教育人工智能下高校信息化教學(xué)模式構(gòu)建研究

晉曉雨，張俊楷

（河南師范大學(xué)教育學(xué)部，河南 新鄉(xiāng)453007）

1 前言

黨的十九大以來，中國教育質(zhì)量明顯提高，教育保障條件顯著增強，信息技術(shù)的日新月異為教學(xué)方式深度變革提供了強有力的技術(shù)支持。隨著新一代智能信息技術(shù)的快速崛起，教育信息化將迎來向智慧教育轉(zhuǎn)向的新階段，教育信息化2.0也必將引起教育理念和教學(xué)模式的重大變革，成為時代提高教育水平的有效手段，實現(xiàn)以教育信息化促進教育發(fā)展的目標(biāo)[1]。2017年，國務(wù)院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃明確指出在未來教育教學(xué)中要充分利用新一代智能信息技術(shù)變革傳統(tǒng)的教育教學(xué)方式和各類人才培養(yǎng)模式，在新興智能技術(shù)的支持下構(gòu)建新型信息化教育模式體系，推動教育與智能技術(shù)深度融合[2]。

隨著人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展和教育實際的現(xiàn)實需要，教育與人工智能之間深度融合誕生了教育人工智能，為高校教育教學(xué)帶來了重大變革。教育人工智能如何促進教育信息化以帶動教育現(xiàn)代化的深入發(fā)展，如何在教育中運用好教育人工智能來促進高校教育教學(xué)和新一代智能信息技術(shù)的深度融合，共同促進教育現(xiàn)代化2035計劃成為研究的重要議題，因此研究在教育人工智能背景下對高等教育的信息化教學(xué)模式進行重新構(gòu)建具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。

2 教育人工智能內(nèi)涵

教育人工智能不是簡單的教育+人工智能，而是學(xué)習(xí)科學(xué)和人工智能技術(shù)兩個學(xué)科相結(jié)合的新興產(chǎn)物，主要指在教育教學(xué)過程中，通過人工智能技術(shù)，幫助教師、教育研究者深入理解學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的過程以及影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的因素，幫助教師合理運用人工智能技術(shù)促進教師對教學(xué)過程的靈活設(shè)計安排、促進學(xué)習(xí)者作為教育主體有效的參與教與學(xué)的過程并為促進學(xué)習(xí)者的個性化發(fā)展創(chuàng)造良好條件[3]。

教育人工智能技術(shù)能夠幫助學(xué)習(xí)者建立智能化、個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，動態(tài)分析學(xué)習(xí)者的特征，結(jié)合學(xué)習(xí)者的興趣愛好和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需要提供個性化的學(xué)習(xí)資源推送服務(wù)，借助可視化分析的方式形象表現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，實現(xiàn)基于學(xué)習(xí)過程的動態(tài)綜合化評價，幫助教育研究者、教育管理者以及教師發(fā)現(xiàn)教育規(guī)律和學(xué)習(xí)者的真實需求，根據(jù)這些需求進行精準(zhǔn)教學(xué)。

3 高校信息化教學(xué)現(xiàn)存問題分析

教育信息化促進教學(xué)方式從先教育后學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向先學(xué)習(xí)后教育、從標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)化教學(xué)、從傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)向個性化的智能學(xué)習(xí)方式、從知識傳授轉(zhuǎn)向?qū)嵺`創(chuàng)新，從而促進教與學(xué)過程的深度融合創(chuàng)新發(fā)展。信息化教學(xué)模式指在信息技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境的幫助下進行教學(xué)活動的教學(xué)組織形式[4]。研究從已有的高校信息化教學(xué)研究和實踐出發(fā)，對其現(xiàn)存的主要問題進行深入分析闡述。

