生活，動動手指就可搞定；休閑娛樂，時時刻刻能實現；溝通交流，隨時隨地無障礙。可以說，今天的學生未來將從事更富于智慧與創意的工作。

（二）實現教學資源均衡化

雖然我國一直致力于平衡城鄉之間的教育資源，但由于各地教學環境、教學設備、教學資源的差異，很難實現城鄉教育平等。在這樣的大環境下，教師利用現代多媒體技術，能提高課堂效率，讓學生在有限的課堂中更直觀地感受書本外包羅萬象的知識；能實現專家老師現場授課轉播，讓學生身臨其境進行學習；能聯機主場、分場共同學習，相互督促……這樣一來，尤其對于教育質量相對落后、教育資源貧乏的地區，肯定是一大福音，實現教育資源均衡化。

（三）改變傳統教學模式

數學是一門邏輯性很強的學科，在傳統的數學課堂教學中，教學模式落后，教學手段刻板單一、枯燥，無法吸引學生的注意力，教學效果不盡如人意。由于條件限制，課堂上，教師一般按照教學大綱講授新知識，學生埋頭記重要知識點。這種“填鴨式”的教學法一味將知識生硬地灌輸給學生，不能巧妙地創設、模擬生活情境，學生作為“接收者”缺乏對知識的理解，“只知其然，而不知其所以然”，整個教學過程枯燥乏味，學生沒有學習數學的積極性和主動性，甚至產生厭倦的心理。而且教師無法及時地拓展到課外知識，學生接觸的課外資料不豐富，只能機械地接收被灌輸的知識點，這很不利于學生學習能力和思維能力的提高。而多媒體技術進入課堂，則可以改變傳統教學模式，提高教學效率。

二、人工智能對教學的作用

（一）豐富教學模式

運用人工智能系統，能豐富數學的教學模式，為課堂帶來新的改變，教師不再局限于積累式、分析式、以讀代講式的教學模式，能更靈活地調取數學資源，更多關注于學生的思維發展。我們還可以充分利用人工智能技術實現個性化教學情境，如AI 教學、AR 教學、VR 教學等，它能提供更加豐富的教育場景，進行情境模擬式教學，讓學生真正地體驗數學的魅力。教師還可以利用人工智能進行課堂訓練，比如計算、課外知識鏈接等游戲式檢測，還能在線進行批改作業或閱卷，從而減輕教師的工作負擔，能夠讓教師有更多的時間了解學生的真正需求，專注教育本身。

學校可組織教師參加專業的人工智能操作培訓，改變教師的教學觀念。在課堂中，關注于學生是否自主接受新知識；利用白板、iPad 等現代科技產品輔助教學，及時檢查、發現學生數學思維能力是否提高，適時采取不同的教學模式進行整改，使課堂更具有趣味性。

（二）提升教學水平

隨著科學技術的不斷發展，智能化時代對小學數學教師提出了更高的要求，促進其不斷提高自身的專業素質和業務能力，以適應時代發展，提高課堂教學的質量。

對教師而言，提升教學水平需要翻閱大量的教學文獻、觀摩名家名師的課堂教學、撰寫真實的教學反思。而在智能時代，信息技術為教師節省了搜集、整理備課資料的時間，并讓教師能便捷地搜集到最新、最優的教研信息，有效幫助教師提高教學水平。同時，學校可充分利用信息化平臺開展教學研討工作，發揮現代信息技術的優勢，打破時間、空間的限制。比如，教師加入學科的QQ 群或者學術交流網站，利用零散的時間在網絡上學習優秀執教者的教學思路和教學經驗。還可以與其他教師進行交流，在交流中反思自身的不足，汲取他人豐富的教學經驗，以此來明確個人的發展方向，實施有針對性的自我提升計劃。

（三）促進教學個性化

世界上沒有兩片相同的葉子，每個孩子身上都有自己特有的個體差異。在《義務教育數學課程標準（2011年版）》中，數學課程的目標定位第一條就是獲得適應社會生活和進一步發展所必需的數學的基礎知識、基本技能、基本思想、基本活動經驗。傳統的數學教學會根據教學大綱采用一致的教學方式，這樣很不利于學生的個性化發展，與新課標提出的要求明顯不符。而智能時代，教師可通過人工智能、大數據、云計算的感知計算、情感計算，真正讀懂學生在課堂上的得失，為學生精準匹配適合的教學。甚至，教師可以利用大數據分析，通過智能算法，記錄學生的過程性數據和結果性數據并匯總，生成可視化的能力圖譜，反饋給學生，并據此為他們提供個性化的學習資源，充分發揮學習者的主觀能動性。

（四）實現精準教研

囿于班級授課制中師資力量及教師精力的天然限制，現行教學無法全程跟蹤每一位學生的學習過程，也無法照顧到每一位學生的個體需要。而人工智能在這方面具有無法比擬的天然優勢。作為小學數學教師，完全可以將人工智能作為教育管理與跟蹤分析的有力工具。

教師可以通過人工智能跟蹤學生的學習全過程，后臺自動搜集并智能處理、批量提供教師需要的相關數據：比如每一位學生的基礎知識掌握情況，每一位學生所學知識的內化吸收情況、知識的拓展運用能力等。教師掌握這樣詳盡的數據，通過簡單的分析，就能很清楚地了解學生學習過程中的薄弱環節，再對癥下藥給予個性化的點評、講授與練習，從而達到高效學習、有效提高的效果。

