人工智能賦能高質(zhì)量學(xué)習(xí)的前瞻性實踐研究

【項目簡介】

為落實高質(zhì)量減負增效，加強教育數(shù)字化治理能力，提升師生信息化素養(yǎng)服務(wù)及促進“雙減”工作落實落地，2022年，無錫市尚賢融創(chuàng)小學(xué)所在的經(jīng)濟開發(fā)區(qū)引入了一體化教育支撐平臺，通過構(gòu)建教育大數(shù)據(jù)分析模型引導(dǎo)和深化教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用建設(shè)，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的收集融合，將數(shù)據(jù)的價值充分應(yīng)用到學(xué)校管理、教學(xué)和學(xué)習(xí)的過程中。目前，AI聽說、創(chuàng)新課堂、AI體育、個性化作業(yè)等均已在各年級部署開展。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)主動性、信息化應(yīng)用水平均有顯著提升。與此同時，集團還建成近5000平米的無錫市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)人工智能教育基地，通過人工智能課程的學(xué)、研、教、賽，為項目研究提供了強有力的支撐。

摘要：無錫市尚賢融創(chuàng)小學(xué)以江蘇省基礎(chǔ)教育前瞻性項目為研究基礎(chǔ)，圍繞人工智能對教育領(lǐng)域的深刻影響，探索基于“深度融合，創(chuàng)新發(fā)展”的人工智能創(chuàng)新應(yīng)用，從人工智能賦能高質(zhì)量學(xué)習(xí)的創(chuàng)新實施路徑及前瞻性評價方式的角度，闡述人工智能賦能教育的創(chuàng)新應(yīng)用，突出數(shù)字資源在創(chuàng)新課堂營造、因材施教、個性化學(xué)習(xí)、教師教研過程中發(fā)揮的積極作用，以及數(shù)字化的總體評價、過程性評價和總結(jié)性評價等多維度評價方式對研究深入推進的支撐作用。

關(guān)鍵詞：人工智能；高質(zhì)量學(xué)習(xí)；數(shù)字資源

中圖分類號：G43 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2023）22-0033-04

*本文系江蘇省基礎(chǔ)教育前瞻性教學(xué)改革實驗項目“人工智能賦能高質(zhì)量學(xué)習(xí)的實踐研究”、無錫市“未來學(xué)習(xí)創(chuàng)新基地”項目“基于人工智能技術(shù)的教學(xué)創(chuàng)新研究”（WLJDXM50）的研究成果，江蘇省網(wǎng)絡(luò)名師工作室的實踐性成果。

收稿日期：2023-10-05

作者簡介：王佳，無錫市尚賢融創(chuàng)小學(xué)，副校長，高級教師，江蘇省網(wǎng)絡(luò)名師工作室領(lǐng)銜人，無錫市教科研先進個人，無錫市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)教學(xué)能手，江南大學(xué)人工智能與計算機學(xué)院校外合作指導(dǎo)教師，主要研究方向為現(xiàn)代教育技術(shù)賦能教育教學(xué)。

智慧教育是數(shù)字時代教育的新形態(tài)，是當前教育系統(tǒng)革新的有效推動力[1]。在科技日新月異的今天，人工智能（AI）已經(jīng)成為生活中不可或缺的一部分。它不僅改變了我們的生活方式，也正在深刻地影響著教育領(lǐng)域。特別是在高質(zhì)量學(xué)習(xí)方面，AI的應(yīng)用早已起步，且已經(jīng)展現(xiàn)出了巨大的潛力和價值。無錫市尚賢融創(chuàng)小學(xué)在強化大數(shù)據(jù)、算法及模型概念，增強賦能實效性的同時，創(chuàng)新了AI應(yīng)用場域。

