智能導(dǎo)師系統(tǒng)中教學(xué)策略研究與分析

白丹丹 馬玉慧

摘 要：智能導(dǎo)師系統(tǒng)（ITS）是實現(xiàn)智能化教學(xué)的重要工具，教學(xué)策略對智能化教學(xué)起到重要作用。智能導(dǎo)師系統(tǒng)采取教學(xué)策略是通過了解學(xué)生的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)生情感為學(xué)生制定個性化學(xué)習(xí)方案，輔導(dǎo)學(xué)生完成教學(xué)目標(biāo)。該文通過分析智能導(dǎo)師系統(tǒng)中的教學(xué)策略，以國內(nèi)外智能導(dǎo)師系統(tǒng)中運用的問答型教學(xué)策略、預(yù)期定制式教學(xué)策略、協(xié)作合作學(xué)習(xí)教學(xué)策略和情感教學(xué)策略為例，了解了每個系統(tǒng)運用的教學(xué)策略。最后，總結(jié)了智能導(dǎo)師系統(tǒng)中教學(xué)策略的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：智能導(dǎo)師系統(tǒng)；教學(xué)策略；智能化教學(xué)；個性化

0 引言

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，我們正處于一個人機協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享的智能時代。去年，教育部辦公廳發(fā)布的《關(guān)于開展第二批人工智能助推教師隊伍建設(shè)試點推薦遴選工作的通知》，明確支持要開發(fā)教師智能助手應(yīng)用，推動教師利用智能助手和情境化學(xué)習(xí)資源等優(yōu)質(zhì)資源，創(chuàng)新教育教學(xué)，提高教師工作效能，探索開展智能教育。在線下教育活動中，教學(xué)策略對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)效果和學(xué)生成績等產(chǎn)生重要影響，教學(xué)策略在教學(xué)活動中扮演著重要角色。智能導(dǎo)師系統(tǒng)通過模擬教師來實現(xiàn)對學(xué)生的一對一的個性化輔導(dǎo)，如何使智能導(dǎo)師系統(tǒng)更好的實現(xiàn)教學(xué)效果，教學(xué)策略的研究是解決這一問題的有效措施。

目前，國內(nèi)對智能導(dǎo)師系統(tǒng)中對教學(xué)策略的研究比較少，缺乏對教學(xué)策略的系統(tǒng)分析。本文在研究過程中使用文獻(xiàn)分析法，研究數(shù)據(jù)來自“中國知網(wǎng)”收錄的期刊論文和學(xué)位論文，文獻(xiàn)檢索時間為2002-2022年，使用的檢索詞為“智能導(dǎo)師系統(tǒng)”和“智能授導(dǎo)系統(tǒng)”，一共檢索出672篇論文，在這些文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)分析了現(xiàn)有智能導(dǎo)師系統(tǒng)中教學(xué)策略類型和適用性，為今后智能導(dǎo)師系統(tǒng)的進(jìn)一步研究與實踐給出了發(fā)展建議。

1 教學(xué)策略的研究

教學(xué)策略是智能導(dǎo)師系統(tǒng)實施的理論基礎(chǔ)，明晰教學(xué)策略制定是智能導(dǎo)師系統(tǒng)研究繞不開的重要課題。關(guān)于教學(xué)策略的選擇和制定通?？紤]以下四個制約因素：教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)者原有的知識水平、教師自身素質(zhì)和教學(xué)環(huán)境[1]。

1.1 教學(xué)策略的內(nèi)涵

施良方（1996）認(rèn)為，教學(xué)策略是指教師在課堂上為達(dá)到課程目標(biāo)而采取的一套特定的方式和方法，根據(jù)教學(xué)情境的要求和學(xué)生的需求隨時發(fā)生變化。劉國?。?988）認(rèn)為，教學(xué)策略是對教學(xué)的系統(tǒng)決策與設(shè)計[2]。盧家楣（1986）提出了情感教學(xué)策略，認(rèn)為情感教學(xué)模式具有積極的促學(xué)、促情作用[3]。不同的學(xué)者對于教學(xué)策略的界定和理解是不同的，但對教學(xué)策略分析的角度主要有以下幾個方面：教師課堂上調(diào)控能力、學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、教學(xué)目標(biāo)的完成度、教學(xué)活動的具體安排和教學(xué)過程中雙方的情感需求。

