課堂診斷系統(tǒng)助推教育管理與教師成長

【摘 要】利用人工智能超級專家系統(tǒng)的專用工具，能夠為教師提供精準(zhǔn)的課堂診斷，并且對教學(xué)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和個性化建議，從而實現(xiàn)專業(yè)引領(lǐng)。通過在線平臺促進(jìn)教師之間的深層次同伴互助；借助智能化的反思工具，使教師有針對性地引入資源并迭代升級，助推教育的過程管理。本文以課堂教學(xué)智慧評價系統(tǒng)CSMS為例，說明了AI技術(shù)突破傳統(tǒng)教研方式的局限，為教師的專業(yè)成長提供技術(shù)、組織和管理賦能，試圖為教育管理和教師專業(yè)發(fā)展提供新的視角和策略。

【關(guān)鍵詞】智能診斷；專家系統(tǒng)；CSMS系統(tǒng)；教師專業(yè)成長

【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）07-024-03

2024年政府工作報告將“人工智能+”行動提上議程，進(jìn)一步推動了人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和深入發(fā)展。人工智能不僅是開啟未來教育的關(guān)鍵，更是塑造教育未來發(fā)展的核心動力。以大數(shù)據(jù)分析為支撐的診斷系統(tǒng)，構(gòu)建了智能化的教育平臺，通過分析教學(xué)影像資料，助力教師進(jìn)行教學(xué)診斷、設(shè)計和改進(jìn)，推動教學(xué)數(shù)據(jù)的整合與共享，促進(jìn)教育的協(xié)同創(chuàng)新。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)的深度應(yīng)用，更是提高了智能診斷的精確度和效率，為教育教學(xué)決策提供了科學(xué)客觀的支持。人工智能技術(shù)在“專業(yè)引領(lǐng)、同伴互助和自我反思”三個方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，顯著增強(qiáng)了技術(shù)應(yīng)用、組織協(xié)作和管理創(chuàng)新的效能，成為推動教育管理與課堂教學(xué)數(shù)字化的新動力，為教師專業(yè)發(fā)展和教學(xué)管理創(chuàng)新提供了新的路徑。

“智能導(dǎo)師”引領(lǐng)專業(yè)發(fā)展

（1）教師成長依賴于專業(yè)的指導(dǎo)。歷年的國家義務(wù)教育質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對教育教學(xué)最有幫助的教研活動形式是“觀摩優(yōu)秀教師的課堂”“集體備課”“上公開課、示范課”；教研活動存在的問題排在前三位的包括“缺乏專業(yè)指導(dǎo)和優(yōu)秀課例”“教研深度不足”“缺乏整體教學(xué)規(guī)劃”。此外，對于部分教師參與國家級、省級培訓(xùn)機(jī)會較少，在培訓(xùn)中的參與度較低的現(xiàn)象，全面且針對性的專業(yè)指導(dǎo)成為了當(dāng)務(wù)之急。在“人工智能+”時代，每位教師都可能面臨新教學(xué)環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)，因此，專業(yè)引領(lǐng)成為幫助他們快速適應(yīng)、穩(wěn)步提升、穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵。AI超級專家系統(tǒng)整合了教育專家、技術(shù)應(yīng)用專家和學(xué)科名師的智慧和經(jīng)驗，能夠高效地進(jìn)行推理和解決復(fù)雜教育問題。因此，它在教育領(lǐng)域的重要性日益凸顯，并受到了廣泛的關(guān)注與重視。

