人工智能赋能课堂教学减负的分析框架与挑战

崔豪 张浩

摘要：减负是教育领域长久以来备受关注的热点、痛点问题。该研究从人工智能赋能课堂教学角度思考，以S学校为例，一方面探讨人工智能赋能课堂教学减负的分析框架，另一方面对人工智能赋能课堂教学减负的实用效果进行调查分析。研究发现，利用人工智能赋能教学设计、课堂实施、教学评价、作业设计等4个方面，可有效地促进人工智能与教育教学深度融合，助力课堂教学减负提质增效、从而减轻学生学业负担。最后展望未来人工智能赋能课堂教学减负的发展重点，并对潜在的挑战进行反思。

关键词：人工智能；减负；课堂教学；分析框架；挑战

中图分类号：TP18 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）05-0031-04

0 引言

近年来，超前学习行为及教育内卷等现象备受教育领域关注，教育内卷加剧了义务教育阶段教育焦虑[1]。2021年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，明确提出坚持学生为本，减轻学生过重作业负担，促进义务教育优质均衡发展，提升课堂教学质量等[2]。而关于减负问题，我国自20世纪50 年代便开始提出为学生减轻负担，但始终没有达到令人满意的状态，甚至出现了学生负担不减反增的态势[3]。随着人工智能快速发展，并迅速进入教育领域与之逐步融合，成了既是教育改革的新工具，同时也是课程教学的新内容[4]。人工智能技术的出现为课堂教学变革提供了新动能，成为落实课堂减负提质增效的有效选择，同时也是实现教育现代化和教育高质量发展的重要力量[5]。

基于此，在政策导向、时代环境及现实需求多重背景下，本研究将探讨人工智能赋能课堂教学减负的框架建构，并思考人工智能作用于课堂教学的挑战。以人工智能技术赋能视角为切入点，通过人工智能赋能课堂教学减负来减轻学生负担，促进学生全面发展，推进教育高质量发展提供一个微观视角。

1 研究基础

1.1 我国中小学减负问题的政策梳理

一直以来“减负”问题都是教育领域备受关注的热点、痛点问题。在不同历史时期，政府针对教育减负这一痛点相继出台了一系列政策来解决这个难题。1955年，针对中小学学生负担过重现象，教育部颁发《关于减轻中小学学生过重负担的指示》，认为学生负担过重主要是课业负担过重。并要求保证学生睡眠和休息，改进课外活动，改善考试制度注重平时成绩考查等以此来确保学生健康成长与发展[6]。1993年，国家提出基础教育是提高民族素质的奠基工程，中小学要由“应试教育”转向全面提高国民素质的轨道，中小学要切实采取措施减轻学生过重的课业负担[7]。2010年发布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》制定多项政策，通过调整教材内容，减少作业量考试次数，豐富学生课外校外活动等。各方协同努力，共同减轻学生课业负担，促进学生快乐学习、健康成长与发展[8]。但这也间接导致校外培训机构的疯狂生长，形成了校内减负，校外增负的畸形发展，学生学业负担更加严重。

2021年教育部出台“ 双减”政策，坚定了减轻学生学业负担减负的决心。关于学生的学业负担，离不开课堂这一因素，学生减负的关键在于课堂教学，而重点在于作业设计。当前，在政策引领，时代环境、现实需求诸多背景下，本研究以人工智能技术赋能课堂教学减负视角，探析在课堂教学中技术运用对减负的效果。

1.2 人工智能赋能课堂教学减负的优势

随着科学技术的快速发展，人工智能愈发成熟，其与教育的深度融合为教育改革提供了新方向。人工智能赋能课堂教学减负是在智能时代背景下，充分利用人工智能技术优势创新课堂教学方式与内容，高效促进教师的教和学生的学，进而减轻学生学业负担，促进学生高效、全面发展。

