普通高中教育中的人工智能技術(shù)應(yīng)用與思考

【摘 要】隨著科技的飛速發(fā)展，人工智能（AI）技術(shù)已經(jīng)滲透到教育領(lǐng)域的各個(gè)層面。本文旨在根據(jù)人工智能在普通高中教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)人工智能技術(shù)在提升校長(zhǎng)管理力、提高教育教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教育公平以及促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展方面的潛在價(jià)值進(jìn)行研究和探討。全球范圍內(nèi)，已有多個(gè)成功案例證明了人工智能在教育中的有效性。如IBM的Watson Education平臺(tái)能夠分析學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和知識(shí)掌握情況，幫助教師深入洞察學(xué)生，以更好地支撐每位學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)；在國(guó)內(nèi)，阿里云助力創(chuàng)新打造的AIGC教育平臺(tái)，打造了產(chǎn)學(xué)研建設(shè)于一體的產(chǎn)教融合模式，有效提升了教育質(zhì)量和效率。這些案例表明，AI技術(shù)不僅可以幫助學(xué)生獲得更加個(gè)性化的教育體驗(yàn)，還能助力教師優(yōu)化教學(xué)方法，同時(shí)為教育管理者提供強(qiáng)大的決策支持工具。本文將結(jié)合自身實(shí)踐，進(jìn)一步探討目前人工智能在普通高中教育中的應(yīng)用情況，并對(duì)未來的發(fā)展進(jìn)行思考和展望。通過深入研究，我們希望為人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展提供有益的參考和啟示。

【關(guān)鍵詞】人工智能；高中教育；個(gè)性化學(xué)習(xí)；教育技術(shù)

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）08-092-03

2023年，以ChatGPT為代表的生成式人工智能，不僅為人類打開了一個(gè)豐富多彩、充滿創(chuàng)造力而又高效有序的新世界，而且將會(huì)持續(xù)延伸和變更。一場(chǎng)對(duì)傳統(tǒng)教育體系的全方位變革正在進(jìn)行，人工智能賦能的教育正在從教學(xué)、管理、評(píng)價(jià)等各個(gè)環(huán)節(jié)給傳統(tǒng)教育模式帶來顛覆性的變革。在普通高中教育中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠提高教學(xué)和管理效率，還能夠?yàn)閷W(xué)生提供更加個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)等。本文將探討人工智能在普通高中教育中的應(yīng)用情況，分析其優(yōu)勢(shì)與面臨的挑戰(zhàn)，并對(duì)其未來的發(fā)展進(jìn)行思考和展望。

人工智能在普通高中教育中的應(yīng)用實(shí)踐

1.建設(shè)靈動(dòng)多元的實(shí)踐空間，打造沉浸式的教學(xué)體驗(yàn)

針對(duì)普通高中學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)，教師需要有效創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生興趣。學(xué)校增設(shè)各類場(chǎng)館設(shè)施等，拓寬了課程實(shí)施的路徑和方法，為師生發(fā)展提供了全面多樣的實(shí)踐空間[1]。

在技術(shù)推進(jìn)過程中，學(xué)校已建成圖文信息中心實(shí)踐空間，并對(duì)硬件設(shè)施進(jìn)行全方位升級(jí)改造。圖文信息中心內(nèi)設(shè)紅學(xué)館、古籍館、國(guó)醫(yī)館、國(guó)防館等“八大主題館”，覆蓋大學(xué)14個(gè)學(xué)科門類。部分場(chǎng)館通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬真實(shí)世界的場(chǎng)景，與歷史跨時(shí)空對(duì)話，為學(xué)生提供沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和歷史事件重現(xiàn)方面尤其表現(xiàn)出巨大潛力。水木科創(chuàng)中心內(nèi)設(shè)物理微科研、機(jī)器人與無(wú)人機(jī)、小衛(wèi)星等系列館室。如在物理微科研空間內(nèi)，通過車牌識(shí)別的情境創(chuàng)設(shè)，解析圖像識(shí)別背后人工智能技術(shù)的秘密。項(xiàng)目通過介紹使用灰度化、二值化對(duì)采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并分別用SVM和DNN方法對(duì)車牌數(shù)字進(jìn)行識(shí)別，讓學(xué)生感受不同圖像識(shí)別算法之間的差異，進(jìn)一步剖析人工智能技術(shù)。學(xué)生藝術(shù)中心內(nèi)設(shè)音樂、書畫、篆刻等課程基地的各類專用智慧教室；學(xué)科創(chuàng)新中心內(nèi)設(shè)環(huán)境化學(xué)、植物組培、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)等數(shù)字創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室；學(xué)生發(fā)展中心設(shè)有個(gè)體及團(tuán)體輔導(dǎo)室、宣泄室、放松室、測(cè)評(píng)室等功能區(qū)，利用物聯(lián)網(wǎng)、AI等技術(shù)，將教學(xué)資源、學(xué)生行為數(shù)據(jù)和教學(xué)管理整合在一起，實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)的高效管理和個(gè)性化教學(xué)。

