人工智能助力教育教學(xué)質(zhì)量提升的路徑研究

隨著技術(shù)的不斷進步和社會需求的變化，人工智能（AI）在教育教學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)成為推動教育現(xiàn)代化發(fā)展的重要力量。為教育教學(xué)帶來了前所未有的機遇，有助于解決教育中長期存在的問題，并推動教育向更高層次發(fā)展。2024年，教育部在《關(guān)于加強中小學(xué)人工智能教育的通知》明確指出，小學(xué)高年級段和初中階段側(cè)重理解和應(yīng)用人工智能技術(shù)，統(tǒng)籌多學(xué)科，大力推進項目式，任務(wù)式教學(xué)。[1]中國未來的教育正朝數(shù)字化、信息化、高度個性化和多元化的方向發(fā)展，未來學(xué)校將在教育目標(biāo)、教育方式、教育內(nèi)容等方面發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。[2]人工智能如何在教育領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用，更好地促進教育教學(xué)的提升，對未來的教師教育教學(xué)、學(xué)校教育管理有著重大的挑戰(zhàn)。

一、人工智能在教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及問題

隨著人工智能科技的不斷發(fā)展，以ChatGPT、Sora等為代表的語言、文生視頻大模型誕生，人工智能以其強大的改造能力在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括醫(yī)療保健、金融、交通、教育等[3]。通常來講，人工智能技術(shù)通過收集和分析大量數(shù)據(jù)，從中學(xué)習(xí)模式和規(guī)律，以作出決策和執(zhí)行任務(wù)。人工智能在教育中應(yīng)用將為學(xué)校、老師以及學(xué)生帶來更多的創(chuàng)新和改變。

在當(dāng)前教育領(lǐng)域，人工智能（AI）技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)廣泛滲透到校內(nèi)外多個層面，其中在中小學(xué)教育階段的運用尤為顯著，已步入高度成熟階段，“AI+”教育解決方案已在眾多實際應(yīng)用場景中得到實施。從不同教育階段的應(yīng)用成熟度分析，中小學(xué)教育無論是在校內(nèi)還是校外環(huán)境中的人工智能應(yīng)用均展現(xiàn)出最高的成熟度。具體到校內(nèi)應(yīng)用，考試與評估系統(tǒng)的AI集成表現(xiàn)出最高的成熟度，其次是AI在教學(xué)過程中的應(yīng)用。在精準(zhǔn)教學(xué)方面，以希沃、鴻合為主流的智能化教學(xué)平臺，為基礎(chǔ)教育提供了豐富多樣的智能教育空間。例好，有道智慧教育為教師提供了智能化教學(xué)平臺；在智慧辦公與學(xué)科應(yīng)用方面，訊飛星火用作解題和科普，九章大模型用作數(shù)學(xué)解題，易聽說用作英語口語練習(xí)，訊飛智文用作PPT生成，能夠提高教師的工作效率；在智能測評與管理方面，訊飛科大、鷗碼云閱卷平臺用作學(xué)生考務(wù)的智能監(jiān)控和測評，訊飛科大和佳發(fā)教育用作智能化的教育教學(xué)管理。其平臺應(yīng)用現(xiàn)狀如圖所示。

盡管AI在小學(xué)教育中的應(yīng)用帶來了許多積極的變化，但我們也應(yīng)當(dāng)注意到其潛在的挑戰(zhàn)。一方面，AI無法完全替代人類教師的角色，特別是在培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力和批判性思維方面，人工智能雖然能夠為不同類型學(xué)生提供不同的學(xué)習(xí)路徑，但往往是根據(jù)算法推薦，忽視了學(xué)生的興趣、情感和需求，而這些恰恰需要教師根據(jù)不同情境和自身經(jīng)驗更好地調(diào)節(jié)和引導(dǎo)學(xué)生。另一方面，隨著AI技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，教師的角色將從知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者和促進者。這種轉(zhuǎn)變對教師提出了新的要求，同時也可能導(dǎo)致部分教師感到不安或排斥新技術(shù)。

綜上所述，人工智能正在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。通過提供個性化學(xué)習(xí)路徑、互動性學(xué)習(xí)工具、教師輔助功能和資源共享平臺，AI正在改變小學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式以及學(xué)校管理等各個方面。

