基于人工智能的教學(xué)賦能“雙減”

彭 斌

(廣州市電化教育館，廣東廣州 510091)

2021年7月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于進一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》(以下簡稱“雙減”)，“雙減”工作的指導(dǎo)思想是堅持以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務(wù)，著眼建設(shè)高質(zhì)量教育體系，強化學(xué)校教育主陣地作用，深化校外培訓(xùn)機構(gòu)治理，堅決防止侵害群眾利益行為，構(gòu)建教育良好生態(tài)，有效緩解家長焦慮情緒，促進學(xué)生全面發(fā)展、健康成長。文件明確提出“全面壓減作業(yè)總量和時長，減輕學(xué)生過重作業(yè)負(fù)擔(dān)”，“大力提升教育教學(xué)質(zhì)量，確保學(xué)生在校內(nèi)學(xué)足學(xué)好”〔1〕?！半p減”讓學(xué)校成為了焦點，讓課堂成為焦點，讓作業(yè)成為焦點，實際上就是要立足于“以學(xué)生為本”。

校園是學(xué)生學(xué)習(xí)生活的樂園，課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的主陣地，實現(xiàn)高質(zhì)量“雙減”就是要實現(xiàn)“課內(nèi)提質(zhì)增效，課外減量保質(zhì)”。要高質(zhì)量落實“雙減”就要高度重視提升課堂教學(xué)質(zhì)量和作業(yè)設(shè)計質(zhì)量，教師要運用現(xiàn)代技術(shù)精準(zhǔn)掌握學(xué)情，構(gòu)建基于學(xué)情的課堂教學(xué)，實現(xiàn)基于學(xué)情的作業(yè)設(shè)計。通過基于學(xué)情的教學(xué)設(shè)計，實現(xiàn)高質(zhì)量的課堂教學(xué)，讓學(xué)生在課內(nèi)學(xué)足學(xué)好。通過科學(xué)的作業(yè)設(shè)計，實現(xiàn)鞏固和拓展課內(nèi)所學(xué)，助力學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成。科學(xué)的作業(yè)能夠全面精準(zhǔn)地反饋“學(xué)”與“教”的達(dá)成情況，能夠為持續(xù)改進課堂教學(xué)設(shè)計提供參考。所以，高效落實“雙減”的關(guān)鍵在課堂教學(xué)，重點在作業(yè)設(shè)計。

一、“雙減”的關(guān)鍵在課堂教學(xué)，重點在作業(yè)設(shè)計

(一)課堂教學(xué)質(zhì)量影響“雙減”的落實

校園本應(yīng)是學(xué)生學(xué)習(xí)的樂土，但近些年愈演愈烈的校外補習(xí)，讓校外培訓(xùn)機構(gòu)成為很大一部分學(xué)生學(xué)習(xí)的主要場所，大部分以逐利為目的的培訓(xùn)機構(gòu)制造了“教育饑渴”，同時增加了家長的教育焦慮，導(dǎo)致教育的不斷“內(nèi)卷”。黨和國家在這一關(guān)鍵節(jié)點提出“雙減”是非常及時和必要的，但如何才能高質(zhì)量落實“雙減”，關(guān)鍵還是在課堂，教師應(yīng)該用優(yōu)質(zhì)的課堂教學(xué)給孩子和社會交出一份滿意的答卷。我們要切實抓好課堂教學(xué)管理，確保學(xué)生在校內(nèi)“吃飽”“吃好”，滿足學(xué)生的求知需求〔2〕。教師的主陣地在課堂，只有提高課堂教學(xué)的質(zhì)量，提升學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的收獲，實現(xiàn)在課內(nèi)學(xué)足學(xué)好，用高質(zhì)量的教學(xué)獲得學(xué)生和家長的信任，才能將學(xué)生從培訓(xùn)機構(gòu)吸引回到校園，才能讓學(xué)生和家長堅定地支持“雙減”。只有讓學(xué)生在課堂教學(xué)中實現(xiàn)高質(zhì)量學(xué)習(xí)，家長才會信任我們的教學(xué)，校園才能真正成為學(xué)生成長和成才的沃土，學(xué)生才能真正留在學(xué)校留在課堂，校外培訓(xùn)機構(gòu)也就自然沒有了吸引力，“雙減”才能真正落實。

