智能技術(shù)賦能“四智”融合模式及其教學(xué)創(chuàng)新
——以河南開放大學(xué)為例

季 豐，向春枝，2，范 穎，2

（1.河南開放大學(xué) 信息技術(shù)與數(shù)據(jù)管理中心， 河南 鄭州 450046； 2.河南省遠(yuǎn)程教育人工智能技術(shù)及應(yīng)用工程研究中心， 河南 鄭州 450046）

一、引言

當(dāng)前人工智能技術(shù)的發(fā)展日新月異，教育領(lǐng)域同樣聚焦新型技術(shù)在教育實(shí)踐方面的探索和應(yīng)用。新時代開放大學(xué)需要培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展，兼具專業(yè)知識素養(yǎng)的進(jìn)取型人才，對學(xué)生的培養(yǎng)必須注重過程性、目標(biāo)性等任務(wù)屬性。隨著教育領(lǐng)域高度聚焦信息化的融合發(fā)展思路，反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、“雙線”混合教學(xué)［1］、線上線下融合教學(xué)等突破常規(guī)的教學(xué)手段，在打破時空限制、學(xué)法單一、封閉場景的基礎(chǔ)上，依托人工智能、數(shù)據(jù)篩選和數(shù)據(jù)分析技術(shù)［2］，衍生出新型教學(xué)改革手段。河南開放大學(xué)將智慧校園建設(shè)成果疊加、糅合、重構(gòu)，形成以智慧教室為容器、智慧課堂為中樞、智慧云播為載具、智慧錄播為外延的“四智”融合教學(xué)模式，服務(wù)于職業(yè)教育、開放教育和社區(qū)教育等多元化開放大學(xué)教學(xué)場景，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)涵和教學(xué)驅(qū)動的社會價值，深刻把握融合式教學(xué)的無邊界、破壁壘理念，串聯(lián)學(xué)習(xí)、資源、評價的內(nèi)在關(guān)系，使學(xué)習(xí)不再受知識體系限制，不再被教學(xué)邊界束縛，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成就感和獲得感。

二、“四智”融合模式的建設(shè)思路

在建設(shè)學(xué)習(xí)型社會和技能型社會的發(fā)展背景下，河南開放大學(xué)持續(xù)發(fā)揮自身辦學(xué)特色，把握“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展機(jī)遇，將高等教育、職業(yè)教育和繼續(xù)教育等多種教學(xué)手段融合并舉，而智慧型學(xué)習(xí)空間和教學(xué)生態(tài)的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、多元化、融合化教學(xué)目標(biāo)［3］的關(guān)鍵前提。河南開放大學(xué)以智慧課堂、智慧教室、智慧云播和智慧錄播等基礎(chǔ)智慧型設(shè)施為建設(shè)框架（如圖1），在信息技術(shù)的加持下實(shí)現(xiàn)融合升級、結(jié)構(gòu)重載，顛覆以往傳統(tǒng)封閉的教學(xué)環(huán)境下教學(xué)手段單一、知識符號固化和學(xué)習(xí)資源粗顆粒的教學(xué)生態(tài)，結(jié)合過程化數(shù)據(jù)分析和新型學(xué)習(xí)能效指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對“四智”融合教學(xué)評價的有效反饋。

圖1 “四智”融合教學(xué)生態(tài)

（一）“四智”驅(qū)動線上線下融合教學(xué)空間

圍繞智慧校園頂層框架建設(shè)的發(fā)展和技術(shù)融合升級，以實(shí)現(xiàn)線上線下融合教學(xué)為目標(biāo)，充分利用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和移動通信等現(xiàn)代主流技術(shù)，積極探索教育領(lǐng)域運(yùn)用智慧型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成果融合升級實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式改革。通過對智慧教室、智慧課堂、智慧云播和智慧錄播等平臺設(shè)施進(jìn)行適應(yīng)性改造，打造跨時空、多場景、全過程的教學(xué)生態(tài)空間［4］，將課程實(shí)施的課前、課中和課后等三個過程全部融入教學(xué)生態(tài)中，引導(dǎo)師生成為課前設(shè)計(jì)實(shí)踐共同體，為學(xué)生提供充分的空間和時間，完成內(nèi)容導(dǎo)學(xué)和問題輸出。