1） 教学方面：优化教学方式，教学过程精准高效。在教育领域中，人工智能技术的运用为课堂教学注入了新活力，可有效地促进课堂教学效率和教学质量的提高，满足学生个性化学习需求。教师把人工智能技术应用在各学科教学中，在服务课堂教学的同时，也为教师的教学和学生的学习提供了巨大便利。其次是创新教学方式，学生接受知识更高效。人工智能技术支持下的教学方式让学生更易接受与理解，在实验课程中创设真实情境，令学生近距离感受知识的乐趣，为学生提供沉浸式学习体验，激发学习兴趣和学习动机。三是让教学过程更精准高效。人工智能的运用可精准对课堂行为进行监测与分析，教师根据课堂行为分析和学生特点做出调整，及时调动学生学习积极性，促进教学更优化。

2） 学习方面：精准赋能个性化学习，减轻作业负担。人工智能可以提供个性化学习体验。在学习者互动过程中智能技术能获取到有关学习者学习信息，并采集、分析和掌握学习者在学习情境下的动态生成[9]，帮助学生更精准地获取所需学习资源，从而提高学生的学习效率。部分学者从个体数字画像、管理系统和人本生态系统三个方面阐述了人工智能技术赋能个性化学习的实践路径[10]，进一步说明人工智能可以为学生提供更好的个性化学习体验。其次根据学情制定个性化作业。人工智能时代背景下，可以开发出智能化作业平台、虚拟现实技术等为学生提供科学有效的评估[11]。设计出符合学生认知水平的作业内容，满足学生的学习兴趣，便于学生更好地理解知识，促进学生个性化发展。

3） 评价方面：数据驱动评价，重视过程性评价。首先，数据驱动使评价数据更丰富全面。以往评价多以成绩为主，难以对学生进行系统全面了解，人工智能技术通过对教学评价数据采集、处理、分析和运用，实现教学评价的系统化、数据化、智能化[12]。人工智能环境下以数据驱动为主的教育评价，能让教师更全面系统地了解学生，便于因材施教，促进学生全面发展，在一定程度上避免了传统评价过度强调甄别和选拔，不利于以评价促进学生发展与提高。其次重视过程性评价，降低考试压力。利用人工智能技术加强学生学业情况的监测和精准反馈，关注学生学习过程评估，减少了烦琐的题海练习。加强了对学生思维能力、创新能力等核心素养的考查，同时为教与学提供有力帮助。

2 人工智能赋能课堂教学减负总体框架建设及验证

2.1 人工智能赋能课堂教学减负的框架建设

人工智能时代，人工智能技术在教育领域的大力运用，让“双减”看到了新方向。充分发挥人工智能技术对课堂教学减负增效的作用，以课堂为核心，促使人工智能与教育教学深度融合，从而助力课堂教学提质增效、减轻学生学业负担。本研究在刘邦齐学者研究的基础上[13]，构建了以人工智能为核心支撑的课堂教学减负框架，如图1所示。本框架的最终目标是减轻学生学业负担、促进学生全面发展。主要围绕教学设计、课堂实施、教学评价、作业设计等4个方面进行展开，将人工智能合理运用于课堂教學中，帮助教师优化教学设计，创新课堂实施，及时反馈评价，精准设计作业。其中：1） 教学设计。主要包含教学目标设计、教学重难点设计、教学内容设计等，教师利用人工智能赋能教学设计，让教学目标更清晰，教学重难点更加通俗易懂。2） 课堂实施。主要包含课堂教学、师生互动、活动学习等活动。3） 教学评价。主要包括课堂评价、作业评价、教学评价。4） 作业设计。主要包含作业数量、作业质量、作业情绪等。人工智能技术通过在教学过程中的充分应用，为课堂教学提供了诸多可能，让教师的教与学生的学更加精准和高效。在框架的外环则是各个环节所对应的技术支撑，如课堂行为分析系统，可对教学过程中，师生行为进行分析，形成分析报告及时反馈给教师，帮助教师高效教学等。该框架的建设是基于人工智能在课堂教学中的应用，利用人工智能赋能教学设计、课堂实施、教学评价、作业设计等4个方面，从而达到高质量教学效果，减轻学生学业负担。

