智能技術助力教學減負增效：分析框架與典型場景

劉邦奇 卓晗 鄔詩韻 尹歡歡

[摘 ? 要] 全面落實“雙減”政策，提高課堂教學質(zhì)量是重要的突破口，智能技術賦能為其提供了新動能。為探索智能技術助力減負增效的實踐路徑，文章在分析當前教學實踐中低效重負困境的基礎上，對智能技術助力減負增效的價值進行了深入剖析。結合減負增效相關政策要求與技術應用，文章按照“以解決問題為導向、以課堂變革為核心、以技術賦能為動力”的理路，提出了智能技術助力教學減負增效的分析框架，包括總體目標、應用場景、技術服務、基礎支撐4個層級和1個保障體系。文章最后聚焦智能技術在教學設計、教學實施、教學評價中的應用，詳細闡述了智能技術對教學全流程減負增效的作用機理和典型的技術應用場景，為推進“雙減”背景下技術支持的課堂教學變革、促進教學質(zhì)量提升提供參考依據(jù)。

[關鍵詞] “雙減”； 智能技術； 教學減負增效； 分析框架； 教學變革

[中圖分類號] G434 ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼] A

[作者簡介] 劉邦奇（1962—），男，江蘇靖江人。教授，主要從事人工智能教育應用、智慧校園、智慧課堂、教育信息化治理研究。E-mail：lbq-nj@163.com。

一、引 ? 言

教學減負增效是落實“雙減”政策、提高教學質(zhì)量的必然要求和關鍵路徑。2021年5月，習近平總書記在中央全面深化改革委員會第十九次會議中指出，“減輕學生負擔，根本之策在于全面提高學校教學質(zhì)量，做到應教盡教，強化學校教育的主陣地作用。要深化教育教學改革，提升課堂教學質(zhì)量，優(yōu)化教學方式。”[1]然而在當前課堂教學中依然存在許多低效重負問題，亟需新的手段和方式加以解決。隨著智能技術在教學中應用的深化，撬動教學環(huán)境、資源和工具全面優(yōu)化升級，特別是這些要素的跨時空重組與融合，賦予了教學設計、教學實施和教學評價更多可能性和更強靈活性[2]，為教學減負增效帶來了新動能。因此，在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，探索智能技術助力教學減負增效的實踐路徑，具有重要現(xiàn)實意義。

二、當前課堂教學面臨的低效重負

現(xiàn)實困境與挑戰(zhàn)

（一）資源準備費力耗時，獲取便捷性與適用性有待提升

優(yōu)質(zhì)數(shù)字教學資源在激發(fā)學習興趣、提升課堂教學質(zhì)量等方面具有重要價值，而在實踐中還存在一些問題影響資源準備的效率。一是資源獲取的便捷性不足?！叭▋善脚_”與“國家精品課程”等項目的實施，積累了大量數(shù)字教育資源，但由于缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃與優(yōu)質(zhì)資源的管理、引導服務，大量資源無人訪問。同時，不同平臺使用權限不同、優(yōu)質(zhì)資源檢索不便捷、資源格式不兼容的問題普遍發(fā)生[3]，增加了資源獲取的困難。二是內(nèi)容更新滯后，質(zhì)量良莠不齊。早期資源建設工作忽視后續(xù)的內(nèi)容更新，大量資源已無法與新課標的學科能力要求或新教材版本相匹配，師生需花費大量時間精力篩選適切的素材。

（二）師生互動浮于形式，教學中的良性交互作用難以發(fā)揮

師生互動是課堂教學的核心，而當前仍存在一些問題影響課堂互動的有效性。一是互動方向多為教師到學生的“單向傳播”。教師掌控互動的內(nèi)容和方向，學生的疑問和觀點無法及時傳達給教師，學習主動性被削弱。二是互動形式較單一，互動深度較淺。師生互動多以“問答”形式進行，反饋也多是形式化的鼓勵，互動設計呈現(xiàn)機械化、刻板化的樣態(tài)，缺乏促進學生深層認知參與的互動行為[4]。三是互動反饋不夠及時。由于缺乏即時的互動記錄，教師難以在短時間內(nèi)獲取全班學生的反饋信息，不能有效支持多元互動發(fā)生。

