人工智能在信息化2.0时代中小学教学模式中的应用与探讨

贾海峰

（吉林省教育学院吉林省基础教育网络信息中心吉林长春130022）

关键字：教育信息化；多元化教育；人工智能；人机共教

一、人工智能在当今教育领域发展与应用现状

（一）个性化、多元化是新时代教育的发展方向

教育已经发展到了信息化2.0 时代，传统的规模化、单一化、程序化的教育模式已经不能满足教育信息化时代对人才的培养需求，特别是青少年的教育体系模式。AI 技术现已成型，并在社会多个领域有了成型的应用模式，高效智能化的生产模式已经备受人们的关注和好评。社会在不断进步的同时也需要更多创新能力，人工智能领域对未来一些服务型行业有着一定的替代作用。机械化、标准化、程序化的服务都将在一定的时期被取代，只有具有一定的创新性和预见性的新型产业才能立于不败之地。［1］在当今的教育领域也是如此，未来人才要适应新时期新事物的教育发展模式，AI+教育有着广阔的发展空间和应用前景。

个性化的教育才有利于对人才进行创新性的培养。具有一定的创造性是对每一位创新型人才的必然要求。青少年学生在其成长体系中随着环境的变化，在性格、情感、兴趣、爱好、自我意识等关乎其自身发展的几个特征下都会表现出非常明显的变化，这个阶段充分决定了其自身创新性的发展。由此可见，因人而异的多元化发展需充分结合每个孩子自身的潜能，才能发挥其最大的创新力，同时在符合客观发展规律的前提下，选择最佳的方式来促进青少年的学习和成长。总之，个性化的教育模式是培养创新型人才的必然条件，个性化也将是未来教育模式的必然走向。

（二）人工智能是教育信息化2.0 时代在实践领域的坚实倡导者

教育在实践活动中才能够赋予一定的个性化。个性化学习需要有智能的信息平台体系和数据作为支撑，借助云平台、大数据进行收集和分析。依托信息化高度发展，在大数据、云计算等相关技术的支撑下，人工智能技术在社会的各个领域中已经崭露头角，体现出了巨大的优势。在教育领域人工智能通过机器学习、大数据的传导和信息共享，智能化的学习可达到专家级的水平。为此，人工智能+教育应用一方面可通过对学生学习行为的大数据进行海量的分析后，对每个学生的学习特点和自身诉求进行统计分析，形成一套行之有效的学习计划；另一方面又能够自动收集各类学习资源统筹结合，分类传送给每位有需求的学生，并推荐给教师。［2］由此可见，在人工智能技术的应用模式下，教育信息化2.0 时代的发展必将是一个高速的发展体系，智能化、个性化、具有实践性的教育体系必将有着良好的发展前景。

（三）人工智能+教育应用的发展现状

随着教育信息化应用的普及与推广，传统的教育教学模式迎来了一次深刻的变革，教育教学质量以及教育的公平性都得到了大幅度的提升，信息化到人工智能再延展到教育，并与其进行深度的结合，面临着巨大的挑战，具体表现为以下三个方面：

1.青少年学生对自身成长及需要学什么做什么缺乏深度的自我了解，信息化学习又有着独特的广阔性和便捷性，这样使得教师不能够充分掌握每一个学生的具体信息，也不能确保每一位学生都能够得到及时正确的指导。

2.教师在教学的过程中精力能力有限，无法精准定位到每一位学生在AI+教学模式下的情况，更多的是需要每位学生能够自主地去跟随老师的模式进行学习，课外能够运用智能化的设备和平台去自主学习，青少年学生在此时期的自控性和外界因素的多方诱惑也是一个值得去思考的问题。

3.大数据平台下的AI+教育必然要求各类教学机构能够有一个大型的智能化的管理平台以便支撑相应的业务开展，如何有效地进行数据的整合和管理以及普及智能化设备，建立大型的数据信息库达到智能化教学的目的，还仍需努力。

