人工智能技術應用于師范生教學技能的研究綜述

關鍵詞： 人工智能 師范生 教師 教學技能

近年來，在信息化技術日新月異背景下，人工智能技術得到了極大發展，各類新型媒體逐漸進入大眾視野，這些技術不僅極大地影響著人們的生活方式，也在一定程度上促進了教育模式的轉變。作為一門新型技術，人工智能技術很好地彌補了傳統教育的諸多不足，給傳統教育提供了更多的發展空間，驅動著教育逐漸走向信息化。但是，相比較于國外人工智能在教育領域的應用，國內在此方面的研究較為緩慢，尚處于介紹和引進階段，大數據庫尚不完善，師范生缺少人工智能相關的教學經驗，這些因素在師范生成長為智能型教師的道路上造成了一定阻礙?？梢?，人工智能應用于師范生教學技能的問題亟待研討。

1 人工智能定義及在教育上的發展現狀

人工智能是指由人工制造出來的，能夠模擬人的思維的智能系統，可以像人一樣思考、像人一樣行動，是能夠有效進行感知、決策和智能行為的一項技術[1]。人工智能涉及的領域包括計算機視覺、自然語言處理、智能機器人、深度學習等，目的是希望機器能夠掌握通常需要人類才能完成的復雜性工作。伴隨著算法、算力和大數據的完善和壯大，人工智能的理論和技術日益成熟，應用領域也不斷擴大[2]。

相比于國外人工智能在教育領域的應用，國內的進度則較為緩慢，且尚處于萌芽階段。目前，人工智能在教學活動中的應用常見的有資源共享平臺、多媒體教學儀器以及網絡遠程教學等[3-4]。由此可見，國內教學方面運用到的人工智能形式比較單一，規模還比較小。而且教師缺少人工智能教學的經驗，沒有真正理解人工智能的意義。運用人工智能進行教學活動仍具有較大的局限性，這不利于人工智能在教學方面的進一步發展。同時，目前國內學校的各類數據還未實現融合，彼此相互獨立，無法建立起足夠強大的數據庫，分散的數據導致人工智能教育難以與實際教學相結合。

2 師范生傳統教學技能與人工智能教學技能對比

目前，大多數師范生學習和掌握的依然是較為傳統的教學技能，例如：結合黑板和口頭講解的方式向學生傳授知識點，并適當地運用、投影儀、展臺等一些基礎的教學媒體進行展示[5]。近年來，以這種方式進行的教學形式最為廣泛，被絕大多數師范生選擇運用。雖然傳統的教學技能更易于被師范生所接受，但在這種教學模式下，很多不足都逐漸在教學過程中逐漸暴露了出來，如教具簡單、形式單一、靈活性差、內容刻板、課堂普及度低，導致教學內容枯燥無味，缺乏一定的趣味性，不利于學生對知識進行理解與掌握，從而降低了學習效率[6]。在傳統教學模式下，作為實習教師的師范生需要花很大的精力去研究課程內容和了解每一位學生的學情。

相比之下，通過人工智能教學技能的運用，可以實現智能批改、跟蹤記錄學習、學習數據個性化分析、遠程教學、虛擬授課、游戲化教學等教學方式，很大程度上豐富了教學形式，使教學過程更為靈活，教學環節和流程得到了優化；教學內容更為豐富，課堂普及度顯著提高；教學過程更具趣味性，創造性思維能夠得到更好的啟發，學習效率也能逐步提高[7]。通過人工智能的強大系統，教師能夠直觀地進行課堂分析，并且能夠快速、清晰地掌握每一位學生的學習情況，進而因材施教。有了人工智能的協助，教師能夠做到節省時間，精準備課。然而，與傳統教學相比，人工智能教學要求教師具有更扎實的教學基礎，花更多的時間、精力掌握現代智能化的教育技術，與時俱進，更新教學技能，融合人工智能教學模式。

