構建小學數(shù)學“AI+教師”雙師協(xié)同教學課堂的研究*

袁曉霞，卓毅

（貴州師范大學 教育學院，貴州 貴陽 550025）

目前，信息技術的高速發(fā)展使人工智能滲透到各行各業(yè)，加速了教學改革進程，目前“AI+教育”已成為新的教育形式。有研究表明，“AI+教育”目前有多種角色，包括承擔“教師助理”工作，如幫助學生批改作業(yè)的“AI代理”及“AI助手”，像在線作業(yè)批改網(wǎng)、Lang8網(wǎng)站，以及流利說、作業(yè)幫等APP以及作為課堂實施者和教師軍師的“AI導師”“AI學伴”人工智能機器人，如北極星“AI助教”、RUBI兒童社交機器人。

國內外研究者針對AI教師走進課堂已有了一定的研究成果。“AI+教師”協(xié)同教學主要是指人和機器共同“教”學生知識，但仍然由人類教師主教，機器處于輔教地位[1]。人工智能的智能性、先進性，以及前瞻性能加快數(shù)學教學改革進程，完善數(shù)學教學體系。本文對AI助教的應用進行研究，討論AI教師與人類教師在同一課堂如何做到分工教學，從而創(chuàng)建協(xié)同教學的教學模式，構建一個分工明確、各司其職的雙師協(xié)同教學課堂。

1 AI 教師進入小學數(shù)學課堂的價值訴求

協(xié)同教學是指至少兩位教師或相關教學助理人員建立專業(yè)的關系，形成教學團隊，采用分工合作的方式一起策劃并完成某個單元、某一領域或主題教學活動的一種教學形式[2]?！癆I+教師”協(xié)同教學是指在教學過程中AI教師和人類教師協(xié)同教學，利用各自的優(yōu)勢各司其職又相互協(xié)作，以達到高效教學的目的。在大數(shù)據(jù)時代，信息技術快速發(fā)展的時代背景下，人工智能走進教室進行實際教學，對實施個性化、素質化的教育，培養(yǎng)全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人有實際幫助，對當下的小學數(shù)學教學有重要意義。

1.1 根本價值訴求：促進學生全面發(fā)展

傳統(tǒng)的小學數(shù)學課堂，注重對學生數(shù)學知識的培養(yǎng)，目前在核心素養(yǎng)培養(yǎng)的理念指導下，數(shù)學教材中增加了數(shù)學文化的相關知識。例如，在人教版的數(shù)學教材中“你知道嗎？”版塊增加了數(shù)學史的內容，但是許多小學數(shù)學教師，往往會忽視這一方面的知識講解，然而在“AI+教師”協(xié)同教學模式中，在相關知識點學習時，AI教師則依據(jù)程序中相關知識點，隨時講出相應的故事引起學生興趣，對學生進行知識上的補充。例如，在二年級進行簡單加減混合運算的計算題中在涉及孔融讓梨素材時，AI教師就可以及時、完整地給小朋友講孔融讓梨的故事。

另一方面，由于AI教師不具有共情性，此時人類教師則可以聲情并茂地將相關歷史、相關的數(shù)學家的故事、相關精神講解給學生，從而通過人機相輔相成促進學生全面發(fā)展。

1.2 拓展價值訴求：提高學生數(shù)學興趣

傳統(tǒng)的數(shù)學課堂當中，小學數(shù)學教師通常以教材、教輔書為主要工具來展開教學，“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下多媒體進入教育領域，相比之前教材中單一文字，增加了視頻、音頻、動畫等豐富、有效教學工具。AI教師作為信息時代的產(chǎn)物，它的功能似于多媒體又高于多媒體，這就意味著它能使教學內容更加豐富。在信息技術支持下，AI教師可以制造一個仿真的教學情境，在該情境下對學生教學一方面豐富了教學內容，另一方面也提高了學生的學習興趣。

1.3 核心價值訴求：發(fā)展學生數(shù)學素養(yǎng)

小學數(shù)學培養(yǎng)學生的數(shù)學邏輯、數(shù)學思維及數(shù)學創(chuàng)造力，在傳統(tǒng)的數(shù)學課堂中，數(shù)學教師注重數(shù)學知識的傳授而忽略了思維和創(chuàng)造力的培養(yǎng)，但是目前已不再把掌握知識程度當作衡量人才培養(yǎng)的唯一標準，而是注重學生解決問題能力培養(yǎng)、創(chuàng)造力的提升、社會交互能力塑造以及對學生心理健康進行正確引導等，這些都逐漸成為了互聯(lián)網(wǎng)時代下評價教師工作的重要方面[3]。

