基于深度学习的小学智能化学习

1、基于深盛修习的小学智能化学习摘 要 小学教育已进入智能化时代，智能技术推动了智能教学等方面的改革，要求构建智能学习等新型教育体 系。深度学习是人工智能技术的代表。基于深度学习指导下智能学习的重要性和必要性，从学习效果、 计划、方式和内容等方面，分析现阶段小学智能化学习处于瓶颈期的具体体现，以提出可行性的创新策 略为目的，通过相关教学主体、智能学习平台、智能技术、分层教学方法及教学资源等共同发力，推进 小学智能化学习改革进程。关键词 深度学习 小学智能化学习 智能时代 “互联网+”教育“互联网+”和“教育”共同创造了新的教育生络系统及基于多层自编码神经网络的深度置信网络, 态，推动教育进入新的开

2、放时空，小学教学资源空前能够提供无监督学习和半监督学习。深度学习是对 丰富且能够快速迭代。当前，网络智能化成为小学，人工智能和机器学习的深化，其涵盖的学习样本数 教学的发展主流，深度学习就是这一趋势下的产物，据层次多于机器学习，以“让机器像人一样分析并学 其强调教师的指导作用、学生的辩证思维、对知识和，习”为最终目标，能够识别图像、文字和数据等，在 逻辑的深层次理解能力、自主学习能力及创新性学;搜索技术、机器翻译、语音等相关领域取得了较大成 习能力等。与“互联网+”教育的本质一致，深度学;就。这些都在不同程度上影响了小学智能学习的过 习旨在促进智能化学习新模式成为教育新常态。相程和结果，为“人

3、工智能+教育”提供了硬件和软件 关教学主体须理解基于深度学习下小学智能学习的，方面的发展环境，使智能化学习成为不可避免的改革 积极意义，客观面对现阶段的种种困境，探索出可行，方向。的改革路径，促使小学智能化学习系统和模式愈加，2.国内外智能化学习研究成果提供了理论支撑成熟。；“强调新旧信息的整合”，更加需要“高水平思一、基于深度学习的小学智能化学习的可行性:维”，是智能化学习的起点。从20世纪80年代开始， 深度学习赋予小学智能教育新的特征，仓0设了智国外教育专家关于“深度学习”的研究不断增多，从 能化学习环境，国内外专家学者不断充实其理论研2011年开始大幅度上升。“在线学习” “合作学习”

4、 究,并不断丰富学习形式，彰显了二者融合的必要性。是多数国外教育家关注的重点。我国从2012年开始深度学习开创了人工智能新时代，提供了发，围绕深度学习内涵、智能教学资源、教学策略等方面 展环境；加速展开研究，将深度学习与翻转课堂相融合进行研深度学习集技术、科学、艺术于一体，是“模式分;究，指出“深度学习应作为智能学习方式的长远方向， 析方法”的统称，是基于多层神经元的自编码神经网，智能学习也应以深度学习为目标诉求”。同时，我国教育界还提出“应用跨平台虚拟学习环境和游戏化学二，智能学习系统的数据预处理操作统一，但不够灵 习方式”进行改进的策略，为深度学习指导下的小学;活，体现在系统并未将不同阶段

5、的学生进行分层，且 智能学习策略提供了一定的启发。国家中长期教育，处理图像等数据时保持尺寸、图像比例等高度一致, 改革和发展规划纲要(2010-2020)等也从政策层面!造成部分识别数据缺失完整信息，数据样本严重不 加固了理论支撑。，足。第三，智能学习系统未能充分融合深度学习识别3.深度学习为智能化学习成为教育新常态提供;优势，尤其忽视卷积神经网络的运用，造成无法提取 了新形式；学生行为局部特征的不良后果，进一步减少数据样本深度学习是对知识的深度理解，能够将教学上升数量2，降低学生课堂行为识别精度，影响个性化学 为“应用、分析、创造”的较高水平。智能教育背景下,习计划制定。深度学习要求小学教育

6、以大数据、人工智能技术为工3.教学资源利用率低，影响学习方式具，培养学生的批判性、创造性思维等，即“以深度学，智能化学习环境下，大多数学校明令禁止学生携习为指导，实现智能化学习应成为新常态”。我国一;带手机、平板等，不仅造成教学资源浪费，而且使学生 系列文件的颁布提出了“深度学习视角下信息化应用因珍视使用网络的机会而热衷于使用终端设备进行 新常态”。究其原因，深度学习能为教学提供更加创，娱乐，与智能化学习的初衷背离。在此基础上，很多 新性的形式，将师生从机械的教学形式中解放出来，学生运用智能化系统获取学习资源的能力极差，智能 让教师有更多精力创新教学内容和模式1，让学生有，素养的缺失导致其知识

7、素养和能力下降，学习方式依 兴趣探索未知领域，形成智能化学习习惯。，日停留在传统学习阶段，缺乏创新性和发展活力，由二、基于深度学习的小学智能化学习的困境；此影响师生之间的沟通3，同时也影响智能交互学习 我国深度学习研究指导下的小学智能化学习仍方式的应用效果。处于起步阶段，表现在智能系统开发技术低下、课堂4.教学主体智能教学素养不足，影响学习内容 行为识别力不足、教学资源利用率低及教学主体智能，教学主体智能素养与智能教育呈正相关。然而, 教学素养不足等方面。，我国小学教师群体的年龄结构正在由中老年向年轻智能系统开发技术发展缓慢，影响学习效果；过渡，但年长教师认为自身教学经验足，顽固坚持传 智能系

