一、引言

人工智能的目標(biāo)是使計(jì)算機(jī)具備類似于人類的智能水平，并且能夠模擬、理解并執(zhí)行相關(guān)任務(wù)。該領(lǐng)域的主要研究包括智能機(jī)器人、語音識(shí)別、目標(biāo)檢測、問答系統(tǒng)、推薦系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、知識(shí)圖譜和自然語言處理等。人工智能的快速發(fā)展，給各行各業(yè)都帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，當(dāng)然教育行業(yè)也不例外。

目前，農(nóng)村小學(xué)的教育教學(xué)方式還是以傳統(tǒng)教學(xué)為主。首先，傳統(tǒng)教學(xué)方式在設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)任務(wù)和課后作業(yè)時(shí)，都采用統(tǒng)一內(nèi)容。但是，具體到個(gè)體學(xué)生來講，每個(gè)學(xué)生的基礎(chǔ)和對新知識(shí)的接受程度不同。因此，教師應(yīng)盡可能做到基于個(gè)體學(xué)習(xí)特性來因材施教。此外，在傳統(tǒng)教學(xué)架構(gòu)下，一些教師設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，仍然以教師為中心，缺乏對學(xué)生感興趣的問題的深度思考，無法從學(xué)生角度出發(fā)安排教學(xué)。其次，“教師在講臺(tái)上講，學(xué)生在講臺(tái)下聽”是傳統(tǒng)教學(xué)的典型上課方式，教學(xué)方式較為單一，不足以充分吸引學(xué)生的注意力和專注力。再次，在課后階段，如果學(xué)生在完成作業(yè)過程中遇到難題，學(xué)生的求助對象是家長或者百度，無法得到智能、科學(xué)、專業(yè)的課業(yè)輔導(dǎo)。

基于上述分析，人工智能技術(shù)可用于解決上述農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)中所面臨的問題。值得注意的是，相對于城市小學(xué)來說，農(nóng)村小學(xué)信息更為閉塞，兩者之間存在明顯的信息差。同時(shí)，農(nóng)村小學(xué)中留守兒童較多，家長輔導(dǎo)有限。因此，將人工智能與農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)相結(jié)合很有必要，兩者的深度融合是新時(shí)代教育的必然要求。

目前，人工智能與大學(xué)教育的結(jié)合較為密切，尤其是研究生教育階段，涉及人工智能相關(guān)專業(yè)的學(xué)生會(huì)利用人工智能算法來完成自己的課題。但是，人工智能與中小學(xué)教育的結(jié)合較少。因此，如何實(shí)現(xiàn)人工智能與農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)的深度融合是亟待解決的問題。

現(xiàn)有關(guān)于人工智能與小學(xué)教育的融合研究大致可分為兩類：一是針對中小學(xué)人工智能課程的調(diào)研和建議，總結(jié)目前中小學(xué)人工智能課程的教學(xué)現(xiàn)狀以及存在的問題，并提出相應(yīng)的解決方案；二是從課前、課中、課后的角度出發(fā)，給出人工智能技術(shù)與小學(xué)教學(xué)可能的融合方向。但是，現(xiàn)有研究存在兩方面問題：一是沒有以農(nóng)村小學(xué)為研究對象，缺少對農(nóng)村小學(xué)特性的考慮；二是沒有明確提出與小學(xué)教學(xué)相結(jié)合的人工智能領(lǐng)域下的具體技術(shù)，方法闡述不明確、不具體。

本文從農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)的角度出發(fā)，剖析人工智能在農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)中發(fā)揮的作用，并進(jìn)一步提出人工智能與農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)深度融合的實(shí)踐策略。

二、人工智能在農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)中發(fā)揮的作用

（一）縮小城鄉(xiāng)教育差距

城鄉(xiāng)間的教育差距是客觀存在的，在農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)中引入人工智能技術(shù)，可彌補(bǔ)農(nóng)村小學(xué)教學(xué)設(shè)備較為落后的問題，使農(nóng)村小學(xué)學(xué)生享受與城市學(xué)生類似的教育資源，也可進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)村教師教學(xué)觀念及專業(yè)能力的提升，從而有助于縮小城鄉(xiāng)間的教育差距。此外，人工智能技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，給農(nóng)村小學(xué)生提供了接觸智能算法技術(shù)的機(jī)會(huì)，可進(jìn)一步開闊視野。

（二）凸顯學(xué)生主體地位

教師可利用人工智能技術(shù)來調(diào)研、統(tǒng)計(jì)并分析學(xué)生對授課內(nèi)容的興趣點(diǎn)以及建議，然后相應(yīng)地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性。同時(shí)，基于人工智能技術(shù)，可根據(jù)觀測到的學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)以及對新知識(shí)的接受程度，來適應(yīng)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)任務(wù)，加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的掌握程度。人工智能技術(shù)以教學(xué)要素的形式，參與到農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)中，讓學(xué)生成為課堂的主人，凸顯學(xué)生在教學(xué)中的主體地位。

