教育人工智能在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的應(yīng)用研究

余必勝 蔣凌雁 王承軍

摘要：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)在教學(xué)管理實(shí)踐過程中出現(xiàn)諸多新的問題，教育人工智能為這些問題的解決提供了技術(shù)手段。結(jié)合教育人工智能發(fā)展的趨勢(shì)，該研究探討教育人工智能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的技術(shù)路線，確立其實(shí)施的技術(shù)框架，討論建立其應(yīng)用生態(tài)的前提條件，以期為教育人工智能在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：教育人工智能;網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái);技術(shù)路線;實(shí)施框架;大規(guī)模個(gè)性化學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G43 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）13-0170-02

教育人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)具有廣闊的應(yīng)用前景。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)在教學(xué)管理實(shí)踐過程中產(chǎn)生了很多問題，而教育人工智能的應(yīng)用為這些問題的解決提供了技術(shù)手段。

1 教育人工智能在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

在教學(xué)管理實(shí)踐過程中，成人繼續(xù)教育的教學(xué)管理流程不斷優(yōu)化、功能應(yīng)用日益廣泛，在教學(xué)管理、學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)以及學(xué)習(xí)支持服務(wù)等方面取得了長足的進(jìn)步，成人繼續(xù)教育的技術(shù)支撐平臺(tái)也得到極大的改進(jìn)和完善;在泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下，成人繼續(xù)教育教學(xué)與管理過程也出現(xiàn)了諸多新的問題，教育人工智能為教學(xué)與管理平臺(tái)的提升提供了技術(shù)保障。

1.1教育人工智能賦能教育

教育人工智能賦能教育，對(duì)表征學(xué)生學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)挖掘、基于深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行分析總結(jié)得到的數(shù)學(xué)模型即為學(xué)生模型，它是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)的關(guān)鍵 [1]。

1.2 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的不足

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)具有教學(xué)管理、學(xué)生學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等功能，可用于發(fā)布學(xué)習(xí)資源、制定教學(xué)執(zhí)行計(jì)劃、輔導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)支持服務(wù)，學(xué)生對(duì)課程及教師給出評(píng)價(jià)反饋等;傳統(tǒng)的平臺(tái)以呈現(xiàn)教學(xué)資源為主要功能，教學(xué)執(zhí)行計(jì)劃根據(jù)學(xué)生的專業(yè)，提供適合其層級(jí)的、標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)策略，但不能給學(xué)生提供適合其學(xué)習(xí)特點(diǎn)和目標(biāo)的獨(dú)有教學(xué)策略。

平臺(tái)提供的教學(xué)資源在學(xué)期開始后就處于相對(duì)不變的狀態(tài)，對(duì)于學(xué)生的分類簡略而粗疏，大多按入學(xué)時(shí)間及專業(yè)類別進(jìn)行區(qū)分，相同類別的學(xué)生登錄平臺(tái)后得到的教學(xué)資源是相同的;另外平臺(tái)也沒有收集學(xué)生的學(xué)習(xí)過程體驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果只能由學(xué)習(xí)累計(jì)時(shí)間、平時(shí)作業(yè)以及期末考試分?jǐn)?shù)得到體現(xiàn)，學(xué)生間沒有交互與協(xié)同;學(xué)生也沒有辦法得到及時(shí)有效的學(xué)習(xí)支持;對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)過程沒有合適的評(píng)估應(yīng)對(duì)策略，無法根據(jù)相應(yīng)的策略制定出有針對(duì)性的教學(xué)執(zhí)行計(jì)劃。

引入教育人工智能來補(bǔ)充及優(yōu)化傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生提供主動(dòng)的指導(dǎo)服務(wù)，提供適合學(xué)生特點(diǎn)和需求的教學(xué)資源及教學(xué)策略，定制出符合其特點(diǎn)的學(xué)習(xí)發(fā)展路徑[2];樹立學(xué)生的自我意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí);實(shí)現(xiàn)智能虛擬導(dǎo)師;提供個(gè)性化教學(xué)，助力實(shí)現(xiàn)大規(guī)模因材施教。

1.3教育人工智能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)

引入教育人工智能，制定滿足支持個(gè)性化、通用化的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建靈活豐富的智慧學(xué)習(xí)空間，最終形成個(gè)性化、多場(chǎng)景、多終端、注重學(xué)習(xí)體驗(yàn)、通用化、集群化、多樣化的學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)[3]。