2.2 人工智能赋能课堂教学减负的调查分析

为探究人工智能赋能课堂教学减负实用效果，本研究以S学校为例，采用访谈和问卷调查的研究方法，对该校10名教师就人工智能赋能教学设计、课堂实施、教学评价相关问题进行访谈，并对学生关于作业设计方面问题进行问卷调查。问卷参照谭志强[14]等人基础上，将学生作业负担分为作业量、作业质量、作业情绪三个指标进行测量。

2.2.1 教师访谈

为了探究人工智能赋能教学设计、课堂实施、教学评价三个方面的功能作用，本研究对S学校的十名教师进行了访谈。整理访谈结果得出：1） 在人工智能赋能教学设计方面。通过精准的学情分析、高效的资源准备等人工智能技术应用于教学目标、教学重难点、教学内容等的设计。使得教学目标设计更加精准化，教师可充分利用人工智能对学习者进行学情分析，设计出更精准适切的教学目标。帮助教师因材施教，让重难点知识更具象化，符合学习者学习认知经验，便于学生理解。2） 在人工智能赋能课堂实施方面。借助增强现实、虚拟现实等技术与课堂教学的深度融合，可创设逼真的教学情境，为学生带来身临其境的学习体验，使得课堂教学更高效灵活。同时让师生互动更具沉浸感，利用人工智能技术设计的课堂随机提问、抽奖等互动环节，让师生互动不再单一，对于学生的活动学习也更加有沉浸感，让学生感受真实的学习活动情境。3） 在人工智能赋能教学评价方面。人工智能为课堂评价提供实时性的便利，通过课堂行为分析可实时、精准地分析学生课堂行为表现，也让作业评价更加高效智能。

通过以上教师的访谈结果可以看出，对于人工智能赋能课堂教学减负是具有实用性的。人工智能在教学设计、课堂实施、教学评价等方面的应用能够为课堂教学提供诸多便利，让课堂教学更高效，为课堂教学减负提效提供了行之有效的技术支撑。

2.2.2 学生问卷调查

为了探究学生对于人工智能支持下个性化作业设计的态度，以S学校为例发布调查问卷，得到有效问卷152份，其中男生77份，女生75份，问卷一致性信度为0.819，效度系数为0.856，具有良好的信效度。

调查发现：在作业量方面，有47%的学生认为个性化作业量适中，有20%的学生认为作业偏少；完成单科个性化作业时间控制在1.5 h以内的学生占比为74%。可见大部分学生认为人工智能支持下的个性化作业在一定程度上能帮助他们减轻作业量负担；在作业质量方面，有68%的学生认为，个性化作业充分考虑到了每位学生不同的学习需求；认为个性化作业对自己知识点掌握程度和学习成绩提升有帮助的占比为64%，其中认为对自己没有帮助的仅占20%，说明人工智能支持下的个性化作业质量是有保证的。在作业情绪方面，有63%的学生喜欢个性化作业，不喜欢的仅占20%；在完成个性化作业过程中会产生疲惫、厌烦、焦虑等情绪的学生仅有14%。可见学生对于个性化作业还是持积极乐观态度。

通过对学生的问卷调查可以看出，人工智能对于作业设计有很大的帮助，在作业数量、作业质量、作业情绪等方面可以为学生设计出具有针对性的个性化作业，帮助学生减轻学业负担。

3 人工智能作用于课堂教学的挑战

虽然人工智能作为一种技术作用于课堂教学中能够较好地帮助师生实现减负增效的目标，但同时也会衍生出各种风险与挑战。基于此，本研究从“过度依赖技术致使价值异化变相加重负担”“‘唯分数衍生为‘唯数据导向”“保证信息安全，探索人工智能伦理”等3个方面思考人工智能技术赋能课堂教学面临的挑战。