大數(shù)據(jù)時代信息高產(chǎn)，人的身體局限使人類教師獲取信息的速度落后于信息產(chǎn)生的速度，但是AI教師的產(chǎn)生則可以彌補人類教師劣勢。目前，傳統(tǒng)的逐本灌輸?shù)慕虒W方式和刷題戰(zhàn)略雖然不符合素質教育要求，卻又無法被取消，這兩種方式都是由于教師習慣于從學生做題的對錯來判斷學生對該知識的掌握程度。但是借助AI教師，人類教師可以即時判斷學生對課堂知識情況的掌握，根據(jù)結果數(shù)據(jù)抓差補缺，及時制定合適的教學方案，安排學習進度。

掌握基本的數(shù)學知識只是基本要求，讓學生具備數(shù)學意識和數(shù)學能力才是數(shù)學課堂要達到的最終目標。AI教師提供了高效的學習方式，人類教師充分發(fā)揮有別于機器的同情心和共情性，雙師各司其職，構和諧雙師課堂。

2 AI 教師進入小學數(shù)學課堂協(xié)同教學應用困境

2.1 教師態(tài)度呈兩極化

人工智能機器人作為信息時代的新產(chǎn)物，部分教師由于感到陌生而呈現(xiàn)出抗拒態(tài)度，這些老師認為教學是師生相互接觸了解的過程，真正的教學離不開教師對學生進行知識的指導[2]，生活情感的關心以及心靈上的溝通，因此產(chǎn)生排斥心理。與之形成鮮明對比的是出生于信息時代，熟悉人工智能的年輕教師，能積極接受人工智能的便利，但是大多數(shù)無法把握使用人工智能機器人教師的度，出現(xiàn)過分依賴的情況，使課堂教學失去本質上的教育性和引導性[4]。

2.2 教師自我角色定位模糊

教師態(tài)度兩極分化最終導致教師自我角色定位不清晰，其根本原因有兩方面：一是教師對人工智能以及AI教師缺乏系統(tǒng)的、全面的學習和了解，只看到了它的便捷性和信息性，而忽視了它作為一臺機器的機械性，它無法與學生產(chǎn)生情感共鳴，無法進行心靈溝通；另一方面是部分教師忽視了人在教育教學活動中的不可替代性，從而導致教師的自我角色定位模糊。

部分教師過分依賴人工智能，使“雙師課堂”AI教師與人類教師的身份本末倒置，課堂上AI教師成為主講教師，而人類教師則是一個輔助作用，更甚者出現(xiàn)人類教師成為“甩手掌柜”，人到課堂一切交給AI教師，AI教師為主要領導者而人類教師成為輔助者的現(xiàn)象。

2.3 學生對AI教師的認識淺顯

AI 教師利用其強大的數(shù)據(jù)庫，精準、快速地篩選出主要知識點，依據(jù)考試任務和學習目標制定出相應題目，在有限時間內達到最大學習效果。然而，學生也需要相應的智能設備來協(xié)助完成學習，但是小學階段的學生不具備選擇意識，思考問題也不成熟，大多數(shù)學生會形成依賴意識，喪失思考力。小學階段對小學生數(shù)學能力的培養(yǎng)是以培養(yǎng)他們的數(shù)學意識和數(shù)學思維以及數(shù)學創(chuàng)新能力為主，AI教師的加入會使得對小學生數(shù)學能力的培養(yǎng)偏離原培養(yǎng)目標。

3 AI 教師進入小學數(shù)學課堂協(xié)同教學的實施路徑

3.1 教師提升意識，樹立正確態(tài)度

AI 教師對于推進教學改革有著重要作用，它作為課堂教學中的輔助者，具有智能性和鮮明的時代性，因此學?？蛇M行相關培訓，加強教師對AI教師的了解，學會合理應用AI教師而不是過份依賴。