一、人工智能賦能教育的時代背景及發(fā)展現(xiàn)狀

2022年2月8日，《教育部2022年工作要點》發(fā)布，提出積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，加快推進教育數(shù)字轉(zhuǎn)型和智能升級，探索大中小學(xué)智慧教室和智慧課堂建設(shè)，深化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間應(yīng)用，改進課堂教學(xué)模式和學(xué)生評價方式，強化數(shù)據(jù)挖掘和分析，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)的教育治理新模式。項目以“深度融合，創(chuàng)新發(fā)展”的人工智能創(chuàng)新應(yīng)用為研究方向，以人工智能賦能學(xué)校教育教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展為重點，以融合多學(xué)科現(xiàn)有課堂教學(xué)模式，加速資源平臺建設(shè)，突破既定課程目標邊界為目標，將智能化、融合式、數(shù)據(jù)型作為整個項目的技術(shù)核心，開拓創(chuàng)新初具智能時代特征的未來學(xué)習(xí)空間。

人工智能的引入正在改變學(xué)?，F(xiàn)有教育教學(xué)的面貌，以前所未有的速度提高了部分教育教學(xué)場景的學(xué)習(xí)效率，使教育更加個性化和智能化。僅2年時間，學(xué)校數(shù)字化轉(zhuǎn)型取得了豐碩成果，完成了智慧教育城域網(wǎng)建設(shè)項目、人工智能教育普及工作以及教育數(shù)字基座的打造。首先，新組建的城域網(wǎng)實現(xiàn)萬兆到校、無線覆蓋，確保了在運用AI創(chuàng)新課堂等項目進行課堂教學(xué)或?qū)嵺`活動時，不會因為延時而造成響應(yīng)延誤或數(shù)據(jù)反饋遲緩等問題。教師通過電腦發(fā)布隨堂練習(xí)，學(xué)生借助新型智能手寫設(shè)備，實現(xiàn)隨堂練習(xí)的書寫（主觀題）和按鍵作答（選擇題及判斷題），作答內(nèi)容自動上傳后臺進行識別與智能批改。其次，圍繞數(shù)據(jù)資源“匯聚、管理、治理、共享、挖掘、可視化”的發(fā)展主線，建設(shè)覆蓋數(shù)據(jù)全生命周期的一站式大數(shù)據(jù)治理平臺，實現(xiàn)消除數(shù)據(jù)孤島、規(guī)范數(shù)據(jù)標準、提高數(shù)據(jù)質(zhì)量、推動數(shù)據(jù)共享、挖掘數(shù)據(jù)價值的目標。再次，學(xué)校突破開發(fā)重構(gòu)數(shù)字型動態(tài)監(jiān)測，在前期經(jīng)驗基礎(chǔ)上，以多種建模方式，結(jié)合重要資源，分析已有數(shù)據(jù)、應(yīng)用場景任務(wù)完成率、實時動態(tài)節(jié)點行為抓取等數(shù)據(jù)，取代過往的單一數(shù)據(jù)來源的結(jié)果性評價。

二、人工智能賦能高質(zhì)量學(xué)習(xí)的創(chuàng)新實施路徑

人工智能技術(shù)的引入，豐富了課堂元素，優(yōu)化了授課方式，積累了學(xué)情數(shù)據(jù)，為課堂教學(xué)改革和學(xué)業(yè)減負增效提供了有效抓手和創(chuàng)新載體。

（一）人工智能賦能創(chuàng)新課堂

智慧課堂是技術(shù)發(fā)展與課堂教學(xué)整合應(yīng)用的產(chǎn)物，是利用人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)打造的智能高效的新型課堂[2]。AI作為教師的教學(xué)助手，圍繞教學(xué)全場景，借助教學(xué)助手，助力教學(xué)過程的減負增效。創(chuàng)新課堂最為突出的，是實現(xiàn)多向式課堂教學(xué)，實現(xiàn)課前、課中、課后全方位的學(xué)情監(jiān)測。其基于智能化教學(xué)或?qū)W習(xí)設(shè)備，豐富了課堂教學(xué)活動，如AI互動、仿真觀測、PBL探究、隨機組卷等，即時雙向反饋，實時掌握學(xué)情，及時動態(tài)調(diào)整，調(diào)配教學(xué)資源，實現(xiàn)個性化供給，以學(xué)生學(xué)習(xí)過程的豐富和優(yōu)化為目的，支持自適應(yīng)學(xué)習(xí)，從而最大限度促進學(xué)生有效學(xué)習(xí)。

