人工智能助力教師課堂教學提質增效的實踐探索

【摘 要】“雙減”政策的深入推進凸顯了課堂教學在育人中的重要地位，同時也對教師的教學質量提出了更高的要求。目前，人工智能技術在教學中的應用越來越廣泛，它對教學中教師收集和整理教學資源、分析和預測教學數據、創新課堂教學、批改作業等各個環節都給予了穩固的物質支撐和技術助力。人工智能有力地推動了課堂教學提質增效，從而更好地助推“雙減”目標的實現和基礎教育生態環境的改善。

【關鍵詞】人工智能 課堂教學 提質增效 實踐探索

當前，我國基礎教育領域的重要任務之一是繼續深入推進“雙減”政策，讓教育回歸校園，突出課堂教學的重要性，以實現基礎教育的高質量發展。要實現這一目標，必須在課堂教學質量上下足功夫。教育部強調構建智慧教育新生態，技術賦能教學創新[1]。自2022年11月起，ChatGPT等生成式人工智能的涌現，為信息化革命注入了新的活力，引領人工智能邁向一個嶄新的時代[2]。各種智能化的外部教學技術終端、教學資源和服務平臺紛紛涌現，為課堂教學的創新和提質增效提供了穩固的物質支撐和技術助力。目前，人工智能正在深入教師教學的每一個環節，不僅支持教師進行教學研究、準備教案、開展課堂教學，還能幫助教師更好地評價學生。

一、人工智能助力教師收集和整理教學資源

教學活動的開展需要知識類、工具類、智能類和虛擬環境類等不同形態和類型的資源支持。人工智能可以通過自動化搜索、分類和標簽，個性化推薦、整理和更新等方式，幫助教師高效收集、整理教學資源，從而提高教學質量和效率。

第一，人工智能可以通過網絡爬蟲技術，自動搜索并收集與特定教學主題相關的教學資源。借助關鍵詞和搜索條件的設定，人工智能能夠高效地從互聯網匯聚教科書、教學視頻、案例等各類教學資源。隨著智能搜索引擎的持續優化，能迅速為教師和學生提供定制化的資源列表，實現特定區域和個體教學資源的精準配置。這不僅極大減輕了教師篩選資源的負擔，還確保了資源的針對性和豐富性。例如，山東省濰坊市打造了濰坊教育云平臺，不僅與國家、省、市、縣四級平臺實現了深度融合，還與54個其他平臺實現了“一號認證，全網通行”的便捷功能。在充分利用國家平臺資源的同時，濰坊市根據本地特色補充了豐富的資源，并特別開發了名優師云課堂，為廣大師生提供了更多優質的教學資源，進一步擴大了資源的供給[3]。浙江省臺州市三門縣以“智慧治理”為引領，開啟實施“1366”數字化改革工程，即構建一個主體單元教育大數據倉，打造工作體系、標準體系、技術體系三大體系，提升全域感知、主動服務、從管到治、數據決策、多元監管、全面協同六大關鍵能力，建設管理共進、資源共享、研訓共修、教學同步、文化共生、考核共體六大場景應用[4]。

第二，人工智能可以幫助教師對大量的教學資源進行分類。人工智能借助自然語言處理技術，能夠對教學資源進行智能分類和標簽化處理，從而協助教師迅速定位所需教材和資料。利用機器學習算法，這些資源可被自動分析并歸入不同主題、難度級別、教學目標等類別，自動添加精準的標簽和關鍵詞，極大地提高了教學資源的管理和檢索效率。

第三，人工智能可以通過自動化的方式對教學資源進行整理和更新。人工智能運用機器學習可以自動識別和刪除過時或重復的資源，保持教學資源的新鮮度和有效性。同時，人工智能還能將最新資源自動整理為適用的格式和布局，使教師能夠更便捷地利用和分享這些資源。例如，陜西省榆林市首批“智慧校園示范學校”榆林高新中學的“互聯網+教育”資源優勢明顯。學校利用智慧校園平臺、電子白板、平板電腦實現人機互動，為課堂教學搭載了智慧的翅膀；合作開辦“云校雙師+”課程班，實時共享優質資源，教學效果明顯增強[5]。未來的學校將深入應用人工智能，實現學習內容的個性化定制，精準地依據每位學生的天賦、潛能、個性和興趣，量身打造課程，確保傳授的知識與技能高度匹配個人發展需求，助力學生更好地應對未來社會的挑戰[6]。

二、人工智能助力教師分析和預測教學數據

教師在課前需要對學生的學習情況進行分析與預測。人工智能可以幫助教師對教學數據進行精準的分析，從而更好地理解學生的學習需求和問題，制訂更有效的教學策略和管理計劃，促進個性化學習和教育公平性，為教育改革和發展提供新的思路和途徑。

