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人工智能赋能教育教学高质量发展的策略研究
摘要:通过个性化学习、教学智能化、教育管理精细化等机制,可以对教育教学进行高质量发展,满足学生的个性化学习需求,用人工智能根据学生的多方面信息设置学习路径、用自然语言技术向学生推送学习内容并根据学生的学习情况提供及时的评价和反馈;在教学决策、课件自动制作、教学评价等方面实现教学的智能化;还能通过学生的个性化发展规划、学生和教师管理、教育资源的共享和配置、教学决策分析等管理机制,实现教育管理的精细化;但发展过程中面临人工智能技术、教师、学生等方面的挑战;人工智能与安全技术优化与人文精神并重、教师专业发展与素养提升、培训,学生的素养提升与引导是破解挑战实现人工智能赋能教育教学的高质量发展的关键。
关键词:人工智能;教育教学;数据安全
一、人工智能赋能教育教学高质量发展的必要性
(一)人工智能促进教学个性化
人工智能可以根据学生的学习起点、学习能力、学习特点等信息,对每个学生分层设计学习方案,比如我们可以利用学习平台学习过程中的学习轨迹、在线考试的成绩、作业完成情况等来采集学生的学习习惯、薄弱内容等,对数学来说,有的学生代数掌握的还行,但几何就不行了,我们可以从简单几何内容开始讲练,逐渐增加到综合内容,没有统一的教学进度[1]。
借助自然语言处理技术,人工智能可以依据教学资源的内容为学生提供针对性、个性化的学习材料。以语言学习为例,可以为基础的英语学习者提供更多基础词汇和简单句法结构的练习材料,为英语水平较高且对商务英语有兴趣的学生提供商务英语写作、商务谈判口语等较高水平的学习资源。还可以根据学生的学习兴趣和爱好,比如文学、科学等,为学生推送拓展阅读材料,丰富学生的知识面和学习兴趣,使学习更适合学生的个人需求。
(二)人工智能提升教学智能化水平
人工智能可以为教师教学提供强大的智能服务,比如智能课件制作可以根据教师输入的教学目标、教学知识点等信息自动搜集整理适合教学目标的各种图片、视频、文件、案例等资源到课件中。譬如,教师在制作有关教学目标的课件时,可输入"课程名称:工业革命",智能课件可从海量的教育资源中自动选择与该教学目标相关的图片、视频文献片、电影纪录片片等,按一定的逻辑添加到课件中,节省了教师花大力气收集和组织教学资源的时间,让教师能把更多精力用在课程模式和教学内容方法和教学内容的研究等工作[2]。
基于大数据的人工智能能够为教师提供数据支持,例如,大数据可以帮助教师课程设计时如果大数据分析过去学生采用小组合作的学习方式完成这个项目任务的质量要优于传统教学,那么教师就可以酌情增加小组合作学习任务。在教学时,大数据还能够帮助教师为教学方法的斟酌选用提供参考,例如,如果大数据分析发现以往学生对某一节课的某一知识的掌握率偏低,那么在授课时老师就应该考虑适当放慢教学进度或采用合适的教学方法把这部分内容讲透。
人工智能能进行更全面、更客观、更动态的教学评价。传统的教学评价覆盖面窄,只能通过学生的考试成绩和任课老师的主观判断,而人工智能可以综合分析学生课堂、作业、线上学习等各方面学习的过程和数据,例如在对学生的综合素质评价中,系统可依据学生课堂讨论的主动发言情况、作业新意及完成时间、线上学习系统浏览的学习资源内容等综合分析,给出更详细的报告,如学生对知识的掌握、学生的学习态度、学习能力、创新意识等,为学生学习进步和教师改进教学方法提供更准确的参考[3]。
(三)人工智能助力教育管理精细化
学生在学校的行为轨迹,都可以通过人工智能的分析得到监测和管理。比如通过安防、学生一卡通等数据监测学生每天在学校的出勤情况、行走轨迹等。如果发现某学生连续几天在学校的图书馆停留时间较长且学习成绩呈上升趋势,可以推断出学生的学习能力在提高,学校可以给予学生更多的学习辅助和帮助,如参加学术交流、学术课题辅导等;如果监测到某学生在学校的出勤不稳定、行走轨迹不规律,有可能学生学习或生活上有问题,需要学校和学生及时交流和辅导、关心,因材施管,提高学生管理的有效性。
人工智能通过对教师的课堂教学过程数据(如课堂教学视频、教学评价数据)和教学成果数据(如学生的学习成果、教师的科学成果等)进行分析,综合全面地评价教师的教学质量,为教师评定、培训、考核等提供客观依据。如通过人工智能视频分析技术对教师的课堂教学视频进行分析,诊断教师课堂教学的教学教法多样性、教学语言有效性、课堂互动有效性等;同时通过对教师的教学成果数据,如所教班级学生平均成绩的发展趋势、学生在学科比赛中的成绩发展趋势等进行分析,为教师的绩效考核提供客观数据,为学校更好地管理教师、激励教师持续提升教学质量提供依据。