二、人工智能提升教育教學(xué)質(zhì)量的路徑

人工智能在基礎(chǔ)教育中的應(yīng)用正逐漸成為現(xiàn)實。它不僅能夠幫助學(xué)生獲得更加個性化的學(xué)習(xí)體驗，還能夠為教師提供更多的支持工具，以提高教學(xué)質(zhì)量和效率。要充分發(fā)揮人工智能在教育中的潛在作用，需要進一步促進教師個性化教學(xué)與學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的協(xié)同發(fā)展、智能教學(xué)資源的開發(fā)與應(yīng)用、教師角色的轉(zhuǎn)變與專業(yè)發(fā)展、教育教學(xué)管理的智能化和學(xué)校教育的集成化管控。

（一）教師個性化教學(xué)與學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的協(xié)同發(fā)展

利用人工智能技術(shù)促進個性化教學(xué)與學(xué)習(xí)。學(xué)校和教師通過人工智能分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和行為，能夠為每位學(xué)生提供定制化的學(xué)習(xí)路徑和資源，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、能力水平和興趣特點進行個性化指導(dǎo)。這種個性化教學(xué)使學(xué)生能夠更有效地學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。同時，AI還能為教師提供實時反饋和數(shù)據(jù)支持，幫助其更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)策略，實現(xiàn)更高效的教學(xué)。個性化教學(xué)與學(xué)習(xí)的實施將促進教育的差異化發(fā)展，為每個學(xué)生提供更加貼合其需求和特點的教育服務(wù)。以英語學(xué)科的閱讀語篇為例，教師在AI助手上布置英語閱讀，利用AI助手在智能打分的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生糾正語音語調(diào)；同時，也能捕捉學(xué)生的學(xué)習(xí)情感，幫助教師智能分析出較難的語句，教師再根據(jù)AI助手的反饋展開詳細(xì)講解和個性化補充。

（二）智能教學(xué)資源的開發(fā)與應(yīng)用

利用人工智能技術(shù)促進智能化教學(xué)資源的開發(fā)與利用。利用AI技術(shù)，可以開發(fā)智能化的教育軟件和工具，如智能教學(xué)系統(tǒng)、智能題庫等，能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需求，自動統(tǒng)計學(xué)生錯題率，根據(jù)數(shù)據(jù)分析情況，提供個性化的學(xué)習(xí)資源和教學(xué)指導(dǎo)。利用智能教學(xué)資源輔助教師進行教學(xué)設(shè)計和課程規(guī)劃，對于學(xué)校教師現(xiàn)有的教育教學(xué)資源進行智能優(yōu)化，與時俱進，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。以“學(xué)生評語生成”為例，教師在AI助手上導(dǎo)入學(xué)生名單，對于不同學(xué)生，勾選有針對性的標(biāo)簽，如小干部、運動競賽、書寫、努力進步等，AI助手將會根據(jù)教師的選擇個性化地輸出每個學(xué)生的評語。同時，AI助手還可以優(yōu)化教師手中的資源，更好地滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需求，提升教育教學(xué)的水平和質(zhì)量。以“多邊形的面積”為例，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點向AI助手輸入指令“將平行四邊形沿高剪開，通過平移轉(zhuǎn)化成長方形”，AI助手將會自動生成平行四邊形轉(zhuǎn)化成長方形的動態(tài)過程，學(xué)生可以直觀地進行學(xué)習(xí)，同時也大大提高了教師的工作效率和教學(xué)效果。

（三）教師角色的轉(zhuǎn)變與專業(yè)發(fā)展

教師的專業(yè)發(fā)展也需要與人工智能技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)，教師要轉(zhuǎn)變角色，成為開拓性、創(chuàng)新型、引領(lǐng)型教師。在此過程中，教師需要不斷學(xué)習(xí)和更新知識，掌握最新的教育技術(shù)和教學(xué)方法，更好地實現(xiàn)人機協(xié)同發(fā)展，利用人工智能技術(shù)解決教師日常工作中的重復(fù)性體力勞動和復(fù)雜性腦力勞動。同時，教師還需要培養(yǎng)自己的數(shù)據(jù)分析能力，能夠利用人工智能技術(shù)提供的數(shù)據(jù)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行分析和評估，從而更好地指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。注重自身的創(chuàng)新能力和跨學(xué)科的綜合能力，不斷提升自己的教學(xué)水平，適應(yīng)教育教學(xué)的變革和發(fā)展。以“信息化集團教學(xué)培訓(xùn)”為例，學(xué)校定期組織教師進行信息化教學(xué)培訓(xùn)，邀請人工智能領(lǐng)域的高校專家教授為教師開展培訓(xùn)，讓教師在培訓(xùn)的過程中學(xué)習(xí)到一定的信息化智能技術(shù)，結(jié)合自身的學(xué)科工作特點，更好地助力教育教學(xué)工作。

