大數(shù)據(jù)支撐的區(qū)域教師智能研修模型及應(yīng)用研究

李永濤　陳津津

基金項(xiàng)目：寧夏教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃“互聯(lián)網(wǎng)+教育”示范區(qū)建設(shè)專項(xiàng)研究課題“縣域教師智能研修中心建設(shè)的理論框架與實(shí)現(xiàn)路徑研究”（編號：NXJKG21008）。

摘 要 應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)等新型信息技術(shù)創(chuàng)新教師研修模式和方法，有助于優(yōu)化教師知識結(jié)構(gòu)，助推教師專業(yè)發(fā)展。本研究面向區(qū)域教育，結(jié)合實(shí)踐需求，研究構(gòu)建大數(shù)據(jù)支撐的區(qū)域教師智能研修模型，并在理論模型基礎(chǔ)上，提出區(qū)域教師智能研修中心的系統(tǒng)化建設(shè)路徑，以及教師開展研修應(yīng)用的方案，對實(shí)現(xiàn)人工智能與教師研修的融合，賦能教師專業(yè)發(fā)展、推動(dòng)教師隊(duì)伍建設(shè)，縮小城鄉(xiāng)差距和大幅度提高教師教育教學(xué)水平起著至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù)；教師研修；智能研修

中圖分類號 G451

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 2095-5995（2023）04-0091-03

一、問題的提出

2022年4月，教育部等八部門印發(fā)的《新時(shí)代基礎(chǔ)教育強(qiáng)師計(jì)劃》中提出：“深入實(shí)施人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)試點(diǎn)行動(dòng)，探索人工智能助推教師管理優(yōu)化、教師教育改革、教育教學(xué)方法創(chuàng)新、教育精準(zhǔn)幫扶的新路徑和新模式?！碑?dāng)前，各種形式的研修已成為教師知識更新、技能提升、專業(yè)發(fā)展和綜合素質(zhì)提高的有效路徑。但目前常態(tài)化的教師研修主要采用教學(xué)觀察手段，且觀察維度有限，主觀性較強(qiáng)，容易出現(xiàn)遺漏和偏差。如何實(shí)現(xiàn)人工智能與教師研修相結(jié)合，助力教師研修研訓(xùn)，是教師研修常態(tài)化發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。

為了提升教師教書育人的能力，建設(shè)高質(zhì)量的教育體系，促進(jìn)教育的公平發(fā)展，不少研究先后對教師智能研修的現(xiàn)存問題提出了解決路徑。李陽等人提出了智能精準(zhǔn)教研的理論框架，包括智能精準(zhǔn)教研的定義、特征、技術(shù)環(huán)境和方法，設(shè)計(jì)了“一個(gè)中心、兩條路徑、三個(gè)原則、四個(gè)目標(biāo)、五項(xiàng)任務(wù)”的實(shí)踐藍(lán)圖。^［1］郁棟等人針對區(qū)域教研面臨著難以大范圍開展精準(zhǔn)教學(xué)、教研員無法提供精準(zhǔn)指導(dǎo)等問題，從搭建平臺(tái)、創(chuàng)新機(jī)制、測評驅(qū)動(dòng)、整合資源四個(gè)方面提出基于智能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的區(qū)域教研解決思路，為智能時(shí)代教師專業(yè)發(fā)展提供了新的路徑啟示。^［2］

綜上所述，當(dāng)前的研究主要集中人工智能賦能教師研修的平臺(tái)軟件、應(yīng)用模式以及機(jī)制體制等方面，但是如何面向中小學(xué)教育的實(shí)踐需求，面向教育體系最核心的區(qū)域教育單元，統(tǒng)整環(huán)境、平臺(tái)、資源、數(shù)據(jù)、機(jī)制等多要素，形成人工智能服務(wù)賦能教師研修的體系化解決方案，還亟需進(jìn)行探索與實(shí)踐。

