人工智能背景下集群智慧学习空间的构建_陈芳.pdf

2023年第04期（2023年04月）No.04 202385黑河学院学报JOURNAL OF HEIHE UNIVERSITY近年来，随着政府大力扶持、社会团体和一些高校的积极投入，网上教育空间不断进行教学模式创新，广泛利用各种教学资源开展教学活动以及学生的自主学习。运用网上的学习环境进行沟通与交互，使学生在信息技术能力素质上得到了提高。但由于缺少一个科学、规范的教学体系，各个层次的教育机构在网络教学场所的构建上都是各自为政，导致了许多不必要的资源重复和浪费。而在目前的网上教学平台上，还没有真正地做到以学生为本的教学思想。新时代的网上学习空间应以建构智能教学环境为导向，以学习者为核心，实现泛内的个人化的教学情境1。同时，为学生量身定做的个性化的资源供应，基于教育大数据的教学诊断与预报，为学生量身定做各种精确、智能的教育服务。一、智慧教育与智慧学习空间1.智慧教育智慧教育是随着新一代信息化技术在教学中的运用与普及而形成的。智慧是人类获得知识的一种方法，也是通过经验来解决问题的方法，其实质是探索性的、实践性的、创造性的，其最终目标是实现人类的理智与美好的生存模式，可以使人类的主观意识与自主意识得到全面的发展，从而达到人类对真、善、美的价值追求。人工智能支持智慧学习的关键在于，利用人工智能技术构建教育知识图谱，通过问题解决与任务完成刻画知识与能力的掌握程度；利用模式识别技术和深度学习构建学习共同体，帮助学习者得到学习伙伴的帮助与指导；利用深度学习技术精准推荐学习路径，帮助学习者选择合适的学习方式2。自从 IBM“智慧地球”的概念诞生后，世界各国都在进行关于智能教学的理论与实践的探讨，而在发达国家，智能教学已经成为一项重要的国家发展战略和计划。在这样的大背景下，智慧课堂与智慧校园的智慧教育环境的理论与实践已经在国内展开。目前，国内外有关智识教育的理论主要是围绕着以智能化信息科技为支撑，建构以智能化的教学与学习情境来实现各种教育的理念。把知识教育的建设看成是对知识装备的全面覆盖，不能脱离知识的框架，科技的运用不应该取代学生的学习活动，科技的“智慧”不能与人的“智慧”相提并论。根据信息加工的原理，智慧学习是通过信息技术对信息进行收集，并进行信息的处理和决策，并在终端上提供针对性的信息，适时地做出相应的修正，提升学生的学习水平，适应各种学习和教学的要求。在这种情况下，以数据为依托的智能教学可以使每一个教学环节发生深度的变化。在智能教学模式下，学生学习更加注重数字化土著的身份和对信息能力的培养。学习方法具有自主化、泛化、情境化、联通化等特点。自主学习主要表现为学生主动地进行自主学习；普遍性表现为多个终端和多个场域。在智能教育的背景下，电子书包、平板电脑、智能手机等将成为教学与学习的载体，在课堂、工作场景中可以方便地进行学习，而在课堂、工作中，学生的学习也会变得更有弹性、更多元化；情境学习是以实际和技术为基础建立的虚拟实境或增强现实互动的学习环境，以工作任务或场景为基础进行学习资源、活动和工具的开发；“联通化”是指在智能教学中进行合作、探究和发现式的互动。在“智能”的环境中进行的“以教定学”是一种打破常规的“以人为本”的教学思想，在知识情境中，“以人为本”的教师角色定位应该向学习资源的组织者、知识情境的构建者、学习过程的指导者和多元学习的角色的设计师等来进行转变3。根据学习资料的智能回馈，对学生进行差异化、个体化的学习诊断和学习建议，并透过精心的教学和互动的设计，实现信息技术与课程的双向互动。与“经验主义”的学习评价方式相比，智能教育的学习评价理念是根据数据进行的，通过收集和分析学生的学习行为，构建一个能收稿日期：2023-02-12基金项目：2018年度福建省中青年教师专项“基于人工智能与大数据挖掘的智慧教室平台设计与实现”(JT180606)；2018年度宁德师范学院校级青年教师专项课题“基于人工智能与大数据挖掘的智慧教室平台设计与实现”(2018Q109)作者简介：陈芳(1984)，女，福建柘荣人，工程师，硕士，主要从事高校现代教育技术研究。doi：10.3969/j.issn.1674-9499.2023.04.025人工智能背景下集群智慧学习空间的构建陈芳(宁德师范学院 信息化建设与实验室管理中心，福建 宁德 352100)摘 要：智慧学习是在智慧环境中学习者按照自己的需要获得资源，个性化开展学习活动，快速构建知识网络的学习过程。