人工智能助力教育教學質量提升的路徑研究

隨著技術的不斷進步和社會需求的變化，人工智能（AI）在教育教學中的應用已經(jīng)成為推動教育現(xiàn)代化發(fā)展的重要力量。為教育教學帶來了前所未有的機遇，有助于解決教育中長期存在的問題，并推動教育向更高層次發(fā)展。2024年，教育部在《關于加強中小學人工智能教育的通知》明確指出，小學高年級段和初中階段側重理解和應用人工智能技術，統(tǒng)籌多學科，大力推進項目式，任務式教學。[1]中國未來的教育正朝數(shù)字化、信息化、高度個性化和多元化的方向發(fā)展，未來學校將在教育目標、教育方式、教育內容等方面發(fā)生根本性轉變。[2]人工智能如何在教育領域中發(fā)揮更大的作用，更好地促進教育教學的提升，對未來的教師教育教學、學校教育管理有著重大的挑戰(zhàn)。

一、人工智能在教育教學中的應用現(xiàn)狀及問題

隨著人工智能科技的不斷發(fā)展，以ChatGPT、Sora等為代表的語言、文生視頻大模型誕生，人工智能以其強大的改造能力在各個領域得到廣泛應用，包括醫(yī)療保健、金融、交通、教育等[3]。通常來講，人工智能技術通過收集和分析大量數(shù)據(jù)，從中學習模式和規(guī)律，以作出決策和執(zhí)行任務。人工智能在教育中應用將為學校、老師以及學生帶來更多的創(chuàng)新和改變。

在當前教育領域，人工智能（AI）技術的應用已經(jīng)廣泛滲透到校內外多個層面，其中在中小學教育階段的運用尤為顯著，已步入高度成熟階段，“AI+”教育解決方案已在眾多實際應用場景中得到實施。從不同教育階段的應用成熟度分析，中小學教育無論是在校內還是校外環(huán)境中的人工智能應用均展現(xiàn)出最高的成熟度。具體到校內應用，考試與評估系統(tǒng)的AI集成表現(xiàn)出最高的成熟度，其次是AI在教學過程中的應用。在精準教學方面，以希沃、鴻合為主流的智能化教學平臺，為基礎教育提供了豐富多樣的智能教育空間。例好，有道智慧教育為教師提供了智能化教學平臺；在智慧辦公與學科應用方面，訊飛星火用作解題和科普，九章大模型用作數(shù)學解題，易聽說用作英語口語練習，訊飛智文用作PPT生成，能夠提高教師的工作效率；在智能測評與管理方面，訊飛科大、鷗碼云閱卷平臺用作學生考務的智能監(jiān)控和測評，訊飛科大和佳發(fā)教育用作智能化的教育教學管理。其平臺應用現(xiàn)狀如圖所示。

盡管AI在小學教育中的應用帶來了許多積極的變化，但我們也應當注意到其潛在的挑戰(zhàn)。一方面，AI無法完全替代人類教師的角色，特別是在培養(yǎng)學生的綜合素質、創(chuàng)新能力和批判性思維方面，人工智能雖然能夠為不同類型學生提供不同的學習路徑，但往往是根據(jù)算法推薦，忽視了學生的興趣、情感和需求，而這些恰恰需要教師根據(jù)不同情境和自身經(jīng)驗更好地調節(jié)和引導學生。另一方面，隨著AI技術在教育領域的應用，教師的角色將從知識的傳授者轉變?yōu)橹笇д吆痛龠M者。這種轉變對教師提出了新的要求，同時也可能導致部分教師感到不安或排斥新技術。

綜上所述，人工智能正在基礎教育領域發(fā)揮著越來越重要的作用。通過提供個性化學習路徑、互動性學習工具、教師輔助功能和資源共享平臺，AI正在改變小學生的學習方式、教師的教學方式以及學校管理等各個方面。

