人工智能背景下在線教學平臺的演變與展望

楊七平 謝僑

摘? ?要：人工智能在教育領域的應用已經引起高度重視。文章分析了人工智能對教育創(chuàng)新的影響，研究了在線教學平臺演變歷程。研究發(fā)現(xiàn)：在線教學平臺在人工智能背景下將向著功能完備化、定位精準化、管理集成化與全面化的趨勢發(fā)展，預測將會出現(xiàn)開放聯(lián)通的教務系統(tǒng)、學生行為捕捉與分析系統(tǒng)、智能在線教育生態(tài)系統(tǒng)以及其他智能教學工具等，使得在線教育活動體現(xiàn)智能化、個性化，深化學習內容的交互性，提高教育管理的科學性與準確性。

關鍵詞：人工智能;在線教學平臺;教育創(chuàng)新

中圖分類號：434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2020）15-0040-04

人工智能作為一項顛覆性技術，正在深刻改變著人類社會。為把握人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇，國務院于2017年7月發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出要發(fā)展智能教育，利用人工智能技術推動人才培養(yǎng)方式、教學方法改革。2018年4月，教育部印發(fā)《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，提出要推動智能教育發(fā)展，探索基于人工智能的新教學模式，重構教學流程，建立多維度綜合性智能評價，推動學校治理方式變革，創(chuàng)新服務供給模式等。人工智能在教育領域的應用，已經引起高度重視，有關這方面的研究備受關注。[1-2]

教育是一種培養(yǎng)人的社會活動，如何培養(yǎng)人容易受到技術的影響。[3]因互聯(lián)網(wǎng)技術進步而發(fā)展起來的在線教育，以其突破時空限制、教學資源豐富、教學工具多樣化等優(yōu)勢，逐漸成為繼課堂面授之后重要的教育活動。作為在線教育重要載體的在線教學平臺，是在線教育活動發(fā)生的場所，人工智能對在線教育的影響將主要體現(xiàn)在在線教學平臺中。因此對人工智能背景下在線教學平臺的研究，對于推動教育與人工智能深度融合應用具有重要意義。本文分析了人工智能對教育創(chuàng)新的影響，研究了在線教學平臺演變歷程，探討了人工智能背景下在線教學平臺的發(fā)展趨勢及應用構想，以期為在線教學平臺的設計提供參考。

一、人工智能與教育創(chuàng)新

近年來，云計算、大數(shù)據(jù)、機器學習、自然語言處理、AR/VR、生物特征識別、知識圖譜、計算機視覺等人工智能關鍵技術的快速發(fā)展，推動著教育領域經歷深層次的變革。具體包括：教育大數(shù)據(jù)驅動著教育研究從經驗主義向數(shù)據(jù)主義和實證主義發(fā)展;對學習者行為的智能化分析，可為學習者提供個性化學習內容、學習路徑和學習模式;智慧教學工具將教師從繁瑣、機械的重復性教學工作中解脫出來，使教師更關注學生情感和價值觀培養(yǎng);人工智能融入教育場景，使得教育過程的關鍵業(yè)務流程化、場景智能化，提高了教師和學生的效率，創(chuàng)新教育生態(tài)，有助于培養(yǎng)適應社會發(fā)展的創(chuàng)新人才等。人工智能推動教育創(chuàng)新達到新的高度。

1.人工智能提高教育管理的科學性、準確性

反饋是管理目標達成的一個重要條件，傳統(tǒng)高校教育管理反饋依賴于固定周期的檢查、考核、評比等，遠時反饋特點突出，及時反饋不足。[4]人機交互技術的發(fā)展，使得教育反饋的渠道變多，反饋的時效性更強，語音交互、體感交互甚至腦機交互等技術，使得教育管理的反饋方式更多元化、更深入。高校學生在日常學習、生活中產生的選課、借閱、消費卡等數(shù)據(jù)，成為高校開展思政教育工作的數(shù)據(jù)來源，可據(jù)此分析學生的在校行為，預警學生可能發(fā)生的行為。[5]可獲得的反饋內容增多、時效增強，可以及時了解教育活動的開展情況以及學生的反應，并據(jù)此提出有針對性的解決方案，提高了教育管理的科學性與準確性，使對學生進行個性化教育管理變成可能。

