基于AI與大數(shù)據(jù)背景下的教學(xué)課程資料云平臺(tái)構(gòu)建研究

摘要：AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)用于教育教學(xué)領(lǐng)域，為教學(xué)課程資料云平臺(tái)構(gòu)建而賦能，基于前沿技術(shù)優(yōu)勢(shì)促進(jìn)課程資源共享，以此提高課程資源利用率，大大優(yōu)化教學(xué)效果。在AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)介紹的基礎(chǔ)上，客觀分析當(dāng)前教學(xué)課程資料云平臺(tái)建設(shè)現(xiàn)狀，最后重點(diǎn)探究基于AI與大數(shù)據(jù)背景下的教學(xué)課程資料云平臺(tái)構(gòu)建路徑及實(shí)施效果。旨在為相關(guān)人員提供借鑒，促進(jìn)前沿技術(shù)與教學(xué)課程資料云平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐的深度融合。

關(guān)鍵詞：AI；大數(shù)據(jù)；教學(xué)課程資料；云平臺(tái)；構(gòu)建

一、前言

如今，教育教學(xué)信息化建設(shè)活動(dòng)如火如荼地開(kāi)展，課程資料多數(shù)量、多類型地呈現(xiàn)，要想提高課程資料利用率，更好地服務(wù)于教育教學(xué)工作，務(wù)必圍繞課程資料庫(kù)建立教學(xué)平臺(tái)，使教學(xué)課程資料基于云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)共用。由此可見(jiàn)，在AI與大數(shù)據(jù)背景下，構(gòu)建功能豐富、實(shí)效性強(qiáng)的教學(xué)課程資料云平臺(tái)具有必要性和重要性。

二、AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)

AI是人工智能的簡(jiǎn)稱，它在計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助下快速發(fā)展、廣泛應(yīng)用，通過(guò)模擬人類思維進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，保證決策的科學(xué)性和合理性[1]。大數(shù)據(jù)技術(shù)是AI的基礎(chǔ)，大規(guī)模、多樣化的數(shù)據(jù)信息有效整合，為決策制定提供價(jià)值化的數(shù)據(jù)信息，使大數(shù)據(jù)應(yīng)用行業(yè)從中獲益。如今，AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)組合，基于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)功能輸出有效信息，并利用采集技術(shù)、處理技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)、挖掘技術(shù)的功能優(yōu)勢(shì)來(lái)獲取價(jià)值信息，為AI系統(tǒng)提供多樣化學(xué)習(xí)資料，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)智能分析做出科學(xué)決策[2]。

三、教學(xué)課程資料云平臺(tái)建設(shè)現(xiàn)狀

當(dāng)前，AI技術(shù)廣泛普及，大數(shù)據(jù)技術(shù)迅猛發(fā)展，教育行業(yè)利用前沿技術(shù)促進(jìn)自身革新成為可能[3]。基于AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)打造教學(xué)課程資料云平臺(tái)，既能實(shí)現(xiàn)技術(shù)與教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，又能真正促進(jìn)教學(xué)課程資源共享，更好地服務(wù)于教學(xué)活動(dòng)，提高教學(xué)質(zhì)量，深化教學(xué)改革。但從現(xiàn)實(shí)層面來(lái)看，教學(xué)課程資料云平臺(tái)建設(shè)時(shí)間短，且建設(shè)經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，所以建設(shè)實(shí)踐會(huì)遇到些許阻力，下面從技術(shù)、教學(xué)、成本三方面具體闡述教學(xué)課程資料云平臺(tái)建設(shè)現(xiàn)狀：

（一）技術(shù)方面

教學(xué)課程資料云平臺(tái)建設(shè)期間引入AI以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)于教師而言，要事先掌握前沿技術(shù)的功能，在整理課程資料的同時(shí)，靈活應(yīng)用技術(shù)，感受技術(shù)在課程資料云平臺(tái)建設(shè)中的應(yīng)用效果。當(dāng)前，一些學(xué)校借助云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建教學(xué)平臺(tái)，為教學(xué)課程資料云平臺(tái)的信息化建設(shè)提供思路指導(dǎo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[4]。但實(shí)際上，前沿技術(shù)與教學(xué)課程資料結(jié)合的契機(jī)需要教師準(zhǔn)確把握，一旦二者結(jié)合不到位，便會(huì)弱化技術(shù)效用，影響教學(xué)課程資源共享效果，短時(shí)間內(nèi)難以調(diào)動(dòng)教師的教學(xué)熱情和科研動(dòng)力，導(dǎo)致教學(xué)課程資料的育人價(jià)值片面發(fā)揮[5]。