3.1 过度依赖技术致使价值异化变相加重负担

人工智能运用于课堂教学减负的首要条件是明确如何用好技术。在教学中常发现部分教师过于依赖智能系统对学生的判断和干预，导致人工智能技术成为知识传递、记忆强化和应试能力的工具[1]。人工智能看似满足学生个性化学习需求，能根据学生掌握知识实际需要推送学习内容和练习，然而实际则是提高了单一知识的传递效率，若人工智能对学生个别化诊断精准度不高，练习题目质量不高或是针对性不强，都将导致学生重复练习或无效练习，从而让技术沦为提高“刷题”效率的工具。其次过度依赖人工智能技术会弱化学生的创新思维与创新能力[15]，违背了素质教育理念下的育人准则。同时，从技术成熟度上讲，当前人工智能技术尚处于弱人工智能发展阶段，人工智能对于数据自动收集、处理的方法和工具尚未成熟[16]，这让人工智能作用于课堂教学面临巨大挑战。智能产品开发设计的不成熟，加上部分师生的信息素养欠佳，对技术掌握较难，使得智能教学产品的应用适得其反，非但没有实现课堂教学的减负，反而因技术让教学过程变得复杂，进一步加重了师生的负担。

3.2“ 唯分数”衍生为“唯数据”导向

随着人工智能等现代教育技术进入课堂教学，为教育评价提供了新的视角，通过数据驱动对学生进行德智体美劳的数字化综合评价。但当前基于人工智能的教育评价工具多以数据测量对学生进行评价，容易忽视学生的个性化发展，对学生的身心健康和思想道德关注较少，易导致“唯分数”演变成“唯数据”导向。在教学中，教师依据学生表现出的背后数据对学生进行价值判断，极易忽视学生的主体性和教育的复杂性。同时，目前人工智能处于弱人工智能阶段，数据的获取难以全面有效，从而影响教师對学生的价值判断，而数据的滥用，将会加重学生的学业负担，使学生在学习过程中面临时刻被监视、被评测的心理压力与情绪焦虑。

3.3 保证信息安全，探索伦理安全

虽然人工智能技术与教育的深度融合，为课堂教学减负提供了有效的技术支撑，但同时也面临着信息安全和伦理问题，包含数据安全与隐私保护[17]。人工智能作用于教学时，不可避免地要进行数据的收集与处理，而这过程中形成的学生学习数据乃至学生的生活数据，无疑将暴露在外，对于学生个人数据隐私及信息安全不得不引起重视。此外，在人工智能与教育的融合过程中，也会产生关于师生关系的伦理风险问题[18]。在教学中，教师过度依赖人工智能，容易影响教师在学生心中的神圣地位，弱化教师的主导地位。对学生而言，学生很难进行深层次的学习，长期依赖于人工智能将影响学生的辩证分析、思维创新能力的发展。而关于师生互动方面，人工智能技术与教育的融合，教学在一定程度上依赖人工智能，使得师生互动环境渐渐失去温度，影响师生间的情感交流。

4 结束语

人工智能赋能教育改变了教育生态，给未来课堂教学减负带来新的思考方向，本研究在构建人工智能赋能课堂教学减负分析框架基础上，探究其为教学变革带来的便利，从而减轻学生学业负担，以期为人工智能赋能课堂教学减负提供参考。但同时也可能会造成更复杂的新困境，教育中过度依赖人工智能往往会忽视对学生人格的完善，和师生间情感互动以及道德培养，这就需要教师用发展的眼光客观地看待并处理这些问题。总之，人工智能与教育的深度融合，为教育变革带来新的生机，未来人工智能赋能课堂教学值得深挖研究。

参考文献：

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【通联编辑：唐一东】