張 欣 錢鵬江 蔣亦樟

近年來，智能教學受到了社會各界的廣泛關(guān)注，以智能教學為核心的教育項目在全球范圍內(nèi)開展，基于智能互聯(lián)的教學已經(jīng)成為全球教育領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢。［1-3］

一、智能教學研究現(xiàn)狀

1.智能教學環(huán)境概述。

一般來說，智能教學環(huán)境是有效的、高效的和吸引人的。［4］學習者一直被認為是智能教學環(huán)境的核心，而智能教學環(huán)境的目標是提供自我學習的、自我激勵的以及個性化的服務(wù)，學習者可以按照自己的節(jié)奏和方式參加課程，并能夠根據(jù)個人差異獲取個性化學習內(nèi)容。智能教學環(huán)境被定義為一個充滿數(shù)字化、情境感知和適應(yīng)性設(shè)備的物理環(huán)境，可以促進學習者更好更快地學習。智能教學環(huán)境的潛在標準包括情境感知、即時信息提供、學習者的適應(yīng)性支持、學習者的界面和主題內(nèi)容適應(yīng)。智能教學環(huán)境不僅能讓學習者無處不在地獲得知識資源、與教學系統(tǒng)隨時隨地進行互動，而且還能夠在合適的時間和地點提供必要的學習指導(dǎo)、學習建議或支持工具。

情境感知在智能教學環(huán)境中扮演著重要角色，它能夠為教學工作者和學習者提供適合的學習服務(wù)。通過基于云計算的智能互聯(lián)教學環(huán)境收集與分析學習者的行為，智能教學服務(wù)能夠提供情景感知支持，旨在為學習者提供個性化、定制化的學習服務(wù)，構(gòu)建基于語義網(wǎng)和泛在計算的以學習者為中心的服務(wù)型智能教學環(huán)境。教學環(huán)境由泛在協(xié)作學習空間構(gòu)成，通過情景感知和實時學習服務(wù)將傳統(tǒng)教學空間轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芙虒W環(huán)境。通過交互式資源和服務(wù)，智能教學環(huán)境能夠促進學習者的主動學習和協(xié)作交流。

通過對這些研究的回顧，我們可以發(fā)現(xiàn)智能教學環(huán)境強調(diào)以學習者為中心，能夠提供個性化和適應(yīng)性的學習服務(wù)、互動和協(xié)作的教學工具、情景感知和無處不在的訪問，支持學習者實現(xiàn)高效、有意義的學習。

2.智能互聯(lián)技術(shù)在教學應(yīng)用中的發(fā)展。

作為一種新的教學范式，智能教學以智能互聯(lián)的設(shè)備和技術(shù)為基礎(chǔ)。經(jīng)過近十年的研究，智能互聯(lián)技術(shù)已經(jīng)可以幫助學習者更高效、靈活、舒適地學習，這被稱為技術(shù)強化學習（technology-enhanced learning，TEL）。［5-6］TEL技術(shù)可以用來提高教學模式的靈活性，智能互聯(lián)技術(shù)則可以作為媒體或工具訪問和探究學習內(nèi)容，交流和協(xié)作學習任務(wù)，表達和評估教學成果。

隨著智能互聯(lián)和個體化等技術(shù)的發(fā)展，移動教學已經(jīng)成為一種主要的教學模式。與靜態(tài)的傳統(tǒng)教學模式相比，移動教學強調(diào)利用智能互聯(lián)的移動設(shè)備，促使學習者的移動性更為突出。除此之外，泛在技術(shù)的發(fā)展也促使移動教學模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉涸诮虒W模式，使教學工作者可以隨時隨地進行教學，不受時間、地點或環(huán)境的限制。

