終身教育背景下新一代信息技術(shù)在開放大學(xué)教學(xué)平臺的應(yīng)用研究

李振宇 方天宇 關(guān)龍艷

摘要：發(fā)展全民教育、終身教育是黨的十九大以來重要決策。開放大學(xué)擁有優(yōu)秀的教學(xué)平臺，可依托此平臺為終身學(xué)習(xí)賦能，能夠高速有效地構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個性化、終身化的教學(xué)體系。本文根據(jù)學(xué)習(xí)者的需求，分析開放大學(xué)教學(xué)平臺所應(yīng)具備的各類特性，完成特性分析后，利用人工智能、自然語言處理、無線通信等新一代信息技術(shù)，探索與開放大學(xué)教學(xué)平臺的融合路徑，并對融合路徑的技術(shù)可行性進行分析。以期利用開放大學(xué)教學(xué)平臺的框架為終身學(xué)習(xí)賦能，踐行開放大學(xué)扎根中國大地辦教育的時代使命。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；開放大學(xué)；教學(xué)平臺；終身教育

引言

國家開放大學(xué)的教學(xué)平臺包括全業(yè)務(wù)流程及課程資源，在運行過程中表現(xiàn)出良好的性能。目前公共平臺的建設(shè)者只能提供普適性的業(yè)務(wù)支撐，專用平臺的建設(shè)者往往無法真正理解實際業(yè)務(wù)流程，作為使用方的教師很難提出具體的業(yè)務(wù)需求，與技術(shù)人員很難起到真正的溝通紐帶的作用，建設(shè)出來的平臺難以滿足實際業(yè)務(wù)需求。如果平臺規(guī)模較大，問題會大量爆發(fā)，國家開放大學(xué)教學(xué)平臺在建設(shè)初期也存在類似情況。平臺每學(xué)期網(wǎng)上學(xué)習(xí)行為以億為單位，在這種海量數(shù)據(jù)下，該平臺作為專用平臺經(jīng)歷了三學(xué)期的高負(fù)荷運轉(zhuǎn)，建設(shè)團隊不斷改進，為國家開放大學(xué)終身教育平臺[1]奠定了堅實的基礎(chǔ)。

目前該教育平臺與大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)課程MOOC[2]在模式上較為接近，但終身學(xué)習(xí)者所需的課程屬性、學(xué)習(xí)過程的及時反饋和教師持續(xù)不斷的大量投入等方面的保障存在一定的不足。而新一代信息技術(shù)的逐步發(fā)展，為建設(shè)能夠滿足終身學(xué)習(xí)群體各類需求的平臺提供了技術(shù)支撐，大規(guī)模語言模型[3]、自然語言處理[4]、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[5]等技術(shù)的迅速發(fā)展逐漸提高了平臺能力。國內(nèi)開放教育、開放大學(xué)助力終身教育主要集中在發(fā)展定位[6]、教學(xué)設(shè)置和課程建設(shè)[7-9]、其他教育途徑[10]、信息技術(shù)框架[11]等方面，其中，信息技術(shù)框架方面更多的是聚焦宏觀層面。

1. 開放大學(xué)教學(xué)平臺的特性

開放大學(xué)教學(xué)平臺面對的學(xué)生規(guī)模非常大，學(xué)生情況千差萬別，會出現(xiàn)公共平臺和常規(guī)專用平臺難以實現(xiàn)的特性。

1.1 以學(xué)生為本的個性化服務(wù)

開放大學(xué)的學(xué)生類別包括普通學(xué)生、殘疾人學(xué)生和外國學(xué)生，其中殘疾人學(xué)生涵蓋所有7類殘疾[12]，外國學(xué)生則是多個國家多種語言。對于普通學(xué)生，在學(xué)歷教育方面采用標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)大綱和教學(xué)技術(shù)即可，但是對殘疾人學(xué)生和外國學(xué)生而言，教學(xué)技術(shù)必須做到個性化。例如，對于有視力障礙的學(xué)生，需要在平臺調(diào)用專用的圖像識別和語音識別接口，將視頻課程內(nèi)文字提取后轉(zhuǎn)換為語音輸出，課程全程采用語音交互的方式進行；對于有聽力障礙的同學(xué)，需要調(diào)用專用的語音識別接口，將視頻課程中教師的語音轉(zhuǎn)換為字幕供學(xué)生學(xué)習(xí)；對于外國學(xué)生，需要利用專用的圖像識和語音識別接口，將視頻課程的文字和語音分別轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的語種。

1.2 超級開放性

開放大學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)時間和空間都不固定，并且由于外國學(xué)生的大量存在，學(xué)習(xí)時間和空間的分布更為分散。開放大學(xué)學(xué)生的特性與傳統(tǒng)院校學(xué)生不同，他們在學(xué)習(xí)上具有相當(dāng)?shù)淖灾餍裕孕邪才耪莆諏W(xué)習(xí)進度，能利用自己的知識和經(jīng)驗理解掌握所學(xué)內(nèi)容。這樣不僅在學(xué)習(xí)時間和學(xué)習(xí)空間上要保證足夠的開放，對于學(xué)習(xí)方式也應(yīng)該具備足夠的開放性。