二、人工智能提升教育教學質量的路徑

人工智能在基礎教育中的應用正逐漸成為現(xiàn)實。它不僅能夠幫助學生獲得更加個性化的學習體驗，還能夠為教師提供更多的支持工具，以提高教學質量和效率。要充分發(fā)揮人工智能在教育中的潛在作用，需要進一步促進教師個性化教學與學生個性化學習的協(xié)同發(fā)展、智能教學資源的開發(fā)與應用、教師角色的轉變與專業(yè)發(fā)展、教育教學管理的智能化和學校教育的集成化管控。

（一）教師個性化教學與學生個性化學習的協(xié)同發(fā)展

利用人工智能技術促進個性化教學與學習。學校和教師通過人工智能分析學生的學習數(shù)據(jù)和行為，能夠為每位學生提供定制化的學習路徑和資源，根據(jù)學生的學習習慣、能力水平和興趣特點進行個性化指導。這種個性化教學使學生能夠更有效地學習，提高學生的學習興趣和動力。同時，AI還能為教師提供實時反饋和數(shù)據(jù)支持，幫助其更好地了解學生的學習情況，調整教學策略，實現(xiàn)更高效的教學。個性化教學與學習的實施將促進教育的差異化發(fā)展，為每個學生提供更加貼合其需求和特點的教育服務。以英語學科的閱讀語篇為例，教師在AI助手上布置英語閱讀，利用AI助手在智能打分的基礎上，幫助學生糾正語音語調；同時，也能捕捉學生的學習情感，幫助教師智能分析出較難的語句，教師再根據(jù)AI助手的反饋展開詳細講解和個性化補充。

（二）智能教學資源的開發(fā)與應用

利用人工智能技術促進智能化教學資源的開發(fā)與利用。利用AI技術，可以開發(fā)智能化的教育軟件和工具，如智能教學系統(tǒng)、智能題庫等，能夠根據(jù)學生的學習情況和需求，自動統(tǒng)計學生錯題率，根據(jù)數(shù)據(jù)分析情況，提供個性化的學習資源和教學指導。利用智能教學資源輔助教師進行教學設計和課程規(guī)劃，對于學校教師現(xiàn)有的教育教學資源進行智能優(yōu)化，與時俱進，提高教學效率和質量。以“學生評語生成”為例，教師在AI助手上導入學生名單，對于不同學生，勾選有針對性的標簽，如小干部、運動競賽、書寫、努力進步等，AI助手將會根據(jù)教師的選擇個性化地輸出每個學生的評語。同時，AI助手還可以優(yōu)化教師手中的資源，更好地滿足學生個性化學習的需求，提升教育教學的水平和質量。以“多邊形的面積”為例，教師根據(jù)教學內容的特點向AI助手輸入指令“將平行四邊形沿高剪開，通過平移轉化成長方形”，AI助手將會自動生成平行四邊形轉化成長方形的動態(tài)過程，學生可以直觀地進行學習，同時也大大提高了教師的工作效率和教學效果。

（三）教師角色的轉變與專業(yè)發(fā)展

教師的專業(yè)發(fā)展也需要與人工智能技術的發(fā)展相適應，教師要轉變角色，成為開拓性、創(chuàng)新型、引領型教師。在此過程中，教師需要不斷學習和更新知識，掌握最新的教育技術和教學方法，更好地實現(xiàn)人機協(xié)同發(fā)展，利用人工智能技術解決教師日常工作中的重復性體力勞動和復雜性腦力勞動。同時，教師還需要培養(yǎng)自己的數(shù)據(jù)分析能力，能夠利用人工智能技術提供的數(shù)據(jù)，對學生的學習情況進行分析和評估，從而更好地指導學生學習。注重自身的創(chuàng)新能力和跨學科的綜合能力，不斷提升自己的教學水平，適應教育教學的變革和發(fā)展。以“信息化集團教學培訓”為例，學校定期組織教師進行信息化教學培訓，邀請人工智能領域的高校專家教授為教師開展培訓，讓教師在培訓的過程中學習到一定的信息化智能技術，結合自身的學科工作特點，更好地助力教育教學工作。

