人工智能賦能課堂教學減負的分析框架與挑戰

崔豪 張浩

摘要：減負是教育領域長久以來備受關注的熱點、痛點問題。該研究從人工智能賦能課堂教學角度思考，以S學校為例，一方面探討人工智能賦能課堂教學減負的分析框架，另一方面對人工智能賦能課堂教學減負的實用效果進行調查分析。研究發現，利用人工智能賦能教學設計、課堂實施、教學評價、作業設計等4個方面，可有效地促進人工智能與教育教學深度融合，助力課堂教學減負提質增效、從而減輕學生學業負擔。最后展望未來人工智能賦能課堂教學減負的發展重點，并對潛在的挑戰進行反思。

關鍵詞：人工智能；減負；課堂教學；分析框架；挑戰

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）05-0031-04

0 引言

近年來，超前學習行為及教育內卷等現象備受教育領域關注，教育內卷加劇了義務教育階段教育焦慮[1]。2021年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》，明確提出堅持學生為本，減輕學生過重作業負擔，促進義務教育優質均衡發展，提升課堂教學質量等[2]。而關于減負問題，我國自20世紀50 年代便開始提出為學生減輕負擔，但始終沒有達到令人滿意的狀態，甚至出現了學生負擔不減反增的態勢[3]。隨著人工智能快速發展，并迅速進入教育領域與之逐步融合，成了既是教育改革的新工具，同時也是課程教學的新內容[4]。人工智能技術的出現為課堂教學變革提供了新動能，成為落實課堂減負提質增效的有效選擇，同時也是實現教育現代化和教育高質量發展的重要力量[5]。

基于此，在政策導向、時代環境及現實需求多重背景下，本研究將探討人工智能賦能課堂教學減負的框架建構，并思考人工智能作用于課堂教學的挑戰。以人工智能技術賦能視角為切入點，通過人工智能賦能課堂教學減負來減輕學生負擔，促進學生全面發展，推進教育高質量發展提供一個微觀視角。

1 研究基礎

1.1 我國中小學減負問題的政策梳理

一直以來“減負”問題都是教育領域備受關注的熱點、痛點問題。在不同歷史時期，政府針對教育減負這一痛點相繼出臺了一系列政策來解決這個難題。1955年，針對中小學學生負擔過重現象，教育部頒發《關于減輕中小學學生過重負擔的指示》，認為學生負擔過重主要是課業負擔過重。并要求保證學生睡眠和休息，改進課外活動，改善考試制度注重平時成績考查等以此來確保學生健康成長與發展[6]。1993年，國家提出基礎教育是提高民族素質的奠基工程，中小學要由“應試教育”轉向全面提高國民素質的軌道，中小學要切實采取措施減輕學生過重的課業負擔[7]。2010年發布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》制定多項政策，通過調整教材內容，減少作業量考試次數，豐富學生課外校外活動等。各方協同努力，共同減輕學生課業負擔，促進學生快樂學習、健康成長與發展[8]。但這也間接導致校外培訓機構的瘋狂生長，形成了校內減負，校外增負的畸形發展，學生學業負擔更加嚴重。

2021年教育部出臺“ 雙減”政策，堅定了減輕學生學業負擔減負的決心。關于學生的學業負擔，離不開課堂這一因素，學生減負的關鍵在于課堂教學，而重點在于作業設計。當前，在政策引領，時代環境、現實需求諸多背景下，本研究以人工智能技術賦能課堂教學減負視角，探析在課堂教學中技術運用對減負的效果。

1.2 人工智能賦能課堂教學減負的優勢

隨著科學技術的快速發展，人工智能愈發成熟，其與教育的深度融合為教育改革提供了新方向。人工智能賦能課堂教學減負是在智能時代背景下，充分利用人工智能技術優勢創新課堂教學方式與內容，高效促進教師的教和學生的學，進而減輕學生學業負擔，促進學生高效、全面發展。

