人工智能技术与小学教育的融合路径探究

张凡 郑益乐

摘    要： 人工智能正在改变大众的思维方式，在教育领域引入人工智能技术，不但能够提高教育水平，而且能够提高学生的综合能力。本文通过介绍人工智能技术发展现状，以及存在的问题，结合具体教育实践，提出将人工智能技术与小学教育融合的合理化建议，让人工智能技术为学生服务，为现代化教育事业服务。

关键词： 人工智能技术    小学教育    融合路径

2019年7月教育部直属机关“不忘初心、牢记使命”主题教育第三场报告会在北京召开，报告中，教育部部长陈宝生明确指出：中小学必须加快普及人工智能教育。目前人工智能技术迅猛发展，在教育领域也大放异彩。许多学校积极响应国家的号召，率先开设琳琅满目的人工智能课程，人工智能技术如雨后春笋般涌现。繁荣发展的人工智能技术给教育领域带来了一场甘霖，促使教育走向智能、多元、便捷及高效，但是，目前我国仍处于人工智能技术起步阶段，还有很多技术并不成熟，推进人工智能技术与基础教育融合还有很长一段路要走。本文以“人工智能技术与小学教育融合”为出发点，探究切实可行的路径与方法，从而推进小学教育变革与发展。

一、问题提出

当今时代，伴随着信息技术的不断发展，人们迈进大数据和智能化的时代，人工智能技术发展得如火如荼，经过十几年的发展，我国人工智能技术蒸蒸日上，与国外发达国家相比，已经小有成就。但是具有人工智能技术的人才，是制约人工智能技术发展的核心因素。人工智能涉及计算机、数学、管理学、外语等各个学科，教育中加强使用人工智能技术能够给未来智能教育储备更多的人才。现阶段，在小学教育过程中融入更多的智能技术，能帮助学生拓宽思维模式，发挥学生的想象能力和创造能力，促进素质教育不断发展，打开人才紧缺的局面。

相应的，教育领域出现了一系列现代教育辅助设备，如智能机器人，它们拥有肢体表演、交流互动、面部识别等功能，与儿童相伴;人工智能辅导系统应运而生，打破了时空的限制，让儿童可以获得海量的学习资源。从基础的教学到课后作业辅导、学业测评、学生学情分析，智能教辅软件可以做到量化、精确，既让学生课后解决课上没有吸收的知识又让教师、家长更加准确地掌握学生的学习情况。教师课堂教学得益于这些智能软件的开发，例如“智慧课堂”可以严格把控学生思考问题时间，方便展讲学生的作业，高效的同时又激发学生的学习兴趣。以此可见，人工智能技术从儿童个人到课堂以至于学校都深受其益，深入融合。

二、人工智能技术背景下小学教育面临的困境

（一）人工智能技术的教学效果难以检测

人工智能学习分析领域，智能软件可以根据学生回答问题、测验成绩的情况进行数据分析，判断学习者对学习内容的掌握程度，从而向用户推送未掌握的内容，但是人工智能技术无法分析用户答错的内因，学生作为能动的主体，会受到情绪、知识难度、遗忘规律等诸多因素影响，致使做题出错。人工智能技术能准确找出学生“错题”但难以发现“错因”，只是根据智能软件推送的未掌握部分内容重复机械地练习，加大学生的学习负担，忽略对学生的人文关怀。若教师讲解此题及规避方法，大约需要几分钟，学生出错除了缺少练习外，还缺少解决问题的方法。除此之外，智能软件推送的学习内容存在不够精准、个性化的问题，用人工智能技术实现精准教学、因材施教还有一段距离，在使用人工智能软件学习后，没有系统完善的效果检测机制。人工智能技术教学效果如何检测是人工智能与小学教育领域深度融合过程中亟待解决的问题。

