智課推進(jìn)學(xué)校教研走向人工智能

孫希泉

一、應(yīng)用背景

隨著《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》《教育部關(guān)于印發(fā)<教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃>的通知》等文件的實(shí)施，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、3D打印等現(xiàn)代技術(shù)逐步走進(jìn)校園，正在改變著我們的思維、生活和學(xué)習(xí)方式。

目前，國際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，人才培養(yǎng)與爭(zhēng)奪成為焦點(diǎn)。教師作為教育的主體之一，教師隊(duì)伍的能力、水平是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵因素。結(jié)合教育部“人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)行動(dòng)”和山東省人工智能試點(diǎn)區(qū)的建設(shè)，環(huán)翠區(qū)2019年9月份率先在8所學(xué)校23個(gè)教室配備了中慶智課系統(tǒng)，嘗試探索人工智能、大數(shù)據(jù)分析對(duì)教師個(gè)人發(fā)展、對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量的促進(jìn)作用。

二、試點(diǎn)內(nèi)容

（一）技術(shù)層面

中慶智課是在每個(gè)試點(diǎn)教室安裝1臺(tái)智課終端、2臺(tái)4K超高清攝像機(jī)、2支吊裝話筒，并通過綜合布線、系統(tǒng)調(diào)試，接入校園網(wǎng)，同時(shí)在服務(wù)器上搭建多維成長平臺(tái)、視頻資源管理平臺(tái)等軟件環(huán)境。系統(tǒng)應(yīng)用人臉識(shí)別、行為識(shí)別、表情識(shí)別、文本識(shí)別等人工智能技術(shù)，結(jié)合課堂師生行為、課堂參與度及 S-T 行為等量表實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)采集和分析。

（二）教學(xué)層面

智課系統(tǒng)利用人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生個(gè)體的頭、肩、手目標(biāo)智能定位，完成教室場(chǎng)景內(nèi)教師和學(xué)生個(gè)體的動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別和表情識(shí)別，對(duì)課堂教學(xué)行為進(jìn)行精細(xì)分類，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行智能識(shí)別。通過人工智能課堂教學(xué)行為分析評(píng)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)教學(xué)過程中教師、學(xué)生行為表現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行常態(tài)化、伴隨式采集和即時(shí)化分析，為教師提供實(shí)證化的數(shù)據(jù)支撐，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教研、促進(jìn)教師自我發(fā)展、學(xué)生個(gè)性發(fā)展。

三、教學(xué)實(shí)踐

通過8所學(xué)校2個(gè)多月來的教學(xué)實(shí)踐和數(shù)據(jù)采集分析，學(xué)校逐步形成了一定的課堂觀察報(bào)告。通過對(duì)比研究，我們可以初步看出智課系統(tǒng)在日常教育教學(xué)中的幾個(gè)積極作用。

（一）智課系統(tǒng)為教師課后反思提供依據(jù)，為教師個(gè)人成長助力

在以往教學(xué)中，教師的課后反思往往借助于教師本人在課后的回顧，和教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比。這種方法對(duì)教師要求較高，比如下了一節(jié)課要對(duì)個(gè)別學(xué)生進(jìn)行本節(jié)課堂內(nèi)容的輔導(dǎo)，接著就要去下一個(gè)班級(jí)授課，等到事情忙完了再來反思，有些思維火花可能已經(jīng)熄滅。而在智課系統(tǒng)的幫助下，我們不僅可以看到自己的課堂回放，還可以借助于系統(tǒng)所生成的雷達(dá)圖、師生活動(dòng)圖表等資料，對(duì)自己的課進(jìn)行整體反思，有助于教師及時(shí)改進(jìn)教學(xué)策略。也可以通過觀看優(yōu)秀教師的課堂視頻，反思自身教學(xué)行為，對(duì)標(biāo)達(dá)標(biāo)，提升個(gè)體教學(xué)水平。

（二）智課系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析輸出課堂量表，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教研，提升教研效果

