人工智能 助力教師教學(xué)創(chuàng)新

人工智能正在引領(lǐng)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，以前所未有的速度對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、社會(huì)生活等產(chǎn)生影響。隨著人工智能技術(shù)落地教育領(lǐng)域，傳統(tǒng)教育正在經(jīng)歷一場(chǎng)以人工智能技術(shù)為動(dòng)力、以個(gè)性化教育為靈魂的人工智能教育變革，以人工智能技術(shù)創(chuàng)新教師教學(xué)正成為當(dāng)前破解教師專業(yè)發(fā)展困境的新途徑。面對(duì)新技術(shù)帶來的沖擊，教師需要關(guān)注政策導(dǎo)向、關(guān)注教與學(xué)環(huán)境的轉(zhuǎn)變、關(guān)注教學(xué)構(gòu)成要素的改變，迎接新挑戰(zhàn)，找準(zhǔn)著力點(diǎn)，完成角色重塑，實(shí)現(xiàn)更加全面、更加個(gè)性化的教學(xué)，使教學(xué)更加高效、更加快樂。

郭紹青 西北師范大學(xué)教授、互聯(lián)網(wǎng)教育數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室主任、教育部教育信息化專家組成員

人工智能正在引領(lǐng)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，以前所未有的速度對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、社會(huì)生活等產(chǎn)生影響。隨著人工智能技術(shù)落地教育領(lǐng)域，傳統(tǒng)教育正在經(jīng)歷一場(chǎng)以人工智能技術(shù)為動(dòng)力、以個(gè)性化教育為靈魂的人工智能教育變革，以人工智能技術(shù)創(chuàng)新教師教學(xué)正成為當(dāng)前破解教師專業(yè)發(fā)展困境的新途徑。面對(duì)新技術(shù)帶來的沖擊，教師需要關(guān)注政策導(dǎo)向、關(guān)注教與學(xué)環(huán)境的轉(zhuǎn)變、關(guān)注教學(xué)構(gòu)成要素的改變，迎接新挑戰(zhàn)，找準(zhǔn)著力點(diǎn)，完成角色重塑，實(shí)現(xiàn)更加全面、更加個(gè)性化的教學(xué)，使教學(xué)更加高效、更加快樂。

人工智能推動(dòng)

智能學(xué)習(xí)環(huán)境的快速發(fā)展

一、國(guó)家高度關(guān)注智能學(xué)習(xí)環(huán)境下的教師能力發(fā)展

隨著信息化時(shí)代的到來，當(dāng)下社會(huì)、生活與學(xué)習(xí)發(fā)生了天翻地覆的變化，教育也受到極大影響，而抓住人工智能提升教師專業(yè)能力的新契機(jī)，無疑有著重要意義。

2018年初，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的意見》，其中明確提出，要轉(zhuǎn)變培訓(xùn)方式，推動(dòng)信息技術(shù)與教師培訓(xùn)的有機(jī)融合，實(shí)行線上線下相結(jié)合的混合式研修。同年，教育部辦公廳發(fā)布《關(guān)于開展人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)行動(dòng)試點(diǎn)工作的通知》，探索人工智能助推教師管理優(yōu)化、助推教師教育改革、助推教育教學(xué)創(chuàng)新、助推教育精準(zhǔn)扶貧的新路徑。2019年，教育部辦公廳發(fā)布《關(guān)于實(shí)施全國(guó)中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0的意見》，指出到2022 年，基本實(shí)現(xiàn)“三提升一全面”的總體發(fā)展目標(biāo)：校長(zhǎng)信息化領(lǐng)導(dǎo)力、教師信息化教學(xué)能力、培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)信息化指導(dǎo)能力顯著提升，全面促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)融合創(chuàng)新發(fā)展。2021年，教育部等六部門發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》，其中指出：要拓展研訓(xùn)應(yīng)用。以人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)，助力提升教學(xué)能力、優(yōu)化教師管理。開發(fā)教研支撐應(yīng)用，開展基于教學(xué)能力智能診斷與分析的自適應(yīng)學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)教研，促進(jìn)教師專業(yè)化發(fā)展。開發(fā)教師培訓(xùn)應(yīng)用，提供模擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境，提升教師信息化運(yùn)用能力。開發(fā)教師能力評(píng)估應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)伴隨式數(shù)據(jù)采集與過程性評(píng)價(jià)，為教師改進(jìn)教學(xué)提供依據(jù)。

