张路 王颖欣 李维娜
陕西科技大学咸阳强华学校 陕西 咸阳 712000
摘要：基于人工智能背景下，探索中小学教育教学变革。本次研究主要运用数据分析法，问卷调查法，将初中不同班级进行随机取样，选取初一年级学生为调查对象，分为两个实验班和两个对照班，开展研究。对实际教学情况进行调研分析后，在人工智能基础上的教学更能发展学生各项能力和专业素养等。
关键词：中小学；教学变革；人工智能；辅助教学
随着5G时代的到来，AI技术在快节奏的现今，应用尤为广泛。人工智能在教育教学上的应用也逐步步入正轨，各个学科都能看到AI技术的影子，本课题所研究的范畴就是人工智能技术在信息技术、美术、数学学科中的应用。信息技术课程注重培养学生信息素养、计算思维能力，现今时代信息技术应用能力尤为重要；美术课程注重学生美育能力的提升，尤其家长们逐渐认识到综合素质对学生未来成长的重要性，美术从不受重视的学科慢慢得以纠正；数学课程注重发展学生思维能力和推理严谨，旨在使学生用数学思维方式观察、表达世界。鉴于此，本次研究将通过实验设计，探讨人工智能在初中不同学科教育中的价值，从而为进一步改善初中教育教学方法，为提高初中教育教学水平提供一些借鉴。
一、研究对象
在综合考虑代表性、典型性、经济能力、时间等各种可行性因素的基础上，笔者选取自己所执教的重点初中为调研考察点，随机挑选初一年级的四个班级学生作为问卷调查对象，共计234人。设定两个班为实验班6班和8班，两个班为对照班11班和13班，实施以学生为主体的问卷调查。实验班同学在人工智能课堂教学中采用人工智能设备辅助教学，对照班则采用传统教学模式。
二、研究过程与内容
四个教学班均按照一学期教学计划完成教学，并在教学过程中，采用问卷调查的形式对学生进行前测和后测。一共发放问卷调查234份，回收234份。采用随机掷硬币的方式，将其中两个班设为实验班，另两个班设为对照班。四个教学班按照统一课时、教材进行一学期教学。对照班采用传统教学方法，教师先讲、示范，学生再练习，并且不采用人工智能辅助教学。实验班则采用人工智能辅助教学。通过实验数据前测及后测，得出数据。通过教学对比实验，从而肯定（或者否定）人工智能在初中课堂教学中的研究价值，基于此，本次研究中问卷调查一共提出了以下6个具体假设：在初中课堂教学中，应用人工智能辅助教学，能够提高学生对AI技术的认知度（假设1）；在初中课堂教学中，应用人工智能辅助教学，使得AI技术的应用频率增高（假设2）；在初中课堂教学中，应用人工智能辅助教学，AI技术在学生生活中所占比例增大（假设3）；在初中课堂教学中，应用人工智能辅助教学，AI技术在本学科学习的应用范围越来越广（假设4）；在初中课堂教学中，应用人工智能辅助教学，能够对课堂教学有促进作用（假设5）；在初中课堂教学中，应用人工智能辅助教学，AI技术融入课堂中学生们很感兴趣（假设6）。通过问卷调查及数据对比，提出了中小学教育教学应用AI技术能够促进教学的结论。
三、研究结果
通过对回收的问卷进行整理后，得到以下结果：
实验班和对照班问卷调查结果
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四、数据分析
本课题所收集的问卷调查数据，经反复核对，进行数理统计分析，验证假设。
表1反应了实验班和对照班的前测和后测结果。从表中来看，后测数据结果明显高于前测结果。在前测结果中，实验班和对照班平均分值差异不大，但显而易见问题6较前5个问题来说，平均分高很多，对初中生来说，课堂教学中融入AI技术辅助课堂教学学生普遍很感兴趣，因此，学生对AI技术的学习具有较强期待。但除了问题6，其余5个问题普遍分数较低，大部分在1.5左右徘徊，可见对于学生而言人工智能还是稍显陌生，学生对于人工智能技术和应用的了解还是普遍较少。同时通过数据统计发现实验班1、2平均分均在3分以上，较前测分别高出部分。经过数据对比，对照班平均分均与前测数据不相上下，基本持平，说明没有进行人工智能辅助课堂的班级所得到的AI感没有增加。经过数据的检测，实验班后测各问题得分均高于对照班后测得分，且差异有统计学意义。根据图1结果呈现，应用人工智能教学模式的情况下比不应用的情况下促进了教学，证明了这6项假设。这些假设的肯定，证实了人工智能辅助设备在实际教育教学中，存在一定的应用价值。
从一学期的教学过程情况来看，学生在见到人工智能设备后，普遍产生好奇心理，从而激发学生学习兴趣，课堂效果较好。同时在使用人工智能技术之后，对学生能力的培养也有了普遍的提升，无论是信息技术、美术还是数学学科。但在整个的教学过程中还存在一些问题，如在应用初期，学生普遍兴趣度高，注意力往往会产生偏移，课堂中心受到影响；再一个，教师与学生接触AI技术时间较短，在教学中对相关功能不熟悉，操作会不太熟练等。在今后的研究实践拓展中应针对这些问题进行解决，逐渐取长避短，不断优化，以达到人工智能课堂优势的最大化，提出一个适合我校实际情况的人工智能教学模式。
参考文献：
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