（四）教育教學(xué)管理的智能化

通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)測模型，人工智能可以為學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持，幫助學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)層更好地規(guī)劃課程、分配教師、學(xué)生，實現(xiàn)資源的合理利用和平衡分配。通過智能監(jiān)控系統(tǒng)，學(xué)校管理者可以實時監(jiān)測教學(xué)進度和學(xué)生學(xué)習(xí)情況，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題[4]。同時，學(xué)生也可以通過智能化的學(xué)習(xí)平臺，獲得個性化的學(xué)習(xí)體驗和指導(dǎo)，提高學(xué)習(xí)動機和成績。以“學(xué)生社團開設(shè)與安排”為例，學(xué)校將考察指標(biāo)導(dǎo)入AI智能助手，AI助手將學(xué)生日常的課堂參與次數(shù)、獲獎狀況、社團報名人數(shù)等信息進行綜合分析，在學(xué)期末自動生成出本學(xué)期社團的綜合報告，為學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)或社團老師作出新的決策提供參考。

（五）學(xué)校教育的集成化管控

利用人工智能結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)BIM（建筑信息化模型）+ GIS（地理信息系統(tǒng)）聯(lián)合貫通，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析平臺的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能綜合、集成管控[5]。在設(shè)備資產(chǎn)管理方面，對校園設(shè)備資產(chǎn)進行可視化全生命周期管理，監(jiān)測設(shè)備資產(chǎn)狀態(tài)，進行設(shè)備采購、劃撥、維修、報廢等管理；在綜合運維管理方面，實現(xiàn)設(shè)備運行監(jiān)控和控制，可查閱設(shè)備所有屬性信息，實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)、及時定位故障，進行能源運行管理。在應(yīng)急處置應(yīng)用方面，對火災(zāi)等突發(fā)事件進行應(yīng)急演練、處置指揮調(diào)度、進行監(jiān)聽和查詢分析等。以多媒體更換為例，各個教室負(fù)責(zé)人將本班多媒體使用年限、問題狀況輸入AI助手，AI助手根據(jù)各班多媒體的狀況結(jié)合計算機多媒體設(shè)備使用生命周期進行綜合排序，為學(xué)校后勤的采購、維修提供可供參考的依據(jù)。

信息化背景下，人工智能為教育教學(xué)提升開辟了多樣化、個性化的路徑。第一，AI可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、能力水平和興趣特點，提供定制化的學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方式，實現(xiàn)個性化教育。第二，AI技術(shù)能夠智能化地分析學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和需求，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)困難并提供針對性的輔助，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。第三，人工智能還可以構(gòu)建虛擬教學(xué)環(huán)境，提供沉浸式的學(xué)習(xí)體驗，幫助學(xué)生更加直觀地理解知識。第四，AI技術(shù)還能為教師提供教學(xué)輔助工具，如智能評估系統(tǒng)和教學(xué)管理平臺，減輕教師的工作負(fù)擔(dān)，提升教學(xué)效率。第五，AI技術(shù)能結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對學(xué)校教育的集成化管控。綜上所述，人工智能助力教育教學(xué)提升的意義在于提供個性化學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)輔助、沉浸式體驗以及教師工作的智能化輔助，為教育注入更多活力與可能性。

本文系北京市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2024年度一般課題“跨學(xué)科視域下小學(xué)數(shù)學(xué)主題學(xué)習(xí)活動的創(chuàng)新設(shè)計與評價研究”（課題號：CDDB24370）研究成果之一。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.教育部辦公廳印發(fā)《教育部部署加強中小學(xué)人工智能教育》的通知[EB/OL].（2024-12-02）[2024-12-18].http：//www.moe.gov.cn/jyb_ xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202412/t20241202_1165500.html.

[2]蘭國帥，杜水蓮，肖琪，等.人工智能賦能教育4.0：挑戰(zhàn)、潛能與案例——《塑造未來學(xué)習(xí)：人工智能在教育4.0中的作用》的要點與思考[J].開放教育研究，2024（04）：37-45.

[3]喻國明.關(guān)于生成式AI的發(fā)展與傳播領(lǐng)域革命的若干思考——2023年以來我的新傳播研究：論點與框架[J].新聞愛好者，2024（05）：7-8，15，1.

[4]石漢卿，郭麗君.基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動的高職專業(yè)認(rèn)證研究[J].職業(yè)教育研究，2024（05）：38-44.

[5]余勝泉.智能時代的未來教育愿景[J].人民論壇·學(xué)術(shù)前沿，2023（18）：32-43.

作者單位：北京市朝陽區(qū)實驗小學(xué)，北京市第八十中學(xué)嘉源分校