《普通高中課程方案(2017年版2020年修訂)》明確提出“關(guān)注信息化環(huán)境下的教學(xué)改革，關(guān)注學(xué)生個性化、多樣化的學(xué)習(xí)和發(fā)展需求”，這將推動長期存在的“以教為中心”的教學(xué)模式發(fā)生深刻改變，逐漸轉(zhuǎn)化為“以學(xué)為中心”。隨著人工智能技術(shù)的高速發(fā)展，人工智能與學(xué)科教學(xué)逐步實現(xiàn)深度融合，基于人工智能的精準(zhǔn)教學(xué)已經(jīng)逐漸成為可能。在實施基于人工智能的教學(xué)改革試驗中，我們發(fā)現(xiàn)人工智能技術(shù)在學(xué)習(xí)診斷、學(xué)習(xí)行為分析以及學(xué)情反饋等方面發(fā)揮重要作用，能夠為課堂教學(xué)和作業(yè)設(shè)計提供豐富多元的支撐數(shù)據(jù)和智能化的精準(zhǔn)分析，有利于實現(xiàn)基于學(xué)情的教學(xué)設(shè)計和作業(yè)設(shè)計，有利于提高課堂教學(xué)質(zhì)量和提升作業(yè)質(zhì)量。

在人工智能支持下的教學(xué)變革中，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸實現(xiàn)人工智能深度參與學(xué)習(xí)全過程，進而形成“學(xué)生+教師+人工智能”三位一體的新學(xué)習(xí)共同體(如圖1)，這個新學(xué)習(xí)共同體對提高教學(xué)質(zhì)量有著積極的作用。在這個新學(xué)習(xí)共同體中，學(xué)生是核心，圍繞著實現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展，教師不僅作為學(xué)習(xí)共同體中的一員，更是這個新學(xué)習(xí)共同體的主導(dǎo)者和支持者。教師既要基于人工智能開發(fā)使用相關(guān)教學(xué)材料，以保證不同層次學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的需求，還要定期關(guān)注人工智能所反饋的學(xué)情數(shù)據(jù)和分析〔3〕。教師通過人工智能可以全過程參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)，這既能與學(xué)生的學(xué)習(xí)全程同步，又能有針對性地根據(jù)具體情況進行適時適度的改進調(diào)整。在這個新學(xué)習(xí)共同體中，人工智能支持下教師與學(xué)生有了更多元的互動路徑，教師為學(xué)生提供更為準(zhǔn)確的、更有溫度的指導(dǎo)和幫助，讓學(xué)習(xí)更有熱度。

圖1 “學(xué)生+教師+人工智能”三位一體的新學(xué)習(xí)共同體

(二)作業(yè)設(shè)計質(zhì)量影響“雙減”的質(zhì)量

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，受到“應(yīng)試教育”長期的影響，很多學(xué)校和教師依然把大量習(xí)題訓(xùn)練當(dāng)作提升學(xué)生學(xué)業(yè)成績的主要手段，這導(dǎo)致了學(xué)生課后作業(yè)負(fù)擔(dān)過重。課后作業(yè)在學(xué)習(xí)過程中起著非常重要的作用，但作業(yè)是需要科學(xué)設(shè)計的。如果在作業(yè)中大量簡單重復(fù)刷題，只會占用學(xué)生大量學(xué)習(xí)時間和精力，削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性。大數(shù)據(jù)顯示，并非任何人在任何時候，都能在大量系列訓(xùn)練中收到顯著的訓(xùn)練效益，更不是習(xí)題訓(xùn)練越多學(xué)習(xí)成績越好，因為習(xí)題訓(xùn)練存在著邊際效益遞減的規(guī)律，即在學(xué)習(xí)的初始階段，習(xí)題訓(xùn)練效益遞增明顯，但增長到某個臨界點之后，習(xí)題訓(xùn)練效益就會遞減〔4〕。加強基于學(xué)情的作業(yè)設(shè)計，有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)形成快速閉環(huán)，有助于提高作業(yè)的訓(xùn)練效益。通過科學(xué)的作業(yè)設(shè)計，讓學(xué)生在知識學(xué)習(xí)方面有收獲，學(xué)科素養(yǎng)和能力有提升，還能在情感上給學(xué)生帶來學(xué)習(xí)的成功感和獲得感，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的持續(xù)學(xué)習(xí)動機。

