人工智能賦能課堂教學(xué)變革的實踐探索

在教育現(xiàn)代化和教育信息化的背景下，陳經(jīng)綸中學(xué)探索數(shù)據(jù)驅(qū)動大規(guī)模因材施教，以人工智能賦能課堂教學(xué)變革。

人工智能賦能課堂變革的整體框架

經(jīng)過17年的實踐探索，學(xué)校構(gòu)建了由課堂教學(xué)研究支持系統(tǒng)、課堂教學(xué)循證改進(jìn)系統(tǒng)、課堂教學(xué)互動反饋系統(tǒng)構(gòu)成的人工智能賦能課堂變革的整體框架。

1.課堂教學(xué)循證改進(jìn)系統(tǒng)

課堂教學(xué)循證改進(jìn)系統(tǒng)涵蓋了課前、課中、課后的系統(tǒng)實施策略。課前，依托大數(shù)據(jù)的深度分析精準(zhǔn)洞察學(xué)情，精準(zhǔn)錨定教學(xué)的起始點，為教學(xué)活動的開展奠定堅實基礎(chǔ)；課中，充分利用智能技術(shù)營造豐富多彩的教學(xué)情境，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，激發(fā)其主動探索知識的熱情；課后，借助智能化工具進(jìn)行全面跟蹤與反饋，根據(jù)每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和特點，量身定制作業(yè)內(nèi)容和形式，提升作業(yè)的針對性和有效性，促進(jìn)知識的鞏固與拓展，形成完整的學(xué)習(xí)閉環(huán)。

2.課堂教學(xué)研究支持系統(tǒng)

課堂教學(xué)研究支持系統(tǒng)涵蓋了人工智能備課支撐、上課支持、課后作業(yè)追蹤的完整模型。備課階段，人工智能提供強(qiáng)大支撐，助力教師廣泛整合多元豐富的資源，并對教學(xué)設(shè)計進(jìn)行深度優(yōu)化，以契合學(xué)生的認(rèn)知特點與需求；在上課環(huán)節(jié)，智能化的支持手段增強(qiáng)教學(xué)的互動性，營造生動活潑的課堂氛圍，有效提升教學(xué)效果；課后的作業(yè)追蹤功能，能夠精確把控學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，基于大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)高度個性化的輔導(dǎo)，精準(zhǔn)彌補(bǔ)學(xué)生的知識短板。

3.課堂教學(xué)互動反饋系統(tǒng)

課堂教學(xué)互動反饋系統(tǒng)涵蓋了人工智能課堂教學(xué)實施的“三類型”“三模式”。“三模式”指的是人工智能參與合作教學(xué)的三種模式：協(xié)同備課模式，實現(xiàn)教師間的智慧匯聚與資源共享；互動式課堂模式，強(qiáng)化師生、生生之間的交流互動；智能評估與反饋模式，及時給予準(zhǔn)確客觀的評價和有針對性的建議。“三類型”則是指人工智能輔助教學(xué)策略的三種類型：混合式學(xué)習(xí)策略，有機(jī)融合線上線下學(xué)習(xí)資源；數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)策略，以數(shù)據(jù)為依據(jù)精準(zhǔn)施策；人工智能與課堂教學(xué)深度融合，全方位提升教學(xué)質(zhì)量與效率，有力推動教育朝著智能化、個性化、精準(zhǔn)化的方向穩(wěn)健邁進(jìn)。

人工智能賦能課堂變革的實踐策略

在人工智能賦能課堂變革的整體框架下，學(xué)校形成了人工智能賦能教師數(shù)字素養(yǎng)提升策略、人工智能賦能課堂教學(xué)方式優(yōu)化策略等實踐策略。

1.人工智能賦能精準(zhǔn)教研質(zhì)量提升策略

備課是高質(zhì)量教學(xué)的第一環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的備課內(nèi)容更多依據(jù)課本，備課資料有限，對學(xué)生的評價依據(jù)經(jīng)驗，缺少精準(zhǔn)性。人工智能提升了教學(xué)的精準(zhǔn)性、備課內(nèi)容的豐富性、備課方式的多樣性，更有利于提升教育教學(xué)質(zhì)量。

