人工智能助力教育因材施教

高小軍

2017年8月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，文件提出：“利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系。開(kāi)展智能校園建設(shè)，推動(dòng)人工智能在教學(xué)、管理、資源建設(shè)等全流程應(yīng)用。建立以學(xué)習(xí)者為中心的教育環(huán)境，提供精準(zhǔn)推送的教育服務(wù)，實(shí)現(xiàn)日常教育和終身教育定制化”。《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》提出，“互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展正在不斷重塑教育形態(tài)，知識(shí)獲取方式和傳授方式、教和學(xué)關(guān)系正在發(fā)生深刻變革”。

人工智能已真正來(lái)臨，教育當(dāng)未雨綢繆。作為全國(guó)教育信息化應(yīng)用名校的寧夏銀川市第二中學(xué)，2017年便開(kāi)始了“AI+教育”新模式、新方法、新理念的探索與實(shí)踐。

構(gòu)建智慧課堂，重塑課堂生態(tài)

互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)正引發(fā)全球新科技革命，教育領(lǐng)域深受影響。利用大數(shù)據(jù)的海量信息儲(chǔ)備、精準(zhǔn)數(shù)據(jù)化分析，未來(lái)的學(xué)校將打破信息孤島，演變成一個(gè)個(gè)由網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中心和一個(gè)個(gè)實(shí)體學(xué)習(xí)中心構(gòu)成的學(xué)習(xí)社區(qū)。面對(duì)信息技術(shù)提供的多元化學(xué)習(xí)方式，從2017年開(kāi)始，我校積極構(gòu)建智慧課堂，致力于信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合。學(xué)校教師主動(dòng)學(xué)習(xí)人工智能理論，掌握信息技術(shù)，將大數(shù)據(jù)引入課堂，把傳統(tǒng)的課堂引向信息化，引向交互式，激發(fā)學(xué)生興趣，點(diǎn)燃學(xué)生思維，沸騰教師熱情，讓課堂變得鮮活起來(lái)。

在銀川二中課堂上，有些教師利用“隨機(jī)選人”功能，有效地激勵(lì)學(xué)生積極參與課堂，也為每位學(xué)生提供了展示機(jī)會(huì);有些教師利用“作業(yè)點(diǎn)評(píng)”功能，在課堂上將“典型作業(yè)”調(diào)出全班展示并討論，有效地解決了作業(yè)中存在的問(wèn)題;有些教師利用“拍照講解”功能，使所有學(xué)生Pad同屏，實(shí)現(xiàn)學(xué)生360度無(wú)死角觀看課堂展示;有些教師利用智能評(píng)測(cè)功能，對(duì)學(xué)生課堂朗讀情況進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)測(cè)，并利用人機(jī)對(duì)話讓每個(gè)學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤讀音進(jìn)行訓(xùn)練和修正;有些教師利用智能批改功能，對(duì)學(xué)生英語(yǔ)作文實(shí)時(shí)批改，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果開(kāi)展高效的英語(yǔ)作文訓(xùn)練和講評(píng)。伴隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、人工智能等信息技術(shù)與教學(xué)的緊密結(jié)合，我校將課堂內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施（網(wǎng)絡(luò)、終端、教室等），資源（教材、圖書(shū)、講義等），應(yīng)用（學(xué)習(xí)、教學(xué)、管理等）延伸至課堂外，將信息化技術(shù)服務(wù)于教學(xué)全過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)了理念、環(huán)境、模式等的轉(zhuǎn)變和教學(xué)質(zhì)量的提升。

一是重塑教育教學(xué)理念。把教學(xué)從依賴主觀教學(xué)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)向依據(jù)客觀教學(xué)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)，克服了傳統(tǒng)課堂主要依靠教師的個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)課堂上學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行預(yù)判斷的狀況，用直觀的數(shù)據(jù)真實(shí)了解學(xué)生知識(shí)的掌握情況，用數(shù)據(jù)描述學(xué)生的個(gè)性化特征和差異，據(jù)此實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)。二是構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境。各種新型智能信息技術(shù)的應(yīng)用，讓課堂變成了數(shù)字化“體驗(yàn)場(chǎng)”，在教學(xué)過(guò)程中采取多元的交互協(xié)作，增進(jìn)教師與學(xué)生之間的溝通交流，開(kāi)展協(xié)作和探究學(xué)習(xí)，幫助學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識(shí)。三是創(chuàng)新智慧教學(xué)模式。借助智慧課堂信息化平臺(tái)，在課前通過(guò)預(yù)習(xí)和測(cè)評(píng)反饋，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)定教”;在課中通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)和互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)教學(xué)”;在課后通過(guò)智能化練習(xí)推送和微課式輔導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)“因材施教”。規(guī)避了傳統(tǒng)的“班級(jí)授課制”中長(zhǎng)期存在的“以教師為中心”的基于經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)預(yù)設(shè)。四是重構(gòu)智能化評(píng)價(jià)與管理。智能化教學(xué)環(huán)境下，教學(xué)評(píng)價(jià)與管理的方式也發(fā)生根本性變化。基于智慧課堂的應(yīng)用，通過(guò)全過(guò)程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)診斷與評(píng)價(jià)新體系。