1） 教學方面：優化教學方式，教學過程精準高效。在教育領域中，人工智能技術的運用為課堂教學注入了新活力，可有效地促進課堂教學效率和教學質量的提高，滿足學生個性化學習需求。教師把人工智能技術應用在各學科教學中，在服務課堂教學的同時，也為教師的教學和學生的學習提供了巨大便利。其次是創新教學方式，學生接受知識更高效。人工智能技術支持下的教學方式讓學生更易接受與理解，在實驗課程中創設真實情境，令學生近距離感受知識的樂趣，為學生提供沉浸式學習體驗，激發學習興趣和學習動機。三是讓教學過程更精準高效。人工智能的運用可精準對課堂行為進行監測與分析，教師根據課堂行為分析和學生特點做出調整，及時調動學生學習積極性，促進教學更優化。

2） 學習方面：精準賦能個性化學習，減輕作業負擔。人工智能可以提供個性化學習體驗。在學習者互動過程中智能技術能獲取到有關學習者學習信息，并采集、分析和掌握學習者在學習情境下的動態生成[9]，幫助學生更精準地獲取所需學習資源，從而提高學生的學習效率。部分學者從個體數字畫像、管理系統和人本生態系統三個方面闡述了人工智能技術賦能個性化學習的實踐路徑[10]，進一步說明人工智能可以為學生提供更好的個性化學習體驗。其次根據學情制定個性化作業。人工智能時代背景下，可以開發出智能化作業平臺、虛擬現實技術等為學生提供科學有效的評估[11]。設計出符合學生認知水平的作業內容，滿足學生的學習興趣，便于學生更好地理解知識，促進學生個性化發展。

3） 評價方面：數據驅動評價，重視過程性評價。首先，數據驅動使評價數據更豐富全面。以往評價多以成績為主，難以對學生進行系統全面了解，人工智能技術通過對教學評價數據采集、處理、分析和運用，實現教學評價的系統化、數據化、智能化[12]。人工智能環境下以數據驅動為主的教育評價，能讓教師更全面系統地了解學生，便于因材施教，促進學生全面發展，在一定程度上避免了傳統評價過度強調甄別和選拔，不利于以評價促進學生發展與提高。其次重視過程性評價，降低考試壓力。利用人工智能技術加強學生學業情況的監測和精準反饋，關注學生學習過程評估，減少了煩瑣的題海練習。加強了對學生思維能力、創新能力等核心素養的考查，同時為教與學提供有力幫助。

2 人工智能賦能課堂教學減負總體框架建設及驗證

2.1 人工智能賦能課堂教學減負的框架建設

人工智能時代，人工智能技術在教育領域的大力運用，讓“雙減”看到了新方向。充分發揮人工智能技術對課堂教學減負增效的作用，以課堂為核心，促使人工智能與教育教學深度融合，從而助力課堂教學提質增效、減輕學生學業負擔。本研究在劉邦齊學者研究的基礎上[13]，構建了以人工智能為核心支撐的課堂教學減負框架，如圖1所示。本框架的最終目標是減輕學生學業負擔、促進學生全面發展。主要圍繞教學設計、課堂實施、教學評價、作業設計等4個方面進行展開，將人工智能合理運用于課堂教學中，幫助教師優化教學設計，創新課堂實施，及時反饋評價，精準設計作業。其中：1） 教學設計。主要包含教學目標設計、教學重難點設計、教學內容設計等，教師利用人工智能賦能教學設計，讓教學目標更清晰，教學重難點更加通俗易懂。2） 課堂實施。主要包含課堂教學、師生互動、活動學習等活動。3） 教學評價。主要包括課堂評價、作業評價、教學評價。4） 作業設計。主要包含作業數量、作業質量、作業情緒等。人工智能技術通過在教學過程中的充分應用，為課堂教學提供了諸多可能，讓教師的教與學生的學更加精準和高效。在框架的外環則是各個環節所對應的技術支撐，如課堂行為分析系統，可對教學過程中，師生行為進行分析，形成分析報告及時反饋給教師，幫助教師高效教學等。該框架的建設是基于人工智能在課堂教學中的應用，利用人工智能賦能教學設計、課堂實施、教學評價、作業設計等4個方面，從而達到高質量教學效果，減輕學生學業負擔。

