基于智能互聯(lián)的教學(xué)應(yīng)用研究

張 欣 錢鵬江 蔣亦樟

近年來，智能教學(xué)受到了社會各界的廣泛關(guān)注，以智能教學(xué)為核心的教育項目在全球范圍內(nèi)開展，基于智能互聯(lián)的教學(xué)已經(jīng)成為全球教育領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢。［1-3］

一、智能教學(xué)研究現(xiàn)狀

1.智能教學(xué)環(huán)境概述。

一般來說，智能教學(xué)環(huán)境是有效的、高效的和吸引人的。［4］學(xué)習(xí)者一直被認(rèn)為是智能教學(xué)環(huán)境的核心，而智能教學(xué)環(huán)境的目標(biāo)是提供自我學(xué)習(xí)的、自我激勵的以及個性化的服務(wù)，學(xué)習(xí)者可以按照自己的節(jié)奏和方式參加課程，并能夠根據(jù)個人差異獲取個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容。智能教學(xué)環(huán)境被定義為一個充滿數(shù)字化、情境感知和適應(yīng)性設(shè)備的物理環(huán)境，可以促進(jìn)學(xué)習(xí)者更好更快地學(xué)習(xí)。智能教學(xué)環(huán)境的潛在標(biāo)準(zhǔn)包括情境感知、即時信息提供、學(xué)習(xí)者的適應(yīng)性支持、學(xué)習(xí)者的界面和主題內(nèi)容適應(yīng)。智能教學(xué)環(huán)境不僅能讓學(xué)習(xí)者無處不在地獲得知識資源、與教學(xué)系統(tǒng)隨時隨地進(jìn)行互動，而且還能夠在合適的時間和地點提供必要的學(xué)習(xí)指導(dǎo)、學(xué)習(xí)建議或支持工具。

情境感知在智能教學(xué)環(huán)境中扮演著重要角色，它能夠為教學(xué)工作者和學(xué)習(xí)者提供適合的學(xué)習(xí)服務(wù)。通過基于云計算的智能互聯(lián)教學(xué)環(huán)境收集與分析學(xué)習(xí)者的行為，智能教學(xué)服務(wù)能夠提供情景感知支持，旨在為學(xué)習(xí)者提供個性化、定制化的學(xué)習(xí)服務(wù)，構(gòu)建基于語義網(wǎng)和泛在計算的以學(xué)習(xí)者為中心的服務(wù)型智能教學(xué)環(huán)境。教學(xué)環(huán)境由泛在協(xié)作學(xué)習(xí)空間構(gòu)成，通過情景感知和實時學(xué)習(xí)服務(wù)將傳統(tǒng)教學(xué)空間轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芙虒W(xué)環(huán)境。通過交互式資源和服務(wù)，智能教學(xué)環(huán)境能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)者的主動學(xué)習(xí)和協(xié)作交流。

通過對這些研究的回顧，我們可以發(fā)現(xiàn)智能教學(xué)環(huán)境強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心，能夠提供個性化和適應(yīng)性的學(xué)習(xí)服務(wù)、互動和協(xié)作的教學(xué)工具、情景感知和無處不在的訪問，支持學(xué)習(xí)者實現(xiàn)高效、有意義的學(xué)習(xí)。

2.智能互聯(lián)技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中的發(fā)展。

作為一種新的教學(xué)范式，智能教學(xué)以智能互聯(lián)的設(shè)備和技術(shù)為基礎(chǔ)。經(jīng)過近十年的研究，智能互聯(lián)技術(shù)已經(jīng)可以幫助學(xué)習(xí)者更高效、靈活、舒適地學(xué)習(xí)，這被稱為技術(shù)強(qiáng)化學(xué)習(xí)（technology-enhanced learning，TEL）。［5-6］TEL技術(shù)可以用來提高教學(xué)模式的靈活性，智能互聯(lián)技術(shù)則可以作為媒體或工具訪問和探究學(xué)習(xí)內(nèi)容，交流和協(xié)作學(xué)習(xí)任務(wù)，表達(dá)和評估教學(xué)成果。

隨著智能互聯(lián)和個體化等技術(shù)的發(fā)展，移動教學(xué)已經(jīng)成為一種主要的教學(xué)模式。與靜態(tài)的傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，移動教學(xué)強(qiáng)調(diào)利用智能互聯(lián)的移動設(shè)備，促使學(xué)習(xí)者的移動性更為突出。除此之外，泛在技術(shù)的發(fā)展也促使移動教學(xué)模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉涸诮虒W(xué)模式，使教學(xué)工作者可以隨時隨地進(jìn)行教學(xué)，不受時間、地點或環(huán)境的限制。

