王磊

摘 要：課堂教學(xué)是一種歷史悠久的場(chǎng)景，傳統(tǒng)教學(xué)方法在人工智能應(yīng)用浪潮的今天能發(fā)揮如怎樣新的生機(jī)？本文通過對(duì)線下課堂的教學(xué)方法進(jìn)行解構(gòu)，提煉課堂教學(xué)中的主體實(shí)體及關(guān)系，依次探討了應(yīng)用AI技術(shù)的可能性及具體應(yīng)用方式。

關(guān)鍵詞：課堂;教學(xué);AI;老師;教學(xué)內(nèi)容;學(xué)生

1 研究的提出

課堂教學(xué)是人類教育行為的一種最基本的形態(tài)，自西周起，就有“塾”的形態(tài)，可以認(rèn)為是我國課堂的最早形態(tài)。課堂教學(xué)的基本要素自古以來都很鮮明，包含老師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容三大主體，在“教室”這一特定的物理空間環(huán)境下，由老師向一位或多位學(xué)生傳遞教學(xué)內(nèi)容?！@就構(gòu)成了最基本的傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方式。

課堂教學(xué)，既隨著時(shí)代的發(fā)展持續(xù)在發(fā)生著演變，也因歷史時(shí)代背景、文化差異、老師理念的差異、師生關(guān)系的親疏、教學(xué)內(nèi)容的差異而呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。例如漢朝實(shí)行“罷黜百家、獨(dú)尊儒術(shù)”的文教政策，儒家思想被封建帝王定為一尊，變成了重要的社會(huì)統(tǒng)治資源，那么傳遞儒家文化就成為當(dāng)時(shí)課堂（私塾）的主要職能。隋唐時(shí)期，科舉制度的出現(xiàn)推動(dòng)了私塾的發(fā)展。當(dāng)時(shí)，科舉考試主要是圍繞儒家經(jīng)典“五經(jīng)”展開的。明清科舉考試的重心向“四書”傾斜，而“四書”同樣屬于儒家經(jīng)典的范圍。此外，宋明理學(xué)家注重對(duì)兒童進(jìn)行倫理教育，并制訂鄉(xiāng)規(guī)民約，推行社會(huì)教化活動(dòng)。宋明理學(xué)的興起，促成了族塾義學(xué)的興盛。到了明清兩代，《三字經(jīng)》、《百家姓》、《千字文》成為最常見的兒童識(shí)字用書?！墩撜Z》、《孟子》屬于經(jīng)典讀物，這時(shí)，也變成蒙學(xué)教材的一部分。而在這些通識(shí)的教材之外，塾師根據(jù)不同人的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、接受能力安排課業(yè)，體現(xiàn)了因材施教的原則，例如清代，杭州城內(nèi)著名的宗文義塾在條規(guī)中要求學(xué)生：“每日讀生書，朗讀百遍?！?到了近代，提倡新教育的人指責(zé)私塾不開設(shè)算術(shù)、歷史、地理、格致，知識(shí)覆蓋面過窄;教材長期不變，知識(shí)老化問題嚴(yán)重。顯然，中國要想擺脫被動(dòng)挨打的局面，不能不發(fā)展近代新教育。新中國成立后教育部根據(jù)《共同綱領(lǐng)》的文教政策，將全國私立中小學(xué)全部由政府接辦，改為公立。進(jìn)化為當(dāng)代我國課堂教學(xué)的基本形態(tài)。

而在信息科技、人工智能與教育產(chǎn)業(yè)相遇的今天，各種先進(jìn)的教育理念也在滲透教育從業(yè)者的心智。例如強(qiáng)調(diào)“以兒童為中心”的蒙臺(tái)梭利教育理念，講求對(duì)孩子的人格培養(yǎng)，反對(duì)填鴨式的教育，主張為孩子提供豐富的教材教具;又如STEM教育，STEM是科學(xué)、技術(shù)工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科的簡稱，最近又加上了一門藝術(shù)，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。我們可以通過解構(gòu)課堂教學(xué)的一些基本要素，來探討人工智能技術(shù)從哪些方面可以賦能課堂教學(xué)，從而帶來知識(shí)傳輸效率的增進(jìn)，和教學(xué)效果的增強(qiáng)。

與在線教育不同，線下課堂場(chǎng)景脫胎于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，更具備AI賦能的可探討性，因此本文的研究不涉及對(duì)在線教育領(lǐng)域的討論，僅限于線下課堂教學(xué)方法的升級(jí)研究。