（三）講授輔導形式單一，缺乏輔助抽象知識理解的有效手段

高質(zhì)量的課堂講授和課后輔導對實現(xiàn)“學足學好”頗為關鍵，但當前仍存在一些問題影響講授輔導的效果。一是難以創(chuàng)設適切生動的教學情境，學生理解困難。在有限的時間內(nèi)，要將抽象的知識有效傳達給學生，主要依賴教師講授的邏輯性和語言的生動性。在缺乏有效呈現(xiàn)方式的情況下，抽象概念講解容易枯燥乏味，導致學生聽不懂，學不會，學習興趣欠佳。二是對教師能力水平要求高，講授深度有待提升。對于經(jīng)驗欠缺的教師而言，容易直接生搬硬套教材內(nèi)容，難以清晰深入地講解知識重難點與知識體系，對講授內(nèi)容的拓展不夠精準充分，導致學生對知識的認知停留在淺表化的印象[5]，無法形成對所學知識的系統(tǒng)認識。

（四）評價診斷效率不高，精準分析與及時反饋亟待加強

評價診斷貫穿教學全過程，對改善教學和促進學生發(fā)展有重要作用，但教學中還存在一些問題影響評價作用的發(fā)揮。一是數(shù)據(jù)來源不夠全面，學生學業(yè)評價的依據(jù)主要是測驗結果，評價維度單一，缺少學生學習的過程性數(shù)據(jù)支持，難以有效支撐對學生自主學習、合作交流、創(chuàng)新思維等綜合能力的評價[6]。二是數(shù)據(jù)分析不夠精準，教師多基于個人主觀經(jīng)驗、手動批改作業(yè)等分析學情，難以準確掌握班級整體情況和個體差異，使得教師在作業(yè)設計、教學目標制定等方面容易出現(xiàn)偏差。三是數(shù)據(jù)反饋不夠及時，傳統(tǒng)課堂的評價診斷往往具有滯后性，導致教師難以根據(jù)全班學生學習情況和自身教學情況的實時反饋進行決策、調(diào)整教學策略。

三、智能技術賦能為教學減負增效帶來新動能

（一）創(chuàng)設虛實融合環(huán)境，提升教學情境體驗性

智能技術通過打造虛實融合的智能學習環(huán)境，為隨時隨地多樣化的學習開展提供了條件。一方面，高速通訊網(wǎng)絡保障了線上線下教學空間的無縫聯(lián)通。基于5G+F5G構筑的雙千兆網(wǎng)絡基礎設施，教師可以通過超高清視頻開展遠程同步教學，全過程無卡頓、無時延，保障了流暢的師生交互體驗。另一方面，智能技術創(chuàng)建了沉浸式的虛擬教學空間[7]?；跀U展現(xiàn)實、數(shù)字孿生技術打造的遠程實驗實訓，避免學生在高難度和危險環(huán)境下進行學習訓練受到傷害。全息投影、三維模型、全景視頻等新型媒介，具備三維高清立體、多源多模態(tài)、虛實一體化等特性[8]，能模擬教學情境和認知對象的形態(tài)結構、動態(tài)變化過程等，極大增強了學生與教學內(nèi)容之間的交互，支持學生更高效地理解知識。

（二）優(yōu)化數(shù)字教學資源，提升內(nèi)容供給有效性

智能時代下，教學資源的服務能力不斷增強[9]，智能技術貫穿于教育內(nèi)容的生產(chǎn)、集成、流通到使用的各個環(huán)節(jié)。首先，智能技術提升了傳統(tǒng)教學內(nèi)容的生成效率。利用動畫合成、微課實錄、自然語言生成等智能技術實現(xiàn)對教學視頻與結構化良好的教育內(nèi)容的自動生成，大幅提升傳統(tǒng)教師備課、出題、寫評語、為學生答疑的效率。其次，推動了優(yōu)質(zhì)資源的共享普及。通過打造公共優(yōu)質(zhì)教學資源平臺，建立教學資源目錄和學科知識圖譜，可以促進優(yōu)質(zhì)教案、典型作業(yè)、課程素材的積累沉淀[10]。最后，優(yōu)化了教育內(nèi)容流通方式。通過匹配內(nèi)容特征和師生個性化參數(shù)、匹配認知診斷結果和學科知識圖譜、匹配歷史記錄和學習狀態(tài)變化等思路，推薦算法能夠過濾質(zhì)量不佳、內(nèi)容陳舊、訪問量低的教學資源，并根據(jù)師生的個體差異和需求，提供“規(guī)?；葱瓒ㄖ啤钡馁Y源服務。