人工智能将赋能教育资源管理及分配。分析学校现有的各类教育资源如学校的图书、实验室、多媒体教室等的使用情况,再行重新分配和更新[4]。学校教育资源管理的精细化可以通过分析相关数据得到。例如,学校教育资源中的学校图书资源能够通过分析学校全体师生对学校各种书籍的借阅次数、借阅时间等相关信息预测学校师生对图书的需求程度,及时购买畅销书籍、将不受学校全体师生欢迎的书籍分类存放,实现图书资源的循环利用,既满足学校对教育资源的需求,又避免教育资源浪费。
二、人工智能赋能教育教学面临的挑战与问题
(一)技术层面
在人工智能赋能教育教学的过程中,由于存在数据安全和个人隐私、技术的准确和可靠、技术的可扩展性和兼容性问题,造成人工智能应用于教育教学的障碍。第一,人工智能运用于教育教学离不开大量的数据收集与分析,学生在学习的过程中涉及学生姓名、年龄、习惯、家庭背景等大量信息,与学生隐私密切相关。学生隐私可能存在被泄露的隐患,学生信息存储和传输过程中的信息安全存在风险。第二,人工智能技术虽然在不断发展,但应用于教育教学过程中的人工智能准确性与可靠性还不能完全符合教育教学的需求。智能教学系统中的语音识别与自然语言处理技术对学生提问的准确性与可靠性不高,给出的反馈与评价不准确,无法准确地对学生的学习状态进行监测,对学生的情绪与注意力状况的监测不准确,可能做出错误判断与反应,影响科学的教学决策[5]。最后,伴随着办学规模进一步扩大和教育教学需求的多样化,人工智能技术需要一定的可扩展性和兼容性来满足学校的技术升级、系统扩容和功能扩容的灵活性需求。然而,已有的一些人工智能教育产品与教育系统、平台的整合存在兼容性差、无法共享和交互数据、影响教育教学的完整性和衔接性问题,而且在学校升级扩容人工智能系统时也将面临兼容性与成本之间的取舍问题。
(二)师资队伍层面
随着人工智能技术在教育教学中的深入应用,教师在使用人工智能技术方面将面临人工智能技术的认知与接受程度、应用能力与专业发展、教师角色与教学理念的转变等方面的挑战。第一,部分教师对于人工智能的认知存在偏差和抵触情绪,认为人工智能将取代教师的工作,或无法适应新的技术环境,并对人工智能在教育教学中的应用持消极和否定的态度,这种不同的认知和态度会对学校有效应用人工智能技术产生不利影响[6]。第二、即使教师能认可并接受人工智能技术,但在具体的应用过程中也将会因自身应用人工智能技术的能力不足而出现无法使用人工智能工具对教学活动进行有效设计和管理、教学过程无法获得有效反馈、不能及时有效解决应用人工智能技术过程中出现的问题、无法及时对自身的专业知识和技能进行补充以适应新的教育教学的需求等而对自身的专业发展产生较高的要求。第三、人工智能技术的应用将使教师由原来的教育教学的引导者转变为学习活动的引导者、组织者、促进者。但这种转变将使教师的角色定位的转变将是一个复杂的过程,并要求教师树立新的教学理念和改变已有的教学方式[7]。有的教师因受传统教学模式的影响,思想固化,不能转变角色,影响教育教学质量的提高。
(三)大学生层面
人工智能助推教师专业化成长的问题在人工智能助推教师专业化成长的过程中,学生学习方面存在的问题会影响学生的学习乃至未来的发展。第一,学生在学习时表现出对人工智能学习的依赖。一方面,当遇到学习问题时,有的学生首先想到的是问人工智能辅导,而不是自己查资料、想办法、找答案,甚至在写作业时过分依赖人工智能学习工具,以至于写作水平得不到实质性的提高[8]。其次,人工智能的应用需要学生具备一定的信息素养和数字能力,比如能够熟练运用计算机和网络进行简单计算、能够高效利用网络学习资源、具有一定的网络安全意识等。由于不同地区、不同家庭背景的学生所具备的信息素养和数字能力的差异往往会比较大,这种数字能力的差异会导致学生无法应用人工智能进行学习,进一步加大教育不平等。最后,人工智能虽能为学生提供个性化的学习支持与指导,但人工智能是一种技术,没有人类的情感。部分学生可能会因与人工智能的长时间互动而感到孤独,缺乏情感与交流,影响其学习的积极性、主动性。学生在与人工智能互动的过程中可能会出现不能准确表达情感和交流不被回应的不良体验。
三、人工智能赋能教育教学高质量发展的机制构建
(一)加强技术优化与安全保障