2 研究方法：透視課堂教學(xué)

我們對(duì)課堂教學(xué)的構(gòu)成主體、要素、和關(guān)系進(jìn)行梳理、拆解和透視。

我們發(fā)現(xiàn)在一個(gè)線下教室的環(huán)境中，共存在以下這些實(shí)體和關(guān)系，逐一分析它們?cè)谡n堂教學(xué)環(huán)境中的價(jià)值和核心作用：

2.1 老師（實(shí)體），價(jià)值和核心作用包括

①講授知識(shí)

②引導(dǎo)和陪伴練習(xí)

③傳遞知識(shí)以外的理念

④管控現(xiàn)場(chǎng)紀(jì)律

2.2 教學(xué)內(nèi)容（實(shí)體），可能的形態(tài)包括

①書本知識(shí)

②口頭傳授的知識(shí)

③現(xiàn)場(chǎng)板書

④動(dòng)手實(shí)踐

2.3 學(xué)生（實(shí)體），核心價(jià)值包括

①聽講吸收

②當(dāng)堂練習(xí)

③回答問題

④響應(yīng)教學(xué)內(nèi)容

2.4 老師-教學(xué)內(nèi)容（關(guān)系），核心動(dòng)作包括：

①臨場(chǎng)傳遞

②提前備好并分發(fā)

③將教學(xué)內(nèi)容作為課后補(bǔ)充

2.5 老師-學(xué)生（關(guān)系），核心動(dòng)作包括：

①知識(shí)單向傳遞關(guān)系

②問答互動(dòng)關(guān)系

③對(duì)全體的管控關(guān)系

④一對(duì)一關(guān)注和交流關(guān)系

⑤激發(fā)激勵(lì)關(guān)系

2.6 教學(xué)內(nèi)容-學(xué)生（關(guān)系），核心動(dòng)作包括：

①學(xué)生使用教學(xué)內(nèi)容，吸收消化理解

②動(dòng)作上，包括看、聽、動(dòng)手操作、練習(xí)

③學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容提出反饋，在教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上增補(bǔ)自己的見解

2.7 學(xué)生-學(xué)生（關(guān)系），核心動(dòng)作包括：

①共同學(xué)習(xí)

②互相探討

③競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系

④榜樣和互相學(xué)習(xí)關(guān)系

在我們對(duì)課堂中的實(shí)體和關(guān)系做出分解和價(jià)值分析之后，我們就能夠進(jìn)一步研究，每一項(xiàng)價(jià)值，可以由怎樣的AI技術(shù)和工程方案來進(jìn)行賦能。當(dāng)然，我們也需要明確用AI賦能課堂實(shí)體和關(guān)系的目的是什么。

3 探討AI對(duì)課堂教學(xué)中的實(shí)體和關(guān)系進(jìn)行賦能的目的和價(jià)值

AI技術(shù)能基于對(duì)人的理解，模擬人的行為和判斷，對(duì)傳統(tǒng)必須由人完成的事情，形成智能化的解決方案。其天然的好處包括：①能保障動(dòng)作品質(zhì)的低線 ②可大規(guī)模應(yīng)用和復(fù)制 ③能提高效率，并做若干件需要串行做的事情 ④能留存數(shù)據(jù)，從而有利于AI自身的迭代以及過程的復(fù)盤。

在課堂教學(xué)這個(gè)領(lǐng)域，由于教學(xué)過程中的實(shí)體和關(guān)系能做到如上所述的分解，每項(xiàng)傳統(tǒng)動(dòng)作的目標(biāo)價(jià)值也相對(duì)明確，引入AI技術(shù)的賦能是有可行性的。AI賦能的目的和價(jià)值，也應(yīng)與傳統(tǒng)教學(xué)方法所希望達(dá)成的目的和價(jià)值一致，并帶來增值。我們基于對(duì)應(yīng)用了智慧課堂解決方案的教育機(jī)構(gòu)及學(xué)校的調(diào)研，能夠洞察到教育從業(yè)者在課堂教學(xué)中引入AI技術(shù)的價(jià)值訴求：

（1）提升教學(xué)內(nèi)容的表現(xiàn)力

（2）提升老師的授課效率和品質(zhì)