3.1 學(xué)習(xí)者特征分析模糊

在教學(xué)的課前設(shè)計階段，學(xué)習(xí)者分析結(jié)果對教師教學(xué)資源的選擇具有很大的影響作用，同時，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)結(jié)果等都有很大的影響作用。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師通常是基于經(jīng)驗的分析學(xué)習(xí)者特征，無法考慮到所有學(xué)習(xí)者。教師的教學(xué)資源是面向大多數(shù)人適用的資源，這會產(chǎn)生學(xué)習(xí)資源不能滿足學(xué)習(xí)者或者學(xué)習(xí)者不能理解學(xué)習(xí)資源的情況，教師在教學(xué)中忽視了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績下降。

3.2 信息化教學(xué)缺乏有效性

在教學(xué)中，教師運用信息技術(shù)進行的教學(xué)活動與傳統(tǒng)教學(xué)相比缺乏有效性[5]。一方面教師更多的只是將其用作演示工具，沒有充分利用信息技術(shù)實現(xiàn)教學(xué)過程的師生交互，沒有調(diào)動學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性；另一方面，教師過度強調(diào)使用新的技術(shù)，在使用信息技術(shù)進行教學(xué)時不考慮真實情景的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)者需要，從而出現(xiàn)信息技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)實際脫軌、未很好發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢解決好教育教學(xué)問題等現(xiàn)象。此外，教師教學(xué)的過程是教學(xué)目標(biāo)實現(xiàn)的過程，因此教師應(yīng)該充分考慮教學(xué)目標(biāo)和技術(shù)應(yīng)用的情境，切實利用好信息技術(shù)進行信息化教學(xué)，提高教學(xué)的有效性。

3.3 教育評價體系不完善

高校教育評價體系在近年來不斷深化改革創(chuàng)新，但就智能技術(shù)具備的巨大潛力而言，仍存在評價體系不完善、評價形式單一等問題。一方面，評價體系不完善，體現(xiàn)在未能充分收集分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，從而對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況進行全方位的跟蹤和輔導(dǎo)，僅將測試結(jié)果作為學(xué)習(xí)結(jié)果，對教師的教學(xué)未產(chǎn)生很大影響；另一方面，評價形式過于單一，只依據(jù)測試題或?qū)W習(xí)者作品進行教師評價、同伴評價和自我評價，而未以分值量化、語言點評和過程記錄等評價形式結(jié)合形成綜合學(xué)習(xí)評價報告。

4 教育人工智能下高校信息化教學(xué)模式構(gòu)建

教與學(xué)的發(fā)生不僅僅只有知識傳授過程，而應(yīng)該是一個學(xué)習(xí)系統(tǒng)，包括學(xué)習(xí)者、教師、教學(xué)資源、教學(xué)活動以及支持教學(xué)開展的教學(xué)環(huán)境。相比于傳統(tǒng)教學(xué)，教育人工智能時代，學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的各個部分都面臨著巨大的變革，技術(shù)支持對學(xué)習(xí)者行為數(shù)據(jù)進行深度分析，教師借助分析結(jié)果，制定個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)策略、個性化推薦學(xué)習(xí)資源；技術(shù)支持教師開展智慧教學(xué)和自適應(yīng)性測試評價，減少重復(fù)性工作，讓教師更好地為學(xué)習(xí)者提供個性化服務(wù)；技術(shù)支持教師根據(jù)評價結(jié)果提供學(xué)習(xí)反思，幫助學(xué)習(xí)者反思總結(jié)自己的學(xué)習(xí)，更好培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，建立終身學(xué)習(xí)型社會?？傊逃斯ぶ悄茉诮逃械娜诤蠎?yīng)用，在提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果的同時，幫助教師及時發(fā)現(xiàn)教與學(xué)中的不足，并針對學(xué)習(xí)者進行個性化指導(dǎo)。基于此，從構(gòu)建學(xué)習(xí)者特征分析模型出發(fā)，進而重新構(gòu)建高校信息化教學(xué)模式。