（二）教學(xué)方面

隨著教學(xué)改革的深化，以及教學(xué)要求的提高，如今教學(xué)內(nèi)容動(dòng)態(tài)調(diào)整，教師要與時(shí)俱進(jìn)創(chuàng)新教學(xué)課程資料整合理念，運(yùn)用新方法加強(qiáng)教學(xué)課程資料間的聯(lián)系，打破課程資料孤島現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)科間課程資料共享、共用。簡(jiǎn)言之，教學(xué)課程資料云平臺(tái)構(gòu)建工作要提上日程，在AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)加持下，成功構(gòu)建符合教學(xué)需求的教學(xué)課程資料云平臺(tái)。從現(xiàn)實(shí)層面來(lái)看，教學(xué)需求變化多樣且快速，然而基于AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)的教學(xué)課程資料云平臺(tái)構(gòu)建步伐較緩慢，極易因供不應(yīng)求使教學(xué)效果大打折扣，導(dǎo)致教學(xué)課程資料低效利用[6]。

（三）成本方面

AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)用于教學(xué)課程資料云平臺(tái)建設(shè)，這需要專業(yè)人員支持，并且還要在平臺(tái)運(yùn)行期間配備專業(yè)運(yùn)維人員，確保軟硬件設(shè)備及時(shí)更新、高效維護(hù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)課程資料云平臺(tái)常態(tài)運(yùn)行。對(duì)此，要準(zhǔn)備充足的人力成本，這是教學(xué)課程資料云平臺(tái)信息化建設(shè)及維護(hù)的基本要求。除此之外，還要圍繞新技術(shù)更新、新設(shè)備采購(gòu)等工作進(jìn)行資金供應(yīng)，只有經(jīng)費(fèi)充足，才能使教學(xué)課程資料云平臺(tái)長(zhǎng)效投用。目前，一些學(xué)校因技術(shù)更新速度緩慢、設(shè)備換代不及時(shí)而降低技術(shù)設(shè)備利用率，也將帶來(lái)較大的經(jīng)費(fèi)支出壓力，增加運(yùn)維成本。

四、基于AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)的教學(xué)課程資料云平臺(tái)構(gòu)建

（一）需求分析

之所以會(huì)提出構(gòu)建教學(xué)課程資料云平臺(tái)這一需求，從功能角度來(lái)看，教案、PPT、教學(xué)視頻等教學(xué)課程資料便捷傳輸?shù)男枨筝^大，無(wú)論是教師備課，還是學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，都涉及課程資料的便捷查閱。基于云平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)課程資料的上傳、在線瀏覽、下載、編輯等，為師生帶來(lái)便捷的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。對(duì)于教師而言，還能借助云平臺(tái)規(guī)范化整理課程資料，確保課程資料安全存放、有效利用。從性能角度來(lái)看，基于AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)的教學(xué)課程資料云平臺(tái)滿足可用性、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)的需求，即便網(wǎng)絡(luò)延遲、系統(tǒng)出現(xiàn)故障，仍能繼續(xù)使用，為教師提供平穩(wěn)、流暢的應(yīng)用體驗(yàn)。為保證課程資料在安全環(huán)境下傳輸、分享，還要具備安全需求，在加密措施、訪問(wèn)控制的雙重作用下保障課程資料安全，避免隱私泄露。

（二）平臺(tái)功能

1.教案設(shè)計(jì)

