信息化助推教学发展 人工智能激发教师创新
--隆德县第二小学人工智能助推教师创新素养提升探究案例
国家的创新就是人才的创新，人才的创新就是教育的创新，教育的创新归根到底是教师的创新。当今，培养创新人才是教育的使命和责任，如何培养创新人才，在教育领域越来越引发人们的重视。宁夏从2015年提出并推进创新素养教育，通过设立试点开展工作，2018年，“互联网+创新素养教育”又作为宁夏“互联网+教育”示范区的一项重要目标。目前，在互联网+教育示范区的建设中，我校实现校园无线全覆盖，并且建成VR教室、机器人创客教室、智能书法教室、智能音乐教室、移动终端教室、智慧教室等新型人工智能育人环境，依托我校现有人工智能设备，加强教师创新素养提升探究。于2018年习近平总书记在全国教育大会上强调“着重培养创新型、复合型、应用型人才”相吻合，意义深远。
图（一）学校创新架构图
一、背景与概况：
（一）硬件设施
隆德县第二小学人工智能助推乡村教师创新素养提升探究以宁夏“互联网+教育”示范区建设为背景，以“互联网+教育”标杆校为基础，各班配有智慧黑板，每位教师人手一台计算机，计算机教室3间，现有学生机150台；建成全自动录播教室1间，并配有移动网络专线，还配有移动直录播平台和无人机一台；建成智慧书法教室1间、智能音乐教室1间、VR虚拟仿真实验室1间、智慧教室6间、朗读亭2间，机器人室1间，建成具有灯光、电子背景墙、合成音响的舞台1间，三机位在线课堂6间，两机位在线课堂1间及附属网络机房1间；校园接入1000M电信光纤宽带网络，楼与楼之间光缆链接，班班之前光纤链接，并且实现校园无线全覆盖。
图（二）学校各功能室
（二）优质资源
省外与福建闽侯实验小学、省内与银川市金凤三小、固原市实验小学建立帮扶团队，县内与城关镇中心小学、联财镇中心小学、温堡乡中心小学、好水乡中心小学建立在线帮扶。
图（三）建立帮扶机制
（三）理论指导
我国在人工智能助推教师队伍建设方面已经取得了显著成效，具有标志性的研究成就主要体现在下面三个方面。
1.2018年8月，教育部在宁夏和北京外国语大学开展人工智能助推教师队伍建设，通过人工智能助推教师管理优化、助推教师教育改革、助推教育教学创新、助推教育精准扶贫的探索，成功的为全国层面推开人工智能助推教师队伍建设探索了模式，积累了经验，奠定了基础。
2.2020年11月21日-22日，教育部在宁夏石嘴山市召开人工智能助推教师队伍建设暨加强新时代乡村教师队伍建设现场推进会，教育部党组成员、副部长孙尧出席会议并讲话，系统谋划借助人工智能等新技术破解教师队伍建设突出问题、全面深化新时代教师队伍改革的实施路径。同时，在会上，西安电子科技大学校长、党委副书记杨宗凯针对宁夏人工智能助推教师队伍建设行动，提出三点建议：一是推进人机共教新方式，推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用；二是提升教师信息素养，尤其是智能时代的人机协同教学能力，加快教师专业可持续发展；三是开展基于人工智能技术的社会实验活动，探索智能时代的教育治理新方式。
3.2021年4月25日，为进一步推进人工智能等新技术与教师队伍建设深度融合，教育部要求在在地方政府支持下，通过整体规划、整合资源、加大投入，深入推广宁夏回族自治区和北京外国语大学试点经验，探索人工智能助推教师管理与评价改革、教师教育改革、教育教学创新、乡村学校与薄弱学校教师发展，提升教师队伍整体素质与教师队伍治理能力，服务高质量教育体系建设。
图（四）探索的思维导图
二、特色与创新
什么是人工智能：对于人工智能本身，学术界的定义并不统一，但公认的基本思想是利用智能机器来模拟人的智能，感知、学习、理解并最终解决生活中和某个领域中的实际问题。
什么是创新素养：《辞海》对“素养”的定义有以下三个方面:（1）人的生理上生来具有的特点，（2）事物本来具有的性质，（3）完成某种活动所必须的基本条件。《现代汉语词典》对“素养”的定义:“素养通常指一个人的修养，包括道德品质，外在形象，知识水平和能力等各方面”结合“素养”的概念和内涵，刘泽雨，董金明（2002）提出：创新素养= k（创新人格+创新思维+创新方法）×知识量²，K就是人天生具有的潜在创新天赋、质疑能力，属于遗传学范范畴，K不好改变，知识量是知识的积累，所以，创新素养的培养关键是“创新人格＋创新思维＋创新方法”
