智能識別技術(shù)在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

童紅東

【摘 要】人工智能時代，新型智能識別技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中，可以輔助教師完成智能測評和個性化學(xué)習(xí)，構(gòu)建新型教育模式。這些技術(shù)在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用能改變學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有效推進(jìn)課堂任務(wù)和活動順利完成。本文從課前引入、課中精準(zhǔn)反饋和課后分層評價三個環(huán)節(jié)詳細(xì)闡述了智能識別技術(shù)在教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用。同時，基于課堂實(shí)踐，對智能識別技術(shù)的使用提出幾點(diǎn)思考，供讀者借鑒。

【關(guān)鍵詞】人工智能;教育;智能識別技術(shù)

【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）011-053-03

人工智能作為信息時代的產(chǎn)物，毫無疑問會深層次推動教育教學(xué)改革與創(chuàng)新發(fā)展，進(jìn)而給未來教育帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如何將傳統(tǒng)教育與人工智能有效結(jié)合，改善傳統(tǒng)教學(xué)模式、提高課堂效率，是許多教師亟待解決的難題。通過實(shí)踐研究，我發(fā)現(xiàn)將人工智能識別技術(shù)巧妙運(yùn)用于課堂教學(xué)中，不僅有助于豐富教育資源、提高教學(xué)效率、改進(jìn)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，而且正在逐步實(shí)現(xiàn)真正意義上的個性化學(xué)習(xí)，為智能時代的課堂教學(xué)改革注入了新的動力。

人工智能識別技術(shù)作為人工智能領(lǐng)域的一大應(yīng)用分支是一種高度自動化、智能化、科學(xué)化的技術(shù)。它通過對人類的思維方式進(jìn)行科學(xué)研究，將人類思維模式從抽象化到具體化，變成能夠準(zhǔn)確描述的物理信號，然后進(jìn)行識別、判斷和模擬，最終通過計算機(jī)程序?qū)⑷祟惖乃季S方式準(zhǔn)確地表達(dá)出來。簡單來說，就是利用先進(jìn)的識別裝置，自動獲取所需的信息，將信息傳輸?shù)胶笈_計算機(jī)處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理，最終通過人們熟知的方式進(jìn)行呈現(xiàn)。

智能識別技術(shù)在教育中的應(yīng)用

目前以人工智能為核心的教育科技開始從人工智能識別技術(shù)（語音識別、圖像識別、傳感器等）、數(shù)據(jù)處理（語義識別、大數(shù)據(jù)、自適應(yīng)、認(rèn)知計算、情感計算等）和人機(jī)界面（AR/VR、機(jī)器人、3D打?。┤矫媾c教育行業(yè)開展深度結(jié)合與應(yīng)用，逐步增強(qiáng)課堂教學(xué)智能性與互動性。而其中以圖像識別和語音識別應(yīng)用尤為廣泛，主要體現(xiàn)在作業(yè)自動批改、智能測評和個性化學(xué)習(xí)等方面。

（1）作業(yè)自動批改。該技術(shù)使得作業(yè)自動批改成為可能，對于簡單的文字、語法等進(jìn)行自動識別并及時糾錯，甚至是提出修改意見，并根據(jù)學(xué)生的作業(yè)結(jié)果為教師自動生成詳細(xì)的學(xué)情報告。如各省市中考、高考各學(xué)科的選擇題涂卡后再利用機(jī)器讀卡，就是智能識別技術(shù)的簡單應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷完善，大規(guī)模應(yīng)用作業(yè)自動批改將有效分擔(dān)教師的教學(xué)壓力，顯著提高教學(xué)效率。

（2）智能測評。它是指利用人工智能技術(shù)對可被數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)行為及數(shù)據(jù)進(jìn)行測試、分析與評價，目前已取得初步應(yīng)用。如科大訊飛、E聽說、口語100、海云天愛聽說等利用語音識別技術(shù)的英語口語智能測評軟件已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于學(xué)生的日常學(xué)習(xí)中，它們能夠在學(xué)生跟讀過程中，及時對發(fā)音做出測評并指出發(fā)音不準(zhǔn)的地方，通過反復(fù)測評訓(xùn)練提升學(xué)生口語水平。