近年來，許多研究者開始關(guān)注學習者在現(xiàn)實世界中解決問題能力的重要性和必要性。為了使學生處于真實的學習環(huán)境中，設(shè)計融合真實和虛擬學習環(huán)境的教學是非常重要的。這就催生了無縫教學，它是一種一對一的TEL教學模式，教學工作者可以通過這種模式在任何時間和地點進行教學，他們也可以將教學從一個場景轉(zhuǎn)換到另一個場景，通過智能互聯(lián)設(shè)備開展正式和非正式學習、個人和社會學習。

其他智能互聯(lián)技術(shù)，如云計算、教學分析、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴技術(shù)等也推動了智能教學的出現(xiàn)。云計算、教學分析和大數(shù)據(jù)更多地關(guān)注如何獲取、分析教學數(shù)據(jù)，并將其用于改進學習與教學，推動個性化和適應(yīng)性教學的發(fā)展。通過這些自適應(yīng)教學技術(shù)，教學平臺可以對單個學習者的數(shù)據(jù)做出反應(yīng)，根據(jù)云計算和教學分析調(diào)整相應(yīng)的教學資源，并利用大量學習者的整合數(shù)據(jù)，深入了解基于大數(shù)據(jù)的教學課程。

此外，物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴技術(shù)也支持了情景教學和無縫教學的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)能夠連接教學工作人員、學習者、教學用具和智能互聯(lián)設(shè)備。攜帶智能互聯(lián)設(shè)備的教學工作者和學習者能夠受益于周圍環(huán)境推送給他們的各種信息?？纱┐骷夹g(shù)則能夠?qū)⑽恢眯畔ⅰ⑦\動日志、社交媒體交互和視覺現(xiàn)實工具融入教學和學習中。

3.智能互聯(lián)在智能教學中的技術(shù)優(yōu)勢。

（1）位置感知：通過可穿戴技術(shù)實時感知學生的位置，判斷學生是否處于合適的學習環(huán)境中。

（2）情境感知：通過可穿戴技術(shù)實時感知學生所處的場景和活動信息，判斷學生是否處于合適的學習狀態(tài)中。

（3）團隊意識：通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與合作者實時溝通交流，增強團隊凝聚力。

（4）無縫連接：當一個智能互聯(lián)設(shè)備無法連接時，能夠通過其他設(shè)備提供連續(xù)服務(wù)。

（5）適應(yīng)性：根據(jù)學生的學習偏好和需求推送適合的學習資源。

（6）全程記錄：能夠通過智能互聯(lián)設(shè)備記錄學習數(shù)據(jù)，進行挖掘和深入分析，然后給出合理的評估、建議并按需推送服務(wù)。

（7）自然互動：通過智能互聯(lián)的虛擬視覺技術(shù)傳遞多模態(tài)互動的感覺，包括位置和面部表情識別。

（8）高參與度：學生能夠沉浸在多元互動的學習體驗中，增加學生主動學習的積極性。

4.智能互聯(lián)在實際教學應(yīng)用中遭遇的瓶頸。

（1）高投資：需要學校或其他教育機構(gòu)投入大量資金，搭建智能互聯(lián)平臺，購買相關(guān)軟件及設(shè)備。

（2）高標準性：需要在不同的智能互聯(lián)資源、服務(wù)和平臺之間建立統(tǒng)一標準，提高通用性。

（3）難監(jiān)督：當學生不能通過智能互聯(lián)設(shè)備進行學習時，無法起到監(jiān)督作用。

（4）難操作性：教師和學生都要有一定的計算機基礎(chǔ)。

二、基于智能互聯(lián)的教學應(yīng)用框架

基于不同國家對智能教學的概括以及對智能內(nèi)涵的理解，智能教學的概念最終被提出。智能教學的本質(zhì)是利用智能互聯(lián)的技術(shù)創(chuàng)造智能環(huán)境，使智能教學更容易實現(xiàn)個性化學習服務(wù)和激發(fā)學習者的學習主動性，從而使學習者具有較好的價值取向、較高的思維品質(zhì)和較強的行為能力。