（三）升級智能教學工具，提升師生互動多樣性

教學工具是指教學過程中完成實際問題或現(xiàn)實任務時，可供師生切實使用技術的平臺。智能技術將傳統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)升級換代，促進師生之間的高質(zhì)量互動交流。一是互動形式豐富多樣。借助在線答疑平臺、智能教學系統(tǒng)等工具提供的多樣化活動，為師生提供課堂內(nèi)外充分交流的機會，促使教學結構從教師單向輸出到師生多向互動的轉(zhuǎn)變。二是信息反饋便捷高效。系統(tǒng)會自動收集答題正確率、討論進度等信息，在學習監(jiān)控、反饋支持、學習指導等方面輔助教師進行即時互動管理。三是互動體驗全面升級。在完成教學任務的過程中，學生使用信息查詢、認知加工、協(xié)同學習等多類別工具，與知識內(nèi)容、教師、同伴之間進行更深度的認知互動和情感互動，賦予師生更加積極的互動體驗。

（四）激活教育數(shù)據(jù)潛能，提升教學實施精準性

智能技術通過教學數(shù)據(jù)自動采集與感知，利用數(shù)據(jù)挖掘、學習分析等技術發(fā)掘教育數(shù)據(jù)的潛能[11]。一方面，數(shù)據(jù)采集更加全面客觀。5G網(wǎng)絡、傳感器、各類教學系統(tǒng)等的應用極大豐富了用于表征師生的數(shù)據(jù)類型，增強了對師生表現(xiàn)的刻畫能力，為教師全面了解學生行為表現(xiàn)、能力特點和精神狀態(tài)提供了數(shù)據(jù)基礎。另一方面，分析反饋更加動態(tài)高效。智能技術可以實時捕捉學生學習需求變化，借助教學系統(tǒng)自動分析學生的測驗完成情況、互動內(nèi)容、學習行為，借助圖像識別、語音識別等技術監(jiān)測學生的情緒、注意力變化，借助傳感器實時反饋學生的動作和生理狀況，并能夠?qū)⒎治雠c預測的結果同步給教師，幫助教師對每個學習者的認知障礙進行適切、有針對性的、及時的反饋。

（五）推動人機協(xié)同教學，提升主體優(yōu)勢互補性

智能技術助力實現(xiàn)人機優(yōu)勢互補，通過人機協(xié)同引導學生主動建構新知識，提升教學效率和效果。一方面，智能技術能替代師生完成部分低層次、機械性的工作，使師生有更多時間精力開展教學改進等更具創(chuàng)造性的工作。如閱卷機器人能夠幫助教師進行考卷批改，使教師可以投入在提高出題質(zhì)量上；智能學伴能幫助學生進行口語練習的評分和糾錯，使學生有更多時間提升話題描述的表達技巧和語句結構。另一方面，智能技術能輔助師生開展復雜的教學活動，在感知和認知方面顯著增強師生的能力[12]。如虛擬助教通過監(jiān)控學生的學習過程，可以實時診斷并反饋學生的認知狀態(tài)和學習進度，使教師能夠從認知、情感等層面對學生的問題進行綜合分析，從而開展針對性指導。

四、智能技術助力教學減負增效總體分析框架

（一）基本理路

發(fā)揮智能技術對教學減負增效的作用，必須對標教學減負增效相關政策要求，以解決教學實踐中低效重負問題為導向，以課堂變革為核心，促進智能技術與教學過程深度融合，助力教學提質(zhì)增效、學生學業(yè)減負。一是以解決問題為導向。通過提高教學質(zhì)量，解決減負的關鍵問題。針對長期以來減負執(zhí)行過程中存在的簡單降低課業(yè)難度、減少作業(yè)量等“治標不治本”的問題，充分發(fā)揮課堂教學主陣地作用，做到應教盡教，使學生在課內(nèi)學足學好，以實現(xiàn)教學提質(zhì)增效，促進學生學業(yè)減負。二是以課堂變革為核心。通過課堂變革，提升教學全流程有效性。針對教學實踐中教學質(zhì)量不佳、教學效能較低、教學效率不高等問題，依據(jù)有效教學、信息技術與課程整合等理論和新課程改革相關要求，變革教學結構與方式，提升教學設計、教學實施和教學評價的有效性。三是以技術賦能為動力。通過智能技術賦能，為教學減負增效提供新動能。針對教學實踐中資源準備、師生互動、講授輔導、評價診斷等難點問題，依托智能技術實現(xiàn)教學環(huán)境、資源、工具的智能化升級，助力教學減負增效。

