人工智能和大数据辅助学科教学的实践初探

庄彦利  （中央民族大学附属中学雄安校区 071700）

[摘要]随着云计算、大数据、深度学习等技术的不断成熟，人工智能对教育的价值重新得到社会的关注。教育部 2018 年发布了“教育信息化 2.0 行动计划”，建议以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为支撑推进教育信息化改革。本文作者通过在教学一线运用人工智能和大数据辅助学科教学，探讨了其辅助学科教学的意义以及实际应用中存在的问题。 

[关键词]  新课程标准   人工智能    大数据   辅助学科教学 

2017 年国务院发布的《新一代人工智能发展计划》中，《智能教育》成为国家人工智能战略的重要组成部分。纵观教学信息化的发展，早期之所以没有形成大规模的应用，是因为它没有形成智能闭环。[1]教师如果没有时间和能力来处理信息化产生的大量数据，这些数据对教学行的指导意义会大大削弱。 

随着云计算、大数据、深度学习等技术的不断成熟，人工智能对教育的价值重新得到社会的关注。我校的课题“新课程标准下高中阶段人工智能辅助学科教学的应用研究”就是在这个背景下进行的。

一、促进“人工智能+教育”模式的发展是教育模式改革和生态重建的需要

教育部 2018年发布了“教育信息化 2.0 行动计划”，建议以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为支撑推进教育信息化改革。 [2] 联合国教科文组织也在 2019 年5 月发布了关于人工智能和教育的第一份重要文件《北京共识》。越来越多的教育公司也投入“人工智能+教育“的研究，渐布局了人工智能的应用计划。从全社会对“人工智能+教育”模式的关注来看，其发展已是大势所趋，成为不可抵挡的潮流。

二、实践中的应用价值分析

在课题研究中，我校选择了“松鼠 AI 智适应教学系统”和“学科网精准教学通”进行学科辅助教学。实践研究采用实验班模式，其中前者包括高中四个科目：语文，数学，英语和物理，后者进行高中的政治、语文、数学、英语、历史、地理、物理、化学、生物九科使用。通过教学实践，初步对其价值和局限性总结如下：

1.人工智能形成了教与学的智能闭环

“AI 智适应教学系统”使用数据驱动的方法智能地为学习者提供实时，动态，智能和个性化的指导和干预。系统通过“测评-学习-练习-综合测试-智能辅导”学习过程，使教学和学习，教学和管理不仅可以随时连接，而且还可以形成数据和信息在交互过程中的实时反馈。智能闭环的形成提高了教学效率。

2.解决课堂教学中个体关注不足的问题。

在传统的课堂教学管理中，教师关注的最多的是优等生和后进生，客观上不可能做到关注大多数学生的学习情况。人工智能通过大数据分析可弥补这个不足。获取学生实时的学习动态数据，对学习薄弱环节进行准确诊断，为每个孩子制定合适的学习路径。这种为学生量身定做的干预方法和改进措施，使学生达到千人千面，保证学生的个性发展。

3.大数据驱动精确的学习内容

“精准教学通”重在大数据题库建设，对学生作业和测试进行大数据反馈，摸清差异化学情，提供个性化教学指导。教师、学生、家长等可以根据自己的需要查询和生成测评报告，通过分析评测结果，对学生的学习行为和学习成绩进行评价和干预，从而提升教学效率。

4.人工智能在教育中应用的局限性

智能教学系统无法实现最充分、最现实的互动，因而也无法完成教育本质上的“互动”活动，它更加强调效率。就新课程标准中情感态度、价值观等教育问题而言，“人工智能”不能实现人类教师那样的自然情感来判断学生的教育问题。因此很容易被“双目”所蒙蔽，无法实现“机器”与人之间的自然、顺畅的交流。[3]  

三、人工智能辅助教学应用中的实际问题。

近年来，随着人工智能技术和信息技术的飞速发展，人工智能+教育模式在一些发达城市的公办学校可能已率先实施。然而，从全国范围来看，仍然存在以下问题：

1.大多数学校的硬件条件没有承载智能教学系统的能力

目前，大多数学校的计算机房都是为了完成微机课程的教学任务准备的。例如：我校大约 3000 人的规模，两个计算机房 100 台电脑也就是够用的，如果所有课程学生都使用智能教学系统辅助学科教学就不可能了。其实在大多数公办学校，尤其是欠发达地区，要实现学生每人一台电脑仍然是不现实的。

2、人工智能教学系统的成本负担不起。

目前，开发人工智能和大数据教学系统的教育公司基本上是商业运作的，服务收费仍然很高，这是普通公办学校无法负担的。人工智能辅助教学模式的推广和推广，可能需要更多的政府支持，也依赖于技术的发展和成本的降低。

[参考文献]

[1] 吴晓如. 人工智能驱动下的个性化教学[J]. 华东师范大学学报（教育科学版）, 2017(4).

[2] 刘德建，杜静，姜男，黄荣怀，人工智能融入学校教育的发展趋势[J] . 开放教育研究，2018（8）：33-41  

[3] 武晶晶. 关于人工智能教育应用的几个问题[J]. 教育教学论坛, 2012(9):159-160.