通过对上述两个概念的深刻理解，我校又有这么多的智能化设备，从而激发了我校对教师创新素养提升途径的重新思考。为了很好助推教师创新素养能力提升，经过一段时间的实践与探索，总结我校成功经验，现将我校的特色与创新从下几个方面作以叙述。
（一）依托学科课程的课堂实践，搭建教师创新素养提升校本平台
图（五）学科课程中定位、目标、效果图
根据学科课程特点明确提出人工智能助推教师创新素养提升在学科课程中的定位、目标、要达到的效果。搭建教师创新素养提升的校本平台，以综合实践、音乐、美术、皮影戏为载体，利用数字学校、课程社区、名师工作室为教研平台，教师将人工智能技术创新应用于自己教育教学中，提升教师的创新素养意识、教师的创新素养能力。从而，在学科课程中落实人工智能助推教师创新素养提。
（二）依托敏捷的网络传输神经，助推教师创新素养提升步入高速化
借助敏捷的网络神经系统，将零散的智能手机、移动终端、教学一体机等智能化设备连成一片，同时，还能在此神经系统周围，嫁接更多的智能设备。构建以学习者为中心的智慧教学环境，为开展人工智能助推乡村教师创新素养实践和研究提供条件。例如：我校通过在线互动课堂系统对教师的上课情况进行巡视，在疫情期间，我县的 “四评”课比赛、《习近平新时代中国特色社会主义思想教育读本》比赛、家长会、家校共育等活动通过直播平台邀请专家、家长等线上参与 ，还有教师的微活动随时随地定班定人传出，收到很好的效果，从而激发教师创新活动形式多元化。
（三）依托智能化的教学软件，助推教师课堂教学创新变革
教师利用宁夏教育云教学助手、云校家APP、朗读亭资源、数字教材、希沃软件、鸿合软件等智能教学工具和配套教育资源，开展课前导学、同步备课、互动授课、智慧检测、作业批阅等，提高教学针对性和实效性，实现课堂教学减负增效。例如：我校在英语教学中，教师选择适合自己的教学软件，通过游戏、语音、视频能调动学生学习积极性，同时，学生的口语、听力得到了训练。在语文、英语教学中，教师提前组织学生在朗读亭里面录制语音，作为平时教育的资源，
（七）朗读亭功能模块图
（六）教学助手中智慧检测模块图
还可以让学生跟着专家的指点提高自己的朗读水平等等，教师根据学情、教学内容、教学方法等选择智能化设备，创新教育教学新模式。
（四）依托人工智能实验室，助推教师创新教育思维转变
利用VR、智慧书法、智慧音乐、计算机、机器人创客、电脑绘画室等情境设备和学习资源，师带生探索体验式学习、探究式学习、合作式学习和个性化学习等新模式，助推教师创新教育思维转变。例如：VR虚拟实验室能帮助教师领带学生一起操作小学科学实验，进行安全教育场景模拟，红色思政资源再现，方便安全高效。智慧书法教室，教师通过视频、临摹、直播、演示等形式创新性的给学生上一堂生动有趣的书法课，解决了专业教师缺少的难题。智慧音乐教室，教师随时能针对本校学生实际情况创作出新曲目进行教育教学，同时可以监视学生指法、监听学生弹奏的韵律，远程给与辅导、示范等教学方式。计算机、机器人室等更是激发教师大胆创新的地方。
（五）依托“三个课堂”阵地，创新优质教育均衡发展之路
图（八）学校“在线课堂”开课统计表
依托宁夏教育云在线互动平台，我校和隆德县联财镇、好水乡、城关镇、温堡乡中心小学通过网络结对共建，每周每校确保高质量完成五节“专递课堂”教学，一次网络教研活动，每月搞一次大型公开课及教研活动，重点帮助农村薄弱学校开齐开足开好国家规定课程，缩小城乡、校际差距。同时，我校向外校外省寻求优质资源，同福建省闽侯实验小学、银川金凤三小等建立线上教学、教研、管理等常态化模式，推进名校名师与普通教师开展线上师徒结对，组建专业成长共同体，实现城乡教师“智能手拉手”。
（六）创新学校管理模式，实现智慧化办公
