人工智能助力教师课堂教学提质增效的实践探索

【摘 要】“双减”政策的深入推进凸显了课堂教学在育人中的重要地位，同时也对教师的教学质量提出了更高的要求。目前，人工智能技术在教学中的应用越来越广泛，它对教学中教师收集和整理教学资源、分析和预测教学数据、创新课堂教学、批改作业等各个环节都给予了稳固的物质支撑和技术助力。人工智能有力地推动了课堂教学提质增效，从而更好地助推“双减”目标的实现和基础教育生态环境的改善。

【关键词】人工智能 课堂教学 提质增效 实践探索

当前，我国基础教育领域的重要任务之一是继续深入推进“双减”政策，让教育回归校园，突出课堂教学的重要性，以实现基础教育的高质量发展。要实现这一目标，必须在课堂教学质量上下足功夫。教育部强调构建智慧教育新生态，技术赋能教学创新[1]。自2022年11月起，ChatGPT等生成式人工智能的涌现，为信息化革命注入了新的活力，引领人工智能迈向一个崭新的时代[2]。各种智能化的外部教学技术终端、教学资源和服务平台纷纷涌现，为课堂教学的创新和提质增效提供了稳固的物质支撑和技术助力。目前，人工智能正在深入教师教学的每一个环节，不仅支持教师进行教学研究、准备教案、开展课堂教学，还能帮助教师更好地评价学生。

一、人工智能助力教师收集和整理教学资源

教学活动的开展需要知识类、工具类、智能类和虚拟环境类等不同形态和类型的资源支持。人工智能可以通过自动化搜索、分类和标签，个性化推荐、整理和更新等方式，帮助教师高效收集、整理教学资源，从而提高教学质量和效率。

第一，人工智能可以通过网络爬虫技术，自动搜索并收集与特定教学主题相关的教学资源。借助关键词和搜索条件的设定，人工智能能够高效地从互联网汇聚教科书、教学视频、案例等各类教学资源。随着智能搜索引擎的持续优化，能迅速为教师和学生提供定制化的资源列表，实现特定区域和个体教学资源的精准配置。这不仅极大减轻了教师筛选资源的负担，还确保了资源的针对性和丰富性。例如，山东省潍坊市打造了潍坊教育云平台，不仅与国家、省、市、县四级平台实现了深度融合，还与54个其他平台实现了“一号认证，全网通行”的便捷功能。在充分利用国家平台资源的同时，潍坊市根据本地特色补充了丰富的资源，并特别开发了名优师云课堂，为广大师生提供了更多优质的教学资源，进一步扩大了资源的供给[3]。浙江省台州市三门县以“智慧治理”为引领，开启实施“1366”数字化改革工程，即构建一个主体单元教育大数据仓，打造工作体系、标准体系、技术体系三大体系，提升全域感知、主动服务、从管到治、数据决策、多元监管、全面协同六大关键能力，建设管理共进、资源共享、研训共修、教学同步、文化共生、考核共体六大场景应用[4]。

第二，人工智能可以帮助教师对大量的教学资源进行分类。人工智能借助自然语言处理技术，能够对教学资源进行智能分类和标签化处理，从而协助教师迅速定位所需教材和资料。利用机器学习算法，这些资源可被自动分析并归入不同主题、难度级别、教学目标等类别，自动添加精准的标签和关键词，极大地提高了教学资源的管理和检索效率。

第三，人工智能可以通过自动化的方式对教学资源进行整理和更新。人工智能运用机器学习可以自动识别和删除过时或重复的资源，保持教学资源的新鲜度和有效性。同时，人工智能还能将最新资源自动整理为适用的格式和布局，使教师能够更便捷地利用和分享这些资源。例如，陕西省榆林市首批“智慧校园示范学校”榆林高新中学的“互联网+教育”资源优势明显。学校利用智慧校园平台、电子白板、平板电脑实现人机互动，为课堂教学搭载了智慧的翅膀；合作开办“云校双师+”课程班，实时共享优质资源，教学效果明显增强[5]。未来的学校将深入应用人工智能，实现学习内容的个性化定制，精准地依据每位学生的天赋、潜能、个性和兴趣，量身打造课程，确保传授的知识与技能高度匹配个人发展需求，助力学生更好地应对未来社会的挑战[6]。

