人工智能助推教育數字化轉型路徑與實踐研究

周佳峰

【摘 要】隨著人工智能、大數據、物聯網等新興技術的發(fā)展，數字化成為未來可持續(xù)發(fā)展的重要力量。教育數字化轉型正是教育實現可持續(xù)和高質量發(fā)展的有效途徑與必然選擇。文章結合區(qū)域規(guī)?；逃龜底只瘜嵺`，提出以人工智能技術賦能教育數字化轉型的路徑，即建設“數字基座”，提升教育數字化治理能力；聚焦應用場景，推進教育過程數據化；提升教師數字素養(yǎng)，增強教育數字化轉型能力，三位一體推動基礎教育高質量發(fā)展。

【關鍵詞】人工智能 教育數字化轉型 路徑 數字基座

一、基礎教育數字化轉型現狀

從國家層面看，作為“數字中國戰(zhàn)略”的一部分，推進教育數字化轉型是貫徹國家戰(zhàn)略的應有之義。教育部黨組書記、部長懷進鵬在2022年全國教育工作會議上提出，實施國家教育數字化戰(zhàn)略行動?！督逃?022年工作要點》也將“實施教育數字化戰(zhàn)略行動”列為重點任務。教育部以建設國家智慧教育公共服務平臺為抓手，將資源數據中心建設和公共服務提供相結合，為學生學習、教師教學、學校管理和教育改革研究提供有力支撐，已經覆蓋全國31個?。ㄊ?、區(qū)）和新疆生產建設兵團，形成了世界第一大教育資源數字化中心和服務平臺，有效推動了教育數字化轉型和智能升級。

從研究層面看，部分專家對教育數字化轉型進行了深入研究。理論研究方面，例如，祝智庭等探析了教育數字化轉型的內涵、理論框架和核心要素框架、轉型實踐的基礎性場域、轉型的實用方略以及未來研究方向[1]；吳砥等指出當前國際教育數字化轉型關注重點為“基礎設施建設”“數字教育資源”“教育教學創(chuàng)新”“數字素養(yǎng)提升”“標準規(guī)范研制”“數字倫理安全”六個方面[2]。應用實踐研究方面，例如，周全以國家級信息化教學試驗區(qū)為例，闡述了以持續(xù)迭代為核心理念的教育數字化轉型路徑，并以基礎教育行政部門為例，提出推動基礎教育高質量發(fā)展的對策建議[3]。區(qū)域實踐探索方面，例如，張治等闡述了以上海寶山區(qū)為代表的數字化賦能教育教學模式變革的四條發(fā)展路徑[4]；田永健基于內蒙古教育公共服務平臺體系的教育實踐成效，探討了新基建賦能區(qū)域數字化轉型的實踐路徑[5]。

從地方實踐看，各地區(qū)都在積極探索教育數字化轉型落地的思路和模式。作為教育數字化轉型試點區(qū)的上海市發(fā)布《上海市教育數字化轉型實施方案（2021—2023）》，聚焦組織領導、“數字基座”、典型應用、安全保障等方面多維發(fā)力，構建教育數字化“新環(huán)境、新平臺、新模式、新評價”，推進教育更高層次的優(yōu)質均衡、個性多元。安徽省合肥市通過云網端“三位一體”建好數字基座，聚焦教學、評價、“雙減”和治理“四維應用”強化數據賦能，建立“覆蓋全市、統(tǒng)一標準、上線聯動、資源共享”的教育信息化發(fā)展體系，促進教育高質量發(fā)展?？傮w來看，教育數字化轉型實踐是系統(tǒng)化轉型，涉及基礎設施建設、教育數據治理、應用場景創(chuàng)新、數字化轉型能力提升等，雖然目前取得階段性進展，但是尚處于初步探索階段。

從實踐分析看，教育數字化轉型仍然面臨如下難題：一是建設中形成了應用的孤島、系統(tǒng)的孤島、數據的孤島，不同學校間的信息系統(tǒng)與資源平臺無法直接通信和調用。二是核心場景教學模式有待變革，部分學校仍以教師講授為主，或數字化教學模式單一，存在教學過程與數字化工具簡單“疊加”，并非有效“融合”。三是教師數字素養(yǎng)有待提升，部分中小學教師對于數字工具和資源的應用較為表面化，教學觀念亟待轉變，應用水平還需提高[6]。因此，需要共建良性機制，充分發(fā)揮新技術優(yōu)勢，賦能教育教學，推動教育全要素、全流程、全業(yè)務和全領域的數字化轉型，促進教育公平、提高教育質量。

