人工智能赋能新型课堂教学的研究与实践Research and Practice of AI Enabled New Classroom Teaching
宋宇
摘要(Abstract):
互动式、启发式和探究式课堂教学,即IHI课堂教学是新型课堂教学的重要体现。IHI课堂教学以建构主义理论为依据,以课堂对话为主要实现方式,以思维培养和创新能力提升为主要目标,与基础教育高质量发展要求和新时期人才培养目标具有较大的契合性。由于课堂互动涉及多元主体,课堂中的知识探究与建构过程更为复杂,思维进阶与认知演化规律具有内隐性,因此发展新型课堂教学更具有挑战性。人工智能技术为研究新型课堂教学模式、发展优质课堂提供了有效手段,有助于实现课堂教学全过程监测,掌握课堂教学深层规律,促进课堂教学精准评价。在技术实现路径上,作者团队创设了混合神经网络技术对课堂互动进行自动标注,发展了序列模式挖掘方法提炼课堂教学中的思维进阶和问题探究规律,借助图神经网络对新型课堂教学模式进行精准表征。在此基础上,本研究以200节义务教育阶段课例为例,证实了人工智能技术能够有效识别课堂教学特征,提炼课堂教学模式,使课堂教学中的师生互动更加有效,知识建构和问题探究路径更为多元,发挥了多重认知功能,体现了思维从低阶向高阶发展的规律。
关键词(KeyWords): 人工智能;新型课堂教学;神经网络技术;规律挖掘
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目“学习分析视角下面向高阶思维发展的课堂互动分析与评测”(项目编号:61907017)的研究成果
作者(Author): 宋宇
参考文献(References):
- [1] 钟启泉.学力目标与课堂转型——试析“新课程改革”的认知心理学依据[J].全球教育展望,2021,(7):15-31.
- [2] 刘三女牙,杨宗凯,李卿.计算教育学:内涵与进路[J].教育研究,2020(3):152-159.
- [3] Howe,C.& Abedin,M.Classroom Dialogue:A Systematic Review across Four Decades of Research [J].Cambridge Journal of Education,2013(3):325-356.
- [4] Vygotsky,L.S.Mind in Society:The Development of Higher Psychological Processes [M].Cambridge,MA:Harvard University Press,1978:38-52.
- [5] 邵发仙,胡卫平,张睆,张艳红,首新.课堂论证话语的序贯分析:小学生的科学推理[J].华东师范大学学报(教育科学版),2019(6):48-60.
- [6] 赵德成.到底还要不要继续推动探究式教学[J].课程·教材·教法,2015(7):41-46.
- [7] [日]佐藤学.教师的挑战——宁静的课堂革命[M].钟启泉,陈静静,译.上海:华东师范大学,2012:10-28.
- [8] 钟启泉.课堂转型[M].上海:华东师范大学出版社,2017:33-42.
- [9] Howe,C.,Hennessy,S.,Mercer,N.,et al.Teacher-student Dialogue during Classroom Teaching:Does It Really Impact on Student Outcomes [J].Journal of the Learning Sciences,2019(4):462-512.
- [10] Jurkowski,S.& H?nze,M.How to Increase the Benefits of Cooperation:Effects of Training in Transactive Communication on Cooperative Learning [J].British Journal of Educational Psychology,2015(3):357-371.
- [11] OECD.OECD Future of Education and Skills 2030:OECD Learning Compass 2030 [EB/OL].http://www.oecd.org/education/2030-project/teaching-and-learning/learning/learning-compass2030/OECD_Learning_Compass_2030_concept_note.pdf,2020-09-17/2022-04-10.
- [12] LeCun,Y.,Bengio,Y.,& Hinton,G.Deep Learning [J].Nature,2015(7553):436-444.
- [13] 顾小清,王炜.支持教师专业发展的课堂分析技术新探索[J].中国电化教育,2004(7):18-21.
- [14] 刘清堂,何皓怡,吴林静,等.基于人工智能的课堂教学行为分析方法及其应用[J].中国电化教育,2019(9):13-21.
- [15] 王陆,马如霞,彭玏.基于经验学习圈的不同教师群体教学行为改进特征[J].华东师范大学学报(教育科学版),2021(2):61-74.
- [16] 孙众,吕恺悦,施智平,等.TESTII框架:人工智能支持课堂教学分析的发展走向[J].电化教育研究,2021(2):33-39.
- [17][20] 陈恩红,刘淇,王士进,等.面向智能教育的自适应学习关键技术与应用[J].智能系统学报,2021(5):886-898.
- [18] 宋宇,丁莹,朱佳,等.基于序列模式挖掘的多类教师群体互动式课堂教学研究[J].现代教育技术,2021(10):40-48.
- [19] Song,Y.,Lei,S.W.,Hao,T.Y.,et al.Automatic Classification of Semantic Content of Classroom Dialogue [J].Journal of Educational Computing Research,2021(3):496-521.