在課中階段通過智慧云播的低時延、高并發(fā)和穩(wěn)定性特點(diǎn)，將線上線下不同場景的學(xué)習(xí)者拉入教學(xué)空間中，實(shí)現(xiàn)不同地域的學(xué)習(xí)者共上一門課，并進(jìn)行實(shí)時互動、課中探究、分組研討、答疑解惑等教學(xué)活動。在課后階段通過全過程數(shù)據(jù)分析，基于智慧課堂將課堂實(shí)施效果和師生評價數(shù)據(jù)形成個人課堂畫像，對課程效果進(jìn)行“一對一”學(xué)情報(bào)告推送，同時通過智慧錄播平臺將相關(guān)學(xué)習(xí)資源個性化推薦給學(xué)習(xí)者，將課堂持續(xù)伴隨學(xué)生的課外生活，及時調(diào)整和糾正學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（二）整合教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)資源顆粒度細(xì)化

河南開放大學(xué)因其依托“互聯(lián)網(wǎng)+智慧教育”的辦學(xué)特色［5］，以開展終身教育為根本使命，同時開展職業(yè)教育和非學(xué)歷教育，具備多樣化的教學(xué)手段、多維度的教育視角，在遠(yuǎn)程教學(xué)和線下教學(xué)共同發(fā)展的同時，積累了大量音視頻、文本文檔、云課程等教育資源，得益于智慧校園建設(shè)的快速發(fā)展，已經(jīng)建設(shè)了高職學(xué)習(xí)平臺、高職擴(kuò)招學(xué)習(xí)平臺、非學(xué)歷一體化教學(xué)平臺、資源管理平臺和視頻管理平臺等多種教學(xué)資源服務(wù)系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)思路僅僅是將教學(xué)資源粗放處理，難以形成有效的個性化資源推送和各類教學(xué)資源間的多元融合應(yīng)用。

在新形勢下的教學(xué)場景中，師生可能處于不同時空和多樣化的教學(xué)場所中，傳統(tǒng)的教育資源全覆蓋、無差別的釋放方式已經(jīng)無法滿足師生細(xì)顆粒度教育資源分配需求，簡單的資源指向性建設(shè)和教師單向課程錄制難以提高資源可用性和能效。通過“四智”融合，將課前導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)、課中教學(xué)互動和課后教學(xué)持續(xù)跟蹤等全過程教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行錄制，通過后期剪輯制作生成完整的課內(nèi)課外教學(xué)資源，形成師生資源建設(shè)共同體，根據(jù)全生命周期教學(xué)環(huán)節(jié)細(xì)化資源類型和服務(wù)對象，優(yōu)化資源利用率和建設(shè)質(zhì)量，做到資源顆粒度細(xì)化。

（三）建設(shè)“四智”融合模式下的教學(xué)評價

根據(jù)“雙線”融合教學(xué)的教學(xué)情景和虛實(shí)結(jié)合的認(rèn)知實(shí)踐等課程實(shí)施特點(diǎn)，對河南開放大學(xué)多種育人形式開展融合式教學(xué)，改變以往純粹遠(yuǎn)程教學(xué)和物理空間教學(xué)的情況，同時需要摒棄以往線下教學(xué)過程單一、課堂封閉、片段式數(shù)據(jù)支撐的課堂評價模式［6］，建設(shè)“四智”融合教學(xué)環(huán)境下的教學(xué)評價機(jī)制。

通過智慧課堂的過程數(shù)據(jù)記載進(jìn)行多維度教學(xué)評價指標(biāo)，在全過程教學(xué)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，把握“教師—學(xué)生”兩個主體在線上線下兩種形式上的教學(xué)進(jìn)度分析、教學(xué)互動成功率、認(rèn)知程度分析、實(shí)踐結(jié)果驗(yàn)證、資源占用情況報(bào)表等教學(xué)周期內(nèi)的多種表現(xiàn)形式，將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果通過人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)自動轉(zhuǎn)化為指標(biāo)模型結(jié)果數(shù)據(jù)，閉環(huán)“教—學(xué)—評”課堂環(huán)節(jié)，實(shí)時的教學(xué)反饋機(jī)制有助于改善教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，充分發(fā)揮智慧督學(xué)監(jiān)管效應(yīng)。

