普通高中教育中的人工智能技术应用与思考

【摘 要】随着科技的飞速发展，人工智能（AI）技术已经渗透到教育领域的各个层面。本文旨在根据人工智能在普通高中教育中的应用现状，对人工智能技术在提升校长管理力、提高教育教学质量、实现教育公平以及促进学生全面发展方面的潜在价值进行研究和探讨。全球范围内，已有多个成功案例证明了人工智能在教育中的有效性。如IBM的Watson Education平台能够分析学生的学习习惯和知识掌握情况，帮助教师深入洞察学生，以更好地支撑每位学生的个性化学习；在国内，阿里云助力创新打造的AIGC教育平台，打造了产学研建设于一体的产教融合模式，有效提升了教育质量和效率。这些案例表明，AI技术不仅可以帮助学生获得更加个性化的教育体验，还能助力教师优化教学方法，同时为教育管理者提供强大的决策支持工具。本文将结合自身实践，进一步探讨目前人工智能在普通高中教育中的应用情况，并对未来的发展进行思考和展望。通过深入研究，我们希望为人工智能技术在教育领域的发展提供有益的参考和启示。

【关键词】人工智能；高中教育；个性化学习；教育技术

【中图分类号】G434 【文献标志码】A

【论文编号】1671-7384（2024）08-092-03

2023年，以ChatGPT为代表的生成式人工智能，不仅为人类打开了一个丰富多彩、充满创造力而又高效有序的新世界，而且将会持续延伸和变更。一场对传统教育体系的全方位变革正在进行，人工智能赋能的教育正在从教学、管理、评价等各个环节给传统教育模式带来颠覆性的变革。在普通高中教育中，人工智能技术的应用不仅能够提高教学和管理效率，还能够为学生提供更加个性化的学习体验等。本文将探讨人工智能在普通高中教育中的应用情况，分析其优势与面临的挑战，并对其未来的发展进行思考和展望。

人工智能在普通高中教育中的应用实践

1.建设灵动多元的实践空间，打造沉浸式的教学体验

针对普通高中学生的个性特点，教师需要有效创设情境，激发学生兴趣。学校增设各类场馆设施等，拓宽了课程实施的路径和方法，为师生发展提供了全面多样的实践空间[1]。

在技术推进过程中，学校已建成图文信息中心实践空间，并对硬件设施进行全方位升级改造。图文信息中心内设红学馆、古籍馆、国医馆、国防馆等“八大主题馆”，覆盖大学14个学科门类。部分场馆通过虚拟现实技术模拟真实世界的场景，与历史跨时空对话，为学生提供沉浸式的学习体验，在科学实验和历史事件重现方面尤其表现出巨大潜力。水木科创中心内设物理微科研、机器人与无人机、小卫星等系列馆室。如在物理微科研空间内，通过车牌识别的情境创设，解析图像识别背后人工智能技术的秘密。项目通过介绍使用灰度化、二值化对采集的图像数据进行预处理，并分别用SVM和DNN方法对车牌数字进行识别，让学生感受不同图像识别算法之间的差异，进一步剖析人工智能技术。学生艺术中心内设音乐、书画、篆刻等课程基地的各类专用智慧教室；学科创新中心内设环境化学、植物组培、动物细胞培养等数字创新实验室；学生发展中心设有个体及团体辅导室、宣泄室、放松室、测评室等功能区，利用物联网、AI等技术，将教学资源、学生行为数据和教学管理整合在一起，实现教学活动的高效管理和个性化教学。

技术支持下的学习环境，呈现出互联互动的教学新生态，实践空间的建立，不仅立体化了学习资源，呈现饱满的视觉感受，而且实现了灵动的交流，增加了课堂吸引力，创造了协作学习的智慧模式，为课堂教学注入了活力。