8、统是深度学习视角下小学智能化学习发!统做派，排斥智能教育技术，忽视年轻一代教师智能展的“中枢”。现阶段，国家相关部门关于智能学习技，素养优势，严重影响教师队伍整体素养的提升。基于 术的指导性文件缺失，尤其缺乏细节规定，造成“智能:此，各个环节的学习内容未能与智能时代的新知识和 开发技术并非紧迫任务”的错觉，导致企业思想理念，理念接轨，更无暇顾及部分学习效果极差学生的个性 落后、研发积极性不足，且单方面考虑技术的市场适j优势，造成“强者更强，弱者更弱”的学习局面，加剧了 应性和盈利性，忽略了小学教学需求，违背“可持续发;教育不公平现状，不利于智能化学习改革。展”规律。与此同时，相当一部分智能学习

9、系统忽视!三、基于深度学习的小学智能化学习的路径配套监测体系的嵌入，导致部分智能系统不具备监测，我国小学智能化学习需专门机构和主体提升智 功能，或者监测体系不实用,或者流于形式，导致学生!能技术，需教学主体落实动态分层教学方法，融合思 学习时主要以教师主观评价为驱动，与智能系统赋予，辨性思维，指导教学资源和智能平台更好地发挥作 的客观性和公平性相背离，使学习效果大打折扣。；用，共创中国特色化小学智能化学习道路。 学生课堂行为识别精准度低，影响学习计划1.将专业智能技术与监测体系相融合，保证学 深度学习和小学智能化学习的共同特征之一即!习效果智能化。然而，小学生课堂行为随着信息化技术的提，无论深

10、度学习还是智能化学习，都需要人工智能升变得复杂，凸显出智能行为识别的困难，基本体现，技术的支持。具体而言，国家应出台针对小学深度学 在三方面。第一，识别系统数据采集环节不够完善，习与智能学习融合发展的具体政策，为小学智能化学 受学生性别、着装、体态、教室环境等不确定因素的影；习发展指明方向，并给予技术开发一定的资金支持。 响，识别图像不准，数据采集结果参考价值缩水。第在此基础上，“互联网+”教育公司应贯彻政策，明确自身市场定位，了解小学教学所需,及时更新技术，保j4.提升教学主体智能教学素养，定制学习内容障企业能够在适应市场竞争的同时激活创新力，为智!深度学习驱动小学教学更加智能化，需教学主体

11、能学习提供技术支持。智能技术企业还需认识到深，增强智能素养，对学习内容做出改变。2019年4月， 度学习和智能学习技术的关键点在于数据，不仅要保，教育部发布的关于实施全国中小学教师信息技术应 证技术、教育资源与时俱进，而且要保证线上终端监，用能力提升工程2.0的意见提出，“大数据、人工智 测体系顺利运转，开通并优化数据自动统计和监测功;能等新技术变革对教师信息素养提出了新要求7， 能，助推深度学习高速发展4，并助推教学课堂管理;肯定了小学教师智能素养、人工智能运用能力的重要 高效运转，以此保障智能化学习的效果。性。教师等教学主体应响应政策，将“交织型智能”作将动态分层方法与行为识别系统相结合，

12、调为指导,改变教授内容,提升智能化教学相关的“基础整学习计划，素养”“能力素质”及“性格特征”。从宏观层面而言，深度学习视角下的智能化学习要求教师采用动，教授内容囊括“学术智能”“社交智能”等，注重培养 态分层方法，将不同年龄段的学生或者同一学段不同;学生的目标确立意识、自主提升技能意识等，更加接 水平的学生分为若干层次，据此确定教学目标和调整近“整体性智能学习”的改革目标。从微观层面来看， 教学策略。具体而言，动态分层方法可分为认知诊断不同阶段的教学主体须引入“关于人工智能的内容” 聚类分析和动态分层三个步骤。首先，智能识别系统，和“关于人工智能用于处理问题的具体类型和情况”； 及时收录学生

13、的线上和线下学习情况，通过大数据进，针对部分学习能力较强的学生，学习内容还应包括 行分析和诊断，把控学生掌握知识的程度并追踪。其“开发下一代人工智能学习系统的要素”8，综合构建 次，行为识别系统将已有数据和正在更新的数据进行;智能学习生态系统，营造“人人都能理解人工智能和 汇集，采用“聚类分析”方式，将知识水平相似或者相智能化学习”的氛围，为小学生接受继续教育打下坚 同的学生分为不同“簇”，这是极为重要的一步。最后，实基础。以诊断反馈和聚类分析结果为主要参考指标，智能识 别系统进一步将学生进行分层叫 分层之后，识别系 统需进一步细化分层标准，将单元学习任务、学生实 时学习报告等纳入其中，以便及时、动态地调整教学 设计和学习计划。将思辨性与教学资源相融合，优化学习方式 深度学习指导下的小学教育由数字化学习转变，为智能化学习，具有场景性、交互性、主动性等特点， 能够让学习者享受个性化服务，客观认识自身，以提; 升综合素质。具体而言，智能化学习平台将思辨性思 维融入各个环节，引导学生从“感性的感知需求”到 “深度学习”，进而上升为“理性的自主学习”。以“自 适