鄒明亮，王強芬

(1.桂林理工大學 信息科學與工程學院，廣西 桂林 541004；2.桂林醫(yī)學院 馬克思主義學院，廣西 桂林 541004)

2018年4月，教育部印發(fā)了教育信息化2.0行動計劃，提出努力構(gòu)建人才培養(yǎng)新模式，探索信息時代教育治理新模式。2018年6月國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標準化管理委員會發(fā)布了《智慧校園總體框架》國家標準。標準的制定，大數(shù)據(jù)、云計算、深度學習等技術(shù)的成熟，智能手機、平板、可穿戴裝置等設(shè)備的普及，為開展大樣本的數(shù)據(jù)驅(qū)動教學研究和創(chuàng)新教學模式提供了前所未有的便利?；旌鲜浇虒W不僅有利于促進高校教育教學與信息技術(shù)的深度融合，而且能很好地促進高校教育教學改革的創(chuàng)新實踐[1]。本文探討了在智慧校園環(huán)境下構(gòu)建一種混合式教學模型，該模型借助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、普適計算技術(shù)、云計算技術(shù)和智能技術(shù)等，關(guān)注大量在線學習用戶個體，利用其隨身攜帶的智能移動終端，如智能手機、可穿戴設(shè)備等形成大規(guī)模、隨時隨地且與人們?nèi)粘W習密切相關(guān)的感知系統(tǒng)，以大樣本智能數(shù)據(jù)挖掘為支撐、以能力培養(yǎng)為目標、以發(fā)展性教學評價為依據(jù)開展教學。高校課程與教學改革的結(jié)果應該是促進傳統(tǒng)線下教育與在線教育的融通[2],并進一步研究了該教學模式的關(guān)鍵問題，實現(xiàn)線上線下教學的有機融合。

一、智慧校園與混合式教學的融合

(一)智慧校園環(huán)境概述

智慧校園環(huán)境分基礎(chǔ)設(shè)施層、支撐平臺層、應用平臺層及應用終端。其基礎(chǔ)設(shè)施層又包括感知系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫與服務(wù)器。感知系統(tǒng)提供設(shè)備感知、位置感知、人員身份感知、行為感知等，為智慧教學提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以通過WiFi、蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)及以太網(wǎng)等實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，為智慧教學提供網(wǎng)絡(luò)接入。數(shù)據(jù)庫與服務(wù)器為智慧教學提供文件、資源等數(shù)據(jù)的存儲及管理。用戶則通過Android或ios移動設(shè)備、瀏覽器等各種終端接入訪問以獲取智慧教學所需的資源和服務(wù)。

(二)混合式教學模式

混合式教學模式于1999年提出，是一種將傳統(tǒng)教學模式的優(yōu)勢與線上教學結(jié)合在一起的教學模式，通過這種有機的結(jié)合可以將學習深度進行有效提升。開展線上部分的教學，通過提供微視頻等線上資源，把傳統(tǒng)的課堂講授進行前移，經(jīng)過充分的課前線上自主學習，為后面開展線下的教學提供基礎(chǔ)。根據(jù)線上的學習反饋，再通過線下的課堂教學活動，突破重點難點，進而實現(xiàn)教學活動的進一步深入。隨著該教學模式的廣泛應用，混合的含義不僅僅是線上教學和線下面對面授課的混合，也包含了多種教學策略的混合、多種教學資源的混合以及同步與異步學習的混合，等等。隨著未來教學條件的進一步成熟，充分發(fā)揮信息新技術(shù)在教學中的作用，讓多種教學資源得以進一步有機融合，從而切實提升教學效果。

