基于自適應學習技術的遠程教學研究

胡致杰

(廣東理工學院信息技術學院 廣東 肇慶 526100)

人才是國家核心競爭力的根本，也是競爭力提升的重要保障和支撐，教育是實現人才培養的關鍵因素。為實現國家各項戰略的人才培養與發展相適應，2015年我國確定開展教育改革，提出了“互聯網＋”的教育模式，自此開啟了我國現代化網絡教育的歷程。在經歷了多年建設后，2019年發布的《中國互聯網學習發展報告》指出：“終身學習行為的不斷擴大下，多元化、個性化等知識定制服務已成為未來互聯網教育的重要趨勢，同時也是基本需求。為有效應對教育發展的趨勢化轉變，未來必須大力加強在線教育等互聯網教學為主的學習資源擴充，并進一步拓寬學習渠道”；“新形勢下，信息技術促進教育改革已成為當前我國建立全國辦學網絡的重要依托，其中，高等教育實踐中‘互聯網+大學’模式也已取得豐碩的成果。但是，盡管在政府的推動下，我國已完成了從廣播電視教育到遠程開放教育，再到智能教育的發展轉變。仍面臨網絡教學、遠程教育在社會群體教育內容同化、信息技術與教育深度融合度不足等問題”。[1]本文將從我國素質教育目標出發，以“電子數控”專業課程為內容，結合高等院校教學實踐課程目標嘗試建立自適應教學系統，以期為我國現代化教育手段提供參考[2]。

1 自適應學習技術內容及發展現狀

1.1 自適應學習技術起源及應用概況

作為一種新興的教育技術及個性化和智能化的教學典型技術代表，其相關概念在學術界還沒有形成統一的認識，但從已有研究來看，自適應學習被認為是根據學習者自身心理學認知探索人的自我適應學習的一個主動模式，也是在經過長期積累后、產生習慣性的條件下逐步展開的主動完成反射信息加工。這一模式被引申為智能技術與人工智能運動產生的交互，主要突出強調人工智能、自適應學習等技術在促進個性化發展和當下教育場景中的應用。

從實踐情況來看，當前自適應學習技術已經形成了較為成熟的技術形態，不僅具備了智能化、數據分析、主動推薦等優勢特點，同時還與當下多數流行的互聯網平臺融合度較高，可有效保障教學效果、促進學生學習質量的快速提升。因此，不少高校、社會機構也嘗試以“自適應學習技術”為核心建立遠程教育應用，并摸索出分層次教學、模塊化教學、開放式教學等教學方式，形成了微課、慕課、仿真軟件等教育產品，取得了豐碩的成果。

1.2 自適應學習技術建設模式及服務模式

自適應學習技術作為“互聯網＋”教育背景下生成的“個性化”和“智能化”教學的創新型技術，被例入我國《地平線報告(教學版)》(2020年)互聯網教學應用重點技術之一(6項)，具有智能化分析、主動推薦、實時反饋等諸多功能。

目前，從已有技術建設方式來看大致可以分為 3種不同的建設模型：機械學習，根據系統指令、建設指令等主動發出的提示進行固定式學習；反饋學習，自適應學習技術具有自動補充、完善的功能，可根據學習者提供相應的學習反饋進行數據或需求主動補充，簡單而言，以機械學習為基礎向服務對象主動提供學習內容，根據服務對象的反饋完成缺少、缺失內容學習和數據分析；主動學習，通過智能化處理綜合學習者學習過程、發現習慣，并形成智能化方案，生成更加合理的學習方式提供給學習者。

根據用戶、服務對象應用方法來劃分可分為4種方式：發現學習，將豐富、大量未分類的學習內容、事例或未經整理的經驗數據主動提供于學習者學習，學習者從這些事例或數據中發現概念或規律，形成對自己有益的學習經驗；解釋學習，系統提供的學習材料僅為一個概念、主題或簡單的有關規則，而學習者的目標就是根據已有資料完成概念辨析，通過個例分析概念關聯完成知識論證；概念正反例論證學習應用，在解釋學習的基本模式基礎上，學習者必須完成案例歸納、總結、推理，并形成個例，以此覆蓋所有正例并對論點有反例；一個或多個有詳細解讀例題式學習，在解釋學習的基本模式基礎上，學習者需要考察并理解概念和主題的例題，并通過類比學會解決其他類似問題[3](圖1)。

圖1 自適應學習體系Fig.1 Adaptive learning system

1.3 自適應學習技術的主要問題

自適應學習技術具有諸多優勢，已被廣泛融入到現代互聯網教育中，并受到了越來越多的關注，如在科普學習中主動推薦知識內容、在職業化教育中根據其效果形成學習者學習狀況等[4]，但其仍在學生興趣、教學成效、學生積極性和學習狀態方面存在一定問題。特別是我國教學大綱中學生實踐動手能力的培養和教學質量提高的主要教學目標上存在嚴重滯后，主要表現為“教”“學”分離、學習路徑較為固定、教育路徑缺乏創新、個性化教育方法缺失、課程學習資源較為陳舊、更新效率不高等。