在此基礎(chǔ)上，筆者構(gòu)建了基于智能互聯(lián)的教學應(yīng)用框架（如圖1所示）。該框架描述了基于智能互聯(lián)的智能教學的三個基本要素：智能環(huán)境、智能教學方法和智能學習者。智能教學方法對智能環(huán)境有重要影響。同時，智能教學方法和智能環(huán)境支持智能學習者的發(fā)展。

圖1 基于智能互聯(lián)的教學應(yīng)用框架圖

三、基于智能互聯(lián)的智能教學方法

認知科學的研究表明，知識和技能是緊密相連的。教學方法需要混合內(nèi)容知識和過程技能，使學習者理解。［7］學習者在實踐中通過理解進行學習。這個過程中，批判性思維和學習技能非常重要，但是這些技能不能單獨教授，需要教學工作者掌握一些適當?shù)氖聦嵵R，在特定的領(lǐng)域和背景下授課。

學習者通常能夠在課堂上接受基本知識和核心技能的講解。在傳統(tǒng)的課堂教學中，每個學生的目標和過程都是一樣的，但是不同背景的學生有不同的需求。每個學生都應(yīng)該受到與授課內(nèi)容和表現(xiàn)標準相匹配的教育，從而促進他們的理解。課堂應(yīng)該是差異化的，從而對不同學習者的閱讀水平、興趣和學習情況做出反應(yīng)。差異化教學強調(diào)每個學生的不同需求，從而有針對性地培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

無論是在課堂上學習還是在網(wǎng)上學習，都有不同表現(xiàn)的學習者往往需要在小組或團隊中共同學習，以完成共同的任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)共同的目標。在協(xié)作過程中，學習者可以得到全面的培養(yǎng)，包括批判性思維和解決問題的能力。合作團隊中的學生可以通過分享信息來獲取更多的知識，以更高的思維水平參與討論，并承擔他們自己的學習責任。

學習過程應(yīng)該根據(jù)學生的學習需求而制定，包括要求、背景、興趣、偏好等。值得注意的是個人興趣比外部動機更為重要，因為它是由學生自己的內(nèi)在情感驅(qū)動。興趣驅(qū)動的個性化學習強調(diào)學生的興趣，并能培養(yǎng)內(nèi)在的動機，促進學生個性化專業(yè)知識的學習。

為了培養(yǎng)學習者的學習成績，筆者總結(jié)了四種基于智能互聯(lián)的教學方法（如圖2所示）。這些方法包括基于班級的差異教學、基于小組的協(xié)作學習、基于個體的個性化學習（主要是興趣驅(qū)動）以及基于大眾的生成學習（主要是通過智能互聯(lián)技術(shù)的在線互動）。所有這些策略包括在現(xiàn)實世界和基于智能互聯(lián)的數(shù)字世界中進行正式和非正式的學習。

圖2 智能教學方法的四層架構(gòu)

1.基于班級的差異教學。

差異教學是在同一班級中對擁有不同能力的學習者執(zhí)行教學的方法。它可以與標準的教學方法并用。課堂被視為一個群體，而其中的一個學生被視為個體學習者。教師設(shè)定不同的期望水平，通過差異化教學，采用智能互聯(lián)技術(shù)在課程或單元內(nèi)完成教學任務(wù)。在差異化教學下，所有的學生都有量身定制的學習偏好，從而有效地學習。例如，根據(jù)每個學生的學習進展，教師利用智能互聯(lián)中的云計算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為每個學生指定適合的學習內(nèi)容，學生完成當前學習任務(wù)后，通過計算機、手機等智能互聯(lián)設(shè)備將學習成果傳輸?shù)接糜趯W習分析的系統(tǒng)服務(wù)器，以便系統(tǒng)自動更新和推送后續(xù)的學習任務(wù)。