4.1 學(xué)習(xí)者特征分析模型

作為教學(xué)活動的參與者，學(xué)習(xí)者的個體參與程度決定學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，教師的教學(xué)方法和策略、教學(xué)資源的設(shè)計是否符合學(xué)習(xí)者的認(rèn)知很大程度上決定了學(xué)習(xí)者的參與程度。對學(xué)習(xí)者特征分析可以得知學(xué)習(xí)者的知識能力水平、學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)需要等特征，使教師根據(jù)學(xué)習(xí)者特征分析結(jié)果個性化地設(shè)計教學(xué)資源、教學(xué)過程，這樣能提高學(xué)習(xí)者的個體參與程度，對提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果具有重要意義。因此，在設(shè)計教學(xué)之前，學(xué)習(xí)者分析在整個教學(xué)中占有舉足輕重的作用。

在教育人工智能出現(xiàn)之前，教師通過經(jīng)驗、假設(shè)等對數(shù)據(jù)進行分析，選擇學(xué)習(xí)資源，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的價值未在教育教學(xué)中得到真實體現(xiàn)和發(fā)揮[6]。而如今隨著翻轉(zhuǎn)課堂等混合式信息化教學(xué)模式的普及，基于教育人工智能技術(shù)的教育數(shù)據(jù)挖掘通過收集和分析學(xué)習(xí)者的行為數(shù)據(jù)，并借助學(xué)習(xí)者特征分析模型，將海量的數(shù)據(jù)進行篩選整理為個體特征數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)過程類數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)結(jié)果類數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)情感類數(shù)據(jù)等，進而借助智能分析手段對學(xué)習(xí)者的行為數(shù)據(jù)進行更為具體的可視化分析，打造全方位、立體化的學(xué)習(xí)者特征模型，得知學(xué)習(xí)者的知識能力水平、學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)風(fēng)格等，幫助教師推送給學(xué)習(xí)者個性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)并為學(xué)習(xí)者提供精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)服務(wù)。此外，在每次教學(xué)活動結(jié)束后，教育人工智能通過分析評價學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)成果、學(xué)業(yè)情緒，將各類數(shù)據(jù)再次進行分析，為形成下一次的學(xué)習(xí)者特征分析報告進行銜接、組成學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況動態(tài)分析的過程，進而針對性地為不同學(xué)習(xí)者提供個性化的干預(yù)。

4.2 高校信息化教學(xué)模式構(gòu)建

在教學(xué)過程中，借助人工智能技術(shù)幫助教師實現(xiàn)個性化教學(xué)、自動化管理、在線測試評價。使用學(xué)習(xí)者特征分析模型發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者特征，根據(jù)學(xué)習(xí)者特征提供個性化的學(xué)習(xí)任務(wù)單和教學(xué)資源，在線學(xué)習(xí)過程教師不需要過多參與學(xué)習(xí)者自由學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)結(jié)束后反饋給教師學(xué)習(xí)問題，在學(xué)習(xí)結(jié)束后參與在線測試，教師根據(jù)測試結(jié)果提供個性化的干預(yù)和學(xué)習(xí)反饋。

課前，教師通過分析教學(xué)需求和教學(xué)內(nèi)容確定合適的教學(xué)目標(biāo)，通過采集到的學(xué)習(xí)者個體特征類型學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)等確定學(xué)習(xí)者特征，編制個性化的學(xué)習(xí)任務(wù)單、定制和推薦相結(jié)合的方式為學(xué)習(xí)者提供不同的學(xué)習(xí)資源。使用引導(dǎo)的方式激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動機向認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力的轉(zhuǎn)變，促進學(xué)習(xí)者進行自主學(xué)習(xí)和知識內(nèi)化。學(xué)習(xí)者研讀學(xué)習(xí)任務(wù)單，使用智能化推薦的教學(xué)資源進行學(xué)習(xí)，完成學(xué)習(xí)任務(wù)單的各項學(xué)習(xí)任務(wù)并參加課前測試；學(xué)生根據(jù)測試結(jié)果選擇是否補充學(xué)習(xí)資源進行學(xué)習(xí)。在線學(xué)習(xí)應(yīng)通過教育人工智能技術(shù)挖掘和評估課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)性以及學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)問題。