(三)智慧校園助力混合式教學模式變革

混合式教學模式強調(diào)線上與線下兩種教學形態(tài)的融合，并對教學過程及教學結(jié)果進行有效的評估。智慧校園環(huán)境基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算等信息技術(shù)，可以讓教師、學生、教學管理人員等教學活動的參與者能夠靈活地提供或獲取資源，也可以隨時隨地的提供或使用服務(wù)。線上教學資源的建設(shè)、分類、檢索、推送等在各種終端下可以便捷的實現(xiàn)。對學生的學習行為可以進行監(jiān)控以及智能化數(shù)據(jù)采集，并通過數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)分析來制定及調(diào)整教學策略，實現(xiàn)檢測的自動化、數(shù)據(jù)采集分析的實時化、評價反饋的即時化、教學資源推送的智能化等。同時，這些智慧校園提供的支撐服務(wù)也為線下教學活動的開展提供了依據(jù)，教師可以查漏補缺，并進行課堂教學的精準設(shè)計，突破重點難點，提升學習深度。

智慧校園有效推動混合式教學模式變革，教育教學改革需要大數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)分析的支撐，智慧校園環(huán)境下信息采集與應用，為教育改革提供現(xiàn)實基礎(chǔ)和依據(jù)。隨著可穿戴設(shè)備等智能終端的普及，個性化的數(shù)據(jù)如：運動、睡眠、體征、生理周期等方面的數(shù)據(jù)采集與使用，收集大規(guī)模學習用戶感知數(shù)據(jù)，及時掌握學習者的學習狀態(tài)和情感變化，實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)、大樣本分析的智能化個性化教學，開展個性化知識推送與服務(wù)。

二、智慧校園環(huán)境下混合式教學模式的構(gòu)建

智慧校園環(huán)境下通過傳感技術(shù)測量、收集，以及數(shù)據(jù)挖掘分析和報告有關(guān)學習者與所處環(huán)境交互的數(shù)據(jù)，使得教學參與者對教學過程的了解更加及時、全面、透徹和客觀，進而更有針對性地干預和改善個體學習過程。它主要從三個層次展開：第一，借助RFID、攝像頭和傳感器所構(gòu)筑的感知層隨時監(jiān)視教學情況，全方位實時感知、動態(tài)控制和智能處理各個教學環(huán)節(jié)和場景中的數(shù)據(jù)；第二，基于海量數(shù)據(jù)進行相關(guān)度挖掘和深度學習，為在線學習個體精準建模，為學習者提供自身特征的用戶畫像；第三，進一步分析學習者的學習狀態(tài)、需求、心理，匹配資源子系統(tǒng)中各類資源的數(shù)據(jù)，為用戶匹配最優(yōu)的資源，提供個性化學習服務(wù)推薦。智慧校園環(huán)境下混合式教學模式，如圖1所示。

圖1 智慧校園環(huán)境下混合式教學模式圖

(一)從新時代能力培養(yǎng)維度構(gòu)建

能力培養(yǎng)是我們構(gòu)建該模式的目標，通過智能平臺數(shù)據(jù)，教師從深層方面解讀出學生的能力，以創(chuàng)造力、溝通力、學習力為目標，培養(yǎng)出符合時代發(fā)展要求的人才。首先，個性化數(shù)據(jù)的采集，對聽課專注度、測試正確率、歷年情況對比進行統(tǒng)計，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘分析，為每個學習者畫像，將用戶畫像應用在智慧校園中，將人們曾希望卻難以實現(xiàn)的因材施教有了實現(xiàn)的可能[3]。清晰掌握其個性特征、學習規(guī)律、學習動態(tài)，從而創(chuàng)造出符合學生需求的學習情境，智能化推送合適的個性化學習資源，實現(xiàn)學習過程的個性化。此外，根據(jù)學生在學習中的感受狀態(tài)，加入情緒調(diào)節(jié)和互動的學習環(huán)節(jié)，不斷適配學習者的心理狀態(tài)，并進一步激發(fā)他們的學習潛能，形成良好的適應性學習機制。