與此同時，設計者在設計或者完善AI教師的作用和功能時，要有警惕意識，始終要明白，機器是為了讓人類生活更便利而被發(fā)明，是服務于人類的。AI教師有龐大的數(shù)據(jù)庫支持，具有精準性，人類教師則具備機器所沒有的獨特的人類情感，具有共情特性，因此，AI教師可以敏銳地觀察學生的情感變化，人類教師根據(jù)其反饋信息對學生進行因材施教。

例如經(jīng)典例題“雞兔同籠”問題，大多數(shù)教師在進行該例題講解時都會略感吃力，因為對于小學生的邏輯思維都還不成熟，在理解上具有一定的難度，AI教師則可以根據(jù)小學生的知識經(jīng)驗來設計一套小學生易于理解的解題步驟，并依據(jù)他們的答題步驟進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，這樣便可以使得大部分學生掌握該解題步驟。最后教師再針對小部分還是無法理解掌握的同學進行一對一輔導，讓所有學生都能掌握解題步驟，做到所有學生全部掌握。在這樣的教學模式下，雙師各司其職，將自己優(yōu)勢發(fā)揮到最大，讓學生更好學教師更好教。

3.2 明確雙師任務，“雙師”各司其職

讓AI教師走進數(shù)學課堂，一方面是應時代需求，另一方面是為了提高教學質量，減緩教師教學壓力，達到教師更好教，學生更好學的目的。AI與教師在協(xié)同教學過程中有各自的“生態(tài)位”和獨特優(yōu)勢[5]，其中，AI在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、運算速度、邏輯思維方面人類教師難以企及[6]，而人類教師的共情能力以及溝通能力AI教師也無法擁有。 二者應利用利用各自獨有的優(yōu)勢，完成協(xié)作教學。

AI 教師的加入使我們的教育則更加傾向于對學生的精細化、全面化、個性化的培養(yǎng)，因此在小學數(shù)學教學中，教師的職責不再是對學生進行的基礎知識傳授，而是需要更加注重于對她們數(shù)學核心素養(yǎng)的融合和培養(yǎng)。小學數(shù)學作為一門基礎學科，我們要著重對學生數(shù)感，數(shù)學運算能力、數(shù)學符號意識、數(shù)據(jù)分析、數(shù)學邏輯思維、推理能力的培養(yǎng)[7]。

例如，該題目“把7千克糖平均分給8個小朋友，每個小朋友分得7千克的幾分之幾？分得幾千克？也就是1千克的幾分之幾？”對該題的講解，AI教師可以講解該知識點：分數(shù)的意義和性質以及分數(shù)的占比，讓學生理解該知識點并講解透徹題目；人類教師則可以針對該題目中的分數(shù)的定義以及教材上的單位“1”，讓學生深刻理解其定義，并且針對該知識點出類似的題目讓學生獨立完成，然后要求學生與同桌互相批改。這樣一方面在AI教師邏輯思維縝密的講解下能讓學生熟練掌握知識點，另一方面，還可以使學生的推理，數(shù)理能力得到鍛煉，同桌之間的互相批改也讓學生有了合作意識。

3.3 協(xié)助學生深入了解AI教師

課堂是由學生和教師共同組成的，因此學生對AI教師充分了解是構建雙師課堂的基礎條件之一。因此，教師可以開設相關的主題班會，針對正確對待人工智能和AI教師以及AI教師在學習中扮演的角色向學生進行講解，讓學生明白AI教師只能是輔助工具而非依賴物。由于小學生還不具備成熟的自我管控能力，因此教師要對學生進行監(jiān)督指導以養(yǎng)成正確對待AI教師的意識和態(tài)度。

4 總結

綜上所述，在小學數(shù)學課堂中構建“AI+教師”雙師協(xié)同課堂對于促進小學數(shù)學課堂教學改革具有實際意義，可行性但是也存在一定的困難，這種困難包括：

第一，教師和學生的態(tài)度及認識。教師對AI教師進入課堂都要樹立正確意識，明確自己的態(tài)度，切忌排斥心理同時也不可過分依賴，始終要明確人類教師在課堂的主導地位，切不可讓AI教師喧賓奪主，本末倒置。

第二，有必要對學生進行思想教導，使其對AI教師有一定的了解，讓它真正幫助學生學習。只有妥善解決這些問題，構建“AI+教師”雙師協(xié)同課堂才不會是僅限于紙上，而能真真切切地落實到課堂，促進小學數(shù)學課堂教學改革。