試論人工智能在中小學(xué)智慧教學(xué)中的應(yīng)用

吳強

摘?要：智慧教育作為當(dāng)前教育領(lǐng)域的新產(chǎn)物，其在各大學(xué)校教育體系中占據(jù)著一定的地位。基于此，本文主要針對中小學(xué)開展智慧教育的重要性進行分析;并闡述了當(dāng)前中小學(xué)智慧教育中的不足;最后從經(jīng)典人工智能技術(shù)引入方面、智慧教育平臺構(gòu)建與利用方面以及智能考試系統(tǒng)建設(shè)方面等，細化分析了人工智能在中小學(xué)智慧教育中的應(yīng)用，以期為中小學(xué)智慧教育改革提供良好的參照。

關(guān)鍵詞：人工智能;中小學(xué)學(xué)校;智慧教學(xué)

人工智能技術(shù)的發(fā)展使得智慧教育逐漸成為中小學(xué)教育體系中的重點之一。由于當(dāng)前中小學(xué)智慧教育中仍然存在較多不足，未能充分發(fā)揮智慧教育的作用。如何提升智慧教育質(zhì)量已經(jīng)成為當(dāng)前中小學(xué)智慧教育所面臨的主要問題。而人工智能作為智慧教育的核心所在，分析其在中小學(xué)智慧教育中的應(yīng)用具有一定的必要性。

一、中小學(xué)智慧教育的重要性

結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)狀可知，在中小學(xué)學(xué)校開展智慧教育的重要性體現(xiàn)為：第一，契合人工智能發(fā)展要求。近年來，人工智能浪潮的發(fā)展，使得人工智能技術(shù)逐漸滲入到人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€領(lǐng)域。這一發(fā)展現(xiàn)狀對教育領(lǐng)域形成的影響孕育了一種全新的教育形態(tài)——智慧教育。[1]由于當(dāng)前人工智能正處于高速發(fā)展階段，如中小學(xué)智慧教育未得到充分展開，中小學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)效率，均可能較智慧教育得以充分展開的學(xué)校學(xué)生形成一定差異。第二，充分發(fā)揮中小學(xué)生的支持作用與價值。除了學(xué)校教育方面，以人工智能為核心的高新技術(shù)也是目前教育中的重點之一。中小學(xué)學(xué)生是未來人工智能發(fā)展的中堅力量。而智慧教育質(zhì)量則決定著中小學(xué)學(xué)生在人工智能領(lǐng)域所發(fā)揮的作用水平。上述狀況均對中小學(xué)學(xué)校智慧教育的開展提出了較高的要求。

二、當(dāng)前中小學(xué)智慧教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前中小學(xué)智慧教學(xué)中存在的不足主要包含以下幾種：

（一）教學(xué)模式統(tǒng)一性、規(guī)范性差

人工智能發(fā)展與普及背景下，各大中小學(xué)學(xué)校基本已經(jīng)實現(xiàn)了智慧教育的普及。但從中小學(xué)學(xué)校的實際智慧教育情況來看，不同學(xué)校的智慧教學(xué)在教學(xué)模式普遍表現(xiàn)出統(tǒng)一性不足、規(guī)范性差等問題。[2]出現(xiàn)上述狀況的主要原因為：我國人工智能領(lǐng)域的發(fā)展時間相對較短，開展智慧教育的經(jīng)驗不足，與智慧教育有關(guān)的制度體系尚不完善，最終導(dǎo)致該領(lǐng)域下的智慧教學(xué)模式差異性較大。

（二）人工智能技術(shù)利用不足

從各大中小學(xué)學(xué)校智慧教育的實際狀況來看，部分學(xué)校的智慧教學(xué)并未建立以人工智能為中心的基本模式。由于智慧教育對人工智能的利用相對不足，導(dǎo)致智慧教育的優(yōu)勢未能得到充分發(fā)揮，進而影響整體智慧教育效果。從長遠角度來講，這種狀況不利于中小學(xué)教育及人工智能技術(shù)的良性發(fā)展。

