普通高中教育中的人工智能技術應用與思考

【摘 要】隨著科技的飛速發展，人工智能（AI）技術已經滲透到教育領域的各個層面。本文旨在根據人工智能在普通高中教育中的應用現狀，對人工智能技術在提升校長管理力、提高教育教學質量、實現教育公平以及促進學生全面發展方面的潛在價值進行研究和探討。全球范圍內，已有多個成功案例證明了人工智能在教育中的有效性。如IBM的Watson Education平臺能夠分析學生的學習習慣和知識掌握情況，幫助教師深入洞察學生，以更好地支撐每位學生的個性化學習；在國內，阿里云助力創新打造的AIGC教育平臺，打造了產學研建設于一體的產教融合模式，有效提升了教育質量和效率。這些案例表明，AI技術不僅可以幫助學生獲得更加個性化的教育體驗，還能助力教師優化教學方法，同時為教育管理者提供強大的決策支持工具。本文將結合自身實踐，進一步探討目前人工智能在普通高中教育中的應用情況，并對未來的發展進行思考和展望。通過深入研究，我們希望為人工智能技術在教育領域的發展提供有益的參考和啟示。

【關鍵詞】人工智能；高中教育；個性化學習；教育技術

【中圖分類號】G434 【文獻標志碼】A

【論文編號】1671-7384（2024）08-092-03

2023年，以ChatGPT為代表的生成式人工智能，不僅為人類打開了一個豐富多彩、充滿創造力而又高效有序的新世界，而且將會持續延伸和變更。一場對傳統教育體系的全方位變革正在進行，人工智能賦能的教育正在從教學、管理、評價等各個環節給傳統教育模式帶來顛覆性的變革。在普通高中教育中，人工智能技術的應用不僅能夠提高教學和管理效率，還能夠為學生提供更加個性化的學習體驗等。本文將探討人工智能在普通高中教育中的應用情況，分析其優勢與面臨的挑戰，并對其未來的發展進行思考和展望。

人工智能在普通高中教育中的應用實踐

1.建設靈動多元的實踐空間，打造沉浸式的教學體驗

針對普通高中學生的個性特點，教師需要有效創設情境，激發學生興趣。學校增設各類場館設施等，拓寬了課程實施的路徑和方法，為師生發展提供了全面多樣的實踐空間[1]。

在技術推進過程中，學校已建成圖文信息中心實踐空間，并對硬件設施進行全方位升級改造。圖文信息中心內設紅學館、古籍館、國醫館、國防館等“八大主題館”，覆蓋大學14個學科門類。部分場館通過虛擬現實技術模擬真實世界的場景，與歷史跨時空對話，為學生提供沉浸式的學習體驗，在科學實驗和歷史事件重現方面尤其表現出巨大潛力。水木科創中心內設物理微科研、機器人與無人機、小衛星等系列館室。如在物理微科研空間內，通過車牌識別的情境創設，解析圖像識別背后人工智能技術的秘密。項目通過介紹使用灰度化、二值化對采集的圖像數據進行預處理，并分別用SVM和DNN方法對車牌數字進行識別，讓學生感受不同圖像識別算法之間的差異，進一步剖析人工智能技術。學生藝術中心內設音樂、書畫、篆刻等課程基地的各類專用智慧教室；學科創新中心內設環境化學、植物組培、動物細胞培養等數字創新實驗室；學生發展中心設有個體及團體輔導室、宣泄室、放松室、測評室等功能區，利用物聯網、AI等技術，將教學資源、學生行為數據和教學管理整合在一起，實現教學活動的高效管理和個性化教學。

技術支持下的學習環境，呈現出互聯互動的教學新生態，實踐空間的建立，不僅立體化了學習資源，呈現飽滿的視覺感受，而且實現了靈動的交流，增加了課堂吸引力，創造了協作學習的智慧模式，為課堂教學注入了活力。

