中小学人工智能课程精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇中小学人工智能课程，期待它们能激发您的灵感。

篇1

人工智能的迅速发展将深刻改变人类社会生活、改变教育教学。2020年2月26日，教育部在印发的《2020年教育信息化和网络安全工作要点》第24条“培养提升教师和学生的信息素养”中明确提出：完善义务教育阶段课程设置，加强信息科技教育。建设普通高中人工智能样板实验室，保障中小学校具备开设人工智能课程的环境条件。开展人工智能相关教学与师资培训，搭建区域间人工智能教学成果交流平台。继续推进中小学人工智能教育课程建设、应用与推广工作。中小学人工智能教育课程包(初中版和高中版)和支持服务系统并推广应用。

我校是青岛市人工智能实验学校。在工作中我们借助教研、教学平台，积极推动人工智能课程开展和教师教研、集备工作，根据兴趣导向、应用驱动，学用结合，强化实践的原则，组建了实验班，按照上级对于高中段开课部署每两周开设1课时，开展人工智能教育教学工作。

在课堂上组织实验班的学生观看了人工智能的《开学第一课》，主要是“什么是人工智能”、“如何制造人工智能？、“New Google AI Can Have Real Life Conversations With Strangers”等内容，很有收获。但是在观看过程中发现很多的人工智能相关联的知识，比如JAVA、大数据、Python、人工智能、物联网、数据分析、H5/WEB前端、嵌入式、Linux、C语言、单片机、C++等解根本看不懂，发现自己的很多方面都需要补课，不然每次培训老师讲解的专业东西还是理解不了，这对于我们教师和学生都是一个难点。也断断续续参加了各种形式的培训，和同仁们交流起来总体感觉是没有系统化，特别是参加了祁荣斌博士组织的磨课，和同事们讨论起来感觉层次太高，有些内容也是理解不了！学生和学生的学习和生活环境比较起来也存在地域差异性导致了学生接受人工智能相关教育程度深浅不一，而且面向高中生的课本难度很大，很希望能有个机会从零基础开始系统化学习人工智能，这样才能更好的教好学生，这一点线下交流的时候是很多老师的心声，期望能在领导和专家的引领下实现。

通过断断续续的学习，比如Python基础知识，由于实战少，只能阅读别人的文章里附带的相关算法的实现代码，这样的学习效果不明显。很多算法的实现，难以从代码级去理解其设计思路；对于很多算法比如随机森林，决策树，SVM等常见算法，虽然看了相关文章很多遍但是还是一知半解的。

篇2

人工智能技术及其应用的发展历史虽然只有短短的50余年，但是它作为信息技术的前沿领域，对社会经济和发展的影响却越来越大。在基础教育课程改革的大潮中，许多国家意识到基础教育领域开展人工智能教育的必要性，努力把人工智能列入技术类教育的教学内容中。作为师范类院校，教授人工智能课是有必要的。? 

（1）为部分优秀的学生将来做更深入的研究打坚实的基础。在面向知识经济的今天，研究获取、表示和使用知识的人工智能学科越来越受到人们的重视。目前人工智能研究被列为中国高技术领域的重点之一。以专家系统为代表的智能化系统在信息技术中也占有重要地位。因此在高等教育中开展人工智能教育和智能化系统的研发，不仅是计算机科学的应用，也是促进各学科服务于国民经济发展的必然趋势。为使人工智能的理论、方法和技术的研究与应用普及和深入，教育重心必须要下移，即从研究生教育向本科教育普及。开展本科层次人工智能普及教育的有效途径之一是在本科高年级开设相关选修课。开展人工智能教育，不仅能够更好地发挥高等院校的育人和科学研究功能，而且能为学生拓宽专业路径，扩大自主学习空间和发展个性创造条件，同时也为营造一个使学生不仅有宽厚、扎实的理论基础，且具综合分析和解决问题能力的环境。? 