在教學(xué)改革實驗過程中，我們對基于人工智能的學(xué)習(xí)平臺收集的學(xué)生作業(yè)正確率、作業(yè)提交率、自主學(xué)習(xí)做題量和自主學(xué)習(xí)正確率的數(shù)據(jù)進行整理，并利用SPSS22進行分析。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果(見表1)顯示，作業(yè)正確率與作業(yè)提交率存在顯著相關(guān)，說明學(xué)生完成作業(yè)的正確率會影響學(xué)生完成作業(yè)的積極性；作業(yè)正確率與自主學(xué)習(xí)做題量存在顯著相關(guān)，說明學(xué)生完成作業(yè)的正確率會對學(xué)生利用平臺開展自主學(xué)習(xí)的積極性產(chǎn)生影響。從分析結(jié)果來看，作業(yè)設(shè)計的質(zhì)量對學(xué)習(xí)質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，教師要高度重視科學(xué)的作業(yè)設(shè)計。同時，作業(yè)設(shè)計要基于學(xué)生目前的學(xué)情，要嚴(yán)格控制好作業(yè)的時間以提高學(xué)生作業(yè)的完成率，要嚴(yán)格控制好作業(yè)的難度以提升作業(yè)準(zhǔn)確率，進而促進學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。

表1 學(xué)生作業(yè)四個指標(biāo)的相關(guān)分析表

(三)學(xué)習(xí)閉環(huán)質(zhì)量影響“雙減”的質(zhì)量

學(xué)習(xí)閉環(huán)的快速形成有利于學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。學(xué)習(xí)閉環(huán)的快速形成可以避免學(xué)習(xí)漏點的堆積，有利于學(xué)習(xí)重點的掌握，有利于學(xué)習(xí)難點的突破，是實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)提質(zhì)增效的關(guān)鍵。課堂教學(xué)與作業(yè)設(shè)計是學(xué)習(xí)閉環(huán)的兩個關(guān)鍵節(jié)點，學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)質(zhì)量決定了學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度，這將影響課后作業(yè)的完成質(zhì)量，課外作業(yè)完成質(zhì)量又是教師課堂教學(xué)設(shè)計的重要參考，教師根據(jù)作業(yè)完成質(zhì)量調(diào)整課堂教學(xué)，進而又會影響到學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)質(zhì)量。由此可見，課堂教學(xué)質(zhì)量與作業(yè)完成質(zhì)量之間是密切相關(guān)的，是互相影響的，一旦其中一個方面出現(xiàn)質(zhì)量問題，必將影響學(xué)習(xí)閉環(huán)的質(zhì)量，進而影響學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。

隨著新課程改革的持續(xù)推進，教師越來越重視課堂教學(xué)的設(shè)計，傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計主要是根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)和高考要求，對所教的關(guān)鍵知識和必備能力等進行系統(tǒng)設(shè)計。這種傳統(tǒng)的課堂教學(xué)設(shè)計，多數(shù)是從“教”的角度入手，是服務(wù)于“教”的開展，設(shè)計更多聚焦“如何教”而非“如何學(xué)”，容易產(chǎn)生脫離學(xué)生真實學(xué)情的主觀設(shè)計。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，在傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計中，教師逐漸重視學(xué)生活動設(shè)計，但這些學(xué)生活動缺少真實學(xué)情數(shù)據(jù)支撐，大多數(shù)都是基于教師的主觀判斷和假設(shè)，這樣的學(xué)生活動設(shè)計其目的還是為了配合教師的“教”，而非真正支持和實現(xiàn)學(xué)生的“學(xué)”。基于人工智能的學(xué)習(xí)平臺能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行全過程記錄和智能分析，既能提供全體學(xué)生或自定義群體的整體學(xué)情分析，也能提供學(xué)生個體的學(xué)情分析，這為教師進行“以學(xué)生為中心”“以學(xué)習(xí)為中心”的課堂教學(xué)設(shè)計提供了豐富且精準(zhǔn)的學(xué)情數(shù)據(jù)支撐。

現(xiàn)階段市政建筑工程中最為常見的問題為塌方。地基開挖施工需要開挖基坑，在此過程中必須根據(jù)施工現(xiàn)場的土層狀況進行，不同的土層使用相對應(yīng)的施工技術(shù)。同時還要做好坡度控制，配合必要的支護措施，才能夠保證基坑不會在外力作用下出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，避免變形和塌方事故。地基塌方不僅會影響上方建筑，還會威脅到周圍的建筑安全。

