湖北廣播電視大學(xué) 彭 麗

基于微課程下的智能教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用研究

湖北廣播電視大學(xué) 彭 麗

隨著開放大學(xué)的掛牌成立,將以中央廣播電視大學(xué)為基礎(chǔ)建設(shè)國家開放大學(xué)。開放大學(xué)的成立并非廣播電視大學(xué)的簡單更名和換牌,而是需要適應(yīng)國家發(fā)展需要和技術(shù)發(fā)展趨勢,實現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。其學(xué)習(xí)方式要主動適應(yīng)或者說滿足各類社會成員的終身學(xué)習(xí)需求。對廣播電視大學(xué)的教學(xué)方式和教學(xué)質(zhì)量提出了新的要求。本論文提出一種基于微課程的智能教學(xué)專家系統(tǒng)設(shè)計方法。該方法以微課程的教學(xué)模式為基礎(chǔ),以知識點及其邏輯關(guān)系為核心,以碎片化的移動微型學(xué)習(xí)為模式,將學(xué)習(xí)資源建設(shè)的重心,從傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)、以教材和課堂為主體的形式轉(zhuǎn)變到以學(xué)生為主體、以適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)需求的教學(xué)設(shè)計為核心的建設(shè)模式上來。本論文融合微課程教學(xué)理念模式于智能教學(xué)系統(tǒng)中,能有效解決電大成人學(xué)生工學(xué)矛盾突出、對學(xué)習(xí)資源利用率低下等問題。并期許能為構(gòu)建有效學(xué)習(xí)給出了新的模式,為未來的遠(yuǎn)程開放教育學(xué)習(xí)方式提出了新的思考和路徑。

微課程;智能教學(xué)系統(tǒng);研究

1.引言

廣播電視大學(xué)所進(jìn)行的遠(yuǎn)程開放教育,其教學(xué)過程的實施主要采用了以計算機網(wǎng)絡(luò)為載體傳遞教學(xué)內(nèi)容和信息、輔助以教師面授輔導(dǎo)教學(xué)并依靠學(xué)生自主式學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式的教學(xué)模式。這種教學(xué)模式在一定程度上體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育思想和理念,也在一定程度上解決了電大師資隊伍數(shù)量不足的辦學(xué)矛盾,但這種教學(xué)模式要求學(xué)生必須具備較高的自主學(xué)習(xí)能力,能夠自覺完成學(xué)習(xí)任務(wù)。 這些要求在實際上使得那些進(jìn)入電大前學(xué)歷層次較低,知識水平參差不齊,學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)目的上都有很大不同與差距、本來就不會自主學(xué)習(xí)的學(xué)生學(xué)習(xí)效果十分不理想;另一方面,因為成人學(xué)生的工學(xué)矛盾突出等諸多因素,使得他們不能像普通高校學(xué)生那樣用整塊的時間集中精力深入學(xué)習(xí);而電大教育的遠(yuǎn)程特性又使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中極易因師生分離、學(xué)習(xí)支持服務(wù)不能及時到位等原因而產(chǎn)生孤獨與無助的感覺,從而進(jìn)一步的影響學(xué)習(xí)的效果和積極性;再加上以文本教材為主體、或是教室搬家式的網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源的形式單調(diào)篇幅冗長、使得他們在自學(xué)過程中很快散失學(xué)習(xí)興趣,從而對課程中復(fù)雜深奧的知識難于理解和掌握;這些矛盾及各種原因的疊加,導(dǎo)致了進(jìn)入電大學(xué)習(xí)的學(xué)生很容易對克服各種困難堅持學(xué)習(xí)喪失信心,產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

因此,怎樣合理解決工學(xué)矛盾、改變學(xué)習(xí)資源形式和內(nèi)容以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,尤其是使學(xué)習(xí)資源能夠讓學(xué)生在使用時可以實現(xiàn)自我計劃、自我選擇、自我監(jiān)控和自我評價的功能成為電大開放教育教學(xué)工作者面臨的重要課題?；谖⒄n程下的智能教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計研究對這些問題提出了新的解決方案。

2.國內(nèi)外智能系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

微課程的雛形最早始于美國北愛荷華大學(xué)(University of Northern Iowa)LeRoy A。 McGrew 教授所倡導(dǎo)的60 秒課程(60-Second Course) (McGrew, 1993)以及英國納皮爾大學(xué)(Napier University)T。 P。 Kee 提出的一分鐘演講(The One Minute Lecture,簡稱OML) (Kee, 1995)。他們提出的一分鐘課程意為在一些比較隨意的場合進(jìn)行知識傳授和交流。隨后在2008年由美國新墨西哥州圣胡安學(xué)院的高級教學(xué)設(shè)計師、學(xué)院在線服務(wù)經(jīng)理David Penrose正式給出了"微課程"的定義,微課程是微型課程的簡稱,基于學(xué)校資源、教師能力與學(xué)生興趣,以主題模塊組織起來的相對獨立與完整的小規(guī)模課程。以建設(shè)有效性學(xué)習(xí)資源為目標(biāo),其目的是在簡短的時間內(nèi)能有效地傳授一個或兩個知識點。其組成核心是課堂教學(xué)視頻,同時還包括與教學(xué)知識點相關(guān)的教學(xué)設(shè)計、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測試等教學(xué)支持資源。