二、大數(shù)據(jù)支撐的區(qū)域教師智能研修模型

智能時(shí)代的區(qū)域研修呈現(xiàn)出一些新的特征：信息技術(shù)支持下多種教學(xué)法的綜合運(yùn)用，支持信息互通、研學(xué)轉(zhuǎn)換的研修空間，經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)相結(jié)合的多維研修評價(jià)，多方協(xié)同參與的組織與管理等^［3］。本研究從理論層面入手，探索支持教師區(qū)域研修的理論模型，進(jìn)一步豐富和完善教師專業(yè)發(fā)展及區(qū)域研修理論，為深入開展教師區(qū)域研修活動(dòng)提供框架指導(dǎo)。針對目前區(qū)域內(nèi)研修活動(dòng)設(shè)計(jì)隨意性較強(qiáng)、缺乏有效的理論模型支撐的問題，相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、協(xié)作學(xué)習(xí)理論、活動(dòng)理論和交互理論為指導(dǎo)，從多模態(tài)數(shù)據(jù)感知技術(shù)、智能化算法分析技術(shù)、個(gè)性化資源推送技術(shù)三個(gè)方面入手，構(gòu)建基于“云網(wǎng)數(shù)端”的區(qū)域教師智能研修模型（如圖1）。

（一）多模態(tài)數(shù)據(jù)感知

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)的發(fā)展為多模態(tài)數(shù)據(jù)的感知與融合提供了理論和技術(shù)支持。多模態(tài)數(shù)據(jù)的感知技術(shù)是智能教育應(yīng)用的核心，助力教師教研的數(shù)據(jù)化、科學(xué)化、智能化發(fā)展。

通過建設(shè)大數(shù)據(jù)支撐的教師智能研修中心，并利用溫度傳感器、光線傳感器、紅外感應(yīng)器、攝像機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對教師研修環(huán)境的全方位感知，采集研修情景的感知數(shù)據(jù)^［4］。多模態(tài)傳感設(shè)備對不同情景中的信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)對個(gè)體位置、活動(dòng)、意圖、行為和交互數(shù)據(jù)與行為的推斷，從而實(shí)現(xiàn)對個(gè)體特征的細(xì)致刻畫和對教育情境的精準(zhǔn)感知。

（二）智能化算法分析

智能情景下，可以利用智能算法分析技術(shù)，基于智能研修云平臺(tái)記錄的使用痕跡和師生互動(dòng)的數(shù)據(jù)等對教師開展更有針對性的評價(jià)，發(fā)揮評價(jià)對教師研修的激勵(lì)和向?qū)ё饔谩?/p>

借助RT-CH、S-T等分析工具進(jìn)行教師研修測評，可以將輸入的多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分為文本信息和行為信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后，多個(gè)教學(xué)分析模型可共用一致的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不同模型就可以輸出自定義的各類指標(biāo)值，有助于構(gòu)建教師的個(gè)人研修畫像。

基于智能化算法分析提供具有針對性的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，為知識共享與創(chuàng)造提供技術(shù)支持，通過社會(huì)化、外在化、組合化、內(nèi)在化的過程，促進(jìn)教師在知識共享與創(chuàng)造的過程中實(shí)現(xiàn)顯性知識與隱性知識之間的轉(zhuǎn)化。

（三）個(gè)性化資源推送

利用研修云平臺(tái)，借助一定的推送機(jī)制和推送模式，教師研修者可以精準(zhǔn)有效地獲取所需的學(xué)習(xí)資源。對課程學(xué)習(xí)資源的認(rèn)識、加工和內(nèi)化過程是云計(jì)算學(xué)習(xí)資源推送最關(guān)鍵、最核心之處。學(xué)習(xí)資源的精準(zhǔn)推送需借助合適的技術(shù)方法及所構(gòu)建的靈活傳播渠道。通過對個(gè)性化協(xié)同過濾算法的研究，及對資源個(gè)性化、精確化、去重化的推薦，縮短查找資源的時(shí)間，使教師可以靈活搜尋和利用資源，提高研修效率。