1.4傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)對(duì)于支持教學(xué)精準(zhǔn)化與學(xué)習(xí)個(gè)性化方面存在的問題

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)沒有對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)習(xí)慣等進(jìn)一步分析，教師在講授、復(fù)習(xí)、作業(yè)、考試等教學(xué)場(chǎng)景中，難以對(duì)眾多的學(xué)生因材施教;學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑相對(duì)單一，制定教學(xué)執(zhí)行計(jì)劃后，平臺(tái)就根據(jù)執(zhí)行計(jì)劃給學(xué)生制定了相對(duì)固定的教學(xué)策略。教師難以通過平臺(tái)對(duì)眾多學(xué)生實(shí)施精準(zhǔn)化教學(xué)，學(xué)生也不能從平臺(tái)得到教師有針對(duì)性的個(gè)性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

2 教育人工智能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)施路徑

研究教育人工智能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的技術(shù)路線，確立其實(shí)施的技術(shù)框架，構(gòu)建應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，教育人工智能在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用才能落到實(shí)處。

2.1解決阻礙教學(xué)精準(zhǔn)化與學(xué)習(xí)個(gè)性化及管理過程科學(xué)化問題的技術(shù)路線

1）對(duì)資源進(jìn)行定制，推送給特定學(xué)生：全面搜集學(xué)生的學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)，通過對(duì)學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的分析，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣與學(xué)習(xí)需求，對(duì)學(xué)生進(jìn)行細(xì)致分類，將適合某類學(xué)生的學(xué)習(xí)資源推送給相應(yīng)的學(xué)生，大規(guī)模地實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的個(gè)性化。

2）在教學(xué)過程中，通過智能學(xué)情分析給教師提供指導(dǎo)意見：對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)需求等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)合、分析、在數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)能力分析處理技術(shù)的支持下進(jìn)行學(xué)情分析，在教學(xué)過程中，為教學(xué)資源的合理規(guī)劃、使用提供指導(dǎo)，為教學(xué)方法的選擇與確定提供專業(yè)意見與建議。

3）基于數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)模型，為管理者的決策提供建議：將散落在不同業(yè)務(wù)平臺(tái)中的數(shù)據(jù)匯聚后進(jìn)行加工并標(biāo)準(zhǔn)化，將加工后的數(shù)據(jù)以圖形、報(bào)表等可視化的形式提供給管理者，解決科學(xué)管理流程問題。

2.2教育人工智能應(yīng)用于平臺(tái)的技術(shù)框架

教育人工智能通用技術(shù)框架一般采用“教育數(shù)據(jù)層”“智能技術(shù)（算法層）”“應(yīng)用服務(wù)層”的三層模式來構(gòu)建，如圖1所示。

1）教育數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)來源于不同的教學(xué)場(chǎng)景，采集的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將異構(gòu)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。

2）智能技術(shù)層（算法層） ：人工智能的核心是大數(shù)據(jù)算法和模型，其教育應(yīng)用的本質(zhì)是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法應(yīng)用[4];借助于機(jī)器學(xué)習(xí)算法，教師能夠掌握特定學(xué)生在具體學(xué)習(xí)過程中的難點(diǎn)，分析學(xué)生的答案及其心理過程，加深對(duì)學(xué)生的了解，有效地實(shí)現(xiàn)課程與個(gè)性化教學(xué)的結(jié)合。借助于深度學(xué)習(xí)算法，可以用于定制教學(xué)內(nèi)容和教材，教師通過教學(xué)大綱，基于深度學(xué)習(xí)算法，設(shè)計(jì)出個(gè)性化的教材和課程[5]。

3）應(yīng)用服務(wù)層：此層是教學(xué)人工智能技術(shù)的具體應(yīng)用，它為用戶（教師、學(xué)生、管理者）提供相應(yīng)的教學(xué)及管理服務(wù)。

2.3教育人工智能應(yīng)用于平臺(tái)的總體框架與功能實(shí)現(xiàn)

將教育人工智能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺(tái)，形成更智能的平臺(tái)總體設(shè)計(jì)，如圖2所示。其中實(shí)線部分為傳統(tǒng)平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)模塊，虛線部分為未實(shí)現(xiàn)或未完全實(shí)現(xiàn)模塊。

