李振宇 方天宇 關(guān)龍艷

摘要：發(fā)展全民教育、終身教育是黨的十九大以來重要決策。開放大學(xué)擁有優(yōu)秀的教學(xué)平臺(tái)，可依托此平臺(tái)為終身學(xué)習(xí)賦能，能夠高速有效地構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個(gè)性化、終身化的教學(xué)體系。本文根據(jù)學(xué)習(xí)者的需求，分析開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)所應(yīng)具備的各類特性，完成特性分析后，利用人工智能、自然語言處理、無線通信等新一代信息技術(shù)，探索與開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)的融合路徑，并對(duì)融合路徑的技術(shù)可行性進(jìn)行分析。以期利用開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)的框架為終身學(xué)習(xí)賦能，踐行開放大學(xué)扎根中國(guó)大地辦教育的時(shí)代使命。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；開放大學(xué)；教學(xué)平臺(tái)；終身教育

引言

國(guó)家開放大學(xué)的教學(xué)平臺(tái)包括全業(yè)務(wù)流程及課程資源，在運(yùn)行過程中表現(xiàn)出良好的性能。目前公共平臺(tái)的建設(shè)者只能提供普適性的業(yè)務(wù)支撐，專用平臺(tái)的建設(shè)者往往無法真正理解實(shí)際業(yè)務(wù)流程，作為使用方的教師很難提出具體的業(yè)務(wù)需求，與技術(shù)人員很難起到真正的溝通紐帶的作用，建設(shè)出來的平臺(tái)難以滿足實(shí)際業(yè)務(wù)需求。如果平臺(tái)規(guī)模較大，問題會(huì)大量爆發(fā)，國(guó)家開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)在建設(shè)初期也存在類似情況。平臺(tái)每學(xué)期網(wǎng)上學(xué)習(xí)行為以億為單位，在這種海量數(shù)據(jù)下，該平臺(tái)作為專用平臺(tái)經(jīng)歷了三學(xué)期的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，建設(shè)團(tuán)隊(duì)不斷改進(jìn)，為國(guó)家開放大學(xué)終身教育平臺(tái)[1]奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

目前該教育平臺(tái)與大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)課程MOOC[2]在模式上較為接近，但終身學(xué)習(xí)者所需的課程屬性、學(xué)習(xí)過程的及時(shí)反饋和教師持續(xù)不斷的大量投入等方面的保障存在一定的不足。而新一代信息技術(shù)的逐步發(fā)展，為建設(shè)能夠滿足終身學(xué)習(xí)群體各類需求的平臺(tái)提供了技術(shù)支撐，大規(guī)模語言模型[3]、自然語言處理[4]、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[5]等技術(shù)的迅速發(fā)展逐漸提高了平臺(tái)能力。國(guó)內(nèi)開放教育、開放大學(xué)助力終身教育主要集中在發(fā)展定位[6]、教學(xué)設(shè)置和課程建設(shè)[7-9]、其他教育途徑[10]、信息技術(shù)框架[11]等方面，其中，信息技術(shù)框架方面更多的是聚焦宏觀層面。

1. 開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)的特性

開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)面對(duì)的學(xué)生規(guī)模非常大，學(xué)生情況千差萬別，會(huì)出現(xiàn)公共平臺(tái)和常規(guī)專用平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)的特性。

1.1 以學(xué)生為本的個(gè)性化服務(wù)

開放大學(xué)的學(xué)生類別包括普通學(xué)生、殘疾人學(xué)生和外國(guó)學(xué)生，其中殘疾人學(xué)生涵蓋所有7類殘疾[12]，外國(guó)學(xué)生則是多個(gè)國(guó)家多種語言。對(duì)于普通學(xué)生，在學(xué)歷教育方面采用標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)大綱和教學(xué)技術(shù)即可，但是對(duì)殘疾人學(xué)生和外國(guó)學(xué)生而言，教學(xué)技術(shù)必須做到個(gè)性化。例如，對(duì)于有視力障礙的學(xué)生，需要在平臺(tái)調(diào)用專用的圖像識(shí)別和語音識(shí)別接口，將視頻課程內(nèi)文字提取后轉(zhuǎn)換為語音輸出，課程全程采用語音交互的方式進(jìn)行；對(duì)于有聽力障礙的同學(xué)，需要調(diào)用專用的語音識(shí)別接口，將視頻課程中教師的語音轉(zhuǎn)換為字幕供學(xué)生學(xué)習(xí)；對(duì)于外國(guó)學(xué)生，需要利用專用的圖像識(shí)和語音識(shí)別接口，將視頻課程的文字和語音分別轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的語種。

1.2 超級(jí)開放性

開放大學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和空間都不固定，并且由于外國(guó)學(xué)生的大量存在，學(xué)習(xí)時(shí)間和空間的分布更為分散。開放大學(xué)學(xué)生的特性與傳統(tǒng)院校學(xué)生不同，他們?cè)趯W(xué)習(xí)上具有相當(dāng)?shù)淖灾餍?，自行安排掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度，能利用自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)理解掌握所學(xué)內(nèi)容。這樣不僅在學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)空間上要保證足夠的開放，對(duì)于學(xué)習(xí)方式也應(yīng)該具備足夠的開放性。