（2）为将来从教的学生积聚大量的知识。英国早在1999年，人工智能课程已经作为选修课出现在中学的信息与通讯技术（ICT）课程中。许多中小学还通过机器人竞赛活动来激发中小学生学习人工智能的兴趣，使学生不仅提高了用信息技术解决问题的能力，而且培养了多种思维方式，获得了更多的创新空间。美国现行的中学信息技术课程设置中，将人工智能的内容作为“媒体与技术”层面对12年级学生的要求。澳大利亚的部分中学开设的信息处理与技术课程，人工智能、信息系统、算法和程序设计、社会和伦理道德、计算机系统分别作为5个主题共同构成了该课程的教学内容。在该课程的大纲中规定，人工智能部分的教学内容在高中第3学期为12年级的学生开设，教学时间为10周。? 

在我国，多年以来中学奥林匹克信息学竞赛中一直包含有人工智能相关的题目，涉及启发式搜索、博弈、智能程序设计等问题。2003年4月，我国教育部正式颁布《普通高中技术课程标准（实验）》，首次在信息技术科目中设立了“人工智能初步”选修模块，标志着我国高中人工智能课程的正式起步。? 

我国的新课程标准颁布后，教育部评审并通过了分别由教育科学出版社、广东高教出版社、地图出版社、上海科技教育出版社和浙江教育出版社出版的5套高中《人工智能初步》教材，并开发了相应的教辅材料，包括教师用书和配套光盘等。为了配合中学人工智能课程的实施，国内也推出了一些适合中学生学习与体验的人工智能软件和网络资源。另一方面，一些高校的本科生、研究生也逐步关注中学人工智能教育的开展并将其作为毕业论文的研究选题。一些师范院校适应形势要求，已为师范生开设了与此相关的选修课程。? 

2 人工智能的教育及教学条件现状? 

通过对本人多年的教学过程进行总结，我校的《人工智能》课程教育现状可总结为如下几点：? 

（1)理论知识充裕。但与实践相脱节，特别是在智能科学技术的教育教学方面。尽管知识面相当广泛，而人工智能理论的普及教育以及智能技术的开发与应用仍然十分滞后。? 

(2)同其它普通高等院校一样，在本校，人工智能技术的研究与应用尚未普及，甚至比不上其它院校。这不利于培养学生的科研兴趣及创造精神。? 

（3）缺乏配套实验教材，实验教学内容缺乏，无法培养学生的研究能力和创新能力。只有开设实验项目，才能使人工智能的相关知识具有研究性和综合性。? 

（4）对中小学智能教育的深度及教学方式、教学特点缺乏研究。做为师范类院校，我认为在对学生进行基础知识教育的基础上，要紧抓中小学智能教育的特点对师范类学生进行相关的教育与培训。? 

相对于教育现状，我校的《人工智能》课程教学条件现状要稍好一些，其状态如下：? 

（1）教材使用国家级规划教材，此教材非常系统地介绍了人工智能的基本原理、方法和应用技术，适合本科及研究生使用。在我们的授课过程中，也会适当为学生提供相关的国内其他先进教材，如中南大学蔡自兴教授的《人工智能及其应用》等。? 

（2）为了促进学生自主学习，我们准备了多种类型的扩充性学习资料，加强学生主动学习的意识，包括：课程相关杂志和书籍目录，以及部分重要的参考文献，与人工智能相关的网络资源如优秀BBS、新闻组、网址等。 它们包括了大量的文献资料、本领域研究的前沿动态等。 使用表明，学生非常乐于查阅这些资源。 使学生能通过使用这些资源进行一些人工智能程序设计，探讨一些问题，在课堂讨论中展示他们的收获。? 

(3）校园网的普及与不断优化使本课程有优良的实践性教学环境，能充分满足教学需要。我们拥有较充足的多媒体教室和网络教室，为实现本课程教学提供了物质保障。在网络资源建设方面，全校办公室、教室、学生宿舍和教师宿舍都以宽带网相连，这些硬件设备对本课程教学发挥了重要作用，使本课程教学质量得以明显提高。? 

3 人工智能教学方法及手段的改革? 

针对我们现在所采取的教学方法，我认为存在许多不足，如教学方式比较单一，教学内容偏重理论讲解等，为此，提出以下教学方法的改革：? 

