人工智能助力教育因材施教

高小軍

2017年8月，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，文件提出：“利用智能技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系。開展智能校園建設(shè)，推動人工智能在教學(xué)、管理、資源建設(shè)等全流程應(yīng)用。建立以學(xué)習(xí)者為中心的教育環(huán)境，提供精準(zhǔn)推送的教育服務(wù)，實現(xiàn)日常教育和終身教育定制化”。《中國教育現(xiàn)代化2035》提出，“互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展正在不斷重塑教育形態(tài)，知識獲取方式和傳授方式、教和學(xué)關(guān)系正在發(fā)生深刻變革”。

人工智能已真正來臨，教育當(dāng)未雨綢繆。作為全國教育信息化應(yīng)用名校的寧夏銀川市第二中學(xué)，2017年便開始了“AI+教育”新模式、新方法、新理念的探索與實踐。

構(gòu)建智慧課堂，重塑課堂生態(tài)

互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)正引發(fā)全球新科技革命，教育領(lǐng)域深受影響。利用大數(shù)據(jù)的海量信息儲備、精準(zhǔn)數(shù)據(jù)化分析，未來的學(xué)校將打破信息孤島，演變成一個個由網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中心和一個個實體學(xué)習(xí)中心構(gòu)成的學(xué)習(xí)社區(qū)。面對信息技術(shù)提供的多元化學(xué)習(xí)方式，從2017年開始，我校積極構(gòu)建智慧課堂，致力于信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合。學(xué)校教師主動學(xué)習(xí)人工智能理論，掌握信息技術(shù)，將大數(shù)據(jù)引入課堂，把傳統(tǒng)的課堂引向信息化，引向交互式，激發(fā)學(xué)生興趣，點燃學(xué)生思維，沸騰教師熱情，讓課堂變得鮮活起來。

在銀川二中課堂上，有些教師利用“隨機選人”功能，有效地激勵學(xué)生積極參與課堂，也為每位學(xué)生提供了展示機會;有些教師利用“作業(yè)點評”功能，在課堂上將“典型作業(yè)”調(diào)出全班展示并討論，有效地解決了作業(yè)中存在的問題;有些教師利用“拍照講解”功能，使所有學(xué)生Pad同屏，實現(xiàn)學(xué)生360度無死角觀看課堂展示;有些教師利用智能評測功能，對學(xué)生課堂朗讀情況進行實時評測，并利用人機對話讓每個學(xué)生對錯誤讀音進行訓(xùn)練和修正;有些教師利用智能批改功能，對學(xué)生英語作文實時批改，并根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果開展高效的英語作文訓(xùn)練和講評。伴隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動通信、人工智能等信息技術(shù)與教學(xué)的緊密結(jié)合，我校將課堂內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施（網(wǎng)絡(luò)、終端、教室等），資源（教材、圖書、講義等），應(yīng)用（學(xué)習(xí)、教學(xué)、管理等）延伸至課堂外，將信息化技術(shù)服務(wù)于教學(xué)全過程，并實現(xiàn)了理念、環(huán)境、模式等的轉(zhuǎn)變和教學(xué)質(zhì)量的提升。

一是重塑教育教學(xué)理念。把教學(xué)從依賴主觀教學(xué)經(jīng)驗轉(zhuǎn)向依據(jù)客觀教學(xué)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)，克服了傳統(tǒng)課堂主要依靠教師的個人教學(xué)經(jīng)驗對課堂上學(xué)生的學(xué)習(xí)進行預(yù)判斷的狀況，用直觀的數(shù)據(jù)真實了解學(xué)生知識的掌握情況，用數(shù)據(jù)描述學(xué)生的個性化特征和差異，據(jù)此實施精準(zhǔn)教學(xué)。二是構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境。各種新型智能信息技術(shù)的應(yīng)用，讓課堂變成了數(shù)字化“體驗場”，在教學(xué)過程中采取多元的交互協(xié)作，增進教師與學(xué)生之間的溝通交流，開展協(xié)作和探究學(xué)習(xí)，幫助學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識。三是創(chuàng)新智慧教學(xué)模式。借助智慧課堂信息化平臺，在課前通過預(yù)習(xí)和測評反饋，實現(xiàn)“以學(xué)定教”;在課中通過實時檢測和互動，實現(xiàn)“精準(zhǔn)教學(xué)”;在課后通過智能化練習(xí)推送和微課式輔導(dǎo)，實現(xiàn)“因材施教”。規(guī)避了傳統(tǒng)的“班級授課制”中長期存在的“以教師為中心”的基于經(jīng)驗的教學(xué)預(yù)設(shè)。四是重構(gòu)智能化評價與管理。智能化教學(xué)環(huán)境下，教學(xué)評價與管理的方式也發(fā)生根本性變化。基于智慧課堂的應(yīng)用，通過全過程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建動態(tài)學(xué)習(xí)診斷與評價新體系。