1.2 教學(xué)策略的類型

教學(xué)策略根據(jù)教學(xué)活動的主體可以分為以“教師為中心”的教學(xué)策略、以“學(xué)生為中心”的教學(xué)策略、以“中介為中心”的教學(xué)策略三大類。

（1）以“教師為中心”的教學(xué)策略強調(diào)教學(xué)活動的主體是教師，主要包括講授教學(xué)策略和反思性教學(xué)策略兩種形式。講授教學(xué)策略是指教師進(jìn)行“填鴨式”教學(xué)，不給學(xué)生思考的時間。教師反思性教學(xué)策略不僅包括教師的反思還包括學(xué)生的反思，教師通過反思可以發(fā)現(xiàn)授課情況，還可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生課堂接受情況。

（2）以“學(xué)生為中心”的教學(xué)策略表明教學(xué)活動的主體是學(xué)生，主要包括發(fā)現(xiàn)式教學(xué)策略和情感教學(xué)策略。發(fā)現(xiàn)式教學(xué)策略是指教師在為學(xué)生講解新知識之前為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運用自身經(jīng)驗知識主動去獲取知識的一種教學(xué)方法。情感教學(xué)策略是指教師關(guān)注學(xué)生的情感狀態(tài)，運用一定的教學(xué)方法滿足、調(diào)動和激發(fā)學(xué)生的情感需求，從而調(diào)動學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣[3]。

（3）以“中介為中心”的教學(xué)策略是指在教師在進(jìn)行教學(xué)活動中，借助一定的中介來實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)策略，教學(xué)活動中常借助的中介有：多媒體課件、多媒體計算機、電子白板、教學(xué)應(yīng)答器等。

2 智能導(dǎo)師系統(tǒng)中的教學(xué)策略分析

智能導(dǎo)師系統(tǒng)教學(xué)策略的制定和選擇是根據(jù)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)目標(biāo)，提供適合學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)習(xí)資料，實現(xiàn)個性化教學(xué)的目標(biāo)。大多數(shù)的智能導(dǎo)師系統(tǒng)具備三類智能技術(shù)：課程排序、智能解決方案分析和問題解決支持[8]。其教學(xué)策略也從這三方面入手：一是根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)習(xí)慣，幫助學(xué)習(xí)者找到適合自己的“最佳學(xué)習(xí)路徑”；二是根據(jù)學(xué)習(xí)者的回答具體分析學(xué)生錯誤原因；三是在學(xué)生解決問題時給出智能幫助，如給出提示、反饋等。

2.1 問答型教學(xué)策略

問答型教學(xué)策略是指只包括問題的提問和回答，沒有根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行一步步誘導(dǎo)。此類的智能導(dǎo)師系統(tǒng)只是從數(shù)據(jù)庫的角度出發(fā)，為學(xué)生提供海量的學(xué)習(xí)資源，通過一問一答的形式（學(xué)習(xí)者從搜索框輸入問題，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從數(shù)據(jù)庫中匹配目標(biāo)答案直接反饋的學(xué)習(xí)者）[8]。

規(guī)范性智能導(dǎo)師（NORMIT）：該智能導(dǎo)師系統(tǒng)是基于一個網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，它的目的是教會學(xué)生如何運用系統(tǒng)查詢自己所需要的知識[6]。