基于AI技術(shù)的教學(xué)課程資料云平臺(tái)的教案設(shè)計(jì)功能，指教師以AI為助手，智能編寫(xiě)教案。教案設(shè)計(jì)功能一定程度上節(jié)省教師手動(dòng)書(shū)寫(xiě)教案的時(shí)間，讓教師有更多時(shí)間和精力進(jìn)行教學(xué)研究，探索新的教學(xué)策略。同時(shí)，還能在AI技術(shù)支持下拓展教案思路，打破定勢(shì)思維，賦予教案創(chuàng)新性，為教案增加新元素，充分發(fā)揮教案在指導(dǎo)教學(xué)、明確教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)積累、教學(xué)評(píng)估等方面的作用。教案設(shè)計(jì)功能還支持教師利用AI進(jìn)行教案優(yōu)化，通過(guò)對(duì)教材智能分析、學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘與分析，讓教師個(gè)性化設(shè)計(jì)教案，真正優(yōu)化教案質(zhì)量，提高教學(xué)效率。

2.教學(xué)視頻

基于AI及大數(shù)據(jù)技術(shù)的教學(xué)課程資料云平臺(tái)的教學(xué)視頻功能，立足項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，有序梳理課程間知識(shí)點(diǎn)，從細(xì)節(jié)之處落實(shí)微視頻教學(xué)設(shè)計(jì)。微視頻教學(xué)設(shè)計(jì)由多部分組成，圍繞教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)評(píng)價(jià)等內(nèi)容具體設(shè)計(jì)。教師打造微視頻課程+云平臺(tái)的教學(xué)模式，在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能預(yù)測(cè)技術(shù)的共同作用下上傳視頻、分享視頻、智能剪輯視頻，并根據(jù)教情、學(xué)情來(lái)推薦教學(xué)視頻，以此提高視頻資源的利用率。教學(xué)視頻功能的設(shè)計(jì)，遵循“教學(xué)相長(zhǎng)”原則，圍繞教學(xué)行為、學(xué)習(xí)表現(xiàn)、師生互動(dòng)的動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行技術(shù)分析，培養(yǎng)師生教與學(xué)的自適應(yīng)能力，確保分享的教學(xué)視頻能夠滿足學(xué)習(xí)需求。

3.課程資料共享

課程資料共享功能指云平臺(tái)支持教學(xué)課程資料的便捷上傳、及時(shí)分享、隨時(shí)下載，無(wú)論是課件，還是圖片、視頻，都能在云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)分類管理、個(gè)性搜索及推薦，讓師生在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確找到所需課程資料。從某種程度上來(lái)看，師生能在體驗(yàn)課程資料共享功能中提高主體地位，從而激發(fā)師生的學(xué)習(xí)欲望。以O(shè)penStack私有云教學(xué)課程資料平臺(tái)為例，它由用戶接口層、平臺(tái)管理層、基礎(chǔ)設(shè)施層組成，如圖1所示，基于云桌面提供課程資料共享服務(wù)。對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，能夠個(gè)性化推送課程資源，滿足學(xué)生自主預(yù)習(xí)的需求。對(duì)于學(xué)生而言，能夠根據(jù)學(xué)習(xí)需求個(gè)性化獲取課程資料，使課程資料的分享打破時(shí)空局限。

（三）功能實(shí)現(xiàn)

對(duì)于教案設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)，教師利用AI與大數(shù)據(jù)背景下的自然語(yǔ)言處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)教材內(nèi)容與計(jì)算機(jī)之間的有效通信，教師圍繞教材課程進(jìn)行文本分析，從中提取課程資料的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，教案中以重點(diǎn)、難點(diǎn)等形式進(jìn)行資料分類，以便教師有側(cè)重地講解知識(shí)。同時(shí)，借助深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，通過(guò)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取學(xué)生在云平臺(tái)的操作表現(xiàn)、學(xué)習(xí)反饋，并在機(jī)器學(xué)習(xí)算法加持下建立學(xué)習(xí)畫(huà)像，動(dòng)態(tài)生成學(xué)習(xí)能力值，針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求個(gè)性化推薦重難點(diǎn)知識(shí)，讓學(xué)生在最近發(fā)展區(qū)盡快適應(yīng)，逐漸鍛煉學(xué)生自適應(yīng)能力。教案設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)還包括教學(xué)方法指導(dǎo)，因?yàn)榻滩恼n程文本資料隨著課改而改變，加之學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)成績(jī)等動(dòng)態(tài)變化，所以個(gè)性化教案設(shè)計(jì)功能會(huì)靈活調(diào)整教學(xué)方法，真正提高課程資源的利用率，更好地滿足教學(xué)需求。