“雙減”政策出臺以來，作業(yè)的科學(xué)設(shè)計逐步受到重視，更多的教師重視作業(yè)的個性化和精準(zhǔn)布置，但傳統(tǒng)的教學(xué)中難以滿足作業(yè)設(shè)計的個性化和精準(zhǔn)化要求。作業(yè)完成質(zhì)量既包括答對率，同時也包括答題時長，作業(yè)完成質(zhì)量是教師開展教學(xué)設(shè)計的重要參考，在實際教學(xué)過程中教師更多關(guān)注答對率，而容易忽略答題時長。傳統(tǒng)的紙筆作業(yè)受批改時間和空間的影響，教師很難準(zhǔn)確快速地統(tǒng)計作業(yè)答對率，也很難知曉學(xué)生完成作業(yè)的時長，也就是說傳統(tǒng)作業(yè)實施過程中，教師很難及時全面地了解作業(yè)完成質(zhì)量。人工智能支持下的學(xué)習(xí)平臺通過對學(xué)生完成作業(yè)全過程的記錄和智能分析，能夠及時匯總學(xué)生作業(yè)答對率，能夠?qū)ψ鞔饡r長進行精準(zhǔn)記錄和準(zhǔn)確分析，有了這些數(shù)據(jù)的智能分析結(jié)果，教師和學(xué)生能夠快速、全面、準(zhǔn)確地掌握作業(yè)完成質(zhì)量，支撐了學(xué)習(xí)閉環(huán)的質(zhì)量提升。

基于人工智能的教學(xué)得益于平臺供給的精準(zhǔn)學(xué)情分析和豐富多元的學(xué)習(xí)資源，助力教師進行基于學(xué)情的教學(xué)設(shè)計和作業(yè)設(shè)計。教師根據(jù)平臺反饋的課堂教學(xué)交互數(shù)據(jù)分析結(jié)果，能夠及時調(diào)整教學(xué)過程，能夠較為全面地掌握學(xué)生課堂學(xué)習(xí)達(dá)成情況。教師根據(jù)平臺提供的學(xué)生課堂學(xué)習(xí)分析結(jié)果進行作業(yè)設(shè)計，作業(yè)內(nèi)容和作業(yè)布置更加精準(zhǔn)化和個性化。基于人工智能的教學(xué)構(gòu)建了一個高質(zhì)量的快速學(xué)習(xí)閉環(huán)，通過提高課堂教學(xué)質(zhì)量實現(xiàn)學(xué)習(xí)的高質(zhì)量達(dá)成，通過提升課后作業(yè)質(zhì)量實現(xiàn)學(xué)習(xí)的高質(zhì)量閉環(huán)。基于人工智能的教學(xué)實現(xiàn)了學(xué)習(xí)的高質(zhì)量快速閉環(huán)，實現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的提質(zhì)增效，教師教學(xué)的提質(zhì)增效，最終實現(xiàn)教學(xué)相長。

二、人工智能賦能課堂教學(xué)和作業(yè)設(shè)計

(一)人工智能為教師和學(xué)生實現(xiàn)“真減負(fù)”

在三年的實踐中，利用基于人工智能的學(xué)習(xí)平臺自動批改包括主觀題在內(nèi)的課后作業(yè)，讓教師從重復(fù)單一的批改中解放出來，為教師節(jié)約了大量的時間和精力，實現(xiàn)為教師“真減負(fù)”。通過人工智能支持下的學(xué)習(xí)平臺，教師有更多時間和精力用于開展教學(xué)研究、教學(xué)設(shè)計、作業(yè)設(shè)計、與學(xué)生交流以及與家長溝通，這為教學(xué)質(zhì)量的提高、師生交流的深入和家校合作的達(dá)成提供強大支撐。平臺實現(xiàn)了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)和課后作業(yè)全過程記錄，并根據(jù)記錄的過程數(shù)據(jù)進行智能分析，得到一系列的分析結(jié)果。平臺能夠提供全體學(xué)生的學(xué)情分析，也能提供個體學(xué)生的學(xué)情分析；能提供某次的學(xué)習(xí)和作業(yè)情況的分析報告，也能提供跟蹤性的學(xué)習(xí)和作業(yè)情況分析報告；能提供學(xué)習(xí)和作業(yè)情況的橫向?qū)Ρ确治觯材芴峁┛v向跟蹤的對比分析。這些分析結(jié)果能為教師減輕大量收集和分析的工作負(fù)擔(dān)，能為家長和學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)提供參照，減輕了教師與家長、教師與學(xué)生的溝通負(fù)擔(dān)。通過這些分析結(jié)果，學(xué)校管理者能夠及時、全面、準(zhǔn)確地了解各學(xué)段各班級的課堂教學(xué)質(zhì)量、作業(yè)完成質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)時長等情況，將學(xué)生從超量的作業(yè)負(fù)擔(dān)中解放出來，實現(xiàn)為學(xué)生“真減負(fù)”。

