試論人工智能在中小學智慧教學中的應用

吳強

摘?要：智慧教育作為當前教育領域的新產物，其在各大學校教育體系中占據(jù)著一定的地位。基于此，本文主要針對中小學開展智慧教育的重要性進行分析;并闡述了當前中小學智慧教育中的不足;最后從經典人工智能技術引入方面、智慧教育平臺構建與利用方面以及智能考試系統(tǒng)建設方面等，細化分析了人工智能在中小學智慧教育中的應用，以期為中小學智慧教育改革提供良好的參照。

關鍵詞：人工智能;中小學學校;智慧教學

人工智能技術的發(fā)展使得智慧教育逐漸成為中小學教育體系中的重點之一。由于當前中小學智慧教育中仍然存在較多不足，未能充分發(fā)揮智慧教育的作用。如何提升智慧教育質量已經成為當前中小學智慧教育所面臨的主要問題。而人工智能作為智慧教育的核心所在，分析其在中小學智慧教育中的應用具有一定的必要性。

一、中小學智慧教育的重要性

結合當前現(xiàn)狀可知，在中小學學校開展智慧教育的重要性體現(xiàn)為：第一，契合人工智能發(fā)展要求。近年來，人工智能浪潮的發(fā)展，使得人工智能技術逐漸滲入到人們日常生活中的各個領域。這一發(fā)展現(xiàn)狀對教育領域形成的影響孕育了一種全新的教育形態(tài)——智慧教育。[1]由于當前人工智能正處于高速發(fā)展階段，如中小學智慧教育未得到充分展開，中小學學生的學習能力、學習效率，均可能較智慧教育得以充分展開的學校學生形成一定差異。第二，充分發(fā)揮中小學生的支持作用與價值。除了學校教育方面，以人工智能為核心的高新技術也是目前教育中的重點之一。中小學學生是未來人工智能發(fā)展的中堅力量。而智慧教育質量則決定著中小學學生在人工智能領域所發(fā)揮的作用水平。上述狀況均對中小學學校智慧教育的開展提出了較高的要求。

二、當前中小學智慧教學現(xiàn)狀分析

目前中小學智慧教學中存在的不足主要包含以下幾種：

（一）教學模式統(tǒng)一性、規(guī)范性差

人工智能發(fā)展與普及背景下，各大中小學學?；疽呀泴崿F(xiàn)了智慧教育的普及。但從中小學學校的實際智慧教育情況來看，不同學校的智慧教學在教學模式普遍表現(xiàn)出統(tǒng)一性不足、規(guī)范性差等問題。[2]出現(xiàn)上述狀況的主要原因為：我國人工智能領域的發(fā)展時間相對較短，開展智慧教育的經驗不足，與智慧教育有關的制度體系尚不完善，最終導致該領域下的智慧教學模式差異性較大。

（二）人工智能技術利用不足

從各大中小學學校智慧教育的實際狀況來看，部分學校的智慧教學并未建立以人工智能為中心的基本模式。由于智慧教育對人工智能的利用相對不足，導致智慧教育的優(yōu)勢未能得到充分發(fā)揮，進而影響整體智慧教育效果。從長遠角度來講，這種狀況不利于中小學教育及人工智能技術的良性發(fā)展。

（三）與科技管理融合不足

中小學學校開展智慧教育的既定目標為：通過更新教育模式及教學方法，為教育工作提供充分支持，并促進人工智能技術的發(fā)展與推廣。但結合現(xiàn)狀來看，部分中小學學校在制定智慧教育教學體系時，并未充分考慮上述目標的要求，其對科技管理的關注度不足，導致科技管理方面并未出現(xiàn)明顯變化。而事實上，科技管理作為教育工作的重要環(huán)節(jié)，其對實現(xiàn)智慧科技管理模式的需求更高。因此，在后續(xù)智慧教育改革工作中，中小學學?？煽紤]將科技管理作為一項重要方向，通過對智慧教育與科技管理的充分整合，提升科技管理質量。

（四）教育質量欠佳

與傳統(tǒng)教學模式相比，智慧教學在教學方法、傳輸途徑、教學模式等方面均實現(xiàn)了創(chuàng)新?；诙咧g的明顯差異，部分中小學教師未能充分掌握推行智慧教育面臨的要求，最終影響智慧教育的整體效果。[3]經調查可發(fā)現(xiàn)：教學質量偏低現(xiàn)象在中小學學校中較為普遍，尤其在資金不夠充沛、年輕教師較少的中小學學校中。根據(jù)這一狀況，在后續(xù)教育工作中，中小學學校應充分加強對智慧教育的重視，經適宜措施，促進智慧教育質量的提升。