2.人工智能促進教學活動的智能化、自組織性

在人工智能背景下產生的智適應學習平臺，以學習者為中心，動態(tài)識別學習者的認知能力、學習狀態(tài)等個性化特征，實現(xiàn)學習資源、學習路徑的智能化推薦。[6]智適應學習平臺根據(jù)學生學習行為數(shù)據(jù)的分析結果，將學生與學習資源之間建立起聯(lián)系，實現(xiàn)了學習現(xiàn)狀的快速定位，未來學習內容的智能推薦與呈現(xiàn)，使教學活動更加智能化，更符合學生的需求。學生在智適應學習平臺中將自我決定和控制學習的活動，這與教師要求下開展學習活動相比，具有更強的自組織性，引導學生進行自我約束和自我規(guī)劃，進一步發(fā)揮出學生的學習主體作用。

3.人工智能深化學習內容的可視化、交互性

VR技術通過計算機系統(tǒng)和傳感器技術模擬出可交互的虛擬世界，并允許學習者對虛擬世界中的物體進行操作，提供視覺、聽覺、觸覺等多維感官的感知與反饋，使學習者的體驗更直觀，并獲得傳統(tǒng)學習內容呈現(xiàn)方式無法實現(xiàn)的學習體驗。AR技術則將現(xiàn)實世界與虛擬世界相融合，實現(xiàn)虛實相互補充，提供超越現(xiàn)實觀感的體驗。[7]VR/AR技術為學生創(chuàng)設逼真的可視、可交互的學習內容，給學習者以沉浸式學習體驗，有助于人類認識真實世界和未知世界，實現(xiàn)了學習內容與學習者之間的單向輸出到兩者雙向交互的深層跨越。

4.人工智能深化學習環(huán)境的多元化、泛在性

人工智能背景下，學習環(huán)境的設計從工具性思維轉向人工智能思維，關注對認知過程的追蹤和評估，并促使知識學習的發(fā)生，從課堂向知識產生和應用場景轉移。[8]借助自然語言處理、計算機視覺等技術以及智能感知與交互設備，為學習者創(chuàng)設知識產生和應用的場景，并允許學習者隨時隨地在此場景中進行多維交互，使知識學習能夠擺脫時空的限制，通過多元化的場景來完成并提升學習體驗，有利于知識的掌握與遷移。除創(chuàng)設學習環(huán)境外，人工智能應用還可將生活場景轉變?yōu)閷W習環(huán)境，為該場景精準地提供學習內容，使學習能夠無處不在。

二、在線教學平臺的演變

在線教學平臺又稱為學習管理系統(tǒng)或網(wǎng)絡學習平臺，具有教學、學習、管理等功能，可用于發(fā)布學習資源和任務，實現(xiàn)師生、生生間的協(xié)作交流。

1.在線教學發(fā)展階段

在線教育的發(fā)展始于20世紀90年代末期，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的突飛猛進，在過去的二十多年間經歷了四個發(fā)展階段：在線學習資源管理與服務階段、基于學習過程管理的網(wǎng)絡化教學階段、任務化的在線開放課程學習階段、線上線下有機結合的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧課堂階段。上述各階段的在線教學平臺，分別具有以資源展示為主、重視學習過程管理、將學習任務與教學管理相結合、多終端與多場景的特點。[9]

2.不同階段網(wǎng)絡學習平臺對比

胡立如等從軟件進化的視角，對在網(wǎng)絡學習平臺的演變歷程與趨勢予以分析，認為不同階段網(wǎng)絡學習平臺的對比如表1所示。其預測了在線教學平臺將向整合型學習平臺（Integrated Learning Platform）發(fā)展的趨勢，這一階段的在線教學平臺不再局限于對學習的管理，更致力于對學習的服務與提升，實現(xiàn)外部資源與功能的整合，為學習者提供個性化的學習體驗和一站式的學習服務。[10]

3.下一代學習管理系統(tǒng)

建構主義學習理論、能力本位教育思想促使教育日益關注學習和學習者，同時越來越多數(shù)字原住民成為在線學習者，他們對在線教學平臺有著新的訴求。當前學習管理系統(tǒng)已無法滿足學習者、教師、教育機構的多元化需求，下一代學習管理系統(tǒng)（Next-Generation Learning Management System，NGLMS）吸引了教育界的目光，它是指支持個性化、滿足通用設計標準，并在形成性學習評估中發(fā)揮更大作用的靈活學習空間，包括五個核心要素：互操作性和集成;個性化;分析、建議和學習評估;協(xié)作;無障礙性和通用設計。[11]下一代學習管理系統(tǒng)是一個數(shù)字化組件集群，而不是單個大型應用程序，它所構建的是在線教學的生態(tài)系統(tǒng)，通過遵守技術和其他方面的共同標準，使多樣性成為可能。