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，目前的學(xué)習(xí)平臺已經(jīng)可以實現(xiàn)對學(xué)生作業(yè)自動批改和進行精準(zhǔn)標(biāo)注。學(xué)生完成作業(yè)提交后平臺自動進行批改，打破了傳統(tǒng)作業(yè)批改的時間和空間的局限性，大大縮短了學(xué)生作業(yè)批改的時間周期，實現(xiàn)批改的及時反饋。平臺在自動批改過程中能夠?qū)﹀e漏點進行自動精準(zhǔn)標(biāo)注，實現(xiàn)批改的精準(zhǔn)反饋。作業(yè)批改的及時反饋，提高了學(xué)生對自己學(xué)習(xí)情況的快速全面了解；作業(yè)批改的精準(zhǔn)反饋，讓學(xué)生能夠了解到學(xué)習(xí)過程中的遺漏點，有利于學(xué)生及時進行查缺補漏，實現(xiàn)學(xué)習(xí)的快速閉環(huán)。平臺對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進行縱向跟蹤分析，通過聚類分析得出更精準(zhǔn)的參考數(shù)據(jù)，構(gòu)建了更加科學(xué)的作業(yè)完成質(zhì)量的參照體系，為學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)提供更加精準(zhǔn)的參考。

(二)人工智能為“教”提質(zhì)，為“學(xué)”增效

人工智能對學(xué)生在平臺的學(xué)習(xí)行為進行精準(zhǔn)記錄，實現(xiàn)為學(xué)生進行學(xué)習(xí)畫像，描繪出學(xué)生學(xué)情圖譜(如圖2所示)〔5〕。人工智能所描繪的學(xué)生學(xué)情圖譜具有及時性和精準(zhǔn)性，通過作答速度和停留時間可以將學(xué)生思維過程可視化，為學(xué)生和教師還原學(xué)習(xí)過程中的思維過程；通過學(xué)生自我糾錯的記錄和準(zhǔn)確性的判斷，可以為學(xué)生提供更為精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)達(dá)成判斷。利用人工智能通過視頻分析實現(xiàn)的思維可視化，打破了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生思維過程難再現(xiàn)、難復(fù)述、難把握的局限，實現(xiàn)了更為精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)過程分析。人工智能支持下的學(xué)情圖譜的描繪過程包括了學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程，完整記錄了學(xué)生學(xué)習(xí)的全部數(shù)據(jù)，所以該學(xué)情圖譜的描繪過程就是對學(xué)生學(xué)習(xí)的過程性評價，這個評價不僅反映了學(xué)習(xí)達(dá)成情況，更重要的是能夠較為準(zhǔn)確地描述學(xué)生的思維特質(zhì)和思維能力提升過程。

圖2 人工智能描繪學(xué)生學(xué)情圖譜基本框架

人工智能所描繪的學(xué)情圖譜對教師和學(xué)生具有非常高的使用價值。教師通過學(xué)情圖譜可以快速、準(zhǔn)確地了解學(xué)生全面而具體的學(xué)情，開展更有針對性的課堂教學(xué)設(shè)計，從而提高教學(xué)與學(xué)情的匹配度，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量，最終幫助學(xué)生在課內(nèi)學(xué)足學(xué)好。學(xué)生利用學(xué)情圖譜能夠及時了解自己的學(xué)習(xí)情況，既可以提高學(xué)習(xí)的獲得感，也能夠起到提醒和督促作用，學(xué)生有針對性地根據(jù)學(xué)情進行必要的調(diào)整。學(xué)情圖譜生成的過程就是一個過程評價，學(xué)生能夠獲得及時且精準(zhǔn)的過程評價反饋，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性，提高學(xué)習(xí)主動性，達(dá)到提高學(xué)習(xí)質(zhì)量和提升學(xué)習(xí)效率的作用。

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)情的收集主要是通過紙質(zhì)作業(yè)、單元測試和階段性考試等方法組織開展，反饋的數(shù)據(jù)主要是學(xué)生的學(xué)業(yè)分?jǐn)?shù)，這導(dǎo)致家長和學(xué)生過度關(guān)注學(xué)業(yè)分?jǐn)?shù)，簡單地把學(xué)習(xí)質(zhì)量等同于分?jǐn)?shù)高低，在分?jǐn)?shù)的攀比中不斷內(nèi)卷。傳統(tǒng)的學(xué)情反饋主要是通過作業(yè)講評、試卷講評、師生交流和家長會等方式進行，這需要教師投入大量的時間和精力，也很難做到及時性和精準(zhǔn)性。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生很難及時了解到自己真實的學(xué)習(xí)情況，家長也很難知道自己小孩的學(xué)習(xí)情況，容易出現(xiàn)焦慮情緒，容易引發(fā)家長與學(xué)生的矛盾，容易產(chǎn)生家長與學(xué)校之間的誤會。所以及時且準(zhǔn)確的學(xué)情反饋，對“雙減”的有效落實具有積極的意義。