（二）分析框架

根據(jù)上述理路，結合教學減負增效相關政策要求與技術應用，可以構建智能技術助力教學減負增效的分析框架，如圖1所示。

1. 總體目標

總體目標包含兩方面：（1）教學提質(zhì)增效，其涉及范圍較廣，包括提升教學質(zhì)量、教學效果、教學效率、教學效益等；（2）學生學業(yè)減負，主要指的是減輕所有違背教育教學規(guī)律、有損中小學生身心健康的學業(yè)負擔，如強化應試、機械刷題等造成的不必要、不合理的過重負擔。通過教學提質(zhì)增效，促進學業(yè)減負，最終實現(xiàn)學生全面發(fā)展、健康成長。

2. 應用場景

課堂變革是破解低效課堂、實現(xiàn)減負增效的核心，要通過教學過程各階段、各場景來落實。應用場景主要包括三個階段：（1）教學設計，主要包括教學目標設計、教學資源設計、教學活動設計等活動；（2）教學實施，主要包括課堂講授、課堂互動、探究學習等活動；（3）教學評價，主要包括課堂評價、作業(yè)評價、教學質(zhì)量評價等活動。智能技術通過在教學全流程場景中的應用，支持更精準、高效的教與學，促進教學減負增效。

3. 技術服務

技術服務為滿足教學過程中多元場景的減負增效需求提供支持。技術服務包括三方面內(nèi)容：（1）智能教學環(huán)境，包括智慧教室、虛擬學科實驗室、網(wǎng)絡學習空間等；（2）數(shù)字教學資源，包括智慧電子教材、三維數(shù)字模型、習題作業(yè)庫等；（3）智能教學工具，包括語音聽說評測系統(tǒng)、智能答疑機器人、自動閱卷系統(tǒng)等。

4. 基礎支撐

智能技術為教學減負增效提供數(shù)據(jù)集儲、算力算法、網(wǎng)絡通訊等層面的基礎支撐，推動教學環(huán)境、教學資源、教學工具的數(shù)字化和智能化，助力打造虛實融合、全面感知、智能分析、個性服務、人機協(xié)同的教育生態(tài)環(huán)境，推動教學數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級。基礎支撐所涉及的智能技術主要包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、擴展現(xiàn)實、5G等。

5. 保障體系

保障體系是智能技術助力減負增效得以實現(xiàn)的重要保證，主要包括四個方面：（1）政策制度保障，從目標、任務等方面為利用智能技術助力教學減負增效指明方向；（2）理論基礎保障，為更好地利用智能技術提升課堂教學有效性、助力科學減負提供相關理論指導；（3）運維管理保障，為減負增效提供管理、技術與服務保障；（4）安全防護保障，提升教學數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡安全防護能力，為教學減負增效保駕護航。

五、智能技術助力教學減負增效典型場景

（一）智能技術助力教學設計減負增效

智能技術助力教學設計減負增效主要是通過精準化學情診斷、高效化資源準備和動態(tài)化路徑規(guī)劃等智能技術應用，賦能教學目標、教學資源和教學活動等的設計，其中精準化學情診斷能夠全面刻畫學習者特征，并為高效化資源準備和動態(tài)化路徑規(guī)劃提供基礎支撐，三者聯(lián)動助力教師開展精準化教學目標設計、適切化教學資源設計和數(shù)智化教學活動設計，為實施高質(zhì)量課堂教學提供源頭活水。智能技術助力教學設計減負增效的作用機理如圖2所示。

1. 基于智能技術的精準化教學目標設計

第一，多維度學習者特征分析。智能技術支持教師更精準高效地開展知識盲點、知識狀態(tài)、學科能力和情感態(tài)度等方面的學習者特征分析，為更精準適切的教學設計奠定基礎。如通過統(tǒng)計分析學生預習測驗、隨堂練習、考試作業(yè)中的錯題數(shù)據(jù)（錯誤率、錯答人數(shù)等），助力教師精準定位學生知識盲點；通過抽取學生的資料閱讀、微課觀看、測評作業(yè)等日常學習數(shù)據(jù)進行科學建模，實現(xiàn)對學生學習興趣、學習偏好等情感態(tài)度的刻畫和識別。第二，精準而有彈性的目標預設?；趯W習者特征的多維度診斷可以匯聚生成班級學情圖譜和學生個體學情圖譜等可視化結果，支持更精準高效地識別不同學生群體的共性特征和差異化需求，結合班級與學生個體的情況，設定更加彈性化的教學目標。如班級學情圖譜能夠提供班級薄弱知識點、班級共性錯題、學情變化與異常等信息，支持教師基于班級學情設定共性化目標。