第一，人工智能可以收集、整理、分析和挖掘學生學習的相關數據。人工智能可以自動收集學生的考試成績、作業完成情況、學習進度等，并將其整理成結構化數據。在此基礎上，通過機器學習和數據挖掘技術，人工智能可以分析學生學習數據中的模式和規律，提取關鍵信息。例如，人工智能可以分析學生的學習行為和結果，發現學生的學習偏好和易錯知識點，并提供即時的學習狀態和表現分析結果給教師，能幫助教師掌握學生的學習情況，提供個性化、差異性的反饋和指導。浙江省杭州市建蘭中學積極運用人工智能技術，在初中數學教學中實施個性化教學策略。通過科學診斷學生數學能力、精細規劃學習進度、精準賦予學習資源，學校為學生定制了個性化的數學學習任務和學習路徑，此外，借助多維度、可視化和動態化的評價方式，結合數據繪制學生畫像，為學生設定個性化的數學學習進階目標。這種教學方式不僅提高了學生的學習效率，還幫助學生發現自己的潛能，更好地規劃自己的學習路徑[7]。

第二，人工智能可以利用機器學習，根據學生的歷史學習數據，預測其未來的學習需求。基于學生的學習數據和個性化需求，人工智能可以推薦適合學生個體的學習資源，包括教材、練習題、視頻等，幫助學生提高學習效果，同時，這也有助于教師制訂個性化的教學計劃和資源分配規劃。例如，江西省借助“贛教云”平臺成功創建了“智慧作業”系統，該系統巧妙地運用點陣筆、高拍儀、高速掃描儀等技術手段，以及學生自發歸集的方式，全面捕捉學生每日的作業情況。這些數據能夠實時生成針對每個學生的錯題集，為他們量身打造個性化的學習路徑。此外，系統還免費提供錯題微課視頻和舉一反三的試題，幫助學生深入理解錯題原因，鞏固知識薄弱點，進而提升學習效果[8]。

第三，人工智能可以優化教學過程。人工智能通過深度分析以往豐富的教學數據，能夠精準地提煉出極具價值又效果顯著的教學模式。這些模式不僅能為教師提供直觀且實用的教學方法參考，還能助力教師敏銳察覺自身教學方法中的潛在不足，從而幫助教師不斷優化和完善整個教學過程。此外，人工智能通過分析學生的學習數據與反饋，能夠準確評估不同教學模式的效果，有助于教師了解各種教學模式的優劣及適用場景，進而更加精準地選擇和運用教學模式。例如，貴州省遵義市推行精準教學模式，涵蓋預習、備課、課堂教學、作業批改、輔導及監測評價六個關鍵環節。課前，教師通過信息平臺發送預習內容，學生預習后提交反饋，據此調整教學策略。課堂教學中，教師遵循“教師主導、學生主體”原則，利用信息技術優化教學。課后，教師布置個性化作業并反饋，推送微課視頻鞏固知識。同時，學校還從多個維度評估教學效果和教師教學風格，持續改進，實現以學定教、因材施教[9]。

三、人工智能助力教師創新課堂教學

課堂教學創新是提升教學質量與效率的基礎。人工智能能夠幫助教師深入洞悉每位學生的學習狀況與需求，制訂個性化的教學方案和管理策略，從而實現教學目標的精準化。這不僅推動了教育的個性化發展，也促進了教育的智能化進步。在人工智能的助力下，教師可以提高教學效率和效果，更好地滿足學生的需求，推動教育進步和創新。

第一，人工智能助力教師教學設計創新。人工智能通過分析學生的學習數據和行為，識別其學習模式和習慣，為教師提供定制化教學方案，精準滿足學生的學習需求。同時，人工智能可以自動提煉教材重點、難點，推薦優質教學方案，并依據教學內容和目標生成教學演示和互動環節。此外，人工智能還能識別不同學科知識間的聯系，為教師提供跨學科教學資源，助力實現跨學科融合教學，促進學科間的相互滲透。

第二，人工智能助力教師教學決策。教師借助人工智能可以對學生的學習數據和成績進行深入分析和預測，精確掌握學生的學習狀況，洞察潛在問題，并依據這些數據和預測結果，做出針對性的教學決策，如調整教學內容和方法，優化學生對知識點的掌握。例如，智能化的教學輔導工具能夠根據學生的能力水平提供定制化的題目，并根據學生的答題情況提供實時反饋和建議，實現個性化學習。此外，通過學習算法和個性化教育模型，人工智能能夠根據學生的學習進度、興趣和學習風格，自動調整教學內容和難度，為每位學生打造專屬學習體驗。在課堂上，教師還能利用即時智能互動工具與學生進行實時交流，例如，在線投票工具可以迅速收集學生的觀點，白板工具則能實時展示和討論教學內容，進一步豐富課堂互動，提升教學效果。湖南省長沙市開福區清水塘第二小學引入智能教學系統，該系統在教室配備智能終端，能實時捕捉并分析師生課堂行為，生成詳盡數據報告。教師據此可洞察學生參與度與教學效果，從而因材施教，優化課堂設計，提高教學效率。此技術的應用不僅提升了教學質量，更促進了學生的全面發展[10]。