基于宁夏教育云、宁教云、数字学校等智能化平台，我校转变管理理念，与时俱进，全面融入到信息化发展潮流之中，达到学校管理流程与智慧管理深度融合。公文流转、流程审批、会议安排、请销假、出差等学校日常办公流程，现在行走在“云媒”之上，方便快捷、归档管理、容易查阅。后勤管理中物品储存、物品申领、设备维修、场馆管理等，为后勤管理理清楚了繁杂乱的头绪，并且记录非常清楚，对于管理者查阅库存、后期规划、做出决策起着非常重要的作用。协助德育出做好值班管理、家校共育、班级探究、数据上报、线上线下活动安排、各类检查登记等，协助教导处管理好课程、建立好校本资源、管理好教师考评、搭建教研平台等。管理教师在智慧化办公环境中，激发了创新思维，尽可能的利用人工智能优化自己的管理途径，给教师、家长、自己减少协调跑路工作流程，留出更多的时间为学生服务。
图（八）学校场馆申报管理流程图
三、成果及影响
通过开展人工智能技术研究、应用推广、智能实训等，创新应用人工智能技术为教师和学生提供多元化的教育服务，而减轻教师的工作负担，有效落实“双减”政策。同时，教师能掌握一定的人工智能技术，更加高效地运用智能化设备，将人工智能应用与教育教学深度融合。从而提升学校育人水平和教师队伍建设质量，构建人工智能创新教育新形态。
通过本案例研究，推进人工智能常态化应用，以现有智能化教学设备为阵地，总结提升乡村教师创新素养提升的路径和方法。
（一）“专递课堂”绽放光芒
以我校为点同县域内城关镇中心小学、联财镇中心小学、温堡乡中心小学、好水乡中心小学建立“一校带多点、一校带多校”的帮扶教学模式，将我校音乐、美术、绘画、书法、戏曲、vr虚拟实验等优质资源通过“人工智能”设备提供给以上条件落后的农村小学，弥补专业教师缺乏、优质资源不均衡等问题。经过“人工智能”创新实践，我校课堂在“人工智能”的主导下，教师相互学习，取长补短，在工作大胆创新，教师的创新教学方式与课程实现了深度融合。省外与福建闽侯县实验小学、省内与银川市金凤区第三小学建立在线姊妹校，借鉴了闽侯县实验小学“艺术点亮心智，文化成就品行”的办学理念，借鉴了金凤三小“说学教育”的育人模式，深度参与两个学校各种活动，包括各种活动策划、“剥洋葱”式全过程的参与。
（二）“人工智能”平台助力教师专业成长
为人师者，学高为范，要想开展好“人工智能”教学活动，让农村师生感受不一样的学习体验，教师就要不断提升自身业务能力，学识如同源头活水一般涓涓流淌，于是我校教师不断向闽侯实验小学和银川市金凤三小教师学习。因此，“人工智能”既提升了我校教师的业务能力，又填补了乡村教师没有机会接受专业性培训的缺陷。我校教师以“人工智能”环境为平台，在各个参赛活动中发表多项论文、案例和课例，达到引领、示范、提高的目的。给教师树立了自信，给学生提供了成长的机会。（证书附件在后）
1.潘建队撰写的案例成果《“网络”为媒“云”为梯，空中课堂共成长》荣获区级三等奖
2.靳江霞撰写的案例《资源共享手牵手真情助教别样红》荣获区级二等奖；
3.马凤梅在 2020年全区“互联网+教育”应用大赛中《网络学习空间教育活动案例》作品获得在网络学习空间教育活动案例区级二等奖
4.刘云俏在2020年全区“互联网+教育”应用大赛中《平移》作品获得在线课堂教学课例区级二等奖
5.安妮在2020年全区“互联网+教育”应用大赛中《麻雀》作品获得教学助手教学课例区级二等奖
6.王敏在全区中小学“互联网+创新素养教育”优质课评比活动中《神奇的莫比乌斯带》作品获得区级一等奖。
7．吴亮所作的《生活离不开他们》课例在“2020年全区“互联网+教育”背景下在线课堂评选”中荣获区级二等奖
8.刘小霞所作的《安全地玩》课例在“2020年全区“互联网+教育”背景下在线课堂评选”中荣获区级二等奖
9.2021年宁夏赛区潘建队、马国恩辅导的机器人竞赛荣获区级一等奖。
10. 2021年宁夏赛区潘建队、王敏辅导的机器人创意赛荣获区级三等奖。
11. 2020年宁夏赛区潘建队、刘云俏辅导的教育机器人竞赛荣获区级三等奖。
12. 2020年宁夏赛区蒙飞、李建兵辅导的机器人普及赛荣获区级三等奖。
13.潘建队在 2021年全区“互联网+教育”应用大赛中《安全警示》作品获得在线课堂教学课例区级二等奖。
14.潘建队在 2021年全区信息技术录像课《用循环命令优化程序》作品获得区级二等奖。