2. 基于智能技術的適切化教學資源設計

第一，教學資源智能獲取。智能技術能有效支持教學資源的一站式檢索，提升教師檢索和篩選效率。借助自然語言理解、教育知識圖譜等技術，可以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的系統(tǒng)匯聚、海量資源的動態(tài)標注與語義化整合，形成網(wǎng)絡資源內(nèi)容與標簽的關聯(lián)關系。同時，智能技術還能提供課件、習題作業(yè)、微課素材等資源的智能匹配與推薦服務，使教師能更高效地獲取適切資源[13]。如科大訊飛智學網(wǎng)能基于全班和學生個體學情自動推薦班級共性錯題和個性化錯題，提高教師資源準備效率和精準度，減輕學生作業(yè)負擔。第二，教學資源智能制作。利用三維掃描建模、語音合成和圖像生成等相關技術，能快速生成動畫教學視頻資源，為教師節(jié)省視頻素材開發(fā)的時間成本。利用資源自動標注、自然語言生成等技術，智能技術能夠?qū)崿F(xiàn)部分結構化內(nèi)容（教案、試題等）的自動生成，大大提升教師備課效率。

3. 基于智能技術的數(shù)智化教學活動設計

第一，基于學習分析的教學活動設計。智能技術支持的精準化學情診斷能夠為教師開展教學活動設計提供決策依據(jù)，學習分析技術能夠?qū)崟r采集學生學習過程和結果數(shù)據(jù)，深度分析學生知識掌握情況、學科能力、學情變化等，為教師基于數(shù)據(jù)進行教學設計決策提供依據(jù)。第二，基于路徑規(guī)劃的教學活動設計。動態(tài)化路徑規(guī)劃能夠基于學情數(shù)據(jù)分析對學習者群體教學活動和個性化學習活動進行科學規(guī)劃和推薦。一方面可以從海量數(shù)據(jù)中分析學習者群體的特征，通過智能決策系統(tǒng)進行邏輯推理，為教師篩選和優(yōu)化適合班級群體的最優(yōu)教與學路徑[14]，滿足班級規(guī)?；虿氖┙绦枰?；另一方面可以匹配學生個體的知識特征、學習風格和情境等特征，為每一位學生規(guī)劃并推薦學習資源和路徑，滿足個性化教學需要。

（二）智能技術助力教學實施減負增效

智能技術助力教學實施減負增效主要是通過多樣化教學工具的深度融合應用和泛在智能的教學環(huán)境，賦能靈活高效的課堂講授、多維立體的課堂互動和沉浸交互的探究學習等典型場景，促進教學方式優(yōu)化和創(chuàng)新變革，助力教學活動高效、高質(zhì)量地開展，實現(xiàn)課堂教學“應教盡教”“學足學好”。智能技術助力教學實施減負增效的作用機理如圖3所示。

1. 智能技術賦能靈活高效的課堂講授

第一，適切性講授情境創(chuàng)設。借助虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實等技術可以創(chuàng)設鮮活逼真的教學情境和知識體驗，如展現(xiàn)宇宙天體等宏觀知識、細胞原子等微觀知識，再現(xiàn)跨時空情境，模擬呈現(xiàn)自然現(xiàn)象、高危實驗等場景[15]，引導學生在情境中進行知識理解和遷移?；趫D形動態(tài)建模技術，能夠?qū)⒃緝?nèi)隱的知識以動態(tài)化形式呈現(xiàn)，實現(xiàn)代數(shù)運算、函數(shù)作圖、幾何定理的動態(tài)推理和講解。第二，智能化知識講解與拓展?；谥悄軝z索技術，教師在講授中通過劃詞檢索、語音檢索等方式可以快速鏈接到與某一知識點相關的云資源或互聯(lián)網(wǎng)資源，為生成性教學提供開放拓展的資源支持。基于語音識別、觸控、動作識別的交互技術能支持教師與教學資源進行更靈活智能的交互。如教師利用AI教學筆等智能硬件，能夠在教室任何位置通過語音指令控制屏幕來調(diào)取課本、翻頁、打開文件等，提高講授的靈活性。