課中，教師首先根據(jù)課前的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的問題；其次通過教育人工智能技術(shù)完成學(xué)習(xí)者的分組，在小組學(xué)習(xí)過程中，為學(xué)習(xí)小組智能化提供學(xué)習(xí)資源，學(xué)生也可以從其他渠道獲取學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)習(xí)小組討論交流總結(jié)學(xué)習(xí)；最后，學(xué)習(xí)小組之間成果展示、匯報作品。在教育人工智能支撐下的信息化教學(xué)過程中，教學(xué)能夠更好實現(xiàn)“主導(dǎo)-主體”的雙主教學(xué)模式并發(fā)揮出雙主教學(xué)模式的獨特優(yōu)勢，教師作為整個教與學(xué)活動中的引領(lǐng)者、助學(xué)者、導(dǎo)學(xué)者和組織者，根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況及時給予反饋和個性化的輔導(dǎo)，引領(lǐng)學(xué)習(xí)者按照教學(xué)目標(biāo)和個性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)進行教育教學(xué)，組織學(xué)習(xí)者更好地參與課堂教學(xué)活動，并在活動中通過智能化的推薦幫助學(xué)習(xí)者完成教學(xué)活動；學(xué)習(xí)者是整個教與學(xué)過程的重要參與者和主體，在教育人工智能支持下的智能化教學(xué)環(huán)境中進行個性化的學(xué)習(xí)，完全參與到教學(xué)過程中，利用適應(yīng)性的教學(xué)資源和針對性輔導(dǎo)對教學(xué)內(nèi)容進行更好的內(nèi)化吸收，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況能夠?qū)φn堂教學(xué)產(chǎn)生反饋，從而使課堂教學(xué)更加靈活多變。

課后，利用教育人工智能記錄并分析所得到的整個教學(xué)過程的有效數(shù)據(jù)，對整個教學(xué)過程進行反思評價，并且及時將結(jié)果反饋給師生雙方，促進教學(xué)活動建設(shè)。教育人工智能技術(shù)收集、分析學(xué)生在課前、課中、課后學(xué)習(xí)的整個過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，為教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)提供精準(zhǔn)的評估，以便于教師對整個教學(xué)過程進行評價、提供合適的學(xué)習(xí)反饋與干預(yù)，并為下一次教學(xué)和學(xué)習(xí)者分析提供參考。分析學(xué)生學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的各種過程性數(shù)據(jù)，能夠發(fā)揮技術(shù)自身的優(yōu)勢，切入教育教學(xué)問題所在，幫助教師更好地評估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程并預(yù)測學(xué)習(xí)者未來的學(xué)業(yè)表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者知識內(nèi)化過程中的潛在問題[7]，幫助教師反思教學(xué)活動，進而對學(xué)習(xí)者的薄弱環(huán)節(jié)做出針對性補充教學(xué)和輔導(dǎo)。

5 總結(jié)與展望

教育人工智能背景下的信息化教學(xué)收集學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)，通過學(xué)習(xí)者特征分析模型對學(xué)習(xí)者進行特征分析，在評價過程中注重對整個學(xué)習(xí)過程的評價。在教育人工智能背景下重新構(gòu)建信息化教學(xué)模式，為高校教育教學(xué)提供了更廣闊更智能化的教學(xué)環(huán)境、更多樣更個性化的教學(xué)活動，促進教育信息化的快速發(fā)展，進而為教育現(xiàn)代化2035作出理論研究貢獻。

教育人工智能和高校信息化教學(xué)的深度融合終將成為教育教學(xué)的新態(tài)勢，實現(xiàn)智能化、個性化、自主化的教與學(xué)模式和人才培養(yǎng)模式也是教育信息化的迫切需要。在教育領(lǐng)域應(yīng)用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)高校信息化教學(xué)模式的更新。作為教育信息化的重要推動力，教育人工智能背景下高校信息化教學(xué)模式的創(chuàng)新發(fā)展不是立刻就能實現(xiàn)的，不僅需要教育人工智能技術(shù)與教育教學(xué)實際深度融合，更需要政策、學(xué)校、教師以及學(xué)習(xí)者的共同努力，并在教學(xué)實踐中不斷完善更新。