二、人工智能助力教师分析和预测教学数据

教师在课前需要对学生的学习情况进行分析与预测。人工智能可以帮助教师对教学数据进行精准的分析，从而更好地理解学生的学习需求和问题，制订更有效的教学策略和管理计划，促进个性化学习和教育公平性，为教育改革和发展提供新的思路和途径。

第一，人工智能可以收集、整理、分析和挖掘学生学习的相关数据。人工智能可以自动收集学生的考试成绩、作业完成情况、学习进度等，并将其整理成结构化数据。在此基础上，通过机器学习和数据挖掘技术，人工智能可以分析学生学习数据中的模式和规律，提取关键信息。例如，人工智能可以分析学生的学习行为和结果，发现学生的学习偏好和易错知识点，并提供即时的学习状态和表现分析结果给教师，能帮助教师掌握学生的学习情况，提供个性化、差异性的反馈和指导。浙江省杭州市建兰中学积极运用人工智能技术，在初中数学教学中实施个性化教学策略。通过科学诊断学生数学能力、精细规划学习进度、精准赋予学习资源，学校为学生定制了个性化的数学学习任务和学习路径，此外，借助多维度、可视化和动态化的评价方式，结合数据绘制学生画像，为学生设定个性化的数学学习进阶目标。这种教学方式不仅提高了学生的学习效率，还帮助学生发现自己的潜能，更好地规划自己的学习路径[7]。

第二，人工智能可以利用机器学习，根据学生的历史学习数据，预测其未来的学习需求。基于学生的学习数据和个性化需求，人工智能可以推荐适合学生个体的学习资源，包括教材、练习题、视频等，帮助学生提高学习效果，同时，这也有助于教师制订个性化的教学计划和资源分配规划。例如，江西省借助“赣教云”平台成功创建了“智慧作业”系统，该系统巧妙地运用点阵笔、高拍仪、高速扫描仪等技术手段，以及学生自发归集的方式，全面捕捉学生每日的作业情况。这些数据能够实时生成针对每个学生的错题集，为他们量身打造个性化的学习路径。此外，系统还免费提供错题微课视频和举一反三的试题，帮助学生深入理解错题原因，巩固知识薄弱点，进而提升学习效果[8]。

第三，人工智能可以优化教学过程。人工智能通过深度分析以往丰富的教学数据，能够精准地提炼出极具价值又效果显著的教学模式。这些模式不仅能为教师提供直观且实用的教学方法参考，还能助力教师敏锐察觉自身教学方法中的潜在不足，从而帮助教师不断优化和完善整个教学过程。此外，人工智能通过分析学生的学习数据与反馈，能够准确评估不同教学模式的效果，有助于教师了解各种教学模式的优劣及适用场景，进而更加精准地选择和运用教学模式。例如，贵州省遵义市推行精准教学模式，涵盖预习、备课、课堂教学、作业批改、辅导及监测评价六个关键环节。课前，教师通过信息平台发送预习内容，学生预习后提交反馈，据此调整教学策略。课堂教学中，教师遵循“教师主导、学生主体”原则，利用信息技术优化教学。课后，教师布置个性化作业并反馈，推送微课视频巩固知识。同时，学校还从多个维度评估教学效果和教师教学风格，持续改进，实现以学定教、因材施教[9]。

三、人工智能助力教师创新课堂教学

课堂教学创新是提升教学质量与效率的基础。人工智能能够帮助教师深入洞悉每位学生的学习状况与需求，制订个性化的教学方案和管理策略，从而实现教学目标的精准化。这不仅推动了教育的个性化发展，也促进了教育的智能化进步。在人工智能的助力下，教师可以提高教学效率和效果，更好地满足学生的需求，推动教育进步和创新。

第一，人工智能助力教师教学设计创新。人工智能通过分析学生的学习数据和行为，识别其学习模式和习惯，为教师提供定制化教学方案，精准满足学生的学习需求。同时，人工智能可以自动提炼教材重点、难点，推荐优质教学方案，并依据教学内容和目标生成教学演示和互动环节。此外，人工智能还能识别不同学科知识间的联系，为教师提供跨学科教学资源，助力实现跨学科融合教学，促进学科间的相互渗透。

