人工智能赋能教师培训的新路径

人工智能浪潮风起云涌，教师培训迎来新机遇。2021年4月，教育部发布《关于开展第二批人工智能助推教师队伍建设试点推荐遴选工作的通知》，强调要创新“人工智能＋教师研修”模式，促進人工智能、大数据等技术与教师队伍建设的有效整合。2021年5月，教育部、财政部发布《关于实施中小学幼儿园教师国家级培训计划（2021—2025年）的通知》指出，应推进人工智能与教师培训融合发展，建立用人工智能支持教师终身学习的新机制。《中国教育现代化2035》明确提出要用“人工智能助推教师队伍建设”，倡导“推动教师培训与新技术有机结合，大力提升教师新技术应用能力与专业素质，实现新技术与教育教学的深度融合”。基于此，笔者针对当前教师培训的需求与痛点，明确人工智能在教师培训中的应用目标，以新教师培训为例，开发人工智能场景演练系统，探索经验萃取、场景布设、系统构建、应用优化的人工智能场景演练实践路径，组织智能研修课程资源，设计“数字学习—场景演练—即时反馈—反思改进”的个性化培训模式，应用智能训练系统为新教师快速成长赋能。一、人工智能时代教师培训视域下的场景演练人工智能的英文为ArtificialIntelligence，缩写为AI。它是计算机科学的一个分支，致力于了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，研究范畴包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。场景指在一定时间和空间内发生的一定任务行动或由人物关系构成的具体生活画面。AI场景演练是在分析总结基础上对常见教育场景进行虚拟化呈现，并借助关键词匹配、面部表情识别、语音识别等人工智能技术，对教师的训练视频进行数据分析并实时反馈，改变传统教师培训以“培”为主的方式，将“培”“练”“战”有机结合，遵循成人学习的规律，强化“刻意练习”和“及时反馈”，促进教师能力提升。二、人工智能场景演练的价值与目标（一）创新培训方式，拓宽新教师个性化培训路径新教师是未来教育的主力军。帮助新教师快速成长，使其尽快胜任教育教学工作，这是当前教师培训的重要任务。但受“培”多“练”少、脱离教学情境、缺乏高效的一对一训练和监控等因素影响，相关机构对培训效果难以精准评估。为了给教师提供个性化培训的虚拟情境，促进教师在培训中实现意义建构，促进新教师快速成长，有必要在人工智能支持下建立教师培训体系以满足可模仿、可操练、便捷化的培训需求：一是设计新教师培训模式；二是定制化开发新教师AI场景演练系统，帮助教师实操训练（解决教育教学实际问题）；三是创新培训方式，利用微信小程序，按照“观看示范—自行演练—查看反馈—再次演练”的程式进行培训，通过数字技术与教学实践的融合使培训具有场景定制化、反馈智能化、针对性强、训练安排自由、数据可跟踪管理、系统可迭代（扩展）等特点。（二）创建AI教师实训平台，推进“智能训练系统”数字化运营教育部部长怀进鹏提出，推进教师队伍数字化治理和教师资源数字化建设要遵循“应用为王、服务至上、示范引领、安全运行”的工作思路。为加快新技术与教育的融合创新，构建更加开放灵活的教育信息化应用新生态，应针对当前教师培训的痛点和需求，加快人工智能与教师教育的融合，创建数字化的教师技能实训平台。借助人工智能技术虚拟化具体的教育教学场景，建立体系化架构，促进智能感知与多模态数据融合，让教师在自主训练后获得即时反馈，形成“学习—训练—反馈—再训练”的闭环，同时智能分析教师的训练数据，定期提供场景演练管理报表，帮助参训人员和管理者把握训练进展情况。平台应具有教师培训所需的“互动”“分享”“实操”功能，支持虚拟现实、自选内容、实时演练、即时反馈，实现个性化精准培训；支持教师通过手机终端自主训练，改变学习范式，实现泛在学习，提高学习效率；支持管理部门随时调取场景演练多层面的管理报表反馈信息，实现量化动态跟踪管理，为学校和区域教师队伍建设提供精准指导和决策依据。（三）萃取优秀教师经验，充实智能研修课程资源各地都有很多优秀教师，他们经验丰富，但很多经验隐藏在细微之处，需要提炼萃取。这过程就是默会知识呈现，先“知其存在”，再“知其本质”。为了充实平台上的研修课程资源，需要组建专门的工作团队，邀请优秀教师和新教师深度参与工作坊活动，交流教学心得，通过朋辈间或师徒间相互激发、相互照见，梳理解决典型问题的方法，完善痛点问题的解决方案，提炼优秀教师教育教学经验。按照事实呈现、思维解构、知识萃取、优化演绎的步骤，将个体经验集结成集体智慧，便汇聚得到可复制、可推广的普适性经验。萃取提炼经验和思维方法论，既有利于助推优秀教师将隐性知识转化为显性知识，进一步加深其对教育教学的理解，又有利于探索优秀教师实践经验转化为教师教育培训资源的路径与方法，为新教师提供更多可借鉴的典型案例，丰富解决实际问题的教育教学场景培训课程资源，充分发挥优秀教师的辐射引领效能。三、人工智能场景演练助力教师培训的实践路径（一）问题调研为深入了解新教师的成长需求，首先，笔者带领团队分别邀请成熟型教师和教龄不满三年的新教师座谈，围绕新教师最需要在哪些方面获得提升、最需要掌握哪些能力、这些重要的能力通常体现在哪些教育教学的场景里等问题开展调研。同时面向区域内教龄不满三年的上千名新教师发放问卷，了解他们在入职后遇到的困惑及最受益的培训课程、培训方式等。