大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)驅(qū)動下開放教育教學(xué)改革探究

席 亮

（上海市普陀區(qū)業(yè)余大學(xué)，上海開放大學(xué)普陀分校，上海 200062）

一、研究背景

近年來，我國深化教育改革，加快教育現(xiàn)代化，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化改造。大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)正逐漸與各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合，改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。教育部的《教育信息化2.0 行動計劃》提出，以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為基礎(chǔ)，依托各類智能設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范，推動新技術(shù)支持下教育的模式變革和生態(tài)重構(gòu)[1]。

首屆中國智能教育大會的召開，再次證明了教育領(lǐng)域需要緊跟人工智能的發(fā)展趨勢。人工智能在深度學(xué)習(xí)、人機(jī)合作、自動控制等方面呈現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢，為教育行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。目前，在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，學(xué)者著力研究教育教學(xué)工作中如何充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)和人工智能的技術(shù)優(yōu)勢，使新技術(shù)與教育實(shí)現(xiàn)深度整合。

開放教育是成人繼續(xù)教育的重要組成部分，其借助現(xiàn)代信息技術(shù)作為輔助教學(xué)工具，并通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)的深度融合來促進(jìn)自身的發(fā)展，主要體現(xiàn)為辦學(xué)理念和辦學(xué)模式的創(chuàng)新。由于開放教育的對象為在職成人學(xué)習(xí)者，這使得開放教育比傳統(tǒng)的普通全日制高校更容易受到新技術(shù)的影響。開放教育的管理者應(yīng)該率先主動、自覺研究這種影響與變化，并思考應(yīng)對策略[2]。但是，目前對開放教育的研究，主要還停留于信息技術(shù)1.0 時代，更多的集中于對傳統(tǒng)廣播電視大學(xué)的功能和業(yè)務(wù)進(jìn)行升級拓展等，較少有研究新技術(shù)對開放教育教學(xué)模式帶來的巨大影響。綜上，探究大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)驅(qū)動下開放教育教學(xué)模式的變革有著重要意義。

二、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的功能優(yōu)勢

大數(shù)據(jù)技術(shù)是指通過采集海量數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計和分析，挖掘出其深層次的潛在規(guī)律，輔助管理者做出判斷與決策。隨著開放教育信息化建設(shè)的大力推進(jìn)，各種信息系統(tǒng)、學(xué)習(xí)平臺、智慧教室等積累了大量的數(shù)據(jù)資源，教學(xué)過程高度數(shù)據(jù)化的。大數(shù)據(jù)技術(shù)將幫助教育管理者制定更加科學(xué)的決策，更加客觀地評價教育質(zhì)量和辦學(xué)水平，推動區(qū)域教育資源的優(yōu)質(zhì)化、均衡化發(fā)展，提升整體教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的差異化、個性化發(fā)展。通過對教育大數(shù)據(jù)的挖掘和分析，發(fā)現(xiàn)教育教學(xué)環(huán)節(jié)中隱藏的潛在信息，幫助教師客觀、全面地了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)需求，進(jìn)而有針對性地優(yōu)化和改進(jìn)教學(xué)方法，滿足學(xué)習(xí)者個性化需求，實(shí)現(xiàn)因材施教。

大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以為教育科研及各級各類教育評估提供重要的量化數(shù)據(jù)，幫助管理者監(jiān)控教學(xué)過程、優(yōu)化管理體系、完善考核評價，為學(xué)校強(qiáng)化內(nèi)涵、補(bǔ)齊短板、高質(zhì)量全面發(fā)展提供有效輔助[3]。因此，很多高校很重視教育數(shù)據(jù)的收集和整理，以便更好地服務(wù)教育教學(xué)管理，從而提高整個學(xué)校的核心競爭力。

得益于語音識別、圖像識別、語言翻譯、計算機(jī)視覺、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人等領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展，人工智能技術(shù)有了實(shí)質(zhì)性的飛躍。人工智能正潛移默化地影響整個社會，這種影響導(dǎo)致人工智能不再僅停留于理論研究層面，而是可以應(yīng)用于各類具體產(chǎn)品和服務(wù)中，改變著每一個普通人的生活方式。

目前，人工智能在教育領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，例如各種考試系統(tǒng)、測評軟件、學(xué)校管理、教育決策與評估等。基于人工智能技術(shù)的自適應(yīng)在線學(xué)習(xí)平臺能夠收集學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)程中的各項數(shù)據(jù)，分析學(xué)員的學(xué)習(xí)軌跡、學(xué)習(xí)習(xí)慣和薄弱環(huán)節(jié)，有針對性地為其提出建議。在教育領(lǐng)域內(nèi)，基于人工智能技術(shù)的專家系統(tǒng)也得到了廣泛應(yīng)用。它的特點(diǎn)表現(xiàn)為出色的計劃和診斷功能，目前的應(yīng)用主要集中在遠(yuǎn)程教育。在學(xué)員學(xué)習(xí)的過程中，通過高清晰攝像頭觀察學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的狀態(tài)，分析學(xué)員的動作和面部表情，實(shí)現(xiàn)對學(xué)員整個學(xué)習(xí)過程的監(jiān)測，進(jìn)而通過智能助理機(jī)器人對學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行綜合評判，能對學(xué)員整個學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)狀態(tài)的客觀評價，并據(jù)此為其安排相適應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