1.3 業(yè)務(wù)集中性和復(fù)雜性

開放大學(xué)學(xué)生的所有學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)均集中在教學(xué)平臺(tái)上，結(jié)合數(shù)百專業(yè)、數(shù)百萬學(xué)生、數(shù)千萬選課報(bào)考數(shù)據(jù)，開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)的業(yè)務(wù)集中性極高，業(yè)務(wù)集中性和復(fù)雜性遠(yuǎn)超教育類公共平臺(tái)和專有平臺(tái)。

1.4 課程內(nèi)容和資源的快速迭代性

大學(xué)體系規(guī)模極其龐大，每門課程均有相應(yīng)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，國(guó)家開放大學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的規(guī)模一般在30名教師以上，省級(jí)開放大學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的規(guī)模一般在10名教師以上，開放大學(xué)教務(wù)部門和教學(xué)部門對(duì)課程內(nèi)容和資源迭代均有較高的要求。

2. 終身教育背景下新一代信息技術(shù)在開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用研究

依托開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)為終身學(xué)習(xí)賦能，需要將新一代信息技術(shù)，包括大規(guī)模語言模型、自然語言處理、深度學(xué)習(xí)圖像處理、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、5G等高速穩(wěn)定的無線通信網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)。應(yīng)用到開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)，提高平臺(tái)的個(gè)性化服務(wù)能力，使平臺(tái)具有更強(qiáng)的開放性，無須過高的集中性和復(fù)雜性，課程內(nèi)容和資源的范圍更大、課程迭代更快。

2.1 人工智能提升個(gè)性化服務(wù)能力

終身教育對(duì)個(gè)性化服務(wù)的需求不僅體現(xiàn)在學(xué)習(xí)過程中，更多地體現(xiàn)在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程反饋等方面，大規(guī)模語言模型、自然語言處理和深度學(xué)習(xí)圖像處理技術(shù)能夠有效提高這些環(huán)節(jié)的個(gè)性化服務(wù)能力。終身教育與開放教育存在一定的不同，終身教育的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)習(xí)者自己定義的，因此傳統(tǒng)的培養(yǎng)方案不適用于終身教育，而經(jīng)過訓(xùn)練的大規(guī)模語言模型能夠得到足夠豐富的知識(shí)路徑。對(duì)于某一個(gè)教學(xué)目標(biāo)，大規(guī)模語言模型能夠根據(jù)已生成知識(shí)路徑構(gòu)建知識(shí)樹，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)教學(xué)目標(biāo)的培養(yǎng)方案。對(duì)于在教學(xué)過程中產(chǎn)生的反饋和互動(dòng)，大規(guī)模語言模型經(jīng)過訓(xùn)練能夠替代教師給出準(zhǔn)確的反饋。利用自然語言處理和深度學(xué)習(xí)圖像處理技術(shù)能夠更加準(zhǔn)確地完成語音識(shí)別和圖像識(shí)別。

2.2 區(qū)塊鏈、云計(jì)算及無線通信技術(shù)帶來更強(qiáng)的開放性和安全性

終身教育學(xué)習(xí)者遍布全球，優(yōu)秀的平臺(tái)也更加吸引終身學(xué)習(xí)者的到來，進(jìn)而帶來了更大的運(yùn)行負(fù)荷和分布更均勻的學(xué)習(xí)時(shí)間，對(duì)學(xué)生的數(shù)據(jù)安全的保護(hù)也需要進(jìn)一步加強(qiáng)，也就意味著整體的開放性更強(qiáng)。云計(jì)算是一種分布式計(jì)算，能夠極大地提高平臺(tái)運(yùn)行負(fù)荷能力。區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化和數(shù)據(jù)難以篡改的特點(diǎn)，能夠有效地提高數(shù)據(jù)的安全性。5G等無線通信技術(shù)具有高傳輸速度、高響應(yīng)速度、高連接穩(wěn)定性的特點(diǎn)，能夠有效地為學(xué)生提供良好的網(wǎng)絡(luò)。

2.3 人工智能技術(shù)加快了課程迭代

終身教育的課程范圍要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)學(xué)歷教育課程，相關(guān)的課程建設(shè)和課程迭代是比較困難的。傳統(tǒng)教育機(jī)構(gòu)很難做到擁有大量教師以不斷進(jìn)行課程迭代，開放大學(xué)系統(tǒng)的專職教師為61595人，具有其他教育機(jī)構(gòu)無法比擬的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。大規(guī)模語言模型能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)檢索的信息構(gòu)建非學(xué)歷課程的知識(shí)路徑，有效輔助專職教師，加快課程迭代速度。

2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來更具沉浸感的課程體驗(yàn)

傳統(tǒng)課堂教學(xué)使用書本、道具、課件等媒介構(gòu)建了常規(guī)教育環(huán)境，在常規(guī)教育環(huán)境中學(xué)生很難達(dá)到沉浸式學(xué)習(xí)狀態(tài)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、顯示技術(shù)等構(gòu)建與真實(shí)世界相仿的虛擬環(huán)境，因此，應(yīng)用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)終身教育的沉浸式教育環(huán)境構(gòu)建。