框架結(jié)構(gòu)包括資源工具層、功能實(shí)現(xiàn)層、用戶應(yīng)用層。資源工具層中，AI人工智能平臺(tái)是需要全新引進(jìn)的功能模塊。教學(xué)平臺(tái)有將學(xué)歷教育、非學(xué)歷培訓(xùn)、函授融入一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)的需求，學(xué)習(xí)門戶、身份認(rèn)證、學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)支持、數(shù)據(jù)分析、移動(dòng)學(xué)習(xí)、接口標(biāo)準(zhǔn)等功能用戶層需要統(tǒng)籌考慮[6]。在用戶應(yīng)用層，引入教育人工智能后，學(xué)生能夠獲得獨(dú)有學(xué)習(xí)路徑指導(dǎo)、精品課程推薦、實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)情況追蹤等。教師端能根據(jù)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析，掌握指定學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，根據(jù)學(xué)生的數(shù)字畫像，對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性地指導(dǎo)。管理者端使用高基報(bào)表、可視化的數(shù)據(jù)輔助決策，在網(wǎng)上組織教學(xué)評(píng)估，對(duì)新的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行更新與升級(jí)。

3建立教育人工智能應(yīng)用于教學(xué)平臺(tái)的生態(tài)

教學(xué)平臺(tái)向教師、學(xué)生與管理者提供服務(wù)，將教育人工智能技術(shù)應(yīng)用于平臺(tái)，學(xué)習(xí)活動(dòng)的參與者通過實(shí)踐，獲取個(gè)性化的數(shù)據(jù)，結(jié)合知識(shí)圖譜，逐步建立教育人工智能應(yīng)用于成人繼續(xù)教育的生態(tài)。

以下幾方面工作是建立良好生態(tài)的前提，這幾項(xiàng)工作的完備可以極大地促進(jìn)教育人工智能應(yīng)用于平臺(tái)的生態(tài)建立的發(fā)展與成熟。

3.1網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)功能完備化

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)功能不斷豐富、完善，教學(xué)形式翻新，學(xué)習(xí)內(nèi)容積累，學(xué)生與學(xué)習(xí)資源雙向交互;教學(xué)平臺(tái)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣并進(jìn)行及時(shí)有效地干預(yù);在泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下隨時(shí)滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求[7]。

3.2網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)科學(xué)定位

成人繼續(xù)教育在承擔(dān)學(xué)歷網(wǎng)絡(luò)教育的同時(shí)，不斷開拓業(yè)務(wù)范圍，將非學(xué)歷教育與函授、自考整合到一個(gè)平臺(tái)，共用學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn)學(xué)分互認(rèn)是一個(gè)大趨勢(shì)，科學(xué)定位管理與學(xué)習(xí)平臺(tái)，做好對(duì)應(yīng)平臺(tái)的開發(fā)與整合。

3.3在線教學(xué)質(zhì)量管理全面化

對(duì)學(xué)習(xí)資源與學(xué)生數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，刻畫學(xué)生數(shù)字畫像、資源數(shù)字畫像，建立學(xué)習(xí)資源與學(xué)生學(xué)習(xí)行為間的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建完善的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，保障并提高在線教學(xué)質(zhì)量。

4結(jié)語

進(jìn)入泛在學(xué)習(xí)階段，在以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生個(gè)性化基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)技能的差異、網(wǎng)上學(xué)習(xí)缺乏互動(dòng)、海量學(xué)習(xí)資源選擇困難等眾多因素都能影響學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)效率。將教育人工智能技術(shù)應(yīng)用于學(xué)習(xí)平臺(tái)，克服這些不利因素，為學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)提供更有力的服務(wù)支持。

不斷從功能上完善學(xué)習(xí)平臺(tái)、開拓學(xué)習(xí)平臺(tái)的業(yè)務(wù)范圍，將學(xué)歷、非學(xué)歷、函授、自考等業(yè)務(wù)整合到統(tǒng)一的平臺(tái)、利用人工智能技術(shù)科學(xué)評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量;通過建構(gòu)學(xué)生模型，使用人工智能技術(shù)對(duì)學(xué)生的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，總結(jié)其學(xué)習(xí)習(xí)慣與風(fēng)格，為采用精準(zhǔn)、高效的資源組織模式和有針對(duì)性的教學(xué)策略提供支撐。教學(xué)平臺(tái)將會(huì)以人工智能的新發(fā)展為驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)向“人工智能+”的新一代智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)的轉(zhuǎn)變。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】