第三，人工智能可以提高學生的學習興趣。人工智能在教學領域的應用帶來了革命性的創新，特別是虛擬環境類資源。這些資源借助AR/VR/MR技術與網絡通信技術的融合，構建了一個綜合性的學習環境，將真實、虛擬情境與多媒體資源無縫結合，為學習者提供知識學習、能力訓練和實踐操作的交互式體驗。此類資源不僅為學生打造了一個仿真的學習環境，還能實時記錄他們的實驗行為和結果，便于教師評估。學生可以按個人需求、興趣、學習節奏進行實踐體驗，增強動手能力。在這個過程中，教師承擔著引導者和輔導者的角色，與學生進行互動、反饋和討論，促進思維碰撞和知識交流。這種教學方式有助于提升學生的問題解決能力，深化學習體驗。例如，北京市人大附中翠微學校小學部的教師借助軟件，如“抽簽器”“點名器”，通過變化多端的提問方式，極大地調動了學生對課堂的參與熱情，做到有問題就有回應，學生精神狀態飽滿，課堂氛圍生動活潑，線上教學秩序井然。體育教師利用VR虛擬情景助力課堂教學，“快樂跑酷”“奧運跑道”“足球小將”等有趣的情景設置讓學生全身心沉浸在體育課堂中[11]。

四、人工智能助力教師批改作業

人工智能可以通過自然語言處理和機器學習技術實現自動批改作業。利用人工智能進行作業批改，能夠顯著減輕教師的工作負擔，同時提供更準確、全面的評估結果，幫助教師更好地了解學生的學習狀況和需求。

第一，人工智能可以實現作業自動批改。人工智能可以使用自然語言處理技術，分析學生提交的作業，自動識別和糾正語法錯誤，并給出建議。這大大減輕了教師的工作負擔，并能即時將作業批改的信息反饋給學生。第二，人工智能可以自動評估客觀題。人工智能可以使用機器學習和數據挖掘技術，對選擇題、填空題等客觀題進行自動評估。它能夠快速、準確地判定答案的正確性，節省了教師花在批改客觀題上的時間。第三，人工智能還可以自動評估主觀題。人工智能可以利用自然語言處理和機器學習技術，對主觀題進行自動評估。它可以分析學生的回答，評估答案的邏輯性、準確性和創造性等。當然，對于主觀性較強、開放性較大的作業（如寫作、創作等），人工智能目前還難以完全替代人工評分。因此，在使用自動批改系統時，仍需要教師對作業批改的結果進行審核和確認。另外，人工智能還可以進行個性化評估和反饋。人工智能可以根據學生的作答情況和特點，提供個性化的評估和反饋。通過分析學生的答案和學習表現，人工智能可以識別學生的弱點和需改進的地方，并給出相應的建議。

綜上所述，在深入落實“雙減”政策的背景下，人工智能在提升教師課堂教學質量和效率方面的作用日益凸顯。通過個性化推薦教學資源和數據分析，人工智能能夠為教師提供有針對性的課堂教學設計和創新模式，滿足學生的個性化學習需求。同時，人工智能技術也能夠幫助教師高效、準確、個性化地批改和評估學生作業，更好地了解學生的學習狀況，并提供有針對性的指導和反饋。

參考文獻

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[2] 于浩，張文蘭．ChatGPT 是否該被學術禁用——關于教學的深度思考[J].上海教育科研，2023（4）：6-11+29．

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[4] 浙江教育報：架起信息化“立交橋”——三門縣探索教育現代化之路側記[EB/OL].（2023-02-22）[2023-10-25].http：//jyt.zj.gov.cn/art/2023/2/22/art_1532836_58939456.html.

[5] 陜西省中小學“三個課堂”典型經驗[EB/OL].（2023-04-26）[2023-10-25].http：//jyt.shaanxi.gov.cn/jynews/rdjj/202304/26/131590.html.

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[7] 40個中國基礎教育典型案例來了！你所在的地區和學校入選了嗎？｜特別關注[EB/OL].（2023-03-17）[2023-10-25].https：//new.qq.com/rain/a/20230317A03EK500.

[8] 江西探索推廣“智慧作業” 進一步提升義務教育學校作業質量[EB/OL].（2021-10-29）[2023-10-25].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6192/s222/moe_1746/202110/t20211029_576107.html.

[9] 遵義市通過“精準化”教學模式提質增效[EB/OL].（2022-04-20）[2023-10-25].https：//www.guizhou.gov.cn/ztzl/sjzgz/gcls/xn/dxjyjl/202204/t20220420_73509539.html.

[10] “雙減”之下，人工智能給教育帶來了什么[EB/OL].（2021-11-02） [2023-10-26].http：//fashion.ce.cn/news/202111/02/t20211102_37050049.shtml.

[11] 快樂新課堂，有新更走“心”！一起來看人翠的“空中課堂”[EB/OL].（2022-12-26） [2023-10-25].https：//www.bjhdedu.cn/xw/xyxw/202212/t20221226_55748.html.

本文系全國教育科學規劃2022年國家重大課題“‘雙減’背景下基礎教育生態系統重構機制研究”（課題編號：VHA220005）研究成果之一。

（作者系：1.北京科技大學教育經濟與管理研究所教授；2.北京科技大學教育經濟與管理研究所碩士研究生；3.北京科技大學教育經濟與管理研究所講師）

責任編輯：李莎