（1）通过多种途径激发学生的学习兴趣。课程的学习效果，直接受到学生兴趣和参与意识的影响。一般来讲，《人工智能》作为一门前沿课程，开始学生学习兴趣很大，当开始接触到抽象理论知识及部分算法时，学生往往感到不易接受。 我们通过各种途径和方法， 激发和培养学生的学习兴趣，包括鼓励学生参与某部分知识的扩充性资料查找,预留一定时间请学生负责对此内容进行讲解，布置学生对某个基本成型的实验进行纠错及验证，降低问题解决的难度。学生因此产生兴趣从而做更深度研究。? 

(2）进行启发式教学。 我们可以尝试在教学过程中不断提出问题请学生思考，启发学生求解这些问题，鼓励学生提出自己的猜想和解决方案，然后摆出教材中的解决方案，并与同学所提出的观点进行分析和比较，这足以加强学生学习的主动意识和参与意识，提高学生学习的积极性。? 

(3）课堂辩论与交互式教学。 组织课堂辩论，讨论的议题可定位为譬如人工智能是否能超过人类智能等有争议的问题。学生通过对这些问题展开激烈争论，激发了学习潜能，明确了学习目标。当然师生间的交流方式还有很多，如邮件互发、QQ留言等，也可在课程网站中的互动平台进行交流。? 

(4）分层次因材施教。 在授课过程中，通过对每个具体学生的学习进度、课堂作业情况进行及时评估，对学生提出进一步的学习建议和指导， 实现个性化的教学。 对优秀学生探讨，可以在教学设计和实验设计中要求其选作部分探索性、创新性的功课和实验，以发挥学生个性优势。对于有意于将来从事中小学教育的学生可以在机器人及人工智能技术发展现状等知识层面对其做问题讲解。而那些看似缺乏兴趣的学生，我们可以用多媒体手段如播放人工智能相关电影及科学小片引起其兴趣，实行逐步引导的教学过程。? 

另外，我们可以尝试双语教学。 采用中文教材和讲授的同时，注重在课程中的关键词同时用英文表示，并适当指定英文参考短文和英文参考书。使学生能够接触国外文献资料，加深对学习内容的理解，获得更宽广的知识。我们也可以在教学内容安排上，注重理论联系实际，将一些人工智能网络上的虚拟实验给学生进行课外上网练习，从而使学生了解算法的具体运行过程， 通过参与达到知识的理解，掌握基本方法和技术。? 

根据现有的条件，我们在教学中可以采用多媒体教学和网络课程教学相结合的方法，充分利用多媒体的丰富表现形式，利用网络课程的交互性、情景化等特点，构筑以学生为主体的《人工智能》课程现代教学模式。 对于抽象知识，可通过动画和视频演示，通过声音和图像展示人工智能的历史、人物和前景，做到学生直接而深刻地看到知识的内涵外延。网络课程能较好地实现交互并使学习过程情景化，通过网络课程的课堂练习和章节练习，教师可以评价学生的学习情况，并给学生提出学习建议，从而提高学生的研究力和创新力。我们也可以给学生播放中学《人工智能》课程课堂教学录像，以使学生看到初高中学生的知识范围及深度；同时给学生播放现有的《人工智能》科学成果，让学生看到理论背后的实践；也可以播放科幻片，激发学生想象的翅膀从而有兴趣把人工智能作为将来深造的方向。《人工智能》是一门较新的课程，改进教学方法和手段不仅要靠教师，也应增加硬件设备的投入。如果人工智能能采用智能辅助教学系统或机器人辅助教学过程逼真、形象，一目了然，这样可大大提高学生的学习效率，尤其是提高学生的观察判断能力、发现问题和解决问题的能力。? 

4 人工智能实践教学设计的探讨? 

我们可以在教学过程中，适量开设一些实验和设计，提高学生的动手能力，并加深他们对理论知识的理解，降低理论的抽象度，提升理论的实用性。在近两年的教学过程中，我们会适量加入一些人工智能语言的教学过程。例如，在讲解了“野人与传教士过河”等问题后，我们可以让学生使用Visual Prolog或者C ?++?对算法进行实现；在讲解 TSP 问题的遗传算法解决案例后，指出编码方案、初始种群大小、进化代数、交叉率变异率等因素对求解结果的影响，并要求学生通过实验的方式来分析、理解这些问题，并提出“寻找更有利的解决方案”等问题。把学生的兴趣激发后，为解决这些问题，学生会在课外主动查阅相关文献、相互讨论以实现他们所设计的方案，这样既培养了学生善于钻研和勇于创新的精神又提高了学生的实践与创新能力。? 