近年來，許多研究者開始關(guān)注學(xué)習(xí)者在現(xiàn)實世界中解決問題能力的重要性和必要性。為了使學(xué)生處于真實的學(xué)習(xí)環(huán)境中，設(shè)計融合真實和虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的教學(xué)是非常重要的。這就催生了無縫教學(xué)，它是一種一對一的TEL教學(xué)模式，教學(xué)工作者可以通過這種模式在任何時間和地點進(jìn)行教學(xué)，他們也可以將教學(xué)從一個場景轉(zhuǎn)換到另一個場景，通過智能互聯(lián)設(shè)備開展正式和非正式學(xué)習(xí)、個人和社會學(xué)習(xí)。

其他智能互聯(lián)技術(shù)，如云計算、教學(xué)分析、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴技術(shù)等也推動了智能教學(xué)的出現(xiàn)。云計算、教學(xué)分析和大數(shù)據(jù)更多地關(guān)注如何獲取、分析教學(xué)數(shù)據(jù)，并將其用于改進(jìn)學(xué)習(xí)與教學(xué)，推動個性化和適應(yīng)性教學(xué)的發(fā)展。通過這些自適應(yīng)教學(xué)技術(shù)，教學(xué)平臺可以對單個學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)做出反應(yīng)，根據(jù)云計算和教學(xué)分析調(diào)整相應(yīng)的教學(xué)資源，并利用大量學(xué)習(xí)者的整合數(shù)據(jù)，深入了解基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)課程。

此外，物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴技術(shù)也支持了情景教學(xué)和無縫教學(xué)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)能夠連接教學(xué)工作人員、學(xué)習(xí)者、教學(xué)用具和智能互聯(lián)設(shè)備。攜帶智能互聯(lián)設(shè)備的教學(xué)工作者和學(xué)習(xí)者能夠受益于周圍環(huán)境推送給他們的各種信息。可穿戴技術(shù)則能夠?qū)⑽恢眯畔ⅰ⑦\動日志、社交媒體交互和視覺現(xiàn)實工具融入教學(xué)和學(xué)習(xí)中。

3.智能互聯(lián)在智能教學(xué)中的技術(shù)優(yōu)勢。

（1）位置感知：通過可穿戴技術(shù)實時感知學(xué)生的位置，判斷學(xué)生是否處于合適的學(xué)習(xí)環(huán)境中。

（2）情境感知：通過可穿戴技術(shù)實時感知學(xué)生所處的場景和活動信息，判斷學(xué)生是否處于合適的學(xué)習(xí)狀態(tài)中。

（3）團(tuán)隊意識：通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與合作者實時溝通交流，增強(qiáng)團(tuán)隊凝聚力。

（4）無縫連接：當(dāng)一個智能互聯(lián)設(shè)備無法連接時，能夠通過其他設(shè)備提供連續(xù)服務(wù)。

（5）適應(yīng)性：根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好和需求推送適合的學(xué)習(xí)資源。

（6）全程記錄：能夠通過智能互聯(lián)設(shè)備記錄學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行挖掘和深入分析，然后給出合理的評估、建議并按需推送服務(wù)。

（7）自然互動：通過智能互聯(lián)的虛擬視覺技術(shù)傳遞多模態(tài)互動的感覺，包括位置和面部表情識別。

（8）高參與度：學(xué)生能夠沉浸在多元互動的學(xué)習(xí)體驗中，增加學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。

4.智能互聯(lián)在實際教學(xué)應(yīng)用中遭遇的瓶頸。

（1）高投資：需要學(xué)校或其他教育機(jī)構(gòu)投入大量資金，搭建智能互聯(lián)平臺，購買相關(guān)軟件及設(shè)備。

（2）高標(biāo)準(zhǔn)性：需要在不同的智能互聯(lián)資源、服務(wù)和平臺之間建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，提高通用性。

（3）難監(jiān)督：當(dāng)學(xué)生不能通過智能互聯(lián)設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)時，無法起到監(jiān)督作用。

（4）難操作性：教師和學(xué)生都要有一定的計算機(jī)基礎(chǔ)。

二、基于智能互聯(lián)的教學(xué)應(yīng)用框架

基于不同國家對智能教學(xué)的概括以及對智能內(nèi)涵的理解，智能教學(xué)的概念最終被提出。智能教學(xué)的本質(zhì)是利用智能互聯(lián)的技術(shù)創(chuàng)造智能環(huán)境，使智能教學(xué)更容易實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)服務(wù)和激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)主動性，從而使學(xué)習(xí)者具有較好的價值取向、較高的思維品質(zhì)和較強(qiáng)的行為能力。