科技飞速发展，在小学教育阶段培养学生对人工智能的感知和认知，引导孩子们去利用技术，感受技术的乐趣，做人工智能的主导者，对人工智能的学习和利用有正确的观念，也是十分必要的。

二、人工智能与教育的结合

这里我们引入一个新的词汇EDAI 即Education+AI 的组合，我们称之为教育智能，这一完美的结合使得人工智能在教育领域大放异彩。

人工智能通过大数据分析和智能辅助为学生提供个性化的学习服务，根据不同学生的特点可以提供个性化、定制化的学习内容和学习方法以及学习模式，这样可以极大激发学生内心的学习欲望。在教育资源的优化和均衡方面，特别是面对当前新冠肺炎疫情的防疫要求，人工智能设备的在线直播课堂和视频会议发挥了重要的作用。通过可视化的视频画面图文声音并茂，与传统的面对面教学没什么太大的差别。

疫情期间，在线教育风生水起，在这个期间我们认识了人工智能设备进行在线会议和教学的重要作用，腾讯会议、钉钉、小鱼易连等极大地便利了我们的线上工作和学习。这样的网络课程模式也让师生有了一种足不出户焕然一新的感觉，是否能够成为疫情过后，乃至今后长期的一种异地和远程教学模式？人工智能技术应用于线上直播设备进行辅助式教学，是否已经得到了多数人的认可？答案是肯定的，这种新兴教学模式的智能化和便捷性已经逐步被绝大多数用户所接受。在人工智能时代的教育缓冲期，人工智能将会带给教师智力劳动的解放，教师能够有更多时间和精力关心学生心理和日常行为的变化，使得学生更加全面化地健康发展。

智能时代的到来要与教育进行紧密融合，教育要适应智能时代所带来的新需求。人工智能一定是要融入课程，这是其结合到教育领域的第一步。不远的将来在中小学教学中人工智能课程将和语文、数学、外语等一样成为重要的基础学科，它和信息技术课程有相似之处又有着不同的分支。

在以往的教学环境中学生与学生之间、学生与教师之间的互动和联系都较为紧密，学生与校园之间基本没什么联系和互动。人工智能完全可以精准地实现学生和校园的互动，通过智能化的设备教师足不出户坐在办公室就可以监测到每个学生到校情况、在教室的学习状态，通过大数据可以分析每个学生日常的活动轨迹和行为举止来判断学生个人的生活习惯和业余喜好等等。这就是智慧校园，将更加全面地实现学生德智体美劳的全面发展。

人工智能与教育的结合到底是如何实现的呢？其一，大数据是人工智能得以实现和运转的重要基础，我们要采用一种多维度、高密度、大容量的数据信息进行采集并进行处理，这涵盖了图形图像、语音、视频、传感等一系列的数据。其二，智能化的数据处理平台，高效地对采集的数据进行解读。其三，通过自然人机互动界面，这里有VR/AR，数据可视化，智能机器人和智能3D扫描打印等。［3］

在技术支持和认知上，随着人工智能技术的不断成熟，通过智能化的技术指导教师不仅能获得技术人员的及时支持，还能深度了解人工智能系统的各项功能，对全新的人工智能产品做出合理的评价和判断；同时，教师的能力结构也将发生一系列新的组合变化，AI技术的应用将激发教师外在的研究能力和教学方式方法，通过数据分析直观地提出一些更有针对性的问题，并引导和教育学生学习使用数据分析解决问题的方法。

在这些技术的基础上，需要有一个实践应用的情景模式。目前在EDAI 领域有四个主流的应用场景：

自主学习：自适应学习、练习模式、考试模式智能检测等。

智能学习教师：虚拟化的学习平台通过智能机器人进行精准的对话和学习解答。

商业模式：通过分析商业运转的成熟模式将其转化到教育领域中来，高效促进教育行业内部的运转和规划。

智能化系统：通过大数据对中小学前沿的考点和学科信息点进行分析，在升学和考学以及学科竞赛上形成专家系统数据库，使学生能够随时随地进行智能化学习。

人工智能+教育使教育变得更加可视化和多元化，这种教育模式使得学生在学习过程中变得生动有趣，大大激发了其学习的热情和活力，相较以往的黑板+习题化模式，人工智能明显具有巨大的发展潜力。信息化2.0 时代已经开始启动，人工智能与教育的结合也必将对中小学教学模式变革产生重要推动作用。