第二，人工智能助力教师教学决策。教师借助人工智能可以对学生的学习数据和成绩进行深入分析和预测，精确掌握学生的学习状况，洞察潜在问题，并依据这些数据和预测结果，做出针对性的教学决策，如调整教学内容和方法，优化学生对知识点的掌握。例如，智能化的教学辅导工具能够根据学生的能力水平提供定制化的题目，并根据学生的答题情况提供实时反馈和建议，实现个性化学习。此外，通过学习算法和个性化教育模型，人工智能能够根据学生的学习进度、兴趣和学习风格，自动调整教学内容和难度，为每位学生打造专属学习体验。在课堂上，教师还能利用即时智能互动工具与学生进行实时交流，例如，在线投票工具可以迅速收集学生的观点，白板工具则能实时展示和讨论教学内容，进一步丰富课堂互动，提升教学效果。湖南省长沙市开福区清水塘第二小学引入智能教学系统，该系统在教室配备智能终端，能实时捕捉并分析师生课堂行为，生成详尽数据报告。教师据此可洞察学生参与度与教学效果，从而因材施教，优化课堂设计，提高教学效率。此技术的应用不仅提升了教学质量，更促进了学生的全面发展[10]。

第三，人工智能可以提高学生的学习兴趣。人工智能在教学领域的应用带来了革命性的创新，特别是虚拟环境类资源。这些资源借助AR/VR/MR技术与网络通信技术的融合，构建了一个综合性的学习环境，将真实、虚拟情境与多媒体资源无缝结合，为学习者提供知识学习、能力训练和实践操作的交互式体验。此类资源不仅为学生打造了一个仿真的学习环境，还能实时记录他们的实验行为和结果，便于教师评估。学生可以按个人需求、兴趣、学习节奏进行实践体验，增强动手能力。在这个过程中，教师承担着引导者和辅导者的角色，与学生进行互动、反馈和讨论，促进思维碰撞和知识交流。这种教学方式有助于提升学生的问题解决能力，深化学习体验。例如，北京市人大附中翠微学校小学部的教师借助软件，如“抽签器”“点名器”，通过变化多端的提问方式，极大地调动了学生对课堂的参与热情，做到有问题就有回应，学生精神状态饱满，课堂氛围生动活泼，线上教学秩序井然。体育教师利用VR虚拟情景助力课堂教学，“快乐跑酷”“奥运跑道”“足球小将”等有趣的情景设置让学生全身心沉浸在体育课堂中[11]。

四、人工智能助力教师批改作业

人工智能可以通过自然语言处理和机器学习技术实现自动批改作业。利用人工智能进行作业批改，能够显著减轻教师的工作负担，同时提供更准确、全面的评估结果，帮助教师更好地了解学生的学习状况和需求。

第一，人工智能可以实现作业自动批改。人工智能可以使用自然语言处理技术，分析学生提交的作业，自动识别和纠正语法错误，并给出建议。这大大减轻了教师的工作负担，并能即时将作业批改的信息反馈给学生。第二，人工智能可以自动评估客观题。人工智能可以使用机器学习和数据挖掘技术，对选择题、填空题等客观题进行自动评估。它能够快速、准确地判定答案的正确性，节省了教师花在批改客观题上的时间。第三，人工智能还可以自动评估主观题。人工智能可以利用自然语言处理和机器学习技术，对主观题进行自动评估。它可以分析学生的回答，评估答案的逻辑性、准确性和创造性等。当然，对于主观性较强、开放性较大的作业（如写作、创作等），人工智能目前还难以完全替代人工评分。因此，在使用自动批改系统时，仍需要教师对作业批改的结果进行审核和确认。另外，人工智能还可以进行个性化评估和反馈。人工智能可以根据学生的作答情况和特点，提供个性化的评估和反馈。通过分析学生的答案和学习表现，人工智能可以识别学生的弱点和需改进的地方，并给出相应的建议。

综上所述，在深入落实“双减”政策的背景下，人工智能在提升教师课堂教学质量和效率方面的作用日益凸显。通过个性化推荐教学资源和数据分析，人工智能能够为教师提供有针对性的课堂教学设计和创新模式，满足学生的个性化学习需求。同时，人工智能技术也能够帮助教师高效、准确、个性化地批改和评估学生作业，更好地了解学生的学习状况，并提供有针对性的指导和反馈。

参考文献

[1] 教育部2022年工作要点[EB/OL]．（2022-02-08）[2023-10-25]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_sjzl/moe_164/202202/t20220208_597666.html.