二、新技術的突破為教育數字化轉型提供支撐

要推動基礎教育數字化轉型，促進教育高質量發(fā)展，需要技術突破三個關鍵要素。

一是要能對復雜學情做診斷，進行個性化推薦，為學生學習減負增效。第一，OCR技術，要把圖片變成機器可以理解的“文字”，尤其是復雜公式的精準識別，這為機器分析學生的學習數據奠定了基礎；第二，閱讀理解能力，使得機器可以學習多個領域的知識，同時能夠綜合運用知識和常識進行推理；第三，主觀題評分技術，當前，文科主觀題評分技術2021年已在12個省份高考中規(guī)模使用，并在雅思英語口語和作文評分中超過人工評閱水平。

二是要能提升學習興趣，降低學生學業(yè)壓力，促進學生全面發(fā)展。第一，語音合成、口語評測、機器翻譯等人工智能核心技術已經成熟，進而提升學生溝通能力和社交能力；第二，業(yè)界領先的體育運動狀態(tài)分析與動作識別、場地自動標定與成績判定等技術，能實現運動違規(guī)診斷生成個性化運動處方，激發(fā)體育教學活力；第三，利用語言、語音、表情等多模態(tài)信息自主研發(fā)的多模深度知識推理算法，逐步形成“家、校、社、醫(yī)”四位一體的青少年心理健康篩查、預警、干預與追蹤體系，能有效幫助學生降低壓力和焦慮，實現學生身心健康發(fā)展。

三是要實現教育全要素、全流程、全業(yè)務、全領域數據應接盡接、互聯互通，實現數據業(yè)務化。第一，平臺具備商務智能（BI）能力、數據集成能力、數據資產管理能力；第二，平臺具備海量多模態(tài)數據存儲和離線批處理與低延遲實時計算能力；第三，平臺具備建立和評價自身數據管理能力。

三、人工智能助力基礎教育數字化轉型路徑與實踐

黨的二十大報告首次將教育、科技、人才三位一體統(tǒng)一部署，單獨成章，就是凝聚合力更好地為教育高質量發(fā)展提供全要素、全鏈條的支撐。技術與教育教學實際相結合，可以提供因材施教解決方案，能將教育過程化的各種場景信息轉換成可以支撐教育服務的大數據，促進教育業(yè)態(tài)創(chuàng)新，實現教育公平和質量提升的新突破。

1. 建設“數字基座”，提升教育數字化治理水平

數據是促進教育變革的核心要素，也是推動教育數字化轉型的重要驅動力。因此，推進基礎教育數字化轉型，首要任務是建設“數字基座”。

一是完善頂層設計。建立統(tǒng)一的信息網絡、平臺體系、數字資源、智慧校園、創(chuàng)新應用、可信安全等方面的標準規(guī)范體系；建立數據標準規(guī)范，通過統(tǒng)一數據標準、統(tǒng)一數據管理、統(tǒng)一安全防范，實現教師、學生及教育治理等數字空間全連接，為教育數字化轉型奠定堅實的基礎。

二是筑牢“數字基座”?！皵底只辈粌H要實現各類應用的互通，還要對各類應用進行統(tǒng)一管理和數據的統(tǒng)一治理。針對基礎教育教學特點，打破線上線下、課上課下、校內校外等時空界限，建設開放共享、數據互通、應用聯動、資源協(xié)同的教育“數字基座”，實現教學、教研、評價、學習、管理數據的無感式、伴隨式收集和互聯互通。

三是依托“數字基座”構建統(tǒng)一、科學、可視化的現代教育治理信息系統(tǒng)，持續(xù)優(yōu)化學校、教師、學生等管理信息系統(tǒng)效能，創(chuàng)新性地探索和應用數據駕駛艙、數據可視化等，推動教育治理智能化。例如，建設各級教育督導管理系統(tǒng)，監(jiān)測評估義務教育優(yōu)質均衡發(fā)展等情況；建設學生綜合評價系統(tǒng)，實現全流程、全要素評價，促進科學決策，提高管理服務效率。