3 人工智能教育教學技能的國內外研究現狀

當前，人工智能與教師教育的融合發展已成為世界各國及相關組織關注的熱點[8]。國務院在《國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》文件中指出：“要加快人工智能創新運用，構建包含智慧學習、交互式學習的新型教育體系，建立以學習者為中心的教育環境，提供精準推送的教育服務，實現日常教育和終身教育定制化?！睂W者林涌波[9]提出了“技術融合、學科融合、師生應用融合”，提倡將人工智能虛擬現實技術用以輔助課堂教學，為智能教學應用實踐提供借鑒。

在國外，《國際教育信息化地平線報告》指出，高等教育重要技術可以概括為以下三點：首先是數字化策略和學習技術；其次是互聯網技術、可視化技術和使能技術；最后是消費者技術和社交媒體技術[10]。TIMMSM J 等人將人工智能、機器人、物聯網、傳感技術等相結合，開發了專門用于學習的教育智能機器人，開創了新的師生互動方式[11]。SAMARAKOU M 等人提出基于人工智能的學生診斷、輔助、評估系統，對于監控學生的理解能力、評估學生的先前知識有所助益，并能夠建立學習者檔案，提供個性化幫助[12]。KIM Y 等人提出構建基于情感認知的智慧教室系統，并應用于工程教育領域。智慧教室系統能實時向師生提出建議、調整他們的非語言行為（手勢、面部表情、肢體語言等），從而提高教學效果[13]。

4 人工智能技術在師范生教學技能方面的應用

4.1 師范生傳統教學技能的缺陷

長久以來，師范生和教師通過傳統的教學技能進行課堂授課，在一定程度上能夠提升師范生的專業素養和能力，但也存在一定的缺陷。

傳統教學模式的重理論而輕實踐[14]。教師在傳統教學過程中往往更注重學生理論性知識的掌握，通過不斷的“炒冷飯”而使學生深刻記憶知識點，主要以行為主義、認知主義教學理論為指導[15]，而不是通過自己的理解去記憶和掌握，這導致學生無法將大多數理論應用于實踐，有些課程相關的實操課常常因為趕進度，只是通過課堂講述或者看視頻草草了事。在信息技術快速發展的現代，一些偏向通過書面形式的教案來給學生上課的教師或者年紀偏長的教師不夠靈活、熟練地使用先進的學校設備，教學模式單一、死板[16]。這些教師不能充分利用智能設備去進行課堂教學，愿意花更多的時間去講理論知識，而不是去調動學生的想象思維能力。除此之外，師范院校對師范生的培訓也并不重視電腦操作技能，學生只會應用簡單基礎的多媒體，不利于未來的教學工作。

4.2 人工智能應用于師范生教學的重要性

4.2.1 人工智能為教學實踐提供便利

首先，人工智能能夠指導學生的學習，可以衡量學生已有的知識量，給學生提供學習方法和解析等，幫助學生打牢知識基礎。

其次，人工智能能夠為學生提供階段性的反饋，并且具有很大的借鑒價值。它可以幫助每個學生制訂適合學生自身的學習計劃與學習進度，及時提供學生情況反饋，具有針對性，能夠做到個性化輔導。例如：現已被廣泛使用的慕課系統，它可以對學生線上作業的答題情況及時向教師提供反饋，并且給學生提示，幫助他們理解概念[17]。

最后，人工智能可以幫助改變學習方式，使學生可以自主安排學習時間，不受時空限制，還可以為學生提供一對一的輔導。

4.2.2 人工智能使得教育走向個性化

人工智能可以根據學生的優劣勢來智能地制訂計劃。在人工智能的支持下，不論什么身份、地域、身體情況的人都能得到優質教育資源，讓教育更加普及化、公平化。人工智能讓教育效率更高，例如：以往教師會在批改作業上花費許多時間，而人工智能可以幫助提高批改效率[18]。

