劉銳娟

摘要：以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)對(duì)教育的發(fā)展具有重要影響，國(guó)家高度重視智慧教育的發(fā)展，希望加快人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用?！吨泄仓醒??國(guó)務(wù)院關(guān)于全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的意見》明確指出，“教師要主動(dòng)適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開展教育教學(xué)”。借助AI賦能，可以從繁雜的教學(xué)大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)相關(guān)關(guān)系、診斷現(xiàn)存問題、預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)揮教學(xué)大數(shù)據(jù)在提升教育質(zhì)量、促進(jìn)教育公平、實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)、優(yōu)化教育資源配置和輔助教育科學(xué)決策等方面的重要作用。

關(guān)鍵詞：AI賦能;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng);課堂教學(xué)

近年來，大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)在教育管理變革、學(xué)習(xí)模式變革、教育評(píng)價(jià)體系變革、教育科學(xué)研究變革等方面的作用日益凸顯。國(guó)家高度重視教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展，鼓勵(lì)教師主動(dòng)適應(yīng)信息化時(shí)代變革。如何處理好教育數(shù)據(jù)，成為擺在教育工作者面前的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。

《大數(shù)據(jù)主義》這本書中提道：“技術(shù)革命將改變?nèi)祟悰Q策方式。人們將更加依賴于數(shù)據(jù)和分析，而不是直覺和經(jīng)驗(yàn)?！苯逃坑“l(fā)的《關(guān)于實(shí)施全國(guó)中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0的意見》中強(qiáng)調(diào)：大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的變革對(duì)教師信息素養(yǎng)提出了新要求，教師需要主動(dòng)適應(yīng)新技術(shù)變革。

一、理清思路，界定概念

AI（Artificial Intelligence）即人工智能，是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或者由數(shù)字計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器，模擬、延伸和擴(kuò)展人類的智能，感知環(huán)境、獲取知識(shí)并使用知識(shí)獲得最佳結(jié)果的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)。我校研究的AI賦能是指以物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)賦能教育，使教育實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智慧化和信息化發(fā)展。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或者相關(guān)軟件與平臺(tái)為手段采集海量的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，形成有用的信息，再將這些信息進(jìn)一步整合與提煉，從而在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過訓(xùn)練和擬合，形成自動(dòng)化的決策模型。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)是指運(yùn)用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)教學(xué)對(duì)象進(jìn)行混合式學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的采集與分析，從而研究出數(shù)據(jù)載體的行為習(xí)慣和發(fā)展趨勢(shì)，依照研究結(jié)果對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)對(duì)象進(jìn)行改進(jìn)與提升。

二、立足校情，確立目標(biāo)

我校是深圳市福田區(qū)中小學(xué)信息技術(shù)能力提升工程2.0項(xiàng)目的試點(diǎn)校、福田區(qū)AI賦能教育示范學(xué)校、福田區(qū)“智慧校園”的標(biāo)桿，具備開展信息技術(shù)教育研究的軟硬件設(shè)施和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，我校根據(jù)深圳市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃要求，結(jié)合“雙減”的文件精神，開展了AI賦能背景下數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)課堂教學(xué)的實(shí)踐研究，力求做到以下幾點(diǎn)。

（1）實(shí)現(xiàn)智能化課堂教學(xué)，通過局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將智能終端、教師端和學(xué)生端連接在一起，利用各類外設(shè)以及平臺(tái)交互功能，將課堂發(fā)生的行為接入大數(shù)據(jù)平臺(tái)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)化和模型匹配，對(duì)課堂數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋，保證數(shù)據(jù)的全面采集。

（2）實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)，運(yùn)用智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)結(jié)果等方面進(jìn)行多角度觀察，記錄學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，包括學(xué)生發(fā)言次數(shù)和時(shí)長(zhǎng)分布、學(xué)生的情感走向、應(yīng)答內(nèi)容的完成率及正確率等，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行有針對(duì)性的干預(yù)和指導(dǎo)。