三、智能化教學的發展路徑

（一）“軟硬兼施”，架構智慧環境

1．積極配置，架構基礎環境

首先，學校要實現無線網絡的全面覆蓋，為智能化辦公、教學創造條件。其次，建設相應的智慧教室，用移動電腦取代原臺式PC主機，智慧教室配有液晶大屏電視、液晶投影、移動小車、小組分享屏等設備，實現教育App 的統一安裝、統一管理。第三，選擇購置合適的“智慧課堂”平臺，比如“一起作業”“思維導圖”“作業盒子”等適合學生進行簡單操作的學習平臺。第四，配置一定數量的智能終端。比如學生在上課時，能自帶平板設備進行學習，學校給教師配置教師移動設備，能實現移動辦公、移動教學。

2．教師培訓，提升專業水平

隨著人工智能與教育的融合發展逐漸深入，對教師的信息素養提出了前所未有的高要求。首先，強化教師對以人工智能為核心的新技術的學習和應用，幫助教師跟上技術發展與應用的步伐，促進教師職業身份的升級與發展，使教師在技術賦能的教學環境下成為具有創造性、適應性、合作性的問題解決者。其次，延伸與拓展人工智能技術解決問題的思維培養和能力養成。在人工智能視域下，教師不僅要利用技術來促進學生的學科學習，還需要重新思考教學內容的延伸和拓展，以及與跨學科教學的融合。最后，對教師進行技術賦能的教學能力培養，幫助教師掌握應用以人工智能為代表的信息技術支持學習。傳統的講授式課堂模式很難帶動學生對數學產生學習興趣，不利于學生的數學學習。因此，要變革傳統的數學課堂教學模式，發揮人工智能技術的優勢，拓展學生解決問題的思維，將學生從知識的接收者轉變為知識的生產者，實現人工智能技術和教育教學的深度融合。

3．家長引導，實現家校“互聯”

智能化教學的最終實施還需要家長的大力支持。學校可以先發放《告家長書》，告知家長部分學科、部分課堂將開展實踐研究，進一步探索以智能終端作為學習輔助工具提升學生學習力、創新力等，征求家長的建議，通過回執單的反饋了解家長的意愿。也可讓家長當面進行咨詢，全面深入地溝通。在切實可行的條件下，學校要建立《學生使用iPad 規范制度》，確保用合理的制度規范學生使用智慧終端的管理。最后，學校一定要對家長開展培訓教育，實現家校“互聯”，為學生能安全、規范地使用iPad 平板等智能設備疏通基本通道，提供持續保障。

（二）混合學習，創設智慧課堂

1．聚焦智慧課堂

智慧課堂與傳統課堂學習相比較，學生的數學學習更具有個性化、協作化、混合式特點，他們的思維也更具有建構性、思辨性、深度性特點。在傳統課堂中，教師的評價基本無法實現具有針對性、過程性、延展性，而這正是智慧課堂所獨有的。

第一，智慧課堂實現了學生自主知識管理。學生可以圍繞問題找到合適的途徑與方法，自主閱讀、理解、辨識、判斷，對獲取的信息資源進行分析整理。第二，智慧課堂引導學生開展分布與協作學習。教師創設民主平等的學習氛圍，引導學生進行對話交流、合作學習，在討論中解決問題。第三，智慧課堂開展基于數據的適合教學。在傳統的課堂中，由于教師經驗可靠性低，很難獲得科學依據，導致課堂反饋不及時，學生個性化學習難以實現。而在智慧課堂中，課前可準確預知教學的起點，課堂中可獲得數據、及時調整教學內容與策略，課后可評價學生的學習效果，提高教學質量。第四，實現學生學習的多方位延展。智慧學習環境為各類技術聯結提供便捷，以技術的延展性促進學習時空、學習體驗和評價方式三個方面的學習延展。學生可以利用微信、釘釘等軟件與教師進行面對面視頻，隨時隨地地學習，延展了學習時空，擴展了學習情境。學生利用智能終端和移動互聯的記錄功能，課堂可隨時觀察并記錄，課后可反復觀察并討論，延展了學習體驗，使之貫穿于學習全過程。教師利用“一起作業網”“班級優化大師”等軟件發布學生的作業情況，家長參與評價，延展了評價方式，促進了學生深度學習。

2．搭建智慧課堂

基于BYOD，數學課堂學習的形式發生了巨大變化。以大數據、云計算、物聯網等新一代信息技術為手段，探索智能高效的智慧課堂的搭建，其最為突出的一個優勢就是可以充分利用互聯網上的海量信息資源實現小學數學教學課堂內容的豐盈。當堂檢測，助力教師及時調整教學策略。以《角的初步認識》一課為例。教師在課前發送習題，對學生具體答題的情況一目了然，便于有針對性地選擇講評。再比如教學《圓柱和圓錐的練習》一課，可以讓學生在紙上畫一個長方形，想象沿著其中的一邊旋轉會是什么圖形，學生想象后，為了驗證計算的結果，直接掃描學生所畫的長方形，通過AR 技術讓學生眼見為實，實現了真實信息和虛擬信息“無縫集成”，這是傳統教學環境下無法實現的。甚至，學生在自己思考的過程中，記錄下來知識點，及時、直接地將答案推送給教師進行批閱，實現實時交流、當堂檢測、即時反饋。

杜威曾說“今天的教育和老師不生活在未來，未來的學生將生活在過去！”教育教學要具有前瞻性，應該打破傳統的窠臼，更深入地從學習方式、教學模式和內容上匹配、適應未來社會的發展，以此拓寬學生的知識視野，并且幫助學生提高數學思維能力，為其后續的學習打下堅實的基礎。