
亚太教育创新
Innovations in Asia-Pacific Education
- 主办单位:未來中國國際出版集團有限公司
- ISSN:3079-3661(P)
- ISSN:3079-9503(O)
- 期刊分类:教育科学
- 出版周期:月刊
- 投稿量:2
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生成式人工智能在教学管理中的应用研究
Research on the Application of Generative Artificial Intelligence in Teaching Management
引言
随着人工智能技术的快速发展,生成式人工智能凭借自然语言处理与深度学习算法,具备生成高质量文本、图像、音频等内容的能力,已成为教育领域重要的创新力量。传统教学管理模式以人工处理为主,存在效率低下、易受人为因素干扰等问题。生成式人工智能技术的出现,为解决这些问题提供了技术层面的突破。生成式人工智能的核心技术突破源于大规模语言模型的发展,通过深度神经网络架构,实现对自然语言的语义理解与创造性生成。在教育管理场景中,这种技术能力为教学事务处理、资源优化配置、决策支持系统构建提供新的技术路径。从技术演进视角看,生成式人工智能已从早期的规则驱动模式,发展为基于海量数据训练的生成式模型,其技术成熟度已达到可应用于教育管理实践的阶段。近年来,国家高度重视人工智能与教育的融合发展,出台一系列具有前瞻性和指导性的政策文件。《中国教育现代化2035》明确提出要加快信息化时代教育变革,建设智能化校园,统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台,利用现代技术加快推动人才培养模式改革,实现规模化教育与个性化培养的有机结合。同时,《新一代人工智能发展规划》也着重指出,要构建包括智能教育在内的十大应用场景,推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用,构建新型教育生态。生成式人工智能在教育管理中的应用与教育信息化理论、教育管理科学、认知心理学等多学科理论存在深度结合。从教育管理学视角,生成式人工智能技术的应用拓展了传统教育管理的边界,推动教育管理从经验型向数据驱动型的范式转变。基于此,本研究聚焦生成式人工智能技术在教学管理中的应用,旨在系统梳理典型应用场景,总结该技术在提升教学管理效率、提高教育服务质量以及优化资源配置等方面的优势,同时归纳现有研究的成果与局限,剖析技术实践中的挑战并探讨其未来发展方向,以期为生成式人工智能在教学管理中的进一步推广和应用提供理论支持和实践参考。
一、生成式人工智能与教学管理的理论基础
(一)生成式人工智能
生成式人工智能技术是一种基于深度学习技术构建的生成式预训练模型,具有非常强大的语言理解能力,可以快速捕捉文本中的语义和上下文信息。是一种通过机器学习和深度学习算法生成新内容的人工智能技术。与传统人工智能专注于预测、分类或规则执行不同,生成式人工智能能够根据已有数据生成具有一定创意性和自主性的全新内容,其核心是利用算法模拟人类的创造过程,并在多种场景中应用这些生成能力。生成式人工智能的本质是基于概率模型对数据的分布进行学习,并在生成阶段从该分布中采样。
(二) 教学管理的定义
教学管理是指教育机构为了实现教育目标,对教学活动进行计划、组织、协调、实施和评估的一系列管理工作。它是学校管理的重要组成部分,旨在通过科学合理的管理方法,优化教育资源配置,规范教学流程,提升教育质量,最终促进师生的发展和教育目标的实现。教学管理是学校管理工作的重要组成部分, 在学校管理工作中居于重要地位。教学管理可以发挥通过科学的管理,规范教学流程,提高教育水平。合理利用有限的教育资源,提高效率,关注学生的个性化需求,提供适宜的教育支持,促进全面发展。通过管理手段实现资源均衡,确保更多学生享有优质教育。
二、生成式人工智能与教学管理研究现状
借助中国知网(CNKI)的检索系统,运用其“高级检索”功能,聚焦于关键词“生成式人工智能”“教学管理”。鉴于人工智能相关的文献主要发表在学术期刊中,本研究特意选取“学术期刊”“学位论文”作为检索范围。通过对上述58篇文献的梳理,发现国内学者对生成式人工智能在教学管理的相关研究主要集中在以下几个方面:
(一)生成式人工智能在教学事务中的应用
陈万锦等人指出依托美国高校应用实例,针对生成式人工智能的技术特点,探讨生成式人工智能赋能高等教育教学的路径。孟宪玺等人认为以ChatGPT为代表的生成式人工智能的强大功能验证了人工智能技术在自然语言处理领域取得的重大进展。吕巨建等人对生成式人工智能在教学管理效率提升方面的应用进行了探讨,认为能够通过智能算法高效地安排课程,满足不同学生和教师的需求。欧志刚等学者指出生成式人工智能可以根据学生的学习情况和需求,精准地分配教学资源,提供个性化的学习支持。
(二)生成式人工智能在教育决策的应用
生成式人工智能被用于分析学生学习数据、教师绩效和教学质量,通过提供数据驱动的决策支持,优化教学管理策略。沈苑等学者尝试构建生成式人工智能教育治理框架,诠释治理新思路、新方法和新路径。部分研究还聚焦于学生行为数据的分析和风险预测,介绍了一种基于生成式人工智能的工具,旨在帮助教育者制定个性化的教学计划。通过输入详细的课堂信息,学习目标和教学风格偏好,生成式人工智能能够生成定制的教学计划,从而支持教育者的决策过程。
(三)生成式人工智能在学习平台的应用
智能客服系统在教育机构中的应用已经取得初步成效,尤其在解答师生与家长的常见问题、提供政策解读和课程指导等方面表现突出。高海燕等学者该论文梳理了英美50所著名高校针对生成式人工智能使用的相关政策,从学校总体态度、政策颁布主体、发展性指导、监管性指导四个维度进行政策文本分析,并探讨了对我国高校的启示。也有一些研究探讨了基于生成式人工智能的多语言支持,分析全球范围内14种语言的推文,研究不同语言社区对生成式人工智能工具的感知和互动,为国际化教育环境下的沟通需求提供了解决方案。
(四)生成式人工智能在教育管理的创新
生成式人工智能为教育管理创新提供了技术支撑,推动了个性化教学管理、资源智能调配以及数据驱动的教学优化模式的形成。朱永新等学者提出,ChatGPT等生成式人工智能工具可以作为教学辅助工具,解答专业学术问题,搭建自主学习平台,节约人力资源成本,重构学校教育结构等,在突发事件管理中的应用潜力巨大。此外世界互联网大会发布的《发展负责任的生成式人工智能》报告中提到,生成式人工智能具有实现通用性的潜力,预示着应用领域的人工智能互相统一协同,从而会在社会经济活动的各个领域发挥更大作用。也表明生成式人工智能在教育处理的潜在价值。
三、生成式人工智能在教学事务中的优势
通过对国内相关文献的系统梳理,学者们普遍认为生成式人工智能在教学事务中展现出多维度的变革性优势,其核心价值体现在对传统教学范式的重构与教学效能的指数级提升。
(一)提高工作效率,减轻管理负担
生成式人工智能凭借其自动化文本生成能力与日常事务流程优化功能,显著提升教学管理效率。其技术优势源于自然语言处理与深度学习算法的深度融合,使系统能够理解并生成符合教育管理语境的各类文本内容。并且能通过注意力机制与上下文理解能力,能够准确把握教育管理文本的语义特征与格式要求,生成高质量的管理文档。在师生交互层面,生成式人工智能依托自然语言理解技术与跨领域知识图谱,可对师生的咨询问题进行精准语义分析与逻辑推理,提供符合学术规范的解答。从教育管理效率提升的维度看,这种智能交互系统将传统人工咨询的响应时间从小时级缩短至秒级,显著提高管理效率。
(二) 优化资源配置,提高教学质量
生成式人工智能凭借其强大的数据分析与模式识别能力,可深度挖掘学生知识掌握程度、学习风格倾向及教师教学专长、时间精力分布等特征信息,精准把握不同主体的学习与教学需求。在教育资源配置与课程安排优化层面,生成式人工智能可综合考量学生选课意向、教师课程排期、教室及实验室使用状态等多维度数据,运用智能算法进行系统性分析与动态模拟,快速生成兼顾多方需求的最优排课方案。
(三) 强化教学评估,支持科学决策
生成式人工智能拥有强大的数据分析与模式识别能力,可深度挖掘学生知识掌握程度、学习风格倾向及教师教学专长、时间精力分布等特征信息,为教育资源的精准配置提供数据支持。可通过整合考试成绩、作业完成质量、出勤记录及课堂互动表现等数据,运用机器学习算法构建学生学业画像,评估知识掌握程度、学习效能与发展潜力,进而为个性化学习支持提供科学依据。同时可综合考量学生选课意向、教师课程排期、教室及实验室使用状态等多维度数据,运用智能算法进行系统性分析与动态模拟,快速生成兼顾多方需求的最优排课方案。
