迎接智能教育的時代呼喚

◇吳陽成（江蘇：淮安市碼頭中心小學）

隨著時代的快速發(fā)展，高科技應用于各行產業(yè)，給人們帶來了便捷的同時，也讓人類有了危機意識。2017年5月，機器人AlphaGo 以3:0 擊敗了世界第一棋手柯潔，2020年機器人Sam 參加新西蘭國會選舉……人工智能是否會取代人類的聲音也不斷響起。而Mooc buddy、希賽可教學機器人的出現(xiàn)，更是給現(xiàn)在的教育教學提出了挑戰(zhàn)。小學數(shù)學作為小學階段的一門基礎性學科，傳統(tǒng)的教學模式已被打破，如何利用人工智能來實現(xiàn)教學內容和教學方法的突破值得我們深思。

一、迎接智能教育的時代呼喚

（一）培養(yǎng)創(chuàng)新型人工智能高端人才

新一代移動網(wǎng)絡、普適計算、云計算技術可提供無處不在的網(wǎng)絡以及無所不及的計算空間，改變了人類的認知。未來，將是一個高度關聯(lián)、高度智能的世界，體力勞動、簡單機械勞動將被人工智能所取代。網(wǎng)絡就是現(xiàn)在學生的部分生活區(qū)，數(shù)字化生存是他們從小就開始的生存方式。日常生活，動動手指就可搞定；休閑娛樂，時時刻刻能實現(xiàn)；溝通交流，隨時隨地無障礙。可以說，今天的學生未來將從事更富于智慧與創(chuàng)意的工作。

（二）實現(xiàn)教學資源均衡化

雖然我國一直致力于平衡城鄉(xiāng)之間的教育資源，但由于各地教學環(huán)境、教學設備、教學資源的差異，很難實現(xiàn)城鄉(xiāng)教育平等。在這樣的大環(huán)境下，教師利用現(xiàn)代多媒體技術，能提高課堂效率，讓學生在有限的課堂中更直觀地感受書本外包羅萬象的知識；能實現(xiàn)專家老師現(xiàn)場授課轉播，讓學生身臨其境進行學習；能聯(lián)機主場、分場共同學習，相互督促……這樣一來，尤其對于教育質量相對落后、教育資源貧乏的地區(qū)，肯定是一大福音，實現(xiàn)教育資源均衡化。

（三）改變傳統(tǒng)教學模式

數(shù)學是一門邏輯性很強的學科，在傳統(tǒng)的數(shù)學課堂教學中，教學模式落后，教學手段刻板單一、枯燥，無法吸引學生的注意力，教學效果不盡如人意。由于條件限制，課堂上，教師一般按照教學大綱講授新知識，學生埋頭記重要知識點。這種“填鴨式”的教學法一味將知識生硬地灌輸給學生，不能巧妙地創(chuàng)設、模擬生活情境，學生作為“接收者”缺乏對知識的理解，“只知其然，而不知其所以然”，整個教學過程枯燥乏味，學生沒有學習數(shù)學的積極性和主動性，甚至產生厭倦的心理。而且教師無法及時地拓展到課外知識，學生接觸的課外資料不豐富，只能機械地接收被灌輸?shù)闹R點，這很不利于學生學習能力和思維能力的提高。而多媒體技術進入課堂，則可以改變傳統(tǒng)教學模式，提高教學效率。

二、人工智能對教學的作用

（一）豐富教學模式

運用人工智能系統(tǒng)，能豐富數(shù)學的教學模式，為課堂帶來新的改變，教師不再局限于積累式、分析式、以讀代講式的教學模式，能更靈活地調取數(shù)學資源，更多關注于學生的思維發(fā)展。我們還可以充分利用人工智能技術實現(xiàn)個性化教學情境，如AI 教學、AR 教學、VR 教學等，它能提供更加豐富的教育場景，進行情境模擬式教學，讓學生真正地體驗數(shù)學的魅力。教師還可以利用人工智能進行課堂訓練，比如計算、課外知識鏈接等游戲式檢測，還能在線進行批改作業(yè)或閱卷，從而減輕教師的工作負擔，能夠讓教師有更多的時間了解學生的真正需求，專注教育本身。

學?？山M織教師參加專業(yè)的人工智能操作培訓，改變教師的教學觀念。在課堂中，關注于學生是否自主接受新知識；利用白板、iPad 等現(xiàn)代科技產品輔助教學，及時檢查、發(fā)現(xiàn)學生數(shù)學思維能力是否提高，適時采取不同的教學模式進行整改，使課堂更具有趣味性。

（二）提升教學水平

隨著科學技術的不斷發(fā)展，智能化時代對小學數(shù)學教師提出了更高的要求，促進其不斷提高自身的專業(yè)素質和業(yè)務能力，以適應時代發(fā)展，提高課堂教學的質量。