（三）培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

一方面，教學(xué)內(nèi)容不僅以紙質(zhì)書本的形式呈現(xiàn)，還可以“書本+圖片”“書本+聲頻”“書本+視頻”和“書本+問答”等多種復(fù)合形式呈現(xiàn)給學(xué)生。另一方面，教學(xué)場景不僅僅局限于真實(shí)課堂，引入人工智能技術(shù)后，可搭建虛實(shí)結(jié)合的智能教學(xué)場景，為學(xué)生提供更多的知識(shí)探索空間。因此，人工智能技術(shù)的應(yīng)用，使原本枯燥無趣的課本知識(shí)變得生動(dòng)靈活，能夠吸引學(xué)生注意力，可使學(xué)生沉浸于知識(shí)的海洋中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

三、人工智能與農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)深度融合的實(shí)踐策略

人工智能與農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)的深度融合，應(yīng)確保以學(xué)生為主體，并借助人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，提升農(nóng)村小學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對知識(shí)的掌握運(yùn)用能力，提高農(nóng)村小學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和效率，并進(jìn)一步縮小城鄉(xiāng)教育之間的差距。

（一）基于推薦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)因材施教

教育教學(xué)的主體是學(xué)生，然而不同學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、對新知識(shí)的接受能力以及對所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力不盡相同。因此，在教學(xué)過程中，教師要從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，為每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，真正做到因材施教。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，實(shí)現(xiàn)因材施教面臨著一系列困難：學(xué)生數(shù)量眾多，為每個(gè)學(xué)生量身定制一套個(gè)性化方案難度較大；教師本身缺乏因材施教的教育觀念，制定個(gè)性化方案能力不足。然而，隨著人工智能的快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)可使因材施教成為現(xiàn)實(shí)。

推薦系統(tǒng)作為人工智能領(lǐng)域的重要技術(shù)之一，其特性為根據(jù)用戶的歷史行為和偏好向用戶推薦個(gè)性化內(nèi)容?；诖?，可以設(shè)計(jì)一款智能軟件，分為課前和課后兩個(gè)模塊。其中，課前模塊需要調(diào)研統(tǒng)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)以及對本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的興趣點(diǎn)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和分析后，為不同學(xué)生設(shè)計(jì)個(gè)性化預(yù)習(xí)策略。課后模塊對學(xué)生課上所學(xué)知識(shí)的掌握程度進(jìn)行測試并跟蹤，然后針對學(xué)生對知識(shí)的運(yùn)用能力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而找到學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，再針對學(xué)生不熟練的知識(shí)設(shè)計(jì)個(gè)性化課后作業(yè)。

推薦系統(tǒng)與農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)的深度融合實(shí)現(xiàn)了因材施教，基于個(gè)體特性設(shè)計(jì)個(gè)性化教學(xué)方案，可以極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的掌握和運(yùn)用能力。

（二）利用知識(shí)圖譜進(jìn)行科學(xué)教研

教師課前備課是開展高效教學(xué)的前提。傳統(tǒng)教學(xué)方式下，教師根據(jù)課標(biāo)要求并基于自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容。對于新教師而言，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)較少，設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容并不一定合理，覆蓋的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)也不一定全面。老教師則容易形成固定型思維，教學(xué)內(nèi)容不會(huì)隨著新知識(shí)點(diǎn)的增加而變換。在人工智能背景下，小學(xué)教師可將人工智能技術(shù)與科學(xué)教研相融合，為打造合理、全面、準(zhǔn)確的教學(xué)課程提供基礎(chǔ)。

知識(shí)圖譜本質(zhì)上是語義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)庫，即具有有向圖結(jié)構(gòu)的一個(gè)知識(shí)庫，它可以把所有不同種類的信息連接在一起而得到一個(gè)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。不同章節(jié)、不同年級(jí)甚至是不同科目的教學(xué)內(nèi)容，就構(gòu)成一個(gè)知識(shí)圖譜的結(jié)構(gòu)?；诮虒W(xué)內(nèi)容的知識(shí)圖譜，教師可以更加簡明地了解各章節(jié)之間的關(guān)系，宏觀上把握不同年級(jí)間同一科目的順承關(guān)系，明確不同科目間的聯(lián)系和區(qū)別。利用教學(xué)內(nèi)容知識(shí)圖譜網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)擊某一章節(jié)，相關(guān)側(cè)重點(diǎn)、新知識(shí)點(diǎn)以及與該章節(jié)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容就會(huì)顯現(xiàn)出來。

知識(shí)圖譜與科學(xué)教研的融合，使教師可以有的放矢地進(jìn)行課前備課，設(shè)計(jì)的教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容會(huì)更合理、更全面以及更準(zhǔn)確。

（三）采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展情境教學(xué)

課堂教學(xué)是小學(xué)教育中重要的環(huán)節(jié)，情境教學(xué)在小學(xué)課程中有著極高的應(yīng)用范圍和價(jià)值。目前的課堂教學(xué)大部分以傳統(tǒng)真實(shí)課堂為主，在人工智能時(shí)代，應(yīng)考慮利用相關(guān)技術(shù)變革課堂教學(xué)形式。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用智能計(jì)算設(shè)備模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，可以進(jìn)行視覺、聽覺以及觸覺等感官的模擬。例如：講授小學(xué)數(shù)學(xué)《長方體和正方體的認(rèn)識(shí)》一課時(shí)，僅僅依靠教師的講述很難讓學(xué)生對長方體和正方體的線、面等信息有一個(gè)清晰的認(rèn)知。此時(shí)，教師可利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造出長方體和正方體，讓學(xué)生在三維空間中學(xué)習(xí)立方體知識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的現(xiàn)場沉浸感。