①空間“教”“學”分離。由于該技術主要用于網上教學，不可避免地會在課程學習上出現空間上“教”“學”分離現象，導致師生關系不夠融洽、互動缺失。②缺乏個性化教育方法。教育開展模式主要是按照學期要求制作而成，學習資源類型相對固定，靈活性不足。盡管包含了錄像、課程PPT、課程章節文本輔導等，但還是在固定的模塊缺少個性化設計。③學習路徑較為固定，缺乏創新。目前已有的自適應學習技術的遠程教育教學路徑多是在教學大綱基礎上預先設定而成，然而在實際的教育過程中可能會出現更多問題，原有課程設計明顯存在無法估計臨時性問題發生的缺陷。事實上，在開放教育課程實踐中已有類似情況發生。④課程學習資源更新緩慢。網上學習資源內容相對固定，在內容更新上存在一定弊病，且課程擴展不足，輔導資源明顯存在實時性、實效性缺失，重理論輕實踐等問題，使得學生對于網上學習的積極性不高。⑤個性化學習服務設定不足。教學系統中多設有管理監控功能來保證學生課上學習情況，雖然設計有課程資源瀏覽、登陸次數、時間、課程問題提問等功能，但系統仍無法主動完成學生數據分析和不足情況分析，且忽略了綜合素質教育。

2 自適應學習技術在遠程教育教學中的應用

2.1 設計原則及特點

目前，關于自適應學習技術在遠程教育教學中的核心主旨主要是面向終身學習，特別是基礎教育。通過自適應學習應用與遠程教育構建克服傳統遠程教育教學的弊端，使遠程教育教學體現出個性化智能學習的特征。建設主要以學習者為中心，充分發揮教師在學習環節中的指導作用，結合智能技術、數字化技術應用實現學習者知識自我、主動地建構。本設計著重將現有教學劃分為理論知識、實驗預操作(仿真實驗)和實際操作3個部分，采用積分制，可以獨立使用，且相互聯系。一方面，保障了學生知識牢固性；另一方面，學生可根據自身問題反復學習，夯實基礎。

2.2 自適應學習技術個性化設計

基于電子數控專業，本研究提出一種涉及理論知識教材、課件、相關題目、網絡教學視頻、相關的網絡慕課資源、仿真軟件、實驗室實體儀器等的復合型教學系統(圖2)。學生必須申請賬號，并根據唯一學習賬號進行登錄展開學習。系統則需要滿足可呈現學生全部操作流程和單科成績的基本標準。

圖2 電子數控專業自適應學習技術的遠程教學設計Fig.2 Distance teaching design of adaptive learning technology for electronic NC specialty

2.2.1 理論知識學習

設立理論知識學習單元，該環節主要是促進學生基礎知識的掌握，采用考核＋學時積分制，知識點以教學大綱為準則。積分達到標準要求后方可進入第二階段仿真實驗操作題目。在理論知識學習環節，學生需學習教材知識和瀏覽視頻，并設定課時標準。學習完成后，系統根據教學標準形成課題考核，考核形式以電腦或手機端選擇題、判斷題為主，并設定答題考核等級，即一次性答題通過學生系統將主動給予獎勵分值。答題當次未通過的學生需重新進入理論學習階段進行學習并參加考核。

2.2.2 仿真實驗

設立仿真實驗環節，該環節主要是促進學生基礎知識應用的掌握，采用試驗考核制，實踐內容以教學大綱為準則。整體實驗中每一過程的相關操作都需要學生進行判斷，不預設系統提示或給出結論。但是系統允許實驗存在誤差，并會給出對結果的影響。積分達到標準要求后方可進入第三階段實際實驗題目，不合格則需返回第一階段理論知識單元。該環節學生必須根據此前階段理論知識展開實驗，同時設立標準，如在短時間內完成實驗且結果誤差較小即為高分，反之，系統將只給予基本分。為增加學生興趣，本環節可設定鼓勵學分制度，如在學生完成原定實驗下提出新問題或新方法即可獎勵。同時由于系統不設定提示環節，因此，不排除學生實驗失敗的可能性，系統可設定反復練習或反復學習理論知識的功能。在完成反復學習后進行重新測試，最終成績達到一定積分后可進入實際實驗環節。

2.2.3 實際實驗

設立實際實驗環節，該環節主要是促進學生基礎知識實際應用和完成素質教育中理論聯系實際的總體準則。整體實驗中可預先告知學生可能存在實際實驗和仿真實驗結果不吻合、不一致現象。在實驗過程中學生如果遇到問題可以通過線上向教師提問，教師只給出提示，非必要情況下不直接給出答案。首先，根據教學目標和內容形成實驗環境、實驗錄像。其次，設定問題分值，根據學生實際操作給予積分。學生在操作中如遇問題也可自行返回理論學習或仿真實驗階段查找原因，該行為設定為不扣分。對于在實驗中主動思考、主動發現問題和正確解決問題的學生，系統可設定適當給予獎勵積分。最后，教師根據學生實驗情況和數據處理情況給出的綜合成績結束課程。

3 結 語

創新教育改革背景下，激發學生學習興趣是提高遠程教育教學的重要動力，然而如何驅動學生學習效率和提升學習能力則需要在技術基礎上形成較為全面的思考。一方面需要在技術上重視“因材施教”的素質教育核心理念；另一方面也要將教學體系中學生主體地位“擺正”，審視個性化需求，避免“普適化”教育現象。此外，互聯網教育背景下，通過智能技術應用提升學生學習效率是“互聯網＋”教育的核心目標，創新網絡教學系統、改善遠程教學模式尤為重要。充分利用互聯網多元化優勢、重視學生個性化的學習資源配置和學生個體學習風格是網絡教育的基本前提，只有真正做到這些，才能激發學生學習的內驅力，提高開放教育的教學質量。