15.张雪琴撰写的论文《“互联网+”背景下作文教学模式实践探索》荣获区级三等奖；
16.潘建队撰写的论文《浅谈“专递课堂”中如何发挥本土教师的引领作用》固原市一等。
17.高海霞在固原市信息技术与学科深度融合视频课例《用圆柱的体积解决问题》荣获一等奖。
18.潘建队在固原市信息技术与学科深度融合视频课例《数学广角-搭配问题（二）》荣获二等奖。
19.刘喜君在固原市2021年“互联网+创新素养教育”优质课评比活动中《119的警示》作品获一等奖。
20.王敏在固原市2021年“互联网+创新素养教育”优质课评比活动中《神奇的莫比乌斯带》作品获一等奖。
21.马娟娟在固原市2021年“互联网+创新素养教育”优质课评比活动中《My week》作品获得二等奖。
22.王晓娟在固原市2021年“互联网+创新素养教育”优质课评比活动中《做框架》作品获得二等奖。
23.安妮在固原市2021年“互联网+创新素养教育”优质课评比活动中《麻雀》作品获得二等奖。
（三）人工智能促使学校进行改革
在“人工智能”环境下，学生能够体会更多的可变换的学习体验，学习主动权由教师转移到学生本身，学生可以根据自己的喜好，选择自己喜欢并适合自己的方式进行自主、合作、探究式学习。例如：我校开展应用智能教学工具比赛，鼓励教师挖掘智能教学工具与学科深度融合模式，更好优化课堂教学，达到改变学生学习方式的目的，在比赛的过程中，激发了教师大胆创新应用，涌现了一大批应用能手。赛后通过经验交流、教学研讨等活动，达到共享分享提升的目的，从而促使我校课堂教学模式发生了改变。因此，对于学校教育教学管理、教师创新素养、课堂呈现方式、学生评价机制等提出了挑战，为了适应未来教育，将会促使学校进行改革。
四、经验与启示
国家的创新就是人才的创新，人才的创新就是教育的创新，教育的创新归根到底是教师的创新。当今，培养创新人才是教育的使命和责任，如何培养创新人才，在教育领域越来越引发人们的重视。宁夏从2015年提出并推进创新素养教育，通过设立试点开展工作，2018年，“互联网+”创新素养教育又作为宁夏“互联网+教育”示范区的一项重要目标。因此，我校基于现有“人工智能”设备，在搭建智能教育环境、支持智能学习过程、做好教师智能助理、教育智能管理与服务等方面形成自己的模式。
（一）搭建智能教育环境
环境对人的影响是潜移默化的、隐形的。我校在各班、各功能室搭建智能教育环境，从有线网、无线网、一体机及各学科使用的教学软件，基于人工智能的各项关键技术，保障满足一切教育教学需要的智能教育环境，营造一种科学、合理的智能化环境。我校教师慢慢朝着将智能化技术应用于学习障碍智能诊断、教学资源智能推荐和智能学科工具等方面发展自己，创新自己的教学方式。从而，学生在教师或智能工具的帮助和支持下，高效完成自己所领悟的知识与技能。很大程度帮助教师教育教学。
（二）支持智能学习过程
针对学生因某个领域知识缺失而产生的学习障碍，我们可通学生学习过程性数据分析，结合知识点间的逻辑结构关系来进行智能诊断。例如：在讲到圆柱体积这一知识点时，我们基于智慧设备的大数据分析功能，借助智能学习过程支持系统能够根据知识层面的逻辑结构关系以及不同知识点间的障碍依赖关系，精准找到与圆柱体积相关的知识点，从而精准判断每位学生薄弱知识点产生的原因，从而帮助教师精准教学，培优辅差。
（三）做好教师智能助理
借助智能教师助理对教师日常的教学、教研、专业发展等进行辅助管理。我校教师主要用于自动出题与批阅、课程辅导与答疑、智能教研等活动中，如同一位助手在帮助教师完成教育教学工作。例如教学助手中的智能检测、课前导学等，帮助教师完成一些客观题。
（四）教育智能管理与服务
我校能充分利用智能关键技术和信息手段实现高效率、高水平的教育管理目标与教育公共服务。当前，我校利用人工智能辅助教育决策、促进教育公平、提供定制化教育服务等。
总之，进入新时代以来，创新已经成为新时期“互联网+教育”背景下教育发展的指导理念，信息化时代互联网、云计算、大数据、人工智能等技术都在推动教育变革创新——既在促进学习效率的提升，也在加速教学方式的升级和教育理念的变迁。人工智能助推乡村教师创新素养提升则更能体现出人工智能时代教育形态的特征。