ИИ помогает улучшать вопросы на уроке в первом классе

Искусственный интеллект способствует развитию высокоуровневых мыслительных навыков в классе — на примере песен о животных  

Guo Guangqin, Jiang Tingting, Yang Lisha, Feng Zuhui  

Испытательная школа Танху в районе Шуанлиу города Чэнду (восточный район); Управление по техническому оборудованию в области образования района Шуанлиу города Чэнду  

Аннотация:В данном примере рассматривается преподавание текста «Детские стихи о животных» по учебнику, изданному министерством образования. Изучается вопрос о развитии высокоуровневых способностей младших школьников в учебном процессе. Учителя используют технологии анализа уроков с помощью ИИ, записи наблюдений за уроками, а также анализ выполнения заданий учениками для более точного понимания процесса обучения. В связи с недостатком высокоуровневых способностей учеников на первом уроке, а также с плохим качеством вопросов и обратной связи, учителя принимают ключевые меры по улучшению: формируют цепочку вопросов, включающих этапы «наблюдение — сравнение — рассуждение — применение», чтобы способствовать глубокому размышлению учеников; создают условия для активного участия учеников, используя различные методы, такие как сочетание звуков и форм, имитация движений тела, связь с научными знаниями; устанавливают механизм обратной связи на трех уровнях: подтверждение — дополнительные вопросы — применение, что способствует углублению мышления учеников. Этот пример использует технологии искусственного интеллекта для точного анализа и разумных рекомендаций, сочетает различные методы обучения и создавает трехуровневую систему развития, что может служить полезным примером для оптимизации учебных стратегий и повышения качества уроков.    

Ключевые слова:Диагностика с помощью ИИ; высокоуровневое мышление; оценка и обратная связь    

I. Анализ текста и развитие высокоуровневого мышления  

В «Стандарте учебных требований к урокам литературы для обязательного образования (издание 2022 года)» ключевые компетенции в области литературы четко определены как чувство культурной самоидентификации, использование языка, способности к мышлению и художественное творчество. «Детские стихи о животных» являются стихами для узнавания слов, которые входят в пятый раздел учебника литературы для первого класса. Основа этих стихов составляют слова с элементами «звукового и формального символов». Эти стихи связывают повадки шести видов животных с ритмом шестисложных предложений. С точки зрения изучения языка, эти стихи отвечают на задачи по изучению правил формирования слов с элементами звукового и формального символов. С точки зрения развития мышления, они также способствуют развитию высокоуровневых навыков мышления: наблюдение – сравнение – логическое рассуждение – творчество. Стандартные требования 2022 года подчеркивают необходимость развития мышления через практику использования языка. Особенно важно, что для младших классов предусмотрено использование образных средств для стимулирования исследовательского сознания. Это создает основу для развития высокоуровневых навыков мышления в рамках этих стихов.  

II. Первоначальное преподавание: диагностика проблем, связанных с развитием высокоуровневого мышления  

1. Проблемы мышления в записях уроков  

В разделе «Исследование правил формирования слов с элементами формы и звука» учитель задает вопрос: «Какие общие черты имеют имена этих животных?» Ученики отвечают: «У всех есть элемент „чжэн“». Затем учитель спрашивает: «Что происходит с буквами на правой стороне слов, если убрать элемент „чжэн“? Как связано это с произношением?» Ученики могут лишь отвечать отдельными словами, например: «Цин = цинь», «Ху = ху». Они не могут сформулировать правило формирования слов, согласно которому элемент формы указывает на значение, а элемент звука — на произношение. Когда учитель спрашивает: «Почему паук, хотя и не является насекомым, имеет элемент „чжэн“?», из-за отсутствия поддержки ученики молчат. В конце концов учитель сам объясняет это. Такие ситуации показывают, что в классе существуют отдельные сложные вопросы, а связь между мыслями нарушена.  

(II) Количественные данные диагностики с помощью ИИ подтверждают…  

Согласно теории обучения по классификации Брумма и модели IRE, процесс развития мышления в процессе обучения в классе отражается через данные о вопросах учителей и ответах учащихся. С помощью системы анализа классов с использованием ИИ можно проанализировать процесс вопросов, ответов и оценок в классе. Было выявлено несколько ключевых проблем:

Неравномерность уровней мышления: проблемы высокого уровня мышления (анализ, оценка, творчество) составляют 21,69%. Из них 15,66% относятся к категории творческих задач. Однако почти половина таких задач становится „ложными высокими задачами“ из-за отсутствия четких правил решения. Например, задача „Подумайте, почему слово ‘кот’ написано именно так“ требует от учеников лишь повторения фразы „слева — червь, справа — слово“. Это не позволяет ученикам понять суть такого слова.