参考文献：? 

［1］ 熊德兰,李梅莲,鄢靖丰.人工智能中实践教学的探讨［J］.宿州学院学报,2008(1).? 

［2］ 何元烈,汪玲.“Visual C ?++?”在“人工智能”教学中的应用与探讨［J］.广东工业大学学报:社会科学版,2008(8).? 

篇3

构建未来学校形态，营造智能校园环境

升级优化基础设施。福田教科院附小大力推行教育管理数字化，构建具有附小特色的“掌上附小”教学管理系统，建设了附小特色数字中心机房，实现评价系统云处理，学生学业成绩大数据综合平台分析，优化完善学校教学资源库，学科资源覆盖率达90%以上。基于5G技术，一方面完善校园安全管控信息化建设，提升校园实施视频监控水平；另一方面，以“5G+互动教学”推动教育教学模式创新，鼓励跨校区课程协同共享，“自动跟踪录播教室”“未来阅览室”等先进的信息化设施陆续启用。目前学校已实现教育管理数字化应用全覆盖。重构创新教学空间。重构后的福田教科院附小具有五种空间形式：一是“研学创中心”，是基于项目式学习、问题探究、满足高水平学习者（教师、学生）能力的学习研究创新的空间；二是“学科大观园”，以学科核心素养为基础，构建学科教学情景空间、全学科班级图书角，在真实空间中感受学科魅力；三是“学校文化长廊”，利用此空间打造智慧图书馆、校园历史博物馆，凝聚、展现附小校园文化；四是“创意盒子”，这是一个创新型的孵化器，在此空间师生可以参与各种科技类创新项目，实现“让创意可见，让思维有型”；五是“云上学院”，搭建自选式创新学习超市，组建项目化学习网络社区空间。

引领规划整体设计，打造前沿智慧课程

两年来，学校先后邀请了20多位教育教学、信息化水平前沿的专家为全校教师量身定制项目化及学科融合课程培训计划，积极引导各学科探索开发“信息化特色课程”“AI+”特色课程，充分利用学校信息化教学空间，根据教学大纲要求，开展智慧科技特色校本课程，并探索开发科技与五育融合课程。重塑年级组内各学科相对独立的形态，形成五育融合教研共同体，打通学科之间的壁垒。五育融合理念下的课程融合，是基于知识、经验、社会需求的融合。将其形成“学科+”的课程形态，即“学科+学科”“学科+生活”“学科+社会”“学科+活动”等课程形态。