在此基礎(chǔ)上，筆者構(gòu)建了基于智能互聯(lián)的教學(xué)應(yīng)用框架（如圖1所示）。該框架描述了基于智能互聯(lián)的智能教學(xué)的三個基本要素：智能環(huán)境、智能教學(xué)方法和智能學(xué)習(xí)者。智能教學(xué)方法對智能環(huán)境有重要影響。同時，智能教學(xué)方法和智能環(huán)境支持智能學(xué)習(xí)者的發(fā)展。

圖1 基于智能互聯(lián)的教學(xué)應(yīng)用框架圖

三、基于智能互聯(lián)的智能教學(xué)方法

認(rèn)知科學(xué)的研究表明，知識和技能是緊密相連的。教學(xué)方法需要混合內(nèi)容知識和過程技能，使學(xué)習(xí)者理解。［7］學(xué)習(xí)者在實踐中通過理解進(jìn)行學(xué)習(xí)。這個過程中，批判性思維和學(xué)習(xí)技能非常重要，但是這些技能不能單獨教授，需要教學(xué)工作者掌握一些適當(dāng)?shù)氖聦嵵R，在特定的領(lǐng)域和背景下授課。

學(xué)習(xí)者通常能夠在課堂上接受基本知識和核心技能的講解。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，每個學(xué)生的目標(biāo)和過程都是一樣的，但是不同背景的學(xué)生有不同的需求。每個學(xué)生都應(yīng)該受到與授課內(nèi)容和表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)相匹配的教育，從而促進(jìn)他們的理解。課堂應(yīng)該是差異化的，從而對不同學(xué)習(xí)者的閱讀水平、興趣和學(xué)習(xí)情況做出反應(yīng)。差異化教學(xué)強(qiáng)調(diào)每個學(xué)生的不同需求，從而有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

無論是在課堂上學(xué)習(xí)還是在網(wǎng)上學(xué)習(xí)，都有不同表現(xiàn)的學(xué)習(xí)者往往需要在小組或團(tuán)隊中共同學(xué)習(xí)，以完成共同的任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)共同的目標(biāo)。在協(xié)作過程中，學(xué)習(xí)者可以得到全面的培養(yǎng)，包括批判性思維和解決問題的能力。合作團(tuán)隊中的學(xué)生可以通過分享信息來獲取更多的知識，以更高的思維水平參與討論，并承擔(dān)他們自己的學(xué)習(xí)責(zé)任。

學(xué)習(xí)過程應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求而制定，包括要求、背景、興趣、偏好等。值得注意的是個人興趣比外部動機(jī)更為重要，因為它是由學(xué)生自己的內(nèi)在情感驅(qū)動。興趣驅(qū)動的個性化學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的興趣，并能培養(yǎng)內(nèi)在的動機(jī)，促進(jìn)學(xué)生個性化專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。

為了培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績，筆者總結(jié)了四種基于智能互聯(lián)的教學(xué)方法（如圖2所示）。這些方法包括基于班級的差異教學(xué)、基于小組的協(xié)作學(xué)習(xí)、基于個體的個性化學(xué)習(xí)（主要是興趣驅(qū)動）以及基于大眾的生成學(xué)習(xí)（主要是通過智能互聯(lián)技術(shù)的在線互動）。所有這些策略包括在現(xiàn)實世界和基于智能互聯(lián)的數(shù)字世界中進(jìn)行正式和非正式的學(xué)習(xí)。

圖2 智能教學(xué)方法的四層架構(gòu)

1.基于班級的差異教學(xué)。

差異教學(xué)是在同一班級中對擁有不同能力的學(xué)習(xí)者執(zhí)行教學(xué)的方法。它可以與標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)方法并用。課堂被視為一個群體，而其中的一個學(xué)生被視為個體學(xué)習(xí)者。教師設(shè)定不同的期望水平，通過差異化教學(xué)，采用智能互聯(lián)技術(shù)在課程或單元內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)。在差異化教學(xué)下，所有的學(xué)生都有量身定制的學(xué)習(xí)偏好，從而有效地學(xué)習(xí)。例如，根據(jù)每個學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，教師利用智能互聯(lián)中的云計算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為每個學(xué)生指定適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生完成當(dāng)前學(xué)習(xí)任務(wù)后，通過計算機(jī)、手機(jī)等智能互聯(lián)設(shè)備將學(xué)習(xí)成果傳輸?shù)接糜趯W(xué)習(xí)分析的系統(tǒng)服務(wù)器，以便系統(tǒng)自動更新和推送后續(xù)的學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.基于小組的協(xié)作學(xué)習(xí)。

