研究型課程自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)：理念、策略與實(shí)踐

張治 劉小龍等

摘要：人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)已經(jīng)成為教育技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，探討自適應(yīng)技術(shù)在研究性學(xué)習(xí)領(lǐng)域的應(yīng)用與實(shí)踐具有重要意義。該文通過對研究型課程的內(nèi)涵、理論基礎(chǔ)和實(shí)施現(xiàn)狀的梳理，基于上海市中學(xué)開展研究型課程的調(diào)研結(jié)果，研發(fā)了一套支持大規(guī)模在線開放式的研究型課程自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，旨在利用信息技術(shù)支持學(xué)校實(shí)施大規(guī)模研究型課程的教學(xué)、管理和評價工作，輔助學(xué)生開展個性化研究性學(xué)習(xí)。該文采用基于設(shè)計(jì)的研究方法，對該系統(tǒng)的概念模型和智能核心組件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中，智能核心組件由個性化學(xué)習(xí)者模型、程序性和方法類知識模型、個性化教學(xué)策略模型構(gòu)成，并設(shè)計(jì)了智能信息感知與識別引擎和智能推理引擎來支持這三個模型的運(yùn)行與更新，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更精準(zhǔn)地為學(xué)習(xí)者提供個性化研究性學(xué)習(xí)服務(wù)；同時，基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)了混合式研究性學(xué)習(xí)模式，實(shí)現(xiàn)線上學(xué)習(xí)和線下探究相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生持續(xù)、深入地開展研究性學(xué)習(xí)；并對該系統(tǒng)的應(yīng)用成效進(jìn)行了概述，結(jié)合真實(shí)的教學(xué)案例介紹了混合式研究性學(xué)習(xí)模式的實(shí)施，以期為教師開展研究型課程提供參考；最后對該系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，并提出了后續(xù)研究方向。

關(guān)鍵詞：研究型課程；研究性學(xué)習(xí)；自適應(yīng)學(xué)習(xí)；人工智能；模型構(gòu)建；知識圖譜

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、研究背景和問題提出

從二十世紀(jì)八九十年代開始，越來越多的教育研究者意識到，如果學(xué)生不參與學(xué)習(xí)并對學(xué)習(xí)感到厭煩時，不可能會投入學(xué)習(xí)。有關(guān)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的研究也發(fā)現(xiàn)，幾乎所有學(xué)生對學(xué)校學(xué)習(xí)都感到厭煩，甚至是那些高分學(xué)生。研究發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象的歸因并不在學(xué)生，而是學(xué)校的教育出現(xiàn)了問題。對大學(xué)新生的評價的研究結(jié)果也表明，學(xué)生在高中階段所學(xué)的知識仍是膚淺的，甚至是那些高分學(xué)生，在科學(xué)、人文或數(shù)學(xué)等領(lǐng)域并沒有更深層次的理解，也就是說，學(xué)生在高中階段大多接受的是淺層學(xué)習(xí)。這些問題到了21世紀(jì)仍然沒有得到解決。

從二十世紀(jì)九十年代開始，隨著信息技術(shù)和全球化帶來的經(jīng)濟(jì)變化，人們的工作、學(xué)習(xí)和生活發(fā)生了變化，社會對人才的需求也在不斷轉(zhuǎn)變。據(jù)一項(xiàng)對400家公司開展的調(diào)查表明，絕大多數(shù)雇主認(rèn)為，近年的畢業(yè)生普遍缺乏在職場取得成功的所需技能。而傳統(tǒng)教育主要還是停留在對學(xué)生灌輸和記憶知識而沒有深入到內(nèi)心世界，學(xué)生無法產(chǎn)生深層次的理解和反思。面對新的社會需求，學(xué)生需要發(fā)展新的思維模式來應(yīng)對新挑戰(zhàn)，同時采取主動和堅(jiān)持的心態(tài)來面對困難和挫折。因此，基礎(chǔ)教育需要改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，找到吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的方式，重組課堂讓學(xué)生更有動力地投入學(xué)習(xí)。

研究性學(xué)習(xí)是一種情境學(xué)習(xí)方式，包括探究式學(xué)習(xí)、基于問題/項(xiàng)目的學(xué)習(xí)等，能夠讓學(xué)生在做中學(xué)并遷移所學(xué)知識。有研究指出，研究性學(xué)習(xí)能夠有效支持深度學(xué)習(xí)三大領(lǐng)域（即認(rèn)知、自我、人際領(lǐng)域的高階能力）的發(fā)展。美國普渡大學(xué)的研究也表明，研究性學(xué)習(xí)若實(shí)施得當(dāng)，不僅能改善學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，還能讓學(xué)生所學(xué)知識和技能保持時間更長。由此可知，研究性學(xué)習(xí)不僅有助于減少學(xué)生厭學(xué)，還能促進(jìn)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)、培養(yǎng)高階思維能力。

隨著智能革命席卷全球，在人工智能的影響和滲透下，教育領(lǐng)域也在發(fā)生變化，其中包括對教師和教學(xué)方法、學(xué)生和學(xué)習(xí)方法以及學(xué)校和教育體制等的沖擊和變革。在研究領(lǐng)域，人工智能和學(xué)習(xí)科學(xué)相互融合形成了教育人工智能（Educational Anificial Tntelligence，EAI），其中知識以學(xué)習(xí)者模型、領(lǐng)域知識模型和教學(xué)模型等形式呈現(xiàn)，通過數(shù)據(jù)挖掘和可視化等技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù)。人工智能技術(shù)助力教育改革已經(jīng)成為全球教育領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。

研究型課程是基于研究性學(xué)習(xí)的課程形態(tài)，是我國教育改革的突破口，也是上海市教育綜合改革關(guān)注的重要內(nèi)容之一。2015年，上海市教委發(fā)布的《上海市普通高中學(xué)生綜合素質(zhì)評價實(shí)施辦法（試行）》指出，學(xué)生綜合素質(zhì)評價應(yīng)“注重考察學(xué)生的社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”；建設(shè)普通高中學(xué)生綜合素質(zhì)評價信息管理系統(tǒng)客觀記錄學(xué)生成長經(jīng)歷，“創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”重點(diǎn)記錄學(xué)生參加研究性學(xué)習(xí)、社會調(diào)查、科技活動、創(chuàng)造發(fā)明等。而本文通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，上海市在落實(shí)研究型課程的過程中，普遍存在課程開設(shè)率低、評價不規(guī)范、管理不到位、研究水平不高、指導(dǎo)不科學(xué)等不足。因此，研究型課程亟需智能化技術(shù)手段客觀記錄研究性學(xué)習(xí)過程和研究報(bào)告，分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，支持學(xué)生綜合素質(zhì)評價，這也是上海市新高考改革的迫切需求。