三、人工智能時代教學(xué)模式的特點(diǎn)

在大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)驅(qū)動下，開放教育的教學(xué)模式將發(fā)生許多變革，學(xué)員的學(xué)習(xí)將以網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)為主，傳統(tǒng)的面授教學(xué)起到輔助支持作用，網(wǎng)上的學(xué)習(xí)資源以名師制作的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源為主。人工智能機(jī)器人可以幫助學(xué)員設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)和計劃，對學(xué)員的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤和評價，并給出有價值的建議。具體來說，智能教育的教學(xué)模式包含五個基本特性。

（一） 學(xué)習(xí)資源的優(yōu)質(zhì)化

智能教育時代在線學(xué)習(xí)發(fā)揮重要的作用，學(xué)員可以便捷地選擇、瀏覽豐富的學(xué)習(xí)資源，與此同時地域性差別帶來的影響將越來越小，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)員同樣能獲取到優(yōu)秀教師的教學(xué)視頻和遠(yuǎn)程輔導(dǎo)。普通高校的專、兼職教師制作的學(xué)習(xí)資源只要足夠優(yōu)秀，同樣會得到廣泛認(rèn)可。不同地域、不同學(xué)校的學(xué)員能共享到優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源。

（二） 學(xué)習(xí)方式的泛在性

智能教育時代時間、地域、教室的界限將被打破，無處不在的泛在學(xué)習(xí)將能夠?qū)崿F(xiàn)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求將得到滿足，可以在所需要的地方、時刻、設(shè)備得到其想要的信息。學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中，能夠得到智能學(xué)習(xí)助理的廣泛幫助，也能夠便捷地和教師展開交流互動，進(jìn)行泛在學(xué)習(xí)。

（三） 學(xué)習(xí)過程的個性化

在大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的助力下，學(xué)員的學(xué)習(xí)過程具有明顯的個性化特征，教師的差異化教學(xué)、精準(zhǔn)化教學(xué)成為可能。智能化在線學(xué)習(xí)平臺可以記錄每一位學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度、了解學(xué)員的學(xué)習(xí)習(xí)慣、發(fā)現(xiàn)學(xué)員學(xué)習(xí)過程的薄弱環(huán)節(jié)。教師可根據(jù)學(xué)員的具體特征為其推送個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，定制個性化的學(xué)習(xí)過程。

（四） 學(xué)習(xí)軌跡的可視化

智能在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，把學(xué)習(xí)過程中實(shí)時捕捉的各項具體數(shù)據(jù)以可視化圖表的形式精準(zhǔn)提供給學(xué)習(xí)者本人和教師。學(xué)員可以通過平臺迅速了解學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，找出自己的薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對性地進(jìn)行改進(jìn)。教師能夠清晰地掌握學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度，找出問題的根源，并對其進(jìn)行輔導(dǎo)。

（五） 學(xué)習(xí)評價的數(shù)據(jù)化

由于智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)記錄了學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的數(shù)據(jù)，因此，可以生成出精確的、量化的學(xué)習(xí)綜合評價報告。量化的學(xué)習(xí)綜合評價報告可以對每一位學(xué)習(xí)者掌握知識的程度予以描述，從而對學(xué)習(xí)者作出客觀的評價。此外，量化的學(xué)習(xí)綜合評價報告也能夠便捷的幫助學(xué)習(xí)者本人找出差距和不足，進(jìn)而在下一階段學(xué)習(xí)中予以彌補(bǔ)和改進(jìn)。

四、人工智能時代開放教育教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變

伴隨著基于機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識別、人臉識別、計算機(jī)視覺等人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及基于云技術(shù)和云服務(wù)的數(shù)字化教育資源日益豐富，開放教育的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺和移動網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺共同形成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的開放式全媒體學(xué)習(xí)環(huán)境，構(gòu)成新型的智能學(xué)習(xí)模式。學(xué)員可以便捷地獲取豐富的線上學(xué)習(xí)資源，可在課堂內(nèi)外即時與教師、同學(xué)對話交流。智能在線學(xué)習(xí)平臺將記錄學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的全過程，更能夠支持即時獲取，留存學(xué)習(xí)軌跡。

開放教育不再局限于實(shí)體學(xué)校的培養(yǎng)任務(wù)，而是線上網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與線下面授課堂相結(jié)合的混合學(xué)習(xí)模式；不再以線下面授課堂為主導(dǎo)，而是以線上個性化的在線學(xué)習(xí)為主導(dǎo)，線下面授輔導(dǎo)為有效補(bǔ)充；不再局限于傳統(tǒng)的教室，而是基于PC和各種移動終端設(shè)備打造無界限的虛擬教育空間；不再局限于既定的統(tǒng)一課程，而是學(xué)習(xí)者根據(jù)自身個性化需求自主選擇課程學(xué)習(xí)，包括選擇不同的課程和不同的課程模塊組合。