協(xié)作學(xué)習(xí)是一種由兩個或更多的人一起學(xué)習(xí)或嘗試學(xué)習(xí)的方法。教師通過設(shè)計協(xié)作學(xué)習(xí)過程，結(jié)合智能互聯(lián)技術(shù)來進(jìn)行有意義的教學(xué)，通過解決現(xiàn)實問題促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，基于智能互聯(lián)的協(xié)作學(xué)習(xí)應(yīng)運而生，通過利用計算機(jī)和信息技術(shù)來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。基于智能互聯(lián)的協(xié)作學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生在共同解決問題的過程中增強(qiáng)在小組學(xué)習(xí)中的主體意識。例如，教師以小組為單位發(fā)布“制作銀行系統(tǒng)”的實驗內(nèi)容，組內(nèi)學(xué)生通過智能互聯(lián)中的共享模式合作完成一個銀行系統(tǒng)的制作，并能夠在自己的智能互聯(lián)設(shè)備端看到其他小組成員對銀行系統(tǒng)的實時更新。

3.基于個體的個性化學(xué)習(xí)。

個性化學(xué)習(xí)被定義為通過學(xué)習(xí)者的興趣和經(jīng)驗調(diào)整步調(diào)（個性化）、調(diào)整方法（差異化），以滿足學(xué)生的需求，為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提供支持。在個性化學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生能夠根據(jù)他們的動機(jī)探索興趣，實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。當(dāng)學(xué)生與學(xué)習(xí)環(huán)境互動時，能夠提高他們的信息科技素養(yǎng)。在從事基于智能互聯(lián)的學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生的創(chuàng)造力可以得到激發(fā)。通過智能互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)的四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)分別是：讓學(xué)生做出明智的學(xué)習(xí)決定、培養(yǎng)其多樣化的知識技能、創(chuàng)造不同的學(xué)習(xí)環(huán)境、關(guān)注學(xué)生的評價和反饋。個性化學(xué)習(xí)與基于班級的差異教學(xué)類似，均借助智能互聯(lián)的云計算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為不同學(xué)生提供多樣化、有針對性的學(xué)習(xí)內(nèi)容。基于班級的差異教學(xué)可以為相同水平的學(xué)生制作類似的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而個性化學(xué)習(xí)更加個體化，更具針對性。

4.基于大眾的生成學(xué)習(xí)。

生成學(xué)習(xí)的基本概念涉及在教學(xué)環(huán)境中個人心理結(jié)構(gòu)的創(chuàng)造和完善。結(jié)合內(nèi)容和語境分析的生成性學(xué)習(xí)能夠讓學(xué)生參與到學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)移的建設(shè)中，從而構(gòu)建學(xué)習(xí)和遷移情境。當(dāng)學(xué)生在網(wǎng)上學(xué)習(xí)時，能夠自覺地把新的信息和舊的信息聯(lián)系起來，使用元認(rèn)知能力獲取新信息中有意義的知識。這些學(xué)習(xí)活動能夠促進(jìn)學(xué)生積極參與相關(guān)知識內(nèi)容的建構(gòu)。基于智能互聯(lián)的在線學(xué)習(xí)允許學(xué)生打破時間和空間的限制，具有很高的交互性、協(xié)作性和真實性，同時在學(xué)習(xí)過程中，能夠促進(jìn)學(xué)生溝通和協(xié)作能力的提升。例如，學(xué)生通過所攜帶的智能互聯(lián)設(shè)備將學(xué)習(xí)成果反饋到系統(tǒng)中，教師經(jīng)過智能互聯(lián)的數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)整合學(xué)生的反饋信息，適時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

四、智能教學(xué)的挑戰(zhàn)

隨著智慧城市的發(fā)展受到越來越多的重視，基于智能互聯(lián)的教學(xué)需求也隨之提升。智能教學(xué)是全球教育的新范式，它的目標(biāo)是提高學(xué)習(xí)者終身學(xué)習(xí)的質(zhì)量。它注重情境化、個性化、無縫化的教學(xué)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的智慧生成，提升他們解決實際問題的能力。隨著科技的發(fā)展，在現(xiàn)代社會中，智能教學(xué)將面臨許多挑戰(zhàn)，如教學(xué)理論、教學(xué)技能領(lǐng)導(dǎo)力、教學(xué)結(jié)構(gòu)等。我們期望智能教學(xué)可以降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，使學(xué)習(xí)者能夠?qū)Ｗ⒂谝庾R產(chǎn)生和本體構(gòu)建，豐富其學(xué)習(xí)經(jīng)驗，從而幫助學(xué)習(xí)者在情感、智力和身體上得到全面發(fā)展。