基于以上背景，本文構(gòu)建了一套研究型課程智能支持系統(tǒng)以促進(jìn)解決研究型課程實(shí)踐中出現(xiàn)的問題，利用智能化技術(shù)支持中學(xué)實(shí)施大規(guī)模研究型課程的教學(xué)、管理與評價，輔助學(xué)生開展個性化研究性學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”和“人工智能+”時代下研究型課程與信息技術(shù)的深度融合。

二、研究概述

（一）內(nèi)涵探析

研究型課程是基于研究性學(xué)習(xí)的課程形態(tài)，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，注重在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)自身興趣和條件自主選擇研究課題，并通過科學(xué)研究或項(xiàng)目設(shè)計(jì)的方式獲取知識、應(yīng)用知識和解決問題。研究性學(xué)習(xí)是指在開放的真實(shí)情境下，學(xué)生通過親身體驗(yàn)開展問題解決的自主學(xué)習(xí)，通過改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生從傳統(tǒng)的被動地接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹骄浚瑥亩岣邔W(xué)生的創(chuàng)新精神和探究能力。教育部頒布的《普通高中“研究性學(xué)習(xí)”實(shí)施指南（試行）》對研究性學(xué)習(xí)的界定是：“學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，從自然、社會和生活中選擇和確定專題進(jìn)行研究，并在研究過程中主動獲取知識、應(yīng)用知識、解決問題的學(xué)習(xí)活動”。

不少學(xué)者將研究型課程和研究性學(xué)習(xí)視為相同概念。從字面意思分析，研究型課程是一種課程形態(tài)，是“基于研究性學(xué)習(xí)的課程”；研究性學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)方式，在學(xué)校內(nèi)通常以課程形態(tài)存在。而研究性學(xué)習(xí)不僅適用于研究型課程，也可用于傳統(tǒng)課程。應(yīng)用于傳統(tǒng)課程的研究性學(xué)習(xí)基本上局限在課堂之內(nèi)，并體現(xiàn)在課堂教學(xué)的某些環(huán)節(jié)中；而應(yīng)用于研究型課程的研究性學(xué)習(xí)不局限在課堂內(nèi)，其研究理念貫穿于課程的整個實(shí)施過程。融入傳統(tǒng)課程的研究性學(xué)習(xí)更多的是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在于書本或教材中的已知結(jié)論；而融入研究型課程的研究性學(xué)習(xí)所探尋的問題答案在很大程度上是未知或隨著研究的展開才逐漸得以呈現(xiàn)的。因此，融入傳統(tǒng)課程的研究性學(xué)習(xí)所研究的問題往往是封閉的學(xué)業(yè)問題，而融入研究型課程的研究性學(xué)習(xí)所要解決的問題多為真實(shí)情境中開放且有意義的現(xiàn)實(shí)問題。

由上可知，研究型課程和研究性學(xué)習(xí)都特別注重學(xué)生對所學(xué)知識的實(shí)際運(yùn)用，以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的實(shí)踐和體驗(yàn)，都強(qiáng)調(diào)學(xué)生投入積極情感，都要求教師在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮引導(dǎo)和服務(wù)作用，都著眼于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，因此其核心理念是一致的。因此，本文不對研究型課程和研究性學(xué)習(xí)的概念作嚴(yán)格區(qū)分。通過以上分析可知，研究型課程可以分為獨(dú)立和非獨(dú)立開設(shè)兩類。其中，獨(dú)立開設(shè)的研究型課程是指向“研究性學(xué)習(xí)”的定向型課程，以學(xué)生的興趣和需求為導(dǎo)向，以課題或項(xiàng)目為載體，以研究性、開放性、合作性和綜合性為原則，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，注重團(tuán)隊(duì)的分工合作、各專所長，教師作為組織者和助學(xué)者，為學(xué)生構(gòu)建開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供多渠道獲取知識并將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)踐的機(jī)會，引導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。本文主要針對信息技術(shù)支持該類研究型課程的實(shí)施開展相關(guān)研究。

（二）理論基礎(chǔ)

研究性學(xué)習(xí)的歷史悠遠(yuǎn)。從十八世紀(jì)開始，“研究性學(xué)習(xí)”至少被大規(guī)模地倡導(dǎo)過三次。也有學(xué)者認(rèn)為，研究型課程的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個階段。筆者認(rèn)為，研究型課程理論成熟大體經(jīng)歷了三個標(biāo)志性的階段。首先，研究性學(xué)習(xí)思想的萌芽期主要與十九世紀(jì)初的盧梭、裴斯泰洛齊、福祿倍爾等教育思想家有關(guān)，這與“啟蒙運(yùn)動”思想緊密相關(guān)。盧梭等主張尊重兒童天性，“用理性的光輝照亮人的心靈”。其次，在研究型課程發(fā)展中發(fā)揮重要作用的還包括十九世紀(jì)末至二十世紀(jì)初的美國教育家社威、克伯屈等進(jìn)步主義者。杜威曾針對科學(xué)教育直接向?qū)W生灌輸大量科學(xué)知識、概念和原理的做法提出了尖銳的批評，并提出學(xué)生應(yīng)使用探究方法學(xué)習(xí)科學(xué)研究的過程和方法，即“做中學(xué)”的理念。克伯屈則在“做中學(xué)”的思想指引下提出了“設(shè)計(jì)教學(xué)法”，他“希望由兒童自己研究、自己找材料、自己比較、自己思索，最后由自己作出決定”。克伯屈的設(shè)計(jì)思想是美國公認(rèn)的研究性學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)。但是，由于杜威的兒童“做中學(xué)”和克伯屈的“項(xiàng)目設(shè)計(jì)”思想忽略了課程在知識傳承中的重要價值和效率，無法滿足社會發(fā)展的需求，導(dǎo)致研究型課程未得到廣為落實(shí)。

研究型課程理論上的成熟與心理學(xué)的發(fā)展緊密相關(guān)。二十世紀(jì)七十年代，皮亞杰在心理學(xué)領(lǐng)域的成果逐漸得到人們認(rèn)可，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)重新被認(rèn)識，布魯納吸收了皮亞杰的認(rèn)識發(fā)生論的思想，提出學(xué)習(xí)不是環(huán)境刺激的被動反應(yīng)，而是兒童主動建構(gòu)的過程。因此，布魯納認(rèn)為最主要的教學(xué)方法應(yīng)盡可能引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)學(xué)生的探究能力才是教育過程的核心。1961年，美國芝加哥大學(xué)教授施瓦布在哈佛大學(xué)紀(jì)念演講會上正式提出了探究性學(xué)習(xí)（Inquiry Learning）概念，后來成為推動美國課程改革影響最為深遠(yuǎn)的理論成果。但是，探究性學(xué)習(xí)基本局限在學(xué)科框架內(nèi)，而獨(dú)立的研究型課程并未興起。