現(xiàn)行的教研模式主要是教育主管單位、教研人員到教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)或者通過網(wǎng)絡(luò)觀摩公開課，再基于個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)或者教研小組討論作出點(diǎn)評(píng)，從本質(zhì)來說是主觀經(jīng)驗(yàn)性的。這種模式主要有幾點(diǎn)不足：一是教研評(píng)價(jià)主觀色彩較重，缺乏客觀數(shù)據(jù)的支撐；二是教研評(píng)價(jià)是點(diǎn)狀的、是離散的，教研人員只能對(duì)某一老師的一節(jié)課或者幾節(jié)課作出點(diǎn)評(píng)，無法對(duì)其所有課持續(xù)點(diǎn)評(píng)，難免不夠全面；三是教研評(píng)價(jià)主要是從教師維度出發(fā)，對(duì)于學(xué)生的表現(xiàn)觀察、分析更少。

傳統(tǒng)人工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)： 多名教師或教研員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，課后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，耗時(shí)耗力。

人工智能自動(dòng)數(shù)據(jù)分析： 數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、分析與課堂同步，即時(shí)得到分析報(bào)表。以往聽評(píng)課可能需要不同老師分擔(dān)不同的觀察維度，然后進(jìn)行記錄，在課后評(píng)課時(shí)再進(jìn)行研討。而且需要老師非常專心，一旦走神可能會(huì)遺漏某些關(guān)鍵點(diǎn)。智課項(xiàng)目的實(shí)施，為學(xué)校帶來了高效的數(shù)據(jù)化教研，望海園中學(xué)的老師說：“原來聽課時(shí)90%的時(shí)間用來統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，現(xiàn)在有了這個(gè)系統(tǒng)，終于能夠?qū)Ｐ穆犝n了?！?/p>

隨著教育技術(shù)的發(fā)展，依托于數(shù)據(jù)實(shí)證的教研探索已經(jīng)展開，以數(shù)據(jù)分析為根據(jù)，讓教研成果更加清晰、顯性。智課系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)課堂教學(xué)行為進(jìn)行量化的實(shí)時(shí)分析，提高數(shù)據(jù)化教研的效率和準(zhǔn)確性。依托課堂教學(xué)行為分析評(píng)測(cè)系統(tǒng)，通過長期的數(shù)據(jù)采集和跟蹤觀察，教師結(jié)合主觀教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)分析的客觀教學(xué)數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)教研，提升教研效果。

（三）智課系統(tǒng)捕捉學(xué)生個(gè)性信息，關(guān)注學(xué)生成長動(dòng)態(tài)

智課系統(tǒng)能夠通過AI技術(shù)進(jìn)行人臉識(shí)別，細(xì)致捕捉學(xué)生的個(gè)性信息，形成階段資料庫，長期跟蹤記錄學(xué)生個(gè)體的課堂學(xué)習(xí)行為、個(gè)人成績和課堂精彩瞬間，結(jié)合數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生個(gè)體的精細(xì)化管理。

應(yīng)用智課系統(tǒng)，教師可以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的階段性問題，有針對(duì)性地與學(xué)生交流，有的放矢，真正幫助學(xué)生成長。例如，一名學(xué)生在階段檢測(cè)中成績不理想，任課教師可以查看其近階段的課堂報(bào)表，發(fā)現(xiàn)其在課堂聽講中的問題，及時(shí)與學(xué)生溝通，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)步。在家校溝通中，班主任老師常常會(huì)被問及學(xué)生在校表現(xiàn)，教師每天面對(duì)幾十個(gè)甚至上百個(gè)學(xué)生，任教一門課，對(duì)每個(gè)學(xué)生的關(guān)注不可能面面俱到，而借助智課系統(tǒng)，我們想了解哪個(gè)孩子的狀況都可以很方便地調(diào)出信息，全面了解學(xué)生的課堂表現(xiàn)，讓溝通更有依據(jù)，更有效。

總之，中慶智課大數(shù)據(jù)分析輔助教學(xué)具有一定的可操作性和應(yīng)用價(jià)值，在教育信息化領(lǐng)域內(nèi)具有創(chuàng)新性和領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，但還存在技術(shù)不成熟、數(shù)據(jù)記錄不準(zhǔn)確等問題，現(xiàn)階段還不能完全替代傳統(tǒng)的聽課、觀察、評(píng)課，可以讓兩者有效的結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)校的教研、課堂管理、學(xué)校管理提供客觀的數(shù)據(jù)量化支撐，從而提高教學(xué)教研、課堂管理的效率，開辟人工智能的現(xiàn)代化教學(xué)新時(shí)代。

作者單位：威海市環(huán)翠區(qū)教育教學(xué)研究培訓(xùn)中心