2.2 人工智能賦能課堂教學減負的調查分析

為探究人工智能賦能課堂教學減負實用效果，本研究以S學校為例，采用訪談和問卷調查的研究方法，對該校10名教師就人工智能賦能教學設計、課堂實施、教學評價相關問題進行訪談，并對學生關于作業設計方面問題進行問卷調查。問卷參照譚志強[14]等人基礎上，將學生作業負擔分為作業量、作業質量、作業情緒三個指標進行測量。

2.2.1 教師訪談

為了探究人工智能賦能教學設計、課堂實施、教學評價三個方面的功能作用，本研究對S學校的十名教師進行了訪談。整理訪談結果得出：1） 在人工智能賦能教學設計方面。通過精準的學情分析、高效的資源準備等人工智能技術應用于教學目標、教學重難點、教學內容等的設計。使得教學目標設計更加精準化，教師可充分利用人工智能對學習者進行學情分析，設計出更精準適切的教學目標。幫助教師因材施教，讓重難點知識更具象化，符合學習者學習認知經驗，便于學生理解。2） 在人工智能賦能課堂實施方面。借助增強現實、虛擬現實等技術與課堂教學的深度融合，可創設逼真的教學情境，為學生帶來身臨其境的學習體驗，使得課堂教學更高效靈活。同時讓師生互動更具沉浸感，利用人工智能技術設計的課堂隨機提問、抽獎等互動環節，讓師生互動不再單一，對于學生的活動學習也更加有沉浸感，讓學生感受真實的學習活動情境。3） 在人工智能賦能教學評價方面。人工智能為課堂評價提供實時性的便利，通過課堂行為分析可實時、精準地分析學生課堂行為表現，也讓作業評價更加高效智能。

通過以上教師的訪談結果可以看出，對于人工智能賦能課堂教學減負是具有實用性的。人工智能在教學設計、課堂實施、教學評價等方面的應用能夠為課堂教學提供諸多便利，讓課堂教學更高效，為課堂教學減負提效提供了行之有效的技術支撐。

2.2.2 學生問卷調查

為了探究學生對于人工智能支持下個性化作業設計的態度，以S學校為例發布調查問卷，得到有效問卷152份，其中男生77份，女生75份，問卷一致性信度為0.819，效度系數為0.856，具有良好的信效度。

調查發現：在作業量方面，有47%的學生認為個性化作業量適中，有20%的學生認為作業偏少；完成單科個性化作業時間控制在1.5 h以內的學生占比為74%?？梢姶蟛糠謱W生認為人工智能支持下的個性化作業在一定程度上能幫助他們減輕作業量負擔；在作業質量方面，有68%的學生認為，個性化作業充分考慮到了每位學生不同的學習需求；認為個性化作業對自己知識點掌握程度和學習成績提升有幫助的占比為64%，其中認為對自己沒有幫助的僅占20%，說明人工智能支持下的個性化作業質量是有保證的。在作業情緒方面，有63%的學生喜歡個性化作業，不喜歡的僅占20%；在完成個性化作業過程中會產生疲憊、厭煩、焦慮等情緒的學生僅有14%?？梢妼W生對于個性化作業還是持積極樂觀態度。

通過對學生的問卷調查可以看出，人工智能對于作業設計有很大的幫助，在作業數量、作業質量、作業情緒等方面可以為學生設計出具有針對性的個性化作業，幫助學生減輕學業負擔。

3 人工智能作用于課堂教學的挑戰

雖然人工智能作為一種技術作用于課堂教學中能夠較好地幫助師生實現減負增效的目標，但同時也會衍生出各種風險與挑戰?；诖?，本研究從“過度依賴技術致使價值異化變相加重負擔”“‘唯分數衍生為‘唯數據導向”“保證信息安全，探索人工智能倫理”等3個方面思考人工智能技術賦能課堂教學面臨的挑戰。

