智慧教學(xué)技術(shù)在職業(yè)教育課堂教學(xué)的應(yīng)用

趙鵬舉 肖山 劉明

摘? 要： 隨著人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，逐步應(yīng)用于教學(xué)部分環(huán)節(jié)，同時(shí)職業(yè)教育作為一種新的類型教育，面臨生源質(zhì)量下降危機(jī)。為提升職業(yè)教育課堂教學(xué)效果，本文就通過簡要分析當(dāng)前智慧教學(xué)技術(shù)在職業(yè)教育課堂教學(xué)應(yīng)用的問題及契機(jī)，提出具有建設(shè)性智慧教學(xué)技術(shù)方案，包括教學(xué)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)化技術(shù)、教學(xué)策略智能化技術(shù)及深度評(píng)價(jià)技術(shù)，構(gòu)建更為完善的職業(yè)教育課堂教學(xué)智慧教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞： 智慧教學(xué); 職業(yè)教育; 課堂教學(xué)

中圖分類號(hào)： G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.09.061

本文著錄格式：趙鵬舉，肖山，劉明. 智慧教學(xué)技術(shù)在職業(yè)教育課堂教學(xué)的應(yīng)用[J]. 軟件，2020，41（09）：226228

【Abstract】： With the rapid development of artificial intelligence and big data technology， it is gradually applied to some teaching links. At the same time， vocational education， as a new type of education， is facing the crisis of student quality decline. In order to improve the effect of vocational education classroom teaching， this paper analyzes the problems and opportunities of the application of intelligent teaching technology in vocational education classroom teaching， and puts forward constructive intelligent teaching technology scheme， including teaching design related data technology， teaching strategy intelligent technology and depth evaluation technology， so as to build a more perfect intelligent teaching of vocational education classroom teaching Use the system.

【Key words】： Intelligence teaching; Vocational education; Classroom teaching

0? 引言

近來，隨著人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，逐步應(yīng)用于教學(xué)部分環(huán)節(jié)，在一定程度上助推了智慧教學(xué)的快速發(fā)展[1-2]。美國普渡大學(xué)早期就采用了大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)，通過收集學(xué)生在課堂活動(dòng)中的數(shù)據(jù)來建構(gòu)學(xué)習(xí)預(yù)警機(jī)制[3-4]。美國科技公司SIMtone與北卡羅來納州格雷漢姆小學(xué)聯(lián)合，運(yùn)用“通用云計(jì)算服務(wù)”為學(xué)校的600多名師生提供虛擬云學(xué)習(xí)方案[5-6]。將移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)教學(xué)，能實(shí)現(xiàn)資源共享、豐富素材等[7];將人工智能技術(shù)運(yùn)用于課堂教學(xué)，可以優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式并整合教學(xué)資源，教師利用智能教學(xué)平臺(tái)改善課堂設(shè)計(jì)，能增強(qiáng)師生之間深度互動(dòng)，學(xué)生借助智能學(xué)習(xí)平臺(tái)自主學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和測評(píng)，能提高學(xué)習(xí)效率[8]。

本文就通過簡要分析當(dāng)前智慧教學(xué)技術(shù)在職業(yè)教育課堂教學(xué)應(yīng)用的問題及契機(jī)，以提出具有建設(shè)性技術(shù)方案及建議，構(gòu)建更為完善的職業(yè)教育課堂教學(xué)智慧教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)。

1? 當(dāng)前智慧教學(xué)在職業(yè)教育課堂教學(xué)存在問題與契機(jī)分析

1.1? 智慧教學(xué)在課程教學(xué)中存在問題

目前，各類智慧教學(xué)技術(shù)雖然得到一定應(yīng)用及發(fā)展，但現(xiàn)在還面臨如下問題：

（1）強(qiáng)調(diào)技術(shù)應(yīng)用忽略教學(xué)本質(zhì)

當(dāng)前，大多數(shù)智慧教學(xué)的技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品單純注重技術(shù)的應(yīng)用，或是海量教學(xué)資源的開發(fā)，而對(duì)教學(xué)原理、教學(xué)規(guī)律、教學(xué)資源的關(guān)聯(lián)研究不夠，對(duì)職業(yè)院校育訓(xùn)結(jié)合的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)評(píng)價(jià)中存在的問題分析不足，導(dǎo)致智慧教學(xué)產(chǎn)品服務(wù)于職業(yè)院校教學(xué)的有效性不夠。

（2）教學(xué)課堂形式活躍但質(zhì)量提升欠佳

各類智慧教學(xué)產(chǎn)品對(duì)豐富課堂教學(xué)活動(dòng)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)關(guān)注度、激發(fā)學(xué)生興趣等方面有了積極的效果，但“熱鬧的課堂不等于有效的教學(xué)”，形式多樣的教學(xué)互動(dòng)與質(zhì)量評(píng)價(jià)缺乏數(shù)據(jù)化關(guān)聯(lián)，教學(xué)過程數(shù)據(jù)收集僅停留于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量提升的效果不夠顯著[9]。