對(duì)于教學(xué)視頻功能的實(shí)現(xiàn)，基于B/S架構(gòu)支持多種格式的視頻上傳，AI與大數(shù)據(jù)背景下的視頻處理技術(shù)用于視頻剪輯，即教師根據(jù)教與學(xué)需求刪減視頻內(nèi)容、調(diào)整視頻播放節(jié)奏，便于課程資料共享與共用。在此期間，利用AI技術(shù)識(shí)別教學(xué)視頻中關(guān)鍵幀和關(guān)鍵詞，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)簽化管理，便于教師及學(xué)生的個(gè)性化搜索，以及智能化推薦，實(shí)現(xiàn)教學(xué)視頻的有效利用，使其更好地服務(wù)于教學(xué)工作。為確保傳輸?shù)慕虒W(xué)視頻能夠滿足使用需求，還要以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能預(yù)測(cè)技術(shù)為支撐，精準(zhǔn)把握教學(xué)視頻的使用缺口，進(jìn)而精準(zhǔn)推薦，實(shí)現(xiàn)供需平衡。基于微視頻課程+云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)視頻功能，教師事先解鎖這一功能，掌握教學(xué)視頻功能要點(diǎn)，以便在實(shí)踐應(yīng)用中規(guī)范行為，最大限度上發(fā)揮教學(xué)視頻功能作用。從教師端來(lái)看，根據(jù)教學(xué)情況提供視頻點(diǎn)播、視頻直播、精彩回放等功能，便于教學(xué)工作、教學(xué)科研、學(xué)生學(xué)習(xí)等需求的個(gè)性化滿足，有利于教師在課程資源云平臺(tái)的教學(xué)視頻功能開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)中創(chuàng)新思維、個(gè)性設(shè)定，能夠促進(jìn)教師職業(yè)發(fā)展，鍛煉教師信息化教學(xué)能力。

對(duì)于課程資料共享功能的實(shí)現(xiàn)，云平臺(tái)提供豐富的課程資料，滿足教師教學(xué)需要，并向?qū)W生提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。課程資料共享功能在傳輸界面和管理界面進(jìn)行多類型資料的分享，師生直觀獲知課程資料傳輸進(jìn)度以及用處。為更好地實(shí)現(xiàn)這一功能，基于固定云桌面或課程云桌面來(lái)共享課程資料，如圖2所示。一般來(lái)說(shuō)，教師在多媒體教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等場(chǎng)景中利用固定云桌面進(jìn)行課程資料共享，創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)環(huán)境，便于課程資料有效開(kāi)發(fā)與利用，滿足教學(xué)需求。課程云桌面則面向?qū)W生個(gè)體推送適合的學(xué)習(xí)環(huán)境，按需分配課程資料，學(xué)生成功登錄后即可使用。課程資料共享功能的實(shí)踐還要以資料分類體系為支撐，針對(duì)上傳的資料歸類整理，便于用戶查找。在此期間，大數(shù)據(jù)技術(shù)賦能，教師統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)課程資料的使用情況，分析課程資料使用數(shù)據(jù)，從而精準(zhǔn)把握課程資料應(yīng)用需求，為精準(zhǔn)推薦做準(zhǔn)備，真正實(shí)現(xiàn)課程資料的便捷共享和充分利用。除此之外，課程資料共享功能還支持師生之間的資料分享與協(xié)作，這在一定程度上能夠增強(qiáng)課程資源活力，使課程資源的服務(wù)作用最大化，通過(guò)教學(xué)資源的共享和交流，大大提高教學(xué)服務(wù)水平。

（四）應(yīng)用效果分析

第一，教學(xué)適應(yīng)性增強(qiáng)。教學(xué)課程資料云平臺(tái)建立后，更加契合學(xué)校信息化建設(shè)要求，促進(jìn)教育教學(xué)信息化理念有效貫徹。對(duì)比于傳統(tǒng)的教學(xué)課程資料應(yīng)用方式，當(dāng)前云平臺(tái)上的課程資料合理分配、有效應(yīng)用，更好地滿足新時(shí)期教學(xué)要求，為教與學(xué)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。不僅如此，基于教學(xué)課程資料云平臺(tái)的教學(xué)工作，能夠面向社會(huì)培養(yǎng)高質(zhì)量、高水平人才，更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求。

