淺談如何能教學平臺 填補教育信息化空白

馬靜怡

[摘 要]近年來，無論在高等教育、職業(yè)教育，還是基礎(chǔ)教育，學習者對網(wǎng)絡(luò)在線學習需求飛速增長，特別是從互聯(lián)網(wǎng)到移動互聯(lián)網(wǎng)，創(chuàng)造了跨時空的學習方式，使知識獲取的方式發(fā)生了根本變化。隨著數(shù)據(jù)技術(shù)、圖形技術(shù)的發(fā)展，建立在自適應(yīng)、智能化基礎(chǔ)上的個性化教學迅速得到普及應(yīng)用。而我國與國外教學平臺的差距非常大。建設(shè)一流的、能夠大范圍應(yīng)用的自適應(yīng)智能教學平臺是填補我國教育信息化領(lǐng)域重大空白的重要舉措。

[關(guān)鍵詞]智能教學；數(shù)字出版；創(chuàng)新方法

一、國內(nèi)外大環(huán)境

1.全球數(shù)字化教學呈爆發(fā)式發(fā)展

近年來，無論在高等教育、職業(yè)教育，還是基礎(chǔ)教育，學習者對網(wǎng)絡(luò)在線學習需求飛速增長，特別是從互聯(lián)網(wǎng)到移動互聯(lián)網(wǎng)，創(chuàng)造了跨時空的學習方式，使知識獲取的方式發(fā)生了根本變化。培生教育集團的配套教材在線學習平臺學生人數(shù)突破700萬。斯坦福大學兩位教授創(chuàng)立了在線免費課程網(wǎng)站Coursera，已有30余所一流大學與其合作共建免費課程，2012年4月上線，4個月后學生數(shù)便突破100萬，不到一年，來自世界各國學生人數(shù)已經(jīng)突破了234萬，呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。麻省理工學院和哈佛大學聯(lián)合發(fā)布的EDX在線教學計劃，整合兩校師資，建設(shè)在線課程，第一門課程《電子與電路》獲得了12萬名學生注冊。

2.教育出版社成為數(shù)字教學發(fā)展主力軍

配套教材的教學平臺由于有豐富的內(nèi)容作為基礎(chǔ)，更加容易實現(xiàn)功能與內(nèi)容的融合，能夠充分發(fā)揮平臺功能的作用。而且，隨著數(shù)據(jù)技術(shù)、圖形技術(shù)的發(fā)展，建立在自適應(yīng)、智能化基礎(chǔ)上的個性化教學迅速得到普及應(yīng)用。因此，國際上已有Knewton、Desire2Learn、LearnSmart等先進的智能教學平臺都主要應(yīng)用于配套教材的教學活動。

3.我國智能教學平臺水平較低

在我國，一些高校和互聯(lián)網(wǎng)公司合作，錄制了不少課程視頻，在線觀看人數(shù)也增長迅速，但由于缺乏先進教育技術(shù)與內(nèi)容資源的支撐，無論是課程的個性化交互功能、配套課件，還是習題的設(shè)計都停留在初級階段，難以制作出真正具有良好教學效果的“微課程”，也起不到對課堂教學的支撐或補充作用。總體上，與國外教學平臺的差距非常大。

一些教育技術(shù)公司和出版社研發(fā)了教學支撐平臺，普遍停留在內(nèi)容管理系統(tǒng)的層面，某些名為“智能教學平臺”“泛在教學平臺”的平臺實際并不具備智能性的個性化學習功能，也沒有真正實現(xiàn)跨終端互動。

因此，建設(shè)一流的、能夠大范圍應(yīng)用的自適應(yīng)智能教學平臺是填補我國教育信息化領(lǐng)域重大空白的重要舉措。

二、建立自適應(yīng)智能教學平臺的必要性

自適應(yīng)智能教學平臺在學科知識網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，運用圖論算法構(gòu)建規(guī)劃最佳個性化學習路徑，然后利用學生在學習過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，進行個性化知識發(fā)現(xiàn)（PKD， Personalized Knowledge Discovery），為每一個學習者找到最適合自身的學習內(nèi)容與即時調(diào)整的學習路徑。同時，運用分層聚類算法提升對于學生評價的科學性，幫助教師實現(xiàn)個性化教學。

面向?qū)W生，自適應(yīng)智能教學平臺將各學科知識整理成多維動態(tài)知識地圖，在此基礎(chǔ)上運用圖論算法，為每一個學習者生成即時更新的個性化的學習路徑，并且按照不同的終端設(shè)備特點進行功能與內(nèi)容整合設(shè)計，運用知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)為學生即時提供豐富的個性化內(nèi)容，實現(xiàn)智能化泛在學習，能夠極大地提高學習效率。