（三）國內(nèi)外實(shí)施現(xiàn)狀

從二十世紀(jì)九十年代開始至今，研究型課程已經(jīng)在國內(nèi)外進(jìn)入了蓬勃發(fā)展期，各國紛紛把轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式視為課程改變的重要內(nèi)容之一，倡導(dǎo)將研究性學(xué)習(xí)融入學(xué)校改革。

美國是較早實(shí)施研究型課程的國家，研究性學(xué)習(xí)被各個階段的學(xué)校所采用。例如在布朗理科高中，學(xué)校為新生提供資料，基于學(xué)生的興趣引導(dǎo)其選擇和確定高中階段要研究的課題，并根據(jù)學(xué)生的研究規(guī)劃安排相應(yīng)的指導(dǎo)教師和研究資源。在研究過程中，導(dǎo)師隨時給予方法指導(dǎo)，提供必要資料；在助學(xué)過程中，教師可以隨時帶學(xué)生參加學(xué)術(shù)會議和各種競賽，為學(xué)生的成長提供機(jī)會和舞臺。

歐洲很多國家也通過研究型課程進(jìn)行學(xué)校改革。例如，法國在不同教育階段開設(shè)不同的研究型課程，2000年，法國教育部頒布《TPE實(shí)施方案》，將TPE（（Travaux Personnllle Encadres，TPE，即適度發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造力）的實(shí)施視為高中改革的方向，要求普通高中的研究性學(xué)習(xí)持續(xù)到高三，并將研究性學(xué)習(xí)的成績計(jì)人高中畢業(yè)會考。2014年，芬蘭對學(xué)前教育和義務(wù)教育的核心課程進(jìn)行了改革，核心目標(biāo)是將學(xué)校發(fā)展成為學(xué)習(xí)社區(qū)，強(qiáng)調(diào)快樂和協(xié)作的學(xué)習(xí)氛圍，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)和學(xué)校生活中的自治權(quán)。2016年秋季起，所有學(xué)校每學(xué)年為所有學(xué)生提供至少一門多學(xué)科、基于現(xiàn)實(shí)問題的研究型課程來支持協(xié)作教室的實(shí)踐，學(xué)生可以專注于感興趣的現(xiàn)實(shí)問題或主題。同時，芬蘭的課程改革還包括形成性評價，目的是為了學(xué)習(xí)，任務(wù)是鼓勵學(xué)生和推進(jìn)學(xué)習(xí)。

日本課程體系改革中專門設(shè)置了“綜合學(xué)習(xí)時間”，目的是為了“追求跨學(xué)科、綜合性的學(xué)習(xí)”，并被認(rèn)為是日本推行新課程最突出的特色之一。為了全面推行研究性學(xué)習(xí)并實(shí)現(xiàn)研究性學(xué)習(xí)法治化，日本文部省首次把綜合學(xué)習(xí)寫入了2002年起實(shí)施的新的小學(xué)、初中課程方案。我國研究型課程的雛形最早可追溯到二十世紀(jì)八十年代，正式概念于1998年由上海提出；2000年1月，教育部頒布《全日制普通高中課程計(jì)劃（試驗(yàn)修訂稿）》，“研究性學(xué)習(xí)”首次被列入國家教學(xué)計(jì)劃。2000年后，上海的二期課程改革明確提出了八個領(lǐng)域三類課程的構(gòu)想，研究型課程是其不可缺失的重要組成部分。

通過調(diào)研各國實(shí)施狀況發(fā)現(xiàn)，研究型課程設(shè)計(jì)原則的要點(diǎn)包括：（1）強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)和解決問題、協(xié)作溝通能力和批判性思維；（2）整合多學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科能力；（3）根據(jù)學(xué)生自身的興趣、知識能力和目標(biāo)等，提供個性化的研究性學(xué)習(xí)支持，確保每個學(xué)生都能夠參與學(xué)習(xí)；（4）選題具有時代性，學(xué)生能將課堂所學(xué)的知識應(yīng)用到課堂外解決現(xiàn)實(shí)問題；（5）培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力；（6）培養(yǎng)學(xué)生積極的態(tài)度、情感和價值觀；（7）信息技術(shù)與研究型課程的深度融合，助力提高課程實(shí)施效果和學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)。

三、研究設(shè)計(jì)

綜上，中學(xué)階段的研究型課程的核心價值是讓學(xué)生在經(jīng)歷完整的研究科學(xué)或工程設(shè)計(jì)的過程中，初步掌握項(xiàng)目研究與工程設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)和發(fā)展發(fā)現(xiàn)和解決問題能力、批判性思維、創(chuàng)新力和協(xié)作能力，以及對于科學(xué)探究和創(chuàng)新實(shí)踐的積極情感和態(tài)度。目前，我國研究型課程的實(shí)施主要呈現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的主題探究學(xué)習(xí)模式，信息技術(shù)已經(jīng)成為支持研究型課程有效開展的重要手段，而人工智能與研究型課程的融合能夠滿足實(shí)現(xiàn)以上課程目標(biāo)的需求。因此，本文基于研究型課程設(shè)計(jì)原則的要點(diǎn)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套支持大規(guī)模在線開放式的研究型課程自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)（Massive Open Online Research System，下文簡稱MOORS），以支持學(xué)生隨時隨地開展個性化研究性學(xué)習(xí)。

（一）抽樣調(diào)查

為了了解研究型課程的實(shí)際落實(shí)情況，更準(zhǔn)確地滿足學(xué)校、教師、學(xué)生等利益相關(guān)者的需求，本研究選取上海市12所高中作為調(diào)研對象，以調(diào)查問卷的形式從普及程度、開展方式、評價與管理形式、常用方法、師生態(tài)度、學(xué)生直觀感受、管理者態(tài)度、課程資源情況、信息技術(shù)整合情況等方面展開了調(diào)研。調(diào)研結(jié)果表明，上海市高中的研究型課程普遍存在課程開設(shè)率低、評價不規(guī)范、管理不到位、研究水平不高、指導(dǎo)不科學(xué)等問題，甚至一些實(shí)驗(yàn)性示范性高中出現(xiàn)以深入發(fā)展部分學(xué)生來掩蓋對全體學(xué)生支持不足的問題。