從一系列政策布局框架可以看出，我們需要建立明確的問題思維，發(fā)揮人工智能的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)教師專業(yè)能力提升的關(guān)鍵點(diǎn)發(fā)力，才會(huì)有事半功倍的效果。

二、人工智能推動(dòng)教與學(xué)環(huán)境的發(fā)展

現(xiàn)在的學(xué)習(xí)大部分都是在學(xué)校發(fā)生，但在學(xué)校出現(xiàn)之前，人是如何學(xué)習(xí)的？在原始社會(huì)，兒童學(xué)習(xí)就是對(duì)成人行為進(jìn)行無意識(shí)模仿，是基于真實(shí)教學(xué)場(chǎng)景的伴隨式學(xué)習(xí)。到了農(nóng)業(yè)社會(huì)，印刷術(shù)和造紙術(shù)出現(xiàn)，知識(shí)傳播的范圍得到了極大拓展，先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)可以通過書本廣泛共享，開始出現(xiàn)集中式學(xué)習(xí)。進(jìn)入工業(yè)社會(huì)，人類實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘜W(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)在固定的學(xué)校、教室甚至實(shí)驗(yàn)室中發(fā)生。那么未來的學(xué)習(xí)環(huán)境將是怎樣的？

2000年開始至今，學(xué)習(xí)環(huán)境經(jīng)歷了多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境、混合式學(xué)習(xí)環(huán)境、智能泛在學(xué)習(xí)環(huán)境的轉(zhuǎn)變路徑。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)入信息化發(fā)展新階段，成為21世紀(jì)教育發(fā)展的“制高點(diǎn)”。多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境是指在教室（多媒體網(wǎng)絡(luò)教室）中通過多媒體電腦主機(jī)、投影儀、音響設(shè)備、多媒體中央控制系統(tǒng)、視頻實(shí)物展示臺(tái)、投影幕布等設(shè)備實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的發(fā)生?；旌鲜綄W(xué)習(xí)環(huán)境是指將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，使學(xué)習(xí)者參與多個(gè)正式、非正式學(xué)習(xí)活動(dòng)，置身于以自我為中心的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的發(fā)生。智能泛在學(xué)習(xí)環(huán)境是指為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化學(xué)習(xí)支持，為無處不在、無時(shí)不在的學(xué)習(xí)提供支撐，重新關(guān)注教室、網(wǎng)絡(luò)以外的學(xué)習(xí)環(huán)境，凸顯課堂學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)課堂、班級(jí)活動(dòng)、校園文化、社會(huì)實(shí)踐的相互關(guān)聯(lián)、相互補(bǔ)充，以實(shí)現(xiàn)全時(shí)空、全方位、全過程的學(xué)習(xí)。這一路徑的變化，無非體現(xiàn)在三個(gè)方面：學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)終端、學(xué)習(xí)平臺(tái)。

過去提到學(xué)習(xí)資源，我們最先想到的是慕課、微課等知識(shí)傳授類資源。但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)資源形態(tài)發(fā)生了重大變化，虛實(shí)融合下學(xué)習(xí)資源的再生和智能學(xué)習(xí)資源系統(tǒng)的開發(fā)是未來學(xué)習(xí)資源的發(fā)展走向。人工智能說到底僅僅是一項(xiàng)技術(shù)，只有通過不同的場(chǎng)景和載體使資源得以落地，才能真正服務(wù)于學(xué)習(xí)者。

那么，學(xué)習(xí)者如何學(xué)習(xí)？學(xué)習(xí)者必須借助智能終端的學(xué)習(xí)環(huán)境，才能建立起與虛擬世界的鏈接。智能學(xué)習(xí)終端經(jīng)歷了從傳感器到可穿戴設(shè)備的過程，如今正逐漸走向智能移動(dòng)終端，使學(xué)習(xí)者時(shí)時(shí)能學(xué)、處處可學(xué)。