(二)從發(fā)展性教學評價維度構(gòu)建

教學評價也屬于一種教學活動，評價的反饋信息對于教學策略的調(diào)整以及學生學習行為的調(diào)節(jié)等起著重要的作用。發(fā)展性教學評價是在以人為本的思想指導下,關(guān)注個體發(fā)展以及教學實踐改進的一種形成性教學評價[4]。發(fā)展性教學評價重視學生的綜合素質(zhì)發(fā)展，評價不單純是甄選出學生，還考慮到學生的個體差異，從評價中發(fā)掘不同個體的特點及需求，通過評價激發(fā)學生的潛能，促進其持續(xù)發(fā)展。智慧校園環(huán)境為發(fā)展性教學評價提供了必要的條件和現(xiàn)實基礎(chǔ)，教學的開展以發(fā)展性教學評價為依據(jù)。有了依據(jù)，教師更能精準地制定智慧教學策略，促進學生的知識學習與能力提升。教師也可以根據(jù)實際情況發(fā)現(xiàn)策略中存在的問題和不足，在教學過程中得以改正或完善。同時，有了依據(jù)也能有的放矢開展資源建設(shè)，并調(diào)整資源的組織模式，推送算法等，有效提高教學資源的針對性及利用率，滿足學生的發(fā)展需求。

(三)從應用智能新技術(shù)維度構(gòu)建

未來學校教育體系創(chuàng)新的方向，應是在大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)的支持下，構(gòu)建起的新形態(tài)教育[5]。人工智能技術(shù)將不斷應用于解決混合式教學中存在的問題，并為教學的創(chuàng)新發(fā)展提供更具智能化的模式與手段[6]。首先，對于混合式教學所需的線上個性化資源的提供需要智能技術(shù)的支撐，學生在線學習會訪問大量的文字資源、視頻音頻資源并形成訪問軌跡信息，通過深度學習等推理得到個性化信息，進而提供個性化的資源。其次，教師掌握學生學習的狀態(tài)以及情緒也需要智能技術(shù)，通過傳感設(shè)備等可以采集到相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)過情感計算獲得學生的興趣與情感信息，這對于教師開展個性化的教學服務(wù)、激發(fā)學生學習的動力與潛能非常重要。最后，應用智能新技術(shù)也是開展混合式教學發(fā)展性教學評價的需要，教學評價涉及教師、學生、學校等多個主體的參與，評估數(shù)據(jù)既包括定量數(shù)據(jù)又包括定性數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來源于整個學習的過程，同時也包含了個體差異，簡單的統(tǒng)計處理會造成一些信息的忽略，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，比如，挖掘出關(guān)聯(lián)規(guī)則，可以更好地使教學評價真正促進教師與學生的發(fā)展，更好地為教學服務(wù)。

三、智慧校園環(huán)境下的混合式教學模式構(gòu)建的關(guān)鍵問題

(一)數(shù)據(jù)采集與資源建設(shè)

開展數(shù)據(jù)采集，獲取教學相關(guān)的原始數(shù)據(jù)，為教學資源建設(shè)、教學策略及教學評價等服務(wù)。基于這些數(shù)據(jù)也可以推測學習者學習狀態(tài)，為學習者個性化學習服務(wù)提供智能支持，實現(xiàn)精準教學。智慧校園環(huán)境下采集的數(shù)據(jù)范圍應進行適當擴展，并且采集自動化程度應顯著提高。需要采集大樣本、多元性的數(shù)據(jù)，可從智慧教學環(huán)境、智慧教學資源、智慧校園管理、智慧校園服務(wù)等智慧校園各智慧應用平臺自動采集，可以通過傳感設(shè)備對學習者進行面部識別、皮膚電傳導、眼動追蹤等生理數(shù)據(jù)進行自動采集，從而實現(xiàn)大樣本數(shù)據(jù)采集的實時化、多元化、自動化。通過數(shù)據(jù)采集了解學習者的學情，并監(jiān)測學習者與學習有關(guān)的情緒和情感問題，實現(xiàn)實時獲取學生的學習態(tài)度、心理特征、認知規(guī)律等過去難以搜集的隱性教育數(shù)據(jù)。智慧校園環(huán)境下的資源建設(shè)應是動態(tài)化并且要有多元主體的參與。教師憑借自己的想法籠統(tǒng)地將相關(guān)的教學資源都上傳作為線上教學資源，忽略了學生對資源的需求，使得資源難以有效利用。大樣本及多元化的數(shù)據(jù)采集為資源需求提供了理論依據(jù)，并對資源的更新與維護提供了評價依據(jù)，學生不僅僅可以使用資源，智慧校園環(huán)境下隨時隨地的網(wǎng)絡(luò)訪問而且方便學生提供資源，同時也方便學校、教師等多元主體的參與。

