人工智能技術與小學教育的融合路徑探究

張凡 鄭益樂

摘? ? 要： 人工智能正在改變大眾的思維方式，在教育領域引入人工智能技術，不但能夠提高教育水平，而且能夠提高學生的綜合能力。本文通過介紹人工智能技術發展現狀，以及存在的問題，結合具體教育實踐，提出將人工智能技術與小學教育融合的合理化建議，讓人工智能技術為學生服務，為現代化教育事業服務。

關鍵詞： 人工智能技術? ? 小學教育? ? 融合路徑

2019年7月教育部直屬機關“不忘初心、牢記使命”主題教育第三場報告會在北京召開，報告中，教育部部長陳寶生明確指出：中小學必須加快普及人工智能教育。目前人工智能技術迅猛發展，在教育領域也大放異彩。許多學校積極響應國家的號召，率先開設琳瑯滿目的人工智能課程，人工智能技術如雨后春筍般涌現。繁榮發展的人工智能技術給教育領域帶來了一場甘霖，促使教育走向智能、多元、便捷及高效，但是，目前我國仍處于人工智能技術起步階段，還有很多技術并不成熟，推進人工智能技術與基礎教育融合還有很長一段路要走。本文以“人工智能技術與小學教育融合”為出發點，探究切實可行的路徑與方法，從而推進小學教育變革與發展。

一、問題提出

當今時代，伴隨著信息技術的不斷發展，人們邁進大數據和智能化的時代，人工智能技術發展得如火如荼，經過十幾年的發展，我國人工智能技術蒸蒸日上，與國外發達國家相比，已經小有成就。但是具有人工智能技術的人才，是制約人工智能技術發展的核心因素。人工智能涉及計算機、數學、管理學、外語等各個學科，教育中加強使用人工智能技術能夠給未來智能教育儲備更多的人才。現階段，在小學教育過程中融入更多的智能技術，能幫助學生拓寬思維模式，發揮學生的想象能力和創造能力，促進素質教育不斷發展，打開人才緊缺的局面。

相應的，教育領域出現了一系列現代教育輔助設備，如智能機器人，它們擁有肢體表演、交流互動、面部識別等功能，與兒童相伴;人工智能輔導系統應運而生，打破了時空的限制，讓兒童可以獲得海量的學習資源。從基礎的教學到課后作業輔導、學業測評、學生學情分析，智能教輔軟件可以做到量化、精確，既讓學生課后解決課上沒有吸收的知識又讓教師、家長更加準確地掌握學生的學習情況。教師課堂教學得益于這些智能軟件的開發，例如“智慧課堂”可以嚴格把控學生思考問題時間，方便展講學生的作業，高效的同時又激發學生的學習興趣。以此可見，人工智能技術從兒童個人到課堂以至于學校都深受其益，深入融合。

二、人工智能技術背景下小學教育面臨的困境

（一）人工智能技術的教學效果難以檢測

人工智能學習分析領域，智能軟件可以根據學生回答問題、測驗成績的情況進行數據分析，判斷學習者對學習內容的掌握程度，從而向用戶推送未掌握的內容，但是人工智能技術無法分析用戶答錯的內因，學生作為能動的主體，會受到情緒、知識難度、遺忘規律等諸多因素影響，致使做題出錯。人工智能技術能準確找出學生“錯題”但難以發現“錯因”，只是根據智能軟件推送的未掌握部分內容重復機械地練習，加大學生的學習負擔，忽略對學生的人文關懷。若教師講解此題及規避方法，大約需要幾分鐘，學生出錯除了缺少練習外，還缺少解決問題的方法。除此之外，智能軟件推送的學習內容存在不夠精準、個性化的問題，用人工智能技術實現精準教學、因材施教還有一段距離，在使用人工智能軟件學習后，沒有系統完善的效果檢測機制。人工智能技術教學效果如何檢測是人工智能與小學教育領域深度融合過程中亟待解決的問題。