技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境，呈現(xiàn)出互聯(lián)互動(dòng)的教學(xué)新生態(tài)，實(shí)踐空間的建立，不僅立體化了學(xué)習(xí)資源，呈現(xiàn)飽滿的視覺感受，而且實(shí)現(xiàn)了靈動(dòng)的交流，增加了課堂吸引力，創(chuàng)造了協(xié)作學(xué)習(xí)的智慧模式，為課堂教學(xué)注入了活力。

2.培養(yǎng)“一專多能”的師資力量，提升專業(yè)化的育人能力

學(xué)校鼓勵(lì)各學(xué)科教師進(jìn)行交流與合作，形成跨學(xué)科的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，拓寬知識(shí)領(lǐng)域，增強(qiáng)多元化教學(xué)的能力，共同開發(fā)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)、校本學(xué)習(xí)等課程，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。AI時(shí)代，學(xué)校對(duì)接高校和科研院所，制定專項(xiàng)培訓(xùn)計(jì)劃，為教師提供定期的專業(yè)提升機(jī)會(huì)，以保持其專業(yè)知識(shí)的更新和深化，并通過與企業(yè)、行業(yè)專家的合作，組織實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，讓教師直接接觸技術(shù)、行業(yè)前沿，著力解決AI發(fā)展師資不足的難題，將實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)融入課堂教學(xué)中，提高教學(xué)的實(shí)用性和針對(duì)性。目前，創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、小衛(wèi)星等課程的指導(dǎo)教師經(jīng)過多學(xué)科、多層次專業(yè)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，迅速成長(zhǎng)，適應(yīng)了技術(shù)發(fā)展下專業(yè)化成長(zhǎng)的需求。

3.提供精準(zhǔn)智能的教學(xué)服務(wù)，挖掘多樣化的育人活力

在教學(xué)中，教師在知識(shí)掌握、認(rèn)知能力、情緒管理、生理素質(zhì)等方面的素質(zhì)參差不齊，運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析等技術(shù)，根據(jù)學(xué)生個(gè)性特征提供精準(zhǔn)的個(gè)性化教學(xué)服務(wù)，可以使教學(xué)達(dá)到智能化的狀態(tài)[2]?；谌斯ぶ悄艿慕虒W(xué)系統(tǒng)是未來課堂教學(xué)中有效彌補(bǔ)教師缺陷、激發(fā)教師潛能的關(guān)鍵性技術(shù)，同時(shí)也是提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率、促進(jìn)學(xué)習(xí)者能力發(fā)展的有效技術(shù)。

（1）激發(fā)教師潛能，不斷提升教學(xué)水平。目前，學(xué)校擁有一定數(shù)量的數(shù)字設(shè)備，如智慧黑板、班牌等終端設(shè)備，借助希沃和科大訊飛等智能信息系統(tǒng)，可以幫助教師進(jìn)行學(xué)情摸查，分析每位學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)和興趣點(diǎn)，從而更好地實(shí)現(xiàn)“以學(xué)定教”。通過數(shù)據(jù)分析，教師可以得出學(xué)情“診斷報(bào)告單”，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)或?qū)W案設(shè)計(jì)，提高備課的質(zhì)量和效率，亦能不斷改變?cè)瓉怼耙恢Х酃P講解、觀點(diǎn)陳舊老套”等現(xiàn)象。

學(xué)校試用的“個(gè)性化教學(xué)支持服務(wù)系統(tǒng)”是人工智能在個(gè)性化教學(xué)領(lǐng)域里的應(yīng)用體現(xiàn)。通過對(duì)講授者的特征分析（語(yǔ)言特征、行為特征和學(xué)習(xí)風(fēng)格特征），為管理者提供課程運(yùn)行可視化分析，以及符合其個(gè)人特征的授課者畫像可視化分析，所形成的畫像為教師的教學(xué)設(shè)計(jì)提供了有效的依據(jù)。