（3）實(shí)現(xiàn)教師專業(yè)化發(fā)展，通過智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)，捕捉教師的語言、動(dòng)作、板書、環(huán)節(jié)用時(shí)、學(xué)生反饋等內(nèi)容，幫助教師有意識(shí)地發(fā)現(xiàn)、分析和優(yōu)化自己的教學(xué)方式和教學(xué)過程，促進(jìn)教師教學(xué)理念的革新，提高教師進(jìn)行教學(xué)研究的科學(xué)性和精細(xì)化水平。

（4）建設(shè)校本資源庫(kù)平臺(tái)，構(gòu)建多種服務(wù)集成式和一站式的附小校園資源平臺(tái)，提供學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)資源、課程管理、協(xié)作功能、教研培訓(xùn)、教學(xué)評(píng)估等服務(wù)，把師生的學(xué)習(xí)活動(dòng)和教學(xué)研究都儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，提供一個(gè)最強(qiáng)有力支持學(xué)校教育教學(xué)的信息化網(wǎng)絡(luò)。

三、深入課堂，創(chuàng)新發(fā)展

課堂教學(xué)行為分析是教學(xué)過程研究與評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，是促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展、學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和教育教學(xué)改革的重要途徑。在傳統(tǒng)的教學(xué)行為分析中，研究者通常處于單一的課堂情境中，運(yùn)用行為理論和教學(xué)原理，通過觀察、問卷調(diào)查和經(jīng)驗(yàn)分析等方式，分析教學(xué)的主客體行為及其各要素的特征、表現(xiàn)和內(nèi)部轉(zhuǎn)化關(guān)系，進(jìn)而揭示教學(xué)行為與師生個(gè)體的發(fā)展規(guī)律。隨著互聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備、社交媒體等相繼問世，教學(xué)情境已從教室課堂拓展至線上空間，使教與學(xué)全過程行為的數(shù)據(jù)化成為可能。同時(shí)，教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用為教學(xué)研究提供了新的范式，促使教學(xué)研究從以往基于觀察、經(jīng)驗(yàn)的方式，轉(zhuǎn)向基于數(shù)據(jù)揭示教學(xué)規(guī)律的探究。因此，我校從數(shù)據(jù)科學(xué)視角出發(fā)，基于教與學(xué)的全過程數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)行為分析，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、個(gè)性化的教學(xué)服務(wù)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。

（一）建設(shè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)課堂的平臺(tái)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，在教與學(xué)的過程中，每時(shí)每刻都會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)記錄了教師的教學(xué)軌跡和學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，以及課堂中呈現(xiàn)的其他信息軌跡。圍繞AI賦能和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)課堂教學(xué)的指導(dǎo)思想，我校在原有的軟硬件基礎(chǔ)和試驗(yàn)成效的基礎(chǔ)上，把各項(xiàng)智能化、信息化的教學(xué)應(yīng)用體系相融合，建成以學(xué)校命名的“掌上附小”校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，服務(wù)于AI賦能背景下數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)課堂教學(xué)的實(shí)踐研究（如圖1所示）。

（二）課堂診斷促進(jìn)教師的發(fā)展

課堂教學(xué)是實(shí)現(xiàn)教師的專業(yè)化發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生形成良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的主陣地，也是學(xué)校管理部門提高教育教學(xué)質(zhì)量的重要平臺(tái)。在研究試驗(yàn)中，我校建設(shè)了課堂觀察數(shù)字化平臺(tái)，通過嵌入各類教學(xué)觀察工具量表，采用行為編碼的方式，在課堂上實(shí)時(shí)采集和記錄教與學(xué)的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，形成客觀的、可視化的課堂教學(xué)大數(shù)據(jù)匯總報(bào)告。通過這樣的課堂觀察診斷，發(fā)現(xiàn)教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”存在的問題，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的策略推送，從而建立起科學(xué)、全面的課堂觀察體系。