學(xué)習(xí)平臺(tái)的走向也是一個(gè)重要轉(zhuǎn)變。無論是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，還是“人工智能+教育”，都必須有一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)作為支撐，在平臺(tái)中嵌入資源、工具，可能是虛擬的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)、智能導(dǎo)學(xué)、智能學(xué)伴等，也可能是物化的智能機(jī)器人。但無論如何呈現(xiàn)，后臺(tái)的形態(tài)是一樣的，支撐后臺(tái)的根基也是一樣的。

從學(xué)習(xí)環(huán)境的綜合走向我們可以看出，智能泛在學(xué)習(xí)環(huán)境正在發(fā)生。同時(shí)我們也要清楚，盡管當(dāng)前智能圖書館、智能博物館、智能科技館不斷發(fā)展，在一定程度上解決了教育公平問題，但有關(guān)學(xué)習(xí)環(huán)境的教育研究并不深入，仍是未來研究的重點(diǎn)，甚至需要作為一門學(xué)科進(jìn)行專項(xiàng)研究。

三、人工智能推動(dòng)教學(xué)構(gòu)成要素發(fā)生改變

從夸美紐斯的《大教學(xué)論》到赫爾巴特的教學(xué)理論，再到后續(xù)眾多教育學(xué)者的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，教學(xué)構(gòu)成要素主要有三點(diǎn)：教師、學(xué)生、學(xué)習(xí)內(nèi)容。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)構(gòu)成要素正在發(fā)生改變，其可以延伸為學(xué)生、人類教師、智能教師、智能學(xué)伴、智能學(xué)習(xí)環(huán)境等。教學(xué)構(gòu)成要素的變化必然會(huì)帶來教與學(xué)結(jié)構(gòu)的重大變革。人工智能技術(shù)介入后，我們可能構(gòu)建起智能學(xué)伴、智能教師這種新的學(xué)習(xí)環(huán)境，也可能構(gòu)建起學(xué)生、人類教師、智能教師這種新的學(xué)習(xí)關(guān)系，這將會(huì)推動(dòng)教育學(xué)理論、教學(xué)模式等一系列變革。過去的教育學(xué)理論可能無法解釋當(dāng)前很多新現(xiàn)象，這也促使教與學(xué)整體理論繼承、發(fā)展與創(chuàng)新。如果我們面對(duì)新的技術(shù)仍然用著過去的教育學(xué)理論來解釋，可能會(huì)遇到一定的障礙。

四、人工智能對(duì)教師教學(xué)能力提出新挑戰(zhàn)

人工智能技術(shù)的進(jìn)入與發(fā)展，可能會(huì)真正帶來教師角色的變革。從2000年開始，我們便提倡教師要成為學(xué)習(xí)者的支持者、幫助者、輔導(dǎo)者，但收效似乎并不明顯。隨著人工智能技術(shù)的介入，教師的這一轉(zhuǎn)變似乎開始真正發(fā)生。人工智能是否可以完全取代教師？這一答案是否定的。人工智能技術(shù)的介入可以代替人類教師完成一些知識(shí)學(xué)習(xí)、低階思維培養(yǎng)的任務(wù)，但同時(shí)，人類教師需要提高自身綜合素養(yǎng)，從事更多的高階思維工作，如創(chuàng)新能力、合作能力、情感教育、人際關(guān)系、倫理道德等，以彌補(bǔ)人工智能技術(shù)所無法實(shí)現(xiàn)的教育功能，真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同。

人工智能助推

教師教學(xué)創(chuàng)新的著力點(diǎn)

一、智能診斷助力教師優(yōu)化課堂教學(xué)

適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)、手寫板、智能閱卷系統(tǒng)等進(jìn)入學(xué)校，為教師提供了對(duì)學(xué)生個(gè)體、小組、班級(jí)等隨堂數(shù)據(jù)和課外數(shù)據(jù)采集與分析的手段。教師可利用數(shù)據(jù)分析結(jié)果，精準(zhǔn)定位學(xué)生個(gè)性學(xué)習(xí)問題與班級(jí)的普遍問題，找準(zhǔn)學(xué)生個(gè)性與共性薄弱點(diǎn)，聚集學(xué)生學(xué)習(xí)障礙點(diǎn)，改進(jìn)教學(xué)策略與方法，進(jìn)行分層、分類教學(xué)，提升在課堂教學(xué)中解決學(xué)生學(xué)習(xí)問題的針對(duì)性與教學(xué)效率。