以上問題進(jìn)一步可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）管理困難。中學(xué)不是大學(xué)，由于缺乏專門的管理體系和信息化平臺，如果所有學(xué)生都參與課題研究，如何有效組織和管理課程的實(shí)施，如何評價導(dǎo)師的工作，這些問題讓中學(xué)深感困惑。（2）導(dǎo)師不足。研究型課程要求教師具有較強(qiáng)的教學(xué)能力，而中學(xué)教師主要精力一般都在學(xué)科教學(xué)上，缺乏指導(dǎo)課題研究的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)資源，容易在角色把我上造成缺位或越位，無論是研究型課程教師的數(shù)量還是質(zhì)量，可能成為制約中學(xué)大規(guī)模開展研究型課程的因素。（3）資源匱乏。在研究型課程中，一名教師同時要指導(dǎo)幾十名學(xué)生的課題學(xué)習(xí)，由于時間和精力有限，無法及時、準(zhǔn)確地了解全班和個別學(xué)生的指導(dǎo)需求。同時，由于缺少教學(xué)實(shí)施參考，較少有典型研究報(bào)告范本可供借鑒，造成課程實(shí)施支持不足。（4）教法低效。部分教師對研究型課程的本質(zhì)缺乏理解，在實(shí)施教學(xué)時無從下手，或是錯誤出手。大多數(shù)教師以“強(qiáng)調(diào)過程體驗(yàn)”為由來掩蓋研究性課程實(shí)施不規(guī)范的現(xiàn)象。教師時常只重復(fù)講授研究方法而忽略了對學(xué)生學(xué)習(xí)的深度引導(dǎo)和個性化支持，致使輔導(dǎo)水平不高、效率低下。（5）評價滯后。有的中學(xué)不知如何評價學(xué)生的課題研究活動，特別是評價學(xué)習(xí)過程，由于缺少過程性數(shù)據(jù)的記錄、分析和呈現(xiàn)，教師無法及時準(zhǔn)確地掌握研究型課程的開展情況，影響課程實(shí)施質(zhì)量，造成時效滯后。（6）動力不足。學(xué)生不善于自己提出研究問題，大部分學(xué)生依賴教師提供課題或項(xiàng)目。同時，由于缺乏規(guī)范化的研究過程引導(dǎo)和專業(yè)指導(dǎo)，學(xué)生遇到挫折或獲得成就時缺乏情感激勵，容易降低學(xué)習(xí)積極性，從而對課題研究淺嘗輒止或半途而廢，造成研究水平不高。

（二）MOORS平臺核心要素及其機(jī)制

本文采用經(jīng)驗(yàn)抽提的方法，通過剖析上海市部分實(shí)驗(yàn)性、示范性高中提供的大量研究型課程教學(xué)案例，總結(jié)反思了典型的中學(xué)生課題研究個案，并追蹤這些學(xué)生在大學(xué)的發(fā)展軌跡，結(jié)合課程理論，抽提出研究型課程中不同階段支持學(xué)生學(xué)習(xí)的核心技術(shù)和有效策略，并進(jìn)一步模式化。然后基于系統(tǒng)開發(fā)的基本原理，完成對管理、組織、評價、教育教學(xué)等經(jīng)驗(yàn)和專門知識的整合，從而形成形式化、規(guī)則化的知識工程，如圖1所示，該過程旨在讓研究型課程的教學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)智能化模擬人類教育專家工作的過程。

根據(jù)研究型課程的設(shè)計(jì)原則要點(diǎn)和對研究型課程開展現(xiàn)狀的分析，本文借助自適應(yīng)技術(shù)支持MOORS的搭建。其中，新型智能教學(xué)系統(tǒng)的核心要素包括學(xué)習(xí)者模型、知識模型和教學(xué)策略模型，因此，本文構(gòu)建了學(xué)習(xí)者模型、程序性和方法類知識模型和個性化教學(xué)策略模型，并基于智能信息感知與識別引擎和智能推理引擎通過分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)不斷更新模型數(shù)據(jù)，以支持MOORS實(shí)現(xiàn)智能化、個性化的學(xué)習(xí)服務(wù)，其概念模型如下頁圖2所示。

學(xué)習(xí)者通過交互界面進(jìn)入MOORS，平臺根據(jù)學(xué)生的基本信息、多元智能測試和霍蘭德職業(yè)興趣測試來初始化學(xué)習(xí)者模型，根據(jù)預(yù)置程序性和方法類知識來構(gòu)建初始的知識模型，從而為學(xué)習(xí)者推薦研究方向和學(xué)習(xí)資源，并提供研究流程引導(dǎo)和支持。智能信息感知與識別引擎能夠主動感知學(xué)習(xí)者在MOORS上對文本、視頻、圖片等學(xué)材的操作數(shù)據(jù)和學(xué)生的社交數(shù)據(jù)，也能獲取來自物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（如傳感器、攝像頭等）提供的學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)者狀態(tài)（如眼動跟蹤、情緒感知等）來感知學(xué)習(xí)者的所處情境和研究進(jìn)程等，一方面不斷更新和完善學(xué)習(xí)者模型，另一方面，依賴智能推理引擎適時推送有效的學(xué)習(xí)資源（如系統(tǒng)預(yù)置的與方法論相關(guān)的微視頻、動畫、案例、文本等）和任務(wù)，從而輔助教師引導(dǎo)、激勵和服務(wù)學(xué)生完成課題研究或項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

隨著學(xué)習(xí)者的在MOORS上不斷深入地學(xué)習(xí)和研究，越來越多的學(xué)習(xí)者行為和結(jié)果數(shù)據(jù)被實(shí)時記錄，不僅能夠?yàn)榇笠?guī)模的研究性學(xué)習(xí)管理、服務(wù)和評估提供客觀依據(jù)，還能基于智能技術(shù)（如機(jī)器學(xué)習(xí)算法）進(jìn)行數(shù)據(jù)瓦挖掘以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者模型、程序性和方法類知識模型、個性化教學(xué)策略模型的重構(gòu)和調(diào)優(yōu)，促進(jìn)系統(tǒng)不斷進(jìn)化，實(shí)現(xiàn)為學(xué)習(xí)者提供更精準(zhǔn)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)服務(wù)。

