“雙減”背景下自適應學習系統(tǒng)的應用價值探討

陸其中

上海市電化教育館

一、 引言

“因材施教”可謂是教育界的夢想。具體來講，“因材施教”又可分為“對個體的”和“對群體的”。對個體來說，就是提供適合這個人的教育；對群體來說，就是提供適合群體中每個人的教育。兩者在難度上有著較大的差別。隨著教育學龐大體系的發(fā)展，我們在向這個夢想一步一步靠近，可是夢想似乎一直近在眼前，卻又不可觸及。究其原因，其一，我們未能足夠了解人、了解教育，我們不知道“因材施教”的“教”應該是怎樣的；其二，我們看不清人，也看不清教育的過程，也就是沒有足夠合適的測量手段；其三，我們不知道要如何達到“因材施教”的“教”的目標和水準；其四，即使有優(yōu)秀的教師憑借自己的經驗，在一定程度上達成了以上三點，我們也沒有足夠多的優(yōu)質教育資源來復制這樣的經驗。在這樣的背景下，隨著信息技術與教育科學的進步，自適應學習系統(tǒng)被研發(fā)出來。

同時，近年來，隨著內卷化加劇，教育競爭也普遍前移到了基礎教育階段。學校教育資源不足、校外補習班泛濫、“唯分數(shù)”、“唯升學”等情況，最終讓教育競爭陷入軍備競賽般的“囚徒困境”中，家長與學生負擔日益增加，苦不堪言。在此背景下，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《關于進一步減輕義務教育階段學生作業(yè)負擔和校外培訓負擔的意見》（以下簡稱“雙減”），并且前所未有地在全國各地大力施行。各地遵照中央的要求，積極配合，制定了各地“雙減”執(zhí)行條例，積極響應中央政策并貫徹落實，可見從中央到地方的決心與力度。

二、“雙減”政策的制定背景及目標

近年來，教育競爭逐漸遷移到基礎教育階段，大有人人都補課之勢。家庭教育支出增加，其他方面支出被擠壓，校外培訓負擔成為提升家庭生活幸福指數(shù)的障礙。在“全民補課”的氛圍下，應試教育的傾向進一步加重，素質教育難以發(fā)展。學生缺少時間進行體育鍛煉，對于學生的成長發(fā)展也是不利的。同時，校外培訓機構的盛行，也在一定程度上影響了學校的教育秩序，破壞了教育生態(tài)。應試教育氛圍的渲染背離了我國教育的總體規(guī)劃，也與構建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系相違背。

因此，從國家整體教育發(fā)展、學生發(fā)展、家庭負擔的角度而言，當今的教育生態(tài)都必然需要被修復。“雙減”政策就是在此背景下被提出，其總體的工作目標包括：學校教育教學質量和服務水平進一步提升，作業(yè)布置更加科學合理，學校課后服務基本滿足學生需要。其具體目標包括：全面壓減作業(yè)總量和時長，減輕學生過重的作業(yè)負擔；大力提升教育教學質量，確保學生在校內學足學好。其中，具體又提及鼓勵布置分層作業(yè)、彈性和個性化作業(yè)，堅決克服機械、無效作業(yè)，杜絕重復性、懲罰性作業(yè)；整體提升學校辦學水平，加快縮小城鄉(xiāng)、區(qū)域、學校間教育水平差距［1］。

不難看出，“雙減”政策的核心要求可以概括為“減負”與“增效”。從傳統(tǒng)教學視角審視，這似乎是一對矛盾體。如何做到對每名學生的學情科學評測，掌握全面精準的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)因人施教？僅憑有限的教學資源，靠傳統(tǒng)經驗支撐的教學模式是很難實現(xiàn)的。這是擺在學校、教師面前的現(xiàn)實問題，而又恰與自適應學習系統(tǒng)的理念高度契合。

