人工智能助力教学管理创新

2023-11-15 理论教育版权反馈

【摘要】：教师管理是教学管理工作的关键环节。人工智能的融入将会使教学管理工作更加有序、高效，更好地体现服务，使传统的教学管理从“延迟响应”的人治模式走向“即时响应”的智治模式。通过人工智能系统自动汇聚学生在校相关数据，自动分析处理，将结果反馈给班主任或教师，提高自动化管理水平，从学生生活点滴入手，避免突发事件的发生。

随着信息化的发展，我国的教育管理已经取得了有目共睹的成绩，如建立了教育管理公共服务平台、建立了教育管理信息化标准体系，全国正逐渐形成自下而上的教育数据采集和管理机制。近年来，通过数字校园、智慧校园的建设，企业与学校共同开发了各类教育管理系统，简化了办事流程，提升了管理效率。

然而，人们对教育管理的期待也在不断提高，在人工智能时代，教育管理如何通过人工智能技术向科学化、精细化转型，成为重要的议题。

（一）人工智能与教学管理的契合

1.教学决策科学化

教育管理的核心主要有两大部分，第一是搜集信息，第二是做出决策。对于一般人来说，搜集信息后在同一时间能够处理的数据是有限的，而机器却能够高速获取和存储这些数据。第二部分，管理者凭借经验和知识积累灵活处理少量问题的能力比较强，随着人工智能技术的发展，由机器解决相关问题变为可能。

2017年10月，谷歌下属公司Deepmind团队在国际学术期刊Nature上发表了一篇研究论文，宣布新一代人工智能程序AlphaGo Zero通过纯粹的自我学习，在没有人类输入的条件下，能够自学围棋，并以100∶0的成绩击败“前辈”。当人们对小度机器人提问“对北京城市管理有什么意见”时，小度机器人回答“不堵车吧”。由此可见，未来通过人工智能全面接收数据、观察评价、发现问题、分析问题并提出决策建议将成为可能。

首先是在宏观国家层，可通过数据可视化和数据挖掘技术实现管理决策的科学化和信息化。一方面，通过人工神经网络支持的“指数增长预测法”模型，可预测未来每年的学生数量、生均教育经费、教育经费需求的数值，合理科学划拨教育经费，智慧调度教育资源，推动教育事业持续健康发展。另一方面，《新一代人工智能发展规划》中指出，完善人工智能领域学科布局，设立人工智能专业。这是在人工智能技术迎来突破时期，国家教育层面积极响应培育智能学科人才。未来通过人工智能数据挖掘从教育行业提取数据，结合市场人才供求、教育动态等，可以帮助教育决策者合理设立或取消一些学科，使教育所培养的都是社会需求的人才。

其次是在中观学校层。不同类型的学校可以根据各自学校特色制定相应的教学规划。当前我国教育管理系统已经积累了大量的学生个人信息数据，如每年采集的国家学生体质健康标准数据等，通过数据挖掘关联算法，对学生教育过程中的培养方案、课程设置等数据进行相关性分析，为管理人员科学制订培养方案、设置课程提供理论指导，提高教育决策的精准性。数据采集、统计分析能够为教育决策（学校布局、教育经费分配等）提供数据依据，而科学决策又会助推教育事业的持续、均衡发展。

最后是在微观个体层。目前学校的教学管理一般是以学校整体、年级或班级为单位进行整体分析，对教师或学生个体的分析往往是凭借经验，缺乏数据来证明教师教学决策或教学安排的预期效果，因此可能会存在学生不感兴趣、教学效果不理想的困境。教师管理是教学管理工作的关键环节。教师安排的教学内容是否与教学大纲一致、是否能被学生理解、重点难点是否突出，都关系到学生的学习效果。《教育部2018年工作要点》中指出，启动“人工智能+教师队伍建设”行动，探索信息技术、人工智能等支持教师决策的新路径。未来通过人工智能教师与人类教师协同教学，通过人工智能教师了解学生的知识储备、学习风格等个性特征，与人类教师共同制订教学计划、安排学习路径，根据学生的反馈调整教学方案等，为学生提供极致的教学体验。

2.教学管理智能化

学校顺利开展各项工作的前提是要有高效的教学管理。人工智能的融入将会使教学管理工作更加有序、高效，更好地体现服务，使传统的教学管理从“延迟响应”的人治模式走向“即时响应”的智治模式。

教学管理涉及方方面面，要通过智能化管理实现减员增效。目前，在教学管理过程中，数据的采集、录入、汇总、导出、分析、更新等工作仍需人工去完成，教学管理仍处于人治模式，智能化程度较低。未来，通过智能化教学管理系统，将教学管理要素人事、科研、后勤等有机结合，实现共享与动态更新教学管理信息，从而实现智能化管理，保证对突发事件的即时响应。

首先在资产和能源管理方面，不少高校已经尝试利用大数据技术、物联网技术对学校的资产和能源进行管理，并取得了良好的效果。例如，江南大学自主设计开发的“数字化节能监管系统”可以自动感知能耗，实现节能服务，打造低碳校园。而人工智能在校园资产和能源管理方面将发挥更大效用。通过善用人工智能技术分析改善电能消耗，实现节能减排。Deep Mind团队曾为谷歌开发过一套系统，通过机器学习管理数据中心，将数据中心的电源使用率提升，用电量减少了15%。百度也利用人工智能节能降耗，在百度总部大楼试行人工智能能源管理。将人工智能应用于校园能源管理中，使得能源得以有效利用，打造低碳校园环境。