AI赋能智慧教学，创设育人新生态

信息技术赋能学科教学。深圳教育以教育部信息化“双区”建设为有力抓手，以信息技术深化教育教学改革，不断探索新型教与学模式。信息技术赋能学科教学一直是刘锐娟倡导的教育教学方式。认知科学与智能技术的结合将使教与学变得多元化，并且可进行低成本、高效能的个性化定制，帮助学习者设计更有效的学习策略。2021年，福田教科院附小成功申报国家级课题《信息技术赋能学科教学与区域教研的实践研究》。同时，福田教科院附小以青年教师“青蓝杯”基本功大赛和骨干教师“红烛杯”教学展示为契机，通过公开课、录像课、微课录制等活动，激发更多教师利用信息技术手段，在学习空间、教学方式、学习内容和学习方式上实现教学模式的创新。学生方面，学校积极普及人工智能课程，探索人工智能教学的路径和策略，以期实现提升学生信息素养、普及全民智能教育、培养人工智能人才的目标，为促进中小学人工智能教育、推动教育教学改革和创新发展提供参考。智能体育守护生命本色。深圳市福田区是中国教育科学研究院的综合改革实验区，福田教科院附小是全区首批参与中国教科院的重点课题《中国学校体育智慧系统研究》的学校，学校多年来一直坚持致力于智慧体育探索研究，实施青少年健康体能促进与干预方案。2021年12月，刘锐娟亲自主持的中国教育科学研究院《中国青少年健康体能研究》课题项目子课题《“双减”背景下对智慧体育校园构建的研究》顺利开题。2022年1月，以学校为牵头单位的“智能体育学生数据分析与教学应用实践共同体”项目荣耀入选教育部“2021年度教育信息化教学应用实践共同体项目”。基于学校智能教学基础和理念，刘锐娟在体育科组率先尝试依托AI技术精准监测与评价学生的体能训练，利用运动数据采集装备+综合管理平台，通过学生佩戴的传感器设备，实时采集每位学生运动过程中的心率及运动负荷情况等数据，对潜在的运动风险进行实时的评估与预警，把学生的体质数据形成电子成长档案，为教师设计合理的体育课程提供参考，为学生的体质健康保驾护航。多样态教学促进学生个性化发展。一是在线教学求质量，创新课堂新生态。在常态化疫情防控和泛在学习普及的双重背景下，在线教学模式应运而生，从学生学习需求出发，搭建适合学生学习的平台，采用个性化的学习模式，提供全程化的学习支持服务，以提高学生学习效率。二是探索混合式教学模式，推进泛在化学习发展。项目化混合式研究团队结合学段特点、学校校情，以调查研究作为基础，以教师培训、课程实践、评价改革作为抓手，以项目化课程为载体，以混合式教学为手段，在校内进行探索实验。

多元评价，看见动态成长

篇4

关键词：边疆地方高校；现代教育技术专业；培养目标；课程设置优化

一、边疆地方高校现代教育技术专业培养目标的重新定位

做好学科专业建设，首先就是明确培养目标，也就是要培养什么样的人。边疆地方高校的现代教育技术多设为专科专业，主要培养的是边疆地方所需的现代教育技术应用型人才。不论是本科还是专科，教育技术学科的人才培养目标一直以来都存在一个比较突出的问题，就是比较“全”，也就是要求所培养的人才是一个“全能人才”，既懂教学又懂技术，既懂科研又懂管理。这样定位出来的培养目标，必然导致后面课程的设置也是非常全面，学生在学习的时候就感觉什么都学，但又什么都学不好。针对这种情况，结合边疆地区教育信息化发展的现状，在进行人才培养方案修订时重新对专业培养目标进行了定位。本专业培养主动适应社会主义经济文化建设和九年义务教育需要的，具备良好的人文、科学及专业素养，具有敬业精神、创新意识、实践能力和可持续发展潜力的，能够为地方区域性经济和社会事业发展服务的从事小学（或初中）信息技术课程教学、校园教育资源开发与应用、教育影视与多媒体作品制作等工作的应用型人才。南国农先生曾对教育技术学专业的培养目标进行了阐述，他认为“教育技术学专业要培养的，是本学科领域既懂教育又懂技术的创造型人才，主要是四种人：教学人员———中等学校信息技术课教师；技术人员———教育软、硬件开发人员；科研人员———新理论、新技术、新产品研究、设计人员；管理人员———电教机构、网络教育系统等管理人员。”[1]专业的培养目标不可能完全涵盖这四种人才，边疆地方高校应根据地方发展的实际需求来设定培养目标。对于边疆地区来说，中小学信息技术教育相对落后，极需能够从事中小学信息技术教育的教师，因此将培养目标主要放在能够从事小学（或初中）信息技术课程教学的人才培养上，也就是南国农先生提及的“教学人员”。对于专科层次的学生，这种培养目标的定位应该是恰当的。正如王竹立教授在《衰落，还是兴盛？———关于教育技术学科前景的争鸣与反思》一文中指出：我国目前教育技术人才培养分为专科生、本科生、硕士研究生和博士研究生等不同层次。应根据市场的需求，来确定不同层次的人才培养目标。例如，“一般的中小学需要既能讲授信息技术课程，又能从事计算机和网络设备与平台维护的技能型人才；在线教育企业和各级教育信息化部门需要懂得教育技术和教育信息化基本理论，具有一定的设计、开发与管理能力的人才；高等院校和学术单位需要具有较深厚教育技术理论素养、对教育教学问题有深刻认识和洞察力的研究型人才。”[2]边疆地区整体教育信息化发展较为滞后，以培养学生信息素养为目标的课程主要由中小学信息技术课程来承担。因此，对于边疆地方高校来说，培养能够承担边疆地方中小学信息技术教学的教师应是现代教育技术专业最重要的培养目标。在这个培养目标中，还涉及到了校园教育资源的开发与应用、教育影视与多媒体作品制作等，这与前述并不矛盾，因为教育信息化时代要求所有学科的“教学人员”都要具备这些能力。