三、 自適應學習系統(tǒng)概述

（一） 自適應學習的內涵

自適應學習（adaptive learning），又稱“適應性學習”。自適應學習系統(tǒng)的“自適應”源自沃特曼（Waterman）在20世紀70年代提出的“自適應產生式系統(tǒng)”概念。自適應產生式系統(tǒng)是一種計算機程序，能在解決問題的過程中，構建新的產生式規(guī)則，并且把規(guī)則加入本身的系統(tǒng)，從而能更加靈活有效地解決問題，進而在解決問題的過程中促進自身“成長”［2］。自適應學習有兩個內涵：一是指人的學習模式中存在一種“自適應學習模式”［3］；二是指應用于計算機輔助教學領域，幫助學生學習的“自適應產生式系統(tǒng)”，也就是“自適應學習系統(tǒng)”。準確地說，自適應學習系統(tǒng)是“為學習者提供智能化的學習環(huán)境、標簽化的學習資源，能根據(jù)學習者的學習特點，為學習者個人量身定制學習策略或內容的，讓學習者在學習環(huán)境中與學習資源互動，從而實現(xiàn)知識、技能、能力成長的計算機輔助學習系統(tǒng)”［4］。

自適應學習系統(tǒng)經過了幾十年的發(fā)展，大致可以分為三個等級：基于人工的自適應、基于計算機編程的自適應、基于人工智能的自適應［5］?；谌斯さ淖赃m應，需要大量人力介入，如統(tǒng)計、分析、策略調整等要由人力來完成?；谟嬎銠C編程的自適應，可以區(qū)分為非精準測量的、精準測量的（如使用了高級測量算法的）?；谌斯ぶ悄艿淖赃m應，可以分為初級自適應、高級自適應。現(xiàn)在，通常基于人工智能的自適應系統(tǒng)被稱為“智適應學習系統(tǒng)”，下文會具體論述。

（二） 自適應學習的相關概念

自適應學習的相關概念有自適應測試、智適應學習，個性化學習、自主學習，學生中心主義、學習中心主義。

測試是教學過程中的重要環(huán)節(jié)。自適應測試（adaptive test）是自適應學習的前身，最早源自智力量表?，F(xiàn)在主要結合計算機，用于語言能力測試，其產生目的是“因人施測”“提高測試效率、精度”。最早的“適應性測試”（tailored testing）由于沒有使用計算機輔助，還不足以“自適應”。后來隨著計算機技術的廣泛應用，誕生了計算機自適應測試（computer adaptive testing， CAT），現(xiàn)在所說的自適應測試，默認就是計算機自適應測試。在國外，計算機自適應測試（CAT）已廣泛應用，最出名的是（美國等國家）研究生入學資格考試（GRE） 和對非英語國家留學生的英語考試（TOEFL），國內的研究起步相對晚些。

智適應學習（intelligent adaptive learning）是自適應學習的下位概念，也是各種自適應學習類型中的高級形態(tài)（不是每個領域都有高級形態(tài)）。目前，國內較為典型的智適應學習平臺較少。

“個性化學習”“自主學習”與自適應學習關系密切。個性化學習是使用自適應學習系統(tǒng)的形態(tài)與結果。自適應學習系統(tǒng)研發(fā)之初，目的之一就是為學生提供更為個性化的、適應學生學情的教育。自主學習是自適應學習系統(tǒng)常用的學習模式——即使教師在過程中進行干預，學生也有很強的自主性。

學生中心主義是自適應學習系統(tǒng)的設計前提。學習中心主義是自適應學習系統(tǒng)的技術特點?；趯W生中心主義，自適應學習系統(tǒng)充分地相信學生具備自主學習的潛力，在學習過程中以自主學習的模式為主。在學習內容規(guī)劃的過程中，也以學生個體的學習數(shù)據(jù)為依據(jù)，而不是以班級集體的學習數(shù)據(jù)為依據(jù)。自適應學習系統(tǒng)中，學習中心主義則體現(xiàn)在學習內容的規(guī)劃依據(jù)是來自學生學習的具體情況與所學習的知識原本的知識結構，而不是來自課本的預設。自適應學習系統(tǒng)對學習內容的設置，是同時具有高生成性、高預設性的，而其生成性遠高于傳統(tǒng)教學，因而相對于課本來說，像是一種“亂序教學”，實際上這卻是自適應學習系統(tǒng)根據(jù)學生所學知識的結構與學生的情況規(guī)劃出的最好的學習路徑。

