人工智能时代中小学课堂教学变革的原则与机制

文/广州市南国学校 李荣荣 陈凌瑢

第四次科技革命将整个人类社会推向万物互联的大智能时代，教育也相应地进入了智能互联的时代。将人工智能引入教育教学领域，能引发中小学课堂教学的变革，激发出新的教学方式。

一、人工智能时代中小学课堂变革的现实背景

人工智能时代背景下，中小学课堂变革其实是通过人工智能技术实现赋能后课堂模式的变革。以大数据、元空间、脑机接口等信息技术为代表的人工智能技术，也逐渐成为推动当前中小学课堂变革的核心力量。

（一）人工智能变革社会时代浪潮

20世纪50年代，美国达特茅斯会议正式命名人工智能，标志着“人工智能”这一新兴学科的正式诞生。在1963年的切斯曼机器大战中，计算机挑战了人类的权威，2017年人工智能围棋项目阿尔法犬（AlphaGo）打败了人类顶尖棋手。半个世纪以来，人工智能的发展速度超出了许多人的想象，人工智能掀起的时代浪潮对人类社会生活的方方面面都产生了深刻的变化或影响。

（二）人工智能变革生命的进化思潮

科技创新与人类生命进化的相互促进是人工智能时代的教育追求。未来生命研究所创始人迈克·泰格马克提出了生命发展三段论，认为科学技术参与了生命的进化，人工智能通过改变生命的进化改变了生命本身。近年来，原太空+脑机接口的快速应用，让人感叹未来已经到来。

（三）人工智能变革教育的研究热潮

人工智能影响教育发展，引起社会各界专家的广泛关注，掀起了人工智能变革教育的研究热潮。利用关键词“人工智能”“教学”在中国知网期刊数据库中检索，得到年发行量趋势图。自2016年以来，相关传输量增长趋势出现暂时爆发性，其中2016年192件，2021年2959件，增长近15倍。发文量“爆炸式增长”的时间节点，与国际上“人工智能变革教育”的趋势基本一致，显示了人工智能变革世界教育的深刻介入和深远影响。

人工智能变革教学主要体现在以下几个方面：一是聚焦“理念创新”，主要探讨人工智能的社会变革给教育的概念、内涵和特征带来的变化；二是关注“技术创新”，即在持续探索人工智能技术的发展和突破中，逐步推导出当前人工智能技术的发展已经在机器深度学习、强化学习、智能学习的算法、视觉识别、智能语言识别和理解能上得出了显著进步的结论；三是强调“教育应用”，主要内容是探索基于教师、学生、环境中心的教学场景应用。

二、人工智能时代中小学课堂教学变革的基本原则

（一）注重以生命为主而非以技术为主

在人工智能时代，当“生命”被重新定义时，教育也被重新定义。霍金在2018年就人工智能的发展趋势警告说，人工智能的彻底开发可能导致人类灭亡“迄今为止开发的原始形式的人工智能被证明是非常有用的，但我害怕产生匹配或超越人类的某种结果我担心的是，AI会自行起飞，加速重新设计人类将被缓慢的生物进化所限制，无法竞争和超越。因此，中小学课堂变革在人工智能时代应注重以生命而非技术为主，生成新的课程形态和课程文化，促进学生生命健康成长，获得生命本性的回归。

（二）注重以素养为主而非以知识为主

根据时代社会发展和人的发展需要，在全面提高学生基本素质的前提下，我们要注重学生潜能的开发和健全个性的发展，注重学生创新和实践能力的培养。因此，人工智能时代中小学的课堂变革应注重以素养而非知识为主。课堂教学的价值更加强调让学生学会学习（终身学习或独立学习）、学会做事、学会协作和学会发展。因此，提高学生的知识储备量并不是中小学课堂教学的唯一重点，学生智力素养的培养摆在教学的重要位置。教师在课堂上要关注学生智力和能力的开发，培养学生的实践能力和创新能力，培养学生将知识迁移解决真实问题的能力。

（三）注重以质量为主而非以速度为主

智能时代中小学课堂教学要注重以质量为主，强调教学的好处而不是教学的速度。中共中央、国务院2019年发布《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》，首次全面系统梳理新时代深化义务教育教学改革的指导思想、基本要求和政策措施，明确了义务教育质量提高的新时代要求。人工智能时代，中小学课堂教学应把提高义务教育质量放在首位，树立科学的教学质量观，深化改革，构建五育并举的教学体系，大力促进学校内涵发展。

