張曉慶　劉偉科

摘 要 借助人工智能技術(shù)構(gòu)建教育教學(xué)一站式平臺(tái)是對(duì)教育變革的一次有效嘗試：平臺(tái)依據(jù)以學(xué)生為中心的個(gè)性化服務(wù)理念，通過(guò)第一版本的一站式平臺(tái)第一期選修的學(xué)生數(shù)達(dá)到240人，學(xué)生反映課程內(nèi)容編排緊湊，先導(dǎo)課程與主要課程安排合理。通過(guò)平臺(tái)課程學(xué)生能夠快速掌握人工智能行業(yè)動(dòng)態(tài)。對(duì)比計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)同層次的其他選修課程，無(wú)論是選修人數(shù)、課程滿意度都有明顯提高，證明了一站式平臺(tái)是切實(shí)可行的，符合現(xiàn)代智慧教育的教學(xué)理念。

關(guān)鍵詞 人工智能 智慧教育 一站式平臺(tái) 教育變革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.01.031

Abstracts The one-stop platform for education and teaching constructed by intelligent technology is an effective attempt to this education reform. The platform is based on the concept of student-centered personalized service， through the first version of one-stop platform， the number of students selected in the first phase has reached 240， students reflect that the content of courses is arranged compactly， the arrangement of leading courses and main courses is reasonable， and students can quickly grasp the trends of artificial intelligence industry through platform courses. Compared with other elective courses of the same level of computer major， the number of elective students and the satisfaction degree of courses are all significantly improved， which proves that the one-stop platform of education and teaching constructed by using intelligent technology is feasible and conforms to the teaching and learning concept of modern intelligent education.

Keywords artificial intelligence; intelligent education; one-stop platform; education reform

0 引言

從美國(guó)新媒體聯(lián)盟（NMC）發(fā)布的《2019年地平線報(bào)告》[1]來(lái)看，教育行業(yè)在未來(lái)2～3年內(nèi)被采用的技術(shù)包括：自適應(yīng)的學(xué)習(xí)技術(shù)和人工智能技術(shù)。[2，3]在國(guó)內(nèi)外教育教學(xué)中，人工智能的應(yīng)用都取得了不錯(cuò)的效果。[4-6]

我們?cè)诮逃虒W(xué)一站式平臺(tái)（以下稱(chēng)：平臺(tái)）中借助人工智能技術(shù)優(yōu)化教學(xué)資源，構(gòu)建以學(xué)生為中心的個(gè)性化智能化課程體系，利用學(xué)習(xí)目標(biāo)和問(wèn)題為導(dǎo)向，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;在教學(xué)中轉(zhuǎn)變淡化教師的角色以引導(dǎo)者與組織者的角色出現(xiàn)，平臺(tái)在使用中收到了很好的教學(xué)成果，受到選課同學(xué)較高的評(píng)價(jià)最終的學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)也取得了較好的成績(jī)。

1 一站式教學(xué)平臺(tái)的教學(xué)模式

1.1 一站式教學(xué)平臺(tái)介紹

平臺(tái)借助人工智能技術(shù)，讓智能教學(xué)平臺(tái)模擬或輔助教師的角色，實(shí)施個(gè)性化教學(xué)，對(duì)不同需求、不同能力、不同特征的學(xué)習(xí)者傳授知識(shí)，提供智能化學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)并提供實(shí)時(shí)的反饋。[7]針對(duì)不同年級(jí)、不同學(xué)習(xí)背景的學(xué)生結(jié)合人工智能課程的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一站式平臺(tái)的三位一體的教學(xué)模式，如圖1。三位一體的教學(xué)模式中，三個(gè)中心既相互作用也相互影響，其中學(xué)生信息中心是核心部分。

1.2 個(gè)性化設(shè)計(jì)的先導(dǎo)課程中心

平臺(tái)為全校十幾個(gè)專(zhuān)業(yè)，不同年級(jí)，不同教育背景及能力層次的學(xué)生添加了先導(dǎo)課程，如圖2。先導(dǎo)課程的內(nèi)容依據(jù)人工智能課程的教學(xué)目標(biāo)、每一名同學(xué)的知識(shí)背景以及所學(xué)專(zhuān)業(yè)，統(tǒng)計(jì)出來(lái)的。