三、區(qū)域教師智能研修中心建設(shè)路徑

（一）建設(shè)研修智能中心

智能時(shí)代將線下研修環(huán)境與線上虛擬空間相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了新興技術(shù)融入研修主題設(shè)計(jì)和研修組織、智能化定制研修服務(wù)，創(chuàng)新了教師的學(xué)習(xí)形式?；诖?，教師網(wǎng)絡(luò)研修可以融合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)真實(shí)、復(fù)雜的立體化場景，為教師提供更加真實(shí)的交互實(shí)踐環(huán)境^［5］；利用交互感知設(shè)備收集教師研修行為數(shù)據(jù)以及課堂教學(xué)行為數(shù)據(jù)等。研修智能中心的建設(shè)，為研修大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供真實(shí)有效的數(shù)據(jù)，為研修云平臺(tái)定制個(gè)性化的研修服務(wù)提供依據(jù)和保障。

（二）構(gòu)建研修云平臺(tái)

人工智能賦能教師專業(yè)發(fā)展主要體現(xiàn)在基于人機(jī)協(xié)同的課堂教學(xué)、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的校本教研和基于學(xué)習(xí)分析的教師培訓(xùn)三個(gè)方面^［6］。本研究對學(xué)習(xí)分析技術(shù)支持下的教師研修平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)置三大功能模塊，即學(xué)習(xí)分析模塊（主要利用教師參與行為、RT-CH、S-T等分析工具）、研修模塊（主要有文件收集、問卷調(diào)查、在線討論、討論區(qū)、互動(dòng)評價(jià)、在線測試等工具）、資源匯聚模塊（可進(jìn)行資源上傳、資源匯聚、資源下載、資源管理）。平臺(tái)基于B/S架構(gòu)，管理員、教研員、教師可以利用計(jì)算機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備參與研修，且利用該平臺(tái)所進(jìn)行的相關(guān)研修活動(dòng)具有如下特點(diǎn)：

第一，研修主題突出。以師德素養(yǎng)、信息素養(yǎng)、智能素養(yǎng)等綜合素養(yǎng)的提高，及學(xué)科教學(xué)能力提升、信息化教學(xué)能力提升為主題，開展智慧課堂教學(xué)環(huán)境下的智能研修。

第二，資源管理優(yōu)化。建立優(yōu)質(zhì)資源的收集、評價(jià)、挖掘、匯聚、篩選機(jī)制，支持利用在線開發(fā)工具創(chuàng)建教學(xué)教研資源^［7］，支持對教學(xué)案例、網(wǎng)絡(luò)課程、教研活動(dòng)等生成性資源的利用，支持根據(jù)教師個(gè)性化特征自動(dòng)關(guān)聯(lián)、匯聚、推薦適應(yīng)性資源，支持教師自行選擇數(shù)字教育資源與智力資源進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。

第三，學(xué)習(xí)分析科學(xué)。支持對智能研修平臺(tái)與教師發(fā)展系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，支持各種研修模式的教師進(jìn)行研修內(nèi)容、行為、活動(dòng)、過程等方面的學(xué)習(xí)分析，支持教師自我認(rèn)知與反思，支持教師自定研修目標(biāo)、自主選擇研修學(xué)習(xí)內(nèi)容、自我管理與監(jiān)控等，并形成研修學(xué)習(xí)診斷報(bào)告。

（三）建設(shè)研修大數(shù)據(jù)基座

個(gè)性化研修將教師定位為學(xué)習(xí)者，本質(zhì)是學(xué)習(xí)分析、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等新興技術(shù)支持下的教師自適應(yīng)學(xué)習(xí)，是技術(shù)與教育深度融合的高級表現(xiàn)形式。研修大數(shù)據(jù)分析貫穿整個(gè)研修過程。

首先，利用研修大數(shù)據(jù)重塑學(xué)科知識結(jié)構(gòu)。整合技術(shù)的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)作為通用的教師知識能力框架，在智能技術(shù)的支持下有助于為教師研修提供動(dòng)態(tài)“腳手架”，按知識診斷結(jié)果和教師個(gè)體需求，精準(zhǔn)推薦研修路徑、推送個(gè)性化研修資源，實(shí)現(xiàn)教師智能素養(yǎng)和知識圖譜的重構(gòu)。