（二）拥有人工智能素养的专业教师数量不足

传统教育中教师是“演员”，学生是“观众”，一堂课的好坏主要看教师的表演是否成功，黑板+粉笔是教师的主要教学工具，学习的主动权在教师的手上。但是随着大数据时代的到来，传统的教育方式受到巨大的冲击，一大批专业教师缺口急需弥补，教师作为知识的权威被打破，当教师在讲授知识、批改作业时，人工智能在这方面已经超越了人类的体力极限，它可以存储、播放海量相关视频，并且不知疲倦，效率极高。智能产品在教育领域使用十分普遍，但是我国缺少具备人工智能素养的专业教师，同时具备良好人工智能素养和教学能力的教师少之又少，师范类院校在培养教师时，教学方法陈旧;在职教师缺少相关培训机会;偏远地区学校基础设施不完善，以至于教师和学生忽视人工智能产品的应用。众多因素致使具备人工智能技术专业素养的教师数量不足。因此，需要培养具有智能素养的教师，革新教育教学方法，使教师从繁杂的重复机械劳动中解放出来，运用人工智能技术实现更加精准的教学。

（三）智能学习软件的问题层出不穷

学生学习用智能软件，考试、辅导作业用智能软件，甚至学校打水都要用智能软件……这些智能软件的出现使学习变得“智慧”，但是也存在众多问题。其一，据调查，面向学生的智能软件存在危害学生身心发展的内容，同时在使用时会植入商业广告和游戏，诱导未成年人消费及对游戏好奇，自制力不强的学生很容易沉迷于网络游戏;其二，据教育部对智能软件使用情况的调查，涉及300余所学校，数据显示89所高校智能学习软件在5个以下，也有少数高校智能学习软件超过了20个，出现了智能软件使用泛滥的情况，给师生工作学习带来了困扰;其三，少部分软件打着“智能”的幌子其实可供学习的资源很少，教授的知识有误，存在过度宣传的问题，给大众造成误导。有些单位为博取公众眼球，盲目引进一些并不成熟的技术，或者与人工智能关系不大的产品，这样逐利的产品流入市场不仅使购买者浪费钱财，还会扰乱市场秩序，降低大众对智能产品的信任度;其四，智能软件提供给用户海量的资源，同时使学生产生了依赖心理，手机拍照再上传到APP，一秒钟就有答案，这样的“便利”使学生失去了思考的机会，难以培养学生独立思考和创新思维的能力。机器不可能代替人脑，它由人类研发，为了服务于人类社会，绝不是机器的出现束缚住了人類的手脚。

（四）人工智能课程推广难度大

人工智能已成为一个流行词，教育部号召加快推广人工智能课程，但是在基础课程体系中所占比例不大，小学教育阶段仍以语数外三大科为主，培养学生的逻辑思维能力，体、音、美、科学等课程的目的是陶冶良好的道德情操，培养艺术素养，预留有校本课程开发的权利，但是缺少具有人工智能技术的专业人才，课程开发难度大。“This is AI.（这就是人工智能。）”国内第一个为中小学生量身定制、以科幻小说为题材的人工智能普及课程在上海科学会堂启动。课程研发的目的是最大限度地发挥孩子们的想象力、参与感和获得感，让他们在“玩”中达到人工智能科普的目的。但是，科研人员和教育专家在活动调研中发现，孩子们很机灵，“玩商”却不高，“不会玩”“怎么玩”“玩什么”成为常见的问题。学生与人工智能技术还隔着一层神秘的面纱，没有玩的方法。学生家长对人工智能产品存在担忧，这样放手让孩子接触人工智能产品，会不会使其沉迷于电子产品。尽管我们看到智能产品带给了人们便捷，但是要大范圍推广人工智能技术，还需要走很远的路。

三、人工智能技术与小学教育的融合路径

（一）完善校园人工智能基础设施

基础设施是进行各种教育教学工作的基础和前提，人工智能课程的有效开展，需要必要教学设备的支持。目前，中小学信息技术必修课的教学环境还不能满足人工智能技术教学需求，设备更新缓慢，需要投入大量财力支持其发展。在人工智能技术与小学教育教学融合实际应用方面，小学教育首先要做好基础设施的配套建设，人工智能技术要运用网络软件、计算机、AI设备等，这些硬件设施都需要花费一定的财力与物力实现。因此，小学一定要重视人工智能技术与小学教育教学相关资源配置的结合，充分发挥学校自身、政府和社会等多方资源优势，做好人工智能技术相关基础设施的配套建设和购置，为小学开展人工智能技术与教育活动融合提供有效保障。此外，为了使人工智能技术得到长足发展还需要教育领域各部门的协调配合，信息技术课程被列为课程之一，但是在实际中一直被边缘化，提供物质帮助的同时，更应该提高人们对信息技术课程的重视度。从心理上肯定其地位，只有这样，才能更好地利用人工智能技术，最大限度地增强小学教育效果。