调查发现，如今在中小学从业的新教师绝大多数具有本科及以上学历，学科专业知识和技能并不是他们面临的最大问题。他们感到棘手的问题主要有四类：一是学生日常问题的处理，如不善于处理学生学习态度不端正、厌学、沉迷游戏等问题；二是课堂管理问题的处理，如学生注意力不集中、不守纪律、挑战教师等；三是家校沟通方面问题的处理，如难以自如应对家长会、家访、突发事件；四是公开表达方面问题的处理，如对第一次开班会、第一次公众场合发言缺乏信心等。新教师期望增加的培训课程主要是家校沟通和班级管理，主观认为有效的培训方式是同伴交流分享和名师经验介绍等（如图1）。（二）提炼典型教育教学场景教师面临的教学问题和场景无穷无尽，与其覆盖所有场景不如增强教师在典型场景下的行为训练，以点带面提高教师解决问题的能力和智慧。根据座谈和问卷调查情况，笔者清晰了教师成长的需求领域和重要领域，以“小切口”推动“大变革”——提炼并确定新教师亟须提升的4个典型教育教学场景（见表1）为“需求性强，重要性高”的关键场景，以此来切实解决新教师实际困难，提升其教育教学能力。（三）萃取训练脚本及场景布设我们组织开展头脑风暴、专家研讨、审核验证，针对4个典型训练场景12个细分场景，分别梳理核心环节和最佳教育实践经验，萃取演练脚本的关键内容，过程包括场景内容研讨与确定、训练脚本撰写、核心知识点提炼、训练视频拍摄制作、演示视频制作等，构建了教学沟通场景的应答范式，布设虚拟教育教学场景，汇聚用于新教师培训的第一批课程资源。如何萃取脚本，布设场景？下面以“如何开好第一次家长会”细分场景为例介绍具体做法。我们研讨后，提炼训练框架结构，对教师开家长会的各流程环节、可能遇到的挑战、常见问题应对等进行梳理，并萃取优秀教师开家长会的经验，撰写“如何开好第一次家长会”的训练脚本。脚本为教师与家长的多段对话，或教师对特殊情境的应对方案。脚本内容包括常用沟通语言、常见问题的解答及可能遇到的问题描述等。我们根据训练脚本，设计相应的考核问卷及配套的核心知识考点，并将训练脚本中的家长提问过程拍摄成视频，作为范例供参训教师学习。（四）构建AI场景演练系统AI场景演练系统由底层技术平臺和功能模块组成，底层技术平台包括表情识别、语音识别、关键词分析、大数据分析等智能应用，功能模块包括知识模块、训练模块、反馈模块和管理模块。知识模块加载了典型沟通场景的应对策略、优秀教师实践经验等核心知识与演示视频，支持新教师在线学习。我们总结提炼优秀教师应对12个细化场景的实践经验，将关键环节与核心知识点录制成微视频或凝练成文本，建立体系化、结构化架构，支持教师在场景演练中自主学习。系统根据教师演练结果反馈分析报告进行有针对性的个性化知识推送，支持教师开展自适应性学习。训练模块支持教师进行训练视频录制及分段回放。教师借助手机小程序演练视频录制，训练结束后可以直观地察觉自己在沟通时展现的状态，快速发现问题，自主调整优化。底层技术平台对教师录制视频进行自动分段切割、表情识别、语音识别及关键词匹配（如图2）。在反馈模块中，教师阅读反馈分析报告，获得关键词匹配报告、沟通状态分析、情绪分析、语气词频度分析等训练结果数据。沟通维度，教师借助蜘蛛网图表可以清晰地看到自己在场景训练中经历“训练—反馈—学习—训练”的螺旋上升过程，不断提升沟通技能（如图3和图4）。管理模块可以对训练过程进行量化追踪，对教师个人训练数据进行跟踪反馈，对群体训练数据进行对比分析及评价并生成分析报表（如图5），为教师队伍建设提供决策支持。基于此，我们借助表情识别、语音识别、关键词分析、大数据分析等人工智能技术，集成知识、训练、反馈和管理四大模块，开发了AI场景演练小程序，以此改进教师培训的内容和方式，满足新教师教育教学能力提升需求（如图6）。（五）应用和优化AI场景演练系统我们选取4所义务教育阶段的学校开展试点，面向这4所学校的新教师开展教育教学能力提升AI场景演练的培训。教师按照训练流程（如图7），登录移动端AI场景演练小程序后，从4个典型训练场景和12个细分场景中自主选择需要进行演练的场景。每个场景提供了优秀教师解决教育教学场景问题的实践策略，供教师学习、借鉴。教师演练结束后，可以分段回看自己的演练过程。系统通过智能分析，即时为教师提供个性化反馈，帮助教师评估演练效果，获悉改进的环节和策略，以即时的“经验+反思”促进新教师技能提升。多次学习、演练之后，系统将为教师提供反馈，将新教师的成长进行可视化呈现，生成阶段性的个人数字画像，激励教师不断学习、提升。从训练结果来看，参训教师对AI场景演练比较感兴趣，目前进行的第一轮训练中，平均训练进度为97%，平均满意度达95%。我们对试点学校教师前后训练视频反馈报告进行数据分析，验证AI场景演练系统实践效果，对参训教师进行调查，对试点学校进行多方角色访谈。同时，分析了AI场景演练系统中的不足和缺陷，提出了改进策略，对典型场景的细分脚本及反馈报告分析维度进行了优化，真正实现了训练内容场景化、训练流程体系化、多元反馈个性化和训练管理全程化（如图8）。四、人工智能场景演练的思考与展望目前，AI场景演练只在部分实验学校试点。培训工作将在全区域深入推进，我们将对所有新教师的训练视频和反馈报告进行数据分析。为了真正实现数据赋能培训，接下来将重点做好以下两项工作：