（3）個性化學(xué)習(xí)。通過智能識別技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程及學(xué)習(xí)成效的數(shù)據(jù)進(jìn)行識別統(tǒng)計，分析不同學(xué)生在知識學(xué)習(xí)中的差異化。教師可以針對具體情況對癥下藥，適時改變教學(xué)目標(biāo)和策略，實(shí)施分層教學(xué)，進(jìn)一步提高教學(xué)的針對性、有效性和科學(xué)性。

智能識別技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)踐

以浙攝版小學(xué)信息技術(shù)教材六年級上冊第9課“文字識別”為例。本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容為文字識別技術(shù)，就是利用計算機(jī)識別字符的技術(shù)。該技術(shù)能識別圖上的文字，并轉(zhuǎn)換成可編輯的文本。由于學(xué)校學(xué)生屬于農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)，計算機(jī)水平層次區(qū)分較大，分化明顯。多數(shù)學(xué)生的計算機(jī)基礎(chǔ)較弱，學(xué)習(xí)能力仍有待提高。傳統(tǒng)授課模式下想要兼顧不同層次學(xué)生的需求往往難以實(shí)現(xiàn)，造成課堂效率低下，學(xué)生也逐漸失去學(xué)習(xí)興趣。鑒于此，我將訊飛語記、谷歌翻譯、Plickers等智能識別技術(shù)的應(yīng)用軟件穿插于課前、課中、課后（圖1），采用同伴討論、小組合作的方式，輔以個別提問，改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有效推進(jìn)課堂任務(wù)和活動順利完成，實(shí)現(xiàn)真正意義上的個性化教學(xué)。

1.課前：人工智能引入激興趣

課前三分鐘，通過播放英語勵志大片引入。對于小學(xué)生來說，要看懂聽懂英文電影是一件較為困難的事情。在此環(huán)節(jié)，借助人工智能相關(guān)識別技術(shù)，將其轉(zhuǎn)化成便于學(xué)生理解的文字和語音。例如，我們首先運(yùn)用“訊飛語記”對電影旁白進(jìn)行語音識別錄制，然后通過“谷歌翻譯”對其進(jìn)行識別并翻譯成中文便于學(xué)生理解與掌握。此外，若想增加一些課堂氣氛，還可以利用“配音神器Pro”配上不同人物角色的聲音，增強(qiáng)課堂素材的靈動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其學(xué)習(xí)的積極性。

2.課中：Plickers課堂反饋更精準(zhǔn)

想要檢驗(yàn)課堂教學(xué)效果，練習(xí)是使用最多的反饋方式。多數(shù)情況教師只能走下講臺進(jìn)行觀察，難以掌握全班學(xué)生的整體學(xué)習(xí)情況。而作為人工智能識別技術(shù)中課堂助手神器的Plickers則彌補(bǔ)了這一缺陷。它是一款即時學(xué)生反饋系統(tǒng)，教師只需要一部智能手機(jī)和一張打印的Plickers專屬的有編號的卡片即可完成練習(xí)反饋。

每張Plickers編碼圖都是專屬的卡片?？ㄆ慕巧嫌酗@示學(xué)生學(xué)號的數(shù)字，編碼圖為正方形，四條邊分別代表ABCD四個不同選項(xiàng)，學(xué)生在觀察題目并思考后將自己選擇的答案邊朝上，拿起編碼圖，并正舉過頭頂即可讓教師進(jìn)行掃描。一般情況下，四五十人的課堂用三秒鐘時間即可全部掃描完成，并且可以實(shí)時統(tǒng)計正確率和各答案選項(xiàng)選擇的人數(shù)，甚至能夠精確到哪位學(xué)生選擇了哪個選項(xiàng)。

本節(jié)課的教學(xué)過程中對文字編輯等知識點(diǎn)進(jìn)行新授后布置課堂練習(xí)。學(xué)生在完成相應(yīng)練習(xí)后，我在移動設(shè)備端打開Plickers軟件，進(jìn)入建好的班級，點(diǎn)擊“Create”拍攝學(xué)生手中的Plickers編碼圖。在短短兩秒鐘之內(nèi)，便將學(xué)生所選答案搜集起來，并直觀地得出題目的正確率。

