淺談人工智能在中學(xué)校園的應(yīng)用和實(shí)踐

劉亮 李顯

摘 ?要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人工智能、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等科學(xué)技術(shù)逐步被應(yīng)用到人們的生活和工作中。人工智能在中學(xué)教學(xué)中的開展，不僅使學(xué)生緊跟科技命脈，了解到最新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向，還能夠創(chuàng)新教師教學(xué)方式、提高教師工作效率，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，為學(xué)生制定個(gè)性化學(xué)習(xí)方案。本文對(duì)人工智能在中學(xué)校園的應(yīng)用和實(shí)踐談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

關(guān)鍵字：人工智能;中學(xué)教育;個(gè)性化學(xué)習(xí);創(chuàng)新教學(xué)方式

一、中學(xué)開展人工智能教育的意義

現(xiàn)在的中學(xué)生，年齡大致分布在13-16歲，待他們進(jìn)入社會(huì)工作時(shí)，就業(yè)形勢(shì)將十分嚴(yán)峻，人工智能的發(fā)展需要不同層次人才，不僅需要技術(shù)層面精深的專家，也需要普通人才。因此人工智能教育的對(duì)象不應(yīng)該局限于在高校培養(yǎng)專業(yè)化的高精技術(shù)人才。未來(lái)社會(huì)中每個(gè)人都能了解人工智能、熟練應(yīng)用人工智能，人機(jī)協(xié)同成常態(tài)。基于以上分析，科學(xué)、系統(tǒng)、全面地研究人工智能在中學(xué)校園應(yīng)用和實(shí)踐就顯得勢(shì)在必行。

二、人工智能技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)教育的現(xiàn)狀

2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。[2] ?中學(xué)教育進(jìn)一步利用人工智能完善教學(xué)方法，優(yōu)化校園智慧教育資源，促進(jìn)智慧校園建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智能教學(xué)?！缎乱?guī)劃》的發(fā)布為人工智能教育融入中學(xué)校園提供了政策支持。

中學(xué)人工智能化校園在省直管縣市也取得非常大的進(jìn)步，例如我們河南省永城市從2016年開始試點(diǎn)，首批人工智能示范校包含16所學(xué)校，首批推薦9所省級(jí)示范校，這9所公立學(xué)校都具備人工智能實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)客教室等，具有人工智能教學(xué)團(tuán)隊(duì)，有專任教師。學(xué)校人工智能教學(xué)采用校企合作和學(xué)校自主開展兩種模式，校企合作是重視實(shí)踐能力，重視資源和信息共享，重視培養(yǎng)人才質(zhì)量的雙贏模式。永城市人工智能教學(xué)的發(fā)展取得了一定成績(jī)，但也存在一些問(wèn)題，比如鄉(xiāng)鎮(zhèn)配置不均衡，專職人員缺少等。這些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題教育局和電教館正在尋求解決方案，力求提供最優(yōu)解，保障人工智能教育全面開展。

三、人工智能應(yīng)用案例

（一）改變教師教學(xué)模式

相較于傳統(tǒng)教育，人工智能與企業(yè)構(gòu)建第三方教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教育方式的變革，尤其在疫情期間“停課不停學(xué)”。課前，教師在平臺(tái)上進(jìn)行備課，平臺(tái)提供課件庫(kù)，實(shí)時(shí)共享了全國(guó)名師資源;課上，教師通過(guò)第三方教學(xué)平臺(tái)與學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，如彈幕功能、教師授權(quán)麥克風(fēng)等功能，使得每個(gè)學(xué)生都能獲得參與感，通過(guò)課堂反饋，教師隨機(jī)進(jìn)行針對(duì)性的題目測(cè)試;課后，教師在第三方教學(xué)平臺(tái)發(fā)布習(xí)題作業(yè)，在線批改。平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析功能，分析出每道題的正確錯(cuò)誤率，梳理出報(bào)表，教師了解學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握程度，并且進(jìn)一步制作教學(xué)計(jì)劃用于強(qiáng)化學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，做到真正意義的因材施教。

教師在人工智能第三方教學(xué)平臺(tái)的幫助下，可以與學(xué)生線上一對(duì)一或一對(duì)多互動(dòng)答疑，隨時(shí)跟蹤特定學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，自動(dòng)推送與該生相關(guān)的信息;教師可以在平臺(tái)上發(fā)布學(xué)校通知，注意事項(xiàng)等;簽到打卡等考勤信息是班級(jí)管理的重要組成部分，人臉檢測(cè)和識(shí)別技術(shù)和GPS定位是開展考勤工作的重要依據(jù);智能閱卷系統(tǒng)可以幫助教師進(jìn)行試卷智能批改和成績(jī)自動(dòng)分析。

