浅谈人工智能在中学校园的应用和实践

刘亮 李显

摘  要：随着社会经济的快速发展，人工智能、大数据分析、云计算等科学技术逐步被应用到人们的生活和工作中。人工智能在中学教学中的开展，不仅使学生紧跟科技命脉，了解到最新科学技术的发展方向，还能够创新教师教学方式、提高教师工作效率，优化学生的学习模式，为学生制定个性化学习方案。本文对人工智能在中学校园的应用和实践谈谈自己的看法。

关键字：人工智能;中学教育;个性化学习;创新教学方式

一、中学开展人工智能教育的意义

现在的中学生，年龄大致分布在13-16岁，待他们进入社会工作时，就业形势将十分严峻，人工智能的发展需要不同层次人才，不仅需要技术层面精深的专家，也需要普通人才。因此人工智能教育的对象不应该局限于在高校培养专业化的高精技术人才。未来社会中每个人都能了解人工智能、熟练应用人工智能，人机协同成常态。基于以上分析，科学、系统、全面地研究人工智能在中学校园应用和实践就显得势在必行。

二、人工智能技术应用于中小学教育的现状

2017年，国务院印发《新一代人工智能发展规划》。[2]  中学教育进一步利用人工智能完善教学方法，优化校园智慧教育资源，促进智慧校园建设，实现智能教学。《新规划》的发布为人工智能教育融入中学校园提供了政策支持。

中学人工智能化校园在省直管县市也取得非常大的进步，例如我们河南省永城市从2016年开始试点，首批人工智能示范校包含16所学校，首批推荐9所省级示范校，这9所公立学校都具备人工智能实验室、创客教室等，具有人工智能教学团队，有专任教师。学校人工智能教学采用校企合作和学校自主开展两种模式，校企合作是重视实践能力，重视资源和信息共享，重视培养人才质量的双赢模式。永城市人工智能教学的发展取得了一定成绩，但也存在一些问题，比如乡镇配置不均衡，专职人员缺少等。这些现实问题教育局和电教馆正在寻求解决方案，力求提供最优解，保障人工智能教育全面开展。

三、人工智能应用案例

（一）改变教师教学模式

相较于传统教育，人工智能与企业构建第三方教学平台，实现教育方式的变革，尤其在疫情期间“停课不停学”。课前，教师在平台上进行备课，平台提供课件库，实时共享了全国名师资源;课上，教师通过第三方教学平台与学生进行实时互动，如弹幕功能、教师授权麦克风等功能，使得每个学生都能获得参与感，通过课堂反馈，教师随机进行针对性的题目测试;课后，教师在第三方教学平台发布习题作业，在线批改。平台的大数据分析功能，分析出每道题的正确错误率，梳理出报表，教师了解学生知识点掌握程度，并且进一步制作教学计划用于强化学生的薄弱环节，做到真正意义的因材施教。

教师在人工智能第三方教学平台的帮助下，可以与学生线上一对一或一对多互动答疑，随时跟踪特定学生的学习情况，自动推送与该生相关的信息;教师可以在平台上发布学校通知，注意事项等;签到打卡等考勤信息是班级管理的重要组成部分，人脸检测和识别技术和GPS定位是开展考勤工作的重要依据;智能阅卷系统可以帮助教师进行试卷智能批改和成绩自动分析。

（二）改变学生学习方式

1. 学生个性化学习空间的打造

学生学习要重视物理空间的营造，更要注重思维空间的开发。VR[3]现实虚拟技术与全息投影相结合，把智能移动终端设备内容在空中进行三维展示。人工智能技术吸收VR智慧屏技术、大数据于一体，为学生思维空间开发提供个性化服务。帮助学生通过感知设备体验到具体的学习场景，增强学生获得知识的真实感和愉悦感。例如学生在学习历史《唐朝的建筑与服饰》时，就可以利用VR全景技术，真实还原唐朝宫殿、普通建筑以及唐朝时的服饰装扮;在体育运动时，可以模拟奥运长跑赛场，学生原地跑步但感觉置身于奥运赛道;在学习美术时，学生带上VR眼镜可以直接观看到世界级名画展览;在学习生物身体结构，人体的模型360度旋转呈现，从骨骼到细胞，一一展现;北京的故宫，新疆的沙漠，海南的椰树林，西藏的布达拉宫等，即使学生从未去过，但借助VR技术延伸了知觉，突破空间的束缚;尤其在物理化学课上，可以近距离的观察一些实验场景，危险的、有毒的等，在近乎真实的场景中获得真实体验，摆脱了传统座位远近而带来的视觉障碍。

2.纠正外语、普通话口语发音

外语口语以及普通话的发音，是很多学生特别是乡镇学校学生普遍遇到的问题。在学校老师可以帮忙纠正，但在家里学习时却无能为力。然而人工智能可以很好地解决这类问题，学生通过手机或电脑等终端系统输入朗读的声音文件，人工智能采用自然语言处理技术、语音分析技术将准确地识别、分析声音文件，提高学生发音的准确度。

3.帮助学生突破题海战术

题海战术严重缺乏针对性，会浪费学生大量的时间和精力。人工智能攻克了题海战术的难题，它借助大数据分析和深度神经网络的学习方式，将毫无目标的被动题海战术转变成查漏补缺式的主动学习方式，针对学生做错的题目，推送学生自我学习个性化[4]的题目，使学生学习更加轻松，提高了学生学习的效率。

（三）实现教师智能办公

人工智能走进校园的目的是为学校的教师、各岗位工作人员提供便捷服务，学校与企业相结合建设的第三方教学平台已经满足学校的实际情况和工作人员的工作需求。第三方教学平台以学校管理制度为依托，为教师提供服务和辅助教学，如智能监考、自动为教师排课、优化班级管理、名师工作室、线上进修、家校远程会议等等，将教学工作便捷化、人性化、科技化，满足学校管理人员和后勤人员的招生工作、科研工作及資产管理工作等。

四、结论

人工智能在中学教育的应用给我国九年义务教育带了新的希望，传统的教学模式要不断地优化以适应AI时代的发展需求。人工智能在中学教育上的应用不仅节省了教育成本与资源，而且解决学学生对学习的个性化需求这个难题。本文根据本地实践经验，陈述了人工智能可以改变中学生个性化学习模式和传统教育方式。只有人工智能与学校教育融合发展得更透彻、更高效，智慧教育才会呈现新局面。

参考文献：

[1]胡德良.人工智能领域的下一个前沿概念：无[J].世界科学，2020（02）：34.

[2]王锐，陈彧，马欣彤.基于VR技术的“面对面”课堂[J].科技风，2020（05）：59.