（3）教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的技術(shù)手段單一

當(dāng)前大多數(shù)智慧教學(xué)產(chǎn)品在質(zhì)量督導(dǎo)評(píng)價(jià)的指標(biāo)及算法方面或存在缺陷，或指標(biāo)不夠科學(xué)，各類產(chǎn)品對(duì)督導(dǎo)與評(píng)價(jià)無法真正實(shí)現(xiàn)過程性評(píng)價(jià)、實(shí)時(shí)預(yù)警督導(dǎo)等。

（4）常態(tài)化智慧教學(xué)推進(jìn)相對(duì)困難

智慧教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段，當(dāng)前大多數(shù)職業(yè)院校中的智慧教學(xué)是僅停留于部分教師、部分課程，其原因較為復(fù)雜，如各類智慧教學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念高精尖但教師工作量大，教師對(duì)智慧教學(xué)的認(rèn)識(shí)不夠，必備的信息化能力不足，職業(yè)院校學(xué)生智能終端應(yīng)用管理等問題，導(dǎo)致常態(tài)化智慧教學(xué)無法順利開展。

1.2? 智慧教學(xué)在課程教學(xué)改革存在機(jī)遇

（1）大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用

大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)技術(shù)不同，數(shù)據(jù)流大多為高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，且需要快速、持續(xù)的實(shí)時(shí)處理。應(yīng)用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可從大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，揭示數(shù)據(jù)特征、預(yù)測發(fā)展趨勢、輔助決策優(yōu)化[10]。利用大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，能從大量無規(guī)則數(shù)據(jù)中提取有效特征，從而預(yù)測移動(dòng)用戶的移動(dòng)軌跡。

（2）深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用

深度學(xué)習(xí)能理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，并將所學(xué)知識(shí)長期保持，面對(duì)不同情境提取知識(shí)。黎加厚、何玲等人認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)是指在理解性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新思想和事實(shí)，并將其融入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多思想中進(jìn)行聯(lián)系，并能夠?qū)⒁延械闹R(shí)遷移到新的情境中，做出決策并解決問題的學(xué)習(xí)[11];沈雅云以深度學(xué)習(xí)為核心，營造集成化學(xué)習(xí)環(huán)境，用于網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)[12]。淳秋坪利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行人體動(dòng)作識(shí)別[13];施旭濤利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行人臉識(shí)別研究[14]。

2? 智慧教學(xué)技術(shù)在教學(xué)中作用分析

2.1? 教學(xué)設(shè)計(jì)流程中數(shù)據(jù)交互問題

傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)及現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)等平臺(tái)在課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)計(jì)劃、備課、資源建設(shè)等教學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求中缺少數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)[15]，由于教學(xué)設(shè)計(jì)中自上而下的關(guān)聯(lián)技術(shù)缺失，在傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)流程中，課程標(biāo)準(zhǔn)無法作為考核測評(píng)的基礎(chǔ)，教學(xué)計(jì)劃無法輔助教學(xué)實(shí)施，教師備課工作量大，資源建設(shè)重復(fù)度高，因此亟待解決教學(xué)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)之間的多維立體數(shù)據(jù)交互技術(shù)難題，通過教學(xué)設(shè)計(jì)全流程的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及接口標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，自動(dòng)分析教學(xué)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)中形成的多維立體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交互，建立一體化教學(xué)設(shè)計(jì)流程，提高教學(xué)設(shè)計(jì)的有效性，降低教學(xué)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

2.2? 基于知識(shí)庫的教學(xué)策略智能化推薦

教學(xué)設(shè)計(jì)是課程教學(xué)質(zhì)量的保障，現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)計(jì)缺少對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的科學(xué)分析，同時(shí)教師對(duì)學(xué)情的分析還停留在主觀認(rèn)知及判定的階段，因此，如何將教與學(xué)的過程數(shù)據(jù)、教師與學(xué)生的背景因素?cái)?shù)據(jù)采集、分析并建立最佳教學(xué)策略及最佳學(xué)習(xí)路徑的智能模型，成為亟待解決的技術(shù)問題。

通過對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)評(píng)價(jià)全流程數(shù)據(jù)采集抽樣，并利用人工智能建模方法進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)教學(xué)質(zhì)量及學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，并建立基本教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將其作為教學(xué)設(shè)計(jì)智能化推薦模型，最終實(shí)現(xiàn)基于庫的教學(xué)設(shè)計(jì)智能化。

2.3? 教學(xué)互動(dòng)過程中深度評(píng)價(jià)

職業(yè)院校的學(xué)生普遍存在學(xué)習(xí)積極性不高、學(xué)習(xí)專注度不夠等問題，其主要原因在于目前的學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)以終結(jié)性評(píng)價(jià)為主，對(duì)教學(xué)互動(dòng)中的評(píng)價(jià)要么缺失，要么采用紙筆記錄等方式，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生每一次課的評(píng)價(jià)，鑒于此，如何提高課堂教學(xué)互動(dòng)的有效性、在教學(xué)互動(dòng)中深度融合基于知識(shí)/技能模塊的評(píng)價(jià)技術(shù)，是當(dāng)前提高課堂教學(xué)有效性中迫切需要解決的技術(shù)問題。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)與分層抽樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)每個(gè)學(xué)生的靶向互動(dòng)，讓每位學(xué)生重視每一次課的學(xué)習(xí)，而不是“平時(shí)從不學(xué)，期末抓緊學(xué)”，從而提高課堂互動(dòng)的有效性，進(jìn)而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

