仇大成

摘要江蘇省鹽城市濱海縣教師發(fā)展中心以基于人工智能的“城鄉(xiāng)結對互動課堂”建設實施為抓手，推動城鄉(xiāng)優(yōu)質(zhì)教育資源共建共享。一是借助模態(tài)分解等技術開展在線集體備課，通過構建學科知識圖譜、開發(fā)互動式教案學案、提供組合式課程資源包，為異地同步教學做好準備。二是依托云計算和機器學習等技術升級學習環(huán)境、優(yōu)化教學節(jié)奏、促進合作學習、做好答疑輔導，提升課堂教學效能。三是全方位智能采集師生教與學的數(shù)據(jù)進行動態(tài)評價，并通過智能化分析為師生自動規(guī)劃后續(xù)學習方案。四是開展教師網(wǎng)絡研修活動，促進教師間的多向溝通和互動合作，助力教師專業(yè)成長。

關鍵詞 互動課堂；人工智能；城鄉(xiāng)結對；云計算；機器學習；自適應學習

中圖分類號G63

文獻標識碼B

文章編號1002-2384（2023）02-0034-03

針對城鄉(xiāng)義務教育發(fā)展不均衡的突出問題，近年來，江蘇省濱?？h教師發(fā)展中心以信息技術與教育教學深度融合為抓手，在全縣著力推進基于人工智能的“城鄉(xiāng)結對互動課堂”（以下簡稱“互動課堂”）的建設實施，通過將城鄉(xiāng)義務教育學校結對并組織引導其共同備課、上課、評價和研修，發(fā)揮優(yōu)質(zhì)學校和優(yōu)秀教師的輻射帶動作用，推動城鄉(xiāng)優(yōu)質(zhì)教育資源共建共享，提升鄉(xiāng)村教師教學水平，從而讓更多學生享受公平而有質(zhì)量的教育。

“互動課堂”采用“云、端、網(wǎng)”的環(huán)境架構，包括云平臺、云課堂（主講教室、聽講教室、終端教室）及教育專網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等。在具體操作上，“互動課堂”以“1+N”（N≤3）為主要教學組織模式，“1”是指一個主講教室（主講學校），“N”是指N個聽講教室和終端教室（聽講學校）。在主講教室，由主講教師為城鄉(xiāng)兩地學生進行同步授課；在聽講教室，聽講教師輔助主講教師開展教學活動；同時對“互動課堂”教學進行攝錄并制作成視頻課件，形成聽講學校的常態(tài)化校本資源供多個終端教室點播學習。本文主要從以下四方面簡要闡述我們在“互動課堂”運行中的思考與探索。

有效的集體備課、充分的教學準備是保證雙師課堂教學質(zhì)量的前提。利用“互動課堂”云平臺的知識圖譜、模態(tài)分解等技術，城鄉(xiāng)兩地教師可以實現(xiàn)協(xié)同高效的在線集體備課，共同備教材、備學生、備教法、備課件，為異地同步互動教學做好準備。

1. 數(shù)據(jù)挖掘，構建學科知識圖譜

依托“互動課堂”云平臺，兩地教師可以靈活運用深度學習、大數(shù)據(jù)等功能模塊，對現(xiàn)有的教材、教學設計、教學資源等內(nèi)容進行數(shù)據(jù)挖掘，梳理歸納各學科知識點、思維點，構建學科知識圖譜，進一步優(yōu)化課程內(nèi)容結構。在具體實施中，我們主要從學科核心素養(yǎng)、學科學段目標、學生年齡特點等方面對中小學各學科知識圖譜進行規(guī)劃設計，利用相關技術重組知識，分析、繪制和顯示學科知識點及思維點之間的聯(lián)系，并通過知識樹、思維導圖等形式實現(xiàn)知識圖譜的可視化表達。

2. 協(xié)同設計，開發(fā)互動式教案學案

在傳統(tǒng)的雙師課堂教學模式中，往往以主講教師為中心，聽講教師參與度相對欠缺。針對這一問題，“互動課堂”云平臺基于人工智能模態(tài)分解技術，在對前期課堂行為記錄分析的基礎上，對主講教師和聽講教師進行角色動作分解，讓兩地教師協(xié)同備課，按照“導入-探究新知-鞏固練習”的框架共同設計學習任務單。在教學設計中，教師要兼顧兩地學生的學習情況和能力水平，突出異地互動學習的組織和兩地教師的切換，注重學生的自主學習，關注教學實效。根據(jù)學習需要，兩地教師還可以設計課前導學單和課后拓展性練習，作為常規(guī)教學的補充。

