当中学数学教师完成使用人工智能提高数学知识和教学技能的在线专业发展计划时，学生的数学成绩得到了提高。

我和我的同事开发了这个在线专业发展计划，该计划依赖于虚拟辅导员，该辅导员可以向老师提出有关数学教学的问题，并对老师的答案提供反馈。

我们的目标是提高教师对有效教授数学所需的知识和技能的掌握。其中包括理解为什么学校教授的数学规则和程序有效。该计划还关注学生在学习特定数学概念时遇到的常见困难，以及如何使用教学工具和策略来帮助他们克服这些困难。

然后我们进行了一项实验，其中53名中学数学教师被随机分配到基于人工智能的专业发展或不接受额外培训。教师平均花费11个小时来完成该课程。然后我们对1,727名学生进行了数学测试。虽然这两组教师的学生一开始的数学成绩没有差异，但完成该课程的教师所教的学生的数学成绩平均提高了0.18个标准差。这是一个统计上显着的进步，等于研究中六年级和七年级学生的平均数学成绩差异。

为什么这很重要

这项研究展示了利用人工智能技术为教师创造有效、广泛可及的专业发展的潜力。这很重要，因为教师通常很难获得高质量的专业发展计划来提高他们的知识和教学技能。时间冲突或生活在农村地区远离现场专业发展计划的农村地区可能会妨碍教师获得所需的支持。

此外，许多现有的针对教师的面对面专业发展计划已被证明可以提高参与者的教学知识和实践，但对学生的成绩影响不大。

有效的专业发展计划包括为教师提供解决问题、分析学生作业和观察教学实践的机会。教师还可以获得项目协调员的实时支持。这对于异步在线程序来说通常是一个挑战。

我们的程序解决了异步程序的局限性，因为人工智能支持的虚拟辅导员充当人类讲师。它为教师提供了真实的教学活动，通过提出问题来衡量他们的理解，并提供实时反馈和指导。

下一步是什么

人工智能技术的进步将使研究人员能够为教师开发更具互动性、个性化的学习环境。例如，ChatGPT等生成式人工智能程序中使用的语言处理系统可以提高这些程序更准确地分析教师回答并提供更个性化学习机会的能力。此外，人工智能技术还可以用来开发新的学习材料，以便更快地开发类似我们的程序。

更重要的是，基于人工智能的专业发展计划可以收集丰富、实时的交互数据。这些数据使得研究如何从专业发展中学习以及如何使项目更加有效成为可能。尽管每年在教师专业发展上花费数十亿美元，但研究表明，教师如何通过专业发展进行学习尚不清楚。

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