迎接智能教育的时代呼唤

◇吴阳成（江苏：淮安市码头中心小学）

随着时代的快速发展，高科技应用于各行产业，给人们带来了便捷的同时，也让人类有了危机意识。2017年5月，机器人AlphaGo 以3:0 击败了世界第一棋手柯洁，2020年机器人Sam 参加新西兰国会选举……人工智能是否会取代人类的声音也不断响起。而Mooc buddy、希赛可教学机器人的出现，更是给现在的教育教学提出了挑战。小学数学作为小学阶段的一门基础性学科，传统的教学模式已被打破，如何利用人工智能来实现教学内容和教学方法的突破值得我们深思。

一、迎接智能教育的时代呼唤

（一）培养创新型人工智能高端人才

新一代移动网络、普适计算、云计算技术可提供无处不在的网络以及无所不及的计算空间，改变了人类的认知。未来，将是一个高度关联、高度智能的世界，体力劳动、简单机械劳动将被人工智能所取代。网络就是现在学生的部分生活区，数字化生存是他们从小就开始的生存方式。日常生活，动动手指就可搞定；休闲娱乐，时时刻刻能实现；沟通交流，随时随地无障碍。可以说，今天的学生未来将从事更富于智慧与创意的工作。

（二）实现教学资源均衡化

虽然我国一直致力于平衡城乡之间的教育资源，但由于各地教学环境、教学设备、教学资源的差异，很难实现城乡教育平等。在这样的大环境下，教师利用现代多媒体技术，能提高课堂效率，让学生在有限的课堂中更直观地感受书本外包罗万象的知识；能实现专家老师现场授课转播，让学生身临其境进行学习；能联机主场、分场共同学习，相互督促……这样一来，尤其对于教育质量相对落后、教育资源贫乏的地区，肯定是一大福音，实现教育资源均衡化。

（三）改变传统教学模式

数学是一门逻辑性很强的学科，在传统的数学课堂教学中，教学模式落后，教学手段刻板单一、枯燥，无法吸引学生的注意力，教学效果不尽如人意。由于条件限制，课堂上，教师一般按照教学大纲讲授新知识，学生埋头记重要知识点。这种“填鸭式”的教学法一味将知识生硬地灌输给学生，不能巧妙地创设、模拟生活情境，学生作为“接收者”缺乏对知识的理解，“只知其然，而不知其所以然”，整个教学过程枯燥乏味，学生没有学习数学的积极性和主动性，甚至产生厌倦的心理。而且教师无法及时地拓展到课外知识，学生接触的课外资料不丰富，只能机械地接收被灌输的知识点，这很不利于学生学习能力和思维能力的提高。而多媒体技术进入课堂，则可以改变传统教学模式，提高教学效率。

二、人工智能对教学的作用

（一）丰富教学模式

运用人工智能系统，能丰富数学的教学模式，为课堂带来新的改变，教师不再局限于积累式、分析式、以读代讲式的教学模式，能更灵活地调取数学资源，更多关注于学生的思维发展。我们还可以充分利用人工智能技术实现个性化教学情境，如AI 教学、AR 教学、VR 教学等，它能提供更加丰富的教育场景，进行情境模拟式教学，让学生真正地体验数学的魅力。教师还可以利用人工智能进行课堂训练，比如计算、课外知识链接等游戏式检测，还能在线进行批改作业或阅卷，从而减轻教师的工作负担，能够让教师有更多的时间了解学生的真正需求，专注教育本身。

学校可组织教师参加专业的人工智能操作培训，改变教师的教学观念。在课堂中，关注于学生是否自主接受新知识；利用白板、iPad 等现代科技产品辅助教学，及时检查、发现学生数学思维能力是否提高，适时采取不同的教学模式进行整改，使课堂更具有趣味性。