基于人工智能的學(xué)習(xí)平臺，能夠構(gòu)建一種基于人工智能的學(xué)情反饋學(xué)習(xí)閉環(huán)(如圖3所示)，這個閉環(huán)中通過大數(shù)據(jù)收集和人工智能分析，及時形成了學(xué)生學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，并且第一時間反饋給學(xué)生，讓學(xué)生能夠及時了解自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)達(dá)成的情況，這有利于激發(fā)學(xué)生的求知好奇心，有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。家長通過平臺也能看到自動生成的過程性評價數(shù)據(jù)，增加了家長的參與感，能有效減緩家長的焦慮情緒。另外，基于人工智能的學(xué)習(xí)平臺實現(xiàn)學(xué)情的及時和精準(zhǔn)反饋，使學(xué)習(xí)形成了快速閉環(huán)，構(gòu)建了過程評價與結(jié)果評價相結(jié)合的智能評價體系，這將有助于教師改進教學(xué)過程，助力學(xué)生提升學(xué)習(xí)主動性和提高學(xué)習(xí)效率。

圖3 基于人工智能學(xué)情反饋的學(xué)習(xí)閉環(huán)

在教學(xué)改革實驗過程中，人工智能支持下的教學(xué)平臺為學(xué)生構(gòu)建一個自適應(yīng)性學(xué)習(xí)環(huán)境(如圖4所示)〔6〕。人工智能支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)主要通過平臺數(shù)據(jù)收集與分析，形成學(xué)生的個體學(xué)習(xí)畫像，通過大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)為學(xué)生找到相近的學(xué)習(xí)群體，構(gòu)建虛擬的學(xué)習(xí)共同體，并根據(jù)虛擬學(xué)習(xí)共同體的集體學(xué)習(xí)圖譜特征精準(zhǔn)推送學(xué)習(xí)資源。通過人工智能技術(shù)實現(xiàn)聚類分析，為學(xué)生提供更為精準(zhǔn)的參照群體，也為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供更為精準(zhǔn)的資源推送。人工智能支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)，能夠有效地挖掘?qū)W生潛在的學(xué)習(xí)動機，激發(fā)內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力，讓學(xué)習(xí)成為一種主動的內(nèi)在需求，其達(dá)到的效果相對于被動學(xué)習(xí)更加高效。人工智能支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)彌補了教師對學(xué)生個體的關(guān)注在時間、頻數(shù)和深度等方面的不足，學(xué)生基于平臺推送資源進行主動學(xué)習(xí)，不斷產(chǎn)生內(nèi)在學(xué)習(xí)需求，最終形成主動學(xué)習(xí)習(xí)慣。人工智能支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)拓展了學(xué)習(xí)路徑，為學(xué)生提供了更加精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)資源支撐和更加可靠的學(xué)習(xí)參照體系，實現(xiàn)過程評價和增值評價。人工智能支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)滿足了學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需要，為課堂中“吃不飽”的同學(xué)搭建了個性化自主學(xué)習(xí)的平臺，讓學(xué)有余力的同學(xué)能在課內(nèi)“吃飽”“吃好”。

圖4 人工智能支持下自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑

(三)作業(yè)數(shù)量和質(zhì)量的可視化推動教師重視作業(yè)設(shè)計

傳統(tǒng)的作業(yè)大部分都是根據(jù)教材和教輔練習(xí)冊采用紙質(zhì)作業(yè)為主，作業(yè)布置的形式大部分還是“批發(fā)式”，即布置作業(yè)時以頁碼或題號進行布置?！芭l(fā)式”布置作業(yè)，往往依賴教師主觀判斷，不但作業(yè)質(zhì)量很難控制，也容易出現(xiàn)作業(yè)量過大的情況?！芭l(fā)式”布置作業(yè)由于缺乏真實的學(xué)情基礎(chǔ)，很難實現(xiàn)作業(yè)的分層分類布置，也很難實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)的需要，出現(xiàn)有些學(xué)生“吃不飽”有些學(xué)生“吃過量”的情況。紙質(zhì)作業(yè)的批改受時間和空間的限制，難以實現(xiàn)即時批改，也難以實現(xiàn)即時統(tǒng)計分析與反饋。由于傳統(tǒng)的作業(yè)方式的局限性，制約了教師根據(jù)上一節(jié)課的作業(yè)情況來及時調(diào)整教學(xué)計劃，也不利于教師對自己教學(xué)情況和學(xué)生對自己學(xué)習(xí)情況的及時了解。