(二)數(shù)據(jù)分析與教學評價

數(shù)據(jù)分析與教學評估是構(gòu)建該教學模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于大樣本的數(shù)據(jù)有效利用需進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性挖掘，對學生學習活動所涉及要素的相關(guān)數(shù)據(jù)運用統(tǒng)計、深度學習等方法，搜索出其中隱含的學情。數(shù)據(jù)分析應重點包括以下幾個方面：第一，分析學生的學習行為，要統(tǒng)計出學生的學習時數(shù)(包括觀看教學微視頻)、測試情況、出勤情況、作業(yè)完成以及參與互動情況等，這些直接的學習過程數(shù)據(jù)分析是必不可少的。第二，分析出學生學習的趨勢、創(chuàng)造力、溝通力、學習力，對原始數(shù)據(jù)進行挖掘得到學生的學習畫像，發(fā)現(xiàn)不良學習習慣或?qū)W習進步情況，結(jié)合學習效果給出預測分析。第三，分析個體學習狀態(tài)，對運動、睡眠、體征等感知數(shù)據(jù)進行挖掘，得到學習者的學習狀態(tài)和情感變化，對學習者給予關(guān)注。第四，分析結(jié)果的可視化，分析結(jié)果以圖表呈現(xiàn)，以直觀友好的表現(xiàn)形式展示學情。智慧校園環(huán)境下采用發(fā)展性教學評價，多角度開展，除了采用測試結(jié)果來評價教學效果外，也要充分利用數(shù)據(jù)分析結(jié)果，將分析結(jié)果作為過程評價結(jié)果，注重與學生的互動環(huán)節(jié)，開展針對性的教學活動，激發(fā)其學習潛能，實施個性化教學。

(三)模式創(chuàng)新與優(yōu)勢發(fā)揮

學者牟智佳指出，基于學習分析和教育大數(shù)據(jù)進行個性識別、平臺設(shè)計和服務(wù)模式的探索較少[7]，我們構(gòu)建的教學模型充分重視這一問題，數(shù)據(jù)的個性識別、提供個性化學習反饋、推薦和干預服務(wù)是該教學模型的創(chuàng)新。模型對數(shù)據(jù)的分析不僅僅停留在學生的知識學習情況、互動參與情況、考試結(jié)果情況等，也強調(diào)采集個體學習狀態(tài)、創(chuàng)造力、溝通力、學習力等深層次影響學習者的數(shù)據(jù)。該教學模式的優(yōu)勢在于充分利用智慧校園環(huán)境下開展教學的條件，通過傳感器感知個體在物理空間內(nèi)的學習狀態(tài)，能夠根據(jù)學習者的認知風格和習慣偏好等特征，在學情追蹤、學習診斷方面給予支持，為學習者推薦個性化學習資源和學習路徑，促進學習效益的最大化。突出大數(shù)據(jù)支持下的個性化自適應學習，可以為不同的學習者量身打造不同的學習計劃、教學策略、激勵方式并加以監(jiān)督執(zhí)行，幫助學習者實現(xiàn)自我發(fā)展、自我超越。

教學模式的開展需要“教師-學生-平臺”之間的協(xié)同，作為教師也要不斷學習和發(fā)展相應的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，除了具備數(shù)據(jù)的獲取、分析、解讀等能力外，還要有應用數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)教學問題、改進教學方法、監(jiān)測教學發(fā)展等意識、技術(shù)和能力。只有高數(shù)據(jù)素養(yǎng)的教學團隊才能充分借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感技術(shù)、人工智能等技術(shù)的支持，記錄分析諸如學生的學習行為、心理狀況、認知規(guī)律等隱性數(shù)據(jù)，精準分析學生的學習狀況，發(fā)現(xiàn)教學過程中的問題，進而有效地改進教學服務(wù)。智慧校園為推動智慧教育與數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學管理創(chuàng)新帶來前所未有的機遇，需要我們進一步探索，從而更好地開展智慧校園環(huán)境下的混合式教學。