二、學(xué)習(xí)智能分析系統(tǒng)助力教師開展規(guī)模個(gè)性化教學(xué)

《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》提出“走班制、選課制等教學(xué)組織模式……利用現(xiàn)代技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；逃c個(gè)性化培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合”的要求。具備大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析功能的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的應(yīng)用，有助于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)畫像，使教師在精準(zhǔn)掌握學(xué)情的基礎(chǔ)上，能夠有效組織翻轉(zhuǎn)課堂、小組合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)活動(dòng)。同時(shí)，學(xué)習(xí)分析技術(shù)正在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中以個(gè)性化發(fā)展為核心的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)組織的發(fā)展，并引發(fā)實(shí)體學(xué)校動(dòng)態(tài)走班制度的建立。實(shí)體學(xué)校與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間相融合的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)組織發(fā)展，將使教師實(shí)施規(guī)模個(gè)性化教學(xué)成為現(xiàn)實(shí)。

三、教學(xué)智能分析系統(tǒng)助力教師精準(zhǔn)教研

集自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺、生物特征識(shí)別等技術(shù)的課堂教學(xué)智能分析系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)課堂教學(xué)過程數(shù)據(jù)的伴隨性采集，匯聚課堂教學(xué)多維數(shù)據(jù)的智能分析，能夠形成更加精準(zhǔn)的教師課堂教學(xué)行為的可視化分析結(jié)果。跨校際、跨區(qū)域的教研活動(dòng)，利用課堂教學(xué)智能分析系統(tǒng)的分析報(bào)告，結(jié)合教研員與優(yōu)秀教師的評(píng)價(jià)分析，為研修教師提供精準(zhǔn)服務(wù)，指導(dǎo)、組織、協(xié)助研修教師進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，對(duì)提升研修效果與效率具有顯著作用。

四、智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)推動(dòng)教師創(chuàng)新教學(xué)模式

目前相對(duì)成熟的智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要集中在智能語(yǔ)言學(xué)習(xí)方面。英語(yǔ)流利說、英語(yǔ)趣配音等一批利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)開發(fā)的智能語(yǔ)言學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)入了教育領(lǐng)域，教師利用英語(yǔ)智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)能夠支持學(xué)生的聽說訓(xùn)練，特別是在面向農(nóng)村教學(xué)點(diǎn)的專遞課堂中的應(yīng)用，能夠彌補(bǔ)教師自身的能力缺陷。同時(shí)利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)與AR/VR相融合開發(fā)的藏、維雙語(yǔ)智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)將為學(xué)生提供多通道的人機(jī)交互，提升國(guó)家通用語(yǔ)言的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

五、人工智能助力教師精準(zhǔn)輔助家校協(xié)同教育

人工智能技術(shù)在家校協(xié)同教育中的應(yīng)用，正在改變家校教育分離、難以形成合力與協(xié)同監(jiān)管的現(xiàn)狀。一些縣區(qū)在推動(dòng)人工智能教育應(yīng)用過程中，利用人工智能技術(shù)助力家校協(xié)同教育，利用智能?；张c體溫和人臉采集攝像機(jī)，無感采集學(xué)生體溫、運(yùn)動(dòng)量、行動(dòng)軌跡等數(shù)據(jù)，協(xié)助教師與家長(zhǎng)掌握學(xué)生健康狀況、安全信息、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。要求學(xué)生閱讀課外書籍，并在每天規(guī)定時(shí)間內(nèi)利用紙筆系統(tǒng)寫出讀后感，教師能夠及時(shí)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、拓寬知識(shí)面等發(fā)揮了積極作用。

當(dāng)然，人工智能助力教育還處于起步階段，還有很多需要分析、研究的內(nèi)容，我們可以預(yù)測(cè)，可以做一些實(shí)驗(yàn)研究，但實(shí)驗(yàn)研究并不等于大面積的應(yīng)用，所以在這一方面，我認(rèn)為，人工智能助力教育還有漫長(zhǎng)的路要走，還有更多的研究去做。當(dāng)然，我們要看到人工智能助力教育的發(fā)展前景，不斷通過研究找尋應(yīng)用的規(guī)律、方向，最終形成新模式、新方法、新策略。

（本文根據(jù)2021年粵港澳臺(tái)人工智能教育論壇專家報(bào)告整理，有刪節(jié)）