虛擬現(xiàn)實(shí)與農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)的融合策略，是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展情境教學(xué)，構(gòu)造虛擬教學(xué)場景，把學(xué)生難以理解的問題簡單化，從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。此外，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)場景，提高了課堂教學(xué)的生動(dòng)性和直觀性，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（四）借助問答系統(tǒng)實(shí)施課業(yè)輔導(dǎo)

課業(yè)輔導(dǎo)對于農(nóng)村小學(xué)生來說至關(guān)重要。此處的課業(yè)輔導(dǎo)，不僅僅局限于教師布置的課后作業(yè)或者假期作業(yè)，也包括學(xué)生在日常生活中遇到的問題。農(nóng)村小學(xué)生現(xiàn)有的課業(yè)輔導(dǎo)來源，僅限于學(xué)生家長或百度等平臺(tái)。但是，有些家長對某些問題的見解不一定正確，同時(shí)百度等平臺(tái)充斥著各種信息，檢索到的結(jié)果正確與否難以分辨。隨著ChatGPT等大模型的流行，基于大模型搭建問答系統(tǒng)以實(shí)施專業(yè)、正確的課業(yè)輔導(dǎo)或?qū)⒊蔀橐环N趨勢。

問答系統(tǒng)是信息檢索系統(tǒng)的一種高級(jí)形式，其可以用準(zhǔn)確、簡潔的自然語言回答用戶用自然語言提出的問題。當(dāng)學(xué)生遇到不明白或者不清楚的問題時(shí)，就可以使用問答系統(tǒng)進(jìn)行提問，從而得到一定啟發(fā)。問答系統(tǒng)的輸入可以是文字或者聲音，基于大模型的問答系統(tǒng)在接收到輸入的問題后，首先進(jìn)行問題分析，具體包括問題分類、關(guān)鍵詞提取等，然后進(jìn)行信息檢索，包括尋找問題答案對、比較問題答案對的相似性等，最后進(jìn)行答案提取，包括查找候選問題、選擇候選答案以及返回最佳答案。

問答系統(tǒng)與課業(yè)輔導(dǎo)的有效融合，可以解決學(xué)生在學(xué)業(yè)上和日常生活中遇到的問題，為學(xué)生解決問題提供思路，并培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。

（五）運(yùn)用目標(biāo)檢測助力作業(yè)評判

課后作業(yè)評判是教學(xué)過程的最終環(huán)節(jié)。通過作業(yè)評判，學(xué)生能夠清楚地發(fā)現(xiàn)自己掌握不充分的知識(shí)，有利于后續(xù)的復(fù)習(xí)鞏固。就農(nóng)村小學(xué)而言，教師較少，作業(yè)數(shù)量較多，教師批改起來任務(wù)量較大。探索基于人工智能技術(shù)的智能作業(yè)評判，是提高工作效率的一個(gè)有效解決方案。

目標(biāo)檢測的任務(wù)是找出圖像中所有感興趣的目標(biāo)物體，進(jìn)而確定其類別和位置，目標(biāo)檢測是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的核心問題之一。基于目標(biāo)檢測技術(shù)開發(fā)一款智能作業(yè)評判軟件，用于學(xué)生日常作業(yè)以及考卷的批改任務(wù)。當(dāng)學(xué)生完成作業(yè)后，拍照上傳至智能作業(yè)評判系統(tǒng)，系統(tǒng)首先進(jìn)行檢測識(shí)別，將識(shí)別出來的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行對比分析，然后輸出批改結(jié)果，再將批改結(jié)果立即反饋給學(xué)生。

目標(biāo)檢測與作業(yè)評判的融合，提高了農(nóng)村小學(xué)教師的工作效率，使其可以有更多時(shí)間鉆研教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。同時(shí)，學(xué)生可以在短時(shí)間內(nèi)得到結(jié)果反饋，有助于提高其復(fù)習(xí)鞏固知識(shí)的效率。

四、總結(jié)

人工智能與農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)的融合具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可以縮小城鄉(xiāng)間教育差距，凸顯學(xué)生主體地位，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?；诖耍疚纳钊胩骄苛巳斯ぶ悄芘c農(nóng)村小學(xué)教育教學(xué)的深度融合策略，包括基于推薦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)因材施教、利用知識(shí)圖譜進(jìn)行科學(xué)教研、采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展情境教學(xué)、借助問答系統(tǒng)實(shí)施課業(yè)輔導(dǎo)和運(yùn)用目標(biāo)檢測助力作業(yè)評判，兩者的融合有利于提高教學(xué)質(zhì)量，從而助推新時(shí)代小學(xué)教育的現(xiàn)代化。

（柳艷芳）