一、引言
在人工智能技术的推动和冲击下，技术正在重塑教育教学的新形态。2017年7月8日， 国务院印发了 《新一代人工智能发展规划》，为加快人工智能的创新应用，提出了“智能教育”，为“人工智能+教育”指明了发展方向[1]。可见，教育作为人工智能的主要应用领域之一，正向“人工智能+教育”的新阶段迈进。习近平总书记也强调，要充分发挥人工智能优势，加快发展伴随每个人一生的教育、平等面向每个人的教育、适合每个人的教育、更加开放灵活的教育[2]。
那么，在当今人工智能深刻影响教育领域的背景下，人工智能是如何与教学融合创新的呢？本研究基于对国内外人工智能产品的梳理，对人工智能教学产品在教学不同环节中的应用现状进行了分析，最终就人工智能应用于教学提出一些建议，以期使人工智能产品能在教学应用中发挥更好的作用。
二、人工智能对教学环节的支持作用
本研究主要聚焦于国内外人工智能教学产品在教学场景中的应用，在梳理的基础上选取了人工智能教学产品支持的其中三个教学环节进行分析，即对教学过程中的情境创设、答疑和练习环节进行研究。
（一）AI教学产品在“情境创设”环节中的应用
教学情境从狭义来说，是指在课堂教学中，根据教学的目标或内容所设定的，能够引起学生积极情感反应的学习过程或环节。基于传统教学模式中创设教学情境具有不真实、非沉浸的局限性，人工智能技术有助于为学生创设可视化的虚拟情境，从而激发学生兴趣促使学生进行深入探究。如，基于Web的问题解决能力训练和评估系统——IMMEX利用真实情境的问题来关注与评估学生问题解决的能力，为情境式教学的开展营造了良好的环境；再如，基于虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）的桌面式交互设备Z Space一体机,为师生创设真实模拟情境，同步课本展示超过1000个3D模型（包括历史文物、建筑、考古学等），为学生营造丰富多样的学习情境。诸如此类的教学产品还有Elements 4D、AR Flashcards、4D书城等。
基于人工智能技术支持下的人工智能技术支持下的教学情境创设，不仅可以通过沉浸式体验来提高学生的学习兴趣，还可以通过可视化、可交互的情境创设,给学生提供具有激发功能的数学材料或教学资源,以激发学生的好奇心和求知欲,使他们在教师的引导下,通过对已有教学情境的观察和探索去发现问题、提出问题和解决问题[3]。但是要堤防人工智能构建的虚拟学习环境可能会产生的双重效应，即要注意学生过度沉浸或投入于虚拟环境而缺乏适应社会生存的经验的问题。
（二）AI教学产品在“答疑”环节中的应用
答疑辅导贯穿于教师教学的整个过程，是解决学生个别问题、实现知识内化的重要手段。传统的教学答疑过程中，由于受到现实中的种种局限，如班级人数较多、教师讲的不够深入、教师的答疑反馈不够及时等等问题的存在，会严重影响学生学习的积极性和学习效果。人工智能代替教师答疑能更为及时、迅速地解决学生没有理解的内容以及在习作训练时遇到的问题。如在答疑方面做得较为出色的讯飞机器人，能够利用自然语言处理技术、语音识别技术来为学生答疑解惑；又如，专注于数学答疑的Wolfram Alpha，在为学生解答疑惑的基础上，也会给学生提供提示予以参考，即“逐步解决方案”，帮助学生规范做题步骤。诸如此类的教学产品还有小猿搜题、阿凡题、一起作业等。
基于问答教学模式的智能学伴代理智能将成为新的辅助教师教学的重要形态之一，掌握整合技术的学科教学法将成为今后教师的基本要求[4]。与传统的教学答疑相比，基于人工智能技术支持下的答疑产品可以更为及时、迅速地解决学生遗留的学习问题，在一定程度上提高了学生学习的积极性。但是，目前的智能学伴机器人以及答疑系统还仅仅停留于回答问题、解答疑惑这个层面，还无法做到通过深度学习来捕捉学生的薄弱项，并以此来有针对性地对学生进行答疑辅导，距完全实现学生个性化答疑还有一定距离。
（三）AI教学产品在“练习”环节中的应用
在课堂教学环节中，练习环节是必不可少的，它和新授环节具有同等重要的地位。但在传统教学中，教师有限的时间和精力无法满足学生的个性化学习需求，就导致学生无法获得有针对性的练习，利用练习环节来进行知识点巩固的效果可能会大打折扣。基于人工智能支持下的自适应技术以数据为驱动，通过对学生的学习风格和学习能力进行数据收集和可视化分析来动态调整学生的学习路径，为学生提供智能化的学习支持。本研究在基于产品功能的梳理上，将练习环节分为知识类练习和技能类练习两大类别：知识类练习包括听写、写作以及习题等，支持这些功能的产品主要有讯飞机器人、批改网、in课堂、洋葱数学以及一起作业等；而技能类的练习则包括口语对话、口语跟读、汉字笔顺练习以及实验等，这些功能的实现主要以讯飞机器人、英语流利说、学习手表及NB化学实验等产品或平台为主。
人工智能技术支持下的诸如知识图谱和认知图谱的个性化辅导练习，可以实时了解学生学情，通过个性化辅导和实时反馈来提高学生的学习成绩[5]。但是,在利用人工智能技术辅助学生进行练习的过程中仍然存在传统的“题海战术”的影子，没有针对性的练习对于学生学习成绩的提高并没有决定性的作用。基于此，教师急需探索出一条人机协同工作的、切实可行的“有效练习”之路。
三 、总结与启示
本研究通过对人工智能教学产品的梳理，探讨了在教与学过程中，都有哪些人工智能教学产品在情境创设、答疑和练习环节中发挥了作用，以及他们与传统的教学环节相比有什么优势、如何发挥作用。人工智能以其技术优势为教育教学的发展创造了诸多机遇，但是在新技术与教育教学融合创新的过程中，挑战也是无法避免的。基于本研究主要关注人工智能教学产品与教学各环节的融合应用，因此需要从以下几个方面进行审视：一是要推动先进理论创新，即对学习分析技术、深度学习以及机器学习等关键技术进行深入的认知和了解，通过理论研究的不断创新，引导人工智能更好地应用于教育教学；二是树立理性的工具使用观，即通过适当的干预、调节来控制人工智能产生的负面效应，摆脱“技术理性”泥淖，不能一味地追求技术“效率”；教师也应形成正确的教学观与学生观，不应通过技术来遏制学生的自主发展[6]；三是要注重学生的个性化发展，如在技术支撑教学练习的过程中，要克服传统的“题海战术”的弊端，练习内容要体现适切性、个性化原则，做到真正促进学习者的学习。
参考文献：
[1] 习近平报道专集. 习近平向国际人工智能与教育大会致贺信 [DB/OL].[2019-05-16].http://www.xinhuanet.com/politics/2019-05/16/c1124502111.htm_
[2] 夏小刚,吕传汉,汪秉彝.基于“提出问题”的数学教学实验研究[J].西南大学学报(自然科学版),2008(02):155-160.
[3] 余胜泉,王阿习.“互联网+教育”的变革路径[J].中国电化教育,2016(10):1-9.
[4]辛继湘. 当教学遇上人工智能:机遇、挑战与应对[J]. 课程.教材.教法, 2018, 38(9): 62-67.