對教師而言，提升教學水平需要翻閱大量的教學文獻、觀摩名家名師的課堂教學、撰寫真實的教學反思。而在智能時代，信息技術為教師節(jié)省了搜集、整理備課資料的時間，并讓教師能便捷地搜集到最新、最優(yōu)的教研信息，有效幫助教師提高教學水平。同時，學?？沙浞掷眯畔⒒脚_開展教學研討工作，發(fā)揮現(xiàn)代信息技術的優(yōu)勢，打破時間、空間的限制。比如，教師加入學科的QQ 群或者學術交流網(wǎng)站，利用零散的時間在網(wǎng)絡上學習優(yōu)秀執(zhí)教者的教學思路和教學經驗。還可以與其他教師進行交流，在交流中反思自身的不足，汲取他人豐富的教學經驗，以此來明確個人的發(fā)展方向，實施有針對性的自我提升計劃。

（三）促進教學個性化

世界上沒有兩片相同的葉子，每個孩子身上都有自己特有的個體差異。在《義務教育數(shù)學課程標準（2011年版）》中，數(shù)學課程的目標定位第一條就是獲得適應社會生活和進一步發(fā)展所必需的數(shù)學的基礎知識、基本技能、基本思想、基本活動經驗。傳統(tǒng)的數(shù)學教學會根據(jù)教學大綱采用一致的教學方式，這樣很不利于學生的個性化發(fā)展，與新課標提出的要求明顯不符。而智能時代，教師可通過人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算的感知計算、情感計算，真正讀懂學生在課堂上的得失，為學生精準匹配適合的教學。甚至，教師可以利用大數(shù)據(jù)分析，通過智能算法，記錄學生的過程性數(shù)據(jù)和結果性數(shù)據(jù)并匯總，生成可視化的能力圖譜，反饋給學生，并據(jù)此為他們提供個性化的學習資源，充分發(fā)揮學習者的主觀能動性。

（四）實現(xiàn)精準教研

囿于班級授課制中師資力量及教師精力的天然限制，現(xiàn)行教學無法全程跟蹤每一位學生的學習過程，也無法照顧到每一位學生的個體需要。而人工智能在這方面具有無法比擬的天然優(yōu)勢。作為小學數(shù)學教師，完全可以將人工智能作為教育管理與跟蹤分析的有力工具。

教師可以通過人工智能跟蹤學生的學習全過程，后臺自動搜集并智能處理、批量提供教師需要的相關數(shù)據(jù)：比如每一位學生的基礎知識掌握情況，每一位學生所學知識的內化吸收情況、知識的拓展運用能力等。教師掌握這樣詳盡的數(shù)據(jù)，通過簡單的分析，就能很清楚地了解學生學習過程中的薄弱環(huán)節(jié)，再對癥下藥給予個性化的點評、講授與練習，從而達到高效學習、有效提高的效果。

三、智能化教學的發(fā)展路徑

（一）“軟硬兼施”，架構智慧環(huán)境

1．積極配置，架構基礎環(huán)境

首先，學校要實現(xiàn)無線網(wǎng)絡的全面覆蓋，為智能化辦公、教學創(chuàng)造條件。其次，建設相應的智慧教室，用移動電腦取代原臺式PC主機，智慧教室配有液晶大屏電視、液晶投影、移動小車、小組分享屏等設備，實現(xiàn)教育App 的統(tǒng)一安裝、統(tǒng)一管理。第三，選擇購置合適的“智慧課堂”平臺，比如“一起作業(yè)”“思維導圖”“作業(yè)盒子”等適合學生進行簡單操作的學習平臺。第四，配置一定數(shù)量的智能終端。比如學生在上課時，能自帶平板設備進行學習，學校給教師配置教師移動設備，能實現(xiàn)移動辦公、移動教學。

2．教師培訓，提升專業(yè)水平

隨著人工智能與教育的融合發(fā)展逐漸深入，對教師的信息素養(yǎng)提出了前所未有的高要求。首先，強化教師對以人工智能為核心的新技術的學習和應用，幫助教師跟上技術發(fā)展與應用的步伐，促進教師職業(yè)身份的升級與發(fā)展，使教師在技術賦能的教學環(huán)境下成為具有創(chuàng)造性、適應性、合作性的問題解決者。其次，延伸與拓展人工智能技術解決問題的思維培養(yǎng)和能力養(yǎng)成。在人工智能視域下，教師不僅要利用技術來促進學生的學科學習，還需要重新思考教學內容的延伸和拓展，以及與跨學科教學的融合。最后，對教師進行技術賦能的教學能力培養(yǎng)，幫助教師掌握應用以人工智能為代表的信息技術支持學習。傳統(tǒng)的講授式課堂模式很難帶動學生對數(shù)學產生學習興趣，不利于學生的數(shù)學學習。因此，要變革傳統(tǒng)的數(shù)學課堂教學模式，發(fā)揮人工智能技術的優(yōu)勢，拓展學生解決問題的思維，將學生從知識的接收者轉變?yōu)橹R的生產者，實現(xiàn)人工智能技術和教育教學的深度融合。