（二）改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式

1. 學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)空間的打造

學(xué)生學(xué)習(xí)要重視物理空間的營(yíng)造，更要注重思維空間的開發(fā)。VR[3]現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)與全息投影相結(jié)合，把智能移動(dòng)終端設(shè)備內(nèi)容在空中進(jìn)行三維展示。人工智能技術(shù)吸收VR智慧屏技術(shù)、大數(shù)據(jù)于一體，為學(xué)生思維空間開發(fā)提供個(gè)性化服務(wù)。幫助學(xué)生通過(guò)感知設(shè)備體驗(yàn)到具體的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，增強(qiáng)學(xué)生獲得知識(shí)的真實(shí)感和愉悅感。例如學(xué)生在學(xué)習(xí)歷史《唐朝的建筑與服飾》時(shí)，就可以利用VR全景技術(shù)，真實(shí)還原唐朝宮殿、普通建筑以及唐朝時(shí)的服飾裝扮;在體育運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以模擬奧運(yùn)長(zhǎng)跑賽場(chǎng)，學(xué)生原地跑步但感覺置身于奧運(yùn)賽道;在學(xué)習(xí)美術(shù)時(shí)，學(xué)生帶上VR眼鏡可以直接觀看到世界級(jí)名畫展覽;在學(xué)習(xí)生物身體結(jié)構(gòu)，人體的模型360度旋轉(zhuǎn)呈現(xiàn)，從骨骼到細(xì)胞，一一展現(xiàn);北京的故宮，新疆的沙漠，海南的椰樹林，西藏的布達(dá)拉宮等，即使學(xué)生從未去過(guò)，但借助VR技術(shù)延伸了知覺，突破空間的束縛;尤其在物理化學(xué)課上，可以近距離的觀察一些實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，危險(xiǎn)的、有毒的等，在近乎真實(shí)的場(chǎng)景中獲得真實(shí)體驗(yàn)，擺脫了傳統(tǒng)座位遠(yuǎn)近而帶來(lái)的視覺障礙。

2.糾正外語(yǔ)、普通話口語(yǔ)發(fā)音

外語(yǔ)口語(yǔ)以及普通話的發(fā)音，是很多學(xué)生特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)學(xué)校學(xué)生普遍遇到的問(wèn)題。在學(xué)校老師可以幫忙糾正，但在家里學(xué)習(xí)時(shí)卻無(wú)能為力。然而人工智能可以很好地解決這類問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)手機(jī)或電腦等終端系統(tǒng)輸入朗讀的聲音文件，人工智能采用自然語(yǔ)言處理技術(shù)、語(yǔ)音分析技術(shù)將準(zhǔn)確地識(shí)別、分析聲音文件，提高學(xué)生發(fā)音的準(zhǔn)確度。

3.幫助學(xué)生突破題海戰(zhàn)術(shù)

題海戰(zhàn)術(shù)嚴(yán)重缺乏針對(duì)性，會(huì)浪費(fèi)學(xué)生大量的時(shí)間和精力。人工智能攻克了題海戰(zhàn)術(shù)的難題，它借助大數(shù)據(jù)分析和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)方式，將毫無(wú)目標(biāo)的被動(dòng)題海戰(zhàn)術(shù)轉(zhuǎn)變成查漏補(bǔ)缺式的主動(dòng)學(xué)習(xí)方式，針對(duì)學(xué)生做錯(cuò)的題目，推送學(xué)生自我學(xué)習(xí)個(gè)性化[4]的題目，使學(xué)生學(xué)習(xí)更加輕松，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。

（三）實(shí)現(xiàn)教師智能辦公

人工智能走進(jìn)校園的目的是為學(xué)校的教師、各崗位工作人員提供便捷服務(wù)，學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合建設(shè)的第三方教學(xué)平臺(tái)已經(jīng)滿足學(xué)校的實(shí)際情況和工作人員的工作需求。第三方教學(xué)平臺(tái)以學(xué)校管理制度為依托，為教師提供服務(wù)和輔助教學(xué)，如智能監(jiān)考、自動(dòng)為教師排課、優(yōu)化班級(jí)管理、名師工作室、線上進(jìn)修、家校遠(yuǎn)程會(huì)議等等，將教學(xué)工作便捷化、人性化、科技化，滿足學(xué)校管理人員和后勤人員的招生工作、科研工作及資產(chǎn)管理工作等。

四、結(jié)論

人工智能在中學(xué)教育的應(yīng)用給我國(guó)九年義務(wù)教育帶了新的希望，傳統(tǒng)的教學(xué)模式要不斷地優(yōu)化以適應(yīng)AI時(shí)代的發(fā)展需求。人工智能在中學(xué)教育上的應(yīng)用不僅節(jié)省了教育成本與資源，而且解決學(xué)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的個(gè)性化需求這個(gè)難題。本文根據(jù)本地實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，陳述了人工智能可以改變中學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)模式和傳統(tǒng)教育方式。只有人工智能與學(xué)校教育融合發(fā)展得更透徹、更高效，智慧教育才會(huì)呈現(xiàn)新局面。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡德良.人工智能領(lǐng)域的下一個(gè)前沿概念：無(wú)[J].世界科學(xué)，2020（02）：34.

[2]王銳，陳彧，馬欣彤.基于VR技術(shù)的“面對(duì)面”課堂[J].科技風(fēng)，2020（05）：59.