1.3 業(yè)務(wù)集中性和復(fù)雜性

開放大學(xué)學(xué)生的所有學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)均集中在教學(xué)平臺上，結(jié)合數(shù)百專業(yè)、數(shù)百萬學(xué)生、數(shù)千萬選課報考數(shù)據(jù)，開放大學(xué)教學(xué)平臺的業(yè)務(wù)集中性極高，業(yè)務(wù)集中性和復(fù)雜性遠(yuǎn)超教育類公共平臺和專有平臺。

1.4 課程內(nèi)容和資源的快速迭代性

大學(xué)體系規(guī)模極其龐大，每門課程均有相應(yīng)的教學(xué)團隊，國家開放大學(xué)課程教學(xué)團隊的規(guī)模一般在30名教師以上，省級開放大學(xué)課程教學(xué)團隊的規(guī)模一般在10名教師以上，開放大學(xué)教務(wù)部門和教學(xué)部門對課程內(nèi)容和資源迭代均有較高的要求。

2. 終身教育背景下新一代信息技術(shù)在開放大學(xué)教學(xué)平臺的應(yīng)用研究

依托開放大學(xué)教學(xué)平臺為終身學(xué)習(xí)賦能，需要將新一代信息技術(shù)，包括大規(guī)模語言模型、自然語言處理、深度學(xué)習(xí)圖像處理、區(qū)塊鏈、云計算、5G等高速穩(wěn)定的無線通信網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)。應(yīng)用到開放大學(xué)教學(xué)平臺，提高平臺的個性化服務(wù)能力，使平臺具有更強的開放性，無須過高的集中性和復(fù)雜性，課程內(nèi)容和資源的范圍更大、課程迭代更快。

2.1 人工智能提升個性化服務(wù)能力

終身教育對個性化服務(wù)的需求不僅體現(xiàn)在學(xué)習(xí)過程中，更多地體現(xiàn)在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程反饋等方面，大規(guī)模語言模型、自然語言處理和深度學(xué)習(xí)圖像處理技術(shù)能夠有效提高這些環(huán)節(jié)的個性化服務(wù)能力。終身教育與開放教育存在一定的不同，終身教育的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)習(xí)者自己定義的，因此傳統(tǒng)的培養(yǎng)方案不適用于終身教育，而經(jīng)過訓(xùn)練的大規(guī)模語言模型能夠得到足夠豐富的知識路徑。對于某一個教學(xué)目標(biāo)，大規(guī)模語言模型能夠根據(jù)已生成知識路徑構(gòu)建知識樹，自動生成對應(yīng)教學(xué)目標(biāo)的培養(yǎng)方案。對于在教學(xué)過程中產(chǎn)生的反饋和互動，大規(guī)模語言模型經(jīng)過訓(xùn)練能夠替代教師給出準(zhǔn)確的反饋。利用自然語言處理和深度學(xué)習(xí)圖像處理技術(shù)能夠更加準(zhǔn)確地完成語音識別和圖像識別。

2.2 區(qū)塊鏈、云計算及無線通信技術(shù)帶來更強的開放性和安全性

終身教育學(xué)習(xí)者遍布全球，優(yōu)秀的平臺也更加吸引終身學(xué)習(xí)者的到來，進而帶來了更大的運行負(fù)荷和分布更均勻的學(xué)習(xí)時間，對學(xué)生的數(shù)據(jù)安全的保護也需要進一步加強，也就意味著整體的開放性更強。云計算是一種分布式計算，能夠極大地提高平臺運行負(fù)荷能力。區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化和數(shù)據(jù)難以篡改的特點，能夠有效地提高數(shù)據(jù)的安全性。5G等無線通信技術(shù)具有高傳輸速度、高響應(yīng)速度、高連接穩(wěn)定性的特點，能夠有效地為學(xué)生提供良好的網(wǎng)絡(luò)。

2.3 人工智能技術(shù)加快了課程迭代

終身教育的課程范圍要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)學(xué)歷教育課程，相關(guān)的課程建設(shè)和課程迭代是比較困難的。傳統(tǒng)教育機構(gòu)很難做到擁有大量教師以不斷進行課程迭代，開放大學(xué)系統(tǒng)的專職教師為61595人，具有其他教育機構(gòu)無法比擬的系統(tǒng)優(yōu)勢。大規(guī)模語言模型能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)檢索的信息構(gòu)建非學(xué)歷課程的知識路徑，有效輔助專職教師，加快課程迭代速度。

2.4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)帶來更具沉浸感的課程體驗

傳統(tǒng)課堂教學(xué)使用書本、道具、課件等媒介構(gòu)建了常規(guī)教育環(huán)境，在常規(guī)教育環(huán)境中學(xué)生很難達到沉浸式學(xué)習(xí)狀態(tài)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠利用計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、顯示技術(shù)等構(gòu)建與真實世界相仿的虛擬環(huán)境，因此，應(yīng)用該技術(shù)可以實現(xiàn)終身教育的沉浸式教育環(huán)境構(gòu)建。