其次，利用研修大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)教師研修個(gè)性化干預(yù)。利用大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)研修表現(xiàn)的精準(zhǔn)分析和動(dòng)態(tài)表征，形成教師研修畫像。利用機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)研修過程性數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)挖掘與研修結(jié)果的精準(zhǔn)預(yù)測，有助于研修目標(biāo)的達(dá)成和教師專業(yè)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)。

再次，利用研修大數(shù)據(jù)開展教師研修評價(jià)。通過多模態(tài)診斷分析，形成實(shí)證支持的研修特征標(biāo)簽，構(gòu)建智能研修評價(jià)指標(biāo)和評價(jià)量表，實(shí)現(xiàn)教師研修的精準(zhǔn)評價(jià)。

四、區(qū)域教師智能研修模型的應(yīng)用

針對當(dāng)前部分市縣區(qū)域研修活動(dòng)中暴露出的溝通成本較高、整體效率較低、缺乏信息技術(shù)有效支撐等教師專業(yè)發(fā)展問題，本研究聚焦三種區(qū)域教師協(xié)同發(fā)展研修應(yīng)用模式進(jìn)行簡要闡述。

（一）基于智能研修平臺(tái)的混合式研修

不同于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，智能研修平臺(tái)為研修教師提供了包括現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間在內(nèi)的原創(chuàng)場、對話場、系統(tǒng)場、演練場^［8］。基于智能研修平臺(tái)的混合式研修注重教師之間的交流、互動(dòng)和隱性知識的挖掘，注重生成性資源的識別、評價(jià)、篩選、整合，通過不同研修空間和動(dòng)態(tài)開放的研修資源，支持教師個(gè)體專業(yè)發(fā)展和教師隊(duì)伍整體建設(shè)。

（二）基于課堂教學(xué)行為分析的校本研修

立足解決課堂教學(xué)實(shí)踐問題的校本研修是推進(jìn)區(qū)域研修的有效模式，智能技術(shù)支撐下的人機(jī)協(xié)同校本研修利用人工智能技術(shù)對課堂教學(xué)中的學(xué)生學(xué)習(xí)行為和教師教學(xué)行為進(jìn)行學(xué)生——教師智能分析，為教師的教學(xué)決策和精準(zhǔn)教學(xué)提供支持。

（三）基于學(xué)習(xí)需求的個(gè)性化研修

利用人工智能技術(shù)和個(gè)性化推薦算法，挖掘教師研修數(shù)據(jù)，為教師定制專業(yè)發(fā)展路線和個(gè)性化研修學(xué)習(xí)路徑；通過標(biāo)簽聚類對教師群體進(jìn)行同質(zhì)或異質(zhì)的聚合，為不同類型的教師設(shè)計(jì)并推送研修資源^［9］；通過教師畫像管理預(yù)測教師專業(yè)發(fā)展軌跡，幫助教師提高自我效能感，助力教學(xué)實(shí)踐改革、教學(xué)能力提升和教師專業(yè)發(fā)展，助推區(qū)域教師隊(duì)伍建設(shè)。

教師專業(yè)發(fā)展和教師隊(duì)伍建設(shè)是教育現(xiàn)代化的重要支撐。為了夯實(shí)教師專業(yè)發(fā)展體系，推動(dòng)教師終身學(xué)習(xí)和專業(yè)自主發(fā)展，建設(shè)高素質(zhì)專業(yè)化創(chuàng)新型教師隊(duì)伍，理應(yīng)積極探索和建設(shè)區(qū)域教師智能研修中心。通過教師智能研修中心網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化建設(shè)與應(yīng)用，以區(qū)域教育云平臺(tái)為依托，深度融合大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，推動(dòng)應(yīng)用互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通的“云網(wǎng)數(shù)端”模型的落地施行，探索人工智能賦能教師研修的典型范式，實(shí)現(xiàn)教師信息化教學(xué)能力和智能素養(yǎng)的提升，實(shí)現(xiàn)教師專業(yè)發(fā)展的個(gè)性化與整體提升，形成區(qū)域教師智能研修常態(tài)化發(fā)展生態(tài)體系。

（李永濤，寧夏教育信息化管理中心，銀川 756501；陳津津，華中師范大學(xué)人工智能教育學(xué)部 教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國家工程研究中心，武漢 430079）

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