貝葉斯智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)（BITS）：是一個基于網(wǎng)絡(luò)的ITS，主要的功能是教學(xué)習(xí)者學(xué)會編程。它主要是為學(xué)生提供幫助，確保學(xué)生能夠輕松瀏覽在線的學(xué)習(xí)資料。為了進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)目標(biāo)，海量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了相關(guān)的學(xué)習(xí)序列。這些順序便于學(xué)習(xí)者更容易選擇出他們所需要的的學(xué)習(xí)概念[6]。

2.2 預(yù)期定制式教學(xué)策略

預(yù)期定制式教學(xué)策略是針對學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中可能出現(xiàn)的一切情況提前預(yù)設(shè)好答案，可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的問題自動匹配答案給予及時的反饋，并根據(jù)學(xué)生對于問題的掌握情況隨時調(diào)整對話內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者不斷建構(gòu)自己的知識體系。

AutoTutor是一種基于自然語言的智能導(dǎo)師系統(tǒng)，它使用預(yù)期-誤解定制式[5]對話。智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)通過多輪的對話引導(dǎo)學(xué)習(xí)者總結(jié)出自己滿意的答案，在每輪對話中，系統(tǒng)將學(xué)生對問題的回答分別和預(yù)期答案和誤解進(jìn)行對比，并根據(jù)分析情況給予學(xué)生不同的反饋，為學(xué)習(xí)者下一輪對話提供材料。系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生答案匹配百分比，與預(yù)期答案和誤解進(jìn)行比較，當(dāng)學(xué)習(xí)者答案與預(yù)期答案匹配時，系統(tǒng)會根據(jù)匹配情況對學(xué)習(xí)者給予鼓勵、給學(xué)習(xí)者提供暗示或給學(xué)習(xí)者提供提示。當(dāng)學(xué)習(xí)者對答案產(chǎn)生誤解時，系統(tǒng)會對學(xué)習(xí)者進(jìn)行暗示，然后進(jìn)一步的為學(xué)習(xí)者提供提示引導(dǎo)出答案。

AutoTutor每一步的對話由三個部分組成：簡短反饋、鋪墊和啟發(fā)式提問。例如，你回答的真棒—簡短反饋；通過這個知識我們能得到什么啟示嗎？—鋪墊；你從這件事學(xué)到了什么？—啟發(fā)式提問。AutoTutor中每一步提出問題，都是根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)動態(tài)選擇的，在這個對話過程中，AutoTutor會把教學(xué)目標(biāo)分割成若干小目標(biāo)，分階段告訴學(xué)習(xí)者階段性答案。在這個過程中，當(dāng)學(xué)生有問題，教師會立即做出解答；當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)誤解時，教師會進(jìn)行糾正以及給出提示。

2.3 協(xié)作合作學(xué)習(xí)教學(xué)策略

協(xié)作合作學(xué)習(xí)教學(xué)策略是指運用系統(tǒng)模擬實際學(xué)習(xí)場景中教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的交流協(xié)作，目的是在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，充當(dāng)人類教師的幫手，促進(jìn)和指導(dǎo)學(xué)習(xí)過程，增加學(xué)生之間的教育互動。

Agent教學(xué)代理的教學(xué)流程是一種合作學(xué)習(xí)的形式，幫助學(xué)習(xí)者完成日常的學(xué)習(xí)任務(wù)，可以在程序中充當(dāng)導(dǎo)師和顧問，解答學(xué)生的各種難題，給出個性化的解釋[7]。例如，表1教學(xué)代理支持的合作學(xué)習(xí)系統(tǒng)的交流圖。

通過分析Agent教學(xué)代理的工作流程，了解協(xié)作合作學(xué)習(xí)需要了解共同的符合每個成員需求的學(xué)習(xí)目標(biāo)，從共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)出發(fā)，制定適合學(xué)習(xí)者、教學(xué)者的教學(xué)策略，教學(xué)代理也會根據(jù)教學(xué)策略及時改變教學(xué)方式。