二、边疆地方高校现代教育技术专业课程设置的调整与优化

明确专业培养目标后，就要建立相应的专业课程体系，也就是要让学生学什么。对于边疆地方高校的现代教育技术专业来说，其培养的学生可以说是边疆地区教育信息化的主力军，他们既要懂教学又要懂技术。因此，在课程设置中，主要包含四个方面的课程内容：一是专业教育类课程，二是技术类课程，三是通识类课程，四是实践类课程。人才培养目标重新明确后，对课程设置尤其是技术类课程进行了较大的调整与优化。在重新调整后的课程设置中，教育类课程增加了《新技术新理念在教育教学中的应用研究专题学习》，该门课程主要是针对新技术新理念在教育教学中的应用研究进行分专题学习，例如人工智能技术、虚拟现实技术、SMART理念等在教育教学领域中的应用研究，旨在通过专题学习的方式，让学生了解前沿技术在教育教学领域中的应用。技术类课程调整比较大，主要体现在以下四点：第一是在原有课程的基础上结合发展的需要进行名称和内容的改变，如将《Flash多媒体课件设计与制作》课程调整为《二维动画创意设计》。从目前课件制作和使用方面的实际情况来看，大多数教师还是采用PowerPoint软件来制作，甚少有使用Flash软件来制作教学课件的。从以往的教学情况来看，使用Flash软件制作课件一是费时二是学生最终学下来的效果并不理想，制作出来的Flash课件的质量甚至还不如用Power-Point制作的课件。但Flash这个软件在制作教学资源方面也有其长处，比如制作一些具有教育意义的动画短片或一些需要具体形象化的教学内容演示动画，基于这样的一些考虑，故将这门课程进行了名称的更换，同时课程内容也有所相应变化，更多注重的是学生在教学资源上的创意设计。另外，考虑到课件制作是现代教育技术专业学生必须掌握的技能，故将这部分的内容开设在《信息化教学资源设计与制作》这门课程中，这门课程主要涉及PowerPoint课件、微课等的设计与制作，尽可能使教学内容符合当前教学资源的设计制作需要。《现代教育技术综合实训》调整为《现代教育技术学科实践项目专题》，前者主要是以指导学生毕业设计为主进行教学，后者将结合中小学校信息化教育的变化来设置实践专题，如创客教育等。第二是新增了一些课程。如《Python程序设计语言》，开设这门课程主要是考虑到边疆地区中小学校今后信息技术课程内容的变化（当前有些发达地区的中小学校已经开设了Python这门课程），现代教育技术专业学生尽早掌握这门语言的学习对于他们今后的职业生涯会有一定的帮助。第三是调整部分课程的课程类型，并重新梳理内容。如《网络教育应用》这门课程之前是选修课，且以理论为主，调整后将其保留并设为必修课程，且以实践操作为主，如校园网的设计、开发与维护，慕课平台的搭建等。第四是删减技术类的选修课程，原课程设置中有多门选修课程且有些课程之间是有重复的，如《电视节目编导与制作》、《教育电视节目制作》这两门课程对于现代教育技术专业来说，最主要是掌握教育电视节目的制作（主要以与教育教学有关的微电影的制作为主），且在必修课程中已有《摄影摄像技术及后期编辑》作为前期课程作支撑，所以不需再设置《电视节目编导与制作》，同时将《教育电视节目制作》改为《教育类微电影制作》。原课程体系中技术类选修课程太多，且课程与课程之间的联系不是很紧密，导致学生学得杂而又学得不精，故最终只保留了四门技术类的选修课程。通识类与实践类的课程根据学校的要求基本没有做调整，只是根据相关规定，在实践类课程增加了第二课堂教学实践（主要包括综合素养模块、社会实践模块、创新创业模块等）。