2.培养“一专多能”的师资力量，提升专业化的育人能力

学校鼓励各学科教师进行交流与合作，形成跨学科的教学团队，拓宽知识领域，增强多元化教学的能力，共同开发项目化学习、校本学习等课程，培养学生的综合素养。AI时代，学校对接高校和科研院所，制定专项培训计划，为教师提供定期的专业提升机会，以保持其专业知识的更新和深化，并通过与企业、行业专家的合作，组织实习、实训活动，让教师直接接触技术、行业前沿，着力解决AI发展师资不足的难题，将实践经验融入课堂教学中，提高教学的实用性和针对性。目前，创客实验室、无人机、机器人、小卫星等课程的指导教师经过多学科、多层次专业培训学习，迅速成长，适应了技术发展下专业化成长的需求。

3.提供精准智能的教学服务，挖掘多样化的育人活力

在教学中，教师在知识掌握、认知能力、情绪管理、生理素质等方面的素质参差不齐，运用人工智能、大数据、学习分析等技术，根据学生个性特征提供精准的个性化教学服务，可以使教学达到智能化的状态[2]。基于人工智能的教学系统是未来课堂教学中有效弥补教师缺陷、激发教师潜能的关键性技术，同时也是提高学习者学习效率、促进学习者能力发展的有效技术。

（1）激发教师潜能，不断提升教学水平。目前，学校拥有一定数量的数字设备，如智慧黑板、班牌等终端设备，借助希沃和科大讯飞等智能信息系统，可以帮助教师进行学情摸查，分析每位学生的学习起点和兴趣点，从而更好地实现“以学定教”。通过数据分析，教师可以得出学情“诊断报告单”，优化教学设计或学案设计，提高备课的质量和效率，亦能不断改变原来“一支粉笔讲解、观点陈旧老套”等现象。

学校试用的“个性化教学支持服务系统”是人工智能在个性化教学领域里的应用体现。通过对讲授者的特征分析（语言特征、行为特征和学习风格特征），为管理者提供课程运行可视化分析，以及符合其个人特征的授课者画像可视化分析，所形成的画像为教师的教学设计提供了有效的依据。

（2）合作交互学习，提升学生的综合素养。我们利用数据和算法的力量来读懂学生、发现学生、服务学生，走向多元的教、学、考、评，帮助学生匹配学习伙伴和教师。依据大数据，向学生推送适配资源，为学生提供精准的学习支撑；以学生为主体，走向情境化、生态化和个性化的合作交互式学习。让学生根据兴趣选择适合的课程，着力提升学生的综合素质。

4.形成全方位的过程性评价，强化整体化的生长耐力

过程性评价能够全过程、全方位地对学生的学习行为、学习态度、学习结果等进行评价，让学生能够及时地掌握自己的学习情况。学校按照五育融合、多元发展的育人理念，研究开发了综合素质研究平台，获得国家级教学成果二等奖。平台在不断使用中不断改进，引领学生全面而又有个性地发展，运用数字化技术，加强数据成果的挖掘应用。这样，不仅能让学生看到自己的成长轨迹，发现自己的兴趣和潜能，实现个性化发展，而且能通过横向比较，发现自己的薄弱与不足。同时，通过平台对学生的评价变得立体而生动，引领学生主动规划自我、调整自我、完善自我、发展自我，涵盖整个高中学习阶段。

5.优化一体化的管理模式，做好智慧化的校园服务

为着力提升学校管理的高度，学校借助物联网、大数据和人工智能技术，使教学管理更加智能化、科学化、精细化，形成家校协同、数据同步。借助人工智能技术、数据分析及可视化方法，学校构建教学管理发展画像分析，同时基于大数据的分析及预测功能发现影响管理的显性和隐性关键问题，辅助领导决策，实现高效率、高水平的管理。

（1）最优化配置学校教学资源。基于人工智能等技术所设计的智能排课系统，通过设定基础数据、教师安排、排课规则和约束条件，实现AI智能选排课、调代课和课时统计功能，能够最大限度减少人工排课的工作量，同时实现对教学场地和教师资源的合理安排。学校利用智学网等智能测评系统，快速、高效、准确地发布、批改、评价学生作业和练习考试等情况，提供即时反馈，帮助学生及时了解自己的学习进度和存在的问题。同时，系统可以根据问题整理，归类生成错题集，形成过程性资料等。