Время, необходимое студентам для ответов, недостаточно: учителя должны строить правильные вопросы и давать студентам достаточно времени на размышление. Целью этого является способствование тому, чтобы студенты могли давать качественные ответы, что, в свою очередь, повышает эффективность обсуждений на уроке. Кроме того, на уроке необходимо поощрять студентов к смелым вопросам и к критическому и творческому мышлению. В данном уроке среднее время, необходимое для ответов на сложные вопросы, составило 1,75 секунды, что значительно меньше оптимального значения (10–12 секунд). Учителя часто отвечают заместо студентов, что заставляет студентов оставаться на поверхностном уровне мышления.

Низкая эффективность обратной связи: из формы отзывов учителей видно, что в классе по учебнику «Детские песни о животных» учителя задавали вопросы о ответах учеников лишь 3 раза, что составляет 4,41%. Что касается случаев, когда учителя не давали никаких комментариев, то их было 41 случай, что составляет 60,29%. Например, когда ученик сказал: «Дождевые черви строят дворцы, как будто копают туннели», учитель просто сказал: «Хорошо сказано», не использовав возможность развивать у учеников способность к аналогии.

4. Недостаточное глубокое изучение материала студентами: после того как учителя задают вопросы на уроке, студенты должны размышлять над ними. Уровень понимания, необходимый для ответов или выполнения заданий студентов, можно разделить на глубокое и поверхностное изучение. Исследуя вопросы, заданные учителями, а также поведение студентов во время учебных занятий, можно определить глубину знаний, которыми студенты изучают на уроках. Мы обнаружили, что 6 раз студенты выполняли задания, связанные с поверхностным изучением, а только 1 раз – с глубоким изучением.

III. Улучшение целенаправленных подходов: создание трехуровневой системы развития «цепочка проблем – поддержка – обратная связь»  

В ответ на вышеупомянутые проблемы учителями через самоанализ пересматриваются способы организации учебного процесса, а также оптимизируются методы и способы преподавания.

Реконструкция цепочки проблем и направление мышления. На основе результатов диагностики с помощью ИИ, учителя реконструируют цепочку проблем. В процессе обучения слов с формальными и звуковыми элементами разрабатывается цепочка проблем на четыре уровня: наблюдение – сравнение – логическое рассуждение – применение. На уровне запоминания и понимания задается вопрос: «Выделите имена животных в детских песнях. Какие общие элементы имеют эти имена? Как произносится часть, не содержащая слово „щит“?». Это помогает ученикам установить наглядное соотношение между формальными и звуковыми элементами. На уровне анализа и сомнений задается вопрос: «У паука 8 ног, у насекомых – 6 ног. Почему в его имени также есть слово „щит“?». «Какое из слов „лошадь“ и „доброта“ указывает на произношение, а какое – на значение? Почему?» Это вызывает когнитивные противоречия у учеников, помогая им понять историческую логику классификации китайских иероглифов. На уровне создания новых слов задаются вопросы: «Если нужно создать новый иероглиф для слова „бабочка“, какие элементы будут использоваться? Почему?». «Следуя структуре слова „щит“ и „голубой“, создать новый иероглиф для слова „бабочка“». Это превращает правила создания иероглифов в способность к творчеству. На уроке, когда учитель задает вопрос: «У паука 8 ног, у насекомых – 6 ног. Почему в его имени также есть слово „щит“?», ученики активно размышляют. Некоторые ответят: «Потому что он, как и насекомые, ползает по земле!» Другие скажут: «Возможно, в древности люди считали его похожим на насекомое, поэтому его объединили с другими словами». Ученики активно размышляют, могут глубоко размышлять и логически рассуждать.

Поддержка обучения через визуализацию. Учитывая особенности конкретного мышления учащихся младших классов, учителя разработали три вида поддержек, которые помогают понять абстрактные понятия. Во-первых, визуальные поддержки: создание игр, связанных с сочетанием элементов слов, где учащиеся с помощью элементов, обозначающих форму, и звуки, обозначающих произношение, могут понять закономерности. Во-вторых, двигательные поддержки: при изучении таких понятий, как “летающий дрозд” или “бабочка в игре прятки”, учащиеся имитируют движения животных с помощью тела, говоря при этом: “Как двигаются крылья дрозда? Бабочка прячется среди цветов, как будто играет в какую-то игру?” Это превращает языковое понимание в конкретное мышление. В-третьих, междисциплинарные поддержки: связь знаний из научных курсов о структуре тела насекомых с различиями между пауками (8 ног) и дроздами (6 ног), понимание различий между классификацией китайских иероглифов и научной классификацией, развитие способности к междисциплинарному анализу. Благодаря этим поддержкам учащиеся лучше понимают знания. Например, при изучении слов, связанных с формой и звуком, учащиеся через игры могут лучше понять роль элементов, обозначающих форму, и звуков, обозначающих произношение.