（四）教育教學管理的智能化

通過數(shù)據(jù)分析和預測模型，人工智能可以為學校領導提供決策支持，幫助學校領導層更好地規(guī)劃課程、分配教師、學生，實現(xiàn)資源的合理利用和平衡分配。通過智能監(jiān)控系統(tǒng)，學校管理者可以實時監(jiān)測教學進度和學生學習情況，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題[4]。同時，學生也可以通過智能化的學習平臺，獲得個性化的學習體驗和指導，提高學習動機和成績。以“學生社團開設與安排”為例，學校將考察指標導入AI智能助手，AI助手將學生日常的課堂參與次數(shù)、獲獎狀況、社團報名人數(shù)等信息進行綜合分析，在學期末自動生成出本學期社團的綜合報告，為學校領導或社團老師作出新的決策提供參考。

（五）學校教育的集成化管控

利用人工智能結合物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)BIM（建筑信息化模型）+ GIS（地理信息系統(tǒng)）聯(lián)合貫通，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析平臺的基礎上實現(xiàn)智能綜合、集成管控[5]。在設備資產(chǎn)管理方面，對校園設備資產(chǎn)進行可視化全生命周期管理，監(jiān)測設備資產(chǎn)狀態(tài)，進行設備采購、劃撥、維修、報廢等管理；在綜合運維管理方面，實現(xiàn)設備運行監(jiān)控和控制，可查閱設備所有屬性信息，實時監(jiān)控設備運行狀態(tài)、及時定位故障，進行能源運行管理。在應急處置應用方面，對火災等突發(fā)事件進行應急演練、處置指揮調度、進行監(jiān)聽和查詢分析等。以多媒體更換為例，各個教室負責人將本班多媒體使用年限、問題狀況輸入AI助手，AI助手根據(jù)各班多媒體的狀況結合計算機多媒體設備使用生命周期進行綜合排序，為學校后勤的采購、維修提供可供參考的依據(jù)。

信息化背景下，人工智能為教育教學提升開辟了多樣化、個性化的路徑。第一，AI可以根據(jù)學生的學習習慣、能力水平和興趣特點，提供定制化的學習內容和教學方式，實現(xiàn)個性化教育。第二，AI技術能夠智能化地分析學生的學習表現(xiàn)和需求，及時發(fā)現(xiàn)學習困難并提供針對性的輔助，提高學生的學習效果。第三，人工智能還可以構建虛擬教學環(huán)境，提供沉浸式的學習體驗，幫助學生更加直觀地理解知識。第四，AI技術還能為教師提供教學輔助工具，如智能評估系統(tǒng)和教學管理平臺，減輕教師的工作負擔，提升教學效率。第五，AI技術能結合物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對學校教育的集成化管控。綜上所述，人工智能助力教育教學提升的意義在于提供個性化學習、精準輔助、沉浸式體驗以及教師工作的智能化輔助，為教育注入更多活力與可能性。

本文系北京市教育科學“十四五”規(guī)劃2024年度一般課題“跨學科視域下小學數(shù)學主題學習活動的創(chuàng)新設計與評價研究”（課題號：CDDB24370）研究成果之一。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.教育部辦公廳印發(fā)《教育部部署加強中小學人工智能教育》的通知[EB/OL].（2024-12-02）[2024-12-18].http：//www.moe.gov.cn/jyb_ xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202412/t20241202_1165500.html.

[2]蘭國帥，杜水蓮，肖琪，等.人工智能賦能教育4.0：挑戰(zhàn)、潛能與案例——《塑造未來學習：人工智能在教育4.0中的作用》的要點與思考[J].開放教育研究，2024（04）：37-45.

[3]喻國明.關于生成式AI的發(fā)展與傳播領域革命的若干思考——2023年以來我的新傳播研究：論點與框架[J].新聞愛好者，2024（05）：7-8，15，1.

[4]石漢卿，郭麗君.基于大數(shù)據(jù)驅動的高職專業(yè)認證研究[J].職業(yè)教育研究，2024（05）：38-44.

[5]余勝泉.智能時代的未來教育愿景[J].人民論壇·學術前沿，2023（18）：32-43.

作者單位：北京市朝陽區(qū)實驗小學，北京市第八十中學嘉源分校