2. 智能技術賦能多維立體的課堂互動

第一，多維全向師生互動。智能技術提供隨機提問、投票搶答、拍照上傳等多種課堂互動方式，能夠全面調(diào)動學生積極性，使課堂互動迸發(fā)出新的活力。如平臺會采集互動操作信息并提供實時分析反饋，教師可根據(jù)互動情況開展精準教學。第二，智能分組互動?；诟黝惙纸M算法可實現(xiàn)自動動態(tài)分組，如從學生的學業(yè)表現(xiàn)、認知能力、非認知能力等特征出發(fā)，助力教師科學客觀地開展同質(zhì)和異質(zhì)分組。同時借助學習分析與可視化技術，可實時獲取小組互動的參與程度、討論質(zhì)量、情緒狀態(tài)等信息，實時監(jiān)控并調(diào)整小組學習狀態(tài)。第三，遠程實時教學互動?；诟咔鍞z像頭和目標跟蹤等機器視覺領域技術，可以支持異地教室中師生行為的實時跟蹤識別和同步直播，實現(xiàn)臨場化直播互動。如借助“5G+全息投影”，主講教室教師的全息影像能生動逼真地呈現(xiàn)在異地聽講教室，實現(xiàn)具有高度沉浸感的遠程實時互動。

3. 智能技術賦能沉浸交互的探究學習

第一，體驗型探究學習。虛擬環(huán)境構建技術能夠?qū)崟r渲染生成虛擬數(shù)字內(nèi)容，學生借助VR頭戴顯示器可以感受真實還原的探究情境，置身于工廠、社區(qū)、田野等真實場景開展探究學習。第二，實驗型探究學習。借助模擬仿真、擴展現(xiàn)實、體感交互等技術可創(chuàng)設虛擬實驗場景，學生能夠在各類數(shù)字化學科實驗平臺中自由組裝實驗器材、修改器材參數(shù)設置，或借助頭戴式顯示器和體感交互設備隨意抓取、拖放實驗儀器，更加靈活地參與實驗探究。第三，網(wǎng)絡應用型探究學習[16]。智能技術通過學習狀態(tài)監(jiān)測、在線交流工具，以及自適應的資料更新、任務分發(fā)與提示引導等服務，支持學生更高效地利用在線資源開展探究。

（三）智能技術助力教學評價減負增效

智能技術助力教學評價主要是通過賦能評價全流程，實現(xiàn)伴隨式數(shù)據(jù)采集、多模態(tài)數(shù)據(jù)分析、數(shù)字化評價反饋的綜合性變革，支持實時伴隨的課堂評價、智能高效的作業(yè)評價和科學循證的教學質(zhì)量評價等典型場景，助力教學評價分析更全面、精準、科學，評價反饋更加立體化、個性化[17]。智能技術助力教學評價減負增效的作用機理如圖4所示。

1. 智能技術支持實時伴隨的課堂評價

第一，課堂評價數(shù)據(jù)伴隨式采集。智能技術通過對文本作答、語音作答、操作行為等課堂評價數(shù)據(jù)進行自動化、伴隨式采集，為全面精準地分析學生課堂評測表現(xiàn)提供多源數(shù)據(jù)支撐。如借助多角度高清攝像頭可以全面記錄學生實驗操作中的儀器使用、操作步驟順序、數(shù)據(jù)測算等行為指標；借助高清攝像頭、計步器、可穿戴設備等可以自動采集并識別學生的體育運動中的跑步反應時間、起跑角度、沖刺姿態(tài)等動作指標。第二，課堂數(shù)據(jù)實時分析。智能技術通過隨堂練習自動打分、答題過程追蹤分析、視頻動作識別分析等實現(xiàn)對課堂評測數(shù)據(jù)的實時分析。如基于光學點陣技術的智能書寫筆通過光學信號實時采集和跟蹤學生在紙張上的筆尖運動軌跡[18]，能夠?qū)崿F(xiàn)答題過程追蹤分析。基于行為分析AI模型可以實時診斷學生體育動作姿勢等是否正確、實驗操作動作和順序是否規(guī)范等操作技能掌握狀態(tài)，并給出扣分和得分依據(jù)，提升課堂評測的分析精準性。

2. 智能技術支持智能高效的作業(yè)評價

第一，作業(yè)高效采集與識別。利用作業(yè)高拍儀、智能掃描儀等智能終端可以高速采集學生的紙質(zhì)作業(yè)圖像。其中作業(yè)高拍儀可以實現(xiàn)教輔作業(yè)數(shù)據(jù)的邊批邊采，通過對教師批改過程進行高速抓拍抽幀，可以同時采集學生作答數(shù)據(jù)和教師批改數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無感知的批改數(shù)據(jù)留痕，并上傳至平臺生成作業(yè)報告。第二，作業(yè)智能批改與評分。智能技術能夠支持客觀題、中英文作文、中英文口語等不同類型作業(yè)的智能批改與評分，使每位學生都能得到即時、有針對性的作業(yè)評價反饋。通過拍照圖像增強、手寫文字和理科公式識別等技術能提取選擇題、判斷題、解方程等客觀題的作答內(nèi)容，并與標準答案進行匹配，實現(xiàn)客觀題正誤的自動判別?；诶首x評測和口頭表達評測等關鍵技術還能實現(xiàn)中英文口語作業(yè)的自動批改與評分，朗讀評測是針對學生在字、詞、句、篇的朗讀等題型中的發(fā)音錯誤情況和發(fā)音質(zhì)量進行自動評分；口頭表達評測是針對學生在如口頭翻譯、口頭復述、看圖說話等題型中表現(xiàn)出的邏輯思維能力和語言組織能力進行考查與評分[19]。

