AI人工智慧課堂在科普活動(dòng)中的應(yīng)用

杜紹安

摘 要：AI人工智慧課堂利用了先進(jìn)的信息技術(shù)手段來(lái)營(yíng)造智能化的教學(xué)活動(dòng)環(huán)境，形成師生交流立體化、教學(xué)過(guò)程智能化的課堂空間。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、可穿戴設(shè)備等技術(shù)與教育的深度融合，使得教學(xué)中各類數(shù)據(jù)的收集、追蹤、分析成為可能。AI人工智慧課堂讓學(xué)生和教師充分感受和運(yùn)用基于未來(lái)的先進(jìn)技術(shù)。在人工智慧化的教學(xué)環(huán)境下，能實(shí)現(xiàn)科技活動(dòng)課堂中的如：移動(dòng)教學(xué)、智能評(píng)測(cè)、智能在線測(cè)試、智能課室等功能。讓學(xué)生和教師充分感受和運(yùn)用基于未來(lái)的先進(jìn)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：AI人工智慧課堂 智慧課堂 科普 應(yīng)用

一、項(xiàng)目的建設(shè)和管理

本項(xiàng)目的硬件建設(shè)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)建立的可移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)。硬件建設(shè)完成后學(xué)校隨即建立了實(shí)驗(yàn)班場(chǎng)室規(guī)范和設(shè)備使用制度：實(shí)驗(yàn)班的科任教師和學(xué)生每人一臺(tái)平板電腦;非實(shí)驗(yàn)班人員不能使用本項(xiàng)目平板設(shè)備;每臺(tái)設(shè)備均以實(shí)名制登記，一人一機(jī);網(wǎng)絡(luò)帶寬資源專用，只有實(shí)驗(yàn)班的設(shè)備和指定管理人員能獲得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用權(quán)限，保證網(wǎng)絡(luò)在日常教學(xué)中保持正常、流暢的狀態(tài)。

二、開(kāi)展教師移動(dòng)教學(xué)分享交流

在本項(xiàng)目實(shí)施的中期階段，我校組織了行政、項(xiàng)目教師和相關(guān)學(xué)科教師進(jìn)行《創(chuàng)建全新的智慧教學(xué)模式》的教學(xué)應(yīng)用分享交流研討。為了讓講座更有目的性和更加貼近教學(xué)，會(huì)上邀請(qǐng)了兩位在智慧課堂教學(xué)應(yīng)用中相當(dāng)有經(jīng)驗(yàn)的兩位一線教師作分享報(bào)告。兩位教師結(jié)合自己使用移動(dòng)設(shè)備運(yùn)用到日常教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)，演示了科學(xué)科、英語(yǔ)科、數(shù)學(xué)科、語(yǔ)文科在各種教學(xué)場(chǎng)景中運(yùn)用到的應(yīng)用軟件及使用方法，在場(chǎng)行政和每位教師都受益良多。

三、開(kāi)展學(xué)生STEAM創(chuàng)意應(yīng)用講座

我校組織實(shí)驗(yàn)班學(xué)生使用移動(dòng)設(shè)備參與了兩場(chǎng)生動(dòng)的STEAM創(chuàng)意應(yīng)用講座。運(yùn)用Puppet Pals 軟件以生動(dòng)的木偶劇作為場(chǎng)景，讓學(xué)生使用移動(dòng)設(shè)備自己動(dòng)手設(shè)計(jì)木偶?。簩W(xué)生以導(dǎo)演的身份通過(guò)搭建場(chǎng)景，挑選演員，自己錄制個(gè)性化視頻完成木偶劇的創(chuàng)作。運(yùn)用Pottery 軟件，自己設(shè)計(jì)制作獨(dú)一無(wú)二的陶瓷作品。兩場(chǎng)講座讓學(xué)生充分運(yùn)用各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，激發(fā)創(chuàng)意思維的同時(shí)又培養(yǎng)了獨(dú)立思考、獨(dú)立創(chuàng)作的能力。

四、AI人工智慧課堂改變了傳統(tǒng)教學(xué)