（二）擁有人工智能素養的專業教師數量不足

傳統教育中教師是“演員”，學生是“觀眾”，一堂課的好壞主要看教師的表演是否成功，黑板+粉筆是教師的主要教學工具，學習的主動權在教師的手上。但是隨著大數據時代的到來，傳統的教育方式受到巨大的沖擊，一大批專業教師缺口急需彌補，教師作為知識的權威被打破，當教師在講授知識、批改作業時，人工智能在這方面已經超越了人類的體力極限，它可以存儲、播放海量相關視頻，并且不知疲倦，效率極高。智能產品在教育領域使用十分普遍，但是我國缺少具備人工智能素養的專業教師，同時具備良好人工智能素養和教學能力的教師少之又少，師范類院校在培養教師時，教學方法陳舊;在職教師缺少相關培訓機會;偏遠地區學校基礎設施不完善，以至于教師和學生忽視人工智能產品的應用。眾多因素致使具備人工智能技術專業素養的教師數量不足。因此，需要培養具有智能素養的教師，革新教育教學方法，使教師從繁雜的重復機械勞動中解放出來，運用人工智能技術實現更加精準的教學。

（三）智能學習軟件的問題層出不窮

學生學習用智能軟件，考試、輔導作業用智能軟件，甚至學校打水都要用智能軟件……這些智能軟件的出現使學習變得“智慧”，但是也存在眾多問題。其一，據調查，面向學生的智能軟件存在危害學生身心發展的內容，同時在使用時會植入商業廣告和游戲，誘導未成年人消費及對游戲好奇，自制力不強的學生很容易沉迷于網絡游戲;其二，據教育部對智能軟件使用情況的調查，涉及300余所學校，數據顯示89所高校智能學習軟件在5個以下，也有少數高校智能學習軟件超過了20個，出現了智能軟件使用泛濫的情況，給師生工作學習帶來了困擾;其三，少部分軟件打著“智能”的幌子其實可供學習的資源很少，教授的知識有誤，存在過度宣傳的問題，給大眾造成誤導。有些單位為博取公眾眼球，盲目引進一些并不成熟的技術，或者與人工智能關系不大的產品，這樣逐利的產品流入市場不僅使購買者浪費錢財，還會擾亂市場秩序，降低大眾對智能產品的信任度;其四，智能軟件提供給用戶海量的資源，同時使學生產生了依賴心理，手機拍照再上傳到APP，一秒鐘就有答案，這樣的“便利”使學生失去了思考的機會，難以培養學生獨立思考和創新思維的能力。機器不可能代替人腦，它由人類研發，為了服務于人類社會，絕不是機器的出現束縛住了人類的手腳。

（四）人工智能課程推廣難度大

人工智能已成為一個流行詞，教育部號召加快推廣人工智能課程，但是在基礎課程體系中所占比例不大，小學教育階段仍以語數外三大科為主，培養學生的邏輯思維能力，體、音、美、科學等課程的目的是陶冶良好的道德情操，培養藝術素養，預留有校本課程開發的權利，但是缺少具有人工智能技術的專業人才，課程開發難度大。“This is AI.（這就是人工智能。）”國內第一個為中小學生量身定制、以科幻小說為題材的人工智能普及課程在上海科學會堂啟動。課程研發的目的是最大限度地發揮孩子們的想象力、參與感和獲得感，讓他們在“玩”中達到人工智能科普的目的。但是，科研人員和教育專家在活動調研中發現，孩子們很機靈，“玩商”卻不高，“不會玩”“怎么玩”“玩什么”成為常見的問題。學生與人工智能技術還隔著一層神秘的面紗，沒有玩的方法。學生家長對人工智能產品存在擔憂，這樣放手讓孩子接觸人工智能產品，會不會使其沉迷于電子產品。盡管我們看到智能產品帶給了人們便捷，但是要大范圍推廣人工智能技術，還需要走很遠的路。

三、人工智能技術與小學教育的融合路徑

（一）完善校園人工智能基礎設施

基礎設施是進行各種教育教學工作的基礎和前提，人工智能課程的有效開展，需要必要教學設備的支持。目前，中小學信息技術必修課的教學環境還不能滿足人工智能技術教學需求，設備更新緩慢，需要投入大量財力支持其發展。在人工智能技術與小學教育教學融合實際應用方面，小學教育首先要做好基礎設施的配套建設，人工智能技術要運用網絡軟件、計算機、AI設備等，這些硬件設施都需要花費一定的財力與物力實現。因此，小學一定要重視人工智能技術與小學教育教學相關資源配置的結合，充分發揮學校自身、政府和社會等多方資源優勢，做好人工智能技術相關基礎設施的配套建設和購置，為小學開展人工智能技術與教育活動融合提供有效保障。此外，為了使人工智能技術得到長足發展還需要教育領域各部門的協調配合，信息技術課程被列為課程之一，但是在實際中一直被邊緣化，提供物質幫助的同時，更應該提高人們對信息技術課程的重視度。從心理上肯定其地位，只有這樣，才能更好地利用人工智能技術，最大限度地增強小學教育效果。