良好的課堂通常具備以下特征：學(xué)生的知識(shí)關(guān)注點(diǎn)達(dá)到預(yù)期、課堂互動(dòng)中學(xué)生發(fā)言的時(shí)間集中在5～30秒、各種類型學(xué)生得到較好的兼顧、學(xué)生的課堂情緒按照預(yù)設(shè)發(fā)展等。在以往的教學(xué)研討過程中，無論是授課教師反思自己的教學(xué)行為，還是聽課者與授課教師進(jìn)行教學(xué)交流，一般依靠的是定性的課堂觀察方法，主要基于教師或聽課者的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和回憶記錄來找亮點(diǎn)和提建議，不可避免地存在主觀性和片面性。

相對(duì)于傳統(tǒng)的教師自主思考和科組聽評(píng)課活動(dòng)，AI賦能下的課堂診斷則是借助課堂觀察平臺(tái)，運(yùn)用相關(guān)的工具和技術(shù)記錄教師的課堂教學(xué)行為、學(xué)生的課堂表現(xiàn)，并結(jié)合教師課前的教學(xué)設(shè)計(jì)方案，使用分析工具分析課堂觀察數(shù)據(jù)，結(jié)合學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)和課堂教學(xué)規(guī)律，合理地推理、計(jì)算、得出結(jié)論，既能定性，也能定量地對(duì)教師的教學(xué)過程進(jìn)行全面、規(guī)范、科學(xué)的評(píng)價(jià)，同時(shí)還能提出針對(duì)性的改進(jìn)建議，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

借助課堂觀察平臺(tái)，作為一線教師，我們不需要對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，這些分析可以由計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)分析平臺(tái)來完成，教師只需讀懂?dāng)?shù)據(jù)的意義，就能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的反饋開展更加有效的教學(xué)工作。

（三）以學(xué)定教發(fā)展學(xué)生的個(gè)性

學(xué)生是教育對(duì)象，讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)是教育的發(fā)展目標(biāo)。傳統(tǒng)教學(xué)由于技術(shù)的限制，一般依靠教師根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)或?qū)W生的測(cè)試結(jié)果判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，前者缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，準(zhǔn)確性會(huì)有波動(dòng);后者整理速度較慢、信息量龐大且雜亂，工作效率低。在研究中，我校運(yùn)用智能數(shù)據(jù)技術(shù)系統(tǒng)，自動(dòng)分析學(xué)生的學(xué)情數(shù)據(jù)，反映學(xué)生學(xué)習(xí)過程的全貌，辨識(shí)學(xué)生的差異化行為，為學(xué)生提供個(gè)性化的教學(xué)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)因材施教。

2020年11月，我校體育科組率先嘗試依托AI技術(shù)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)學(xué)生的體能訓(xùn)練，利用運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝備+綜合管理平臺(tái)，通過學(xué)生佩戴的傳感器設(shè)備，實(shí)時(shí)采集每位學(xué)生運(yùn)動(dòng)過程中的心率及運(yùn)動(dòng)負(fù)荷情況等數(shù)據(jù)，對(duì)潛在的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的評(píng)估與預(yù)警;從學(xué)生的各項(xiàng)體能狀態(tài)，包括耐力、爆發(fā)力、協(xié)調(diào)力、靈敏性等，分析不同時(shí)間段的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與訓(xùn)練設(shè)計(jì)是否合理，為學(xué)生的體能訓(xùn)練提供科學(xué)的依據(jù)。通過這一智能測(cè)試系統(tǒng)，還可以把學(xué)生的體質(zhì)數(shù)據(jù)形成電子成長(zhǎng)檔案，為教師設(shè)計(jì)合理的體育課程提供參考，為學(xué)生的身體健康保駕護(hù)航。