一是人工智能賦能下的備課內(nèi)容變革。

對比傳統(tǒng)備課內(nèi)容，人工智能賦能下的備課內(nèi)容主要有以下變革：備課材料方面，加入大數(shù)據(jù)模型下的海量備課資料和人工智能平臺生成的個性化資料；學(xué)情分析方面，結(jié)合了教師經(jīng)驗和大數(shù)據(jù)，學(xué)情分析更精準(zhǔn)、更科學(xué)；教學(xué)設(shè)計方面，將智慧平臺應(yīng)用在教學(xué)的全環(huán)節(jié)；教學(xué)評價設(shè)計方面，依據(jù)智慧平臺提供的數(shù)據(jù)設(shè)計評價，使評價更加精準(zhǔn)、多樣、全面。總之，人工智能賦能下的備課內(nèi)容是利用傳統(tǒng)資料和海量數(shù)字資源進(jìn)行生成式教學(xué)設(shè)計。

二是人工智能賦能下的教研模式變革。

依托AI人臉識別系統(tǒng)升級教研模式。通過AI分析報告的對比，可以精準(zhǔn)了解教研效果，解決常態(tài)教研中效果難衡量、改進(jìn)缺數(shù)據(jù)抓手的問題。在不斷實踐中，我們將原有教研模式進(jìn)行升級，使教研從經(jīng)驗判斷走向數(shù)據(jù)循證。課前，智慧平臺會從六個維度分析教學(xué)設(shè)計。課中分為觀課和評課。觀課從AI平臺和現(xiàn)場兩個角度收集數(shù)據(jù)，智慧平臺對評課內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)整理，按照評課標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類梳理，為現(xiàn)場評課討論環(huán)節(jié)提供依據(jù)。課后改課，做課教師和其他教師再實踐，進(jìn)行人工智能賦能課堂再分析。這三個環(huán)節(jié)循環(huán)往復(fù)，不斷促進(jìn)教師的專業(yè)成長，提升教研團(tuán)隊的研究力。

依托數(shù)據(jù)支撐實施智慧備課。根據(jù)大數(shù)據(jù)平臺，構(gòu)建數(shù)據(jù)多級分析模型和流程。數(shù)據(jù)分析主要從以下幾個方面進(jìn)行：數(shù)據(jù)支撐，多維分析。大數(shù)據(jù)平臺為教師提供多項分析，教師深入學(xué)習(xí)理解圖表內(nèi)涵，針對不同數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。形成流程，提升效率。質(zhì)量分析是“教學(xué)處－備課組－教師個人”“教學(xué)處－年級組－班主任”“兩維三級”成員的必備能力。我們立足大數(shù)據(jù)平臺，給予精準(zhǔn)方法指導(dǎo)，保證三級操作流程質(zhì)量。內(nèi)容分類，精準(zhǔn)聚焦。大數(shù)據(jù)平臺有很多數(shù)據(jù)表，教學(xué)處從三個層面對教師進(jìn)行培訓(xùn)。教學(xué)處主要關(guān)注各科貢獻(xiàn)率和學(xué)科質(zhì)量分析以及各班的整體正態(tài)分布圖。備課組主要關(guān)注班級一分三率統(tǒng)計圖、小題分析統(tǒng)計圖。教師個人重點關(guān)注小分統(tǒng)計圖和試卷講評中的重點錯題及知識點。年級組長和班主任的關(guān)注點也有不同側(cè)重，清晰內(nèi)容，精準(zhǔn)聚焦。

深挖智慧平臺功能，實施高效備課。希沃白板有很多功能，在備課、上課和反饋三方面都有不同側(cè)重。學(xué)校從這三方面對教師進(jìn)行培訓(xùn)和指導(dǎo)，并為其提供指導(dǎo)手冊。備課時，教師可以應(yīng)用云課件等功能；上課時，可以應(yīng)用小工具活躍課堂；反饋時，可以應(yīng)用分組競爭等實時反饋功能，還可以應(yīng)用班級優(yōu)化大師平臺。

2.人工智能賦能教研管理模式改進(jìn)策略

根據(jù)學(xué)校集團(tuán)化辦學(xué)的特點，學(xué)校依托“雙師教室”，實施集團(tuán)成員校和教師的共享教研。在集團(tuán)統(tǒng)一安排下，“雙師教室”已經(jīng)全覆蓋，集團(tuán)的資源共享暢通無阻。依托“雙師教室”實現(xiàn)集團(tuán)常態(tài)化教研，包括“雙師課堂”和“雙師教研”兩個模式，真正實現(xiàn)資源共享和集團(tuán)優(yōu)質(zhì)教研常態(tài)化與共享化（見圖1）。

在“雙師課堂”的實施中，經(jīng)過一課三磨，發(fā)現(xiàn)實施雙方學(xué)情、教師特色和學(xué)科要求，再次對課程進(jìn)行設(shè)計，形成因材施教課堂模式。