面向教師，自適應(yīng)智能教學平臺提供個性化定制教材、智能題庫、合作學習等各類教學工具，在平臺上融合大量高品質(zhì)的學習內(nèi)容，并大力拓展科學動畫等前沿領(lǐng)域。同時，運用分層聚類數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對學生的學習數(shù)據(jù)進行科學分析，為教師提供學生類別區(qū)分依據(jù)，有助于實現(xiàn)分類教學、因材施教。

在軟件開發(fā)技術(shù)上，自適應(yīng)智能教學平臺采用基于領(lǐng)域驅(qū)動的軟件開發(fā)方式，以保證系統(tǒng)的可維護性、擴展性和復用性，在處理復雜業(yè)務(wù)邏輯方面有著先天的優(yōu)勢。采用HTML5技術(shù)進行網(wǎng)頁與內(nèi)容制作，將大幅提高內(nèi)容資源的生動化與互動性，并可方便應(yīng)用于PC、平板電腦與手機等終端。

自適應(yīng)智能教學平臺將填補我國教育信息化的重大空白，可使我國師生在具有世界領(lǐng)先水平的教學平臺支撐下進行混合式教學，促進教學方式的改進，提升學習興趣與學習效率，減輕教師負擔，并有效提高教學質(zhì)量。

三、自適應(yīng)智能教學平臺的關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)和主要創(chuàng)新難點

1.在國內(nèi)首次將學習分析技術(shù)運用于教學平臺

目前國內(nèi)尚未有采用學習分析技術(shù)進行教學平臺建設(shè)的相關(guān)文獻報道。自適應(yīng)智能教學平臺在國內(nèi)首次綜合運用，對學生在學習過程中的學習行為進行數(shù)據(jù)挖掘，可以深入了解每個學習者的特性。該技術(shù)創(chuàng)新的主要難點在于如何在不影響既有學習任務(wù)的基礎(chǔ)上采用學習分析技術(shù)以及如何降低實時分析的成本。

2.在國內(nèi)首次采用圖論算法來發(fā)現(xiàn)個性化學習路徑

學習路徑是學習活動的主線，學習路徑的科學性對學習質(zhì)量的影響至關(guān)重要。目前常用的學習路徑引導方法均為靜態(tài)、非個性化的學習過程管理，自適應(yīng)智能教學平臺創(chuàng)新性將圖論算法引入到學習領(lǐng)域，來判斷每個學生的個性化學習路徑。該方法經(jīng)美國培生教育集團在Mylabs教學平臺中應(yīng)用，取得了顯著成效。目前尚未見國內(nèi)有相關(guān)文獻報道圖論算法在這一領(lǐng)域中的應(yīng)用。該技術(shù)創(chuàng)新的主要難點在于訓練算法、檢測算法的設(shè)計和優(yōu)化。

3.在國際上首次將個性化知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)運用到教學系統(tǒng)中

個性化知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)已經(jīng)廣泛運用于數(shù)字圖書館、數(shù)字學術(shù)資源管理系統(tǒng)中，但在教學系統(tǒng)中的運用還未見先例。在智能教學系統(tǒng)中，常規(guī)的方法是向?qū)W生推送事先設(shè)定好的課件、習題等內(nèi)容資源，運用個性化知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)之后，能夠?qū)⒄搲柎稹⒘曨}等模塊中的相關(guān)內(nèi)容也合并進行數(shù)據(jù)挖掘之后推送更具個性化的、更豐富的學習資源。

4.綜合運用面向?qū)ο蟆㈩I(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計等技術(shù)使得平臺更靈活、更具拓展性

領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計（Domain Driven Design）在項目的干系人中形成一個通用的語言，達到消除業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)＜液统绦蜷_發(fā)者之間的溝通鴻溝。ORM（Object Relation Mapping）對象關(guān)系映射技術(shù)將業(yè)務(wù)領(lǐng)域分析設(shè)計的業(yè)務(wù)對象轉(zhuǎn)換成關(guān)系型數(shù)據(jù)，提取時將關(guān)系數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成業(yè)務(wù)對象。這兩項技術(shù)的配合保證了系統(tǒng)能夠應(yīng)對復雜業(yè)務(wù)的需求和變更。在國內(nèi)的教學平臺中，這兩項技術(shù)的綜合運用尚屬首次。

參考文獻：

[1]強彥.大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫Oracle 教學模式的改進[J].計算機教育，2010（6）：125-127.

[2]祝智庭. 教育信息化：教育技術(shù)的新高地[J]. 中國電化教育，2001（2）：23-27.