第二，豐富個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)。AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)靈活用于教學(xué)課程資料云平臺(tái)的構(gòu)建，基于前沿技術(shù)功能優(yōu)勢(shì)來(lái)提取學(xué)生學(xué)習(xí)信息、成績(jī)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值化分析，向?qū)W生個(gè)體推薦適合的課程資料，從而滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。對(duì)于學(xué)生而言，能夠由此激發(fā)求知欲，并調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，真正獲得個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)。從課程資料的視角來(lái)看，基于云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)課程資料精準(zhǔn)配置、優(yōu)質(zhì)利用，確保更多學(xué)生在優(yōu)質(zhì)課程資料學(xué)習(xí)中提高學(xué)習(xí)成績(jī)、鍛煉學(xué)習(xí)能力。

第三，促進(jìn)教學(xué)合作。教學(xué)課程資料云平臺(tái)構(gòu)建后，教師之間能夠利用該平臺(tái)展開(kāi)交流互動(dòng)、協(xié)作學(xué)習(xí)，圍繞教學(xué)課程資料云平臺(tái)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新應(yīng)用提供新思路，最大限度上彰顯教學(xué)課程資料云平臺(tái)的功能優(yōu)勢(shì)，更好地服務(wù)于教學(xué)工作，逐漸提高教學(xué)水平。不僅如此，還能通過(guò)教師們集思廣益，促進(jìn)教學(xué)課程資料云平臺(tái)可持續(xù)發(fā)展，更好地助力于教學(xué)課程資源共享，打破課程資料閑置狀態(tài)，大大提高教學(xué)有效性。

第四，提高教學(xué)質(zhì)量與效率。基于AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)的教學(xué)課程資料云平臺(tái)搭建，意味著先進(jìn)技術(shù)、智能設(shè)備大量投入。同時(shí)，學(xué)校軟硬件設(shè)施動(dòng)態(tài)更新，這無(wú)疑為教育教學(xué)工作創(chuàng)設(shè)了良好環(huán)境，通過(guò)課程資源的合理調(diào)度和有效利用，能夠?qū)嵸|(zhì)性提高教學(xué)質(zhì)效。教師以AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)為幫手，動(dòng)態(tài)了解教情、學(xué)情的變化，在教與學(xué)需求導(dǎo)向下，針對(duì)性獲取、分配、利用課程資料，以此滿足教與學(xué)需求。課程資料自動(dòng)配置能夠減輕教師的工作壓力，使其有充足時(shí)間和飽滿精力投入教學(xué)創(chuàng)新中，為教學(xué)信息化改革而助力。

第五，實(shí)現(xiàn)智能化管理。AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)賦能教學(xué)課程資料云平臺(tái)建設(shè)，能夠促進(jìn)課程資源智能化分類、管理，便于師生快速、準(zhǔn)確查找，從而節(jié)省教與學(xué)時(shí)間。不僅如此，云平臺(tái)還支持課程資料相關(guān)行為的跟蹤及分析，對(duì)課程資源價(jià)值化應(yīng)用有促進(jìn)作用，同時(shí)，促進(jìn)云平臺(tái)持續(xù)優(yōu)化。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)是智能時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，立足前沿技術(shù)構(gòu)建教學(xué)課程資料云平臺(tái)，能為課程資料之間互動(dòng)、共用搭建橋梁，還能最大限度上發(fā)揮課程資料價(jià)值，更好地助力于教育教學(xué)。當(dāng)教學(xué)課程資料有效應(yīng)用，那么教學(xué)信息化進(jìn)程會(huì)大大加快，教學(xué)質(zhì)量能夠明顯優(yōu)化。最為關(guān)鍵的是，要掌握AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)+教學(xué)課程資料云平臺(tái)構(gòu)建要點(diǎn)，確保云平臺(tái)上教案設(shè)計(jì)、教學(xué)視頻、課程資料共享三個(gè)功能優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮。

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基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目2024年第一批次立項(xiàng)項(xiàng)目“新一代人工智能背景下基于校企協(xié)作的藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)在線資源庫(kù)”（項(xiàng)目編號(hào)：231105862210107）

作者單位：河南工學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院

責(zé)任編輯：王穎振、鄭凱津