1.個性化學(xué)習(xí)者模型

學(xué)習(xí)者模型用于描述學(xué)習(xí)者內(nèi)部和外部的學(xué)習(xí)特征，能夠有助于學(xué)習(xí)者深入地了解學(xué)習(xí)狀態(tài)和不足，從而調(diào)整學(xué)習(xí)的行為和投入；也有助于系統(tǒng)基于學(xué)習(xí)者模型收集的數(shù)據(jù)來分析學(xué)習(xí)者整體的學(xué)習(xí)情況，以便智能優(yōu)化資源配置。由此可知，學(xué)習(xí)者模型能夠有效組織學(xué)習(xí)者的個性化信息，并基于這些信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘以支持學(xué)習(xí)者建模和學(xué)習(xí)預(yù)測。目前，學(xué)習(xí)者模型研究多針對單一行為進(jìn)行分析，而學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)平臺上表現(xiàn)出操作行為、協(xié)作行為、探究行為等多種行為，且還存在認(rèn)知和情感方面的表現(xiàn)。因此，在建構(gòu)MOORS的學(xué)習(xí)者模型時，將學(xué)習(xí)者本征、學(xué)習(xí)情境特征、學(xué)習(xí)者偏好、學(xué)習(xí)行為特征和研學(xué)績效等信息都描述其中（如圖3所示），以便更全面地呈現(xiàn)學(xué)習(xí)者特征，從而更好地監(jiān)督學(xué)習(xí)者學(xué)情和狀態(tài)，為其進(jìn)一步提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù)和支持。

其中，學(xué)習(xí)者本征是學(xué)習(xí)者的基本信息，其中興趣特征的初始化來自學(xué)習(xí)者多元智能測試和霍德蘭職業(yè)測試的結(jié)果數(shù)據(jù)，后面結(jié)合學(xué)習(xí)者的搜索和學(xué)習(xí)記錄數(shù)據(jù)分析不斷更新；學(xué)習(xí)情境特征是學(xué)習(xí)者所處環(huán)境的信息，這部分信息主要通過外面?zhèn)鞲衅鞲兄筒杉粚W(xué)習(xí)者偏好是學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)偏好，主要包括學(xué)習(xí)風(fēng)格、內(nèi)容主題、呈現(xiàn)形式等，通過分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為獲得；學(xué)習(xí)行為特征是開展研究性學(xué)習(xí)過程中的行為特征，主要包括學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平、解決問題能力水平、操作行為和協(xié)作交流特征；研學(xué)績效是學(xué)習(xí)者研究性學(xué)習(xí)的結(jié)果，主要包括教師的評價、報(bào)告及其材料、同伴關(guān)系（如交流和解答次數(shù)等）。在具體設(shè)計(jì)過程中，個性化學(xué)習(xí)者模型主要參考國家教育部教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會（E-learning Technology Standardization Committee，CELTSC）制定的CELTS-11學(xué)習(xí)者模型規(guī)范。

2.程序性和方法類知識模型

知識模型是解決現(xiàn)實(shí)問題時用到的知識類型和結(jié)構(gòu)關(guān)系，包括知識的獲取方法、表達(dá)模式、實(shí)現(xiàn)技術(shù)等方面，一般的知識模型重視學(xué)習(xí)者的顯性知識。在研究性學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式強(qiáng)調(diào)深度學(xué)習(xí)策略（如分析、綜合和評價），即實(shí)現(xiàn)知識的遷移。但在傳統(tǒng)課堂中，當(dāng)教師把知識置于一定問題情境中，并要求運(yùn)用知識解決問題時，學(xué)生就會變得不知所以然，這是因?yàn)閷W(xué)生只知道陳述性知識，而缺少程序性知識。而在研究性學(xué)習(xí)過程中，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者能力的培養(yǎng)，程序性和方法類的知識對于學(xué)習(xí)者提出、解決問題和創(chuàng)新能力來說至關(guān)重要。因此，不同于一般的知識模型，MOORS在構(gòu)建知識模型時不再只關(guān)注具體科目的知識點(diǎn)（如陳述性知識），而是針對高中開展研究性學(xué)習(xí)各階段所需的各種方法性知識、研究背景知識和問題解決案例等資源進(jìn)行征集和梳理，即強(qiáng)調(diào)為學(xué)習(xí)者提供程序性知識和方法類知識，如圖4所示。程序性知識和方法類知識模型具有以下特點(diǎn)：資源內(nèi)容多樣，包括研究方法和案例，例如研究方法指導(dǎo)、微課、案例和電子課件等；形式多樣，支持文字、視頻、圖片、電子課件等多媒體形式；質(zhì)量高，課程資源均由專家和一線指導(dǎo)教師等編寫，并嚴(yán)格遵守“三審三校”的編輯流程，確保其科學(xué)性和有效性。

一般的知識數(shù)據(jù)庫是按照知識點(diǎn)的線性關(guān)聯(lián)，通過學(xué)習(xí)者對于陳述性知識點(diǎn)的掌握程度來推送相關(guān)資源。而研究性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)程序性和方法類知識的數(shù)據(jù)庫與其不同，強(qiáng)調(diào)的是技能類和方法類的知識，也就是每個知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)相應(yīng)的學(xué)習(xí)策略和路徑建議，是矩陣關(guān)聯(lián)。因此。為了支持研究性學(xué)習(xí)個性化資源的匹配和推送，在構(gòu)建MOORS的知識數(shù)據(jù)庫時，通過對資源知識內(nèi)容的細(xì)化與陳列，為每個知識點(diǎn)或資源分層、分類，構(gòu)建為有層次結(jié)構(gòu)和映射關(guān)系的知識譜圖，針對每個資源標(biāo)注學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)路徑建議，通過學(xué)習(xí)行為分析和智能推理引擎，在資源推送時匹配相應(yīng)的學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)路徑，為學(xué)習(xí)者提供研究設(shè)計(jì)支架，及時給予研究過程中的引導(dǎo)支持。

3.個性化教學(xué)策略模型

教學(xué)策略模型旨在通過預(yù)先設(shè)定的教學(xué)策略來為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)引導(dǎo)和支持，MOORS的教學(xué)策略主要是預(yù)置研究性學(xué)習(xí)規(guī)范化過程為學(xué)習(xí)者提供一般化的學(xué)習(xí)支架，并結(jié)合研究性學(xué)習(xí)行為分析模型，通過對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析，從而在研究性過程中匹配和推薦相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)路徑建議。

研究性學(xué)習(xí)活動內(nèi)容主要包括一系列富有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜任務(wù)，涉及學(xué)生設(shè)計(jì)、調(diào)查活動、決策制定和問題解決等；讓學(xué)生有機(jī)會在較長時間內(nèi)相對自主地學(xué)習(xí)，并最終呈現(xiàn)真實(shí)成果（如報(bào)告、制品、論文等）。因此，通過對現(xiàn)有的研究性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)要素進(jìn)行梳理，總結(jié)歸納出研究性學(xué)習(xí)的一般范式，其規(guī)范化流程如下頁圖5所示，主要包括選擇研究領(lǐng)域（可自選或系統(tǒng)推送）、問題產(chǎn)生、開始研究、文獻(xiàn)調(diào)研、方案制定和實(shí)施、證實(shí)和證偽猜想、提交報(bào)告并上傳相關(guān)材料，其中在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者可隨時根據(jù)需求開展記筆記、討論、分享等來支持學(xué)習(xí)的開展。

