人工智能助力乡村教育发展研究

编号：G40（2021）24-

04-01

作者：孔彩灵1 徐艳琼2 浦绍锦2

摘要：综合国内外人工智能已有研究成果，本文主要采用图表结合的方式，分析我国人工智能教育的研发和应用现状，总结出人工智能教育应用在中国的发展逻辑和集成方案解决思路，结合乡村教育的实际情况，给出人工智能技术在乡村教育中推广应用的实施建议。该研究对人工智能技术在教学中的深度融合应用具有一定的理论指导和实践意义。

关键词：人工智能;新技术;乡村教育

近几年，人工智能研究的第三次浪潮席卷全国，覆盖了人们生活的方方面面，在医疗、交通、生产和服务等方面有了较为成熟的应用。如百度导航、滴滴出行、智能停车、自动化生产和服务机器人等已进入生产生活的常态，很大程度上解决了工作效率低下等问题。

在教育领域，智慧批改工具能够准确识别印刷体和手写内容;英语单词跟读工具可以纠正发音练习;语音自动识别系统有效督查古诗文背诵……如今，孩子们的学习有了更多“智能小助手”。

人工智能（简称AI）是指研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。本研究中的人工智能泛指综合各类技术在内的各种智能设备和智能软件。

一、人工智能教育应用集成方案

教育是一个非常庞大的复杂系统，借用“奋进的旋律”电视剧中的经典台词：AI教育应用方案也应该采用“平台+模块”的开发模式，让每个教学环节都可以是一个独立的应用模块，既能单独使用，也可嵌入智能教学平台。因此，智能教学平台应该具有足够的开放性和可扩展性，能方便地将每个功能模块连接到教学平台上，实现数据的共联共享。同时，教师还可以根据需要方便地增、减功能模块，进行自主创新。这样设计的好处是乡村学校可以不受经费和环境等条件的限制，教师可以自由选择需要的部分进行局部辅助教学，让有意愿的教师先行动起来，在一定范围内带动更多的应用，一定程度可以加快AI教育普及的步伐。如作业帮、小猿口算、学霸君等教育App就属于模块功能，只要有手机和网络，就能使用。当然最理想的做法是将各个分散的功能集成开发，进行一站式服务，降低教师使用的门槛，统一要求、统一步伐、统一管理和使用。其实，国内外已有很多智能化教育应用集成方案，如百度的智能教育方案，应用百度OCR技术，对作业、答题卡进行扫描和识别，实现了包括主观题在内的电子信息化阅卷服务。再如锐学堂互动教学系统，课前、课中、课后的所有活动都可在平台上进行，全面收集学生学习数据。集成方案的共同特征是“云”“网”“端”，具體关系示意图如图1所示。

其中“云”主要指智能教学云平台，提供数据处理、计算和服务等云端资源，是AI集成教学的核心。“网”提供本地网络接入，AI必备的基础设施，是连接云和端的桥梁。而“端”指终端手持设备，包括教师和学生使用的手机、电脑等，是AI助教的关键所在。

“云网端”是一体化教学管理平台，能实现智能排课，在线选课，协同备课，网上阅卷、成绩分析和教学评价等功能。提供统一门户管理，为学校管理者、教师、学生和家长提供一站式服务。终极目标是真正实现人机合作，系统能自动组卷、自动出题、自动批改作业，自动错题收集，通过过程数据采集，进行知识点归纳分析，可针对共性薄弱点，随堂讲解，针对辅导，个别强化练习，帮助学生系统性、高效率地完成学习闭环。但是该系统信息化、智能化程度较高，只能在条件很好的学校才能执行。但这种集成方案受到各种因素的限制，导致很多人没有机会接触AI教育的优势，也无从下手去尝试，减缓了AI在教育中应用的步伐。

二、AI教育应用普及的建议与措施

在很多应用中，人机合作的效率超过其他方式，党的十九届四中全会明确提出：发挥网络教育和人工智能优势，创新教育和教学方式。因此，“人机结合”也将成为未来教育发展的主流趋势，其中机械式、重复性的工作由机器来完成，如替代教师批改作业、整理收集学习资料、安排考试等。教师将更多精力放在与学生的情感交互、学生人格的塑造、道德品质的培养以及高阶思维能力的提高等方面。具体而言，未来的教师会在AI智能助手的帮助下引导学生进行个性化学习，从课前、课中到课后的各个环节，教师、AI和学生各司其职，相互配合，达到高效的学习效果。人机合作的教育模式如表1所示。

理想很丰满，但怎样将人工智能与乡村教育教学相结合，使乡村教师与人工智能系统之间协同工作，以最大限度地发挥二者的协作优势，共同为学生提供更有个性化和高效的教学体验，仍需进一步研究与探索。AI的出现能否让优质的教育资源下沉到乡村，这需要政府、学校和企业等相关单位的共同努力。具体建议是：