三、人工智能在中小學智慧教育中的應用分析

這里主要從以下幾方面入手，針對人工智能在中小學指揮教育中的應用進行分析和研究：

（一）經典人工智能技術引入方面

由于智慧教育屬于一種新型產物，各大中小學校教師的經驗相對不足，其難以運用有效手段或既往經驗，提升智慧教育質量。而從智慧教育的形成背景及對教育工作的要求來看，人工智能技術與其契合度水平較高。由此可認為，于中小學學校的智慧教育中深化引入人工智能技術，有助于進一步促進智慧教育發(fā)展。[4]

為了實現(xiàn)上述目的，可結合中小學智慧教育的特征，選擇適宜的經典人工智能技術作為輔助工具，共同提升智慧教育質量。例如，VR技術作為一類經典人工智能技術，其在創(chuàng)設情境、構建互動環(huán)境等方面具有明顯優(yōu)勢。在開展中小學智慧教育改革的過程中，可將這種技術與智慧教育結合起來，為中小學學生營造一個虛擬化的學習空間。以中學物理中的伽利略理想實驗為例，在教學過程中，可借助VR技術，創(chuàng)設一個由光滑軌道、小球構成的情境，滿足學生觀察小球在光滑軌道表面的運行軌跡及速度特征的需求。

（二）智慧教育平臺構建與利用方面

結合當前各大中小學學校的智慧教育現(xiàn)狀可知，不同學校智慧教育模式的統(tǒng)一性水平相對不足。而從實際狀況來看，智慧教育有別于傳統(tǒng)教育的主要優(yōu)勢之一為：其可在借助良好的共享功能，實現(xiàn)教育資源、方法等信息的共享，進而促進整體教育質量的發(fā)展。

根據(jù)上述狀況，為提升不同學校智慧教育模式的統(tǒng)一性及規(guī)范性水平，可借助構建智慧教育平臺這一策略，為中小學學校智慧教育的發(fā)展提供良好的支持。具體而言，智慧教育平臺的構建方法如下：將大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術等整合起來，建立一個由智慧教室、智能作業(yè)測評等構成的完善化智慧教育平臺。

各中小學學校除了可按照相同標準，構建智慧教育平臺外，還應在充分重視智慧教育平臺作用的基礎上，做好智慧教育平臺的應用工作。以其中的智慧教室為例，各大中小學學校初期運用智慧教育平臺時，可建立線上、線下聯(lián)動教育模式。由于這一階段教師多缺乏開展智慧教育的經驗，因此，無需按照嚴格標準，劃分智慧教室與傳統(tǒng)課堂的功能，而是通過線上、線下的混合式教學，幫助教師逐漸適應這種新型教學模式。而隨著智慧教育平臺的的不斷普及，各學校可按照實際教學狀況，細化智慧教室與傳統(tǒng)課堂的職責、目標，并要求教師按照上述標準做好教學管理。以中學階段基于智慧教室的AI教育為例，在面向中學學生開展這一課程期間，可借助智慧教室中的VR仿真技術，帶領學生感受AI的可應用場景，進而對其應用價值及優(yōu)勢產生更加深刻的認知。

（三）智能考試系統(tǒng)建設方面

考試座位中小學學校檢驗近期學生學習成果的主要形式，其重要性不言而喻。傳統(tǒng)教學模式下，中小學學校各科教師、教研組需要人工收集與近期教學有關的題庫，從中選擇或自編題目，以滿足學生的考試要求。這種模式雖然可以達到檢驗學生近期學習成效的基本目標，但其耗時較長，且會花費教師的大量精力。

而在智慧教育模式下，中小學學校可直接運用人工智能技術，建設智能考試系統(tǒng)，在滿足學生學習狀況評估工作要求的基礎上，將忠小學各科教師從較為頻繁的命題、選題任務中擺脫出來。具體而言：可借助專家系統(tǒng)這一人工智能技術，降低忠小學學校的考試管理難度。以專家系統(tǒng)為中心，借助符號運算原理，將各科目的問題模擬為對應符號，同時將問題的答案也轉化為對應的信息。當需要考試時，智能考試系統(tǒng)可直接從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中調取相關數(shù)據(jù)資料，利用專家系統(tǒng)對該科目出題要求的預判，自動組合、生成一套完整的考卷。例如，在初中英語考試中，智能考試系統(tǒng)可借助英語與邏輯符號的對應轉換，自動生成符合初中英語評估要求的英語試卷。

事實上，智能考試系統(tǒng)除了可為前期出題環(huán)節(jié)提供幫助外，還有助于減輕中小學教師的閱卷工作量。運用人工智能建立智能考試系統(tǒng)實現(xiàn)自動閱卷的基本模式為：將各科目試題的答案錄入智能考試系統(tǒng)中，借助人工智能技術將正確答案轉化成已知邏輯。在閱卷環(huán)節(jié)中，智能考試系統(tǒng)可自動利用已有邏輯檢查學生的試卷中是否包含相應邏輯，并判斷其答題準確性。