4.3 人工智能助力師范生教學技能的途徑

人工智能助力師范生教學技能的途徑可集中體現在教學的技術工具、數據分析以及課程管理三方面。

4.3.1 技術工具

在技術工具方面，信息化技術進入教育領域帶來的成效十分顯著，其中人工智能給教育帶來的明顯變化是相關工具的更新與進步。例如：智能教學系統在推動在線學習的發展方面優勢明顯，它能夠模仿優秀專家的教學活動，進一步指導師范生的教學技能，識別和糾正師范生在學習過程中的優勢與劣勢，針對性地提供個性化解決方案。

4.3.2 數據分析

在數據分析方面，智能學習系統產生的教育大數據可作為寶貴的教學參考資料。用智能學習系統來承擔師范生在教學過程中的一些工作，協助師范生教學環節當中重復性和程式性的教學模塊，幫助師范生節省教學準備時間，使其能夠有更充沛的精力投入到創新性的教學活動中，如容易被忽視的情感互動、個性化引導、創造性教學思維開發等重要的教學教育環節。并且，在整個過程中能夠及時收集學生反饋，為智能學習系統的改進和更新提供了很大的幫助。同時，借助大數據和學習分析技術，智能學習系統能夠為師范生提供適合的學習資源和學習途徑。值得一提的是，通過智能學習系統提供的沉浸式的虛擬學習環境，師范生可以隨時隨地、快速地參與到學習中，使學習活動具有更高的靈活性[19]。

4.3.3 教學管理

在教學管理方面，人工智能技術也可以應用在校園及班級的優化管理方面，通過對算法數據的收集，能夠快速地形成針對性的問題報告并及時進行對問題的總結處理，如智慧教室的建設、試卷的評估分析等[20]。以智慧教室為例，智慧教室是一種新型的教育形式和現代化教學手段，集成多種先進信息技術于一體的新型教室系統[21]，能夠實現自動考勤、考試遠程監控、為教學督導管理提供便利以及自動調節教室環境等功能。智慧教室能夠有效地提高師范生課堂中的教學效率，有助于培養學生的綜合素質和能力[22]。

5 人工智能技術應用于教學中的改進措施和思考

5.1 充分利用信息化技術助力師范生教學技能

人工智能在教育中的應用十分廣泛，目前更多是集中在利用某些專門的技術手段去解決教學中的問題方面。對于人工智能在教學板塊的應用，現代教學技術更為重視人工智能在應用性與實用性方面的發展。先進的教學工具能幫助師范生直觀地傳授知識，便捷的數據分析能讓師范生得到更多的教學資料，調整自己的教學方案。總體來說，人工智能在提升教學技能方面還是有廣闊的前景，但缺乏一定的情感化、人性化。因此，信息化研發部門還應針對不同地區的特點和不同學生的學情進行升級改進。

5.2 積極尋求政策扶持或技術支撐

2021 國際人工智能與教育會議中提出我國將加大人工智能教育政策供給，推動人工智能與教育教學深度融合，各省關于支持人工智能產業創新發展的政策也在逐漸出臺。因此，學?？沙浞掷谜鞑块T給予的政策扶持或相關部門提供的技術支撐，與相關部門進行緊密合作。

5.3 警惕人工智能對師范生教學技能的負面影響

人工智能對教育提出了新的挑戰，改變了教學方式、教師角色。人工智能的加入，可能會使師范生更注重于自身教學技能的培養，以適應快速發展的教學環境，從而忽視了對教育精神與教育理念的提升，使得教育過程趨于形式化；也可能會導致師范生過分依賴于人工智能技術，而忽視了自身對一些問題的思考與分析。

6 結語

綜上所述，隨著科學技術的迅猛發展，國家越來越重視培養科技型人才、創造型人才，對于人工智能應用于師范生教學技術的研究也在逐漸增加。在人工智能不斷融入教育的當下，教育工作者既要保留傳統教學的優勢，還要合理運用人工智能彌補傳統教學的不足，促進傳統教學技術與人工智能技術的有機融合。所以筆者認為，在未來可以多多進行將人工智能應用于師范生教學技能的理論研究與實踐探索，更有針對性地去幫助教師提升自身的適應能力和駕馭人工智能這項技術的能力。