3. 智能規(guī)劃，提供組合式課程資源包

兩地教師立足學科知識圖譜，圍繞具體學習主題，以重難點知識講解、典型問題解答、閱讀指導、實驗指導、實踐活動等為主要內(nèi)容，制作多媒體影音課件，形成組合式課程資源包，并融合國家和省市智慧教育學習平臺，構建共享學科知識庫。這是“互動課堂”常態(tài)運行的重要模塊。組合式課程資源包基于自適應學習系統(tǒng)運行，可以根據(jù)每個學生的學習進度情況、針對薄弱知識點，為其智能規(guī)劃適合的學習路徑、制定個性化學習方案。此外，根據(jù)聽講學校師生需求，主講學校還可以及時推送分享優(yōu)質(zhì)課件、作業(yè)等學習資源。

課堂教學是“互動課堂”實施的主要渠道和關鍵環(huán)節(jié)。依托云計算、機器學習、智能配對等人工智能技術，“互動課堂”充分展現(xiàn)了其高速度、強交互的特色與優(yōu)勢，為兩地師生開展雙向、即時、互動的學習活動提供了強有力的技術支撐，有效提升了課堂教學效能。

1. 平臺升級，創(chuàng)設高效學習環(huán)境

我們通過以下手段，著力為“互動課堂”教學創(chuàng)設高效、交互、立體的學習環(huán)境。首先，我縣為區(qū)域內(nèi)學校教室配備了較完善的視聽設備，包括攝像機、自動跟蹤系統(tǒng)、全向麥克風等，以此打好硬件基礎。其次，我們進行“互動課堂”云平臺升級，一方面優(yōu)化網(wǎng)絡傳輸，另一方面運用計算機視覺、自然語言處理等人工智能技術對音視頻運行數(shù)據(jù)進行壓縮采集，有效解決了“互動課堂”前期音畫不同步、主講教師動態(tài)跟蹤延遲、兩地學生互動不順暢等問題。最后，利用智能識別技術，通過嵌入式設備自動采集師生的語音、圖像、視頻等“互動課堂”學習生成信息，豐富、整合課堂行為數(shù)據(jù)。

2. 教師合作，把握互動教學節(jié)奏

一方面，“互動課堂”教學是基于個性化的學習，兩地教師引導學生根據(jù)教學內(nèi)容和自身需要從“互動課堂”云平臺上自主選擇課程資源包，基于學生的學習進度和程度制訂不同的學習計劃，以幫助學生更有針對性地開展學習。另一方面，依托云平臺的全場景動態(tài)過程性數(shù)據(jù)采集，兩地教師互相配合、合理規(guī)劃和安排互動教學環(huán)節(jié)及節(jié)奏，主講教師要兼顧本班學生和異地師生，協(xié)調(diào)兩地學生發(fā)言展示的比例和順序，與在聽講教室的師生保持持續(xù)的交流與互動；聽講教師則要積極引導本班學生緊跟主講教師教學、專注于學習重難點和互動關鍵點。此外，兩地學校還盡可能創(chuàng)造條件，讓主講學校教師到聽講學校與學生進行現(xiàn)場教學互動，以降低兩地師生之間的疏離感。

3. 學伴配對，促進城鄉(xiāng)學生合作學習

“互動課堂”建設實施的重點目標在于加強城鄉(xiāng)學生互動交流，縮短兩地學生在學習文化、方式、能力等方面的差距。因此，在教學過程中，我們注重推進小組合作學習，兩地教師可以通過“互動課堂”云平臺，采用智能化學伴配對的方式將兩地學生打通組合、異質(zhì)分組，使不同學校的學生在交流合作的過程中實現(xiàn)優(yōu)勢互補、相互促進，激發(fā)出更多的學習動機和學習興趣，并利用云平臺和多種其他應用，實時記錄分享小組合作學習的過程與成果。在具體合作學習的方式上，兩地教師根據(jù)學習主題，組織學生在線參與漢字書寫、分角色朗讀、互動配音、數(shù)學博弈等游戲，運用智能識別技術獲取學生的圖像、語音、動作、表情等信息，增強兩地學生在小組合作中的深層次互動，凸顯人工智能支持下交互式合作學習的效率與優(yōu)勢。

4. 精準指導，實現(xiàn)答疑效果最優(yōu)化

為聽講學校學生進行答疑輔導是“互動課堂”教學的重要組成部分。當學生在學習中遇到困難或問題時，可以通過拍照上傳的方式向兩地教師提問。在答疑過程中，一方面，主講教師利用組合式課程資源包，引導學生梳理問題、分析問題、探尋解決問題的路徑；另一方面，聽講教師針對學生的學習關鍵點、疑難處進行個別具體輔導，指導學生通過觀察、操作、思考等將抽象的問題具體化，并適時與主講教師互動。此外，基于部分學生提出的學習問題，“互動課堂”云平臺可借助機器學習模型預測學生普遍的學習難點、疑點和漏點，兩地教師對此共同研討，每周安排答疑課對共性疑難問題進行專題指導，并在課堂教學中著重講解、演練疑難知識點，實現(xiàn)答疑輔導效率最大化。