縱觀在線教學平臺的演變歷程，發(fā)現(xiàn)在線教學平臺正在朝著個性化、多場景、多終端、注重學習體驗、通用化、集群化、多樣化等方向發(fā)展。

三、人工智能背景下在線教學平臺的發(fā)展趨勢

人工智能推動教育創(chuàng)新，促使在線教育產生新形態(tài)。為適應在線教育在教育管理、教學活動、學習內容、學習環(huán)境等方面的新特征，在線教學平臺需革新理念、更新技術，發(fā)展成為人工智能背景下的智能在線教學平臺。針對信息技術與教育融合創(chuàng)新層面還需要深入研究和解決的問題，諸如在教學質量檢測與評價等方面的應用比例相對較低;缺乏知識深度理解、體驗和探究的有效工具;教育管理缺乏支撐平臺;個性化學習研究成果較少等。[12-13]本文認為人工智能背景下的在線教學平臺將在以下方面有突出表現(xiàn)。

1.在線教學平臺功能完備化

學習內容的可視化要求在線教學平臺的展示功能進一步加強，以支持各種形式的教學內容在平臺中呈現(xiàn);學習內容的交互性需要平臺提供交互接口，以實現(xiàn)學習內容與學習者之間的雙向交互;教學活動的自組織性期待平臺加強學習狀態(tài)監(jiān)控，以動態(tài)了解學生的學習狀況并及時干預;學習環(huán)境的多元化與泛在化以在線教學平臺功能完備為必要前提，以滿足學習者無時無刻的學習需求……

人工智能為教育創(chuàng)新帶來的機遇，推動著在線教學平臺的功能不斷豐富、完善，以促進學習者對知識的深度理解，保障學習者的學習體驗，推進個性化人才培養(yǎng)，實現(xiàn)多場景、多終端應用。

2.在線教學平臺定位精準化

在線教育的不斷發(fā)展，吸引了越來越多的社會力量投入到在線教學平臺的建設中，催生了來自各學科領域的形式多樣的在線教學資源，各在線教學平臺像容器一般不斷地填充資源。然而，在線教學資源的不斷增多，會使得資源的組織與排列成為教學資源效力發(fā)揮的制約因素，為充分利用在線教學資源，調動社會力量發(fā)揮其優(yōu)勢，在線教學平臺的設計將更為精準，將內容設定在某（些）專業(yè)領域，在遵守技術和其他方面共同標準的基礎上，集中做好相對應的平臺功能開發(fā)，滿足各專業(yè)學習者的學習需求，促進在線教學平臺的多樣化與“遍地開花”。

3.在線教學活動管理集成化

在線教學是圍繞教學大綱所開展的一系列在線教學活動的過程?；谠诰€教學活動流程的集成化管理思想，將通過遵守共同的標準，使眾多在線教學平臺聚合成一個可以進行互操作的平臺集群。該集群以學習者為主體，以達到在線教學目標為主線，按照在線教學活動來梳理業(yè)務流程，實現(xiàn)平臺功能，以此緩解學習者因多平臺切換、跳轉而產生的迷失感與孤獨感，實現(xiàn)學習者在平臺中無障礙地學習。教師則能夠在平臺集群里按需選擇，制定最適合的教學計劃并組織好在線教學。

4.在線教學質量管理全面化

學校教育工作的質量不僅包括學生的成績，還包括學生通過學校教育所獲得的其他素質的合格程度，這些素質深受學校環(huán)境、文化氛圍的影響。在線教育不斷發(fā)展所構建起的教育新生態(tài)，對在線學習者的影響已不僅僅體現(xiàn)在學習成績上，還體現(xiàn)在自我約束力、學習效能感、認知負荷等方面。教育大數(shù)據(jù)包括教育過程中教育相關用戶如教育管理者、教研員、教師、學生等的行為數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘與知識圖譜等人工智能關鍵技術，對教育過程相關用戶的數(shù)據(jù)進行深入分析，確立在線教學架構體系，建立起教育、教學行為和學習行為之間的聯(lián)系，有助于診斷教學問題、檢驗教學效果、科學評價教學質量、改進教學過程、促進學習者的在線學習與個人發(fā)展。在線教學平臺將關注教育過程中各環(huán)節(jié)及各用戶的數(shù)據(jù)存儲與分析，加強在線教學全面質量管理，提高教育管理的科學性。