2.培養“一專多能”的師資力量，提升專業化的育人能力

學校鼓勵各學科教師進行交流與合作，形成跨學科的教學團隊，拓寬知識領域，增強多元化教學的能力，共同開發項目化學習、校本學習等課程，培養學生的綜合素養。AI時代，學校對接高校和科研院所，制定專項培訓計劃，為教師提供定期的專業提升機會，以保持其專業知識的更新和深化，并通過與企業、行業專家的合作，組織實習、實訓活動，讓教師直接接觸技術、行業前沿，著力解決AI發展師資不足的難題，將實踐經驗融入課堂教學中，提高教學的實用性和針對性。目前，創客實驗室、無人機、機器人、小衛星等課程的指導教師經過多學科、多層次專業培訓學習，迅速成長，適應了技術發展下專業化成長的需求。

3.提供精準智能的教學服務，挖掘多樣化的育人活力

在教學中，教師在知識掌握、認知能力、情緒管理、生理素質等方面的素質參差不齊，運用人工智能、大數據、學習分析等技術，根據學生個性特征提供精準的個性化教學服務，可以使教學達到智能化的狀態[2]。基于人工智能的教學系統是未來課堂教學中有效彌補教師缺陷、激發教師潛能的關鍵性技術，同時也是提高學習者學習效率、促進學習者能力發展的有效技術。

（1）激發教師潛能，不斷提升教學水平。目前，學校擁有一定數量的數字設備，如智慧黑板、班牌等終端設備，借助希沃和科大訊飛等智能信息系統，可以幫助教師進行學情摸查，分析每位學生的學習起點和興趣點，從而更好地實現“以學定教”。通過數據分析，教師可以得出學情“診斷報告單”，優化教學設計或學案設計，提高備課的質量和效率，亦能不斷改變原來“一支粉筆講解、觀點陳舊老套”等現象。

學校試用的“個性化教學支持服務系統”是人工智能在個性化教學領域里的應用體現。通過對講授者的特征分析（語言特征、行為特征和學習風格特征），為管理者提供課程運行可視化分析，以及符合其個人特征的授課者畫像可視化分析，所形成的畫像為教師的教學設計提供了有效的依據。

（2）合作交互學習，提升學生的綜合素養。我們利用數據和算法的力量來讀懂學生、發現學生、服務學生，走向多元的教、學、考、評，幫助學生匹配學習伙伴和教師。依據大數據，向學生推送適配資源，為學生提供精準的學習支撐；以學生為主體，走向情境化、生態化和個性化的合作交互式學習。讓學生根據興趣選擇適合的課程，著力提升學生的綜合素質。

4.形成全方位的過程性評價，強化整體化的生長耐力

過程性評價能夠全過程、全方位地對學生的學習行為、學習態度、學習結果等進行評價，讓學生能夠及時地掌握自己的學習情況。學校按照五育融合、多元發展的育人理念，研究開發了綜合素質研究平臺，獲得國家級教學成果二等獎。平臺在不斷使用中不斷改進，引領學生全面而又有個性地發展，運用數字化技術，加強數據成果的挖掘應用。這樣，不僅能讓學生看到自己的成長軌跡，發現自己的興趣和潛能，實現個性化發展，而且能通過橫向比較，發現自己的薄弱與不足。同時，通過平臺對學生的評價變得立體而生動，引領學生主動規劃自我、調整自我、完善自我、發展自我，涵蓋整個高中學習階段。

5.優化一體化的管理模式，做好智慧化的校園服務

為著力提升學校管理的高度，學校借助物聯網、大數據和人工智能技術，使教學管理更加智能化、科學化、精細化，形成家校協同、數據同步。借助人工智能技術、數據分析及可視化方法，學校構建教學管理發展畫像分析，同時基于大數據的分析及預測功能發現影響管理的顯性和隱性關鍵問題，輔助領導決策，實現高效率、高水平的管理。

（1）最優化配置學校教學資源。基于人工智能等技術所設計的智能排課系統，通過設定基礎數據、教師安排、排課規則和約束條件，實現AI智能選排課、調代課和課時統計功能，能夠最大限度減少人工排課的工作量，同時實現對教學場地和教師資源的合理安排。學校利用智學網等智能測評系統，快速、高效、準確地發布、批改、評價學生作業和練習考試等情況，提供即時反饋，幫助學生及時了解自己的學習進度和存在的問題。同時，系統可以根據問題整理，歸類生成錯題集，形成過程性資料等。