（三）與科技管理融合不足

中小學(xué)學(xué)校開展智慧教育的既定目標為：通過更新教育模式及教學(xué)方法，為教育工作提供充分支持，并促進人工智能技術(shù)的發(fā)展與推廣。但結(jié)合現(xiàn)狀來看，部分中小學(xué)學(xué)校在制定智慧教育教學(xué)體系時，并未充分考慮上述目標的要求，其對科技管理的關(guān)注度不足，導(dǎo)致科技管理方面并未出現(xiàn)明顯變化。而事實上，科技管理作為教育工作的重要環(huán)節(jié)，其對實現(xiàn)智慧科技管理模式的需求更高。因此，在后續(xù)智慧教育改革工作中，中小學(xué)學(xué)校可考慮將科技管理作為一項重要方向，通過對智慧教育與科技管理的充分整合，提升科技管理質(zhì)量。

（四）教育質(zhì)量欠佳

與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，智慧教學(xué)在教學(xué)方法、傳輸途徑、教學(xué)模式等方面均實現(xiàn)了創(chuàng)新。基于二者之間的明顯差異，部分中小學(xué)教師未能充分掌握推行智慧教育面臨的要求，最終影響智慧教育的整體效果。[3]經(jīng)調(diào)查可發(fā)現(xiàn)：教學(xué)質(zhì)量偏低現(xiàn)象在中小學(xué)學(xué)校中較為普遍，尤其在資金不夠充沛、年輕教師較少的中小學(xué)學(xué)校中。根據(jù)這一狀況，在后續(xù)教育工作中，中小學(xué)學(xué)校應(yīng)充分加強對智慧教育的重視，經(jīng)適宜措施，促進智慧教育質(zhì)量的提升。

三、人工智能在中小學(xué)智慧教育中的應(yīng)用分析

這里主要從以下幾方面入手，針對人工智能在中小學(xué)指揮教育中的應(yīng)用進行分析和研究：

（一）經(jīng)典人工智能技術(shù)引入方面

由于智慧教育屬于一種新型產(chǎn)物，各大中小學(xué)校教師的經(jīng)驗相對不足，其難以運用有效手段或既往經(jīng)驗，提升智慧教育質(zhì)量。而從智慧教育的形成背景及對教育工作的要求來看，人工智能技術(shù)與其契合度水平較高。由此可認為，于中小學(xué)學(xué)校的智慧教育中深化引入人工智能技術(shù)，有助于進一步促進智慧教育發(fā)展。[4]

為了實現(xiàn)上述目的，可結(jié)合中小學(xué)智慧教育的特征，選擇適宜的經(jīng)典人工智能技術(shù)作為輔助工具，共同提升智慧教育質(zhì)量。例如，VR技術(shù)作為一類經(jīng)典人工智能技術(shù)，其在創(chuàng)設(shè)情境、構(gòu)建互動環(huán)境等方面具有明顯優(yōu)勢。在開展中小學(xué)智慧教育改革的過程中，可將這種技術(shù)與智慧教育結(jié)合起來，為中小學(xué)學(xué)生營造一個虛擬化的學(xué)習(xí)空間。以中學(xué)物理中的伽利略理想實驗為例，在教學(xué)過程中，可借助VR技術(shù)，創(chuàng)設(shè)一個由光滑軌道、小球構(gòu)成的情境，滿足學(xué)生觀察小球在光滑軌道表面的運行軌跡及速度特征的需求。

（二）智慧教育平臺構(gòu)建與利用方面

結(jié)合當(dāng)前各大中小學(xué)學(xué)校的智慧教育現(xiàn)狀可知，不同學(xué)校智慧教育模式的統(tǒng)一性水平相對不足。而從實際狀況來看，智慧教育有別于傳統(tǒng)教育的主要優(yōu)勢之一為：其可在借助良好的共享功能，實現(xiàn)教育資源、方法等信息的共享，進而促進整體教育質(zhì)量的發(fā)展。

根據(jù)上述狀況，為提升不同學(xué)校智慧教育模式的統(tǒng)一性及規(guī)范性水平，可借助構(gòu)建智慧教育平臺這一策略，為中小學(xué)學(xué)校智慧教育的發(fā)展提供良好的支持。具體而言，智慧教育平臺的構(gòu)建方法如下：將大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等整合起來，建立一個由智慧教室、智能作業(yè)測評等構(gòu)成的完善化智慧教育平臺。