3．家長引導，實現(xiàn)家校“互聯(lián)”

智能化教學的最終實施還需要家長的大力支持。學校可以先發(fā)放《告家長書》，告知家長部分學科、部分課堂將開展實踐研究，進一步探索以智能終端作為學習輔助工具提升學生學習力、創(chuàng)新力等，征求家長的建議，通過回執(zhí)單的反饋了解家長的意愿。也可讓家長當面進行咨詢，全面深入地溝通。在切實可行的條件下，學校要建立《學生使用iPad 規(guī)范制度》，確保用合理的制度規(guī)范學生使用智慧終端的管理。最后，學校一定要對家長開展培訓教育，實現(xiàn)家?！盎ヂ?lián)”，為學生能安全、規(guī)范地使用iPad 平板等智能設備疏通基本通道，提供持續(xù)保障。

（二）混合學習，創(chuàng)設智慧課堂

1．聚焦智慧課堂

智慧課堂與傳統(tǒng)課堂學習相比較，學生的數(shù)學學習更具有個性化、協(xié)作化、混合式特點，他們的思維也更具有建構性、思辨性、深度性特點。在傳統(tǒng)課堂中，教師的評價基本無法實現(xiàn)具有針對性、過程性、延展性，而這正是智慧課堂所獨有的。

第一，智慧課堂實現(xiàn)了學生自主知識管理。學生可以圍繞問題找到合適的途徑與方法，自主閱讀、理解、辨識、判斷，對獲取的信息資源進行分析整理。第二，智慧課堂引導學生開展分布與協(xié)作學習。教師創(chuàng)設民主平等的學習氛圍，引導學生進行對話交流、合作學習，在討論中解決問題。第三，智慧課堂開展基于數(shù)據(jù)的適合教學。在傳統(tǒng)的課堂中，由于教師經驗可靠性低，很難獲得科學依據(jù)，導致課堂反饋不及時，學生個性化學習難以實現(xiàn)。而在智慧課堂中，課前可準確預知教學的起點，課堂中可獲得數(shù)據(jù)、及時調整教學內容與策略，課后可評價學生的學習效果，提高教學質量。第四，實現(xiàn)學生學習的多方位延展。智慧學習環(huán)境為各類技術聯(lián)結提供便捷，以技術的延展性促進學習時空、學習體驗和評價方式三個方面的學習延展。學生可以利用微信、釘釘?shù)溶浖c教師進行面對面視頻，隨時隨地地學習，延展了學習時空，擴展了學習情境。學生利用智能終端和移動互聯(lián)的記錄功能，課堂可隨時觀察并記錄，課后可反復觀察并討論，延展了學習體驗，使之貫穿于學習全過程。教師利用“一起作業(yè)網(wǎng)”“班級優(yōu)化大師”等軟件發(fā)布學生的作業(yè)情況，家長參與評價，延展了評價方式，促進了學生深度學習。

2．搭建智慧課堂

基于BYOD，數(shù)學課堂學習的形式發(fā)生了巨大變化。以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術為手段，探索智能高效的智慧課堂的搭建，其最為突出的一個優(yōu)勢就是可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)上的海量信息資源實現(xiàn)小學數(shù)學教學課堂內容的豐盈。當堂檢測，助力教師及時調整教學策略。以《角的初步認識》一課為例。教師在課前發(fā)送習題，對學生具體答題的情況一目了然，便于有針對性地選擇講評。再比如教學《圓柱和圓錐的練習》一課，可以讓學生在紙上畫一個長方形，想象沿著其中的一邊旋轉會是什么圖形，學生想象后，為了驗證計算的結果，直接掃描學生所畫的長方形，通過AR 技術讓學生眼見為實，實現(xiàn)了真實信息和虛擬信息“無縫集成”，這是傳統(tǒng)教學環(huán)境下無法實現(xiàn)的。甚至，學生在自己思考的過程中，記錄下來知識點，及時、直接地將答案推送給教師進行批閱，實現(xiàn)實時交流、當堂檢測、即時反饋。

杜威曾說“今天的教育和老師不生活在未來，未來的學生將生活在過去！”教育教學要具有前瞻性，應該打破傳統(tǒng)的窠臼，更深入地從學習方式、教學模式和內容上匹配、適應未來社會的發(fā)展，以此拓寬學生的知識視野，并且?guī)椭鷮W生提高數(shù)學思維能力，為其后續(xù)的學習打下堅實的基礎。