1.教學(xué)的可移動(dòng)化

移動(dòng)設(shè)備用于AI人工智慧課堂，除了可以讓煩瑣的學(xué)具整合在一起并且電子化，也使教學(xué)擺脫傳統(tǒng)教室的地域限制，讓科普活動(dòng)中師生互動(dòng)的空間拓展到更寬更廣?？臻g可以是教室外、校外，甚至無(wú)處不在。實(shí)現(xiàn)無(wú)處不教學(xué)，無(wú)處不學(xué)習(xí)。在不久的將來(lái)，可移動(dòng)化教學(xué)必定會(huì)取代傳統(tǒng)教室教學(xué)，成為常規(guī)教學(xué)實(shí)施手段[1]。

2.AI人工智慧課堂把傳統(tǒng)教學(xué)中“點(diǎn)到面”轉(zhuǎn)變成“點(diǎn)到點(diǎn)”的教學(xué)模式

在AI人工智慧課堂中，師生之間的互動(dòng)建立起“點(diǎn)到點(diǎn)”的關(guān)系，教師可以直接解決某一位學(xué)生提出的問(wèn)題，而且不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制。學(xué)生可以隨時(shí)隨地地提出問(wèn)題，教師也可以隨時(shí)隨地地回答。在“小班化”環(huán)境下，更能突顯這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)。

3.在AI人工智慧課堂中，學(xué)生使用工具的模式發(fā)生改變

在傳統(tǒng)科學(xué)課堂上，實(shí)驗(yàn)的實(shí)施往往需要儀器和物品的配合，在學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難免損壞實(shí)驗(yàn)儀器，有些實(shí)驗(yàn)甚至帶有一定危險(xiǎn)性。在智慧課堂上，學(xué)生可以運(yùn)用學(xué)科軟件進(jìn)行模擬操作，既保證了每位學(xué)生都有動(dòng)手做的機(jī)會(huì)保證學(xué)習(xí)質(zhì)量，避免實(shí)驗(yàn)儀器的損壞出現(xiàn)安全事故，也可以節(jié)約資源減少開(kāi)支。

4.智能課室從硬件上提供及時(shí)化的教學(xué)環(huán)境

本項(xiàng)目智慧課堂系統(tǒng)還具備自編題目和自動(dòng)識(shí)別評(píng)分的功能。項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)成員把這一功能應(yīng)用到數(shù)學(xué)教學(xué)中。課前教師編寫好題目，課堂中學(xué)生利用系統(tǒng)的反饋功能回答問(wèn)題，系統(tǒng)通過(guò)智能分析技術(shù)將學(xué)生回答問(wèn)題的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并列出答題情況分析圖表。教師即時(shí)可以根據(jù)圖表知道學(xué)生掌握知識(shí)的情況，大大提升了學(xué)習(xí)

效能[2]。

5.人性化的軟件交互功能和智能化的反饋功能

本項(xiàng)目所使用的智慧課堂系統(tǒng)界面操作簡(jiǎn)單，使用方便。系統(tǒng)內(nèi)部具備數(shù)據(jù)收集和智能分析的能力[3]。項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)成員在AI人工智慧課堂環(huán)境下展示了一節(jié)科學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)科整合實(shí)驗(yàn)課例《起點(diǎn)和終點(diǎn)》。傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下，教師要收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需要逐一收集和整理，而在智慧課堂環(huán)境下學(xué)生可以把實(shí)驗(yàn)中紙青蛙跳躍距離的實(shí)驗(yàn)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)送給教師，教師即時(shí)接收數(shù)據(jù)及時(shí)了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況，馬上就可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作反饋和小結(jié)。

AI智能技術(shù)在課堂中應(yīng)用提高科普教育的效率，增加學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的興趣，讓師生在一個(gè)充滿智慧的課室內(nèi)提升學(xué)習(xí)效能。

五、AI技術(shù)改變了學(xué)校管理和辦公模式

學(xué)校把AI人工智慧課堂的理念推廣到學(xué)校管理和教師辦公模式中。AI人臉識(shí)別技術(shù)與學(xué)校OA辦公管理軟件相結(jié)合，能快速實(shí)現(xiàn)員工簽到打卡，并即時(shí)把考勤數(shù)據(jù)發(fā)送到OA辦公管理軟件中，按時(shí)生成報(bào)表，數(shù)據(jù)一目了然。同時(shí)，AI人臉識(shí)別技術(shù)也可以運(yùn)用到學(xué)生出勤情況和學(xué)校訪客管理中，運(yùn)用AI技術(shù)為校園環(huán)境和學(xué)生人身安全提供了保障。