“雙師教研”主要開展的是好課共享專題教研。教研流程包括好課展示、教師和組長點評、教師反思。同時，“雙師教研”時間固定，形成常態(tài)化教研，教師共享教研成果，提升教學(xué)水平。

3.人工智能賦能層次化作業(yè)設(shè)計策略

精準(zhǔn)聚焦問題，使課堂講解和課后輔導(dǎo)更高效。智慧平臺根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)能力和常態(tài)化作業(yè)數(shù)據(jù)的采集、評價、反饋和改進(jìn)，借助多維度數(shù)據(jù)分析，把學(xué)生歸為六類，教師根據(jù)這六類學(xué)生的特點，形成了作業(yè)輔導(dǎo)策略（見圖2）。

菜單式作業(yè)，一鍵式開展因材施教。智慧平臺不僅支持教師一鍵進(jìn)行課堂作業(yè)講評，還能以更加個性化、靈活的菜單式作業(yè)分配方式，增強(qiáng)學(xué)生的作業(yè)選擇性、自主性和個性化。學(xué)生根據(jù)自己的需求和興趣，選擇適合自己的作業(yè)，在完成作業(yè)的過程中獲得自信，逐步提升綜合能力。

個性化AI學(xué)習(xí)手冊，靶向助力學(xué)生個性成長。智慧平臺能夠根據(jù)班級的整體情況，生成班級共性錯題和學(xué)生個性錯題集。教師借助智慧平臺，針對不同層次的學(xué)生，提供個性化的作業(yè)輔導(dǎo)。個性化AI學(xué)習(xí)手冊包含三部分內(nèi)容：針對錯題進(jìn)行分類整理、準(zhǔn)確記錄錯題分析過程、做好錯題本的后續(xù)補(bǔ)充。

分層作業(yè)評價，一體化教學(xué)評閉環(huán)。教師根據(jù)評價目標(biāo)和評價層次設(shè)計不同的評價標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建分層作業(yè)評價體系，以多維度分層評價助力學(xué)生反思，并將評價結(jié)果及時反饋給學(xué)生，以更好地為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。以作業(yè)評價反哺教師的教學(xué)，做到精準(zhǔn)備課、精準(zhǔn)施教、精準(zhǔn)評價、精準(zhǔn)輔導(dǎo)，促成“教－學(xué)－評”一體化，助力教師數(shù)字素養(yǎng)的持續(xù)提升。

4.人工智能賦能教學(xué)評價反饋策略

學(xué)生個體學(xué)業(yè)分析。借助AI系統(tǒng)收集、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)，識別班級和學(xué)生潛在的困難點。數(shù)據(jù)分析能夠有效幫助教師判定班級整體學(xué)情和個別學(xué)生學(xué)情。依據(jù)學(xué)情，教師進(jìn)行有針對性的備課和個性化指導(dǎo)，有效助力學(xué)生的學(xué)習(xí)。

作業(yè)和考試智能評分。AI系統(tǒng)可以自動評估學(xué)生的作業(yè)和考試，提供即時反饋，幫助教師追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

學(xué)生課堂參與度分析（面部識別評估參與度和抬頭度）。AI系統(tǒng)可以通過面部識別技術(shù)來評估學(xué)生的參與度和注意力，可以揭示學(xué)生在特定學(xué)習(xí)活動中的行為模式。

智能輔導(dǎo)建議。AI虛擬助教可以解答學(xué)生的疑問，提供即時反饋；在學(xué)生完成練習(xí)后提供即時反饋，幫助學(xué)生快速發(fā)現(xiàn)問題，糾正錯誤；自動批改學(xué)生的作業(yè)和測試，提供詳細(xì)的反饋，讓學(xué)生了解自己的知識疏漏。

形成評價機(jī)制。通過游戲化元素，如積分、徽章和排行榜，提高學(xué)生的參與度。

生成個性化報告。AI系統(tǒng)生成個性化的學(xué)生報告，幫助教師了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

展望未來，我們應(yīng)繼續(xù)深化人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用。關(guān)注教育的本質(zhì)，不能讓技術(shù)完全主導(dǎo)教育，而是要以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展為核心，合理運用技術(shù)，讓人工智能成為教育的有力輔助，而不是替代教育中的人文關(guān)懷和情感交流，為培養(yǎng)適應(yīng)未來社會的創(chuàng)新人才奠定堅實的基礎(chǔ)。■

刊中刊編輯 _ 湯灝 于萍 汪倩 李剛剛 董黛