在研發(fā)過程中，研究性學(xué)習(xí)過程采用JBPM工作流控制，以便研究流程易于管理、邏輯流程更加清晰，其中覆蓋了發(fā)起課題、課題研究方法指導(dǎo)、課題研究過程、課題審核、課題評價、合作研究、課題研究進(jìn)度等模塊的設(shè)計(jì)，并采用Lucene技術(shù)將課題信息建立索引文件，結(jié)合學(xué)習(xí)行為分析技術(shù)，及時為學(xué)生推送個性化資源。

基于規(guī)范化流程作為學(xué)習(xí)支架，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的一系列行為數(shù)據(jù)會被實(shí)時感知。進(jìn)一步對這些學(xué)習(xí)行為進(jìn)行抽象，本文構(gòu)建形成研究性學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)分析模型，完成對問題空間的概念及其關(guān)系的準(zhǔn)確表述，如下頁圖6所示。

研究性學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)分析模型主要包括研究性學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)構(gòu)成、研究性學(xué)習(xí)行為影響因素、研究性學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)獲取方式、MOORS使用特征、行為數(shù)據(jù)多維評價和研究性學(xué)習(xí)資源分析等模塊。一方面，行為數(shù)據(jù)多維評價模型通過人工智能方法（如預(yù)測和聚類等）能夠?qū)ρ芯啃詫W(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)穿透，從行為、功能和方式等維度來為教育管理部門、學(xué)校、教師和學(xué)生等提供分析結(jié)果，并將結(jié)果反饋給學(xué)習(xí)者模型進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。通過對研究性學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合、歸類和分析，支持發(fā)掘每個學(xué)生研究性學(xué)習(xí)行為的層次性和關(guān)聯(lián)性，并且依托機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)不斷進(jìn)化以發(fā)現(xiàn)更精準(zhǔn)的研究性學(xué)習(xí)路徑，完善個性化教學(xué)策略模型。另一方面，通過對研究性學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合和歸類能夠分析發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)軌跡，用于行為預(yù)測，也可以支持學(xué)習(xí)者參與學(xué)習(xí)的活躍度和學(xué)習(xí)能力績效的分析，為管理者和教師提供教學(xué)決策依據(jù)，為學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)和自我監(jiān)督提供服務(wù)支持。

（三）MOORS平臺功能架構(gòu)

系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過程中，充分利用互聯(lián)網(wǎng)思維進(jìn)行線上平臺功能設(shè)計(jì)，線下整合各類教育資源，逐步建立智能化的研究學(xué)習(xí)輔助平臺、優(yōu)質(zhì)的資源庫、高素質(zhì)的專家指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，有效引導(dǎo)并教會學(xué)生如何開展研究性學(xué)習(xí)，最終提升教學(xué)效率，全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)。經(jīng)具體實(shí)踐應(yīng)用，MOORS平臺的功能架構(gòu)與研究性學(xué)習(xí)的常規(guī)流程相匹配，如下頁圖7所示。

隨著學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，人們越來越重視合作學(xué)習(xí)，群智發(fā)展將成為常態(tài)。群智學(xué)習(xí)支持生成性數(shù)據(jù)的沉淀（資源的創(chuàng)生和進(jìn)化），從而為學(xué)生個性化學(xué)習(xí)服務(wù)提供數(shù)據(jù)來源；同時，隨著數(shù)據(jù)的積累，系統(tǒng)中的智能引擎能夠不斷完善，更加精準(zhǔn)地分析和預(yù)測學(xué)習(xí)者行為和表現(xiàn)，為其提供智能化適配學(xué)習(xí)服務(wù)。因此，在研究性學(xué)習(xí)中注重群智發(fā)展，設(shè)計(jì)了情感激勵機(jī)制，與學(xué)生天性合作，通過靈感集抓住學(xué)生靈感；基于過程導(dǎo)航，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷規(guī)范化的研究過程，收獲探索體驗(yàn)，有效促進(jìn)研究性學(xué)習(xí)的開展。通過在線記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，為政府和學(xué)校組織、管理、服務(wù)、評價學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐活動提供大數(shù)據(jù)支持。

四、應(yīng)用成效

（一）平臺應(yīng)用概況

MOORS自投入實(shí)踐以來，利用自適應(yīng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對開展研究性學(xué)習(xí)的有力支持和推進(jìn)，因而受到社會各方的廣泛關(guān)注，包括“第一教育”、文匯報(bào)等17家媒體給予了報(bào)道。至今，自發(fā)注冊使用該系統(tǒng)的學(xué)生已達(dá)24096名，分布于上海400余所初高中學(xué)校，從不同層面為學(xué)校提供了良好的研究性學(xué)習(xí)平臺。系統(tǒng)在實(shí)踐過程中，累計(jì)形成有效課題成果23977項(xiàng)，部分學(xué)生課題成果榮獲全國創(chuàng)新大賽獎項(xiàng)。學(xué)生取得成績的同時，也使教師專業(yè)化發(fā)展效果顯著，提升教育理念，提高教師指導(dǎo)課題的效率。

（二）應(yīng)用效果——基于上海市的實(shí)施情況

1.有效輔助學(xué)校管理研究型課程

教育管理者可以隨時了解全校師生研究型課程的參與情況，包括誰和誰一起、在誰的指導(dǎo)下、在做哪類研究、進(jìn)展情況如何、需要哪些支持和幫助等。同時，管理者也可以便捷掌握教師工作和學(xué)生學(xué)習(xí)的情況。通過調(diào)查表明，在使用該系統(tǒng)前，上大附中、吳淞中學(xué)等學(xué)校平均每年有30余人參與20余項(xiàng)課題，實(shí)施后，每年有600余人參與400多項(xiàng)課題研究，并逐年提升。課程開設(shè)率提高了80%以上，有效促進(jìn)了研究型課程的開設(shè)率。

2.有效輔助教師開展研究型課程教學(xué)