三、“四智”融合模式的多樣化教學(xué)實(shí)踐研究

在人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷融入教育教學(xué)體系的開放大學(xué)環(huán)境中，通過信息化教學(xué)手段，發(fā)揮技術(shù)賦能，實(shí)現(xiàn)開放教育、高職教育和社區(qū)教育的教學(xué)平衡和課程的順利開展成為河南開放大學(xué)實(shí)踐研究的關(guān)注點(diǎn)。將多種智能教學(xué)設(shè)施、智慧型教學(xué)環(huán)境［7］和基礎(chǔ)教學(xué)服務(wù)平臺通過人工智能技術(shù)的加持、重構(gòu)和堆砌，聯(lián)通數(shù)據(jù)流、串聯(lián)業(yè)務(wù)流，形成“四智”融合教學(xué)空間，充分利用智慧校園建設(shè)成果并運(yùn)用于多樣化教學(xué)實(shí)踐中，對宏觀到微觀、模糊到精確、認(rèn)知到實(shí)踐的教學(xué)過程進(jìn)行研究分析，不斷推進(jìn)人工智能、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)在教育創(chuàng)新領(lǐng)域的快速發(fā)展，助力河南開放大學(xué)同步發(fā)展學(xué)歷和非學(xué)歷教育，服務(wù)全民終身學(xué)習(xí)。

（一）依托“四智”融合，實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)實(shí)踐

在后疫情時代，線上線下混合教學(xué)已成為新常態(tài)，隨著教學(xué)模式的快速轉(zhuǎn)變，隨之而來的是問題和矛盾，受限于教學(xué)平臺功能單一、線上交流工具缺乏規(guī)范性，多數(shù)教師和學(xué)生都未能完全擺脫傳統(tǒng)教學(xué)方式的束縛，更多的是將教學(xué)資源和相關(guān)課程從線下搬遷至線上，無法真正實(shí)現(xiàn)全過程教學(xué)設(shè)計(jì)、師生實(shí)時互動和教學(xué)評價時效反饋［8］。河南開放大學(xué)在智慧校園頂層架構(gòu)建設(shè)基礎(chǔ)上，重構(gòu)智慧型線上線下教學(xué)空間，通過構(gòu)建“四智”融合實(shí)現(xiàn)高職教學(xué)、開放直播課和社區(qū)教育的跨時空、個性化教學(xué)模式。

“四智”融合教學(xué)實(shí)現(xiàn)“雙線驅(qū)動”，通過線上和線下兩種形式開展教學(xué)，打破傳統(tǒng)“限定”和“控制”形式的教學(xué)課堂［9］，跨越了時間和空間限制，允許不同地域、不同階層和不同程度的學(xué)習(xí)者參與到課堂建設(shè)和實(shí)施中，而線上和線下的教學(xué)疊加不僅僅是單純的“1+1=2”，以智慧課堂、智慧教室、智慧云播和智慧錄播為實(shí)現(xiàn)框架，輔以智能技術(shù)的數(shù)據(jù)串聯(lián)和分析展示，最終將虛擬空間和物理空間充分融合，做到可控性和預(yù)測性的有機(jī)結(jié)合，使整個課程呈現(xiàn)出延展性和活躍化的特點(diǎn)。教學(xué)雙方可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析掌握的實(shí)際情況選擇適合介入課堂的活動，自由選擇何種教學(xué)資源和教學(xué)形式，根據(jù)課程進(jìn)度和目標(biāo)，以及教學(xué)內(nèi)容，學(xué)習(xí)者自身認(rèn)知程度等適時轉(zhuǎn)變教學(xué)形式和互動空間，自然靈活且不突兀，使整個課堂周期顯得流暢生動。

（二）智能技術(shù)采集多源數(shù)據(jù)，整合教學(xué)資源信息

在人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的輔助下，經(jīng)過系統(tǒng)集成和問卷調(diào)查等手段實(shí)現(xiàn)常規(guī)信息的數(shù)據(jù)采集，如學(xué)生基本信息、教師基本信息、課程信息、班級信息和教學(xué)設(shè)計(jì)與目標(biāo)等，繼而在“四智”融合教學(xué)環(huán)境中，依靠各類智慧型教學(xué)平臺的實(shí)時教學(xué)數(shù)據(jù)獲取，動態(tài)掌握師生在教學(xué)生命周期內(nèi)的全部行為數(shù)據(jù)，如課程資源調(diào)度、教學(xué)方案實(shí)施、學(xué)生到課情況、師生互動數(shù)據(jù)和認(rèn)知實(shí)踐成功率等信息，通過對個體數(shù)據(jù)分析和集體數(shù)據(jù)分析，得出教學(xué)課堂數(shù)據(jù)分析報(bào)告，記錄整個課程過程的教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐。