建立私有云系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)下打通系統(tǒng)的壁壘。移動(dòng)設(shè)備運(yùn)用在辦公環(huán)境中，涉及不同操作數(shù)據(jù)互訪的問(wèn)題，又由于移動(dòng)設(shè)備與臺(tái)式電腦操作模式的區(qū)別，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法互通。學(xué)校引入校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備建立私有云系統(tǒng)，在不同類型操作系統(tǒng)之間統(tǒng)一了交互使用界面并實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、教師的辦公數(shù)據(jù)、學(xué)校的管理數(shù)據(jù)的互通。逐步向無(wú)紙化辦公過(guò)渡的同時(shí)也為將來(lái)教學(xué)研究提供了數(shù)據(jù)支持。把設(shè)備建立在校內(nèi)形成私有云系統(tǒng)，這是數(shù)據(jù)安全的有力保證。

六、未來(lái)的展望

AI人工智慧課堂有利于信息技術(shù)在學(xué)?？破栈顒?dòng)的深化，為學(xué)校將來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化教學(xué)和無(wú)紙化辦公提供了實(shí)踐依據(jù);同時(shí)，比較兩種不同的科普教學(xué)模式中提取數(shù)據(jù)相互比較，各取所長(zhǎng)，促進(jìn)教師和學(xué)生之間互相學(xué)習(xí)，也有利于優(yōu)化實(shí)施的科普教育模式;依托優(yōu)越、先進(jìn)的教學(xué)環(huán)境，在同區(qū)學(xué)校中引領(lǐng)推進(jìn)先進(jìn)信息化的發(fā)展，同時(shí)推廣嶄新的科普教學(xué)理念起到輻射作用。

AI人工智慧課堂在科普活動(dòng)中的應(yīng)用已經(jīng)深入到各個(gè)學(xué)科的日常教學(xué)中，在將來(lái)也必定能成為常規(guī)教學(xué)中不可缺少的重要手段。但由于本項(xiàng)目在我校處于剛剛起步階段，在實(shí)踐探索中難免會(huì)遇到各種問(wèn)題?，F(xiàn)提出項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，供大家探討并以此作為將來(lái)研究需要解決的方向：

1.電子屏?xí)鴮懩芊袢〈鷤鹘y(tǒng)紙張書寫？

在本項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，對(duì)象是一年級(jí)學(xué)生，用手動(dòng)筆書寫是小學(xué)生特別是一年級(jí)學(xué)生必須掌握的基本技能。在項(xiàng)目中使用的電子屏和電子觸控筆無(wú)論在質(zhì)感和使用感受上離傳統(tǒng)的紙張和筆還是有一定距離。比如，目前使用的平板電腦的屏幕所使用的材質(zhì)光滑且硬度較高，這與紙張的自帶阻力和柔軟的特性剛剛相反，材質(zhì)的區(qū)別造成在實(shí)際使用當(dāng)中使用的力度和書寫方法必然會(huì)與傳統(tǒng)方式有所區(qū)別，這對(duì)于剛剛學(xué)習(xí)寫字的低年級(jí)學(xué)生來(lái)講肯定會(huì)很難適應(yīng)。畢竟學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中電子設(shè)備目前還不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)書寫，學(xué)生還是需要拿起筆書寫作業(yè)、完成試題。目前，傳統(tǒng)紙筆應(yīng)不應(yīng)該被電子產(chǎn)品取代或者會(huì)不會(huì)被取代，仍是有待研究探討的內(nèi)容。

2.未來(lái)的AI人工智慧課堂應(yīng)該朝著什么方向發(fā)展？

科技領(lǐng)域的發(fā)展速度不可想象，幾乎每天都有新技術(shù)、新產(chǎn)品的出現(xiàn)。AI人工智能技術(shù)的出現(xiàn)更是一個(gè)“可怕”的新興產(chǎn)業(yè)，可怕是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)一旦成熟，可能會(huì)難以控制。在教育領(lǐng)域，AI能否減輕學(xué)生學(xué)業(yè)和教師的工作負(fù)擔(dān)這個(gè)已經(jīng)毋庸置疑，那到底將來(lái)的智慧課堂將會(huì)以一個(gè)什么的形態(tài)出現(xiàn)，“AI+教育”會(huì)不會(huì)是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的下一個(gè)形態(tài)？這是智能技術(shù)的技術(shù)開(kāi)發(fā)者和教學(xué)一線工作者都值得思考的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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