中小学课堂革命兴起 智能助教可以实现哪些功能

来源:IT商学院 2022-03-10 12:53:53 所属栏目:在线教育

导读:人工智能时代的主流教育形态是借助现代信息技术实现的,根据学习者个性特征为其提供精准个性化学习服务的大规模个性化教育。 但是,教师在知识掌握、认知能力、情绪管理、生理素质等诸方面的“缺陷”日渐暴露,基于人工智能的AI助教系统将是未来课堂教学中有效弥补教师缺陷、激发教师潜能的关键性“技术”。

本文大概

读完共需

分钟

导读:人工智能时代的主流教育形态是借助现代信息技术实现的,根据学习者个性特征为其提供精准个性化学习服务的大规模个性化教育。

但是,教师在知识掌握、认知能力、情绪管理、生理素质等诸方面的“缺陷”日渐暴露,基于人工智能的AI助教系统将是未来课堂教学中有效弥补教师缺陷、激发教师潜能的关键性“技术”。

01 智能助教可以实现哪些功能?

在课堂教学中,机器智能助教是衔接教师、学生的桥梁,它通过人工智能、数据挖掘、行为识别、推荐系统等技术采集学生的行为数据及学习数据,分析后反馈给教师以及时调整教学策略,并推荐学生相应的课程资料和学习路线等,它的功能主要体现在以下几个方面。

语音控制:机器助教根据每位教师的音色合成特定的语音控制,教师可以语音控制整个教学平台,可以自由切入切出每一步的教学流程。

自动考勤:机器助教可以联动教室内的摄像头,学生不需要进行任何操作,就能够对课堂上的学生进行人脸识别考勤,自动识别并统计学生人数,生成考勤表并反馈给教师。

行为和表情识别:机器助教对学生的行为及表情进行识别分析,对学生的阅读、书写、听讲、起立、举手、趴桌子6种行为,以及高兴、反感、难过、害怕、惊讶、愤怒和中性7种表情进行分析。机器助教连通教室内摄像头以固定的时间扫描教室,对学生表情和行为进行分类,将分析出的结果及时反馈给教师以调整教学策略,对于不认真听讲的学生发送警告信息。在整个课堂上,机器助教全程参与但不会影响教师的授课和学生的学习。

课堂问答反馈:学生在整个课堂学习过程中,可以随时通过学生端平台提出自己的问题,机器助教会查找整个学习资料库及时给学生做出回应,如果查不到合适的答案或者学生不能理解,机器助教会反馈给教师,使得教师对学生的疑问及时做出回答。

问题分析:机器助教分析课堂上学生回答问题的记录,找出易错的知识点反馈给教师,使得教师能够有针对性地讲解课程知识。

远程实时教学:学生在课堂上的学习效果与教师的教学能力有关,在5G环境下,使得远程实时教学成为可能,偏远地区的学生教学资源匮乏,学生只需要通过一台可以上网的电子设备就可以同城市里的教师连接起来。机器助教可以将偏远地区的学生与城市里的教师连接起来放入同一间虚拟教室里,可以像正常的课堂授课一样进行交流和学习。

学习资源/路线推荐:机器助教分析每位学生的学习数据,挖掘出每位学生的学习特点,根据每位学生的学习能力推荐相应的学习资料,在学生的阶段性学习过程中推荐学习路线。

>02 未来人机协同的教学方式

人机协同的教学工作方式应当包括教师主导和AI助教系统主导两大部分。

教师主导是指教师起着关键性作用、AI助教系统作为辅助工具的协同工作方式,其侧重点是AI助教系统可以辅助、但无法替代教师进行工作。

AI助教系统主导是指AI助教系统起着替代性(教师无须参与)或决定性的作用(教师进行活动安排组织),虽然后者的教师工作AI助教系统也无法替代,但不同的是,若无AI助教系统的参与,此项工作教师将无从展开(如教学资源、任务推送和跨越空间的远程互动)。围绕未来课堂课前、课中、课后三个时段,在人机协同工作的基础上我们提出未来课堂的教学行为框架,如下表:

教师与AI助教系统的协同工作主要体现在以下方面:

课前

主要围绕课程展开的教学设计,包括“图谱化学习者分析”“数据化教学内容分析”“教学活动设计”“个性化教学资源研发”等教学行为。教师作为教学设计的主导者,必须亲自参与分析决策和活动、资源的设计,与此同时AI助教系统将可视化呈现其利用大数据技术全力寻找的价值信息以供教师参考。其后AI助教系统将把精心设计过的教学内容和资源推送给学习者,此过程教师无须参与

课中

教师作为教学的主导角色,需要帮助学生建立知识点之间的联系、构建完整的知识体系并传授技能,同时,还需要传递积极正向的情感态度,引导正确的价值和信仰。

在教学过程中,AI助教系统会协助教师形象地呈现教学内容并全方位采集学生的动态数据,毕竟部分学习者畏于与教师沟通,其消极情绪及困难又不易被察觉,这方面需要AI助教系统借助相关模型精准识别学习者的学习障碍并提出初步的解决建议,以供教师在进行教学评价和个性化学习指导时参考。