（四）注重以课堂为主而非以课后为主

人工智能时代中小学课堂教学要注重以课堂为主，确保学生在课堂上充分学习。2021年7月24日，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》，切实提高学校教育水平，持续规范校外培训，要求有效减轻义务教育阶段学生的过重作业负担和校外训练负担。在“双减”政策背景下，应构建智慧有效的生态课堂，充分发挥课堂教学的主要阵地作用，优化课堂教学活动，学校举办了“南国杯”系列赛课。在赛课中，引导老师们基于人工智能时代思考如何转变学生学习方式为重点，以学法指导为突破口，向课堂要质量；更新教师自身专业知识结构，树立自主、合作、探究的教学观，全面提升教育教学能力。

三、人工智能时代中小学课堂变革的实现机制

人工智能时代中小学课堂变革的实现，可以从动力机制、价值机制、保障机制、评价机制四个维度出发，构建中小学课堂教学新生态。

（一）动力机制：构建适应未来智能社会发展的教育生态

人工智能时代中小学课堂变革，构建适应未来智能社会发展的教育生态。随着人工智能等技术进入基础教育领域，中小学的培养目标、教学模式、学习方式、学习空间等教育生态等将发生变化目前，中小学大多选择划一的班级授课制授课，可以有效解决中小学教学资源不足等教育问题，但班级授课制难以顾及学生的个性需求，不利于学生创新能力和创造能力的培养人工智能时代的中小学课堂将导致更多的教师选择翻转课堂进行智能化教育，学校需要为学生提供智能化的学习条件，将学习的决定权从教师转移到学生身上。中小学将人工智能与课堂教学深入融合，运用人工智能优化教学要素和教学流程，全面提高课堂教学质量，构建智能教学新生态，不仅满足学生的整体需求，而且促进学生的个性成长。

（二）价值机制：制定以增加学生智慧为导向的教育目标

人工智能时代中小学课堂变革应制定以增加学生智慧为导向的教育目标。教育的目标和追求是提高人的智慧，人的智慧的成长应该成为评价教育的价值标准智慧是智力的高级形态，是个体根据其智力和知识，通过经验和练习习得的“才能兼备”的综合心理素质，能确保个体正确认识理解和创新复杂问题，高效解决问题的能力。人工智能时代智慧的内涵包含不同的层次：第一是知识层次，具备扎实的基础知识；第二，在素养水平上，具备多元的数字素养；第三，在能力方面，具备灵活的创新能力人工智能时代学生智慧的增长是知识、素养、能力的全面提高，这就要求中小学课堂变革要变革以知识授受为主的教育目标，培养学生具备适应和改造人工智能社会的智慧。

实施人工智能课程是引导学生智慧达到教育目标的有效方法。人工智能课程是介绍人工智能技术的基本原理、方法及应用的课程。本校为此开展了广东省教育技术中心通过的“基于智能植物工厂的人工智能课程开发与实践研究”课题研究。智能植物工厂是人工智能课程开发围绕的主题，也是融合多学科知识的学习平台，涵盖生物、物理、化学、信息技术、数学等学科，同时也是学生成果的最终产物。因此，人工智能与智慧植物工厂的融合可以促进学生创新实践能力的发展。

（三）保障机制：塑造师生智能素养共同提升师生关系

人工智能时代中小学课堂教学变革，应塑造师生智能素养共同提升的师生关系。近年来，人工智能的快速发展给中小学师生关系的重构带来了新的机遇和挑战随着人工智能在中小学课堂教学中的广泛应用，数字学习资源日益丰富，学生可以在学习数据库中自主选择，学生的主体性更加突出，学生与教师之间的合作性也将逐渐增强人工智能时代的师生关系由单纯的教师教给学生的知识传授关系，转变为师生对知识、价值、经验等的共同体验和感悟的学习共同体关系，实现真正的教育相长；学生可以平等地与教师一起倾听、交谈、同行，充分发挥自我的主动性和创造性。

（四）评价机制：实现过程与效果相结合的动态教学评价

人工智能时代中小学课堂教学变革，应实现过程与效果相结合的动态教学评价。为人工智能的人才培养模式也必将变革，人工智能时代将更加注重人才培养的创新和创造能力人工智能时代的基础教育领域呼吁建立个性化、多元化、动态的教育评价体系，比以往任何时候都更需要学生、教师、学校、政府和社会的协同参与。为此，要充分发挥教师、学生、家长、社区、第三方机构等不同评价主体的作用，共同构建综合评价体系。