楊 潔，許 馨，于洪潔，王益國

（1.中國海洋大學(xué) 信息化教學(xué)中心；2.中國海洋大學(xué) 基礎(chǔ)教學(xué)中心，山東 青島 266100）

0 引言

當(dāng)前，人類社會發(fā)展面臨眾多全球性挑戰(zhàn)與危機(jī)，特別是席卷全球的新冠疫情，推動著高等教育的教學(xué)方式發(fā)生前所未有的巨變。新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，推動了高等教育信息化、數(shù)字化和智能化進(jìn)程。《教育信息化2.0 行動計(jì)劃》提出要構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、個性化、終身化的教育體系［1］；《關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》強(qiáng)調(diào)以技術(shù)迭代、軟硬兼?zhèn)洹?shù)據(jù)驅(qū)動、協(xié)同融合、平臺聚力、價值賦能為特征，加快推進(jìn)教育新基建，促進(jìn)線上線下教育融合發(fā)展，推動教育數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新，支撐教育高質(zhì)量發(fā)展［2］。高校通過推進(jìn)信息技術(shù)與教育的深度融合，轉(zhuǎn)換教育發(fā)展動力結(jié)構(gòu)，促進(jìn)教育理念重塑、結(jié)構(gòu)重組、流程再造、內(nèi)容重構(gòu)和模式重建，形成更加高效、更加公平、更有質(zhì)量的高等教育教學(xué)模式。

疫情防控加速了高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動著教學(xué)模式、評價模式和“以學(xué)生為中心”理念落實(shí)等方面的變革，共同促進(jìn)智慧學(xué)境建設(shè)［3-5］。一是促進(jìn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的課堂教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下融合的混合教學(xué)，打破了原有以課堂為中心的教學(xué)模式，重構(gòu)虛擬教學(xué)空間，建立一種以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的“泛中心”新型教學(xué)模式；二是促進(jìn)教育評價變革，從傳統(tǒng)課堂評價轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程化精準(zhǔn)評價［6］；三是促進(jìn)“以學(xué)生為中心”的教育理念落實(shí)［7］。

1 智慧學(xué)境建設(shè)

智慧教育主張“以學(xué)生為中心”，旨在通過信息化技術(shù)促進(jìn)學(xué)生個性化發(fā)展，作為智慧教育技術(shù)支撐的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，也日益受到學(xué)者的關(guān)注。2012 年，黃榮懷等［8］提出智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的概念，隨后不同學(xué)者從各自角度提出智慧學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)想。黃榮懷等［8］認(rèn)為，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一種學(xué)習(xí)場所或活動空間，其目的是通過感知學(xué)習(xí)情景、識別學(xué)習(xí)者特征、提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動工具、自動記錄學(xué)習(xí)過程和評測學(xué)習(xí)結(jié)果以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)［8-9］。祝智庭等［10-12］認(rèn)為，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是以現(xiàn)代教與學(xué)的相關(guān)理論為指導(dǎo)，以新一代信息技術(shù)為支撐，能夠識別學(xué)習(xí)者特征和學(xué)習(xí)情境，并可以對學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生新數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)以進(jìn)行科學(xué)分析和數(shù)據(jù)挖掘，靈活生成最佳適配學(xué)習(xí)任務(wù)和活動的新型學(xué)習(xí)環(huán)境。

國外學(xué)者基于其國家的教育特征也對智慧學(xué)境進(jìn)行了定義，Spector［13］提出評價學(xué)習(xí)環(huán)境是否“智慧”的指標(biāo)框架，Koper等［14］將智能學(xué)習(xí)環(huán)境定義為通過數(shù)字、內(nèi)容感知和自適應(yīng)設(shè)備的物理環(huán)境，目的是促進(jìn)更好、更快地學(xué)習(xí)。Gambo 等［15］探討了教學(xué)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)評估過程，提出智能學(xué)習(xí)環(huán)境教學(xué)和教育需求模型（SLE-PERM），用于開發(fā)和評估自我調(diào)節(jié)的智能學(xué)習(xí)環(huán)境。

伴隨高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的改變，教育支撐體系也隨之發(fā)生改變，未來教育必然是架構(gòu)在互聯(lián)網(wǎng)上的新教育［16］，學(xué)習(xí)環(huán)境將發(fā)生重大變化。傳統(tǒng)課堂中的學(xué)習(xí)多以面對面的知識加工型學(xué)習(xí)為主，學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度步調(diào)一致，學(xué)習(xí)路徑同質(zhì)化和線性化，學(xué)習(xí)方法單一化，不利于學(xué)生個性化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)［17］。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字化學(xué)習(xí)、移動學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)和智慧學(xué)習(xí)等技術(shù)賦能課堂的多種形態(tài)。經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)增強(qiáng)的學(xué)習(xí)環(huán)境也由數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境發(fā)展為智慧學(xué)境，它是數(shù)字化學(xué)習(xí)的高端形態(tài)［8］。智慧學(xué)境支撐下的教育教學(xué)，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，形成以知識聯(lián)通學(xué)習(xí)為主，強(qiáng)調(diào)構(gòu)建規(guī)格多型、路徑多樣、評價多元的教學(xué)生態(tài)環(huán)境［18］。