立足多源數(shù)據(jù)的過程性采集和各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成，師生授課全過程作為完整教學(xué)資源被存儲記錄，“四智”融合模式下的教學(xué)過程在個人分析報(bào)告和集體分析報(bào)告的指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)有用資源的切片和整合，推進(jìn)課堂活動情況、問題互動、教師答疑、個人分享資源和知識型題庫等類型資源的分門別類歸檔存儲，有助于資源顆粒度細(xì)化和同類型資源關(guān)聯(lián)查找，借助本地資源庫和云資源平臺實(shí)現(xiàn)有效資源的存儲利用。與此同時，整個課程執(zhí)行過程既是實(shí)時教學(xué)行為，又是師生雙方真實(shí)教育資源的生成和記錄過程。

（三）多維度數(shù)據(jù)分析，助力高效學(xué)情反饋

對于多數(shù)高校和教學(xué)實(shí)體來講，封閉課堂和傳統(tǒng)教學(xué)思路下課程質(zhì)量監(jiān)督體系和教學(xué)評價機(jī)制，往往采取“教學(xué)督導(dǎo)—院系督導(dǎo)”兩級監(jiān)管模式，在人才培養(yǎng)和高質(zhì)量辦學(xué)的定位指導(dǎo)下，施行主體教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)，依靠對教學(xué)進(jìn)度完成情況、教學(xué)任務(wù)實(shí)施情況、教學(xué)大綱推進(jìn)情況和學(xué)生課堂紀(jì)律表現(xiàn)等主要觀察因素，結(jié)合考試成績和學(xué)生評教情況，開展教學(xué)評價和學(xué)情分析。但是傳統(tǒng)形式上的課程監(jiān)督和教學(xué)評價體系缺乏靈活性和有效反饋，易受人為因素影響，尤其是教學(xué)新常態(tài)下，線上線下融合教學(xué)的實(shí)施，在非常規(guī)場所采用線上授課工具進(jìn)行跨越時空的課程活動和師生交流，傳統(tǒng)的課程監(jiān)督和評價手段已難以有效反饋課堂實(shí)情。

“四智”融合教學(xué)環(huán)境下的過程性數(shù)據(jù)采集和智能化數(shù)據(jù)分析技術(shù)，從“教”和“學(xué)”兩個主體出發(fā)［10］，使技術(shù)監(jiān)督和過程數(shù)據(jù)記錄滲透教育教學(xué)全過程，通過靜態(tài)歷史數(shù)據(jù)（學(xué)生基本信息、個人成績情況和獎懲助貸信息）關(guān)聯(lián)分析其潛在的課堂趨勢、宏觀把控認(rèn)知偏向和個性教學(xué)需求等，根據(jù)實(shí)時動態(tài)數(shù)據(jù)（課堂接受情況、活動參與情況和問題記錄信息）掌握學(xué)習(xí)者個體的微觀課堂表現(xiàn)，如知識點(diǎn)掌握程度、課程興趣點(diǎn)和教學(xué)參與情況等，作為個性化教學(xué)實(shí)施分析的關(guān)鍵因素。上述相關(guān)數(shù)據(jù)信息可以作為教學(xué)評價的參考指標(biāo)，在靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)兩個角度對多維度教學(xué)評價指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和研判，增強(qiáng)學(xué)情反饋的時效性，便于及時修正教學(xué)。

四、“四智”融合模式的特色與創(chuàng)新

在教育信息化2.0時代背景下，積極推進(jìn)教育信息化已成為教育實(shí)施的核心要求，在線上線下融合教學(xué)新常態(tài)下，尋求線下課程簡單搬遷至線上造成一系列不適應(yīng)的問題解答，則是本文所關(guān)注的重點(diǎn)?！八闹恰比诤辖虒W(xué)模式在打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的框架下，實(shí)現(xiàn)了靈活多變的虛實(shí)結(jié)合教學(xué)，整合教學(xué)資源，解決個性化需求問題，提出了融合教學(xué)形式下的教學(xué)評價體系，消解了封閉空間下教學(xué)評價造成的教育壁壘。