（2）合作交互學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。我們利用數(shù)據(jù)和算法的力量來讀懂學(xué)生、發(fā)現(xiàn)學(xué)生、服務(wù)學(xué)生，走向多元的教、學(xué)、考、評(píng)，幫助學(xué)生匹配學(xué)習(xí)伙伴和教師。依據(jù)大數(shù)據(jù)，向?qū)W生推送適配資源，為學(xué)生提供精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)支撐；以學(xué)生為主體，走向情境化、生態(tài)化和個(gè)性化的合作交互式學(xué)習(xí)。讓學(xué)生根據(jù)興趣選擇適合的課程，著力提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

4.形成全方位的過程性評(píng)價(jià)，強(qiáng)化整體化的生長(zhǎng)耐力

過程性評(píng)價(jià)能夠全過程、全方位地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)結(jié)果等進(jìn)行評(píng)價(jià)，讓學(xué)生能夠及時(shí)地掌握自己的學(xué)習(xí)情況。學(xué)校按照五育融合、多元發(fā)展的育人理念，研究開發(fā)了綜合素質(zhì)研究平臺(tái)，獲得國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。平臺(tái)在不斷使用中不斷改進(jìn)，引領(lǐng)學(xué)生全面而又有個(gè)性地發(fā)展，運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)成果的挖掘應(yīng)用。這樣，不僅能讓學(xué)生看到自己的成長(zhǎng)軌跡，發(fā)現(xiàn)自己的興趣和潛能，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展，而且能通過橫向比較，發(fā)現(xiàn)自己的薄弱與不足。同時(shí)，通過平臺(tái)對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)變得立體而生動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生主動(dòng)規(guī)劃自我、調(diào)整自我、完善自我、發(fā)展自我，涵蓋整個(gè)高中學(xué)習(xí)階段。

5.優(yōu)化一體化的管理模式，做好智慧化的校園服務(wù)

為著力提升學(xué)校管理的高度，學(xué)校借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，使教學(xué)管理更加智能化、科學(xué)化、精細(xì)化，形成家校協(xié)同、數(shù)據(jù)同步。借助人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)分析及可視化方法，學(xué)校構(gòu)建教學(xué)管理發(fā)展畫像分析，同時(shí)基于大數(shù)據(jù)的分析及預(yù)測(cè)功能發(fā)現(xiàn)影響管理的顯性和隱性關(guān)鍵問題，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策，實(shí)現(xiàn)高效率、高水平的管理。

（1）最優(yōu)化配置學(xué)校教學(xué)資源?；谌斯ぶ悄艿燃夹g(shù)所設(shè)計(jì)的智能排課系統(tǒng)，通過設(shè)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、教師安排、排課規(guī)則和約束條件，實(shí)現(xiàn)AI智能選排課、調(diào)代課和課時(shí)統(tǒng)計(jì)功能，能夠最大限度減少人工排課的工作量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)場(chǎng)地和教師資源的合理安排。學(xué)校利用智學(xué)網(wǎng)等智能測(cè)評(píng)系統(tǒng)，快速、高效、準(zhǔn)確地發(fā)布、批改、評(píng)價(jià)學(xué)生作業(yè)和練習(xí)考試等情況，提供即時(shí)反饋，幫助學(xué)生及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和存在的問題。同時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)問題整理，歸類生成錯(cuò)題集，形成過程性資料等。

（2）提供安全優(yōu)質(zhì)的校園服務(wù)。人工智能技術(shù)是構(gòu)建智慧校園的核心技術(shù)之一，它通過物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境的立體感知，如智能考勤、智能監(jiān)控、氣象監(jiān)測(cè)、湖水水質(zhì)監(jiān)測(cè)等，提供智慧型的一體化管理、教學(xué)、科研和生活服務(wù)。目前，學(xué)校搭建的校園周界報(bào)警系統(tǒng)可以保障校園的安全和隱私；縣域范圍建有云數(shù)據(jù)服務(wù)中心，其中三個(gè)信息系統(tǒng)應(yīng)用二級(jí)等保，有效為學(xué)校信息系統(tǒng)和數(shù)D8ZhYnE8Jo7SDdFD7QCgzvUgn2VmyEX7uAkgB8fXo8E=據(jù)安全保駕護(hù)航。食堂、氣象、水質(zhì)等智能化管理信息系統(tǒng)的建成，讓校園服務(wù)更加安全高效。