1.硬件基础设施方面。随着国家对偏远地区教育投入力度的不断加大，在精准扶贫、振兴乡村政策的指引下，基础教育设施基本不是问题，新建的硬件设备基本都嵌入了人工智能技术的基本教学功能。不久的将来，5G网络也会普及应用，几乎全覆盖的互联网为农村的智能教育提供了生长的土壤。优质课程资源共享平台是农村教育扶贫的有效途径，人工智能教育领域的核心是必须加强AI+教育资源的建设和不断完善，构建好优质教学资源共享平台，政府需要主导、规划、重点投入，建成设施一流的网控中心，为实现优质教学信息资源共享打下坚实的基础。

2.AI人才培养方面。在中小学阶段，应让学生学习与人工智能相关的基础知识，培养他们对人工智能的兴趣。大学已有相应的人工智能专业，同时还应深化师范生培养课程改革，向他们介绍教育领域常用的人工智能工具，并掌握应用这些工具优化教学的方法，将运用AI技术开展教育教学纳入师范生基本功培养。教育机器人企业在应用初期作出的贡献是值得肯定的，但是随着机器人教育的逐渐深入与普及，亟需教育行政部门、教学研究机构给以充分的关注、协调与引导，否则发展方向就会走偏，甚至事与愿违。

3.教师角色意识方面。AI时代，教师新角色有以下四点：（1）要精准把握和了解学生的成长需要，及时给予细致入微的个性化关怀和呵护，这是AI做不到的。

（2）增强胜任力中的新技术敏感意识，这将是教师在AI时代的教学新基本功。（3）使用新技术的胆识与能力。教师不仅要对技术敏感，更要敢于尝试使用新技术，成为主导技术的主人。（4）持续学习、不断提升自己的心态与能力。从来没有一个时代像AI时代一样，不学习，就淘汰，不持续学习，就会落伍。在AI与教育融合生态下，其发展不会以教师的意志为转移，教师需要尽快完成角色转换，成为满足学生个性化需求的教学服务提供者、动力激发者和情感呵护者，利用自己的思想和阅历去引导学生，协助学生成长，成为AI时代的合格教师。

4.教师AI能力提升途径。将人工智能融入教师培训，狠抓其信息技术应用能力。依托省级培训中心和在线学习平台，对省内乡村教师进行信息化教学应用全员轮训。开展教师智能研修行动，建立课程资源库，为其提供精准化、定制化的研修服务。构建服务乡村教师终身学习体系，推进乡村智能化校园建设。借鉴湖南省的做法，共享省图书馆及各市州图书馆的电子图书资源，为教师终身学习搭建良好平台。建立省内乡村教师电子学习档案，记录所学课程、学时学分和学习成效等信息，方便教师及时查询、动态调整学习内容，提升学习实效。

5.AI推广应用的原则。依据“试点先行，以点带面，逐步推广”的原则，选择信息化条件比较好的地区和学校，建立教育人工智能示范点，探索教育人工智能的应用模式，并逐渐向全国推广。AI的教育应用是一项庞大的系統工程，硬件、软件、人力、财力等因素都直接影响其推进的步伐，这需要国家的政策引导、资金扶持、设备升级改造等，才可能推广普及。AI在乡村教育的推广应用更难，教育者应少喊口号，多付诸行动，采取“先普及、后提高、再创新发展”的发展思路。为了降低教师使用的门槛，应该将AI的研发和应用分开，教师只需了解人工智能，用好产品并服务于对象即可。新技术在教学中的选择应用好比人们的日常出行，类比示意图如图2所示。

要从起点到终点，选择公共交通，虽然省事省心，但是路途效率不佳，费时费力;自驾走老路，可以自由体验一路风景，适合休闲自在游。如果要追求时效，最佳选择是自驾走高速公路，国家花费巨资修建高速，就是为了方便大家高效出行，在时间就是金钱的时代，在可供选择、也能自主选择的前提下，即使出点过路费也是大家的首选。愿教育者们都能用选择高速公路出行的心态和行动来对待新技术在教育教学中的应用，即使做不了时代的领跑者，至少也要努力成为新技术应用的跟跑者，不拖时代后腿。

科技促进了教与学的方式转变，人工智能为“因材施教”奠定了技术基础，评测系统通过发现学生的易错点和薄弱点，帮助教师“因人而异”布置作业;智能工具实时捕捉教学反馈，教师备课拥有更多参考依据;虚拟助教可以协助完成作业批改，让教师节省精力和时间用于课堂创新。虽然人工智能在教育领域的应用还处于早期探索阶段，但潜力巨大，需要教师，特别是乡村教师克服困难和畏惧心理，迎接智能时代新的挑战，让技术为我所用，不断创造新的惊喜，提升自我生存体验。

*基金资助：曲靖市教育体育局教育科学规划课题“乡村教师成长研究”（项目编号：QJQSKT2019Y B38）。

（作者单位：1.云南师范大学网络与信息中心  云南昆明650500;2.云南省宣威市乐丰乡初级中学  云南宣威 655423）