開發(fā)數(shù)據(jù)教研，助力精準(zhǔn)教學(xué)

在核心素養(yǎng)理念指導(dǎo)下，教育大數(shù)據(jù)已經(jīng)作為工具、媒介和方法融入教研活動的各個層面，使學(xué)校教研活動有依據(jù)、有方向、更精準(zhǔn)、更實效，成為促進學(xué)校教學(xué)變革的核心力量，推動學(xué)校教學(xué)改革向縱深發(fā)展。2019年，學(xué)校投資建設(shè)大數(shù)據(jù)教研中心，為智慧課堂提供數(shù)據(jù)支撐。借助大數(shù)據(jù)平臺、人工智能、云計算等高科技手段，將教學(xué)變?yōu)榇髷?shù)據(jù)分析和人工智能輔助個性化學(xué)習(xí)，為每個學(xué)生提供個性化、定制化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、方法，從而激發(fā)出學(xué)生深層次的學(xué)習(xí)欲望，真正實現(xiàn)個性化教學(xué)。兩千多年前，孔子提出的“有教無類、因材施教”的教育理想將變?yōu)楝F(xiàn)實。人工智能還可以有效減輕教師負(fù)擔(dān)，幫助教師將更多的精力投入創(chuàng)新性和啟發(fā)性的教學(xué)活動中，如情感交互、個性化引導(dǎo)、創(chuàng)造性思維開發(fā)，不斷為教師賦能。

在大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)系統(tǒng)的輔助下，有些教師在試卷講評課上通過提前標(biāo)注典型錯誤卷，并且對錯誤原因進行標(biāo)注，對優(yōu)秀試卷進行展示，讓學(xué)生進行“自我反思”并通過錯誤原因備注進行糾錯;有些老師則在題型歸類、錯因分析及資源拓展的基礎(chǔ)上，富有針對性地進行知識點的再鞏固與再掌握，從而讓學(xué)生學(xué)會查漏補缺，學(xué)會總結(jié);有些老師則迅速確定學(xué)生共性問題，重點分析講解，并有針對性地推送類似題目，當(dāng)堂訓(xùn)練，強化鞏固，大大提高了課堂效率;有些老師則按時間、知識點等多維度查看學(xué)生詳情，及時了解學(xué)生知識點掌握情況、學(xué)業(yè)波動情況，開展個性化輔導(dǎo)。我校將人工智能和大數(shù)據(jù)深度融入教學(xué)流程，通過全場景過程性動態(tài)數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)業(yè)評價體系，充分挖掘數(shù)據(jù)價值，促進課堂教學(xué)的整體優(yōu)化與變革，有效改進教育方式，提升教學(xué)質(zhì)量。