從這一角度來講，運用人工智能建設智能考試系統(tǒng)的主要功能在于：將中小學教師從繁重的教學任務中擺脫出來，使其將精力更多地放在如何促進學生綜合發(fā)展、提升學生思想道德修養(yǎng)等方面，進而更好地發(fā)揮學校、教師的教育、育人作用。

（四）加強科技管理方面

科技管理無疑是中小學學校教育體系中的重要構成之一。相對于中小學學校中的其他要素而言，科技管理與學校發(fā)展、教育領域發(fā)展之間的關聯(lián)較為密切。為了充分凸顯智慧教育的價值，可將智慧教育與科技管理充分整合起來，向這一融合領域中引入人工智能技術，以實現(xiàn)中小學學?？萍脊芾碣|量的提升。

通過對中小學學校當前科技管理現(xiàn)狀的分析可知，科技管理中面臨的主要阻礙、問題包含：科研經費管理復雜、審批手續(xù)復雜且耗時較長、科研工作者考核評估難度高等。而將科技管理與智慧教育整合起來后，可直接于智慧教育平臺中開放獨立的科研管理功能，采用以人工智能技術、大數(shù)據(jù)技術等為依托的科研管理功能替代科技管理方面的傳統(tǒng)人工管理模式。例如，在科研經費管理方面，摒棄傳統(tǒng)的人工審批模式，科研工作者可直接在智慧教育平臺的科研管理子系統(tǒng)中登陸自身賬號，在賬號信息的關聯(lián)下，進入科研管理后臺，向后臺中快速輸入新科研項目的有關信息，由科研管理系統(tǒng)借助信息篩選、信息識別等技術手段，評估其所提供信息的真實性、合理性，經評估審核確認合理后，滿足該科研工作者的經費申請需求，高效、便捷地為科研工作者提供一定經費。

此外，基于人工智能的科研子系統(tǒng)還可為科技管理中的科研工作者考核評估工作提供支持。具體方法為：參考大腦神經網絡，建立由多維神經網絡構成的綜合判斷體系，提前向融入這一人工智能技術的科技管理子系統(tǒng)中輸入既往專家經驗，使其掌握專家針對科研工作者的考核評估邏輯。此時，當需要開展考核評估時，直接借助科研管理系統(tǒng)中的考核評估功能，即可在多維神經網絡技術的影響下，快速完成科研工作者的評估考核任務。

（五）實現(xiàn)個性化學習方面

近年來，隨著教育理念的不斷更新及教育研究的不斷深入，學生之間的個體性差異逐漸引起了人們的關注。在學習過程中，學生在既往學習經驗、學習速度等方面的差異決定著：其對課堂教學表現(xiàn)出的學習成效各不相同。而由于目前我國中小學實施集體化教學模式，而教師則因精力有限、教學時間有限等因素影響，無法照顧到每個學生的差異，導致學生的個性化學習模式難以實現(xiàn)。

而引入人工智能技術后，這類技術在技術特征方面的優(yōu)勢，則可充分滿足不同學生的個性化要求。具體而言：可在中小學智慧教育中，運用人工智能技術精確記錄學生在既往學習過程中的表現(xiàn)、反應及互動特征等，并通過所記錄數(shù)據(jù)的整合、智能分析，確定符合某一特定學生學習特征及需求的學習方法、學習思路、考試內容等。對于學生而言，人工智能的引入可將學習變得更加自由、具體，由于人工智能自動推薦的學習內容、學習方法，與學生本身的需求高度相符，因此，其更容易從學習過程中獲得成就感。這一環(huán)節(jié)形成的積極體驗，可長效維持學生繼續(xù)學習的積極性水平，進而促進中小學整體教學效果的改善。由此可認為，人工智能的引入，可為中小學智慧教育提供良好的支持。

四、結論

綜上所述，加強人工智能在中小學智慧教育中的應用具有一定的現(xiàn)實意義。為了實現(xiàn)上述目的，應在充分了解當前中小學智慧教育存在不足的基礎上，選擇適宜的策略，實現(xiàn)人工智能與中小學智慧教育的充分整合。此外，伴隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，還應注意結合這一領域的最新進展，動態(tài)調整中小學智慧教育模式及內容。

參考文獻：

[1]許力行.淺談人工智能在教學設計中的應用[J/OL].中國教育技術裝備，2019（06）：1-3.

[2]宋靈青，許林.人工智能教育應用的邏輯起點與邊界——以知識學習為例[J].中國電化教育，2019（06）：14-20.

[3]張純然，馬倩，彭輝.人工智能技術對教學的變革及思考[J].辦公自動化，2019，24（10）：35-37.

[4]許楠，楊華東.人工智能技術在智慧校園建設中的應用[J].電子技術與軟件工程，2019（04）：234.