（2）智能診斷凸顯“專家領(lǐng)導(dǎo)力”。智能診斷是AI超級專家系統(tǒng)的重要部分，能夠通過計算機(jī)智能程序模擬人類專家的專門知識和經(jīng)驗，通過語言、圖像識別、自然語言處理、伴隨式采集和多模態(tài)分析，提取語音、圖像、情緒起伏等多項有價值的數(shù)據(jù)，致力于挖掘數(shù)據(jù)價值，快速生成多維度、多角度的課堂觀察報告，幫助教師了解課堂的真實狀況。同時尋找數(shù)據(jù)賦能的應(yīng)用場景，并解決特定教育領(lǐng)域的實際問題[1]。這類系統(tǒng)匯集了全方位的教育知識和教學(xué)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，通過新數(shù)據(jù)的不斷輸入，使系統(tǒng)更具適應(yīng)性和廣泛性。因此，人工智能AI超級專家系統(tǒng)依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠突破時空限制，為教師提供多位專家級的“會診”，全面支持教師的專業(yè)發(fā)展，助力解決實際教學(xué)問題。隨著教師們的廣泛應(yīng)用和不斷反饋，這一系統(tǒng)的智能水平和功能也在持續(xù)優(yōu)化和提升。

（3）課堂教學(xué)智慧評價系統(tǒng)提供專業(yè)引領(lǐng)方案。廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃“5G+智慧教育”項目的“課堂教學(xué)智慧評價系統(tǒng)”（CSMS[2]，簡稱課堂診斷系統(tǒng)），由廣東省教育研究院聯(lián)合多家單位研發(fā)，借助華為的技術(shù)支持，實現(xiàn)了5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算與教育教學(xué)的深度融合。該系統(tǒng)運(yùn)用多種理論模型，對課堂教學(xué)進(jìn)行全面觀察、診斷與評價，生成大數(shù)據(jù)報告，幫助教師更全面、深入、量化地了解課堂教學(xué)中的目標(biāo)定位、課堂藝術(shù)、課堂調(diào)控、思維激發(fā)、評價反饋，以及學(xué)生的合作交流、學(xué)習(xí)體驗和目標(biāo)達(dá)成程度等。教師們通過分析報告，能夠更真實地認(rèn)識課堂教學(xué)，仿佛有許多隱形的教研員和專家在提供科學(xué)診斷與評價。例如，一位教師在使用CSMS系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)自己課堂上的講授時間過長，口頭禪的使用頻率也過高，感嘆道：“我終于發(fā)現(xiàn)了自己的盲點，以前從未意識到這些問題?！绷硪晃唤處煼答佌f：“課堂上學(xué)生思考問題的時間竟然如此短暫，我以后會更加重視激發(fā)學(xué)生的思維能力。”智慧診斷系統(tǒng)引領(lǐng)教師認(rèn)清課堂教學(xué)過程、關(guān)注教學(xué)過程存在的問題以及提供如何改變的教學(xué)策略。

“智能協(xié)作”加強(qiáng)同伴互助

（1）傳統(tǒng)教研可能產(chǎn)生技術(shù)與人文互動斷裂。教師成長過程中最簡單、最依賴的的方式是“同伴互助”。“同伴互助”有助于完善教師的知識結(jié)構(gòu)，實施資源共享，提升教師的專業(yè)水平。但校內(nèi)或片區(qū)教研，容易造成“近親繁殖”模式[3]。“網(wǎng)絡(luò)教研”拓展了同伴的范圍，但如果沒有創(chuàng)新機(jī)制，依然存在著問題：一是觀察者的感覺受限，對課堂的觀察與診斷受到許多制約；二是記錄的工具有限，難以面面俱到，缺乏深度與關(guān)聯(lián)；三是面對面的交流存在情面因素，對于發(fā)現(xiàn)的問題可能會“輕描淡寫”；四是網(wǎng)絡(luò)交流難以擴(kuò)展和迭代，容易陷入就事論事的陷阱，很難突破傳統(tǒng)教研的效能瓶頸。

（2）智能同伴助力消除技術(shù)與人文的隔閡。每當(dāng)教師使用智慧診斷系統(tǒng)時，平臺會收集相關(guān)數(shù)據(jù)并將其添加到數(shù)據(jù)庫中，隨著更多“同伴”不受時空限制地在系統(tǒng)內(nèi)“相遇”與相互“投喂”，個體的智慧與AI超級專家系統(tǒng)的智能相互融合，通過不斷的迭代和改進(jìn)，AI超級專家系統(tǒng)的智能水平不斷提升。這種互動和改進(jìn)的過程，讓教育教學(xué)中的AI超級專家系統(tǒng)發(fā)揮出了越來越明顯的作用。