（3）提升老師和學(xué)生之間的互動(dòng)效率

（4）提升課堂學(xué)習(xí)氛圍

（5）提升學(xué)生吸收知識(shí)的效率

（6）提升課堂數(shù)據(jù)的可視化程度

（7）解放人力，將重復(fù)性工作交給AI

基于此，我們可以將AI對(duì)課堂教學(xué)賦能的目標(biāo)價(jià)值，歸納為：效率、效果、品質(zhì)、數(shù)據(jù)化。圍繞著這個(gè)目標(biāo)價(jià)值體系和教育工作者的現(xiàn)實(shí)訴求。我們探索了AI技術(shù)賦能線下傳統(tǒng)課堂教學(xué)方法的具體應(yīng)用。

4 AI技術(shù)賦能線下傳統(tǒng)課堂教學(xué)方法的具體應(yīng)用

結(jié)合AI賦能的目標(biāo)價(jià)值，再基于課堂教學(xué)中各實(shí)體、各關(guān)系的功能價(jià)值，我們可以將AI在這些實(shí)體和關(guān)系節(jié)點(diǎn)上能應(yīng)用的場(chǎng)景進(jìn)行盤點(diǎn)。找出可以實(shí)踐的應(yīng)用場(chǎng)景，結(jié)合教培行業(yè)的真實(shí)實(shí)踐案例，闡明價(jià)值，預(yù)測(cè)方向。同時(shí)嗎，結(jié)合在教學(xué)場(chǎng)景下，AI與人的分工關(guān)系：

老師的功能

講授知識(shí)——可以構(gòu)建知識(shí)圖譜，將確定度高的知識(shí)片段電子化，交給AI進(jìn)行數(shù)據(jù)化調(diào)度。（AI承擔(dān)部分工作后，人可以更多關(guān)注學(xué)生）引導(dǎo)和陪伴練習(xí)——基于AI技術(shù)對(duì)學(xué)生狀態(tài)的識(shí)別，通過虛擬的AI形象對(duì)學(xué)生在課堂上的狀態(tài)（如專注度）進(jìn)行提醒（AI為人提供輔助信息判斷）。傳遞知識(shí)以外的理念——仍然由人完成。管控現(xiàn)場(chǎng)紀(jì)律——基于AI技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況的識(shí)別，通過虛擬的AI形象對(duì)學(xué)生在課堂上的狀態(tài)進(jìn)行提醒（AI為人提供輔助信息判斷）

教學(xué)內(nèi)容的形態(tài)

書本知識(shí)——改變載體，講書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息。如智能課件、電子書等;則AI可以承擔(dān)信息檢索、知識(shí)點(diǎn)的智能調(diào)度。 （AI作為工具）口頭傳授的知識(shí)——將典型的、可重復(fù)的講授型知識(shí)，交給AI形象進(jìn)行講解，通過影視化手段呈現(xiàn)，疊加豐富的AI特效和表現(xiàn)力，強(qiáng)化知識(shí)呈現(xiàn)的效果。（AI承擔(dān)部分知識(shí)傳授后，人可以做更有針對(duì)性的補(bǔ)充）現(xiàn)場(chǎng)板書——改變載體，通過智能黑板呈現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容的同時(shí)，將老師的板書書寫也通過電子筆觸落在智能黑板上。則AI技術(shù)能對(duì)板書進(jìn)行信息處理和檢索。（AI作為工具）

動(dòng)手實(shí)踐——通過AR/VR技術(shù)，結(jié)合可交互硬件（如智能黑板、平板產(chǎn)品），模擬實(shí)現(xiàn)動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)。（如物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)），獲得更逼真的效果。（AI作為工具）學(xué)生的動(dòng)作，聽講吸收——在課堂現(xiàn)場(chǎng)加裝智能收音設(shè)備，課堂知識(shí)的重難點(diǎn)要點(diǎn)可以被重復(fù)吸收。（AI作為工具） 當(dāng)堂練習(xí)——學(xué)生可以通過可交互硬件實(shí)現(xiàn)當(dāng)堂練習(xí)，獲得即時(shí)的判斷反饋。（AI為人提供輔助信息判斷）回答問題——學(xué)生可以通過可交互硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)老師提問問題的回答，獲得即時(shí)的判斷反饋。（AI為人提供輔助信息判斷）響應(yīng)教學(xué)內(nèi)容——學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的響應(yīng)可以被智能語音設(shè)備進(jìn)行收錄，通過AI技術(shù)可以判斷學(xué)生的響應(yīng)是否熱烈，從而有助于老師調(diào)整課堂設(shè)計(jì)。（AI為人提供輔助信息判斷）