(四)推动教学管理的智能化与创新
传统教育模式受既定框架和固定流程限制,教学活动灵活性不足、形式较为单一,难以充分激发学生的创造力,挖掘学生潜能。生成式人工智能凭借自身技术特性,能够推动教学管理慢慢脱离传统模式,逐步向智能化转变,以数据作为关键驱动力,实现管理模式的更新升级。
四、生成式人工智能在教学管理中的挑战
尽管生成式人工智能在教学管理中展现出显著的优势,但其应用仍面临挑战。
(一)数据质量与训练偏差
生成式人工智能的性能依赖于训练数据的质量,但目前的高质量数据主要来自书籍、新闻、科学论文等专业文本。此外,教育管理场景的教学环境、教学过程中的标准和数据,限制着教育大数据的发展和积累。教育数据涉及学生隐私,数据采集需遵循严格的隐私保护法规,限制数据的全面覆盖程度;教育数据的生成过程缺乏标准化,不同学校、不同学科的数据格式与采集标准不一致,导致数据整合困难;教育数据的更新频率较低,难以满足生成式人工智能对实时数据的需求。现有的生成式人工智能模型往往难以同时满足这些多样化的需求,从而限制了其在教学管理中的广泛应用和深入发展。
(二)隐私与安全问题
生成式人工智能在收集分析师生数据时,可能因为数据使用不当导致“隐私泄露”风险。随着教育管理数字化程度的提高,师生数据的收集与分析范围不断扩大,隐私保护问题日益突出。教育数据的特殊性包含个人信息,还涉及学生的学习能力、认知特点等敏感信息,一旦泄露,可能对学生的未来发展产生重大影响。同时,人工智能生成不准确的教学报告或政策解读,甚至因系统性偏差引发教育资源分配不公平时,究竟是技术开发者、学校管理者,还是数据提供者需要为此负责,目前尚无清晰的法律和伦理框架。
(三)内容准确性与权威性
生成式人工智能在内容生成过程中,可能会因为算法局限或数据偏差,导致信息的不准确,生成的内容可能与实际需求脱节,缺乏实用性。在教学管理场景中,内容的准确程度直接关系到管理决策是否科学有效。由于生成式人工智能的生成机制基于概率模型,其输出内容的准确性受到模型训练数据与算法设计的限制,于是在教育管理领域,通用模型难以准确理解与生成符合教育管理规范的内容。此外,模型的随机性可能导致生成内容的一致性不足,影响内容的质量。教育数据的复杂与实时更新使得模型难以准确捕捉教育管理的全貌,生成的内容往往缺乏深度。在教育管理场景中,内容的准确度需要专业教育管理知识的支撑,而生成式人工智能缺乏这种专业评估能力。目前,教育管理领域尚未建立针对生成内容的权威评估标准,使得生成内容的可靠性难以保证。
(四) 技术与管理人员的适配性
教学管理者的认知特点与技术接受度影响生成式人工智能的使用效果。传统教学管理者往往缺乏技术背景,对人工智能工具的认知存在偏差,容易产生技术恐惧或过度依赖。同时许多教学管理者缺乏必要的技术知识和操作能力,对人工智能工具的功能、操作流程及其适用场景不够了解,导致在实际工作中无法充分发挥其优势。学校需要组织系统的技术培训,增加教育机构的运营负担,也对参与者的学习能力和时间管理提出更高的要求。目前,针对教学管理者的培训多为零散的技术操作培训,缺乏系统的理论指导与应用实践。培训内容与教学管理的实际需求脱节,导致培训效果不佳。
五、结论
生成式人工智能依靠强大的文本生成和数据分析能力,有效提升教学管理的效率和科学性,推动教育的个性化发展。然而,其应用也面临数据质量、隐私安全、内容准确性等挑战。未来研究应着重于以下几个方面:
在理论层面,加强教育数据治理理论研究,构建教育数据质量评估与优化的理论框架;其次,深化生成式人工智能在教育管理中的伦理与法律问题研究,建立完善的伦理与法律框架;探索生成式人工智能与教育管理深度融合的理论模型,构建人机协同的教育管理新范式;加强教育管理者的数字素养培养理论研究,构建系统化的培训体系与评估机制。
在实践层面,应推动生成式人工智能与教育管理的深度融合,构建以数据为驱动、以算法为支撑、以人机协作为核心的智能化教育管理体系。同时,应注重教育管理的伦理规范,确保技术应用符合教育价值与社会期望。生成式人工智能在教学管理中的应用研究,不仅是技术层面的创新,更是教育管理理论与实践的深刻变革。随着理论研究的深入与实践探索的推进,生成式人工智能将在教学管理中发挥更加重要的作用,推动教育管理向更高效、更科学的方向发展。
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