通過自適應(yīng)推送學(xué)習(xí)資源和任務(wù)，減少教師的重復(fù)講授，從而讓教師有更多時間和精力指導(dǎo)學(xué)生的個性化和深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生研究水平的提升。通識、通法和通用技能的教學(xué)完全外包給信息系統(tǒng)完成，從而減少了教師70%以上的備課時間；教師也可以使用該系統(tǒng)組織課堂教學(xué)，現(xiàn)在一個教師可以管理全校上千名學(xué)生的課題研究，也有更多教師參與進(jìn)來，提供跨學(xué)科知識領(lǐng)域的學(xué)習(xí)指導(dǎo)和幫助。以吳淞中學(xué)的調(diào)研數(shù)據(jù)為例，系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效促進(jìn)研究型課程的開展，具體如表1所示。

3.變革資源共享新方式

系統(tǒng)突破傳統(tǒng)教育資源配置結(jié)構(gòu)，推廣了稀缺的專家教學(xué)資源，促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)教育資源的普惠推廣。項(xiàng)目共開發(fā)了2680分鐘的研究型課程教學(xué)微視頻或動畫，方法指導(dǎo)案例150萬字，優(yōu)秀研究報(bào)告實(shí)例106個，這些資源經(jīng)元數(shù)據(jù)標(biāo)注后，構(gòu)成了研究型課程教學(xué)資源知識圖譜，通過智能推送，可以讓金山區(qū)、崇明區(qū)的學(xué)生和七寶中學(xué)、交大附中的學(xué)生一樣，隨時得到教育專家提供的教學(xué)指導(dǎo)，從而抵消因?yàn)榈赜颉⒔?jīng)濟(jì)水平帶來的教育不公平，創(chuàng)造了全新的優(yōu)質(zhì)教育資源供給方式。

4.沉淀大量研究型課程過程性和結(jié)果數(shù)據(jù)

2017年，系統(tǒng)有2000多個課題數(shù)據(jù)一鍵同步到上海綜評系統(tǒng)，成為學(xué)生綜合素質(zhì)評價“創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力”模塊信息的組成部分，為上海高校自主招生提供實(shí)證參考，支持“兩依據(jù)一參考”的高考改革，促進(jìn)教育治理現(xiàn)代化，并將在教育規(guī)律挖掘和人才發(fā)現(xiàn)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)揮效應(yīng)。

（三）應(yīng)用模式——混合式研究性學(xué)習(xí)模式

近年來，混合式學(xué)習(xí)已經(jīng)成為了技術(shù)應(yīng)用方面的發(fā)展趨勢。混合式學(xué)習(xí)整合了線上線下的學(xué)習(xí)方式和過程，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新精神，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果。為了更好地開展研究型課程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，本研究基于MOORS平臺的特點(diǎn)，提出了混合式研究型學(xué)習(xí)模式，即融合學(xué)生線上的項(xiàng)目研究過程和線下的親身探究體驗(yàn)，其中MOORS作為支持學(xué)生開展線下研究性學(xué)習(xí)的支撐平臺。

與一般的混合式學(xué)習(xí)不同的是，混合式研究性學(xué)習(xí)模式線上的學(xué)習(xí)不僅能夠獲得個性化學(xué)習(xí)資源和記錄學(xué)習(xí)過程，同時也能開展群智學(xué)習(xí)，通過學(xué)習(xí)者畫像能夠?qū)⒕哂邢嗤蝾愃婆d趣的學(xué)習(xí)者推薦成為學(xué)習(xí)共同體，還能根據(jù)共同體中的學(xué)生所關(guān)注的問題進(jìn)行聚類，形成研究方向的問題集，為以后的學(xué)習(xí)者提供研究資源和方向參考；線下的學(xué)習(xí)也不僅限于開展一對一交流（與教師或同伴），而是在現(xiàn)實(shí)場景進(jìn)行探究，確定方案是否有意義及其可行性，例如，在戶外探究，在圖書館查看資料，在研究機(jī)構(gòu)拜訪專家等。

也就是說，本研究不強(qiáng)調(diào)純粹意義上學(xué)生個體的學(xué)習(xí)行為，而是基于O2O理念將自適應(yīng)學(xué)習(xí)置于學(xué)校課程生態(tài)系統(tǒng)之中。因此，混合式研究性學(xué)習(xí)模式不僅顛覆了傳統(tǒng)課堂教學(xué)，不讓學(xué)生在課堂閉門造車，而是鼓勵學(xué)生走出教室，在真實(shí)情境中開展調(diào)研、協(xié)作交流和積極探究，從而促進(jìn)學(xué)生在認(rèn)知、學(xué)習(xí)態(tài)度和科學(xué)素養(yǎng)等方面的深度培育；還平衡了線上線下的學(xué)習(xí)，突出技術(shù)對于教育的價值，不是解決一切問題，而是助力提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果和教師教學(xué)管理。

（四）應(yīng)用案例——《尋找螞蟻的建筑設(shè)計(jì)師》

MOORS系統(tǒng)和混合式研究性學(xué)習(xí)模式已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，同時也產(chǎn)生了一大批優(yōu)秀的教學(xué)應(yīng)用案例。為了更好地介紹實(shí)踐應(yīng)用，本部分選取來自上海某中學(xué)的真實(shí)的研究型課程教學(xué)應(yīng)用案例——《尋找螞蟻的建筑設(shè)計(jì)師》，旨在幫助教師在具體教學(xué)應(yīng)用中提供參考。這個案例主要包括線上學(xué)習(xí)和線下探究兩部分，線上學(xué)習(xí)主要支持自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、群智學(xué)習(xí)，線下學(xué)習(xí)包括戶外探究、小組討論、師生互動等。具體過程介紹如下：

教師通過MOORS平臺組織全班學(xué)生開展探究學(xué)習(xí)，同學(xué)在這個平臺先從發(fā)現(xiàn)和提出問題開始。A同學(xué)在野外考察，發(fā)現(xiàn)螞蟻的窩從地面看都是一個個很小的空，他很想知道螞蟻窩內(nèi)部是什么樣的，他通過MOORS平臺發(fā)布了探究問題：誰知道螞蟻窩的內(nèi)部構(gòu)造？另一位B同學(xué)則對不同螞蟻的巢穴是否一樣很感興趣，她在網(wǎng)上發(fā)布自己的課題方向；C同學(xué)也是螞蟻愛好者，他則對螞蟻的生存環(huán)境很感興趣。這三位螞蟻研究愛好者通過MOORS平臺發(fā)布了自己的疑惑和問題，平臺根據(jù)問題標(biāo)簽識別將他們聚集在一起，組成了螞蟻研究聯(lián)盟（學(xué)習(xí)共同體），并根據(jù)聯(lián)盟研究主題自動匹配給生物學(xué)D老師。D老師將三位同學(xué)的研究問題通過研討圈讓更多感興趣的學(xué)生參與研究，越來越多的螞蟻問題匯集在MOORS平臺上，形成大量的問題數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)根據(jù)問題標(biāo)簽進(jìn)行分類匯總，形成問題云圖（如下頁圖8所示）。于是，越來越多研究螞蟻的學(xué)生和老師聚集起來，通過各種學(xué)習(xí)終端隨時隨地（如，圖書館、家里、戶外等）分享自己的研究資料，一個同學(xué)的研究問題或資料會成為其他同學(xué)的啟發(fā)或證據(jù)，彼此相互影響。學(xué)生根據(jù)興趣選擇問題開始研究，結(jié)合線下的戶外實(shí)地探究過程中對螞蟻的觀察和線上的筆記、討論和方案制定等，解決問題并形成學(xué)習(xí)報(bào)告。由于問題云的支撐，不同的學(xué)習(xí)者最終形成不同的研究報(bào)告匯聚在MOORS平臺上，來自青海、海南、云南、黑龍江、上海等地的學(xué)生共同通過這個平臺分享，共同成長，甚至吸引了高校專業(yè)人士都參與這個主體研究活動。這個案例告訴表明，通過MOORS平臺，可以有效讓大量的學(xué)生卷入主題研究，借助自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)，有效促進(jìn)學(xué)生探究精神和實(shí)踐能力的提升。