（二）提升教学水平

随着科学技术的不断发展，智能化时代对小学数学教师提出了更高的要求，促进其不断提高自身的专业素质和业务能力，以适应时代发展，提高课堂教学的质量。

对教师而言，提升教学水平需要翻阅大量的教学文献、观摩名家名师的课堂教学、撰写真实的教学反思。而在智能时代，信息技术为教师节省了搜集、整理备课资料的时间，并让教师能便捷地搜集到最新、最优的教研信息，有效帮助教师提高教学水平。同时，学校可充分利用信息化平台开展教学研讨工作，发挥现代信息技术的优势，打破时间、空间的限制。比如，教师加入学科的QQ 群或者学术交流网站，利用零散的时间在网络上学习优秀执教者的教学思路和教学经验。还可以与其他教师进行交流，在交流中反思自身的不足，汲取他人丰富的教学经验，以此来明确个人的发展方向，实施有针对性的自我提升计划。

（三）促进教学个性化

世界上没有两片相同的叶子，每个孩子身上都有自己特有的个体差异。在《义务教育数学课程标准（2011年版）》中，数学课程的目标定位第一条就是获得适应社会生活和进一步发展所必需的数学的基础知识、基本技能、基本思想、基本活动经验。传统的数学教学会根据教学大纲采用一致的教学方式，这样很不利于学生的个性化发展，与新课标提出的要求明显不符。而智能时代，教师可通过人工智能、大数据、云计算的感知计算、情感计算，真正读懂学生在课堂上的得失，为学生精准匹配适合的教学。甚至，教师可以利用大数据分析，通过智能算法，记录学生的过程性数据和结果性数据并汇总，生成可视化的能力图谱，反馈给学生，并据此为他们提供个性化的学习资源，充分发挥学习者的主观能动性。

（四）实现精准教研

囿于班级授课制中师资力量及教师精力的天然限制，现行教学无法全程跟踪每一位学生的学习过程，也无法照顾到每一位学生的个体需要。而人工智能在这方面具有无法比拟的天然优势。作为小学数学教师，完全可以将人工智能作为教育管理与跟踪分析的有力工具。

教师可以通过人工智能跟踪学生的学习全过程，后台自动搜集并智能处理、批量提供教师需要的相关数据：比如每一位学生的基础知识掌握情况，每一位学生所学知识的内化吸收情况、知识的拓展运用能力等。教师掌握这样详尽的数据，通过简单的分析，就能很清楚地了解学生学习过程中的薄弱环节，再对症下药给予个性化的点评、讲授与练习，从而达到高效学习、有效提高的效果。

三、智能化教学的发展路径

（一）“软硬兼施”，架构智慧环境

1．积极配置，架构基础环境

首先，学校要实现无线网络的全面覆盖，为智能化办公、教学创造条件。其次，建设相应的智慧教室，用移动电脑取代原台式PC主机，智慧教室配有液晶大屏电视、液晶投影、移动小车、小组分享屏等设备，实现教育App 的统一安装、统一管理。第三，选择购置合适的“智慧课堂”平台，比如“一起作业”“思维导图”“作业盒子”等适合学生进行简单操作的学习平台。第四，配置一定数量的智能终端。比如学生在上课时，能自带平板设备进行学习，学校给教师配置教师移动设备，能实现移动办公、移动教学。

2．教师培训，提升专业水平

随着人工智能与教育的融合发展逐渐深入，对教师的信息素养提出了前所未有的高要求。首先，强化教师对以人工智能为核心的新技术的学习和应用，帮助教师跟上技术发展与应用的步伐，促进教师职业身份的升级与发展，使教师在技术赋能的教学环境下成为具有创造性、适应性、合作性的问题解决者。其次，延伸与拓展人工智能技术解决问题的思维培养和能力养成。在人工智能视域下，教师不仅要利用技术来促进学生的学科学习，还需要重新思考教学内容的延伸和拓展，以及与跨学科教学的融合。最后，对教师进行技术赋能的教学能力培养，帮助教师掌握应用以人工智能为代表的信息技术支持学习。传统的讲授式课堂模式很难带动学生对数学产生学习兴趣，不利于学生的数学学习。因此，要变革传统的数学课堂教学模式，发挥人工智能技术的优势，拓展学生解决问题的思维，将学生从知识的接收者转变为知识的生产者，实现人工智能技术和教育教学的深度融合。