（二）培养具备人工智能素养的新型教师

人工智能与教育的融合正面临一次考验，传统的教师为中心，教师作为“教书匠”的绝对权威正逐渐被打破。从教学过程来看，现在已经由教师的“教”转变为学生的“学”;从教学主体来看，已经转变为教师为主导、学生为主体的教学模式;从教学评价来看，评价的对象是教师的教和学生的学。这样的局势对教师提出了更高的要求，为了弥补庞大的专业教师缺口，主要在师范类高校和工作单位两个领域。师范类高校可以开设人工智能技术相关课程培养具有人工智能技术素养的教师，上岗前就接触各类智能软件，不至于入职后难以胜任具有挑战性的工作，特别是培养人们适应智能时代技能与劳动力市场变化的能力。工作单位要邀请优秀教师来校开展讲座，互相学习、交流经验，另外可以派学习能力较强的教师外出学习，返校后教授其他教师，培养一批具有过硬教学能力和运用人工智能技术的优秀教师。此外，所有教师应当树立终身学习理念，国家、学校、个人更要制订职业技能培训提升计划，每个人都可以接受相关培训以提高职业技能，适应时代对人才提出的新要求。

（三）营造人工智能学习氛围

小学阶段开设人工智能课程，应重在培养学生的计算思维和编程能力，为培养“符合智能化社会需求的、具备良好计算思维和编程能力的创新人才”奠定基础。在课程内容的选择、难度上符合小学生的兴趣和认知水平;课程开发应该具有生活化，是小学生常见的、可感知的内容，从中融入人工智能思维;课程的实施应该采取探究式、任务式和探究式等多种方法，让小学生在探究合作中培养创新意识和能力，并且跨学科学习其他学科的知识，进行多学科的融合式构建，融入人工智能技术思维。除此之外，学校信息技术课程在基础课程中课时安排较少，大量信息技术课时被其他教学活动挤占，人工智能技术的传播主要通过信息技术课实现，信息技术教师教给学生“玩”人工智能产品的方法，放手让学生去玩，在玩中获得解决问题的直接经验。家长应该鼓励学生以积极的心态接触人工智能产品，在适当的学习时长下让孩子放手探索、主动建构、畅快沟通、课程开发，学校和家长三位一体，共同发力，营造良好的人工智能学习氛围。

（四）建立健全人工智能教育应用中的监管机制

人工智能技术运用到教育领域只有十几年时间，随着人工智能技术不断深化，将会进一步模糊人类社会、学校和网络空间的界限，从而衍生出一系列伦理、法律及安全问题。大数据的搜集、整理、分析，一方面是海量便捷的共享数据，另一方面暴露了用户隐私的隐患。推进数据共享的时候，也要完善数据保护措施，有些智能平台在发布数据分析结果时并未考虑到教师和学生的个人隐私问题。教育类智能软件开发者应当建立完善的个人信息收集、储存、传输、使用等环节的数据安全保障机制;获取用户个人信息应当注明采集信息的目的、方式和范围，并需要经过用户同意;不得以默认、捆绑、停止安装使用等手段变相强迫用户提供个人信息，不得获取与所提供服务无关的个人信息，不得违反相关法律法规与用户约定，不得泄露、非法出售或非法向他人提供用户个人信息。面向未成年人群体的教育类智能软件，应当确立合适的使用时间、明确使用者的年龄范围，对智能软件中的内容严格把关，不得出现不良页面;各类服务于教育的智能软件平台必须向相关部门注册、登记信息，不得有未登记软件上架在应用商店。通过建立健全人工智能软件的监管机制，为师生创造绿色的学习环境。

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