高校智慧學(xué)境建設(shè)主要分為3 個層次：基礎(chǔ)設(shè)施、支撐平臺、融合應(yīng)用。區(qū)別于傳統(tǒng)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)，本文主要探討后疫情時代智慧學(xué)境在基礎(chǔ)設(shè)施、支撐平臺和融合應(yīng)用3 個層面的拓展與創(chuàng)新，討論信息技術(shù)與教育教學(xué)融合發(fā)展方法，以及智慧學(xué)境和教學(xué)大數(shù)據(jù)實(shí)踐應(yīng)用。

Fig.1 Three levels of the construction of smart learning environment圖1 智慧學(xué)境建設(shè)的3個層次

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是智慧學(xué)境生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要分為以下幾個方面：

（1）空間環(huán)境建設(shè)。多媒體教室、智能研討型教室、錄播教室、直播互動教室、開放式學(xué)習(xí)空間等多樣化新型學(xué)習(xí)空間環(huán)境承載教與學(xué)行為的發(fā)生，支持學(xué)生進(jìn)行個性化學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程和同步學(xué)習(xí)。

（2）課堂教學(xué)支撐設(shè)施建設(shè)。傳統(tǒng)多媒體教學(xué)設(shè)施、師生互動工具、多屏互動工具、投屏工具和直播錄播工具等滿足教師各類教學(xué)需求，適配多樣化的教學(xué)業(yè)務(wù)場景，促進(jìn)師生、生生之間的交流與協(xié)作。

（3）數(shù)字化資源建設(shè)。在線課程、數(shù)字化教材、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐資源、學(xué)術(shù)報(bào)告類資源等數(shù)字化資源具有方便、快捷、不受時空限制等特點(diǎn)，是數(shù)字化學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也是后疫情時代線上線下融合教學(xué)的必要條件。

在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，學(xué)校自2017 年起先后啟動“研討型教室”“沉浸式直播互動教室”“微課錄播教室”“樹下學(xué)習(xí)空間”“標(biāo)準(zhǔn)化考場改造”和“多媒體設(shè)備集中管控”等建設(shè)項(xiàng)目，不斷優(yōu)化學(xué)習(xí)空間環(huán)境、升級改造教學(xué)設(shè)備、建設(shè)新型教學(xué)空間和豐富數(shù)字化教學(xué)資源，打造了開放、多樣、靈活、穩(wěn)定和易用的智慧學(xué)境，對推進(jìn)教學(xué)改革與創(chuàng)新、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展起到關(guān)鍵作用。

1.2 支撐平臺

根據(jù)“教、學(xué)、管、評”等各方面的需求，支撐平臺主要分為以下5個部分：

（1）教學(xué)支持軟件平臺。師生互動軟件、多屏互動軟件、投屏軟件、設(shè)備集中管控軟件等軟件或系統(tǒng)，極大提高了教室等學(xué)習(xí)空間的靈活度、實(shí)用性和便捷性。

（2）在線教學(xué)平臺。突破教學(xué)場景的時空界限，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源云共享，為新冠疫情背景下線上線下混合學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，為全體學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)、重復(fù)學(xué)習(xí)和隨時隨地學(xué)習(xí)提供支持。

（3）課堂管理平臺。有助于教師實(shí)時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度情況，增加對學(xué)生過程化學(xué)習(xí)效果的評估，促進(jìn)“以學(xué)生為中心”的課堂重構(gòu)，推動課堂教學(xué)模式變革。

（4）學(xué)生評教系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)獲取學(xué)生對教學(xué)效果的反饋，為教師提高教育教學(xué)能力和改進(jìn)教學(xué)方法提供依據(jù)，為教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)提供參考。

（5）教務(wù)管理系統(tǒng)。完成教務(wù)日常管理工作，提高教務(wù)管理工作質(zhì)量和成效。

在支撐平臺建設(shè)方面，學(xué)校著力構(gòu)建了以Bb 在線教學(xué)平臺為主體、輔以其他教學(xué)工具的多元在線教學(xué)模式，先后啟動了“Bb 教學(xué)平臺升級”“Mediasite 視頻管理平臺建設(shè)”和“ClassIn 直播課堂”等信息化項(xiàng)目。建設(shè)完成“麥克斯”學(xué)生評教系統(tǒng)，及時獲取學(xué)生對教師教學(xué)情況的反饋。通過項(xiàng)目實(shí)施，不斷革新信息化教學(xué)手段，破除時空局限、整合教學(xué)資源、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管控與分析，為實(shí)施后疫情時代的大規(guī)模線上教學(xué)、線上線下混合教學(xué)和跨校區(qū)教學(xué)提供有力保障。