各中小學(xué)學(xué)校除了可按照相同標準，構(gòu)建智慧教育平臺外，還應(yīng)在充分重視智慧教育平臺作用的基礎(chǔ)上，做好智慧教育平臺的應(yīng)用工作。以其中的智慧教室為例，各大中小學(xué)學(xué)校初期運用智慧教育平臺時，可建立線上、線下聯(lián)動教育模式。由于這一階段教師多缺乏開展智慧教育的經(jīng)驗，因此，無需按照嚴格標準，劃分智慧教室與傳統(tǒng)課堂的功能，而是通過線上、線下的混合式教學(xué)，幫助教師逐漸適應(yīng)這種新型教學(xué)模式。而隨著智慧教育平臺的的不斷普及，各學(xué)校可按照實際教學(xué)狀況，細化智慧教室與傳統(tǒng)課堂的職責(zé)、目標，并要求教師按照上述標準做好教學(xué)管理。以中學(xué)階段基于智慧教室的AI教育為例，在面向中學(xué)學(xué)生開展這一課程期間，可借助智慧教室中的VR仿真技術(shù)，帶領(lǐng)學(xué)生感受AI的可應(yīng)用場景，進而對其應(yīng)用價值及優(yōu)勢產(chǎn)生更加深刻的認知。

（三）智能考試系統(tǒng)建設(shè)方面

考試座位中小學(xué)學(xué)校檢驗近期學(xué)生學(xué)習(xí)成果的主要形式，其重要性不言而喻。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，中小學(xué)學(xué)校各科教師、教研組需要人工收集與近期教學(xué)有關(guān)的題庫，從中選擇或自編題目，以滿足學(xué)生的考試要求。這種模式雖然可以達到檢驗學(xué)生近期學(xué)習(xí)成效的基本目標，但其耗時較長，且會花費教師的大量精力。

而在智慧教育模式下，中小學(xué)學(xué)校可直接運用人工智能技術(shù)，建設(shè)智能考試系統(tǒng)，在滿足學(xué)生學(xué)習(xí)狀況評估工作要求的基礎(chǔ)上，將忠小學(xué)各科教師從較為頻繁的命題、選題任務(wù)中擺脫出來。具體而言：可借助專家系統(tǒng)這一人工智能技術(shù)，降低忠小學(xué)學(xué)校的考試管理難度。以專家系統(tǒng)為中心，借助符號運算原理，將各科目的問題模擬為對應(yīng)符號，同時將問題的答案也轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的信息。當(dāng)需要考試時，智能考試系統(tǒng)可直接從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)資料，利用專家系統(tǒng)對該科目出題要求的預(yù)判，自動組合、生成一套完整的考卷。例如，在初中英語考試中，智能考試系統(tǒng)可借助英語與邏輯符號的對應(yīng)轉(zhuǎn)換，自動生成符合初中英語評估要求的英語試卷。

事實上，智能考試系統(tǒng)除了可為前期出題環(huán)節(jié)提供幫助外，還有助于減輕中小學(xué)教師的閱卷工作量。運用人工智能建立智能考試系統(tǒng)實現(xiàn)自動閱卷的基本模式為：將各科目試題的答案錄入智能考試系統(tǒng)中，借助人工智能技術(shù)將正確答案轉(zhuǎn)化成已知邏輯。在閱卷環(huán)節(jié)中，智能考試系統(tǒng)可自動利用已有邏輯檢查學(xué)生的試卷中是否包含相應(yīng)邏輯，并判斷其答題準確性。

從這一角度來講，運用人工智能建設(shè)智能考試系統(tǒng)的主要功能在于：將中小學(xué)教師從繁重的教學(xué)任務(wù)中擺脫出來，使其將精力更多地放在如何促進學(xué)生綜合發(fā)展、提升學(xué)生思想道德修養(yǎng)等方面，進而更好地發(fā)揮學(xué)校、教師的教育、育人作用。

（四）加強科技管理方面

科技管理無疑是中小學(xué)學(xué)校教育體系中的重要構(gòu)成之一。相對于中小學(xué)學(xué)校中的其他要素而言，科技管理與學(xué)校發(fā)展、教育領(lǐng)域發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)較為密切。為了充分凸顯智慧教育的價值，可將智慧教育與科技管理充分整合起來，向這一融合領(lǐng)域中引入人工智能技術(shù)，以實現(xiàn)中小學(xué)學(xué)校科技管理質(zhì)量的提升。