五、總結(jié)與思考

MOORS的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)學(xué)生大規(guī)模在線開展個性化研究性學(xué)習(xí)，旨在為每個學(xué)生在最能學(xué)、最擅長的領(lǐng)域制定個性化的課程方案，隨時隨地都能得到研究指導(dǎo)。MOORS的特征可總結(jié)如下——個性化設(shè)計(jì)學(xué)程：依據(jù)學(xué)習(xí)者模型，設(shè)計(jì)研究導(dǎo)航；資源智能推送：根據(jù)用戶行為，智能推送學(xué)習(xí)資源；數(shù)據(jù)自動化歸類：精準(zhǔn)記錄學(xué)習(xí)軌跡，研究檔案、結(jié)果數(shù)據(jù)一鍵導(dǎo)入綜合素質(zhì)考評系統(tǒng)，為高校提供可靠的評價依據(jù)；情感激勵功能：貼身的情感激勵，及時提醒和鼓勵；結(jié)對研究、團(tuán)隊(duì)成長：異度空間組建研究學(xué)伴，社交互動；便捷終端自適應(yīng)，移動跨屏。與傳統(tǒng)MOOCs平臺的特征區(qū)別如表2所示。

在具體實(shí)踐中，不再單純強(qiáng)調(diào)技術(shù)取代一切，而是將線上學(xué)習(xí)和線下實(shí)踐相結(jié)合采取混合式研究性學(xué)習(xí)模式來更好地提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。MOORS運(yùn)行至今雖取得了較好的效果，但也存在不足。本研究將從以下方面繼續(xù)深入探索和實(shí)踐：

（一）基于知識圖譜實(shí)現(xiàn)知識關(guān)聯(lián)的教育資源分層融合

知識圖譜技術(shù)是進(jìn)行海量教育資源組織、表征與管理，實(shí)現(xiàn)教育資源融合的關(guān)鍵技術(shù)之一。本研究在實(shí)施過程中已針對性征集和建設(shè)了部分研究性學(xué)習(xí)資源，下一步將基于知識圖譜技術(shù)繼續(xù)征集和建設(shè)研究性學(xué)習(xí)資源，并對在線教育中大量的配套教材、教輔書籍、講義文本和講座視頻等進(jìn)行數(shù)字化與知識標(biāo)注，探索運(yùn)用技術(shù)和算法構(gòu)建具有知識間關(guān)聯(lián)描述的知識庫，建立知識主題群組，初步形成研究性學(xué)習(xí)知識圖譜。通過知識、知識主題與教育資源的相關(guān)性分析，實(shí)現(xiàn)基于知識的教育資源分層融合；以教育資源為載體，描繪學(xué)習(xí)者在知識圖譜上的學(xué)習(xí)路徑，為學(xué)生提供智能化、個性化的研究性學(xué)習(xí)服務(wù)。

（二）豐富基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)采集

目前，MOORS平臺實(shí)現(xiàn)了在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的采集功能，在下一步功能構(gòu)建中，本研究將探索基于物聯(lián)網(wǎng)和感知技術(shù)，利用穿戴設(shè)備、語音、視頻等多模態(tài)交互方式，基于媒體分析、識別和理解，收集學(xué)生參與研究性學(xué)習(xí)時的面部表情、肢體動作、腦波反應(yīng)等數(shù)據(jù)，研究智能化的用戶在線輔助學(xué)習(xí)技術(shù)，支持更準(zhǔn)確的學(xué)習(xí)者特征描述，不斷修正個性化學(xué)習(xí)者模型。針對多攝像頭學(xué)習(xí)環(huán)境，面向在線的動作輔助學(xué)習(xí)，通過傳感器數(shù)據(jù)研究細(xì)粒度的動作識別和動作質(zhì)量評價。

（三）通過大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，促進(jìn)系統(tǒng)不斷進(jìn)化

作為可以利用技術(shù)不斷進(jìn)化的智能支持系統(tǒng)，隨著數(shù)據(jù)的積累和技術(shù)的優(yōu)化，基于大量理論研究和實(shí)踐數(shù)據(jù)支持推理引擎的校準(zhǔn)，為學(xué)習(xí)者模型、知識模型和教學(xué)策略模型的自我進(jìn)化等提供支撐，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的個性化服務(wù)、更加便捷的教學(xué)管理、以及更加科學(xué)的評價。

（四）基于大數(shù)據(jù)的研究性學(xué)習(xí)評價關(guān)鍵技術(shù)研究

目前教育領(lǐng)域的教學(xué)過程分析與績效評價存在缺乏大數(shù)據(jù)驅(qū)動的科學(xué)測量方法的問題，研究面向不同情境的分層多維教學(xué)績效評價指標(biāo)體系，并在人機(jī)混合增強(qiáng)智能技術(shù)支持下構(gòu)建教學(xué)評價常模；研究多模態(tài)數(shù)據(jù)協(xié)同的語義分析與理解關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)語義協(xié)同分析計(jì)算框架，對數(shù)據(jù)的智能分析提供基礎(chǔ)；研究時空數(shù)據(jù)的智能分析與挖掘，計(jì)算教學(xué)過程中的學(xué)習(xí)產(chǎn)出、情感演化、學(xué)習(xí)路徑、社交關(guān)系等教學(xué)績效關(guān)鍵要素，輔助面向?qū)W生、教師、以及教學(xué)過程的監(jiān)測干預(yù)和預(yù)測優(yōu)化。