此外，人工智能在教學(xué)行為本身方面的分析，突破了人類智慧的局限，運用演示實踐、數(shù)據(jù)采集、智能處理、可視化呈現(xiàn)等新型教學(xué)行為，實現(xiàn)智慧課堂中的游戲人機互動、AI展示、VR欣賞演示、AR情境模擬、5E教學(xué)等多種新型教學(xué)方法，創(chuàng)建更具針對性的“玩—學(xué)—創(chuàng)”教學(xué)模式。學(xué)生通過項目化學(xué)習(xí)、主題探究、課題研究等方式，融通虛擬世界與現(xiàn)實世界，將學(xué)習(xí)與現(xiàn)實生活緊密結(jié)合，學(xué)會解決真實生活中的問題，促進社會化能力的發(fā)展。該創(chuàng)新課堂已打造了100余節(jié)課例，并在省、市、區(qū)各級創(chuàng)新實踐課堂中進行了展示和推廣。以AI聽說為例，以往在3—9年級階段，英語教學(xué)大多重視聽、寫和理解能力的培養(yǎng)，忽視了口語教學(xué)，這造成了學(xué)生在高中階段對語音的辨識能力仍處低位，其口語表達及英語場景應(yīng)用能力較為缺乏。為此，我國在2017年版的高中課標中就提出，要在英語教學(xué)中綜合考查學(xué)生的語言運用能力。近年來，不少地區(qū)已經(jīng)采用人機對話的形式進行考試，引入了AI聽說項目，其中包括了英語聽說教考管理平臺以及終端設(shè)備。項目的中心平臺包含了測試所需的模擬測評系統(tǒng)，其中包括資源中心及評價分析系統(tǒng)、聽說測試系統(tǒng)等，實現(xiàn)聽說測試訓(xùn)練自動化。聽說智能教學(xué)系統(tǒng)則將互動教學(xué)作為聽說課堂的重要組成部分，針對授課內(nèi)容推送配套專項練習(xí)，同時還具備實時測評功能，由此在英語口語練習(xí)中，實現(xiàn)了創(chuàng)新資源供給，構(gòu)建了智慧化、標準化的英語聽說考試和教學(xué)環(huán)境。教研組還在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了基于人工智能的智能助教、智能學(xué)伴等教學(xué)應(yīng)用，實現(xiàn)“人機共教、人機共育”，進而真正提高教育教學(xué)質(zhì)量。

（二）人工智能賦能個性化學(xué)習(xí)

新課程、新教材、新高考背景下，教師需要完成從教書到育人的轉(zhuǎn)化，學(xué)生需要完成從淺度學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)化。而在現(xiàn)實中的大班教學(xué)和考試場景下，老師面臨講評時班級學(xué)情難掌握、輔導(dǎo)時個性錯因難定位等問題；學(xué)生面臨學(xué)情基礎(chǔ)不同，但作業(yè)千人一面等問題。學(xué)校推進的個性化學(xué)習(xí)，是基于校內(nèi)日常學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的記錄與分析，精準定位學(xué)生的薄弱知識點和錯因，結(jié)合智能硬件設(shè)備，為每位學(xué)生量身定制個性化學(xué)習(xí)方案，通過學(xué)生手冊以個性化推進的方式實施。