（2）提供安全優質的校園服務。人工智能技術是構建智慧校園的核心技術之一，它通過物聯網、云計算、大數據分析等技術手段，實現校園環境的立體感知，如智能考勤、智能監控、氣象監測、湖水水質監測等，提供智慧型的一體化管理、教學、科研和生活服務。目前，學校搭建的校園周界報警系統可以保障校園的安全和隱私；縣域范圍建有云數據服務中心，其中三個信息系統應用二級等保，有效為學校信息系統和數D8ZhYnE8Jo7SDdFD7QCgzvUgn2VmyEX7uAkgB8fXo8E=據安全保駕護航。食堂、氣象、水質等智能化管理信息系統的建成，讓校園服務更加安全高效。

人工智能使校園管理變成一個從信息采集、分析研判、咨詢論證、規劃決策，到執行監控，再到反饋調整的過程化調整系統。同時人工智能也提供了廣泛而精準的信息來源，使管理工作更加精準，發揮決策輔助作用，便于進行過程監控和動態調整，促進了教育管理流程由碎片化走向集約化。

人工智能在普通高中教育中的發展思考

1.教師角色的轉變和專業發展需求

教師需要從傳統的知識傳授者轉變為學習引導者和教育創新者[3]。因此，為了提升教師的數字化素養和人工智能應用能力，一方面需要增加培訓機會和平臺。通過各類國培、省培項目，打破原有信息技術教師參與此類培訓的定勢，不限學科，讓更多教師參加數字化素養提升培訓，選擇一部分其他學科優秀教師參與，引領所有教師同步前進。另一方面要優化培訓的組織形式和實踐內容。在培訓中，尤其是在AI發展的認識和使用方面的培訓，適當減少理論培訓，增加實操培訓，讓教師利用AI技術進行生成性教學資源、實驗場景模擬、互動教學、生成性學習資源供給、學生綜合素質評價等操作，提升教師利用AI轉變教育教學方式的意識和能力。

2.技術與教育實踐的有效結合問題

技術的不斷更新需要教育工作者不斷學習和適應，同時也需要解決技術與教育實踐的有效結合問題。

（1）利用技術重塑課堂形態。我們需要設計出既具有高度可操作性又易于被接受的智能教育應用場景，這些場景能夠將人工智能技術與學科知識、專業培養和課程內容深度融合，從而推動教育體系的創新和升級，為學生提供一個更加豐富、互動和個性化的學習環境。

（2）利用技術創新學習方式。在當今這個日新月異的時代，技術創新已成為推動學習方式變革的強大引擎。我們不僅要利用先進的技術手段，打造個性化和互動性強的學習平臺，還要通過項目式學習、翻轉課堂、在線協作等新型教學模式，激發學生的主動性、創造性和批判性思維。這樣，學生不僅能在學習過程中掌握知識和技能，還能鍛煉解決問題的能力和養成終身學習的習慣，為成為未來的創新領導者打下堅實的基礎。

當然，我們要警惕技術帶來的不確定因素，妥善處理個人數據，保護教師和學生隱私權。我們要認識到技術的迭代和更新背后可能會引來的不確定因素，警惕技術對教學的風險。

總結與展望

人工智能技術能夠提高校園管理的效率和安全性；幫助教師進行精準教學，提高教學效果，使學生更有效地掌握知識；能夠不斷縮小不同地區、不同背景學生之間的教育資源差距，促進教育公平；能夠促進學生全面發展，關注學生的個性化需求，幫助學生發展特長，培養學生的創新能力和批判性思維。因此，人工智能技術在普通高中教育中的應用具有巨大的潛力，但同時也面臨著技術、倫理和教育實踐等方面的挑戰。未來，我們要關注如何更好地整合人工智能技術與教育實踐，重視學生的素質教育，重點培養學生的計算思維、創新思維、數字素養、學科交叉跨界能力以及終身學習能力。

參考文獻

黃榮懷. 智能教育：內涵、應用與發展趨勢[J]. 中國電化教育，2018（1）：1-9+17.

[3] 張文靜，楊潔. 人工智能賦能教育：挑戰與應對[J]. 中國電化教育，2020（4）： 1-8.

編 輯：徐靖程