1.3 融合應(yīng)用

基礎(chǔ)設(shè)施和平臺建設(shè)是教育信息化融合應(yīng)用的軟硬件基礎(chǔ)，共同支撐實(shí)現(xiàn)混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、師生在線交流、大規(guī)模學(xué)習(xí)監(jiān)控和教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用等融合應(yīng)用。智慧學(xué)境中的融合應(yīng)用主要分為以下方面：①實(shí)現(xiàn)混合教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)模式，打破傳統(tǒng)課堂中的時空限制，增加授課方式、師生互動和學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和靈活性，有助于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；②學(xué)生學(xué)習(xí)效果監(jiān)控，教師通過課堂管理工具可以實(shí)時評估每一個學(xué)生的知識掌握情況，以便教師有針對性地調(diào)整授課進(jìn)度和教學(xué)方法；③生成教學(xué)大數(shù)據(jù)，以加快實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化教學(xué)、個性化學(xué)習(xí)和科學(xué)化管理目標(biāo)。

在基礎(chǔ)設(shè)施和平臺建設(shè)融合應(yīng)用方面，學(xué)校建設(shè)形成“教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺”“學(xué)生大數(shù)據(jù)中心”和“教師大數(shù)據(jù)中心”，通過建模分析形成學(xué)生畫像和教師畫像等，以不斷賦能教育教學(xué)、學(xué)生管理、學(xué)習(xí)支持和危機(jī)干預(yù)等多個環(huán)節(jié)。

2 教學(xué)大數(shù)據(jù)賦能教育教學(xué)

智慧教育的深入發(fā)展離不開智慧學(xué)境建設(shè)和大數(shù)據(jù)支撐，管理大數(shù)據(jù)與教學(xué)大數(shù)據(jù)共同成為智慧教育新生態(tài)建設(shè)的基礎(chǔ)部件，管理大數(shù)據(jù)有助于高校進(jìn)行數(shù)據(jù)治理和科學(xué)決策，教學(xué)大數(shù)據(jù)對教育教學(xué)改革起到重要作用。教學(xué)大數(shù)據(jù)是綜合運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、模式識別等技術(shù)，在對教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、探索性分析的基礎(chǔ)上，通過分析模型、預(yù)測模型構(gòu)建，從數(shù)據(jù)中提取出有價值的信息，以促進(jìn)教學(xué)過程優(yōu)化與教育變革［19］。

后疫情時代，教學(xué)大數(shù)據(jù)不僅包括校園環(huán)境下的教學(xué)活動、管理活動、科研活動和校園生活中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還包括在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和虛擬環(huán)境中的“教”“學(xué)”“考”“評”和“支持服務(wù)”數(shù)據(jù)。教學(xué)大數(shù)據(jù)的核心是通過建模產(chǎn)生學(xué)生畫像、教師畫像、課程畫像和專業(yè)畫像，如圖2 所示。在“教”的方面，教師可以依托智慧學(xué)境根據(jù)教學(xué)需求對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行監(jiān)測、評價、診斷和干預(yù)。在“學(xué)”的方面，為學(xué)生制定個性化的學(xué)習(xí)路徑，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)門檻，及時作出較為準(zhǔn)確的學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)警判斷，提高學(xué)生學(xué)業(yè)成功率。在“管”的方面，教學(xué)大數(shù)據(jù)輔助管理者綜合掌握教學(xué)與管理綜合狀況，擺脫粗放式、直覺驅(qū)動的管理模式，對高校精準(zhǔn)管理和科學(xué)決策起到重要的支持和調(diào)節(jié)作用。在“支持服務(wù)”方面，學(xué)習(xí)系統(tǒng)基于學(xué)生畫像和學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，可以推送適合學(xué)生知識掌握水平的個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容。