老師-教學(xué)內(nèi)容的關(guān)系

臨場(chǎng)傳遞——仍然由人完成。提前備好并分發(fā)——AI可以將學(xué)生和知識(shí)做更好的匹配。（AI作為工具） 將教學(xué)內(nèi)容作為課后補(bǔ)充——AI可以將學(xué)生和知識(shí)做更好的匹配。通過判斷學(xué)生課堂的學(xué)習(xí)掌握情況，而智能調(diào)度相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容在課后補(bǔ)充給學(xué)生。（AI作為工具）

老師-學(xué)生的關(guān)系

知識(shí)單向傳遞關(guān)系——AI技術(shù)在知識(shí)的單向傳遞過程中能捕獲學(xué)生的狀態(tài)和微妙的反饋，如通過表情、語音的識(shí)別來判斷學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受興趣和程度。（AI為人提供輔助信息判斷）問答互動(dòng)關(guān)系——通過智能硬件實(shí)現(xiàn)問答互動(dòng)，從而記錄學(xué)生的正確率。（AI作為工具） 對(duì)全體的管控關(guān)系——基于AI技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況的識(shí)別，通過虛擬的AI形象對(duì)學(xué)生在課堂上的狀態(tài)進(jìn)行提醒。（AI為人提供輔助信息判斷）一對(duì)一關(guān)注和交流關(guān)系——仍然由人完成。 激發(fā)激勵(lì)關(guān)系——由智能系統(tǒng)進(jìn)行輔助，AI技術(shù)對(duì)學(xué)生狀態(tài)和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷后，對(duì)優(yōu)秀的學(xué)生發(fā)出獎(jiǎng)勵(lì);對(duì)后進(jìn)的學(xué)生發(fā)出鼓舞。 （AI為人提供輔助信息判斷）

教學(xué)內(nèi)容-學(xué)生的關(guān)系

學(xué)生使用教學(xué)內(nèi)容，吸收消化理解——學(xué)生借助智能設(shè)備學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容（AI作為工具）

動(dòng)作上，包括看、聽、動(dòng)手操作、練習(xí)——智能設(shè)備將教學(xué)內(nèi)容的演繹更加淋漓盡致。如更豐富的影像和聲音;如AR和VR技術(shù)下更直觀的模擬操作和練習(xí)。（AI作為工具）學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容提出反饋，在教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上增補(bǔ)自己的見解——學(xué)生通過智能設(shè)備對(duì)教學(xué)內(nèi)容提出反饋，包括音頻、視頻、文字等形式。AI技術(shù)進(jìn)行整合分析和處理。（AI作為工具）

學(xué)生-學(xué)生的關(guān)系

共同學(xué)習(xí)——在課堂教室環(huán)境內(nèi)，AI技術(shù)營造氛圍，提升學(xué)生共同的注意力。（AI作為工具）互相探討——通過AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間的匹配組隊(duì)，促成討論環(huán)境。（AI為人提供輔助信息判斷）競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系——通過AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)一些點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的競(jìng)技功能，如匹配程度相近的學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)技。（AI為人提供輔助信息判斷）榜樣和互相學(xué)習(xí)關(guān)系——AI技術(shù)針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，將不同方面表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生推為學(xué)習(xí)榜樣。（AI為人提供輔助信息判斷）

綜上，我們通過分析和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，AI技術(shù)可以賦能和武裝線下課堂，作為人的工具、為人提供輔助的信息判斷、或者解放人的部分精力。通過在老師、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生，以及三者之間的相互關(guān)系上發(fā)揮賦能作用，起到強(qiáng)化教學(xué)效果、提升教學(xué)效率、增強(qiáng)學(xué)習(xí)氛圍、提升課堂的數(shù)據(jù)化程度等作用。

5 結(jié)語

線下課堂教學(xué)歷史悠久且廣泛存在，積累了豐富的教學(xué)方法。透視課堂中的每一個(gè)主體和主體之間的價(jià)值傳遞關(guān)系，就能發(fā)現(xiàn)在人工智能技術(shù)被廣泛應(yīng)用于教育行業(yè)的今天，我們可以如何具體的、實(shí)際的應(yīng)用AI技術(shù)，既發(fā)揚(yáng)出傳統(tǒng)教學(xué)方法的能量，又能提升知識(shí)傳遞和學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，從而構(gòu)建出真正意義上的智慧課堂。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊紅云， 雷體南. 智慧教育：物聯(lián)網(wǎng)之教育應(yīng)用[J]，2018.

[2] 胡進(jìn)文. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧教室方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].2019.