但是，開放教育的在線課堂，還應(yīng)配備有線下的實(shí)體教室，實(shí)體教室轉(zhuǎn)變成配備了各種信息設(shè)備的多功能智慧教室。智慧教室中除了能夠便捷地選擇、展示各種學(xué)習(xí)資源外，更集成了大量高清攝像頭和靈敏傳感器，一旦學(xué)員的注意力發(fā)生轉(zhuǎn)變，智能分析系統(tǒng)能夠反饋給授課教師，幫助教師及時調(diào)整課堂教學(xué)的節(jié)奏和內(nèi)容。同時整個面授教學(xué)過程的合理性和有效性能夠被分析，使量化評價面授教學(xué)過程更加清晰。

可以預(yù)見，今后開放教育的整體功能結(jié)構(gòu)將發(fā)生許多變化。學(xué)生可以在家里通過網(wǎng)絡(luò)接受互動式的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)校不再是純粹講授學(xué)習(xí)內(nèi)容的空間，未來學(xué)習(xí)者更多的是在學(xué)校里討論學(xué)習(xí)中存在的疑惑和困難，并分享學(xué)習(xí)帶來的愉悅[4]。

五、人工智能時代教學(xué)管理者角色的轉(zhuǎn)變

大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)驅(qū)動下的智能教育時代將會出現(xiàn)“人工智能教師”。“人工智能教師”可通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，采集學(xué)員整個學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù)，實(shí)時掌控學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)狀態(tài)，對學(xué)員的學(xué)習(xí)軌跡進(jìn)行全面仿真，通過數(shù)據(jù)精確了解、評價學(xué)員的學(xué)習(xí)過程，并根據(jù)分析報告對學(xué)員的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行有效指導(dǎo)?；谌珜W(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的智能教育平臺，不僅可以幫助教師完成大部分常規(guī)、繁瑣的工作，有效減輕教師的工作量，還能擔(dān)負(fù)起基于云的智能助理角色，進(jìn)行輔助教學(xué)。

智能教育時代背景下，教師的角色和作用會發(fā)生轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的知識“搬運(yùn)工”轉(zhuǎn)變成學(xué)生學(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)者[5]。單純的課堂講解將不再是教師的主要工作，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源以及人工智能教師將成為知識傳授的主力軍，智能教學(xué)平臺還可以幫助教師完成批改作業(yè)、信息整理收集、數(shù)據(jù)分析等工作。教師將作為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的組織者、道德品質(zhì)和政治素養(yǎng)的引領(lǐng)者，以及高質(zhì)量學(xué)習(xí)資源的制作者[6]。

大數(shù)據(jù)、人工智能時代對開放教育的教學(xué)管理、教學(xué)輔助人員的信息化素質(zhì)要求將會更高，特別是在信息技術(shù)的理解和應(yīng)用方面。教學(xué)管理者需要結(jié)合開放教育的特色，研究、尋找“智能教育+開放教育”的切入點(diǎn)，對教學(xué)模式、智能學(xué)習(xí)平臺、教師的輔助支持等進(jìn)行頂層設(shè)計和系統(tǒng)規(guī)劃，推動開放教育向智能化方向發(fā)展。教學(xué)輔助人員中需要有人工智能技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊和課程教學(xué)設(shè)計團(tuán)隊，研發(fā)團(tuán)隊的工作是根據(jù)學(xué)校及學(xué)生的實(shí)際情況定制開發(fā)智能化學(xué)習(xí)平臺，教學(xué)設(shè)計團(tuán)隊將開展多元化設(shè)計，開發(fā)與維護(hù)教學(xué)資源，將學(xué)習(xí)平臺和教師的輔助支持融為一體，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢[7]。

綜上所述，在快速發(fā)展的大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)有力推動下，“智能+教育”將成為教育領(lǐng)域的新趨勢。開放教育作為成人繼續(xù)教育提升方式之一，在大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)的驅(qū)動下，其功能定位和教學(xué)模式都將發(fā)生變革。學(xué)校成為學(xué)員答疑解惑、交流分享的公共空間。智能化在線學(xué)習(xí)平臺將提供智能化、多場景應(yīng)用的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，擔(dān)任智能教學(xué)助理的機(jī)器人在學(xué)員的線上學(xué)習(xí)過程中將發(fā)揮重要作用。教師的工作方式將出現(xiàn)較大改變，主要任務(wù)不再是單純的課程講授。學(xué)員的學(xué)習(xí)過程將更加個性化，學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)途徑將更加便捷和多樣化。開放教育從業(yè)者唯有不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)、接觸新思想、探索新模式才能夠適應(yīng)智能教育時代的來臨。