三、人工智能在教育领域中的应用实践与探索

在人工智能、云计算、大数据等先进技术的支撑下，一个教育场所就成为了一个拥有多个信息点的重要客户，而校内的每个学生则是这个大客户中的一员。通过建立“教+学+考+评+管”五位一体的智能化管理体系，在全国范围内的多个高校应用并给予实施。通过收集多所中小学的教学模式应用领域里的智能化教学、机器学习和智能管理系统，这三个方面衍生了一个人工智能模式下的教育体系。［4］

（一）智能化的教学管理平台

教师可以通过智能平台对每位学生上传的个人学习信息进行分析和总结，同时对每位学生在学习过程中出现的各类问题进行记录并为不同的学生进行合理的规划，制定学习计划、拟定学习方法、培养学习策略等等。

（二）智能学习系统的应用

智能系统涵盖了在线的教学资源、信息库习题库、在线微课、名师讲堂、智能模拟考试等平台，使学生在课上课后都能够智能化学习，接触到最前沿最新的知识点，便于自身学习成绩的测评和提升。［5］

（三）智能教学管理系统实施

平台可以服务于教学、辅助于教学、作用于教学，通过对教学多个场景进行模拟信息的采集和加工，达到信息的最大化利用和管理，这里包括了以下几点：

数据的采集；

数据的演示和分析；

通过对数据的监控、预测和模拟，便于管理者能够及时对学校进行有效的管理和相关政策的实施。

四、人工智能+教育遇到的问题

人工智能+教育目前还处在探索与发展的重要阶段，其长远发展需要不断进行一次又一次的变革，在发展的过程中也存在着几个需要解决的问题：

（一）在智能教育产品领域和智能技术上要做到精益求精，目前市场上各类针对教育的智能产品较为混乱，形态不一。

（二）人工智能与教育的结合毕竟是机器的智能，在物理层面的学习领域能够做到尽善尽美，但是教育是一个德智体美劳全面发展的体系，能够做到对学生的综合素质、身心健康、个人成长进行合理智能化安排的少之又少。

（三）智能化的决策部署也不能够真正做到因地制宜，也不能够完全适应教育场景的复杂多变，需要结合人的思维去部署决策。

五、人工智能+教育在信息化2.0 时代的发展趋势和建议

人工智能技术的快速发展，对未来教育领域体系也将产生结构化的变革，伴随着信息化和智能化的结合与发展，以下几个趋势和建议是可以肯定的：

未来的教育结合人工智能的同时也要体现出人的思维和能力，运用人机结合的思维模式，实现智能化的学习与发展。［6］

注意人才的培养和辅助，人工智能是一种辅助模式而不是决定模式，决定权还是在我们广大的教师手中。

人工智能要多从未来教育的多样性、个性化、适应性等几个方面去考虑，为不同的学习群体建立不同的学习规则模式，使得每一位学生都能够获得适合自己的学习资源。

人工智能应该充分利用大数据平台资源的实时性和丰富性，及时搜集最前沿的教育科学学习内容，以便使用教育的多元化场景，更好地使广大师生能够在其中受益，跟上时代的脚步，掌握最新的技能和本领。［7］

六、结语

人工智能+教育在信息化2.0 时代到来和启动之际必将在教育领域大放异彩，为传统学校的教育模式带来新的活力与生机，为教与学、教与管、学与思带来新的变革，使教育在不断的发展和变革的进程中持续地由具体的量变走向带有一定成果的质变。我们可以预见和想象到的是，学校将由传统的黑板笔墨的大班集体化的教学模式，逐步形成一种更加注重个性化和智能化、时刻以学生自身发展为准则的多元化学习模式。［8］随着人工智能的不断升级和进化，我们对学生的个性化教育（注重发展和成长并重）及因材施教将成为现实。