2.4 情感教學(xué)策略

情感教學(xué)策略以梅耶（Mayer， 2005）的多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論為基礎(chǔ)，通過教學(xué)代理表達(dá)擬人化的情感，教學(xué)代理要能夠識別、理解、表達(dá)、反饋學(xué)習(xí)者的情感，實現(xiàn)人機之間的個性化交互[11]。

情感導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)（ATS）是將情感教學(xué)策略融入到智能教學(xué)系統(tǒng)之中，能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平、情緒狀態(tài)、學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)風(fēng)格等，提供具有人文關(guān)懷的個性化學(xué)習(xí)環(huán)境。情感導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)策略貫穿于教學(xué)、實踐和測試三個步驟之中，能夠充分的發(fā)揮導(dǎo)師、學(xué)伴以及顧問的角色[9]。

（1）教學(xué)。情感導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)從導(dǎo)師的角度出發(fā)，一方面在課程的選擇上，為學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)的教學(xué)資料和教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該清晰明確；要根據(jù)學(xué)習(xí)者當(dāng)前的知識水平提供合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并預(yù)留出“最近發(fā)展區(qū)”；為學(xué)習(xí)者提供機會參與到課程活動中來。另一方面在教材的呈現(xiàn)方面，應(yīng)該根據(jù)學(xué)習(xí)者的個性化特點提供不同的學(xué)習(xí)材料。最后，在教學(xué)過程中，應(yīng)該讓學(xué)習(xí)者原有的知識與要現(xiàn)學(xué)的知識聯(lián)系起來，讓學(xué)習(xí)者通過自己的努力提高自己的認(rèn)知水平。

（2）實踐。情感導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)在學(xué)習(xí)者練習(xí)時，要鼓勵學(xué)習(xí)者從掌握基本知識點到掌握重難點知識過渡。例如，從低難度、高興趣的知識點著手，逐漸過渡到難度高、不感興趣的知識點。同時，智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)要根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識水平匹配不同難度的任務(wù)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力，對于學(xué)生回答問題要給予獎勵，回答錯誤要給與提示和鼓勵，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。

（3）測試。在學(xué)習(xí)者進(jìn)行測試時，情感導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)會提供不同難度的選項，根據(jù)學(xué)習(xí)者對于問題的回答，給出不同的建議。當(dāng)學(xué)習(xí)者表現(xiàn)好時，給予學(xué)習(xí)者的肯定，并鼓勵學(xué)習(xí)者繼續(xù)保持；當(dāng)學(xué)習(xí)者沒有掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容時，要為學(xué)習(xí)者提供啟發(fā)性講解；對學(xué)習(xí)者表現(xiàn)不好時，應(yīng)該給予學(xué)習(xí)者鼓勵和提示。

3 發(fā)展趨勢和展望

從傳統(tǒng)的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)只能簡單的回答用戶的搜索問題，到后來具有引導(dǎo)性導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的出現(xiàn)，后期情感導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的加入，讓智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的功能日益完善。隨著新興教育技術(shù)的發(fā)展，智能到學(xué)習(xí)系統(tǒng)應(yīng)該為學(xué)習(xí)者提供更深層次的學(xué)習(xí)，提供一種沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境?；谏衔慕虒W(xué)策略的例子，對于智能教學(xué)策略的設(shè)計提出了以下建議。

3.1 提供更具個性化的教學(xué)策略

智能導(dǎo)師系統(tǒng)應(yīng)該在用戶開展學(xué)習(xí)前，對學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平、行為習(xí)慣、學(xué)習(xí)風(fēng)格進(jìn)行統(tǒng)計分析，設(shè)計符合學(xué)習(xí)者個性特點的教學(xué)策略，并根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)隨時進(jìn)行智能調(diào)整。但僅從這些方面了解學(xué)習(xí)者是不夠的，要時刻關(guān)注學(xué)習(xí)者的情緒狀態(tài)、學(xué)習(xí)者所在的社會環(huán)境的背景、家庭因素。影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率的不光只有自身因素，外部因素有時也會占據(jù)主要元素。要對影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀況的因素進(jìn)行全面分析，為學(xué)習(xí)者提供符合自身情況的個性化學(xué)習(xí)方案。