今年，教育部等六部門共同印發(fā)《義務(wù)教育質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》，這對(duì)于教師全面優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)方式有著重要的指導(dǎo)意義。教師要積極推動(dòng)教學(xué)評(píng)價(jià)方式從結(jié)果性評(píng)價(jià)向過程性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變，重點(diǎn)關(guān)注對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)行為的評(píng)價(jià)，將總結(jié)性評(píng)價(jià)與形成性評(píng)價(jià)相結(jié)合，了解學(xué)生怎樣思考問題、怎樣解決問題，而不是僅僅關(guān)注學(xué)生是否得出了正確答案。的確，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式難以全面測(cè)評(píng)學(xué)生的其他學(xué)習(xí)指標(biāo)，如解決問題、合作探究、創(chuàng)新發(fā)展等能力指標(biāo)，好奇心、自信心、堅(jiān)持力等情感態(tài)度指標(biāo)。對(duì)此，我們也會(huì)經(jīng)過大數(shù)據(jù)技術(shù)量化后，納入學(xué)生評(píng)價(jià)的范疇中，使教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)更全面、更具體且更精確。

（四）整合優(yōu)質(zhì)資源服務(wù)教與學(xué)

教育數(shù)據(jù)資源作為教育領(lǐng)域系統(tǒng)變革的工具，將會(huì)成為學(xué)校最寶貴的資產(chǎn)。教學(xué)中的教育資源，是師生之間進(jìn)行教與學(xué)活動(dòng)的基礎(chǔ)，是以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)課堂中教師在課前、課中、課后的不同教學(xué)場(chǎng)景所需要的資源，是教師自我研修成長(zhǎng)的平臺(tái)，也是學(xué)生實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)的有力支持。

在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)課堂教學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究過程中，會(huì)涉及包括工具、軟件、系統(tǒng)等在內(nèi)的應(yīng)用類資源，以及教學(xué)素材、教學(xué)課件、網(wǎng)絡(luò)課程、數(shù)字圖書、學(xué)習(xí)網(wǎng)站等海量的內(nèi)容資源。目前，教育者和學(xué)習(xí)者在教育資源方面面臨的主要問題已經(jīng)不再是沒有資源可用，而是該如何篩選精品資源和適用性資源，以及如何實(shí)現(xiàn)資源的可進(jìn)化、可共建、可共享，以滿足師生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的需要。

因此，我校在實(shí)踐研究的過程中，除了融合國(guó)家教育資源的公共服務(wù)平臺(tái)，省、市、區(qū)教育主管部門已搭建的區(qū)域性教育資源平臺(tái)，如深圳教育云平臺(tái)、福田教育頻道等，還會(huì)由師生共同建設(shè)滿足適合本校的教學(xué)資源，如教師的課程設(shè)計(jì)撰寫、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與感悟、經(jīng)典案例的引用與借鑒，以及師生錄制的微課、制作的課件等，這些來自教育一線的教學(xué)研究?jī)?nèi)容，就是優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。我們將通過附小資源平臺(tái)的后臺(tái)數(shù)據(jù)算出共享率、點(diǎn)贊率、下載率、播放率等，為教師、學(xué)生甚至家長(zhǎng)進(jìn)行精準(zhǔn)的資源推送，形成具有學(xué)校特色、助力學(xué)校教學(xué)發(fā)展的校本教學(xué)資源庫(kù)。

互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)正整體改變著21世紀(jì)的教育模式和學(xué)習(xí)方式，國(guó)家“十四五”教育規(guī)劃更加關(guān)注技術(shù)改變現(xiàn)狀、創(chuàng)造未來：“要更加充分地發(fā)揮技術(shù)對(duì)于教育的革命性作用，對(duì)接教育整體現(xiàn)代化目標(biāo)要求，主動(dòng)適應(yīng)新一代信息技術(shù)與學(xué)習(xí)變革深度融合的趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)教育資源的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，推進(jìn)各級(jí)各類教育的課程數(shù)字化、資源數(shù)字化、教學(xué)數(shù)字化、評(píng)估數(shù)字化，打造教育信息技術(shù)升級(jí)版，以新技術(shù)完善育人體系，以新資源支撐人的全面發(fā)展。”

面對(duì)未來的教育，我校借助AI賦能下的信息技術(shù)，積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展，繼續(xù)探索“用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”的方法，改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和學(xué)習(xí)模式，優(yōu)化資源平臺(tái)，培養(yǎng)智慧教師，打造智慧課堂，建設(shè)智慧校園。

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（責(zé)任編輯：奚春皓）