通過系統(tǒng)平臺，可以實現(xiàn)實時互動、資源共享、問題討論和解決方案的共創(chuàng)。智慧診斷系統(tǒng)不僅突破了時空限制，還可實現(xiàn)對教育教學(xué)過程的全面監(jiān)控和分析，隨時隨地交流、分享教學(xué)經(jīng)驗和方法，共同解決教學(xué)中的問題。

（3）數(shù)字化教研促進(jìn)技術(shù)與人文的智慧融合。智慧診斷系統(tǒng)快速提供的報告，將會更全面、精準(zhǔn)和深入。一是能呈現(xiàn)多角度、多元性觀察分析的內(nèi)容；二是每項指標(biāo)都有常模參照，能比較精準(zhǔn)地描述差異所在；三是將課堂教學(xué)過程的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分解與歸納，例如，將課堂上的各種源數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、表觀數(shù)據(jù)、推斷數(shù)據(jù)和整合數(shù)據(jù)等，用于形成課堂教學(xué)的模式分析與教學(xué)評價指標(biāo)，這使得教育監(jiān)測與評價有據(jù)可依，大大彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教研的缺陷，為教育質(zhì)量的提升提供了有力的支持。

福田區(qū)中小學(xué)特別注重人工智能在教育教學(xué)、教育管理等環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，從自由參與到自主聯(lián)盟，再到由區(qū)監(jiān)測中心集中管理，不論是學(xué)校還是區(qū)教研員組織的教研活動，都自覺采用CSMS系統(tǒng)的課堂大數(shù)據(jù)分析報告，并從中挖掘共性問題、個性問題、基礎(chǔ)性問題、發(fā)展性問題，采取集中、分散等多樣的教研方式，開展各種主題研討，形成了一種新的1123數(shù)字化教研模型（圖1）。例如，針對教師“閱讀報告”存在疑惑，開展了“數(shù)據(jù)報告的解讀方法”互助式研討；依據(jù)普遍存在的“思維激發(fā)”短板問題，開展了“如何激發(fā)學(xué)生思維”的專題研討。在已有的教研活動中加入人工智能診斷報告分析，將人工智能與人類智慧融合，極大地增加了教研活動的針對性和有效性，對于教師的成長以及教育教學(xué)活動系統(tǒng)管理，將發(fā)揮強(qiáng)有力的助推作用。

圖1 深圳市福田區(qū)CSMS聯(lián)盟校形成的1123數(shù)字化教研模型

“智能導(dǎo)航”提升自我反思

（1）自我反思是教學(xué)優(yōu)化的基石。自我反思是教師專業(yè)成長的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它促使教師更好地了解自己、提高自我認(rèn)知能力，從而更好地應(yīng)對生活和工作中的各種挑戰(zhàn)。教師經(jīng)過“具體經(jīng)驗→觀察分析→抽象的重新概括→積極的驗證”過程，審視教學(xué)過程與教學(xué)效果，分析教學(xué)理念和行為，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，發(fā)現(xiàn)不足，改善教學(xué)行為，提升教學(xué)技能和策略，不斷進(jìn)行自我迭代升級。

（2）技術(shù)賦能增強(qiáng)反思效果。沒有技術(shù)支持的反思存在以下問題：一是缺乏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，難以形成系統(tǒng)化的記錄和分析；二是效率低，手工記錄和分析較為耗時，可能會限制反思的頻率和深度；三是難以回顧比較，長期積累的反思記錄可能難以檢索和比較；四是數(shù)據(jù)分析和可視化受限，難以進(jìn)行定量分析，視覺呈現(xiàn)較為困難，并影響對趨勢和模式的識別；五是缺乏實時反饋，可能會錯過即時自我評估和調(diào)整的機(jī)會；六是缺乏外部資源整合，技術(shù)工具可以方便地整合外部資源，如文獻(xiàn)、研究論文和在線課程，以豐富反思過程等。因此，提升反思效能必須依賴技術(shù)支持。

