人工智能 助力教师教学创新

人工智能正在引领新一轮的科技革命和产业变革，以前所未有的速度对产业结构、社会生活等产生影响。随着人工智能技术落地教育领域，传统教育正在经历一场以人工智能技术为动力、以个性化教育为灵魂的人工智能教育变革，以人工智能技术创新教师教学正成为当前破解教师专业发展困境的新途径。面对新技术带来的冲击，教师需要关注政策导向、关注教与学环境的转变、关注教学构成要素的改变，迎接新挑战，找准着力点，完成角色重塑，实现更加全面、更加个性化的教学，使教学更加高效、更加快乐。

郭绍青 西北师范大学教授、互联网教育数据学习分析技术国家地方联合工程实验室主任、教育部教育信息化专家组成员

人工智能正在引领新一轮的科技革命和产业变革，以前所未有的速度对产业结构、社会生活等产生影响。随着人工智能技术落地教育领域，传统教育正在经历一场以人工智能技术为动力、以个性化教育为灵魂的人工智能教育变革，以人工智能技术创新教师教学正成为当前破解教师专业发展困境的新途径。面对新技术带来的冲击，教师需要关注政策导向、关注教与学环境的转变、关注教学构成要素的改变，迎接新挑战，找准着力点，完成角色重塑，实现更加全面、更加个性化的教学，使教学更加高效、更加快乐。

人工智能推动

智能学习环境的快速发展

一、国家高度关注智能学习环境下的教师能力发展

随着信息化时代的到来，当下社会、生活与学习发生了天翻地覆的变化，教育也受到极大影响，而抓住人工智能提升教师专业能力的新契机，无疑有着重要意义。

2018年初，中共中央、国务院发布《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》，其中明确提出，要转变培训方式，推动信息技术与教师培训的有机融合，实行线上线下相结合的混合式研修。同年，教育部办公厅发布《关于开展人工智能助推教师队伍建设行动试点工作的通知》，探索人工智能助推教师管理优化、助推教师教育改革、助推教育教学创新、助推教育精准扶贫的新路徑。2019年，教育部办公厅发布《关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0的意见》，指出到2022 年，基本实现“三提升一全面”的总体发展目标：校长信息化领导力、教师信息化教学能力、培训团队信息化指导能力显著提升，全面促进信息技术与教育教学融合创新发展。2021年，教育部等六部门发布《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》，其中指出：要拓展研训应用。以人工智能助推教师队伍建设，助力提升教学能力、优化教师管理。开发教研支撑应用，开展基于教学能力智能诊断与分析的自适应学习和网络教研，促进教师专业化发展。开发教师培训应用，提供模拟实训环境，提升教师信息化运用能力。开发教师能力评估应用，实现伴随式数据采集与过程性评价，为教师改进教学提供依据。

从一系列政策布局框架可以看出，我们需要建立明确的问题思维，发挥人工智能的优势，针对教师专业能力提升的关键点发力，才会有事半功倍的效果。

二、人工智能推动教与学环境的发展

现在的学习大部分都是在学校发生，但在学校出现之前，人是如何学习的？在原始社会，儿童学习就是对成人行为进行无意识模仿，是基于真实教学场景的伴随式学习。到了农业社会，印刷术和造纸术出现，知识传播的范围得到了极大拓展，先进经验可以通过书本广泛共享，开始出现集中式学习。进入工业社会，人类实现了规模化学习，学习在固定的学校、教室甚至实验室中发生。那么未来的学习环境将是怎样的？

2000年开始至今，学习环境经历了多媒体学习环境、混合式学习环境、智能泛在学习环境的转变路径。随着计算机技术、多媒体技术、通信技术、网络技术等在教育领域的广泛应用，现代教育技术进入信息化发展新阶段，成为21世纪教育发展的“制高点”。多媒体学习环境是指在教室（多媒体网络教室）中通过多媒体电脑主机、投影仪、音响设备、多媒体中央控制系统、视频实物展示台、投影幕布等设备实现学习的发生。混合式学习环境是指将传统学习方式的优势和网络化学习的优势结合起来，使学习者参与多个正式、非正式学习活动，置身于以自我为中心的环境中实现学习的发生。智能泛在学习环境是指为学习者提供个性化学习支持，为无处不在、无时不在的学习提供支撑，重新关注教室、网络以外的学习环境，凸显课堂学习、网络课堂、班级活动、校园文化、社会实践的相互关联、相互补充，以实现全时空、全方位、全过程的学习。这一路径的变化，无非体现在三个方面：学习资源、学习终端、学习平台。

过去提到学习资源，我们最先想到的是慕课、微课等知识传授类资源。但随着信息技术的发展，学习资源形态发生了重大变化，虚实融合下学习资源的再生和智能学习资源系统的开发是未来学习资源的发展走向。人工智能说到底仅仅是一项技术，只有通过不同的场景和载体使资源得以落地，才能真正服务于学习者。

那么，学习者如何学习？学习者必须借助智能终端的学习环境，才能建立起与虚拟世界的链接。智能学习终端经历了从传感器到可穿戴设备的过程，如今正逐渐走向智能移动终端，使学习者时时能学、处处可学。

学习平台的走向也是一个重要转变。无论是“互联网+教育”，还是“人工智能+教育”，都必须有一个基础平台作为支撑，在平台中嵌入资源、工具，可能是虚拟的自适应学习系统、智能导学、智能学伴等，也可能是物化的智能机器人。但无论如何呈现，后台的形态是一样的，支撑后台的根基也是一样的。