先導(dǎo)課程一個(gè)最大的特點(diǎn)并非是理論的深入講解，而是依據(jù)人工智能課程中心的教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的引導(dǎo)式教學(xué)，由點(diǎn)帶線、由線構(gòu)面的形成先導(dǎo)知識(shí)體系。

1.3 利用智能技術(shù)構(gòu)建學(xué)生信息中心

為構(gòu)建以學(xué)生為中心的平臺(tái)，[8，9]首先對(duì)接了若干的信息系統(tǒng)，收集了學(xué)生的特征數(shù)據(jù)為學(xué)生畫(huà)像，包括學(xué)生日?？记谛畔ⅲ娮影嗯葡到y(tǒng)）、借閱圖書(shū)信息（校園一卡通）、英語(yǔ)考試成績(jī)（教務(wù)系統(tǒng)）、專(zhuān)業(yè)課成績(jī)（教務(wù)系統(tǒng)）、選修課成績(jī)（教務(wù)系統(tǒng)）從而描繪出學(xué)生的基本學(xué)習(xí)情況。通過(guò)學(xué)生的基本情況能夠大致了解學(xué)生的基本學(xué)習(xí)能力，并且設(shè)計(jì)個(gè)性化的人工智能先導(dǎo)課程。

學(xué)生信息中心（如圖3）的核心模塊是智能分析模塊，包括：先導(dǎo)課程分析、學(xué)科偏好傾向以及思維偏好傾向三個(gè)部分。

2 一站式教學(xué)平臺(tái)的教育思考

2.1 將學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)與終生培養(yǎng)相結(jié)合

在人工智能課程框架下，平臺(tái)三位一體的教學(xué)模式利用深度學(xué)習(xí)的方法通過(guò)不斷的收集、歸類(lèi)、整理學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡數(shù)據(jù)，并積極向第三方系統(tǒng)（教務(wù)系統(tǒng)）提供接口支持。

2.2 教師在“隱形”狀態(tài)下全方位參與教學(xué)

為了使學(xué)生掌握人工智能課程并達(dá)到融會(huì)貫通的教學(xué)目標(biāo)，教師需要對(duì)課程的內(nèi)容及隨時(shí)可能出現(xiàn)的新問(wèn)題進(jìn)行深入引導(dǎo)。[10，11]教師的主要任務(wù)是將三個(gè)中心緊密的連接在一起，教師不但要全程把控人工智能課程的進(jìn)度，而且也要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生狀態(tài)及時(shí)調(diào)整課程內(nèi)容。

2.3 切合實(shí)際教學(xué)環(huán)境的課程實(shí)踐

不同高校的教師面對(duì)的學(xué)生、教學(xué)環(huán)境、文化氛圍都存在較大的區(qū)別，這意味著應(yīng)該為教師提供與本校教學(xué)實(shí)際密切相關(guān)的信息化教學(xué)資源。[12]在一站式平臺(tái)中，實(shí)驗(yàn)事例、數(shù)據(jù)的收集整理標(biāo)定是一項(xiàng)重要且繁重的工作，一站式平臺(tái)采用了三個(gè)步驟完成：

首先，平臺(tái)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)實(shí)時(shí)抓取跟蹤本課程熱點(diǎn)問(wèn)題以及問(wèn)題的解決方案，例如自然語(yǔ)言處理、結(jié)果趨勢(shì)預(yù)測(cè)、圖像辨識(shí)與分類(lèi)等;其次，用不同問(wèn)題的解決方案對(duì)接不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生個(gè)性化數(shù)據(jù)以及先導(dǎo)課程，采用視頻播放、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、考卷問(wèn)答等方式使得學(xué)生掌握這個(gè)知識(shí)點(diǎn)及專(zhuān)業(yè)相關(guān)拓展知識(shí);最終，通過(guò)考查學(xué)生自我設(shè)定模擬問(wèn)題及解決方案檢驗(yàn)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握程度，并反饋到學(xué)生信息中心。

3 構(gòu)建更高層次的教與學(xué)智能平臺(tái)