3. 智能技術支持科學循證的教學質(zhì)量評價

第一，學生學業(yè)質(zhì)量評價。首先是學生學習過程數(shù)據(jù)采集，借助系統(tǒng)平臺、傳感器、麥克風、攝像頭等能對教學中的多模態(tài)數(shù)據(jù)進行動態(tài)收集。其次是對多模態(tài)數(shù)據(jù)進行融合處理和分析，實現(xiàn)對學生認知、能力、情感狀態(tài)的立體化、綜合化、科學化建模分析與評價[20]，最終以學生電子檔案袋、學生數(shù)字畫像、學習數(shù)據(jù)儀表盤等形式對評價數(shù)據(jù)進行呈現(xiàn)，幫助實現(xiàn)對學生學業(yè)質(zhì)量的科學評價。第二，教師教學質(zhì)量評價。首先是教師教學過程數(shù)據(jù)采集，通過平臺自動記錄、日志搜索分析與網(wǎng)絡爬蟲等方式對教師的全過程教學數(shù)據(jù)進行采集收錄，包括教師在使用教學平臺時產(chǎn)生的備課次數(shù)、互動次數(shù)、布置作業(yè)次數(shù)等教學行為數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡平臺中學生對教師課程教學內(nèi)容的評價數(shù)據(jù)。其次利用教育數(shù)據(jù)挖掘、學習分析技術對采集的教師教學數(shù)據(jù)進行融合分析，挖掘出教師教學數(shù)據(jù)中的課堂教學環(huán)節(jié)與模式、課堂師生交互等特征，助力教師教學質(zhì)量評價。

六、結 ? 語

智能技術助力教學減負增效的關鍵在于“課堂提質(zhì)增效”，需要創(chuàng)新智能技術課堂應用，賦能課堂教學全流程，推動智能技術與教學深度融合，提升課堂教學質(zhì)量和效率。本研究對智能技術助力教學減負增效的價值進行了探討，在構建總體分析框架的基礎上，詳細描繪了智能技術助力教學設計、教學實施與教學評價的典型場景應用，以期為智能技術助力課堂提質(zhì)增效提供依據(jù)和參考。

未來可探索的研究方向包括：一是前沿技術融合應用，助力教學減負增效新突破。如探索基于元宇宙助推學習體驗升級，通過視覺追蹤、手勢交互、聲效反饋、聲紋語音交互、觸覺反饋和嗅覺反饋等為學習者打造沉浸式體驗。二是產(chǎn)品應用實踐落地，探究教學減負增效內(nèi)在機理。當前智能技術變革課堂的研究主要聚焦于課堂環(huán)境、資源和評價等宏觀層面，后續(xù)可以聚焦課堂教學的核心場景和流程，深入探究和揭示智能技術助力課堂提質(zhì)增效的內(nèi)在機理和整體邏輯。三是適應教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型要求，探索教學減負增效新路徑。課堂教學數(shù)字化是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關鍵路徑之一，后續(xù)需要系統(tǒng)研究智能技術賦能教學數(shù)字化的實踐路徑，綜合考慮教學資源、教學內(nèi)容、教學過程等多種要素，探究基于各種課堂樣態(tài)的數(shù)字化賦能與升級方案，探尋數(shù)字化促進教學減負增效新方略。

[參考文獻]

[1] 新華社. 習近平主持召開中央全面深化改革委員會會議：完善科技成果評價機制深化醫(yī)療服務價格改革減輕義務教育階段學生作業(yè)負擔和校外培訓負擔[EB/OL].（2021-05-21）[2023-01-01]. http：//www.gov.cn/xinwen/2021-05/21/content_5610228.htm.

[2] 楊現(xiàn)民，趙瑞斌. 智能技術生態(tài)驅(qū)動未來教育發(fā)展[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2021，33（2）：13-20.

[3] 陳明選，來智玲，蔡慧英. 我國基礎教育數(shù)字資源及服務：現(xiàn)狀、問題與對策[J].中國遠程教育，2022（6）：11-20，76.