我們以新時期的教育評價改革理念為指導，在推進“互動課堂”的過程中借助信息技術全方位智能采集師生教與學的數(shù)據(jù)，對學生的學習和成長進行動態(tài)評價，并通過智能化分析為師生自動規(guī)劃后續(xù)學習方案，以大數(shù)據(jù)支撐教與學的過程優(yōu)化。

1. 智能采集學習數(shù)據(jù)，實現(xiàn)動態(tài)評價

依托“互動課堂”云平臺的智能采集技術，學生可以實時在線提交文字、語音、圖像、視頻等多種形式的學習反饋，教師在教學過程中則可以便捷地匯總兩地學生的學習行為、結果和成果，包括朗讀、書寫、實驗操作、作品創(chuàng)作等?；诓杉降臄?shù)據(jù)，我們一方面強化過程評價和增值評價，即兩地教師利用云平臺的個人（小組）網(wǎng)絡學習空間，動態(tài)評價展示學生在近一周或一個月內(nèi)的學習過程、進步及成果，讓學生直觀地感受到自己的成長和變化，激發(fā)學生自主學習的興趣和動力[1]；另一方面引導學生互評，即教師在云平臺展示優(yōu)秀學生作品并組織評星等活動，引導學生積極向他人學習、不斷完善自我。

2. 智能分析學習現(xiàn)狀，實現(xiàn)自動決策

“互動課堂”云平臺可以根據(jù)師生教與學的現(xiàn)狀，智能規(guī)劃后續(xù)學習方案。一方面，兩地教師組織學生利用課后服務時間自主學習，在此過程中，云平臺的自動化分析程序可以對學生提交的作業(yè)或練習進行智能化分析，基于組合式課程資源包推薦適合學生的拓展練習和后續(xù)學習環(huán)節(jié)及內(nèi)容，實現(xiàn)自適應學習；同時，兩地教師共同關注、監(jiān)督學生的學習過程，從思維、方法、技巧等方面對學生進行評價，并利用思維導圖、交互課件等指導學生鞏固薄弱知識點、提升思維品質(zhì)。另一方面，通過智能教學系統(tǒng)，云平臺可以全面獲取師生教與學的狀態(tài)及行為數(shù)據(jù)，包括教學環(huán)境物理狀態(tài)信息、教師教學狀態(tài)信息、學生生理與心理狀態(tài)信息等，并通過智能化分析自動規(guī)劃后續(xù)行動方案，輔助教師科學調(diào)整教學進度和內(nèi)容，實現(xiàn)教學過程的整體優(yōu)化。

除了常規(guī)的教學活動外，我們還通過開展基于“互動課堂”的教師網(wǎng)絡研修活動，以智慧教研助力教師的專業(yè)成長。

1. 多角色網(wǎng)絡遠程互動，彰顯智慧教研效能

我們結合利用“互動課堂”云平臺和江蘇省網(wǎng)絡名師工作室平臺，開展網(wǎng)絡遠程研修活動，組織兩地教師、縣教研員和有關專家開展在線觀摩評課及交流研討活動。在“互動課堂”觀摩課上，聽課教師可以通過云平臺對教學進行實時點評，給予定量評價或定性評價，還可以發(fā)起討論。課后，教研員和評課專家從信息技術應用、教法運用、教材實踐等方面對“互動課堂”教學進行評價評分。在此過程中，不同地域、背景的教師就同一教研專題進行交流探討，相互聆聽學習、取長補短，參與“互動課堂”教學的教師也可以根據(jù)同行和專家的討論點評不斷完善教學內(nèi)容及課堂組織。網(wǎng)絡遠程研修較好地發(fā)揮了“互動課堂”作為教師“研究的平臺、成長的階梯、輻射的中心”的智慧教研效能。

2. 開展翻轉教研活動，創(chuàng)新教師研修模式

借助“互動課堂”混合研修移動應用工具，各參與學校通過準備階段向前“翻轉”、備課階段深度“翻轉”、活動后持續(xù)“翻轉”三個階段開展翻轉教研活動，強化教師間的多向溝通和互動合作，實現(xiàn)了教師研修模式的有效創(chuàng)新。在研修活動準備階段，參與教學展示的教師通過“互動課堂”云平臺向前“翻轉”，就教學內(nèi)容、研修主題等與參與觀摩聽課的教師進行交流分享。在“互動課堂”備課階段，兩地教師利用混合研修移動應用工具的問卷、討論等功能模塊，開展小組討論、案例分享、主題辯論等多種形式的研修活動，共同完成學習任務單設計、微課制作等課前準備工作。研修活動結束后，評課專家對“互動課堂”教學及教師研修情況進行多角度反饋點評指導，進一步強化參與教師對專題學習內(nèi)容的理解和掌握。

參考文獻：

[1] 陳明珠.核心素養(yǎng)理念下網(wǎng)絡學習平臺在高中信息技術課程中的應用[J].信息系統(tǒng)工程，2021（12）：165-168.

（編輯 黃子珂）