一是實現(xiàn)精準(zhǔn)評價。依托多元的數(shù)據(jù)采集方式，實現(xiàn)全場景動態(tài)數(shù)據(jù)的采集與分析，形成可信、多元、多層級評價報告，一方面幫助師生了解學(xué)生的知識缺陷、發(fā)現(xiàn)能力特長，另一方面挖掘班級共性薄弱點與教學(xué)重難點，建立雙向教與學(xué)反饋機制，實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)評價。二是優(yōu)化教學(xué)決策。全程記錄教學(xué)數(shù)據(jù)，提供單次、歷次、區(qū)域等多維報告，為教育教學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)教學(xué)問題以及其背后關(guān)聯(lián)、開展教育教學(xué)活動發(fā)揮指導(dǎo)作用，為教學(xué)管理提供合理、科學(xué)的決策支持。三是促進模式創(chuàng)新。基于全場景動態(tài)性數(shù)據(jù)的伴隨式采集與分析，有效支撐教師教學(xué)方式與學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，快速、精準(zhǔn)定位講評重點，創(chuàng)新教學(xué)模式，改變課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)和組織形式，提升講評效率和講評質(zhì)量，真正做到減負(fù)增效;精準(zhǔn)定位學(xué)生學(xué)情，根據(jù)學(xué)生真實作答數(shù)據(jù)診斷每個學(xué)生的知識點掌握情況，為每位學(xué)生構(gòu)建知識圖譜，打造高效個性化學(xué)習(xí)環(huán)境。四是提升教學(xué)質(zhì)量。對教師而言，智能閱卷技術(shù)將教師從繁重的批改工作中解放出來，依托大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)系統(tǒng)，以技術(shù)補充經(jīng)驗，用數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)，支持差異教學(xué)、分層輔導(dǎo)，可以有效提升教學(xué)效果;對學(xué)生而言，依托人工智能+大數(shù)據(jù)，收到不一樣的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，變革了學(xué)習(xí)方式，改善了學(xué)習(xí)效果。

開展人工智能創(chuàng)新教育，培養(yǎng)AI專家

人工智能深刻改變了學(xué)校育人目標(biāo)和人才培養(yǎng)方向。正如機器取代簡單的重復(fù)體力勞動一樣，人工智能將取代簡單的重復(fù)腦力勞動，翻譯、客服、快遞員等都可能成為消失的職業(yè)，傳統(tǒng)社會就業(yè)體系和職業(yè)形態(tài)也將因此發(fā)生深刻變化。為了適應(yīng)和應(yīng)對這種變化與趨勢，教育必須回歸人性本質(zhì)，必須褪去工業(yè)社會的功利烙印。當(dāng)人工智能成為人的記憶外存和思維助手時，學(xué)生簡單地攝取和掌握知識以獲取謀生技能的育人目標(biāo)將不再重要。教育應(yīng)更加側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維、批判性思維、結(jié)構(gòu)化思維、創(chuàng)造力、協(xié)作力、表現(xiàn)力等多方面能力，幫助學(xué)生在新的社會就業(yè)體系和人生價值坐標(biāo)系中準(zhǔn)確定位自己。教育目標(biāo)、教育理念的改變將加速推動培養(yǎng)模式、教材內(nèi)容、教學(xué)方法、評價體系、教育治理乃至整個教育體系的改革創(chuàng)新。

“我們先輸入主人的信息，也就是臉部照片，再啟動人臉驗證程序。如果驗證的結(jié)果，符合我們輸入信息的時候，我就用‘小丸子的聲音合成歡迎回家……”在學(xué)校特色人工智能課堂上，老師通過問題引入、探索實踐活動、創(chuàng)客編程等環(huán)節(jié)，極大地激發(fā)了學(xué)生興趣。截至目前，我校已開展人工智能創(chuàng)新教育校本課程近1年，授課次數(shù)超過200次，參與學(xué)生超過300人。學(xué)生對人工智能技術(shù)的發(fā)展歷程、原理、應(yīng)用有了全面的了解，大幅度提升了我校學(xué)生的溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等核心素養(yǎng)，助力學(xué)生未來發(fā)展。

在古代，太子讀書需要諸多角色協(xié)同：太子太師教文，太子太傅教武，太子太保保護安全，還有專門的陪讀人員。未來，在人工智能技術(shù)（A.I.）成熟的條件下，希望每個孩子都能像太子一樣讀書，人工智能能夠為每一位孩子提供成體系的服務(wù)，精準(zhǔn)定位學(xué)習(xí)盲區(qū)、量身定制學(xué)習(xí)方案，真正實現(xiàn)夢寐以求的“因材施教”，我校也將持續(xù)走在“AI+教育”探索之路上。