通過對中小學(xué)學(xué)校當(dāng)前科技管理現(xiàn)狀的分析可知，科技管理中面臨的主要阻礙、問題包含：科研經(jīng)費管理復(fù)雜、審批手續(xù)復(fù)雜且耗時較長、科研工作者考核評估難度高等。而將科技管理與智慧教育整合起來后，可直接于智慧教育平臺中開放獨立的科研管理功能，采用以人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等為依托的科研管理功能替代科技管理方面的傳統(tǒng)人工管理模式。例如，在科研經(jīng)費管理方面，摒棄傳統(tǒng)的人工審批模式，科研工作者可直接在智慧教育平臺的科研管理子系統(tǒng)中登陸自身賬號，在賬號信息的關(guān)聯(lián)下，進入科研管理后臺，向后臺中快速輸入新科研項目的有關(guān)信息，由科研管理系統(tǒng)借助信息篩選、信息識別等技術(shù)手段，評估其所提供信息的真實性、合理性，經(jīng)評估審核確認合理后，滿足該科研工作者的經(jīng)費申請需求，高效、便捷地為科研工作者提供一定經(jīng)費。

此外，基于人工智能的科研子系統(tǒng)還可為科技管理中的科研工作者考核評估工作提供支持。具體方法為：參考大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立由多維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的綜合判斷體系，提前向融入這一人工智能技術(shù)的科技管理子系統(tǒng)中輸入既往專家經(jīng)驗，使其掌握專家針對科研工作者的考核評估邏輯。此時，當(dāng)需要開展考核評估時，直接借助科研管理系統(tǒng)中的考核評估功能，即可在多維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響下，快速完成科研工作者的評估考核任務(wù)。

（五）實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)方面

近年來，隨著教育理念的不斷更新及教育研究的不斷深入，學(xué)生之間的個體性差異逐漸引起了人們的關(guān)注。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生在既往學(xué)習(xí)經(jīng)驗、學(xué)習(xí)速度等方面的差異決定著：其對課堂教學(xué)表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)成效各不相同。而由于目前我國中小學(xué)實施集體化教學(xué)模式，而教師則因精力有限、教學(xué)時間有限等因素影響，無法照顧到每個學(xué)生的差異，導(dǎo)致學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)模式難以實現(xiàn)。

而引入人工智能技術(shù)后，這類技術(shù)在技術(shù)特征方面的優(yōu)勢，則可充分滿足不同學(xué)生的個性化要求。具體而言：可在中小學(xué)智慧教育中，運用人工智能技術(shù)精確記錄學(xué)生在既往學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)、反應(yīng)及互動特征等，并通過所記錄數(shù)據(jù)的整合、智能分析，確定符合某一特定學(xué)生學(xué)習(xí)特征及需求的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)思路、考試內(nèi)容等。對于學(xué)生而言，人工智能的引入可將學(xué)習(xí)變得更加自由、具體，由于人工智能自動推薦的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法，與學(xué)生本身的需求高度相符，因此，其更容易從學(xué)習(xí)過程中獲得成就感。這一環(huán)節(jié)形成的積極體驗，可長效維持學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的積極性水平，進而促進中小學(xué)整體教學(xué)效果的改善。由此可認為，人工智能的引入，可為中小學(xué)智慧教育提供良好的支持。

四、結(jié)論

綜上所述，加強人工智能在中小學(xué)智慧教育中的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實意義。為了實現(xiàn)上述目的，應(yīng)在充分了解當(dāng)前中小學(xué)智慧教育存在不足的基礎(chǔ)上，選擇適宜的策略，實現(xiàn)人工智能與中小學(xué)智慧教育的充分整合。此外，伴隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，還應(yīng)注意結(jié)合這一領(lǐng)域的最新進展，動態(tài)調(diào)整中小學(xué)智慧教育模式及內(nèi)容。

參考文獻：

[1]許力行.淺談人工智能在教學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用[J/OL].中國教育技術(shù)裝備，2019（06）：1-3.

[2]宋靈青，許林.人工智能教育應(yīng)用的邏輯起點與邊界——以知識學(xué)習(xí)為例[J].中國電化教育，2019（06）：14-20.

[3]張純?nèi)唬R倩，彭輝.人工智能技術(shù)對教學(xué)的變革及思考[J].辦公自動化，2019，24（10）：35-37.

[4]許楠，楊華東.人工智能技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（04）：234.