2.基于小組的協(xié)作學習。

協(xié)作學習是一種由兩個或更多的人一起學習或嘗試學習的方法。教師通過設(shè)計協(xié)作學習過程，結(jié)合智能互聯(lián)技術(shù)來進行有意義的教學，通過解決現(xiàn)實問題促進學生的思維發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，基于智能互聯(lián)的協(xié)作學習應(yīng)運而生，通過利用計算機和信息技術(shù)來提高學生的學習能力。基于智能互聯(lián)的協(xié)作學習可以讓學生在共同解決問題的過程中增強在小組學習中的主體意識。例如，教師以小組為單位發(fā)布“制作銀行系統(tǒng)”的實驗內(nèi)容，組內(nèi)學生通過智能互聯(lián)中的共享模式合作完成一個銀行系統(tǒng)的制作，并能夠在自己的智能互聯(lián)設(shè)備端看到其他小組成員對銀行系統(tǒng)的實時更新。

3.基于個體的個性化學習。

個性化學習被定義為通過學習者的興趣和經(jīng)驗調(diào)整步調(diào)（個性化）、調(diào)整方法（差異化），以滿足學生的需求，為培養(yǎng)學生的學習能力提供支持。在個性化學習過程中，學生能夠根據(jù)他們的動機探索興趣，實現(xiàn)學習目標。當學生與學習環(huán)境互動時，能夠提高他們的信息科技素養(yǎng)。在從事基于智能互聯(lián)的學習活動中，學生的創(chuàng)造力可以得到激發(fā)。通過智能互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)個性化學習的四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)分別是：讓學生做出明智的學習決定、培養(yǎng)其多樣化的知識技能、創(chuàng)造不同的學習環(huán)境、關(guān)注學生的評價和反饋。個性化學習與基于班級的差異教學類似，均借助智能互聯(lián)的云計算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為不同學生提供多樣化、有針對性的學習內(nèi)容?；诎嗉壍牟町惤虒W可以為相同水平的學生制作類似的學習內(nèi)容，而個性化學習更加個體化，更具針對性。

4.基于大眾的生成學習。

生成學習的基本概念涉及在教學環(huán)境中個人心理結(jié)構(gòu)的創(chuàng)造和完善。結(jié)合內(nèi)容和語境分析的生成性學習能夠讓學生參與到學習內(nèi)容轉(zhuǎn)移的建設(shè)中，從而構(gòu)建學習和遷移情境。當學生在網(wǎng)上學習時，能夠自覺地把新的信息和舊的信息聯(lián)系起來，使用元認知能力獲取新信息中有意義的知識。這些學習活動能夠促進學生積極參與相關(guān)知識內(nèi)容的建構(gòu)?；谥悄芑ヂ?lián)的在線學習允許學生打破時間和空間的限制，具有很高的交互性、協(xié)作性和真實性，同時在學習過程中，能夠促進學生溝通和協(xié)作能力的提升。例如，學生通過所攜帶的智能互聯(lián)設(shè)備將學習成果反饋到系統(tǒng)中，教師經(jīng)過智能互聯(lián)的數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)整合學生的反饋信息，適時調(diào)整教學內(nèi)容，從而提高學生的學習積極性。

四、智能教學的挑戰(zhàn)

隨著智慧城市的發(fā)展受到越來越多的重視，基于智能互聯(lián)的教學需求也隨之提升。智能教學是全球教育的新范式，它的目標是提高學習者終身學習的質(zhì)量。它注重情境化、個性化、無縫化的教學，促進學習者的智慧生成，提升他們解決實際問題的能力。隨著科技的發(fā)展，在現(xiàn)代社會中，智能教學將面臨許多挑戰(zhàn)，如教學理論、教學技能領(lǐng)導(dǎo)力、教學結(jié)構(gòu)等。我們期望智能教學可以降低學習者的認知負荷，使學習者能夠?qū)Ｗ⒂谝庾R產(chǎn)生和本體構(gòu)建，豐富其學習經(jīng)驗，從而幫助學習者在情感、智力和身體上得到全面發(fā)展。