學(xué)生手冊由成長記錄、典例精講、必做模塊、選做模塊、拔高模塊五個部分組成。成長記錄展示學(xué)生歷次測驗成績、優(yōu)勢劣勢分析以及個人成績與班級成績的對比。典例精講是基于班級高頻錯題推薦的變式練習(xí)題，可用于教師試卷講評課和學(xué)生隨堂練習(xí)，幫助學(xué)生舉一反三。必做模塊是幫助學(xué)生查缺補漏、鞏固基礎(chǔ)的變式練習(xí)題。選做模塊是為學(xué)生在學(xué)有余力的情況下推薦的變式練習(xí)題，以幫助學(xué)生強化知識。拔高模塊以自主選擇性練習(xí)題為主，幫助學(xué)有余力的學(xué)生進一步拓展提升。

除此以外，個性化推送還涉及AI體育、AI心理教育等。以AI體育為例，以往學(xué)生的體育運動，往往需要在體育教師的引導(dǎo)或安排下，進行相關(guān)練習(xí)或比賽，這樣的組織形式較為單一，且受時間、場地、人員影響較大。在課間或其他課余時間段，學(xué)生很難自發(fā)組織，場地也長時間閑置。AI體育基于物聯(lián)攝像頭和人工智能運動視覺算法，對傳統(tǒng)操場進行智能化改造，無感、智能采集每位學(xué)生的運動過程數(shù)據(jù)，實現(xiàn)運動成績識別、動作分析，并提出改進建議，既輔助體育教師精準教學(xué)，又可以在無教師參與的情況下，自主組隊，通過揮手等識別方式進行跑、跳、引體向上等常規(guī)體育項目的練習(xí)或比賽。電子大屏能清晰顯示每位參與學(xué)生的成績，這樣不僅增加了學(xué)生參與的頻次，也讓運動本身成為了學(xué)生追求的一個游戲項目，使他們充滿積極性。在體育課堂教學(xué)時，利用智能穿戴設(shè)備采集學(xué)生課上的運動數(shù)據(jù)，實時展示每位學(xué)生的心率、運動強度、密度等指標，生成班級報告和個人報告，分析課堂教學(xué)情況，較好地解決了傳統(tǒng)體育教學(xué)“難量化、難記錄、難監(jiān)督、難分析”的問題。配合區(qū)、校兩級平臺，直觀展示區(qū)縣、學(xué)校體育教學(xué)、學(xué)生體測等各項數(shù)據(jù)，助力管理者掌握體育教學(xué)開展情況，了解學(xué)生體質(zhì)健康狀況及趨勢，提升區(qū)縣、學(xué)校整體數(shù)據(jù)觀測和治理能力。

（三）人工智能賦能AI教研

傳統(tǒng)的教研活動通常采用教師集中進行案例觀摩、授課說課、點評發(fā)言、相互交流、總結(jié)陳述等方式，存在參與人員有限、非本地人員參與不便、教研成果點狀分布等問題。

為提升教師信息化運用能力，無錫市經(jīng)開區(qū)打造和提升教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺，構(gòu)建線上線下、選學(xué)推送相結(jié)合的教師智能研修模式，探索建立教師發(fā)展測評系統(tǒng)，優(yōu)化培訓(xùn)成效評價，形成基于云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的區(qū)校聯(lián)動一體化互聯(lián)網(wǎng)+教研平臺。一方面，結(jié)合平臺的教研活動，細分了教研活動場景，創(chuàng)新了智能研修環(huán)境和形式，拓展了教研活動場域；另一方面，便捷調(diào)用教研實錄、語音轉(zhuǎn)寫、在線協(xié)同、基于大數(shù)據(jù)的精準教研等應(yīng)用，實現(xiàn)全場景研修，促使教研互動效率效能大幅度提升。實際應(yīng)用中，平臺為教師、教研員、學(xué)校管理人員和區(qū)縣教育管理人員提供服務(wù)，在研修、師訓(xùn)、科研、賽評等方面提供應(yīng)用場景，將各類活動、成果、工作室素材、監(jiān)管等組合為數(shù)據(jù)“聯(lián)盟”，融通教學(xué)教研場景，實現(xiàn)基于課堂教學(xué)實踐問題的精準教研，進而反哺教學(xué)實踐。以區(qū)本研修資源建設(shè)為例，建設(shè)教師研修成果資源中心，實現(xiàn)教研過程記錄數(shù)字化沉淀。教研成果規(guī)模化推廣是各區(qū)縣教科研發(fā)展的趨勢目標，由各學(xué)科教研員發(fā)起活動或互動項目，教師報名參與并上傳或參與交流，經(jīng)過學(xué)?；騾^(qū)縣一級的篩選和評審，實現(xiàn)資源匯聚，其后推廣和共享教研活動成果，鼓勵教師積極使用現(xiàn)有資源。同時提供接口，給予教師教學(xué)反思和自我提升表達空間或交流“聊天室”，切實為教師提升教學(xué)能力注入了新的活力。