微課程的教學(xué)以問題和知識點進(jìn)行教學(xué),主要有基于問題的教學(xué)模式、基于案例的教學(xué)模式、基于情景教學(xué)模式和基于協(xié)作方式的教學(xué)模式四種方式。微課程容量小,目標(biāo)明確,課程之間相對獨立性強,注意知識點的短小精悍和模塊化,意在以充分利用零碎的時間進(jìn)行學(xué)習(xí),掌握知識,提高分析解決問題的能力。微課程授課課程選材范圍廣泛,不受限制,可以采取多種取材來進(jìn)行授課。微課程完全可以通過手機終端,PC終端等工具進(jìn)行課程制作和課程學(xué)習(xí)。

到目前為止,國內(nèi)對微課程的研究、探索大多仍在闡釋其理念與應(yīng)用前景。在實踐上進(jìn)行微課程教學(xué),以及將智能化微課程教學(xué)引入教學(xué)實踐應(yīng)用的思考甚少。本論文提出了一種基于微課程的智能教學(xué)系統(tǒng)模式設(shè)計方法,對微課程的教學(xué)模式進(jìn)行思考驗證,并將微課程的教學(xué)理念融入計算機智能教學(xué)系統(tǒng)中,將能顯著提高學(xué)習(xí)資源有效性,能根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知差異和知識水平基礎(chǔ)調(diào)整學(xué)習(xí)策略。

3.智能教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計方法

智能教學(xué)系統(tǒng)融合計算機和人類的優(yōu)勢,它既具有高存儲和快速計算的性能,又具有人類高智能的特點。智能教學(xué)系統(tǒng)能夠提供個別化的因人而異的有效教學(xué)。系統(tǒng)能根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)情況,選擇、調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容及進(jìn)度;并能在理解學(xué)生的提問的基礎(chǔ)上自動生成解答。那么這就要求該系統(tǒng)能具備知識,了解并記憶學(xué)生,并掌握與學(xué)生交流的方法。既能診斷學(xué)生學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的各種錯誤,分析原因并采取糾正措施,能評價學(xué)生的學(xué)習(xí)行為,并在教學(xué)中不斷改善教學(xué)策略,還要能懂得如何跟學(xué)生交流。

按照以上分析,傳統(tǒng)上人為地按功能將智能教學(xué)系統(tǒng)分為四個模塊:知識庫模塊(領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)生模型、教師模型和接口部分。如下圖所示:

1)領(lǐng)域?qū)＜夷K。

領(lǐng)域?qū)＜夷K是知識的來源,智能系統(tǒng)的所有教學(xué)策略都是由領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑摹?/p>

2)學(xué)生模型模塊。

系統(tǒng)通過學(xué)生模型建立對學(xué)生的了解,故學(xué)生模型是智能教學(xué)系統(tǒng)對學(xué)生學(xué)習(xí)行為的模擬,其中包括學(xué)生知識狀態(tài)、認(rèn)知特點和個性特點等。

針對每一個學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)習(xí)慣和認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析,并建立專有的學(xué)生模型。首先通過學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的作業(yè)完成情況和質(zhì)量進(jìn)行分析,獲得學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格初始量化模型,其次,在系統(tǒng)的運行過程中,通過學(xué)生利用系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)的歷史軌跡進(jìn)行定性分析,不斷來修正學(xué)生模型。

3)教師模型

教師模型,又稱為教學(xué)設(shè)計。其主要任務(wù)是在一定的教學(xué)原理的指導(dǎo)下,進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計、選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容,根據(jù)學(xué)生認(rèn)知特點和學(xué)習(xí)需求來組織教學(xué),解決如何"教"的問題。

系統(tǒng)中教師模塊的教學(xué)策略采用微課程選編算法,為每一個學(xué)習(xí)者定制最優(yōu)的教學(xué)策略。該算法為學(xué)生主體指定最優(yōu)微課程素材,也為學(xué)習(xí)主體指明了微課程素材的學(xué)習(xí)次序。

4)智能人機接口。

人機接口是系統(tǒng)與學(xué)生交互作用的部件,學(xué)生通過人機接口與系統(tǒng)進(jìn)行交換,進(jìn)行學(xué)習(xí)。

4.總結(jié)

本論文以提高廣播電視大學(xué)的教學(xué)方式和教學(xué)質(zhì)量為目的,提出一種智能教學(xué)系統(tǒng)(intelligent tutoring system)的設(shè)計方法,該方法是以計算機、網(wǎng)絡(luò)資源為工具,借助人工智能技術(shù),通過提供"怎樣按學(xué)生的信息進(jìn)行教學(xué)"的教學(xué)策略實現(xiàn)系統(tǒng)的"智能",讓計算機扮演教師的角色進(jìn)行個別化教學(xué),根據(jù)學(xué)習(xí)者的不同認(rèn)知特點和知識水平進(jìn)行智能化適應(yīng)性的教學(xué)系統(tǒng)。這樣的智能教學(xué)系統(tǒng)能解決學(xué)生認(rèn)知特點差異和知識水平參差不齊的問題,為各種類型的學(xué)生量身定制不同的學(xué)習(xí)策略。

課題名稱:基于Kinect的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用研究,課題編號:G16F2505Q。