3. 開放大學(xué)教學(xué)平臺應(yīng)用新一代信息技術(shù)的技術(shù)可行性分析

技術(shù)可行性一般包括硬件、軟件和人員這三個方面。對本節(jié)中出現(xiàn)的大規(guī)模語言模型、自然語言處理、深度學(xué)習(xí)圖像處理、區(qū)塊鏈、云計算、5G等無線通信技術(shù)、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實/混合現(xiàn)實等技術(shù)，所需的硬件、軟件和人員各有不同。

3.1 大規(guī)模語言模型、自然語言處理、深度學(xué)習(xí)圖像處理

對于這三種技術(shù)，需要專門的深度學(xué)習(xí)算法工程師來構(gòu)建模型，模型可以利用已有的開源模型來進行改進，改進的模型需要在服務(wù)器計算顯卡（MXC500、A800、H800等）上進行訓(xùn)練。

硬件：服務(wù)器計算顯卡；軟件：GPT-4.0類開源大規(guī)模語言模型、Transformer類模型、Resnet類模型；人員：深度學(xué)習(xí)算法工程師。服務(wù)器計算顯卡價格較為昂貴，以A800為例，單塊顯卡價格約為10萬元。

3.2 云計算

對于云計算技術(shù)，一般是采用租賃云服務(wù)商的服務(wù)器進行構(gòu)建，不需要軟件和人員支出，只包括硬件服務(wù)支出。但是云服務(wù)商的服務(wù)器價格比較昂貴，超大規(guī)模學(xué)習(xí)平臺的年服務(wù)費在百萬元以上。

3.3 區(qū)塊鏈

對于區(qū)塊鏈技術(shù)，需要軟件開發(fā)人員完成區(qū)塊鏈的設(shè)計，軟件可以用已有的、較為有效的區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)構(gòu)建終身教育區(qū)塊鏈，硬件方面沒有支出。區(qū)塊鏈技術(shù)自2008年以來，不斷經(jīng)過技術(shù)迭代，是較為成熟的技術(shù)。

3.4 5G等無線通信技術(shù)

對于5G等無線通信技術(shù)，主要是國家網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、學(xué)生網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和學(xué)生個人終端體現(xiàn)，目前是較為成熟的技術(shù)，這些技術(shù)不需要硬件、軟件和人員支出。

3.5 虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實/混合現(xiàn)實技術(shù)

對于虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實/混合現(xiàn)實技術(shù)，需要由軟件開發(fā)人員建設(shè)虛擬現(xiàn)實類課程，這些課程一般是基于Unity3D等軟件進行開發(fā)，同時在線下終身教育學(xué)習(xí)中心需要采購一些虛擬現(xiàn)實設(shè)備來讓學(xué)生體驗虛擬現(xiàn)實課程，學(xué)生也可以自行采購相關(guān)設(shè)備完成課程學(xué)習(xí)。硬件：虛擬現(xiàn)實設(shè)備（Oculus Rift、HTC VIVE等虛擬現(xiàn)實頭盔，Meta2 AR等混合現(xiàn)實頭盔）；軟件：Unity3D等開發(fā)軟件；人員：虛擬現(xiàn)實軟件工程師。虛擬現(xiàn)實課程建設(shè)費用和虛擬現(xiàn)實設(shè)備的采購價格都比較昂貴，目前虛擬現(xiàn)實課程的建設(shè)是比較成熟的，系列虛擬現(xiàn)實課程多在10節(jié)以上，而單節(jié)虛擬現(xiàn)實課程價格在5萬元以上，虛擬現(xiàn)實頭盔價格在0.7萬元左右，混合現(xiàn)實頭盔價格在1.5萬元左右。利用新一代信息技術(shù)完成上述融合路徑是完全可行的，并且在成本上也是可控可接受的，不過如果大規(guī)模推廣虛擬現(xiàn)實課程，成本較高。

結(jié)語

本文通過對新一代信息技術(shù)與開放大學(xué)教學(xué)平臺特性的研究，探索新一代信息技術(shù)與開放大學(xué)教學(xué)平臺的融合路徑，并從硬件、軟件、人員這三個方面分析了技術(shù)的可行性，得出結(jié)論：新一代信息技術(shù)與開放大學(xué)教學(xué)平臺完成融合是完全可行的，在成本方面也是可控可接受的。本文在融合路徑方面進行了研究和探索，但在具體的工程落地方面還沒有進行，需要后期繼續(xù)開展研究，以期實現(xiàn)預(yù)設(shè)的目標(biāo)。

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作者簡介：李振宇，在讀博士，講師，研究方向：終身教育、計算機算法、開放教育；通信作者：關(guān)龍艷，博士，副教授，研究方向：終身教育、開放教育。

基金項目：黑龍江省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度重點課題——為全民終身學(xué)習(xí)賦能的開放大學(xué)建設(shè)研究與實踐（編號：ZJB1422322）；中國教育技術(shù)協(xié)會高校遠(yuǎn)程教育專業(yè)委員會2022年度專項研究課題一般課題——BOPPPS在社區(qū)教育中的應(yīng)用研究（編號：GYY2016）。