人工智能使校園管理變成一個(gè)從信息采集、分析研判、咨詢論證、規(guī)劃決策，到執(zhí)行監(jiān)控，再到反饋調(diào)整的過程化調(diào)整系統(tǒng)。同時(shí)人工智能也提供了廣泛而精準(zhǔn)的信息來源，使管理工作更加精準(zhǔn)，發(fā)揮決策輔助作用，便于進(jìn)行過程監(jiān)控和動(dòng)態(tài)調(diào)整，促進(jìn)了教育管理流程由碎片化走向集約化。

人工智能在普通高中教育中的發(fā)展思考

1.教師角色的轉(zhuǎn)變和專業(yè)發(fā)展需求

教師需要從傳統(tǒng)的知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)引導(dǎo)者和教育創(chuàng)新者[3]。因此，為了提升教師的數(shù)字化素養(yǎng)和人工智能應(yīng)用能力，一方面需要增加培訓(xùn)機(jī)會(huì)和平臺(tái)。通過各類國(guó)培、省培項(xiàng)目，打破原有信息技術(shù)教師參與此類培訓(xùn)的定勢(shì)，不限學(xué)科，讓更多教師參加數(shù)字化素養(yǎng)提升培訓(xùn)，選擇一部分其他學(xué)科優(yōu)秀教師參與，引領(lǐng)所有教師同步前進(jìn)。另一方面要優(yōu)化培訓(xùn)的組織形式和實(shí)踐內(nèi)容。在培訓(xùn)中，尤其是在AI發(fā)展的認(rèn)識(shí)和使用方面的培訓(xùn)，適當(dāng)減少理論培訓(xùn)，增加實(shí)操培訓(xùn)，讓教師利用AI技術(shù)進(jìn)行生成性教學(xué)資源、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景模擬、互動(dòng)教學(xué)、生成性學(xué)習(xí)資源供給、學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)等操作，提升教師利用AI轉(zhuǎn)變教育教學(xué)方式的意識(shí)和能力。

2.技術(shù)與教育實(shí)踐的有效結(jié)合問題

技術(shù)的不斷更新需要教育工作者不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)，同時(shí)也需要解決技術(shù)與教育實(shí)踐的有效結(jié)合問題。

（1）利用技術(shù)重塑課堂形態(tài)。我們需要設(shè)計(jì)出既具有高度可操作性又易于被接受的智能教育應(yīng)用場(chǎng)景，這些場(chǎng)景能夠?qū)⑷斯ぶ悄芗夹g(shù)與學(xué)科知識(shí)、專業(yè)培養(yǎng)和課程內(nèi)容深度融合，從而推動(dòng)教育體系的創(chuàng)新和升級(jí)，為學(xué)生提供一個(gè)更加豐富、互動(dòng)和個(gè)性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（2）利用技術(shù)創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式。在當(dāng)今這個(gè)日新月異的時(shí)代，技術(shù)創(chuàng)新已成為推動(dòng)學(xué)習(xí)方式變革的強(qiáng)大引擎。我們不僅要利用先進(jìn)的技術(shù)手段，打造個(gè)性化和互動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)習(xí)平臺(tái)，還要通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、在線協(xié)作等新型教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和批判性思維。這樣，學(xué)生不僅能在學(xué)習(xí)過程中掌握知識(shí)和技能，還能鍛煉解決問題的能力和養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣，為成為未來的創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

當(dāng)然，我們要警惕技術(shù)帶來的不確定因素，妥善處理個(gè)人數(shù)據(jù)，保護(hù)教師和學(xué)生隱私權(quán)。我們要認(rèn)識(shí)到技術(shù)的迭代和更新背后可能會(huì)引來的不確定因素，警惕技術(shù)對(duì)教學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)。

總結(jié)與展望

人工智能技術(shù)能夠提高校園管理的效率和安全性；幫助教師進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)，提高教學(xué)效果，使學(xué)生更有效地掌握知識(shí)；能夠不斷縮小不同地區(qū)、不同背景學(xué)生之間的教育資源差距，促進(jìn)教育公平；能夠促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化需求，幫助學(xué)生發(fā)展特長(zhǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和批判性思維。因此，人工智能技術(shù)在普通高中教育中的應(yīng)用具有巨大的潛力，但同時(shí)也面臨著技術(shù)、倫理和教育實(shí)踐等方面的挑戰(zhàn)。未來，我們要關(guān)注如何更好地整合人工智能技術(shù)與教育實(shí)踐，重視學(xué)生的素質(zhì)教育，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、創(chuàng)新思維、數(shù)字素養(yǎng)、學(xué)科交叉跨界能力以及終身學(xué)習(xí)能力。

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編 輯：徐靖程