Fig.2 Core application of teaching big data圖2 教學(xué)大數(shù)據(jù)的核心應(yīng)用

教學(xué)大數(shù)據(jù)賦能教育教學(xué)全過程，為學(xué)校教學(xué)管理和決策提供數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)，為教學(xué)模式改革和教學(xué)創(chuàng)新提供客觀及時的反饋，為個性化教學(xué)提供數(shù)據(jù)和平臺基礎(chǔ)［20］。從大數(shù)據(jù)的視角重新審視教與學(xué)，有助于全面關(guān)注教師的過程化教學(xué)、關(guān)注教師的教學(xué)成果；有助于全面關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)全過程、關(guān)注學(xué)生個性化學(xué)習(xí)與發(fā)展；有助于整合各種數(shù)據(jù)資源輔助進(jìn)行高效管理和科學(xué)決策；有助于建立分層分類教學(xué)評價體系，促進(jìn)高校實(shí)現(xiàn)教學(xué)監(jiān)測常態(tài)化、數(shù)據(jù)管理制度化；有助于更加準(zhǔn)確地掌握教學(xué)現(xiàn)狀，幫助教師更加針對性地優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，提高教學(xué)質(zhì)量。

3 智慧學(xué)境應(yīng)用效果

智慧學(xué)境支撐實(shí)現(xiàn)多維度、多層次的教學(xué)狀況分析和展示。通過學(xué)生課程數(shù)據(jù)、課堂成績數(shù)據(jù)、課堂互動數(shù)據(jù)、課堂教學(xué)反饋數(shù)據(jù)等，分析課堂教學(xué)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效果量化；基于教師線上教學(xué)工作時間、工作內(nèi)容、課程創(chuàng)建和資源使用等數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建多因子回歸模型計(jì)算影響教學(xué)效果的因子權(quán)重，實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)效果量化；利用學(xué)生評教、督導(dǎo)評教、綜合評教等的評教數(shù)據(jù)，分析量化教師課上課下的整體教學(xué)效果；通過各種教與學(xué)數(shù)據(jù)量化，綜合測評教師教學(xué)能力及學(xué)生學(xué)業(yè)情況。

學(xué)校通過信息化平臺對2019-2022 年開設(shè)的理論課程進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)調(diào)查，具體情況如表1所示。

通過數(shù)據(jù)（見表2）分析發(fā)現(xiàn)，在智慧學(xué)境支撐下：①93%以上的學(xué)生認(rèn)為，教師采用啟發(fā)式、互動性教學(xué)的效果較好，教師更加注重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力；②93%以上的學(xué)生認(rèn)為，教師依托教學(xué)平臺為課程設(shè)置的考核項(xiàng)目具有多樣性（包括如作業(yè)、考試、口頭報(bào)告、小組學(xué)習(xí)、課程報(bào)告、課程設(shè)計(jì)等），便于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；③92%以上的學(xué)生認(rèn)為，通過不斷優(yōu)化改革，課程教學(xué)方法較好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；④91%以上的學(xué)生認(rèn)為，教師通過教學(xué)平臺對學(xué)生給予及時有效的反饋，幫助學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)的效果較好；⑤91%以上的學(xué)生認(rèn)為，教師通過信息化平臺分享給學(xué)生教材以外的學(xué)習(xí)資源更多，對學(xué)生學(xué)習(xí)更加有效。

Table 1 Scope of study experience survey表1 學(xué)習(xí)體驗(yàn)調(diào)查范圍

Table 2 Survey results of students' learning experience 2019-2022表2 2019-2022年學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)調(diào)查結(jié)果（%）

Fig.3 Survey results of students' learning experience 2019-2022圖3 2019 -2022年學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)調(diào)查結(jié)果

智慧學(xué)境支撐高校精準(zhǔn)評價、科學(xué)決策。教學(xué)大數(shù)據(jù)不只是數(shù)據(jù)的簡單統(tǒng)計(jì)和可視化呈現(xiàn)，更重要的是為決策和分析提供支撐。教學(xué)大數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，教育教學(xué)理論與方法是依據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)是手段，共同促進(jìn)“教學(xué)質(zhì)量保障與持續(xù)改進(jìn)”的科學(xué)決策。通過不斷優(yōu)化以教學(xué)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的各類畫像和模型，可以實(shí)時有針對性地改進(jìn)和提升教學(xué)。同樣，依托教學(xué)大數(shù)據(jù)和模型，高校管理部門更加“決策有據(jù)”。智慧學(xué)境應(yīng)用的最終目標(biāo)是：指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更精益的“學(xué)”；輔助教師進(jìn)行更精準(zhǔn)的“教”；輔助決策管理部門更科學(xué)的“管”。

4 未來展望

疫情是危機(jī)也是契機(jī)，改變了教育教學(xué)和組織管理生態(tài)，促進(jìn)產(chǎn)生了一個線上線下聯(lián)動的大學(xué)。疫情防控的特殊要求，不斷打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)的“穩(wěn)態(tài)”，通過與新理論、新技術(shù)和新方法的融合形成“新常態(tài)”。新冠疫情背景下智慧學(xué)境建設(shè)，不僅僅面臨硬件、技術(shù)和管理層面上的挑戰(zhàn)，還面臨著觀念與理論、制度與治理、生存與競爭、安全與隱私等方面的重大變革。