四是服務民生熱點，聚焦學位預測、招生入學、體質健康等熱點開展信息整合和需求預測，提高服務效率。強化合規(guī)應用，加快構建數字安全保障體系，加強數據安全與師生隱私保護，形成與基礎教育數字化轉型相適應的安全格局。例如，安徽省基于“皖教云”構建縱向貫通、橫向聯通的智慧學校生態(tài)，接入招生、學籍管理等28個系統(tǒng)，匯聚數據6.3億條，累計服務超15億人次，累計錄入學生成長記錄1.66億條，實現學生素質綜合評價和學校辦學質量的動態(tài)管理。

2. 聚焦應用場景，推進教育過程數據化

新時代背景下教育數字化轉型更加強調以人為本，圍繞“立德樹人”構建數字化、科學化、終身化教育體系；更加注重應用為王，構建教育新生態(tài)，服務差異化教學、個性化學習和精細化管理；更加凸顯技術賦能，促進新興技術與教育深度融合，助力實現“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會[7]。

第一，創(chuàng)新教與學方式，教學減負增效?；谥悄芙K端創(chuàng)設立體化智慧環(huán)境，課前，教師可以基于可視化學情報告掌握學情，精準教學設計；課中，教師可以靈活調用各類資源、創(chuàng)設適合的教學情境，開展多樣化課堂互動，伴隨式采集學習數據，動態(tài)調整教學策略，形成“以學生為中心”的教學新模式；課后，系統(tǒng)匯聚全場景動態(tài)數據，生成含作業(yè)時長、知識點掌握情況、學科核心素養(yǎng)發(fā)展等多維度學情報告，實現一生一作業(yè)，提升學生學習質量和效率。安徽省蚌埠市江淮智慧教育研究院與科大訊飛跟蹤了蚌埠1432名教師常態(tài)化應用情況，研究表明：智能終端能幫助教師減少33%的備課時間，減少89%的作文、誦讀等作業(yè)批改，提升35.95%作業(yè)講評針對性；同時，充分考慮每個學生特點，深度分析過程性數據，構建班級、個人學情畫像，智能推送差異化、個性化的教育資源分層推薦，幫助學生減少58%的低效重復練習，讓學生從題海中走出來，使學生焦慮情緒下降20%，學習興趣提升30%。此外，集團校、鄉(xiāng)村學校依托跨域能整合優(yōu)質資源，實現結對協(xié)作式教學和異地備課、教學、學情、資源、作業(yè)“五同步”，讓優(yōu)質教學資源和師資資源進行更大范圍共享，有效縮小校際、城鄉(xiāng)差異，實現教育公平。

第二，賦能五育并舉，促進學生全面發(fā)展。學業(yè)減負提質能讓學生有更多時間參加體育、藝術、勞動等課程，培養(yǎng)創(chuàng)造力，實現全面發(fā)展。在心理健康方面，通過AI多模態(tài)篩查技術，動態(tài)監(jiān)測學生各種心理壓力變化，人機互動自主減壓，跟蹤應用數據發(fā)現：學生抑郁狀態(tài)識別準確率達到91.2%，學校心理篩查準確率提升30%，學生對自助心理干預方案認可度達到82%；持續(xù)使用五個月后，高水平壓力學生人數占比下降17%。在體育方面，通過計算機視覺技術融合傳感技術，實現運動結果診斷、姿態(tài)識別與違規(guī)動作診斷，生成運動畫像和個性化運動處方，指導科學訓練。目前，已累計開展115萬人次測評，幫助學生立定跳遠、跑步等運動成績平均提升13.7%，學校國家體測優(yōu)秀率平均提升12%。

3. 提升教師數字素養(yǎng)，增強數字化轉型能力

具有數字素養(yǎng)的教師隊伍是教育數字化發(fā)展的前提和關鍵。在教育數字化轉型過程中，提升教師數字素養(yǎng)，需要構建教師畫像，改進教師研修模式，實現教學、研訓一體。