（三） 自適應學習與傳統(tǒng)教學的差異

自適應學習的主要過程與教師教學類似，各環(huán)節(jié)一一對應。然而，二者在教學理念上卻有著本質的不同。教師教學更多的是基于經驗，“先教后學”，以教師為教學主體；而自適應學習是基于算法與數(shù)據(jù)，“先學后教、以學定教”，以學生為教學中心，教師在教學中趨于從屬地位。自適應學習所帶來的變化是顯著的。

自適應學習系統(tǒng)與教師教學過程及策略的對照如圖1所示。教師傳統(tǒng)教學流程與自適應學習流程的特征對比如表1所示。以圖1中各環(huán)節(jié)對比為例，環(huán)節(jié)①中，教師“初步了解學生情況”并不能對每個學生的每個方面都了解得面面俱到，而自適應學習系統(tǒng)作為程序，其對應的“自適應測評”可以顧及每一個學生，也可以提供科學化的測評，更均衡、更全面。 在環(huán)節(jié)②中，教師的“備課”對應自適應學習系統(tǒng)的“規(guī)劃學習路徑或學習內容”。教師備課是基于教學大綱、教學計劃和前一環(huán)節(jié)對學生的了解，而自適應學習是基于預設的教學路徑或根據(jù)算法演算出的最佳教學路徑， 由此就可以發(fā)現(xiàn)，自適應學習對于學習內容的排序，與傳統(tǒng)課堂教學是有差別的。 在環(huán)節(jié)③，二者教學環(huán)節(jié)的主要區(qū)別點是，使用自適應學習系統(tǒng)的學生學習自主性更強，教師主體地位更弱，更以學生為中心。值得注意的是，這里的“以學生為中心”是自適應學習技術驅動帶來的結果。 在環(huán)節(jié)④教學評價中，教師通常需要通過練習、測驗來評估教學效果，而且難以嚴謹?shù)亟y(tǒng)計，對教學效果的監(jiān)測通常也有滯后性，而自適應測評則能做到完全數(shù)字化，具有即時性。

圖1 自適應學習系統(tǒng)與教師教學過程及策略的對照

表1 教師傳統(tǒng)教學流程與自適應學習流程的特征對比

教學理念的變化帶來教學形態(tài)的變化，并且作用于教育效果。精準的測評、智能的推送使學習內容更有針對性，避免了大量低效、無效的重復性學習，使不同基礎、不同能力的學生的學習效率大幅提高。學生在進行練習的同時，也是在進行測評。在測評的過程中，系統(tǒng)會發(fā)現(xiàn)學生在多大程度上掌握了所學的知識點，在之后推送學習內容時，會減少學生已掌握的知識點的內容，這樣就減少了重復學習的現(xiàn)象。值得注意的是，在這種教學模式下，由于自適應學習系統(tǒng)會為學生規(guī)劃出更適合的學習內容，因而拉近了全班學生學習成績的標準差［6］，會讓班級的學生學情更統(tǒng)一，從而也方便了集體教學活動的開展。

四、 “雙減”背景下自適應學習系統(tǒng)的價值發(fā)揮

筆者研究發(fā)現(xiàn)，自適應學習系統(tǒng)能夠有效地促進“雙減”政策實施的總體目標達成與落地執(zhí)行。

在學校教育教學質量和服務水平進一步提高的總體提升方面，自適應學習系統(tǒng)能夠在教學信息化、學業(yè)測評、教師備課、數(shù)字互動課堂、課后作業(yè)等多個場景下為學校賦能，全面提升學校的各環(huán)節(jié)教學質量、教育管理水平和服務水平。相關實證研究也已經指出“智適應學習對學習具有中等程度的正向促進作用”“知識水平較低的學習者從智適應學習系統(tǒng)中獲益較多”［7］。同時，自適應學習系統(tǒng)不僅能提升一所學校的辦學水平，還能夠以低成本快速地在其他學校復制，這樣對于達到區(qū)域公平辦學的目標也有著促進作用，能夠讓優(yōu)質的教育資源在更大范圍中落地于不同的學校、區(qū)域。