技术优化与安全保障是在人工智能辅助教育教学的过程中保障其健康、良性发展的重要途径,对于提升教育教学质量、维护师生合法权益具有极其重要的作用。一方面,学校及教育机构应加强学生数据安全管理的制度建设及技术防护,通过加密、访问控制、数据备份及恢复等技术手段确保学生数据安全存储及传输,加强学生数据使用过程的管理,明确学生数据使用范围与使用权限,避免数据的不当使用。学校及教育机构还应当加强学生及教师数据安全意识教育,提升其保护学生数据的能力。另一方面,加强对人工智能技术的研究,不断优化算法及模型,提升人工智能技术在语音识别、自然语言处理、图像识别等方面的准确性及可靠性,如通过提升训练数据量、优化模型等提升智能教学系统对学习问题的理解能力及回答能力;加强人工智能系统测试及评估,及时发现及解决问题,确保系统正常运行[9]最后对基于人工智能开展产品开发教育提出了一些建议,认为基于人工智能开发教育产品应当注重产品的可扩展性,采取开放的体系结构和标准化的数据接口,易于与人工智能教育产品和外部教育平台集成与数据共享,并支持升级和扩展,降低学校维护和扩容的技术成本和难度,增强人工智能技术教育教学中应用的多样性和可持续性。
(二)重识教师专业发展与培训
教师专业成长与培训在人工智能辅助教育教学背景下有重要作用,无论是加强技术应用还是提升教育教学整体质量,加强教师专业成长与培训都是必须的路径。一方面,加强人工智能技术普及,通过组织人工智能 ΠQ 题讲座、培训会议、培训课程等活动将人工智能的基础知识、原理和应用的典型案例普及给教师,让教师认识到人工智能在教育教学过程中的价值和意义,减少对人工智能的误解和偏见,增强教师对人工智能的认同和接受程度。加强教师心理疏导和思想引导,降低教师对人工智能的误解和抵触情绪。另一方面,让教师参加人工智能技术培训,根据教师层次遴选相关层次的培训课程,培训内容包含人工智能工具与教学、人工智能设计与教学、人工智能学习与评估、人工智能教学案例分析、人工智能教学研究、人工智能教学评价、人工智能技术应用等,鼓励教师尝试进行人工智能辅助教学,在人工智能辅助教学过程中积累人工智能辅助教学经验,提升人工智能辅助技术应用能力。最后倡导教师树立以学生为中心的教学观,反思教师角色与教学职责,开展教学活动观察、教学活动案例、教学过程反思、教学方法探究等活动,探索人工智能环境下的教学方法、措施和策略,促进教师由教学的主导者向学习的组织者、促进者、引导者转变。
(三)培养学生素养提升与引导
在人工智能辅助下的教育教学过程中,对学生的素养培养以及正确引导是实现有效利用人工智能辅助促进学生能力最大发挥的重要保障。一方面在人工智能辅助学习中学习能力和自主意识的培养同等重要,教师可通过辅助学生制定学习计划、确立学习目标、选择学习资源等方法来培养学生学会学习,在教学过程中,教师应该积极引导学生勇于思考和探究,培养学生创新意识和问题解决能力,尽量避免学生过度依赖人工智能辅助工具,另一方面将信息素养和数字技能的培养纳入学校教育,积极开展相应的课程和培训如计算机应用基础、网络安全教育、数字信息检索与处理等,使学生具备一定的信息技术和网络安全的基本常识和积极引导学生正确使用人工智能工具辅助学习,提高学生的信息筛选、分析、应用等能力缩小数字鸿沟[10]。“最后要在人工智能教学系统中关注学生的情感和体验。因为教师可以与学生通过面对面交流、小组学习、课外活动等增强学生之间的交流与感情,弥补人工智能缺少感情的缺陷。同时教师可以通过优化人工智能系统的人机交互的设计,提升人工智能系统的易用性、友好性使人能够更加自然的与人工智能系统进行交互、交流、提高学生的体验与积极性。
四、结论
人工智能赋能教育教学是未来教育发展的必经之路,人工智能在实现教学的个性化、提高教学智能化水平、助力教育管理精细化等方面具有巨大的应用价值,为教育教学高质量发展提供了强大支撑。为更好地发挥人工智能赋能教育教学优势,克服其面临的挑战,从技术、教师、学生层面提出相关的对策,其中在技术层面对算法进行优化、加强数据安全保障、增强系统的可扩展性与兼容性;对教师层面的策略是加强人工智能知识培训、转变教学理念、提高教师的人工智能技术应用能力;对学生层面的策略是注重培养学生自主学习能力、信息素养和数字技能、关注学生情感关怀。
参考文献
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作者简介:胡俊俊(1991-),男,安徽六安人,硕士,讲师,从事马克思主义理论研究;程子航(2005-),男,安徽安庆人,本科,思想政治教育专业在读。
基金项目:阜阳师范大学校级本科教学工程课程思政研究项目:教育强国建设背景下高校课程思政高质量发展内涵与策略研究 (2025KCSZZX02);安徽省2025 年大学生创新训练计划项目:人工智能赋能思政课教学的实践路径研究(S202510371118);阜阳师范大学本科科研项目:人工智能赋能教育教学高质量发展(XSXM24-031)
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