本教學(xué)環(huán)節(jié)充分展示了人工智能識別技術(shù)在教學(xué)中的靈活性和方便性。通過“教師練習(xí)布置→學(xué)生思考作答→舉起卡片→教師手機(jī)掃描→反饋分析”的模式實(shí)時、精準(zhǔn)收到來自課堂的反饋。此外，通過與學(xué)生課堂上的互動，也使他們從緊張的聽課狀態(tài)中舒緩了心情，既活躍了課堂氣氛，又加深了對知識點(diǎn)的理解掌握。如果深入挖掘，在教學(xué)的其他方面可能會有更好的應(yīng)用效果。通過此類技術(shù)軟件教學(xué)實(shí)踐，可以實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)反饋，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考能力，實(shí)現(xiàn)基于問題的教學(xué)。

3.課后：Plickers分層評價提效率

課堂結(jié)束后教師打開Plickers軟件，點(diǎn)擊“History”選項(xiàng)中查看所有的相關(guān)練習(xí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計和分析。根據(jù)每位學(xué)生個性發(fā)展需要給予不同層次的評價，對他們知識內(nèi)容學(xué)習(xí)上的不足和需求及時進(jìn)行調(diào)整。如對正確率大于80%的學(xué)生，教師要給予表揚(yáng)，并適當(dāng)提高課后練習(xí)的難度;對正確率在50%～80%的學(xué)生，教師要給予表揚(yáng)，并加大對知識點(diǎn)的練習(xí);對正確率小于50%的學(xué)生，教師要給予鼓勵，并進(jìn)行個性化指導(dǎo)。

關(guān)于使用智能識別技術(shù)的幾點(diǎn)思考

智能識別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)，從當(dāng)前學(xué)校教育的小環(huán)境看，它具有快速、精準(zhǔn)的優(yōu)勢，在發(fā)現(xiàn)學(xué)生的不足、提高學(xué)習(xí)效率方面的能力遠(yuǎn)超教師。但它不是一種“全能技術(shù)”，仍舊具有一定的局限性。

課堂教學(xué)是一種交互活動，而人工智能識別技術(shù)依然無法實(shí)現(xiàn)最充分、最真實(shí)的互動。就目前而言，智能識別技術(shù)無法像教師一樣通過自然狀態(tài)的交流和觀察來識別出學(xué)生態(tài)度、品德、情感等方面的真實(shí)情況。

智能識別技術(shù)的關(guān)鍵在于其智能決策和推理機(jī)制，即教學(xué)策略模塊根據(jù)不同學(xué)生的具體情況做出靈活變動，然而這些模塊提供的有關(guān)學(xué)生知識水平、認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)風(fēng)格，不能完全被形式化。同時，教師的教育理念、教學(xué)模式、教學(xué)方法都在不斷更新和改變，系統(tǒng)所應(yīng)用的教學(xué)策略模塊用于評估和判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)過程的能力是有局限的。

根據(jù)加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類，課堂學(xué)習(xí)分為言語信息、智慧技能、認(rèn)知策略、動作技能和態(tài)度等五類。其中，智慧技能分為辨別、具體概念、定義性概念、規(guī)則和高級規(guī)則等。前四項(xiàng)屬于可形式化內(nèi)容，適用于人工智能識別，而高級規(guī)則屬于復(fù)雜形式化內(nèi)容，不適用于智能教學(xué)系統(tǒng)，尤其是情感和行為成分等非形式化內(nèi)容，難以用智能識別技術(shù)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。因此，不是所有的學(xué)習(xí)領(lǐng)域都適合智能教學(xué)系統(tǒng)。

智能識別技術(shù)仍處于“弱人工智能”階段，距離實(shí)現(xiàn)從情感、行為到認(rèn)知的多維度全面模擬人類“強(qiáng)人工智能”水平還有很長的路要走。但我們相信，隨著人工智能識別技術(shù)的不斷成熟與深化，傳統(tǒng)教育方式將被改變，傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式將被革新，屬于人工智能時代的新型教學(xué)模式必將出現(xiàn)。

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