引入人工智能，打造高效“智慧课堂”

□ 张燕

智慧教育是基于时代发展需求而提出的一种教育模式，旨在创设更加智慧的教育环境，培养更具创新力的专业人才。“智慧课堂”打造是实现智慧教育的有效手段，而人工智能技术在此过程中扮演着至关重要的角色，能够辅助教师洞悉复杂的教学情况，实现对学生的个性化培育，做到引领教学课堂实现转型发展，真正让“智慧”唤醒“课堂”。

传统教育模式中，教师是课堂教学中的主导者，而引入人工智能技术后，其可代替教师在智慧课堂中扮演如下角色。

个性化学习的促进者。利用大数据、深度学习等技术手段，精确分析学生学习情况。综合学生学习能力水平、学习风格和个人性格等因素，为学生量身定制个性化学习方案，并提供所需教学资源。教学效率与质量的提升者。AI技术能够帮助教师快速完成批改作业、成绩统计等工作，使教师有更多时间专注于提升教育教学质量。同时，提升教师对学生个体的关注度，助力教师与学生及时沟通。交互式学习环境的构建者。人工智能技术可与语音识别、虚拟现实技术等结合，创设更具互动性的学习环境，加强与学生的交流互动，帮助学生答疑解惑。学习成效的精准评估者。通过构建算法模型，人工智能技术可帮助教师完成对学生学习成果的评估，掌握学生学习情况与学习过程中存在的问题。教育资源的优化配置者。人工智能技术能够将全球范围内的优质教育资源整合起来，让学生通过网络搜索完成在线学习，利用系统提供的学习资源进行教育创新。创新能力与批判性思维的培养者。学生可利用人工智能，实现自身创新能力、思考能力、批判能力与问题解决能力的提升。

显然，人工智能技术在智慧课堂中的应用有着重要意义，能够在革新教学模式的同时，提升我国教育发展的公平性与均衡性。但目前，智慧课堂的构建、大范围推广与应用还面临严峻挑战，部分地区的数字化教学资源着实匮乏，对智慧课堂这一概念更是十分陌生。对于其他有能力开展智慧课堂的地方而言，其教学难点主要集中在如何利用教学工具与环境，为学生制定适合的教学方案，指导学生进行探究学习、自主学习、协作学习。在打造“智慧课堂”中，人工智能技术的具体教学应用策略可以归纳为以下几个方面。

设计个性化学习路径

AI系统会收集学生的过往学习数据，包括学习成绩、学习时长、作业完成率与正确率、课堂提问讨论的互动参与度；再利用机器算法进行分析，确定学生的学习强弱项、兴趣点及潜力；利用聚类、分类等算法，对学生群体进行分类，确定不同群体学生的学习需求与能力；根据学生学习目标，利用路径规划算法制定个性化学习路径，指导学生完成技能提升、考试考级等目标。在此过程中，AI系统可利用回归分析、决策树等预测模型，对学生可能面临的学习障碍进行预测、评估，并利用基于内容的推荐算法、自适应算法等为学生推荐合适的学习资源，包括文档、视频等形式。同时，AI系统会根据学生学习情况等数据，实时调整其推荐资源的难易度，确保学生学习节奏适宜，最终促进学生学习成绩取得进步。

智能课堂的交互设计

在智慧课堂中，人工智能技术能够利用语音识别、自然语言处理等技术，开发智能助教或虚拟导师工具，语音回答学生提出的问题；可利用计算机视觉技术，通过视频和图像识别，对学生面部表情、肢体动作及语气、情绪等进行识别，调整自己的互动行为，以鼓励学生保持积极乐观的学习状态。同时，AI还可根据课堂学习内容，利用虚拟现实技术创设与课堂相关的虚拟学习情境，让学生在虚拟环境中感受、体验真实的教学。这一技术在历史、地理及化学等学科中的应用更为突出，如让学生虚拟参与历史事件的发生、模拟探索广阔的地理空间或完成虚拟仿真实验等，可以大幅提升学生学习体验的真实感、参与度。而游戏化学习模式的设计也可有效激发学生的学习动力，如设置学习挑战、奖励系统等，都是基于人工智能技术的重要课堂交互手段。另外，AI系统还可以为学生智能匹配学习伙伴，根据学生的性格、学习风格和实际能力组建学习小组，并辅助、引导学生完成小组讨论和实验等学习任务，培养学生团队协作能力。

辅助服务教师教学

在智慧课堂中，教师不仅可以在授课过程中利用AI系统进行即时的测评与反馈，以便其根据学生课堂反应调整教学内容难度、类型，促进学生更好地吸收、理解、掌握课堂知识，还可利用AI系统收集并分析班级全部学生的学习情况，以便了解学生学习中遇到的难题，从而帮助教师识别自身难以发现的教学盲点，优化并调整教学设计与策略；对有特殊需要的学生群体，如学习成绩较差、家庭出现重大变故及患有特殊疾病的学生，教师可利用人工智能算法进行重点分析，综合评估与分析学生现况，并采取合适的干预手段，以免发生突发不可挽回的意外事件。此外，教师还可利用AI系统来完成部分行政工作，如利用数据分析技术完成学生信息的自动收集与更新；利用智能文件管理系统进行教学档案自动归档；利用AI助手完成自动批改作业、统计成绩、会议安排和学生出勤记录等。AI系统自动生成的分析报告，使教师的行政工作更加高效、简洁。由此，教师可以节省更多时间，更加专注于教学研究。

整合优化学习资源

人工智能技术对教师、学生的帮助是一个长期且持续的过程。在智慧课堂建设与实施过程中，AI系统能够长期持续跟踪教学情况，分析教师教学内容的有效性，并利用深度学习算法与自适应算法不断优化其教育资源库，为教师、学生推荐更加适合的学习资源，以满足师生不同时期对教学资源的不同需求，确保教学内容与时俱进。另外，AI系统还可基于深度学习和机器学习算法，进行跨学科、跨专业的资源整合，构建一个跨学科、跨专业的知识图谱。将不同学科、专业之间的概念、理论知识、实验数据关联起来，为教师和学生提供一个直观、便捷的导航工具。同时，AI系统还可辅助设计包含多学科知识的教学方案，制定涉及多学科、多专业知识及案例的实践项目，鼓励、引导学生进行思考，从而培养学生创新思维和跨领域合作能力。

总而言之，引入人工智能技术可构建一个更加高效的智慧课堂，通过个性化、精准化学习方案定制、智能交互学习环境创设，不仅教师的教学决策水平得以提升、工作负担得以减轻，学生的学习能力与综合素养也得到一定程度的提升，这一技术推动智慧课堂的重塑，为培养社会未来发展所需要的创新型人才奠定了坚实的基础。

（作者为新疆师范大学副教授）