从学习环境的综合走向我们可以看出，智能泛在学习环境正在发生。同时我们也要清楚，尽管当前智能图书馆、智能博物馆、智能科技馆不断发展，在一定程度上解决了教育公平问题，但有关学习环境的教育研究并不深入，仍是未来研究的重点，甚至需要作为一门学科进行专项研究。

三、人工智能推动教学构成要素发生改变

从夸美纽斯的《大教学论》到赫尔巴特的教学理论，再到后续众多教育学者的研究，我们可以发现，教学构成要素主要有三点：教师、学生、学习内容。随着信息技术的发展，教学构成要素正在发生改变，其可以延伸为学生、人类教师、智能教师、智能学伴、智能学习环境等。教学构成要素的变化必然会带来教与学结构的重大变革。人工智能技术介入后，我们可能构建起智能学伴、智能教师这种新的学习环境，也可能构建起学生、人类教师、智能教师这种新的学习关系，这将会推动教育学理论、教学模式等一系列变革。过去的教育学理论可能无法解释当前很多新现象，这也促使教与学整体理论继承、发展与创新。如果我们面对新的技术仍然用着过去的教育学理论来解释，可能会遇到一定的障碍。

四、人工智能对教师教学能力提出新挑战

人工智能技术的进入与发展，可能会真正带来教师角色的变革。从2000年开始，我们便提倡教师要成为学习者的支持者、帮助者、辅导者，但收效似乎并不明显。随着人工智能技术的介入，教师的这一转变似乎开始真正发生。人工智能是否可以完全取代教师？这一答案是否定的。人工智能技术的介入可以代替人类教师完成一些知识学习、低阶思维培养的任务，但同时，人类教师需要提高自身综合素养，从事更多的高阶思维工作，如创新能力、合作能力、情感教育、人际关系、伦理道德等，以弥补人工智能技术所无法实现的教育功能，真正实现人机协同。

人工智能助推

教师教学创新的着力点

一、智能诊断助力教师优化课堂教学

适应性学习系统、手写板、智能阅卷系统等进入学校，为教师提供了对学生个体、小组、班级等随堂数据和课外数据采集与分析的手段。教师可利用数据分析结果，精准定位学生个性学习问题与班级的普遍问题，找准学生个性与共性薄弱点，聚集学生学习障碍点，改进教学策略与方法，进行分层、分类教学，提升在课堂教学中解决学生学习问题的针对性与教学效率。

二、学习智能分析系统助力教師开展规模个性化教学

《中国教育现代化2035》提出“走班制、选课制等教学组织模式……利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合”的要求。具备大数据学习分析功能的网络学习空间的应用，有助于对学生学习的精准画像，使教师在精准掌握学情的基础上，能够有效组织翻转课堂、小组合作学习、探究学习等学习活动。同时，学习分析技术正在推动网络学习空间中以个性化发展为核心的动态学习组织的发展，并引发实体学校动态走班制度的建立。实体学校与网络学习空间相融合的动态学习组织发展，将使教师实施规模个性化教学成为现实。

三、教学智能分析系统助力教师精准教研

集自然语言处理、计算机视觉、生物特征识别等技术的课堂教学智能分析系统的应用，实现了对课堂教学过程数据的伴随性采集，汇聚课堂教学多维数据的智能分析，能够形成更加精准的教师课堂教学行为的可视化分析结果。跨校际、跨区域的教研活动，利用课堂教学智能分析系统的分析报告，结合教研员与优秀教师的评价分析，为研修教师提供精准服务，指导、组织、协助研修教师进行深度学习，对提升研修效果与效率具有显著作用。

四、智能学习系统推动教师创新教学模式

目前相对成熟的智能学习系统主要集中在智能语言学习方面。英语流利说、英语趣配音等一批利用自然语言处理技术开发的智能语言学习系统进入了教育领域，教师利用英语智能学习系统能够支持学生的听说训练，特别是在面向农村教学点的专递课堂中的应用，能够弥补教师自身的能力缺陷。同时利用自然语言处理技术与AR/VR相融合开发的藏、维双语智能学习系统将为学生提供多通道的人机交互，提升国家通用语言的学习质量。

五、人工智能助力教师精准辅助家校协同教育

人工智能技术在家校协同教育中的应用，正在改变家校教育分离、难以形成合力与协同监管的现状。一些县区在推动人工智能教育应用过程中，利用人工智能技术助力家校协同教育，利用智能校徽与体温和人脸采集摄像机，无感采集学生体温、运动量、行动轨迹等数据，协助教师与家长掌握学生健康状况、安全信息、运动强度。要求学生阅读课外书籍，并在每天规定时间内利用纸笔系统写出读后感，教师能够及时进行点评，对培养学生的学习习惯、拓宽知识面等发挥了积极作用。

当然，人工智能助力教育还处于起步阶段，还有很多需要分析、研究的内容，我们可以预测，可以做一些实验研究，但实验研究并不等于大面积的应用，所以在这一方面，我认为，人工智能助力教育还有漫长的路要走，还有更多的研究去做。当然，我们要看到人工智能助力教育的发展前景，不断通过研究找寻应用的规律、方向，最终形成新模式、新方法、新策略。

（本文根据2021年粤港澳台人工智能教育论坛专家报告整理，有删节）