人工智能支持下的學(xué)習(xí)平臺，利用現(xiàn)代技術(shù)將學(xué)生完成作業(yè)的全過程實時同步到平臺，學(xué)生提交作業(yè)后平臺立即進行自動批改，平臺的智能批改包括主觀題和客觀題，主觀題批改還根據(jù)步驟給定評分，自動對錯誤點進行標(biāo)注，實現(xiàn)了批改過程自動化和批改結(jié)果精準(zhǔn)標(biāo)注。平臺對作業(yè)數(shù)據(jù)進行及時分析，通過橫向整體數(shù)據(jù)的對照和縱向個體數(shù)據(jù)的跟蹤，教師得到一個多維度、精準(zhǔn)化、可視化的數(shù)據(jù)分析反饋。這促使教師一方面要反思作業(yè)設(shè)計，另一方面也要基于學(xué)情數(shù)據(jù)改進教學(xué)設(shè)計，從而實現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量和作業(yè)質(zhì)量的雙提升。

從實踐數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生完成作業(yè)的正確率會影響學(xué)生完成作業(yè)的積極性，對學(xué)生開展自適應(yīng)性學(xué)習(xí)的積極性產(chǎn)生影響〔5〕。通過人工智能分析，從整體到個體，從數(shù)量到質(zhì)量，都能以可視化的方式呈現(xiàn)給教師、學(xué)生、家長和學(xué)校管理者。通過平臺持續(xù)記錄，我們既可以對某一次作業(yè)進行深入分析，也可以對某個學(xué)生進行持續(xù)跟蹤分析，通過分析為教學(xué)管理和實施提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)依據(jù)。平臺將作業(yè)數(shù)量和質(zhì)量的可視化呈現(xiàn)，為教師設(shè)計作業(yè)提供了真實、全面、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)證據(jù)，這有利于推動教師作業(yè)設(shè)計的重視；學(xué)校管理者利用平臺對作業(yè)布置情況、作業(yè)完成質(zhì)量、作業(yè)完成時長等進行全面而準(zhǔn)確的監(jiān)控，及時對作業(yè)量和作業(yè)質(zhì)量的異常情況進行處理，切實把“雙減”落到實處。

三、關(guān)于人工智能賦能“雙減”的思考

(一)人工智能賦能“雙減”有助于推動教學(xué)變革

人工智能參與到教學(xué)全過程，實現(xiàn)了與學(xué)科教學(xué)的深度融合，為教師帶來更加豐富、更為及時的學(xué)情數(shù)據(jù)，為學(xué)生提供及時且精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)反饋，這是常規(guī)教學(xué)所不能實現(xiàn)的。人工智能支持下的教學(xué)，通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的及時精準(zhǔn)分析與反饋，有效提高了學(xué)生的課堂參與性和獲得感，讓教師準(zhǔn)確而全面的了解自己的教學(xué)情況，讓課堂實現(xiàn)了生成性和互動性。學(xué)情數(shù)據(jù)的可視化，讓學(xué)生的“學(xué)”和教師的“教”更加直觀呈現(xiàn)，學(xué)生和教師獲得了準(zhǔn)確且易理解的分析結(jié)果，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和教師教學(xué)的能動性都得到了提升，豐富學(xué)習(xí)路徑的同時推動了教學(xué)流程的優(yōu)化。人工智能與學(xué)科教學(xué)的深度融合所形成的新教學(xué)常態(tài)，與常規(guī)的教學(xué)設(shè)計在課堂流程設(shè)計、數(shù)據(jù)運用方面、師生互動模式等都存在很多差異，對教師的能力和投入的要求也有很大差異，這也必將有助于新課程落地實施，有助于推動教學(xué)變革，進而推動“雙減”的高質(zhì)量完成。

人工智能支持下的教學(xué)平臺收集和生成了豐富多元的學(xué)情數(shù)據(jù)，通過人工智能分析得到很多有價值的結(jié)果，但構(gòu)建“以學(xué)生為中心”“以學(xué)習(xí)為中心”的教學(xué)，需要教師根據(jù)平臺分析得出的即時學(xué)情調(diào)整自己的教學(xué)設(shè)計、優(yōu)化教學(xué)策略、改進作業(yè)設(shè)計；需要教師基于人工智能平臺提供的學(xué)生學(xué)習(xí)客觀數(shù)據(jù)分析結(jié)果，找到學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的漏點、難點和卡點，并提供相關(guān)資源和設(shè)計相關(guān)學(xué)習(xí)活動，進行及時的突破和完善；需要教師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，主動參與到學(xué)生的自適應(yīng)學(xué)習(xí)中，為學(xué)生提供及時的指導(dǎo)和精準(zhǔn)的幫助，這些都需要教師投入時間和精力。