与传统教学不同的是,未来课堂教学注重学习者创新素养的培养,对此创设基于技术的真实情境、开展3D打印建模仿真实验并邀请专家进行远程实时互动指导。这些教学行为都需要AI助教系统来支撑,一线教师不需要打开技术的盒子了解具体原理,但是需要应用这些技术开展所需的教学活动。

课后

教师需要依据学习者的不同层次水平设计相应的课后学习服务,期间AI助教系统会协助教师生成具有较强针对性、满足个人不同需求的作业练习并推荐相关资源给学习者。之后AI助教系统还可利用基于作业大数据训练出来的规则和模型对学习者的作业进行批改,并形成综合分析报告。

在情感方面,教师要维持学习者积极乐观的情感态度,并帮助学习者形成良好的内部社会网络和丰富的外部社会网络。

在体质健康方面,AI助教系统可对学习者的身体状况进行24小时无休眠监测,如有异常情况会及时向教师和家长反映并提供应对策略。

除此之外,AI助教系统也会采集教师的动态数据并借助相关模型计算出教师的行为模式,并推荐可供参考的行为模式及适应性改进方案。同时,AI助教系统还是搭建家庭与学校沟通桥梁的关键点,将学习者在校表现与评价结果推送给家长,有助于家长了解孩子的学习状况并对其进行正确的教育引导。

应用案例

美国中小学数学个性化指导智能导师系统——Tabtor Math

Tabtor Math(以下简称Tabtor)是一项数学辅导计划,由RajE.Valli于2010年创建于美国新泽西州,融合了最有效的个性化教学元素,以iPad和Android平板电脑为载体,为小学生和初中生提供数学个性化辅导。学生可直接用手指或智能笔在移动设备上书写、提问,Tabtor会为每一位学生提供量身订制的学习计划表,学生的每个学习活动都会获得相应的奖励积分。

1、个性化导师,提高学习效率和工作效率

Tabtor不是一个独立的应用程序,它是学生与真正的数学导师进行互动学习的体验平台。报名后的孩子将接受诊断测试,并在24小时内收到结果,随后系统会提供学生的学习情况分析报告,并向用户推荐适合此学生的学习内容。每个孩子都会被指派一名导师进行诊断并确定他们需要哪些技能以及以何种顺序开展学习。然后,导师会将学习计划表发送给对应的学生账户。

学生在完成习题后可以及时得到相应的反馈情况,他们可以随时联系导师,导师会根据学习计划表和测试结果,结合学生需求为学生提供反馈。系统旨在了解学生的思维过程,不仅要了解学生的错误,还要了解他们错误的原因。导师会为学生制订详细的学习任务,给学生们提供真正的个性化学习经历,并且家长可以通过系统查看孩子每日和每周的绩效报告,这可以大大节省父母的时间。

2、家长应用程序,深入了解孩子学习日常

Tabtor Math推出了一款带有比较分析的家长应用程序——Tabtor Parent Insights,家长可以通过此程序随时查看孩子的实时数学学习进展,该应用程序针对iPhone和Android智能手机进行了优化,其中包括对学生学习进度的实时监控。在新的应用程序的协助下,家长可以通过推送通知、详细指标分析、导师反馈、绩效排名和奖励积分累计情况等,实现对孩子学习情况的远程监控。即使不在孩子身边,家长也可以深入了解孩子的学习情况以及孩子在Tabtor Math系统中的日常参与细节。

当前,图像识别、语音识别、人机交互等人工智能应用技术在教育领域都有了应用。比如,通过图像识别技术,人工智能可以将教师从繁重的批改作业和阅卷工作中解放出来;语音识别和语义分析技术,可以辅助教师进行英语口试测评,也可以纠正、改进学生的英语发音;而人机交互技术,可以协助教师为学生在线答疑解惑。除此之外,个性化学习、智能学习反馈、机器人远程支教等人工智能的教育应用也被看好。

“人要驾驭机器,而不能被机器奴役。”北京市第十八中学校长管杰表示,有了人工智能的辅助,教师可以腾出更多的时间和精力,创新教育内容、改革教学方法,让教育变得更好。教师就不再仅仅是知识的传授者,还是满足学生个性化需求的教学服务提供者、设计实施定制化学习方案的成长咨询顾问,成为学生学习的陪伴者、动力的激发者、情感的呵护者,真正成为学生“灵魂的工程师”。

参考:

[1]王国中,郎亚坤,范涛.机器助教打造课堂教育新模式[J].计算机教育,2021,(01):142-145.

[2]杨彦军,罗吴淑婷,童慧.基于“人性结构”理论的AI助教系统模型研究[J].电化教育研究,2019,40(11):12-20.

[3]宁佳,张海,杨絮.美国人工智能助教应用案例及启示[J].中国信息技术教育,2019,(Z4):158-160.

[4]苏令.人工智能时代需要怎样的教师[EB/OL].中国教育报,[2018-05-17].

www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_2082/zl_2018n/2018_zl36/201805/t20180517_336293.html


标签:教育信息化专家

版权申明:本网站内容均为本站原创文章或网友转载,涉及版权问题请联系管理员删除,转载亦请申明来源.

订阅更新:您可以通过邮件订阅/RSS订阅我们的内容更新

上一篇:中小学必读名著听书合集 播音员音频合集
下一篇:最后一页