[4] 郭炯，楊麗勤. 協(xié)同與交互視角下的同步課堂：本質(zhì)、困境及破解路徑[J].中國電化教育，2020（9）：89-95.

[5] 周序，付建霖. “雙減”背景下如何實現(xiàn)課堂教學的應教盡教[J].中國教育學刊，2021（12）：1-5.

[6] 劉邦奇，劉碧瑩，胡健，等. 智能技術賦能新時代綜合評價：挑戰(zhàn)、路徑、場景及技術應用[J].中國考試，2022（6）：6-15.

[7] 楊俊鋒，施高俊，莊榕霞，等. 5G+智慧教育：基于智能技術的教育變革[J].中國電化教育，2021（4）：1-7.

[8] 楊現(xiàn)民，趙瑞斌. 智能技術生態(tài)驅(qū)動未來教育發(fā)展[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2021，33（2）：13-21.

[9] 柯清超，林健，馬秀芳，等. 教育新基建時代數(shù)字教育資源的建設方向與發(fā)展路徑[J].電化教育研究，2021，42（11）：48-54.

[10] 祝智庭，林梓柔，閆寒冰. 新基建賦能新型教育公共服務平臺構建：從資源平臺向智慧云校演化[J].電化教育研究，2021，42（10）：31-39.

[11] 劉邦奇，李鑫. 智慧課堂數(shù)據(jù)挖掘分析與應用實證研究[J].電化教育研究，2018，39（6）：41-47.

[12] 余勝泉，王琦. “AI+教師”的協(xié)作路徑發(fā)展分析[J].電化教育研究，2019，40（4）：14-22，29.

[13] 劉邦奇，聶小林. 走向智能時代的因材施教[M].北京：北京師范大學出版社，2021：91-94.

[14] 鐘紹春，鐘卓，范佳榮，等. 智能技術如何支持新型課堂教學模式構建[J].中國電化教育，2022（2）：21-29，46.

[15] 孫志偉，李小平，張琳，等. 虛擬現(xiàn)實技術下的學習空間擴展研究[J].電化教育研究，2019，40（7）：76-83.

[16] 吳子健. 探究學習與教師行為改善[M].上海：上海教育出版社，2007：24.

[17] 劉邦奇. 智能技術支持的“因材施教”教學模式構建與應用——以智慧課堂為例[J].中國電化教育，2020（9）：30-39.

[18] 張曉梅，胡欽太，田雪松，等. 智慧課堂教學新形態(tài)：紙筆數(shù)字書寫技術教學應用[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2020，32（1）：77-83.

[19] 魏思，吳奎，竺博，等. 語音評測技術助力英語口語教學與評價[J].人工智能，2019（3）：72-79.

[20] 鐘卓，鐘紹春，唐燁偉. 人工智能支持下的智慧學習模型構建研究[J].電化教育研究，2021，42（12）：71-78，85.

Intelligent Technology Helping Teaching and Learning to Reduce the Burden and Increase the Efficiency： Analytical Framework and Typical Scenarios

LIU Bangqi， ?ZHUO Han， ?WU Shiyun， ?YIN Huanhuan

（iFLYTEK Educational Technology Institute， Hefei Anhui 230088）

[Abstract] The improvement of classroom teaching quality is an important breakthrough to fulfill the implementation of the "double reduction" policy， while intelligent technology provides new driving forces for it. In order to explore the practical path of intelligent technology to help reduce the burden and increase the efficiency， this paper analyzes the value of intelligent technology to help reduce the burden and increase the efficiency on the basis of analyzing the dilemma of low efficiency and heavy burden in current teaching practice. Combining policy requirements and technology applications related to reducing the burden and improving the efficiency， this paper proposes an analytical framework for intelligent technology to reduce the burden and improve the efficiency of teaching in accordance with the principle of "problem-solving as the guide， classroom reform as the core and technology empowerment as the driving force". It consists of four levels of overall objectives， application scenarios， technical services， basic support， and a security system. Finally， this paper focuses on the application of intelligent technology in teaching design， teaching implementation and teaching assessment， and elaborates the mechanism of intelligent technology to reduce the burden and increase the efficiency of the whole teaching process and the typical technical application scenarios. This paper provides a reference for promoting classroom teaching reforms supported by technology under the background of "double reduction" and promoting the improvement of teaching quality.

[Keywords] "Double Reduction" Policy; Intelligent Technology; Reducing the Burden and Increasing the Efficiency in Teaching and Learning; Analytical Framework; Teaching Reform