(二)人工智能賦能“雙減”有助于推動教師成長

在新課程下，教師應(yīng)該由傳統(tǒng)的知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的組織者，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要支持力量，只有教師成長了，才能更好地落實“雙減”工作。人工智能支持下的教學(xué)平臺實現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)過程可視化，將教學(xué)質(zhì)量和作業(yè)質(zhì)量的分析報告及時反饋給教師，如何運用好這些數(shù)據(jù)分析結(jié)果，是教師面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，教師需要具有更加全面的知識體系，需要具有更加深厚的學(xué)科素養(yǎng)，需要更加主動學(xué)習(xí)與反思?；谌斯ぶ悄艿慕虒W(xué)，實現(xiàn)了課堂即時交互，生成了大量即時學(xué)情數(shù)據(jù)，如何使用好這些生成性數(shù)據(jù)，需要教師具有高水平的課堂把控能力和更加豐富的學(xué)科知識，這促使教師要主動提升自身的學(xué)科專業(yè)素養(yǎng)和課堂教學(xué)組織能力，推動教師主動學(xué)習(xí)和自我成長。

開展基于人工智能的教學(xué)需要教師不斷提高運用平臺支撐教學(xué)的能力，需要教師投入更多的精力和時間在教學(xué)研究上，需要教師不斷提升數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)運用的能力?；趯W(xué)生學(xué)習(xí)的過程性數(shù)據(jù)和及時的學(xué)情反饋，教師逐漸形成基于學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的教學(xué)設(shè)計、作業(yè)設(shè)計以及教學(xué)研究，豐富了教師開展學(xué)習(xí)研究的路徑。人工智能支持下的作業(yè)自動批改為教師減去了重復(fù)性勞動，能夠把更多的時間和精力用在教學(xué)研究，用在與學(xué)生的溝通和個性化輔導(dǎo)上，用在自我學(xué)習(xí)和教學(xué)反思上，用在拓展學(xué)科視野上，用在增長知識和提升能力上。基于人工智能的教學(xué)能提供基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)反思，能夠提供更為完整的學(xué)生過程性學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，通過學(xué)生學(xué)習(xí)過程性數(shù)據(jù)跟蹤分析，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)畫像的同時為教師提供教學(xué)畫像，為教師成長提供了準(zhǔn)確而全面的數(shù)據(jù)支撐。由此可見，人工智能與學(xué)科教學(xué)的深度融合，豐富了教師開展教學(xué)研究的路徑，為教師成長提供了時間保障，為教師成長提供了數(shù)據(jù)支撐，為教師成長提供了精準(zhǔn)畫像，精準(zhǔn)助力教師專業(yè)成長。

(三)人工智能賦能“雙減”存在一定局限性

由于人工智能技術(shù)還處在發(fā)展和完善的階段，在學(xué)生個體特質(zhì)的收集與分析方面還存在一些亟待解決的問題，所以學(xué)生個體特質(zhì)的描述存在一定的偏差，這成為了自適應(yīng)學(xué)習(xí)實現(xiàn)的一個亟待提升的方面。另外人工智能學(xué)習(xí)平臺推送的學(xué)習(xí)資源主要以試題和資料為主，還是相對較為單一，有時還會出現(xiàn)資源與學(xué)情不匹配的情況，這影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗感，影響學(xué)生參與自適應(yīng)學(xué)習(xí)的積極性。人工智能支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)，需要學(xué)生具有較強的學(xué)習(xí)主動性和自覺性，這對學(xué)生提出了更高的要求；需要教師參與到學(xué)生的自適應(yīng)學(xué)習(xí)中并發(fā)揮重要的指導(dǎo)作用，這也會給教師增加一定工作量。

目前人工智能技術(shù)還處于高速發(fā)展和迭代期，人工智能研發(fā)的成本很高，導(dǎo)致人工智能支持下的教學(xué)平臺運用成本較高，人工智能支持下的學(xué)習(xí)平臺難以短時間鋪開實踐，制約了人工智能與學(xué)科深度融合的廣泛應(yīng)用。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，平臺成本也將逐漸降低，基于人工智能的教學(xué)將進入更加廣泛且常態(tài)化的應(yīng)用。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和新課程改革的不斷深入，人工智能與學(xué)科融合的不斷完善，這些局限終將會被打破，人工智能必將全面賦能高質(zhì)量“雙減”。