3．家长引导，实现家校“互联”

智能化教学的最终实施还需要家长的大力支持。学校可以先发放《告家长书》，告知家长部分学科、部分课堂将开展实践研究，进一步探索以智能终端作为学习辅助工具提升学生学习力、创新力等，征求家长的建议，通过回执单的反馈了解家长的意愿。也可让家长当面进行咨询，全面深入地沟通。在切实可行的条件下，学校要建立《学生使用iPad 规范制度》，确保用合理的制度规范学生使用智慧终端的管理。最后，学校一定要对家长开展培训教育，实现家校“互联”，为学生能安全、规范地使用iPad 平板等智能设备疏通基本通道，提供持续保障。

（二）混合学习，创设智慧课堂

1．聚焦智慧课堂

智慧课堂与传统课堂学习相比较，学生的数学学习更具有个性化、协作化、混合式特点，他们的思维也更具有建构性、思辨性、深度性特点。在传统课堂中，教师的评价基本无法实现具有针对性、过程性、延展性，而这正是智慧课堂所独有的。

第一，智慧课堂实现了学生自主知识管理。学生可以围绕问题找到合适的途径与方法，自主阅读、理解、辨识、判断，对获取的信息资源进行分析整理。第二，智慧课堂引导学生开展分布与协作学习。教师创设民主平等的学习氛围，引导学生进行对话交流、合作学习，在讨论中解决问题。第三，智慧课堂开展基于数据的适合教学。在传统的课堂中，由于教师经验可靠性低，很难获得科学依据，导致课堂反馈不及时，学生个性化学习难以实现。而在智慧课堂中，课前可准确预知教学的起点，课堂中可获得数据、及时调整教学内容与策略，课后可评价学生的学习效果，提高教学质量。第四，实现学生学习的多方位延展。智慧学习环境为各类技术联结提供便捷，以技术的延展性促进学习时空、学习体验和评价方式三个方面的学习延展。学生可以利用微信、钉钉等软件与教师进行面对面视频，随时随地地学习，延展了学习时空，扩展了学习情境。学生利用智能终端和移动互联的记录功能，课堂可随时观察并记录，课后可反复观察并讨论，延展了学习体验，使之贯穿于学习全过程。教师利用“一起作业网”“班级优化大师”等软件发布学生的作业情况，家长参与评价，延展了评价方式，促进了学生深度学习。

2．搭建智慧课堂

基于BYOD，数学课堂学习的形式发生了巨大变化。以大数据、云计算、物联网等新一代信息技术为手段，探索智能高效的智慧课堂的搭建，其最为突出的一个优势就是可以充分利用互联网上的海量信息资源实现小学数学教学课堂内容的丰盈。当堂检测，助力教师及时调整教学策略。以《角的初步认识》一课为例。教师在课前发送习题，对学生具体答题的情况一目了然，便于有针对性地选择讲评。再比如教学《圆柱和圆锥的练习》一课，可以让学生在纸上画一个长方形，想象沿着其中的一边旋转会是什么图形，学生想象后，为了验证计算的结果，直接扫描学生所画的长方形，通过AR 技术让学生眼见为实，实现了真实信息和虚拟信息“无缝集成”，这是传统教学环境下无法实现的。甚至，学生在自己思考的过程中，记录下来知识点，及时、直接地将答案推送给教师进行批阅，实现实时交流、当堂检测、即时反馈。

杜威曾说“今天的教育和老师不生活在未来，未来的学生将生活在过去！”教育教学要具有前瞻性，应该打破传统的窠臼，更深入地从学习方式、教学模式和内容上匹配、适应未来社会的发展，以此拓宽学生的知识视野，并且帮助学生提高数学思维能力，为其后续的学习打下坚实的基础。