（一）“四智”融合模式，解決教學(xué)生態(tài)環(huán)境封閉的問題

教學(xué)主體雙方通過線上線下作為驅(qū)動形式，依靠“四智”融合技術(shù)框架，解決了線上教學(xué)形式單一、缺乏互動的問題，同時又避免了線下教學(xué)與線上銜接斷層，資源分配不均衡造成好學(xué)生“一騎絕塵”、后進(jìn)生“進(jìn)退維谷”的尷尬局面，打破了網(wǎng)絡(luò)隔離和教學(xué)空間封閉的情況，構(gòu)建了師生互動、生生互動的彈性、靈活、高效教學(xué)空間。

（二）優(yōu)化教學(xué)資源的顆粒度，解決線上線下教學(xué)資源個性化缺失問題

“四智”融合教學(xué)模式下，通過過程性數(shù)據(jù)采集和智能技術(shù)輔助，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過程記錄存儲，為后續(xù)的數(shù)據(jù)切片處理、資源分類歸檔和個性化資源關(guān)聯(lián)提供了有力的支撐。將記錄后的教學(xué)過程分類管理，通過智慧錄播系統(tǒng)，提煉課堂答疑信息、師生活動內(nèi)容、知識講解內(nèi)容等。針對學(xué)情預(yù)警分析挖掘個性化資源需求，通過關(guān)聯(lián)查詢在本地資源庫和云資源平臺中實(shí)現(xiàn)資源推送和知識共享。

（三）建立融合式教學(xué)評價指標(biāo)，解決線上線下教學(xué)評價反饋偏差問題

立足融合教學(xué)新形態(tài)，傳統(tǒng)教學(xué)評價體系已無法滿足線上線下教學(xué)監(jiān)督和時效反饋的需求，“四智”融合將教學(xué)過程和數(shù)據(jù)記錄相結(jié)合，借助網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實(shí)時掌握教師、學(xué)生等課堂主體的教學(xué)活動行為，深層次滲透“教—學(xué)—評”這一課程閉環(huán)，掌握教學(xué)狀態(tài)、學(xué)情變化和問題反饋，從宏觀和微觀兩個角度分析判斷教學(xué)質(zhì)量，實(shí)時推送課堂報(bào)告和學(xué)情分析，以評促改提高課堂教學(xué)效率，有效反饋課堂質(zhì)量和師生行為。

五、結(jié)語

在線上線下融合教學(xué)新常態(tài)下，國家和各級教育主管部門大力推進(jìn)新教學(xué)模式改革，以課程實(shí)施為主陣地，將信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)等新型智能技術(shù)手段同教育體系相融合，打造適應(yīng)時代發(fā)展潮流的融合式教學(xué)改革模式?！八闹恰比诤辖虒W(xué)模式立足教育新形態(tài)，通過將智慧校園建設(shè)內(nèi)容進(jìn)一步疊加、融合實(shí)現(xiàn)多功能、多形態(tài)和多視角的教學(xué)空間，打破時空限制對教學(xué)施加的局限性，細(xì)化資源顆粒度，重構(gòu)教學(xué)評價機(jī)制?，F(xiàn)階段“四智”融合教學(xué)模式已經(jīng)在河南開放大學(xué)實(shí)施，已經(jīng)服務(wù)了7000余名高職在校學(xué)生、十幾萬分布于全國各地的開放教育學(xué)習(xí)者和全省各地市社區(qū)教育學(xué)習(xí)者。在下一步工作中，研究團(tuán)隊(duì)將側(cè)重于如下研究：1.進(jìn)一步開拓融合教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)“四智”融合同“國家智慧教育公共服務(wù)平臺”的關(guān)聯(lián)銜接，打造實(shí)踐類課程和相關(guān)專業(yè)在線上進(jìn)行可監(jiān)控、可引導(dǎo)和實(shí)時評價的有效機(jī)制，提高融合式教學(xué)的完善性和

覆蓋面。2.進(jìn)一步深化融合教學(xué)評價機(jī)制，加強(qiáng)學(xué)業(yè)預(yù)警的實(shí)踐效能，基于學(xué)業(yè)預(yù)警的教學(xué)改革分析同學(xué)生個人信息、生活信息和學(xué)工數(shù)據(jù)相結(jié)合，使“四智”融合教學(xué)數(shù)據(jù)不僅應(yīng)用于學(xué)情分析，同樣廣泛應(yīng)用于學(xué)生心理預(yù)警、健康輔導(dǎo)和德育工作開展方面，吸收更多數(shù)據(jù)來源，反哺教學(xué)評價，使其升級為學(xué)生軌跡行為畫像，綜合評判分析學(xué)生個人素養(yǎng)和個性化需求。