（2）提供安全优质的校园服务。人工智能技术是构建智慧校园的核心技术之一，它通过物联网、云计算、大数据分析等技术手段，实现校园环境的立体感知，如智能考勤、智能监控、气象监测、湖水水质监测等，提供智慧型的一体化管理、教学、科研和生活服务。目前，学校搭建的校园周界报警系统可以保障校园的安全和隐私；县域范围建有云数据服务中心，其中三个信息系统应用二级等保，有效为学校信息系统和数D8ZhYnE8Jo7SDdFD7QCgzvUgn2VmyEX7uAkgB8fXo8E=据安全保驾护航。食堂、气象、水质等智能化管理信息系统的建成，让校园服务更加安全高效。

人工智能使校园管理变成一个从信息采集、分析研判、咨询论证、规划决策，到执行监控，再到反馈调整的过程化调整系统。同时人工智能也提供了广泛而精准的信息来源，使管理工作更加精准，发挥决策辅助作用，便于进行过程监控和动态调整，促进了教育管理流程由碎片化走向集约化。

人工智能在普通高中教育中的发展思考

1.教师角色的转变和专业发展需求

教师需要从传统的知识传授者转变为学习引导者和教育创新者[3]。因此，为了提升教师的数字化素养和人工智能应用能力，一方面需要增加培训机会和平台。通过各类国培、省培项目，打破原有信息技术教师参与此类培训的定势，不限学科，让更多教师参加数字化素养提升培训，选择一部分其他学科优秀教师参与，引领所有教师同步前进。另一方面要优化培训的组织形式和实践内容。在培训中，尤其是在AI发展的认识和使用方面的培训，适当减少理论培训，增加实操培训，让教师利用AI技术进行生成性教学资源、实验场景模拟、互动教学、生成性学习资源供给、学生综合素质评价等操作，提升教师利用AI转变教育教学方式的意识和能力。

2.技术与教育实践的有效结合问题

技术的不断更新需要教育工作者不断学习和适应，同时也需要解决技术与教育实践的有效结合问题。

（1）利用技术重塑课堂形态。我们需要设计出既具有高度可操作性又易于被接受的智能教育应用场景，这些场景能够将人工智能技术与学科知识、专业培养和课程内容深度融合，从而推动教育体系的创新和升级，为学生提供一个更加丰富、互动和个性化的学习环境。

（2）利用技术创新学习方式。在当今这个日新月异的时代，技术创新已成为推动学习方式变革的强大引擎。我们不仅要利用先进的技术手段，打造个性化和互动性强的学习平台，还要通过项目式学习、翻转课堂、在线协作等新型教学模式，激发学生的主动性、创造性和批判性思维。这样，学生不仅能在学习过程中掌握知识和技能，还能锻炼解决问题的能力和养成终身学习的习惯，为成为未来的创新领导者打下坚实的基础。

当然，我们要警惕技术带来的不确定因素，妥善处理个人数据，保护教师和学生隐私权。我们要认识到技术的迭代和更新背后可能会引来的不确定因素，警惕技术对教学的风险。

总结与展望

人工智能技术能够提高校园管理的效率和安全性；帮助教师进行精准教学，提高教学效果，使学生更有效地掌握知识；能够不断缩小不同地区、不同背景学生之间的教育资源差距，促进教育公平；能够促进学生全面发展，关注学生的个性化需求，帮助学生发展特长，培养学生的创新能力和批判性思维。因此，人工智能技术在普通高中教育中的应用具有巨大的潜力，但同时也面临着技术、伦理和教育实践等方面的挑战。未来，我们要关注如何更好地整合人工智能技术与教育实践，重视学生的素质教育，重点培养学生的计算思维、创新思维、数字素养、学科交叉跨界能力以及终身学习能力。

参考文献

黄荣怀. 智能教育：内涵、应用与发展趋势[J]. 中国电化教育，2018（1）：1-9+17.

[3] 张文静，杨洁. 人工智能赋能教育：挑战与应对[J]. 中国电化教育，2020（4）： 1-8.

编 辑：徐靖程