人工智能给教学带来的新模式

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　　【摘要】人工智能技术因为当前具备了大数据与云计算的发展得到了深入应用，特别是未来5G技术的普及，它将给社会很多行业带来焕然一新的变化。教育领域也将因为人工智能技术的应用而带来新模式和新变革。本文重点描述當前教学中存在的一些冲突问题，以及人工智能对于解决这些问题带来的教学新模式和新应用。
　　【关键词】人工智能 教学新模式
　　一、人工智能发展现状及其应用方向
　　随着智能终端的兴起，特别是智能手机的普及应用，人人都成为实时产生数据的源头，使得数据规模快速增加，数据种类变得繁杂众多。同时，硬件计算性能当前也有了快速提高，两者为人工智能的应用提供了数据与计算的条件，使得当前人工智能的应用得到飞速普及，应用于各个领域。但是，应该说机器人要成熟到完成一个教师所开展的各项教学任务，同时要获得教师处理教学事务的能力和技巧还为时过早。可见，机器人要替代教师职业尚有待长期发展，但它的确可以替代教师工作中的某些方面工作。
　　二、当前教学中固有的冲突问题
　　1、师生资源冲突。
　　大多学校目前的师生资源比例情况是：一个班平均2个教师50个学生。这是一种比较失衡的资源比例，无法实现学生针对性的教育。当然一些经济欠发达地区，这个资源比例可能会更加失衡。
　　2、师生知识结构冲突
　　教师与学生年龄差距较大，知识结构基础也差别较大。教师侧重自身所教授课程的知识结构，而学生是新时代的少年儿童，从小接受新生知识的洗礼，接收知识的渠道多，知识内容新鲜。教师的知识结构无法满足学生的学习与求知欲望的要求。
　　3、教师成长与教学任务冲突
　　教师的成长途径有：外部培训、内部交流、自身学习。而教师的教学任务有：课堂教学、课后备课、作业批改、其它教学评比检查等。目前，教学质量越好的地区，教师的教学任务自然就越重，结果也必然占用了教师大量的时间与精力，因而成长的空间就因为时间与精力的贫乏而被不断压缩，严重限制了成长的速度。
　　4、学生学业成长与教学手段冲突
　　作为完整性的学业成长，学校应当把握学生从幼儿园到大学中各个对应阶段之前的学业情况，以便能够对学生有个清晰的人物画像，掌握学生的学业成长及心理成长。但目前学校采集数据的手段落后单一，基本是只记录学生的阶段性考试情况，很片面很零散，无法满足对一个学生完整学业刻画的需求。
　　三、人工智能在教学中的应用
　　1、解决个性化教学的需要
　　个性化教学就是要根据学生的兴趣和偏好，以及所掌握的知识程度来设计针对性的教学方案，包括课程设计、课程表现形式、课后作业、课外知识补充等方方面面的内容。原来教师资源过于失衡，教师完全不可能针对众多的学生来个性化设计课程。那么当前及未来的信息化时代，能够获取足够多的学生在校数据，甚至校外生活的数据，那么利用人工智能技术就会针对每个学生设计一个个性化的教学方案。这将给教学带来巨大的变革，给每个个体带来适合自身成长的教育之路，也为教学公平铺平了道路。
　　2、解决多学科多层次知识问答需要
　　当代小学生被称为智能一代，同时，由于数字媒体信息传播的丰富、全面和快速的特点，也造就了这一代学生的学习渠道多样及知识面广泛的特点。而相对年龄差距较大的教师则由于先天的成长经历造成的知识结构，很难满足这一代学生的知识需求。因而就需要借助当前构建知识图谱的技术，把学生课程及所延伸的知识，按照所涉及的人、事、地、物和组织来构建知识图谱。同时结合人工智能技术，形成智能问答，智能推荐和智能引导的智能学习辅助体系，从而满足学生的数字化学习，以及多学科多层次的知识问答和学习的需要。
　　3、解放教师重复性教学工作
　　当前教师的教学任务十分繁重，不仅要完成课内的备课、授课和批改作业，还要完成各种教学辅助任务和行政检查任务，造成教师的成长时间和空间受限。这就与学生不断增长的知识结构相矛盾。为了释放教师的教学任务，我们可以利用人工智能技术对一些重复性的工作进行智能化处理。比如，作业布置、作业批改、教案设计等都可以让利用人工智能技术的智能系统来完成，而让教师留更多时间去进行个人知识结构完善，教学手段优化，以及更多时间对学生开展情感融会、艺术熏陶和习惯培养。
　　4、精准掌握学生学业成长
　　传统的学生档案记录是片面的和断点的，未能反应一个学生的真实学习情况，更无法真实掌握学生的生理和心理成长情况。为此，我们要利用当前的信息科技来搜集学生从小学至大学的全过程学习数据。通过人工智能对各方面样本数据进行训练，形成多维度的人工智能识别能力，从而有效解释与预测学生的学习表现。同时，也能根据掌握的学生状况来确定学科教学目标，优化教学过程，调整教学策略。当然，除了学业数据，如果能利用各种智能穿戴设备、语音识别设备和眼球追踪设备来收集更多学生的生理和心理行为数据，那么就能掌握学生的情感状态和心理状态，挖掘学生深层次的行为数据，从而更全面地掌握学生的学业和生活，有效促进学生的成长。
　　四、人工智能应用需要关注的问题
　　1、数据收集问题
　　除了利用OCR技术收集学生的作业、考试和其它一些培训形成的纸质文本转文字信息外，还可以在教室中装配全景摄像头、语言处理器和生理学传感器，通过人脸识别技术、语音识别技术、眼球追踪技术等等，以便收集和分析每一位学生在学校的生理、心理和行为数据，以便完整地掌握学生在学校的学习状态和表现。在收集学生学校数据信息外，如果可能还可以考虑对学生的校外信息进行收集，比如通过智能手环、智能手表以及其它智能穿戴设备来收集学生的校外相关信息，以更全面地掌握学生的完整生活和学习情况。
　　2、数据安全问题
　　要能够智能化，就必须要掌握数据。有了数据就必然引起数据隐私与数据安全的问题。学生的个人数据从学校的学业系统到毕业后的单位档案系统，都必须保证整个数据生命期的数据安全。数据安全包括数据存储安全、数据访问安全和数据传输安全，每个方面都要有安全机制与策略，以确保数据不被违规使用、不泄漏、不丢失。
　　五、结束语
　　人工智能在教育领域的应用必然更加有效地提高学校的教育质量、促进社会教育公平。同时人工智能技术也为教育提供了新的教学方式，为教学问题提供了更多更好的解决方案。从而最终形成教学模式的改革和教育理念的变革。所以教师们需要不断学习、不断进步，创新教学思维与思路，才能与时俱进，才能不被淘汰。
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