3? 智慧教學(xué)技術(shù)在職業(yè)教育課堂教學(xué)研究

3.1? 教學(xué)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)化應(yīng)用

針對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)過程文檔內(nèi)容格式類型較多（excel、doc、ppt、xml等），資源庫多樣化（教學(xué)模式庫、教學(xué)設(shè)計(jì)方案庫、規(guī)則庫）等問題，教學(xué)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖1所示。

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口設(shè)計(jì)研究，將設(shè)計(jì)過程文件實(shí)現(xiàn)從文檔化到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，設(shè)計(jì)與第三方模擬軟件的數(shù)字接口，設(shè)計(jì)與現(xiàn)有模擬工具計(jì)算方法及模型的數(shù)字接口，并基于以上數(shù)字化方案設(shè)計(jì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口規(guī)范，實(shí)現(xiàn)中間件的開發(fā)及智慧教學(xué)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)字化設(shè)計(jì)。

平臺(tái)資源快速存取研究，利用已有的各種資源庫，向平臺(tái)開發(fā)各類文件格式對(duì)應(yīng)的中間件軟件接口，使得各類資源文檔與設(shè)計(jì)軟件無縫對(duì)接，能夠?qū)崿F(xiàn)在平臺(tái)上各種資源的快速存取。

數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)研究，將各類教學(xué)資源文檔以庫的形式抽象為各類設(shè)計(jì)的源數(shù)據(jù)，研究實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)之間的調(diào)用方法，根據(jù)教學(xué)課程預(yù)設(shè)定的格式，生成可供師生使用的關(guān)聯(lián)資源。

3.2? 教學(xué)策略智能化推薦應(yīng)用

學(xué)情智能分析研究，針對(duì)當(dāng)班所教職業(yè)學(xué)生的現(xiàn)狀，從學(xué)生的實(shí)際情況，研究常用的針對(duì)不同授課對(duì)象所制定方案。

教學(xué)內(nèi)容智能分析研究，基于學(xué)情分析，研判內(nèi)容，在平臺(tái)的資源庫中，提取所需信息。

教學(xué)方法智能推薦研究，基于學(xué)情、內(nèi)容的分析，結(jié)合教師具體情況智能推薦講授法、討論法、直觀演示法、練習(xí)法、讀書指導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、參觀教學(xué)法等的之一或結(jié)合使用，如圖2所示。

3.3? 深度評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用

針對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)片面注重學(xué)生評(píng)教、教師評(píng)學(xué)、教學(xué)督導(dǎo)的意見，忽略了教學(xué)過程中學(xué)生的參與度、活躍度、師生互動(dòng)、學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量等因素，存在不客觀、不科學(xué)、不公平的問題，本項(xiàng)目擬采用深度學(xué)習(xí)的智能技術(shù)原理，構(gòu)建一個(gè)深度評(píng)價(jià)的平臺(tái)體系，充分挖掘教學(xué)過程中學(xué)生的考勤、課堂紀(jì)律、學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂參與度、活躍度、學(xué)習(xí)質(zhì)量等海量信息，并依此科學(xué)、公正地開展教學(xué)評(píng)價(jià)。具體實(shí)現(xiàn)方法如下。

平臺(tái)通過實(shí)時(shí)記錄并分析課堂教學(xué)中目標(biāo)達(dá)成度、學(xué)生參與度、活躍度、教學(xué)反饋等各類數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)支撐;平臺(tái)通過實(shí)時(shí)記錄并分析課堂教學(xué)中學(xué)生完成教師推送至平臺(tái)的測試題及期中、期末考試成績，作為學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)支撐;平臺(tái)通過實(shí)時(shí)記錄并分析課堂教學(xué)中學(xué)生考勤、課堂紀(jì)律等信息作為學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)支撐。平臺(tái)通過自動(dòng)對(duì)上述學(xué)生學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)質(zhì)量及學(xué)習(xí)態(tài)度數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，提煉出學(xué)生綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

4? 結(jié)語

傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)及現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)等平臺(tái)在課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)計(jì)劃、備課、資源建設(shè)等教學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求中缺少數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，由于教學(xué)設(shè)計(jì)中自上而下的關(guān)聯(lián)技術(shù)缺失，在傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)流程中，課程標(biāo)準(zhǔn)無法作為考核測評(píng)的基礎(chǔ)，教學(xué)計(jì)劃無法輔助教學(xué)實(shí)施，教師備課工作量大，資源建設(shè)重復(fù)度高，因此亟待解決教學(xué)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)之間的多維立體數(shù)據(jù)交互技術(shù)難題，通過教學(xué)設(shè)計(jì)全流程的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及接口標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，自動(dòng)分析教學(xué)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)中形成的多維立體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交互，建立一體化教學(xué)設(shè)計(jì)流程，提高教學(xué)設(shè)計(jì)的有效性，降低教學(xué)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

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