篇5

关键词：问题学生；学生数据分析；教育教学；教学质量

一、教学改革背景

因材施教长期以来备受教育界的推崇，但是其实施有大的难度[1]。在教育教学中，教育人员难以全面准确地了解学生，导致对学生教学和管理效率低、难度高。以问题学生为例，其是指那些与同年龄段学生相比，由于受到家庭、社会、学校等方面的不良因素的影响及自身的因素，从而导致在思想、认识、心理、行为、学习等方面偏离常态，需要在特殊帮助下才能解决问题的学生[2]。主要表现在品德、学习、行为、心理等方面，如大学生中较为常见的心理健康问题和厌学问题[3]。下面以大学生心理健康为例展开讨论。研究数据表明，大学生心理问题严重影响大学生的健康，据统计有20%至30%的大学生存在心理问题，其中有10%的心理问题障碍严重，直接影响日常学习和生活，严重的心理健康问题甚至引起校园暴力和自杀行为[4]。并且，心理健康与学生自身的出勤率、考试成绩等客观指标存在密切的关系。丁澍等基于某重点理工类高校2002级学生入学时的心理健康调查表结果及大学成绩，用数理统计方法分析入学时的心理状态等属性数据对大学各个时期平均成绩及各类课程平均成绩的影响[5]。结果表明：存在心理问题的学生成绩显著低于正常学生，心理健康是大学阶段取得较好成绩的重要保证。考试成绩的波动会极大影响大学生的心理健康，而心理健康反过来又阻碍了考试成绩的提高。目前各大高校对大学生的心理健康问题均投入了大量的人力物力[6]。以笔者所在的深圳大学和武汉大学为例，主要包括：辅导员、班主任、心理班委、心理健康咨询中心等。但是，这些基于人力的管理模式存在以下几点问题：（1）学生基数庞大，有限的人力难于顾及到所有的学生。高校的师生比基准为1：14，但较少高校能符合这一标准。针对专任教师数量超过1000名的重点大学统计结果表明，245所中仅有41所（占比16.7%）大学师生比在1：14之内，其余83.3%的高校高于此数。投入到大学生心理健康问题上的师生比则更少[7]。（2）管理人员难于获取到学生的全部信息，依靠人力检查的方式对大学生的判定较为困难。（3）发现学生心理问题具有迟滞性，发现时学生已经具有了很严重的心理问题。（4）作为最为了解和关心学生本人的父母等亲属往往被排除在外，构成了严重的信息不对称[8]。以上各种因素减弱了高校对心理健康问题学生教育教学效果。随着现在计算机技术的迅速发展，互联网、人工智能等计算机数据处理技术可以自动、快速、准确地提取和分析数据中所隐藏的信息，从而提高人类进行管理和决策的效率[9][10]。如何准确高效的评价、分析、预测一名学生的状态，从而对学生进行有差别化的管理教育，是高等教育长期以来存在的难点问题。启发于以上分析，本文提出基于学生数据分析的教学改革，该系统以学生的客观数据为主要输入，学生的主观数据为次要输入，对学生的思想、认识、心理、行为、学习等方面进行全面的分析，实时输出学生全方位的分析结果，进而将结果数据反馈给辅导员、班主任、学生家长等，使得学校人力和学生家长互享学生信息，达到防患未然、降低问题学生比例、提高学校教育教学效果。

二、学生数据分析系统

本部分主要简介学生数据分析系统的框架，如附图所示。该系统框架可以根据教学中的需求，扩展到更加多样化的数据输入和输出结果。该简化框架主要分为以下几个部分：系统输入、学生数据分析、分析结果、结果接收端。