在作業(yè)布置更加科學合理方面，第一，自適應學習系統(tǒng)的作業(yè)是根據(jù)學生的個體學情個性化生成的，難度對于學生來說適中，知識點分布合理，更適合學生練習，在練習過程中學生的情緒體驗也會更愉快，因而減輕了學生的作業(yè)負擔。第二，在自適應學習系統(tǒng)中，累積了全班學生的學習、練習數(shù)據(jù)，能用于精確地指導全班每個人的學情，也可以利用數(shù)據(jù)對學生進行分層，布置精細化的分層作業(yè)，即布置適應每個人的分層作業(yè)，做到“一人一層、千人千面”。第三，使用完全的自適應作業(yè)，一方面，作業(yè)因人而異，會更加個性化；另一方面，得力于自適應學習系統(tǒng)的量化數(shù)據(jù)、算法與海量題庫，自適應作業(yè)在“機械性、無效性、重復性”等負面指標上低于教師人工布置的作業(yè)。

在學校課后服務基本滿足學生需要方面，通過自適應學習系統(tǒng)可以直接開展補弱、提升、個性化輔導等不同類型的課后服務活動，且相較于其他類型的課后活動，每個活動班級只需要配備1—2名教師，維持課堂紀律、答疑即可。自適應學習系統(tǒng)不但能低成本、高效用地為學生和家長提供優(yōu)質的課后服務活動，而且學生在課后服務活動中產生的學習數(shù)據(jù)會繼續(xù)匯總到學生的個人數(shù)據(jù)檔案中，進一步促進了日常教學中自適應學習系統(tǒng)推送的精準性提升，繼續(xù)達成正向循環(huán)。

由上文可見，自適應學習系統(tǒng)可以分別為“個體”和“群體（包括群體中的每一個個體）”提供個性化的教育服務，在推動“雙減”政策落地的同時，在一定程度上實現(xiàn)因材施教。對應引言中無法實現(xiàn)因材施教的原因，自適應學習系統(tǒng)一一給出了解決思路：通過數(shù)據(jù)來量化、解讀人，制定“教”的目標；通過對學習過程的量化、數(shù)據(jù)化，進行可視化處理，讓系統(tǒng)自身及教師與學生了解到教學過程的具體情況、學習的結果；設計理念定位緊扣“因材施教”，文中述及已有相關實證研究加以證明；極低的邊際復制成本優(yōu)于傳統(tǒng)的人力資源（教師）成本。綜上所述，以“因材施教”為根本目標，以“先學后教、以學定教”為根本理念的自適應學習系統(tǒng)對于助推“雙減”政策落實效能可期。

五、 總結與反思

通過以上論述可以看出，自適應學習系統(tǒng)的技術革新與對學校及課堂的賦能正符合“雙減”政策，能分別從學校整體教學質量的提升、減輕作業(yè)負擔、分層作業(yè)、個性化作業(yè)、克服無效作業(yè)、杜絕重復性作業(yè)、提升課后服務多樣性與水平、提升區(qū)域教育公平、低成本提升教育質量等多個維度，促進“雙減”總體目標的達成與政策落地實施的有效性，對于“雙減”政策的執(zhí)行，有著有效的建設性作用。

故此，建議繼續(xù)深入研究自適應學習系統(tǒng)，呼吁各級教育管理部門、教育工作者進一步關注自適應學習系統(tǒng)，研究自適應學習系統(tǒng)在“雙減”背景下的落地應用。