四、在線教學平臺應用展望

從實踐應用角度來看，人工智能背景下的在線教學平臺發(fā)展趨勢，即為展望人工智能技術在在線教學平臺中的融合應用，構想有助于在線教育發(fā)展的支撐平臺。

1.開放、聯(lián)通的教務系統(tǒng)

教務系統(tǒng)是集學生、教師、課程等管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。隨著應用于在線教學過程中的軟件、工具與設備逐漸增多，組織教學過程中需要考慮的要素增多，要求教務系統(tǒng)具備開放、聯(lián)通的特點，能將教學活動過程中涉及的其他要素納入其中進行管理。例如：運用教育大數(shù)據(jù)技術打破數(shù)據(jù)孤島，將開展在線教學活動的多個平臺與教務系統(tǒng)聯(lián)通，實現(xiàn)在線學習活動的連貫性與流暢性，避免學習者迷失在各在線教學平臺間，找不到所需要的學習資源。開放、聯(lián)通的教務系統(tǒng)應當建立起在線教學身份統(tǒng)一認證機制。例如：將學生在教務系統(tǒng)的身份信息作為在線學習平臺的通用賬戶，一鍵快速登錄至各在線學習平臺中，避免因賬戶遺忘與反復登錄影響學習者的在線學習體驗與效果。

2.學生行為捕捉與分析系統(tǒng)

在線學習的個性化以對學習者學習情況的充分掌握為前提，學習者學習情況數(shù)據(jù)不僅包括在線學習活動的數(shù)據(jù)，還應當包括精神狀態(tài)、軀體狀態(tài)等反映學習狀態(tài)的數(shù)據(jù)，這些狀態(tài)在進行課堂教學時教師可以通過肉眼直接判斷，但在進行在線教學時，卻很難獲悉。通過計算機視覺、生物特征識別、人機交互等技術，借助外接或學習終端自帶的攝像頭等設備，捕捉學生行為，并對其行為數(shù)據(jù)進行分析，判斷其學習狀態(tài)，將結果反饋給教師，以便對學生適時地進行干預，或是自動開啟學習者干預機制，將結果反饋給學生，督促其做出調整。

3.智能在線教育生態(tài)系統(tǒng)

為加強在線教學全面質量管理，應當像加強實體校園建設一樣，加強學校在線教育生態(tài)建設，包括在線教育管理機制、在線教育文化、在線教學環(huán)境等的建設。在線教學平臺將不僅是在線教學活動的載體，而是逐漸演變?yōu)橐幌盗性诰€教育活動的載體，發(fā)展成為在線教育生態(tài)系統(tǒng)，在線教育活動及其相關的管理與服務都將在在線教育生態(tài)系統(tǒng)中完成，包括對教師的評價與考核、在線教務管理、在線教學文化與氛圍建設等。人機交互、云計算與大數(shù)據(jù)等人工智能技術將在構建智能在線教育生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮不可替代的作用。

除了以上支撐平臺外，在人工智能背景下，還將出現(xiàn)更多智能在線教學工具，如智能在線學伴、智能在線助教、虛擬實驗考試系統(tǒng)、學習者能力評估系統(tǒng)、體感互動系統(tǒng)等，使在線教學平臺能夠更“懂”學習者，更好地照顧學習者的學習感受，做好在線教學服務，提升在線教學效果。

五、結束語

教育的發(fā)展離不開技術的支持，人工智能技術支持下的教育創(chuàng)新將達到新的高度。在線教學平臺在人工智能背景下將向著功能完備化、定位精準化、管理集成化與全面化的趨勢發(fā)展，預測將出現(xiàn)開放聯(lián)通的教務系統(tǒng)、學生行為捕捉與分析系統(tǒng)、智能在線教育生態(tài)系統(tǒng)以及其他智能教學工具等，使得在線教育活動體現(xiàn)智能化、個性化，深化學習內容的交互性，提高教育管理的科學性與準確性。人工智能技術在在線教育平臺應用的過程中，還需要遵照安全應用的相關規(guī)定，注意保護師生的隱私和權益，在符合倫理道德的前提下，積極探索在線教育應用模式，創(chuàng)新在線教育平臺的開發(fā)和建設。

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（編輯：王曉明）