（一）系统输入

系统的输入可以来自于学校现有的学生管理平台接口。主要有智能签到、作业成绩、实验成绩、考试成绩、身体健康状况等客观数据，以及主观评价等主观评价信息。1.智能签到。学生课堂的出勤率是衡量学生课程学习质量的很重要的因素。研究表明问题学生的出勤率大大低于平均出勤率[11]。目前大部分高校学生课堂出勤率主要靠教师在课堂上人工统计完成，占用了大量的授课时间。而企业中采用的非常完善的指纹签到或者WIFI签到系统，如指纹签到机和阿里钉钉，将会为高校提供可靠高效的统计数据。且系统可以实时地将学生课堂出勤情况反馈给学生家长，在家长的帮助下完善对学生的监督。2.作业成绩。作业成绩作为衡量学生课堂上课质量的另一个重要指标，可以用来衡量学生知识接收效果，可以用来预测学生的挂科率，并可以为班主任、辅导员等提供重要的信息参考。3.实验成绩。类似于作业成绩，实验成绩作为衡量学生课程实验的一个重要指标，可以用来衡量学生知识应用的效果。4.考试成绩。考试成绩作为最为重要的学习衡量指标，不仅反映了学生某门课程最终的学习效果，还可以根据具体某门课程反映学生在学习中碰到的难点。这给系统的综合分析提供最为重要和直观的客观指标。5.健康状况。身体等健康因素往往严重地影响学生的学习状态，并最终产生严重的后果。因此，其也是系统的重要客观数据输入。6.主观评价。A-E五点指标都是学生学习指标的客观数据。但是，在很多情况下，客观数据并不能全部地反映学生存在的问题。因此，系统需要某些的主观评价信息作为补充，如：学生关系、业余活动情况等。

（二）数据分析

数据分析是该系统的核心，其以系统输入为处理对象，并从附图中的历史数据库获取历史信息，综合采用深度学习、大数据处理等计算机技术，实时产生详细的分析结果。

（三）分析结果

该部分简要介绍学生数据分析模块的输出结果。其中包含挂科率、出勤率等客观指标，以及学习效果指标、心理健康指标等非直观分析结果。1.挂科率。该输出主要对学生所有课程的挂科率提供客观的统计数据，也可以提供学生某门课程挂科率的预测数据，起到对学生、学校、学生家长的警示和参考作用。2.出勤率。调查研究表明，出勤率与大学生成绩之间存在密切的关系[11]。该输出主要对学生所有课程的出勤率提供客观的统计数据，起到对学生、学校、学生家长的警示和参考作用。3.学习效果指标。根据系统的输入，综合的分析学生目前的学习状况。包含学生的学习投入、学习效率、学习中碰到的难点等，起到对学生学习、学校管理、教师授课、学生家长监督重要的参考作用。4.健康指标。根据系统的输入，综合的分析学生目前的生理和心理状况，包含学生生理健康状态、心理问题几率、心理问题倾向等，起到对学生、学校、教师、学生家长的警示和参考作用，以期防患于未然，降低问题学生的比例。

（四）结果接收端

1.学生。大学生自我认知的内部差异比较大，表现为不同性别、年龄、年级、政治面貌、生源地的大学生在不同的维度上的差异。可以选择性地将部分信息定期推送给学生，让学生对自身有很好的认知作用。2.教学人员。可以选择性地将信息分享给辅导员、班主任、课程老师、心理咨询中心等教学人员。教学人员可以因材施教、防患于未然地对学生进行课程、心理辅导监督，改善学生学习效果，降低问题学生概率，从而从总体上提高教育教学效率和质量。3.管理人员。将数据分享给学校的管理人员，使得学校对学校的教育教学效果和质量有很好的认识和监督作用，用于持续改进学校的教育教学方法。必要时采取有效及时的管理手段，解决教育教学中出现的突发问题。4.学生家长。正如前文所述，学生家长对于学生的了解和关心程度远远高于教育人员。但是目前学生家长，尤其是大学生家长，了解学生状况的渠道只能来自于学生自身的片面信息，严重的缺乏信息渠道。针对云南在校90后大学生与父母的交流现状的问卷调查显示[8]：86.53％的学生会选择用电话与父母沟通；51.84％的学生每周都会与父母联系；29.8％的学生会假装同意父母的观点；23.7％的学生与父母存在沟通障碍时会选择放弃。因此将信息及时反馈给家长，可以在家长的参与下对学生的学习、心理、行为等方面上的监督。从而改善学生学习效果，降低问题学生概率，从总体上提高教育教学效率和质量。