其次在舆情监控方面，出生于“数字土著”时代的学生每天都在接收形形色色的网络信息，他们不只是信息的接收者，同时更是信息的生产者和传播者。网络信息传播的快速性，使得学生有时难以分辨信息的真假，学校的舆情管理也较难把控。传统依靠学生干部上报和管理者筛查的方式难以继续下去。舆情管理的关键是提前洞悉舆情的未来发展，在舆情初期即时响应，进行控制和引导。人工智能是舆情监测的有效方法，是预测舆情和处理舆情的有力工具。人工智能在舆情管理方面的效用主要体现在以下两个方面。一是通过人工智能全天候监测校园舆情，智能分析，针对学生所关注的热点事件，进行舆论引导，实现科学预测舆情、快速处理舆情。二是通过网络爬虫技术对校园网站、贴吧等社交网站的不良信息自动剔除，营造良好网络环境。

通过人工智能系统自动汇聚学生在校相关数据，自动分析处理，将结果反馈给班主任或教师，提高自动化管理水平，从学生生活点滴入手，避免突发事件的发生。精准及时的自动化管理不仅避免了人为管理的漏洞，也将管理者从重复性劳动中解放出来，让管理者去从事更具创造性的管理工作。

3.教学管理人性化

目前以学生为本的教学理念根深蒂固，相应的教学管理理念和方法都应创新，不再是传统的管控和治理，而是变为一种管理服务，满足学生主体的内在需求，为其提供便捷、高效的服务，从“重管理，轻服务”的管控思维向“用户需求”转变，使得教学管理更加人性化。

近年来，随着人工智能技术的发展，利用数据挖掘和机器学习等技术可呈现学习者的数字画像，即基于动态的学习过程数据，分析、计算出每个学生的学习心理与外在行为表现特征，描绘出学习者画像，从而为每个学生的个性化学习以及教学管理提供个性化服务。(www.chuimin.cn)

学生画像即对学生特征进行标签化处理，包括学生基本情况、考勤信息、借阅图书信息、网络信息、消费信息等，通过记录学生在校的日常行为数据，从而描绘出学生画像。学生画像是学校评价管理学生的重要依据，为学校提供了丰富数据，帮助教师快速了解学生状态。根据不同学生的“数字轨迹”，使管理服务细致入微。例如，根据学生借阅情况、消费情况、宿舍生活轨迹、社交分析等全面认识了解学生；根据学生行为动态，跟踪学习轨迹，把握学科知识理解程度，预测成绩排名趋势；根据学生在校消费水平、生活困难指数，通过数据分析洞悉真实贫困状况，找出隐性困难学生，提升贫困关怀。这些事情看似是小事，却关乎学生教学事务管理质量。

（二）人工智能在教学管理中的典型应用

1.智能教学管理系统

科大讯飞作为教育技术服务的引领企业，借助人工智能、大数据、云计算等技术，在教学、考试、管理等教育环节全面布局。在教学管理方面，基于教学管理数据、教学行为数据，利用业务建模、数据可视化等技术，为教学管理决策提供数据支持，并提供模拟和模型预测等功能。

首先采集学校区域的教学、学习、考试、管理等数据；其次对数据进行存储、清洗、计算，生成用户画像，进行相关业务建模；再次利用数据可视化等技术对数据进行集成显示；最后根据数据分析系统提供的监控、预测和模拟等功能，辅助管理者进行教学管理。

2.仿真决策

教育教学本身是复杂的，仅仅依靠经验很难平衡处理各种主体间相互作用的复杂关系。人工智能、大数据的发展使得人们可以建立对现实社会、现实教学系统的仿真模拟，模拟各种教学参数的演变，将关键参数从极小值变化到极大值，在这个过程中观察教学系统演变的结果，从而找出各方价值最大化的值，帮助做出科学决策。再与管理者的经验和知识相结合，教学决策将更加科学化和人性化。

例如，余胜泉团队利用决策仿真做了北京市教育地图，将北京市的各种教育数据叠加到地图上，通过地图数据对择校政策进行仿真分析。首先，建立学校教学质量与周边人口间的关系、学校间的关系，然后把各种教育政策嵌入系统，完成择校政策出台后的推演，包括分析择校热门学校、择校范围、可能出现的漏洞以及演化过程和博弈后的结果等，这样就可将隐藏在文本中的政策以可视化的方式呈现出来。借助决策仿真实现数据驱动、人机结合的教育教学决策，是未来教学管理研究的新方向。

3.智能安保

安全管理是学校管理的重要环节。确保校园安全的前提是能够实时掌握学校动态、提前发现安全隐患，防患于未然。高效的人脸监控和比对系统将在非法人员识别、车辆智能化管理、活动事故预防等方面发挥重要作用。例如，南昌大学全方位加强校园安保基础建设，实现了校园可视化综合管理，有效保障了校园安全。

（1）陌生人识别

采用高效的人脸监控和比对系统，可以自动采集进入学校人员的面部信息，识别当前人员的真实身份。同时，保卫部门可以将小偷等嫌疑人的照片导入嫌疑人库，建立黑名单，当该嫌疑人再次出现时，便会立即触发实时报警，监控中心人员通过调取就近视频，实时抓捕。

（2）车辆智能化管理

通过在校园主干道上部署视频监控和测速装置，实时记录过往车辆信息，对有超速行为的车辆进行警告，保证校园车辆行驶的规范性。

（3）活动事故防范

当前，校园活动的伤害事故主要发生在追逐打闹、拥挤踩踏等方面。通过智能摄像机实时监控，由人工智能系统进行分析，判断是否有危险的事情发生，实现对危险区域范围的智能告警，并及时通报学校安防人员采取相关措施，将传统的事后发生处置机制提前到了事前预防。

人工智能助力教学管理创新

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