3.2 發(fā)揮學(xué)習(xí)者消極情緒的積極效果

智能導(dǎo)師系統(tǒng)應(yīng)該像人類教師一樣，可以通過學(xué)生情緒的變化及時了解學(xué)生對知識點的掌握程度。已有的智能導(dǎo)師系統(tǒng)大多數(shù)關(guān)注學(xué)習(xí)者的積極情緒狀態(tài)和消極情緒狀態(tài)，很少有人關(guān)注學(xué)習(xí)者消極情緒的積極效果。通常情況下，學(xué)習(xí)者的消極情緒會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，需要教師出面調(diào)解學(xué)生的負(fù)面情緒。我們應(yīng)該從學(xué)生者心理內(nèi)部出發(fā)，分析產(chǎn)生消極情緒的因素，給學(xué)習(xí)者進(jìn)行心理疏導(dǎo)，讓其轉(zhuǎn)化為積極進(jìn)取的力量。

3.3 融入具身認(rèn)知理念[11]

具身認(rèn)知理念認(rèn)為，生理體驗和心理狀態(tài)之間具有強烈的聯(lián)系，并且能夠相互激活。研究發(fā)現(xiàn)，概念、性格等知識具有具身特性，所以，智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)界面的設(shè)計應(yīng)該以學(xué)習(xí)者多進(jìn)行動手操作，在實踐的過程中理解抽象的概念?？梢栽谙到y(tǒng)界面設(shè)計上，通過添加點擊按鈕、輸入文字答案或進(jìn)行答案的拖拽，讓學(xué)生參與到學(xué)習(xí)過程中來，通過動手操作改變學(xué)生思維，進(jìn)而融入身體圖示，成為身體記憶的一部分，比被動觀察下獲得更多的知識。

3.4 實現(xiàn)沉浸式立體化學(xué)習(xí)體驗

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展在教育中的應(yīng)用能夠提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)動機，讓學(xué)生能夠近距離“接觸”課本上的歷史文物、地理風(fēng)貌，可以極大的調(diào)動學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)場景應(yīng)該打破傳統(tǒng)的教室、學(xué)生、黑板的授課模式，改變單一的文本、圖形、音頻、視頻教學(xué)媒體形式，應(yīng)為學(xué)習(xí)者提供具有沉浸式的立體化學(xué)習(xí)體驗。學(xué)習(xí)者能夠通過多元的教學(xué)場景，輕松、快樂地學(xué)習(xí)知識與技能。

4 結(jié)語

智能導(dǎo)師系統(tǒng)通過模擬教師的講課和輔助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，為在線學(xué)習(xí)者提供了有針對性、個性化的學(xué)習(xí)支持服務(wù)。本文通過分析目前智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)中普遍存在的問答型教學(xué)策略、預(yù)期定制式教學(xué)策略、協(xié)作合作學(xué)習(xí)教學(xué)策略和情感教學(xué)策略，敘述了智能教學(xué)系統(tǒng)是怎樣按照教學(xué)策略為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)的。從上述分析可以預(yù)見，在新的理論指導(dǎo)下，以提供個性化的教學(xué)策略、發(fā)揮學(xué)習(xí)者消極情緒的積極效果、融入具身理念和實現(xiàn)沉浸式立體化學(xué)習(xí)體驗為基礎(chǔ)，借助人工智能技術(shù)和5G技術(shù)不斷進(jìn)步實現(xiàn)人機協(xié)同學(xué)習(xí)，為未來智能導(dǎo)師系統(tǒng)的發(fā)展方向做個參考依據(jù)。

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