3. 開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用新一代信息技術(shù)的技術(shù)可行性分析

技術(shù)可行性一般包括硬件、軟件和人員這三個(gè)方面。對(duì)本節(jié)中出現(xiàn)的大規(guī)模語言模型、自然語言處理、深度學(xué)習(xí)圖像處理、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、5G等無線通信技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/混合現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，所需的硬件、軟件和人員各有不同。

3.1 大規(guī)模語言模型、自然語言處理、深度學(xué)習(xí)圖像處理

對(duì)于這三種技術(shù)，需要專門的深度學(xué)習(xí)算法工程師來構(gòu)建模型，模型可以利用已有的開源模型來進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)的模型需要在服務(wù)器計(jì)算顯卡（MXC500、A800、H800等）上進(jìn)行訓(xùn)練。

硬件：服務(wù)器計(jì)算顯卡；軟件：GPT-4.0類開源大規(guī)模語言模型、Transformer類模型、Resnet類模型；人員：深度學(xué)習(xí)算法工程師。服務(wù)器計(jì)算顯卡價(jià)格較為昂貴，以A800為例，單塊顯卡價(jià)格約為10萬元。

3.2 云計(jì)算

對(duì)于云計(jì)算技術(shù)，一般是采用租賃云服務(wù)商的服務(wù)器進(jìn)行構(gòu)建，不需要軟件和人員支出，只包括硬件服務(wù)支出。但是云服務(wù)商的服務(wù)器價(jià)格比較昂貴，超大規(guī)模學(xué)習(xí)平臺(tái)的年服務(wù)費(fèi)在百萬元以上。

3.3 區(qū)塊鏈

對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)，需要軟件開發(fā)人員完成區(qū)塊鏈的設(shè)計(jì)，軟件可以用已有的、較為有效的區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)構(gòu)建終身教育區(qū)塊鏈，硬件方面沒有支出。區(qū)塊鏈技術(shù)自2008年以來，不斷經(jīng)過技術(shù)迭代，是較為成熟的技術(shù)。

3.4 5G等無線通信技術(shù)

對(duì)于5G等無線通信技術(shù)，主要是國(guó)家網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、學(xué)生網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和學(xué)生個(gè)人終端體現(xiàn)，目前是較為成熟的技術(shù)，這些技術(shù)不需要硬件、軟件和人員支出。

3.5 虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)

對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，需要由軟件開發(fā)人員建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)類課程，這些課程一般是基于Unity3D等軟件進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)在線下終身教育學(xué)習(xí)中心需要采購一些虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備來讓學(xué)生體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)課程，學(xué)生也可以自行采購相關(guān)設(shè)備完成課程學(xué)習(xí)。硬件：虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備（Oculus Rift、HTC VIVE等虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，Meta2 AR等混合現(xiàn)實(shí)頭盔）；軟件：Unity3D等開發(fā)軟件；人員：虛擬現(xiàn)實(shí)軟件工程師。虛擬現(xiàn)實(shí)課程建設(shè)費(fèi)用和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的采購價(jià)格都比較昂貴，目前虛擬現(xiàn)實(shí)課程的建設(shè)是比較成熟的，系列虛擬現(xiàn)實(shí)課程多在10節(jié)以上，而單節(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)課程價(jià)格在5萬元以上，虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔價(jià)格在0.7萬元左右，混合現(xiàn)實(shí)頭盔價(jià)格在1.5萬元左右。利用新一代信息技術(shù)完成上述融合路徑是完全可行的，并且在成本上也是可控可接受的，不過如果大規(guī)模推廣虛擬現(xiàn)實(shí)課程，成本較高。

結(jié)語

本文通過對(duì)新一代信息技術(shù)與開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)特性的研究，探索新一代信息技術(shù)與開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)的融合路徑，并從硬件、軟件、人員這三個(gè)方面分析了技術(shù)的可行性，得出結(jié)論：新一代信息技術(shù)與開放大學(xué)教學(xué)平臺(tái)完成融合是完全可行的，在成本方面也是可控可接受的。本文在融合路徑方面進(jìn)行了研究和探索，但在具體的工程落地方面還沒有進(jìn)行，需要后期繼續(xù)開展研究，以期實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：李振宇，在讀博士，講師，研究方向：終身教育、計(jì)算機(jī)算法、開放教育；通信作者：關(guān)龍艷，博士，副教授，研究方向：終身教育、開放教育。

基金項(xiàng)目：黑龍江省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度重點(diǎn)課題——為全民終身學(xué)習(xí)賦能的開放大學(xué)建設(shè)研究與實(shí)踐（編號(hào)：ZJB1422322）；中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)高校遠(yuǎn)程教育專業(yè)委員會(huì)2022年度專項(xiàng)研究課題一般課題——BOPPPS在社區(qū)教育中的應(yīng)用研究（編號(hào)：GYY2016）。