在一站式教學(xué)平臺(tái)中，我們將以講授為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生主體為中心，而最終我們的目的將會(huì)是讓教授淺層的如何使用工具、掌握方法轉(zhuǎn)變?yōu)椤寣W(xué)生主動(dòng)探索如何去選擇工具甚至是創(chuàng)造工具，創(chuàng)新的方式利用技術(shù)，能夠根據(jù)各種不同環(huán)境選擇合適的技術(shù)。

3.1 平臺(tái)構(gòu)建的兩點(diǎn)收獲

一是反饋機(jī)制是否完善，二是課程內(nèi)容的新穎性及更新速度。能否及時(shí)給予學(xué)生問(wèn)題的反饋是保持學(xué)生熱度至關(guān)重要的因素之一。平臺(tái)增加了用戶反饋機(jī)制，并做了兩方面的工作，一般性問(wèn)題通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行即時(shí)智能回答，問(wèn)題的答案由平臺(tái)技術(shù)人員、教師用戶、平臺(tái)學(xué)員、平臺(tái)管理員提前編輯完成或利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)技術(shù)自動(dòng)捕捉、自我完善、更新完成;個(gè)別的特殊問(wèn)題開(kāi)放式回答，沒(méi)有提前編輯的問(wèn)題由同學(xué)們或老師在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成回答。

3.2 反問(wèn)平臺(tái)構(gòu)建智慧教育的三個(gè)問(wèn)題

一是，利用大數(shù)據(jù)分析的學(xué)生個(gè)人信息是否能準(zhǔn)確反映一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特征？我們利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)學(xué)生的數(shù)據(jù)收集分析，將教育重心轉(zhuǎn)向?qū)W生，但這些都是學(xué)生產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)（更何況也不能收集所有個(gè)人數(shù)據(jù)）基本反映了學(xué)生的某段歷史狀態(tài)的某個(gè)或某些特征，沒(méi)法衡量學(xué)生全面的特征，也就不能推演出學(xué)生將來(lái)發(fā)展的情況。

二是，如何實(shí)現(xiàn)真正的個(gè)性化學(xué)習(xí)平臺(tái)？面對(duì)同樣的問(wèn)題，即使由相同的老師在相同的教學(xué)環(huán)境下講解，不同學(xué)生的反映與接收能力也是不同的。這種情況并不是由知識(shí)的傳播媒介產(chǎn)生的，而是知識(shí)接收者本身的原因：知識(shí)背景、接受能力、反應(yīng)速度、個(gè)人喜好等等決定的。真正實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育需要更新觀念與認(rèn)識(shí)，這不單需要學(xué)生的自我完善、自我更新，更需要高校主管部門(mén)、社會(huì)力量的協(xié)作。

三是，學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)機(jī)制。怎樣才能正確的評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，我們從結(jié)課考試以及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面做了對(duì)比分析，平臺(tái)對(duì)比了同樣是選修課的“C++程序語(yǔ)言與設(shè)計(jì)”與“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”，而且這三門(mén)課程都是有課程操作實(shí)驗(yàn)的，結(jié)果如表1。

從表1的學(xué)生成績(jī)檢測(cè)來(lái)看人工智能技術(shù)并不是最好的，這樣的考試成績(jī)也是意料之中的結(jié)果，但是學(xué)生最終提交實(shí)驗(yàn)作品117件（以小組形式），其中優(yōu)秀的有52件，從作品成績(jī)結(jié)果來(lái)看這樣的效果是非常好的，本來(lái)人工智能的目的是引導(dǎo)學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)，但如果用單純考試的檢驗(yàn)方式卻不能達(dá)到很優(yōu)秀的結(jié)果，所以學(xué)生最終學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)仍然有待探討。

4 智能化教育教學(xué)延伸思考與展望

人工智能作為一門(mén)新的快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)在自身不斷完善的同時(shí)也給教育帶來(lái)一次新的變革。[13，14]通過(guò)一站式平臺(tái)的建設(shè)，我們深刻體會(huì)到單純的利用智能技術(shù)生搬硬套是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要真正的實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)，需要實(shí)現(xiàn)從教育理念、教育管理模式、教育評(píng)價(jià)體系、教學(xué)課程內(nèi)容編排等一系列的改革創(chuàng)新，而借助人工智能技術(shù)能夠使我們的快速的實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)教育到智慧教育的轉(zhuǎn)變。

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