3. Механизм трехуровневого обратного воздействия способствует развитию мышления. Учителя создали модель обратного воздействия „одобрение – вопросы – перенос“, что способствует более глубокому развитию мышления. Возьмем, к примеру, фрагмент урока:

При таком механизме обратной связи мышление студентов постоянно расширяется и углубляется. В процессе создания детских песен качество работы студентов значительно улучшается. Появляются произведения, которые сочетают научное наблюдение и литературное воображение, например: «Листок листья листового дерева – место для тренировок меча (наблюдение за формой передних лап)», «Кузуки в траве – место для игры на гитаре (связь с звуками кузуков)». Это значительно улучшает глубину мышления студентов по сравнению с первоначальными упражнениями, связанными с имитацией простых фраз (например, «Бабочки собирают нектар среди цветов»).

4. Улучшение эффективности: от улучшения данных до видимости в мышлении  

(1) Сравнение количественных данных

По сравнению с первым и вторым уроками, мы обнаружили, что количество сложных вопросов и эффективных запросов со стороны учителей в классе значительно увеличилось. Кроме того, количество случаев, когда ученики высказываются дольше 30 секунд, также возросло. Это указывает на то, что учителя уделяют больше внимания способствованию глубокому размышлению учеников, что способствует развитию их высокоуровневых мыслительных навыков.

(2) Характерные признаки: выражение следов мышления  

Развитие способности к логическому мышлению: У студентов возможно самостоятельно понять, что „львы“ и „киты“ не являются насекомыми или рыбами. Однако из-за ограничений знаний древних людей они имели слова, связанные с насекомыми/рыбами. Это показывает культурные аспекты мышления, происходящие в разные времена и в разные места.  

Активация творческого потенциала: в процессе имитации появляются произведения, сочетающие научное наблюдение и литературное воображение, например: «Улитка тренирует меч на листьях (наблюдение за формой передних лап)», «Кузуки играют на гитаре среди травы (фантазия о звуках кузуков)». Это способствует значительному углублению мышления по сравнению с простыми имитациями, используемыми в первом уроке (например, «Бабочки собирают нектар среди цветов»).  

3. Развитие сознания к вопросам: Если студенты задают вопросы вроде «Почему слово ‘код’ состоит из ‘ко’ + ‘чжун’, а не из ‘кэ’ + ‘чжун? Разве это связано с понятием ‘наука’?», то, хотя понимание неверно, это показывает способность к активному исследованию причин формирования слов.  

5. Выводы по сравнительному анализу  

Проблемы в первом уроке особенно заметны: на первом уроке студенты проявляют интерес к содержанию учебного материала, но у них недостаточно развиты навыки высокоуровневого мышления. Анализ уроков с помощью ИИ позволяет учителям четко определить проблемы, связанные с несбалансированным распределением уровней мышления, недостаточным времени на ответы и низкой эффективностью обратной связи. Это мешает студентам глубоко понимать материал и эффективно развивать навыки высокоуровневого мышления. Использование данных позволяет измерять и контролировать развитие мышления, что подобно «обучению через данные». Это помогает учителям точно определить проблемы в развитии мышления и осуществлять улучшения, основанные на фактах, а не на опыте.  

После улучшений были заметны значительные результаты: благодаря реструктуризации цепочки проблем, использованию эффективных методов обучения и созданию трехуровневой системы обратной связи, второй урок показал значительные успехи. Доля сложных вопросов увеличилась до 29,6%, а количество вопросов, связанных с запоминанием, снизилось до 18,3%. Среднее время, необходимое студентам для размышлений, увеличилось до 4,85 секунд. Уровень эффективных вопросов увеличился до 28,7%, а степень полноты выражения идей увеличилась с 62,4 до 89,1 баллов. Студенты показали заметный прогресс в способности рассуждать, творчески выражаться и ставить вопросы.  

6. Заключение  

В процессе реализации этого примера преподавания песен о животных были активно исследованы способы использования ИИ для развития высокоуровневых мыслительных способностей. Это имеет свои особенности и инновации. С помощью технологии диагностики в классах с использованием ИИ был возможен точный анализ процесса обучения, что обеспечило научное обоснование для улучшения преподавания. Это позволило преодолеть субъективность и неопределенность традиционных оценок в учебных классах. В методах преподавания сочетаются игровые и ситуационные методы обучения с поддержкой, соответствующей особенностям мышления учащихся первого класса. Это эффективно стимулирует интерес и активность учащихся. Система развития, включающая «цепочку проблем – поддержку – обратную связь», позволяет постепенно развивать высокоуровневые мыслительные способности учащихся. Однако в процессе обучения все еще есть места для улучшения, например, недостаточное внедрение мыслительных процессов в процесс обучения письму, недостаточное сочетание междисциплинарных элементов. В будущем будут дальше оптимизироваться методы преподавания, усилен будет сочетание обучения письму и тренировки мыслительных способностей, будет усилен междисциплинарный сотрудничество, чтобы повысить качество учебы в классе и обеспечить более эффективную поддержку развития мыслительных способностей учащихся.