三、人工智能賦能高質(zhì)量學(xué)習(xí)的前瞻性評價方式

評價，是反饋各項變革或轉(zhuǎn)型是否成功的有效手段。評價方式的確立，特別是具有一定前瞻性的評價呈現(xiàn)，需要基于目標定位的明確清晰和對過程的完整把握。

（一）大數(shù)據(jù)“畫像”呈現(xiàn)總體化評價

基于多維數(shù)據(jù)的學(xué)生個體畫像，是根據(jù)學(xué)生個體在多場景、多時段的實際表現(xiàn)，以數(shù)據(jù)的方式進行采集、挖掘、分析，形成全方面、全方位、全面性、全程式、全要素評價，形成課前、課上、課后、階段及期末總評的多階段評價方式，結(jié)合教師全息畫像、學(xué)?？冃гu價等，最終呈現(xiàn)學(xué)校、教師、學(xué)生精準的“三類畫像”數(shù)據(jù)。

（二）聚類分析呈現(xiàn)過程性評價

學(xué)生除年級、班級自然分類外，學(xué)校根據(jù)教師定向分析，以及階段呈現(xiàn)的學(xué)情實際，增加了AI智慧課堂組、AI創(chuàng)新課堂組、AI“雙減”實踐組等10余個特設(shè)類別，加入了學(xué)業(yè)成績、體質(zhì)健康、活動時間、特長展示等7個變量，由學(xué)校數(shù)字大腦進行變量群集合。經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、挖掘和分析，階段性地發(fā)布研究數(shù)據(jù)，并選擇性地與教研部門的描述性評價進行交叉驗證，進而形成對后續(xù)有參考意義的過程性評價資料。

（三）項目化成效呈現(xiàn)結(jié)果式評價

基于人工智能的創(chuàng)新課程項目實踐，以項目校為單位，其他學(xué)校作為參照組，在形成階段性數(shù)據(jù)后，及時進行成因分析和趨勢預(yù)估，以此對項目校進行下一步的嘗試預(yù)期和行動指引。項目中每一個子系統(tǒng)的算法從產(chǎn)生到優(yōu)化，再到校正，有多環(huán)節(jié)保障，以提升其后期的實踐效果。

人工智能賦能高質(zhì)量學(xué)習(xí)的實踐研究在創(chuàng)新教學(xué)模式、實現(xiàn)高效課堂、自主學(xué)習(xí)等方面已凸顯成效。隨著研究的深入和數(shù)據(jù)的充實，將不斷提升人工智能賦能高質(zhì)量學(xué)習(xí)的精準度和實效性，助力學(xué)校實現(xiàn)數(shù)字化教學(xué)治理。

參考文獻：

[1]胡欽太，林曉凡，王姝莉.智慧教育驅(qū)動的教育系統(tǒng)革新[J].中國遠程教育，2022（7）：14.

[2]劉邦奇.智慧課堂引領(lǐng)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型：趨勢、特征與實踐策略[J].電化教育研究，2023（8）：74.

責任編輯：趙赟