第一，形成教師畫像。構建教師成長數據庫，將過程評價與結果評價相結合，挖掘與分析教師個體特征，制訂個性化的發(fā)展方式，快速提升教師專業(yè)水平。例如，安徽省蚌埠市建立“市—區(qū)—?！比壗處煍底謾n案，實現教師基礎信息、教學、教研、培訓、課題等全過程記錄，構建教師能力畫像，分析教師專業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢與不足，為區(qū)域教師引進和流動提供決策支撐，已陸續(xù)整理約3萬份教師數字檔案，覆蓋93.45%的教師群體。

第二，優(yōu)化教師研修資源。以教師核心素養(yǎng)培養(yǎng)為導向，確定不同層次、不同類型、不同發(fā)展階段的教師數字化學習資源框架，區(qū)域層面，應開展講座、研討、優(yōu)質課展示、教學比賽等多種形式的教師數字素養(yǎng)培訓活動，開設數字技術與學科教學融合的線上、線下課程[6]，建成服務教師學習、資源智能推送、教師自主選學的研修資源公共服務支撐。

第三，創(chuàng)新智能研修模式。建設智能研修平臺，為教師自主發(fā)展與精準培訓提供研修服務，包括通過網絡平臺組織線上集體備課、聽評課、專題研討、項目式培訓等活動，通過網絡名師工作室建立研修共同體常態(tài)化研修機制等，幫助教師發(fā)展數字化時代新能力、適應新要求。例如，北京市東城區(qū)建設了智慧教研平臺，實現教研和教、學、評、管場景間的全面融合，創(chuàng)新教研形式，構建“三級四類”線上工作室188個，形成工作室群形態(tài)的網絡研修共同體，輻射市、區(qū)、校三級體系，助力教師專業(yè)成長和區(qū)域教育高質量發(fā)展，目前，已開展單年級學科、全學段學科、跨學科、跨區(qū)域四類混合式教研活動4023場。

加快推進教育數字化轉型，是我國教育高質量發(fā)展的選擇，也是教育領域為數字中國建設培養(yǎng)人才的有力舉措。因此，我們要發(fā)揮人工智能技術優(yōu)勢，加快推進基礎教育數字化轉型工作。一是建議國家層面要加快教育數字化轉型標準制訂，各區(qū)域要統(tǒng)籌整體實施規(guī)劃，確保有效落地；二是應積極建設教育“數字基座”，實現不同系統(tǒng)、不同類型業(yè)務數據應接盡接、互聯互通，實現教育從管理走向治理，為數字化轉型夯實基礎；三是建議通過開展教育數字化轉型實驗區(qū)遴選工作，通過機制創(chuàng)新、資金配套、技術支持等保障措施，打造區(qū)域教育數字化轉型樣板，形成教學、評價、治理等多場景數字化轉型方法與模式，通過現場會、優(yōu)秀案例等形式，為更多地區(qū)教育數字化轉型提供示范、指導，加快教育數字化戰(zhàn)略行動的落實。

參考文獻

[1] 祝智庭，胡姣.教育數字化轉型的實踐邏輯與發(fā)展機遇[J].電化教育研究，2022，43（1）：5-15.

[2] 吳砥，李環(huán)，尉小榮.教育數字化轉型：國際背景、發(fā)展需求與推進路徑[J].中國遠程教育，2022（7）：21-27 +58+79.

[3] 周全.數字化轉型賦能基礎教育高質量發(fā)展路徑研究——以國家級信息化教學實驗區(qū)為例[J].中國電化研究，2022（11）：53-60.

[4] 張治，戴蘊秋.基于“教育大腦”的智能治理——上海寶山區(qū)教育數字化轉型實踐探索[J].中國教育信息化，2022，28（6）：64-69.

[5] 田永健.教育新基建賦能省域智慧教育平臺體系發(fā)展的研究與實踐——內蒙古教育公共服務平臺體系演講歷程和經驗成效[J].中國電化教育，2022（8）：106-110.

[6] 吳砥.提升師生數字素養(yǎng) 加速教育數字化轉型[N].中國教育報，2022-12-15（2）.

[7] 徐向梅.深入推進教育數字化轉型[N].經濟日報，2022-09-09（11）.

（作者系科大訊飛股份有限公司副總裁）

責任編輯：李莎