大數據及人工智能技術驅動下開放教育教學改革探究

席 亮

（上海市普陀區業余大學，上海開放大學普陀分校，上海 200062）

一、研究背景

近年來，我國深化教育改革，加快教育現代化，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合，推動產業數字化智能化改造。大數據和人工智能技術正逐漸與各傳統產業融合，改變著人們的生產和生活方式。教育部的《教育信息化2.0 行動計劃》提出，以人工智能、大數據、物聯網等新興技術為基礎，依托各類智能設備及網絡，積極開展智慧教育創新研究和示范，推動新技術支持下教育的模式變革和生態重構[1]。

首屆中國智能教育大會的召開，再次證明了教育領域需要緊跟人工智能的發展趨勢。人工智能在深度學習、人機合作、自動控制等方面呈現出獨特的優勢，為教育行業的發展帶來了新的機遇。目前，在基礎教育領域，學者著力研究教育教學工作中如何充分發揮大數據和人工智能的技術優勢，使新技術與教育實現深度整合。

開放教育是成人繼續教育的重要組成部分，其借助現代信息技術作為輔助教學工具，并通過互聯網技術與傳統教學的深度融合來促進自身的發展，主要體現為辦學理念和辦學模式的創新。由于開放教育的對象為在職成人學習者，這使得開放教育比傳統的普通全日制高校更容易受到新技術的影響。開放教育的管理者應該率先主動、自覺研究這種影響與變化，并思考應對策略[2]。但是，目前對開放教育的研究，主要還停留于信息技術1.0 時代，更多的集中于對傳統廣播電視大學的功能和業務進行升級拓展等，較少有研究新技術對開放教育教學模式帶來的巨大影響。綜上，探究大數據、人工智能技術驅動下開放教育教學模式的變革有著重要意義。

二、大數據、人工智能技術的功能優勢

大數據技術是指通過采集海量數據并進行統計和分析，挖掘出其深層次的潛在規律，輔助管理者做出判斷與決策。隨著開放教育信息化建設的大力推進，各種信息系統、學習平臺、智慧教室等積累了大量的數據資源，教學過程高度數據化的。大數據技術將幫助教育管理者制定更加科學的決策，更加客觀地評價教育質量和辦學水平，推動區域教育資源的優質化、均衡化發展，提升整體教學質量，實現學生的差異化、個性化發展。通過對教育大數據的挖掘和分析，發現教育教學環節中隱藏的潛在信息，幫助教師客觀、全面地了解學習者的學習過程和學習需求，進而有針對性地優化和改進教學方法，滿足學習者個性化需求，實現因材施教。

大數據技術還可以為教育科研及各級各類教育評估提供重要的量化數據，幫助管理者監控教學過程、優化管理體系、完善考核評價，為學校強化內涵、補齊短板、高質量全面發展提供有效輔助[3]。因此，很多高校很重視教育數據的收集和整理，以便更好地服務教育教學管理，從而提高整個學校的核心競爭力。

得益于語音識別、圖像識別、語言翻譯、計算機視覺、大數據、機器人等領域取得的突破性進展，人工智能技術有了實質性的飛躍。人工智能正潛移默化地影響整個社會，這種影響導致人工智能不再僅停留于理論研究層面，而是可以應用于各類具體產品和服務中，改變著每一個普通人的生活方式。

目前，人工智能在教育領域也得到了廣泛應用，例如各種考試系統、測評軟件、學校管理、教育決策與評估等。基于人工智能技術的自適應在線學習平臺能夠收集學習者學習進程中的各項數據，分析學員的學習軌跡、學習習慣和薄弱環節，有針對性地為其提出建議。在教育領域內，基于人工智能技術的專家系統也得到了廣泛應用。它的特點表現為出色的計劃和診斷功能，目前的應用主要集中在遠程教育。在學員學習的過程中，通過高清晰攝像頭觀察學習者學習的狀態，分析學員的動作和面部表情，實現對學員整個學習過程的監測，進而通過智能助理機器人對學習狀態進行綜合評判，能對學員整個學習過程中學習狀態的客觀評價，并據此為其安排相適應的學習內容。

三、人工智能時代教學模式的特點

在大數據、人工智能技術驅動下，開放教育的教學模式將發生許多變革，學員的學習將以網絡學習為主，傳統的面授教學起到輔助支持作用，網上的學習資源以名師制作的優質學習資源為主。人工智能機器人可以幫助學員設定學習目標和計劃，對學員的學習情況進行跟蹤和評價，并給出有價值的建議。具體來說，智能教育的教學模式包含五個基本特性。

（一） 學習資源的優質化

智能教育時代在線學習發揮重要的作用，學員可以便捷地選擇、瀏覽豐富的學習資源，與此同時地域性差別帶來的影響將越來越小，經濟欠發達地區的學員同樣能獲取到優秀教師的教學視頻和遠程輔導。普通高校的專、兼職教師制作的學習資源只要足夠優秀，同樣會得到廣泛認可。不同地域、不同學校的學員能共享到優質的學習資源。

（二） 學習方式的泛在性

智能教育時代時間、地域、教室的界限將被打破，無處不在的泛在學習將能夠實現，學習者的學習需求將得到滿足，可以在所需要的地方、時刻、設備得到其想要的信息。學習者在學習過程中，能夠得到智能學習助理的廣泛幫助，也能夠便捷地和教師展開交流互動，進行泛在學習。