（二）培養具備人工智能素養的新型教師

人工智能與教育的融合正面臨一次考驗，傳統的教師為中心，教師作為“教書匠”的絕對權威正逐漸被打破。從教學過程來看，現在已經由教師的“教”轉變為學生的“學”;從教學主體來看，已經轉變為教師為主導、學生為主體的教學模式;從教學評價來看，評價的對象是教師的教和學生的學。這樣的局勢對教師提出了更高的要求，為了彌補龐大的專業教師缺口，主要在師范類高校和工作單位兩個領域。師范類高校可以開設人工智能技術相關課程培養具有人工智能技術素養的教師，上崗前就接觸各類智能軟件，不至于入職后難以勝任具有挑戰性的工作，特別是培養人們適應智能時代技能與勞動力市場變化的能力。工作單位要邀請優秀教師來校開展講座，互相學習、交流經驗，另外可以派學習能力較強的教師外出學習，返校后教授其他教師，培養一批具有過硬教學能力和運用人工智能技術的優秀教師。此外，所有教師應當樹立終身學習理念，國家、學校、個人更要制訂職業技能培訓提升計劃，每個人都可以接受相關培訓以提高職業技能，適應時代對人才提出的新要求。

（三）營造人工智能學習氛圍

小學階段開設人工智能課程，應重在培養學生的計算思維和編程能力，為培養“符合智能化社會需求的、具備良好計算思維和編程能力的創新人才”奠定基礎。在課程內容的選擇、難度上符合小學生的興趣和認知水平;課程開發應該具有生活化，是小學生常見的、可感知的內容，從中融入人工智能思維;課程的實施應該采取探究式、任務式和探究式等多種方法，讓小學生在探究合作中培養創新意識和能力，并且跨學科學習其他學科的知識，進行多學科的融合式構建，融入人工智能技術思維。除此之外，學校信息技術課程在基礎課程中課時安排較少，大量信息技術課時被其他教學活動擠占，人工智能技術的傳播主要通過信息技術課實現，信息技術教師教給學生“玩”人工智能產品的方法，放手讓學生去玩，在玩中獲得解決問題的直接經驗。家長應該鼓勵學生以積極的心態接觸人工智能產品，在適當的學習時長下讓孩子放手探索、主動建構、暢快溝通、課程開發，學校和家長三位一體，共同發力，營造良好的人工智能學習氛圍。

（四）建立健全人工智能教育應用中的監管機制

人工智能技術運用到教育領域只有十幾年時間，隨著人工智能技術不斷深化，將會進一步模糊人類社會、學校和網絡空間的界限，從而衍生出一系列倫理、法律及安全問題。大數據的搜集、整理、分析，一方面是海量便捷的共享數據，另一方面暴露了用戶隱私的隱患。推進數據共享的時候，也要完善數據保護措施，有些智能平臺在發布數據分析結果時并未考慮到教師和學生的個人隱私問題。教育類智能軟件開發者應當建立完善的個人信息收集、儲存、傳輸、使用等環節的數據安全保障機制;獲取用戶個人信息應當注明采集信息的目的、方式和范圍，并需要經過用戶同意;不得以默認、捆綁、停止安裝使用等手段變相強迫用戶提供個人信息，不得獲取與所提供服務無關的個人信息，不得違反相關法律法規與用戶約定，不得泄露、非法出售或非法向他人提供用戶個人信息。面向未成年人群體的教育類智能軟件，應當確立合適的使用時間、明確使用者的年齡范圍，對智能軟件中的內容嚴格把關，不得出現不良頁面;各類服務于教育的智能軟件平臺必須向相關部門注冊、登記信息，不得有未登記軟件上架在應用商店。通過建立健全人工智能軟件的監管機制，為師生創造綠色的學習環境。

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