（3）AI專家系統(tǒng)能夠加強(qiáng)反思深度。智慧診斷系統(tǒng)為教師提供了全方位的支持，包括教學(xué)數(shù)據(jù)分析、反饋與建議、個性化學(xué)習(xí)資源、教學(xué)策略推薦、持續(xù)學(xué)習(xí)與成長支持等。這些功能不僅為教師的自我反思提供了豐富的內(nèi)容和多樣的方式，還提供了策略與資源，從而顯著提升自我反思的效率和深度。

例如，A教師通過CSMS系統(tǒng)的7次課例智能記錄與分析發(fā)現(xiàn)，課堂的“評價反饋”存在不穩(wěn)定問題，并開始反思如何提升教學(xué)評價能力。B教師在系統(tǒng)中設(shè)定個人目標(biāo)，并利用追蹤功能監(jiān)控進(jìn)度，系統(tǒng)定期提醒教師回顧目標(biāo)，并提供數(shù)據(jù)支持以評估達(dá)成目標(biāo)的進(jìn)展，不斷反思“教學(xué)改變一小步，教師成長一大步”“讓課堂可見，讓成長可期”。C教師記錄反思日志，與其他教師分享，通過社區(qū)交流獲得反饋和支持，促進(jìn)更深層次的自我反思。D教師通過對師生的語音、文字輸入進(jìn)行情感分析，識別師生情緒狀態(tài)，反思在面對挑戰(zhàn)時應(yīng)保持積極的心態(tài)。

教育管理的核心是通過組織協(xié)調(diào)教育資源，充分發(fā)揮教師在課堂上的主導(dǎo)作用，能夠更好地運(yùn)用各種資源以及教育條件的優(yōu)勢，從而高效地實現(xiàn)教育管理目標(biāo)。隨著人工智能技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，它在智能組織調(diào)配資源和引導(dǎo)教師專業(yè)發(fā)展中的作用正變得越來越重要。為了提高教學(xué)效率，教育主管部門不僅要充分利用中國特有的教研員制度，強(qiáng)化校本教研的功能，還要密切關(guān)注新技術(shù)的作用與影響。每當(dāng)出現(xiàn)可能提高教育效率的新技術(shù)時，教育主管部門要學(xué)會組織、協(xié)調(diào)引入和推廣相關(guān)的活動，以確保新技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用能夠更加深入和廣泛。例如，廣東省各級教育行政部門都在大力推廣和應(yīng)用“數(shù)字化賦能”相關(guān)的項目，課堂智能診斷系統(tǒng)已在全省多地開展課堂教學(xué)過程的監(jiān)測，為課程改革提供了數(shù)據(jù)和依據(jù)。正如教育部懷進(jìn)鵬部長所指出的，未來教育將致力于培養(yǎng)具備數(shù)字素養(yǎng)的教師，將人工智能技術(shù)融入教育教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，以提升教育質(zhì)量和效果。

雖然目前人工智能診斷系統(tǒng)尚存在不足，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和與教育的深度融合，它將為教育管理和教師專業(yè)成長提供更加智能化、個性化的支持。教師在享受人工智能帶來便利的同時，需保持對教育本質(zhì)的深刻理解和人文關(guān)懷，確保技術(shù)應(yīng)用不會偏離教育的核心價值。此外，教師應(yīng)不斷提高自身的數(shù)字素養(yǎng)，積極參與新技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，充分利用各種教育資源，隨時隨地以“潤物細(xì)無聲”的方式進(jìn)行教學(xué)活動，有效提高教學(xué)效率，以更好地適應(yīng)未來教育的發(fā)展，為學(xué)生的成長和發(fā)展創(chuàng)造更好的條件。

注：本文系深圳市2022年度教育規(guī)劃課題“中小學(xué)教師的職業(yè)特質(zhì)與勝任力研究——以深圳市為例”（課題編號：kyzj4p010）研究成果之一

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