（三） 學習過程的個性化

在大數據、人工智能技術的助力下，學員的學習過程具有明顯的個性化特征，教師的差異化教學、精準化教學成為可能。智能化在線學習平臺可以記錄每一位學員的學習進度、了解學員的學習習慣、發現學員學習過程的薄弱環節。教師可根據學員的具體特征為其推送個性化的學習內容，定制個性化的學習過程。

（四） 學習軌跡的可視化

智能在線學習系統能夠對學習者的學習過程進行實時監測，把學習過程中實時捕捉的各項具體數據以可視化圖表的形式精準提供給學習者本人和教師。學員可以通過平臺迅速了解學習過程中出現的問題，找出自己的薄弱環節，從而有針對性地進行改進。教師能夠清晰地掌握學員的學習進度，找出問題的根源，并對其進行輔導。

（五） 學習評價的數據化

由于智能學習系統記錄了學習者在學習過程中的數據，因此，可以生成出精確的、量化的學習綜合評價報告。量化的學習綜合評價報告可以對每一位學習者掌握知識的程度予以描述，從而對學習者作出客觀的評價。此外，量化的學習綜合評價報告也能夠便捷的幫助學習者本人找出差距和不足，進而在下一階段學習中予以彌補和改進。

四、人工智能時代開放教育教學模式的轉變

伴隨著基于機器學習、圖像識別、人臉識別、計算機視覺等人工智能和大數據技術的不斷發展，以及基于云技術和云服務的數字化教育資源日益豐富，開放教育的網絡學習平臺和移動網絡學習平臺共同形成“互聯網+教育”的開放式全媒體學習環境，構成新型的智能學習模式。學員可以便捷地獲取豐富的線上學習資源，可在課堂內外即時與教師、同學對話交流。智能在線學習平臺將記錄學習者學習的全過程，更能夠支持即時獲取，留存學習軌跡。

開放教育不再局限于實體學校的培養任務，而是線上網絡學習與線下面授課堂相結合的混合學習模式；不再以線下面授課堂為主導，而是以線上個性化的在線學習為主導，線下面授輔導為有效補充；不再局限于傳統的教室，而是基于PC和各種移動終端設備打造無界限的虛擬教育空間；不再局限于既定的統一課程，而是學習者根據自身個性化需求自主選擇課程學習，包括選擇不同的課程和不同的課程模塊組合。

但是，開放教育的在線課堂，還應配備有線下的實體教室，實體教室轉變成配備了各種信息設備的多功能智慧教室。智慧教室中除了能夠便捷地選擇、展示各種學習資源外，更集成了大量高清攝像頭和靈敏傳感器，一旦學員的注意力發生轉變，智能分析系統能夠反饋給授課教師，幫助教師及時調整課堂教學的節奏和內容。同時整個面授教學過程的合理性和有效性能夠被分析，使量化評價面授教學過程更加清晰。

可以預見，今后開放教育的整體功能結構將發生許多變化。學生可以在家里通過網絡接受互動式的教學內容，學校不再是純粹講授學習內容的空間，未來學習者更多的是在學校里討論學習中存在的疑惑和困難，并分享學習帶來的愉悅[4]。

五、人工智能時代教學管理者角色的轉變

大數據、人工智能技術驅動下的智能教育時代將會出現“人工智能教師”。“人工智能教師”可通過大數據技術，采集學員整個學習過程的數據，實時掌控學員的學習進度和學習狀態，對學員的學習軌跡進行全面仿真，通過數據精確了解、評價學員的學習過程，并根據分析報告對學員的學習過程進行有效指導。基于全學習過程數據的智能教育平臺，不僅可以幫助教師完成大部分常規、繁瑣的工作，有效減輕教師的工作量，還能擔負起基于云的智能助理角色，進行輔助教學。

智能教育時代背景下，教師的角色和作用會發生轉變，從傳統的知識“搬運工”轉變成學生學習過程的引導者[5]。單純的課堂講解將不再是教師的主要工作，優質的教學資源以及人工智能教師將成為知識傳授的主力軍，智能教學平臺還可以幫助教師完成批改作業、信息整理收集、數據分析等工作。教師將作為學習者學習的組織者、道德品質和政治素養的引領者，以及高質量學習資源的制作者[6]。

大數據、人工智能時代對開放教育的教學管理、教學輔助人員的信息化素質要求將會更高，特別是在信息技術的理解和應用方面。教學管理者需要結合開放教育的特色，研究、尋找“智能教育+開放教育”的切入點，對教學模式、智能學習平臺、教師的輔助支持等進行頂層設計和系統規劃，推動開放教育向智能化方向發展。教學輔助人員中需要有人工智能技術研發團隊和課程教學設計團隊，研發團隊的工作是根據學校及學生的實際情況定制開發智能化學習平臺，教學設計團隊將開展多元化設計，開發與維護教學資源，將學習平臺和教師的輔助支持融為一體，充分發揮各自的優勢[7]。

綜上所述，在快速發展的大數據、人工智能技術有力推動下，“智能+教育”將成為教育領域的新趨勢。開放教育作為成人繼續教育提升方式之一，在大數據及人工智能技術的驅動下，其功能定位和教學模式都將發生變革。學校成為學員答疑解惑、交流分享的公共空間。智能化在線學習平臺將提供智能化、多場景應用的學習支持服務，擔任智能教學助理的機器人在學員的線上學習過程中將發揮重要作用。教師的工作方式將出現較大改變，主要任務不再是單純的課程講授。學員的學習過程將更加個性化，學習方式和學習途徑將更加便捷和多樣化。開放教育從業者唯有不斷學習新技術、接觸新思想、探索新模式才能夠適應智能教育時代的來臨。