開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)教研，助力精準(zhǔn)教學(xué)

在核心素養(yǎng)理念指導(dǎo)下，教育大數(shù)據(jù)已經(jīng)作為工具、媒介和方法融入教研活動(dòng)的各個(gè)層面，使學(xué)校教研活動(dòng)有依據(jù)、有方向、更精準(zhǔn)、更實(shí)效，成為促進(jìn)學(xué)校教學(xué)變革的核心力量，推動(dòng)學(xué)校教學(xué)改革向縱深發(fā)展。2019年，學(xué)校投資建設(shè)大數(shù)據(jù)教研中心，為智慧課堂提供數(shù)據(jù)支撐。借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)、人工智能、云計(jì)算等高科技手段，將教學(xué)變?yōu)榇髷?shù)據(jù)分析和人工智能輔助個(gè)性化學(xué)習(xí)，為每個(gè)學(xué)生提供個(gè)性化、定制化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、方法，從而激發(fā)出學(xué)生深層次的學(xué)習(xí)欲望，真正實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)。兩千多年前，孔子提出的“有教無(wú)類(lèi)、因材施教”的教育理想將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。人工智能還可以有效減輕教師負(fù)擔(dān)，幫助教師將更多的精力投入創(chuàng)新性和啟發(fā)性的教學(xué)活動(dòng)中，如情感交互、個(gè)性化引導(dǎo)、創(chuàng)造性思維開(kāi)發(fā)，不斷為教師賦能。

在大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)系統(tǒng)的輔助下，有些教師在試卷講評(píng)課上通過(guò)提前標(biāo)注典型錯(cuò)誤卷，并且對(duì)錯(cuò)誤原因進(jìn)行標(biāo)注，對(duì)優(yōu)秀試卷進(jìn)行展示，讓學(xué)生進(jìn)行“自我反思”并通過(guò)錯(cuò)誤原因備注進(jìn)行糾錯(cuò);有些老師則在題型歸類(lèi)、錯(cuò)因分析及資源拓展的基礎(chǔ)上，富有針對(duì)性地進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的再鞏固與再掌握，從而讓學(xué)生學(xué)會(huì)查漏補(bǔ)缺，學(xué)會(huì)總結(jié);有些老師則迅速確定學(xué)生共性問(wèn)題，重點(diǎn)分析講解，并有針對(duì)性地推送類(lèi)似題目，當(dāng)堂訓(xùn)練，強(qiáng)化鞏固，大大提高了課堂效率;有些老師則按時(shí)間、知識(shí)點(diǎn)等多維度查看學(xué)生詳情，及時(shí)了解學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握情況、學(xué)業(yè)波動(dòng)情況，開(kāi)展個(gè)性化輔導(dǎo)。我校將人工智能和大數(shù)據(jù)深度融入教學(xué)流程，通過(guò)全場(chǎng)景過(guò)程性動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)體系，充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，促進(jìn)課堂教學(xué)的整體優(yōu)化與變革，有效改進(jìn)教育方式，提升教學(xué)質(zhì)量。