3.1 過度依賴技術致使價值異化變相加重負擔

人工智能運用于課堂教學減負的首要條件是明確如何用好技術。在教學中常發現部分教師過于依賴智能系統對學生的判斷和干預，導致人工智能技術成為知識傳遞、記憶強化和應試能力的工具[1]。人工智能看似滿足學生個性化學習需求，能根據學生掌握知識實際需要推送學習內容和練習，然而實際則是提高了單一知識的傳遞效率，若人工智能對學生個別化診斷精準度不高，練習題目質量不高或是針對性不強，都將導致學生重復練習或無效練習，從而讓技術淪為提高“刷題”效率的工具。其次過度依賴人工智能技術會弱化學生的創新思維與創新能力[15]，違背了素質教育理念下的育人準則。同時，從技術成熟度上講，當前人工智能技術尚處于弱人工智能發展階段，人工智能對于數據自動收集、處理的方法和工具尚未成熟[16]，這讓人工智能作用于課堂教學面臨巨大挑戰。智能產品開發設計的不成熟，加上部分師生的信息素養欠佳，對技術掌握較難，使得智能教學產品的應用適得其反，非但沒有實現課堂教學的減負，反而因技術讓教學過程變得復雜，進一步加重了師生的負擔。

3.2“ 唯分數”衍生為“唯數據”導向

隨著人工智能等現代教育技術進入課堂教學，為教育評價提供了新的視角，通過數據驅動對學生進行德智體美勞的數字化綜合評價。但當前基于人工智能的教育評價工具多以數據測量對學生進行評價，容易忽視學生的個性化發展，對學生的身心健康和思想道德關注較少，易導致“唯分數”演變成“唯數據”導向。在教學中，教師依據學生表現出的背后數據對學生進行價值判斷，極易忽視學生的主體性和教育的復雜性。同時，目前人工智能處于弱人工智能階段，數據的獲取難以全面有效，從而影響教師對學生的價值判斷，而數據的濫用，將會加重學生的學業負擔，使學生在學習過程中面臨時刻被監視、被評測的心理壓力與情緒焦慮。

3.3 保證信息安全，探索倫理安全

雖然人工智能技術與教育的深度融合，為課堂教學減負提供了有效的技術支撐，但同時也面臨著信息安全和倫理問題，包含數據安全與隱私保護[17]。人工智能作用于教學時，不可避免地要進行數據的收集與處理，而這過程中形成的學生學習數據乃至學生的生活數據，無疑將暴露在外，對于學生個人數據隱私及信息安全不得不引起重視。此外，在人工智能與教育的融合過程中，也會產生關于師生關系的倫理風險問題[18]。在教學中，教師過度依賴人工智能，容易影響教師在學生心中的神圣地位，弱化教師的主導地位。對學生而言，學生很難進行深層次的學習，長期依賴于人工智能將影響學生的辯證分析、思維創新能力的發展。而關于師生互動方面，人工智能技術與教育的融合，教學在一定程度上依賴人工智能，使得師生互動環境漸漸失去溫度，影響師生間的情感交流。

4 結束語

人工智能賦能教育改變了教育生態，給未來課堂教學減負帶來新的思考方向，本研究在構建人工智能賦能課堂教學減負分析框架基礎上，探究其為教學變革帶來的便利，從而減輕學生學業負擔，以期為人工智能賦能課堂教學減負提供參考。但同時也可能會造成更復雜的新困境，教育中過度依賴人工智能往往會忽視對學生人格的完善，和師生間情感互動以及道德培養，這就需要教師用發展的眼光客觀地看待并處理這些問題?？傊?，人工智能與教育的深度融合，為教育變革帶來新的生機，未來人工智能賦能課堂教學值得深挖研究。

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【通聯編輯：唐一東】