一是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。依托多元的數(shù)據(jù)采集方式，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的采集與分析，形成可信、多元、多層級(jí)評(píng)價(jià)報(bào)告，一方面幫助師生了解學(xué)生的知識(shí)缺陷、發(fā)現(xiàn)能力特長(zhǎng)，另一方面挖掘班級(jí)共性薄弱點(diǎn)與教學(xué)重難點(diǎn)，建立雙向教與學(xué)反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)評(píng)價(jià)。二是優(yōu)化教學(xué)決策。全程記錄教學(xué)數(shù)據(jù)，提供單次、歷次、區(qū)域等多維報(bào)告，為教育教學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)教學(xué)問(wèn)題以及其背后關(guān)聯(lián)、開(kāi)展教育教學(xué)活動(dòng)發(fā)揮指導(dǎo)作用，為教學(xué)管理提供合理、科學(xué)的決策支持。三是促進(jìn)模式創(chuàng)新?；谌珗?chǎng)景動(dòng)態(tài)性數(shù)據(jù)的伴隨式采集與分析，有效支撐教師教學(xué)方式與學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，快速、精準(zhǔn)定位講評(píng)重點(diǎn)，創(chuàng)新教學(xué)模式，改變課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)和組織形式，提升講評(píng)效率和講評(píng)質(zhì)量，真正做到減負(fù)增效;精準(zhǔn)定位學(xué)生學(xué)情，根據(jù)學(xué)生真實(shí)作答數(shù)據(jù)診斷每個(gè)學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握情況，為每位學(xué)生構(gòu)建知識(shí)圖譜，打造高效個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境。四是提升教學(xué)質(zhì)量。對(duì)教師而言，智能閱卷技術(shù)將教師從繁重的批改工作中解放出來(lái)，依托大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)系統(tǒng)，以技術(shù)補(bǔ)充經(jīng)驗(yàn)，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，支持差異教學(xué)、分層輔導(dǎo)，可以有效提升教學(xué)效果;對(duì)學(xué)生而言，依托人工智能+大數(shù)據(jù)，收到不一樣的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，變革了學(xué)習(xí)方式，改善了學(xué)習(xí)效果。

開(kāi)展人工智能創(chuàng)新教育，培養(yǎng)AI專(zhuān)家

人工智能深刻改變了學(xué)校育人目標(biāo)和人才培養(yǎng)方向。正如機(jī)器取代簡(jiǎn)單的重復(fù)體力勞動(dòng)一樣，人工智能將取代簡(jiǎn)單的重復(fù)腦力勞動(dòng)，翻譯、客服、快遞員等都可能成為消失的職業(yè)，傳統(tǒng)社會(huì)就業(yè)體系和職業(yè)形態(tài)也將因此發(fā)生深刻變化。為了適應(yīng)和應(yīng)對(duì)這種變化與趨勢(shì)，教育必須回歸人性本質(zhì)，必須褪去工業(yè)社會(huì)的功利烙印。當(dāng)人工智能成為人的記憶外存和思維助手時(shí)，學(xué)生簡(jiǎn)單地?cái)z取和掌握知識(shí)以獲取謀生技能的育人目標(biāo)將不再重要。教育應(yīng)更加側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維、批判性思維、結(jié)構(gòu)化思維、創(chuàng)造力、協(xié)作力、表現(xiàn)力等多方面能力，幫助學(xué)生在新的社會(huì)就業(yè)體系和人生價(jià)值坐標(biāo)系中準(zhǔn)確定位自己。教育目標(biāo)、教育理念的改變將加速推動(dòng)培養(yǎng)模式、教材內(nèi)容、教學(xué)方法、評(píng)價(jià)體系、教育治理乃至整個(gè)教育體系的改革創(chuàng)新。

“我們先輸入主人的信息，也就是臉部照片，再啟動(dòng)人臉驗(yàn)證程序。如果驗(yàn)證的結(jié)果，符合我們輸入信息的時(shí)候，我就用‘小丸子的聲音合成歡迎回家……”在學(xué)校特色人工智能課堂上，老師通過(guò)問(wèn)題引入、探索實(shí)踐活動(dòng)、創(chuàng)客編程等環(huán)節(jié)，極大地激發(fā)了學(xué)生興趣。截至目前，我校已開(kāi)展人工智能創(chuàng)新教育校本課程近1年，授課次數(shù)超過(guò)200次，參與學(xué)生超過(guò)300人。學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展歷程、原理、應(yīng)用有了全面的了解，大幅度提升了我校學(xué)生的溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力等核心素養(yǎng)，助力學(xué)生未來(lái)發(fā)展。

在古代，太子讀書(shū)需要諸多角色協(xié)同：太子太師教文，太子太傅教武，太子太保保護(hù)安全，還有專(zhuān)門(mén)的陪讀人員。未來(lái)，在人工智能技術(shù)（A.I.）成熟的條件下，希望每個(gè)孩子都能像太子一樣讀書(shū)，人工智能能夠?yàn)槊恳晃缓⒆犹峁┏审w系的服務(wù)，精準(zhǔn)定位學(xué)習(xí)盲區(qū)、量身定制學(xué)習(xí)方案，真正實(shí)現(xiàn)夢(mèng)寐以求的“因材施教”，我校也將持續(xù)走在“AI+教育”探索之路上。