信息化和教育的结合和发展旨在通过在信息化社会中培育出有自主性的、创造性的人才。将信息技术与教学相结合，以网络与信息技术为先导，营造无所不在、可学的学习环境。关键词：人工智能；集群智慧；学习空间中图分类号：TP18 文献标志码：A 文章编号：1674-9499(2023)04-0085-032023年第04期（2023年04月）No.04 202386高等教育研究够解释和说明过去的学习状况的科学的评估模型，并对当前的学习状况做出预知，对今后的发展做出预测，从而指导学生的学习。2.智慧学习空间在设计学习空间时，要根据学习对象的特征来进行。从职业教育的演变来看，目前，高职教育的学习空间已由传统的手工学徒制、规模化的学校职业教育向数字化社会的网络化发展，向智能化的职业教育的发展方向发展。智能学习空间以智能云为平台，可以实时地记录每个学习阶段的学习过程，并根据学习数据，为教师提供实时的教学反馈和准确的学情分析，为管理者做出科学的决策提供参考。从整体的学习进程中，学习者、教师、资源、交互、评价和技术支持是构成了整个学习空间的基础。高校教学要求其学习空间必须包括社会和企业的共同努力，并通过校企合作等方式来实现。因而，高职学生空间的主要要素应该是学生、教师、学校和企业，而客体要素则是技术、资源、活动和评价要素。在职业教育中，传统的学习空间元素相对隔离，学生不能很好地适应各种资源的需要，也不能提供高效的学习支撑。各类学习、管理、校企合作的平台分散，使得学生、学校、企业无法满足自身实际需求。而智能学习的目标则是连接学校和学生的需求，让学生了解企业和社会的需要。在传统的网上教学环境中，教师教学、在线测试、观看教学视频等单一的教学环节，使得学习者不能独立地进行学习，不能满足真实的教学需要，也不能实现深度高效的互动，造成了空间利用率和活动程度的降低。线上教学能够更好地支撑学习者在任何时间、任何地点进行个性化的教学，做到线上线下、正式和非正式学习的融合。互联网的无止境扩展，各种资源、各种信息充满了整个网络空间。传统的网上教学环境是以院校为单位进行的，以线状的方式进行教学，不容易发现重复的资源构建，并且由于缺乏与产业的互动，导致了资源的再生速度较慢或者出现了停顿4。这就使学习者在资源学习、活动对接中遇到了一些问题。在利用空间与学习互动的同时，能够即时地了解学生的状况，并给予适当的回馈，从而为学生提供准确、即时的信息，实现对学生所需要的资源供应。二、高校网络学习空间构建存在的问题目前，在高校教育中运用的网上学习环境，可以为职业教育的发展带来更多的专业知识，并与教育的空间相融合。从实践的结果来看，当前各院校的网上教学还面临着很多问题，如缺乏连接性，使用价值低，智慧性的设计不够。为了回应国家“三通二台”的要求，高校、公司都在大力推进学习空间。由于没有一个统一的建设规范，各个建筑单位都是各自为政，不能相互交流。各种功能的平台，例如，校企合作、实习管理等，都是零散的，无法与校园联系，造成了不同的应用空间主体之间的隔离，无法实现线上线下的学习。空间利用的价值不高，主要体现在其可用性、易用性等方面，一是资源种类多，多而少。以世界大学城为例，多数教师的空间教学资源较为丰富，教师过分追求堆叠的课程资源，而忽视了质量的提升。尤其是刚开始学习这门课程的学生，在网上很难分辨，也很难做出正确的判断，还要花更多的时间在网页上寻找有用的资源，这就导致了学生对学习空间的兴趣下降；二是在教学资源的形式上，未能充分反映出高职学生的学习特征；其具体表现是，大部分的资源都是按照课本、课程单元的形式来安排，以教案、文档、知识点的录像说明为主，不能充分反映出高职学生的知识接受和技能学习的规律。从时间上看，一些空间网站的资源更新速度较慢或停滞不前，已不能适应新技术、新产业的发展需要5。三是在互动层面，学生使用的空间更少，互动只局限于与其他同学及教师的空间，没有深入探讨与互动，互动程度也不高。同时，由于技术上的难点，大部分学生在开放空间后都将其闲置，造成参与率低、空间活跃度低等问题，严重影响了空间的使用。缺乏对空间的智能设计。从目前的网络学习空间功能模块的设置上来看，功能模块的功能比较单一，实用性和针对性都不高，在功能设置中缺乏对学生的学习过程和评价指标的认识，无法对学生进行有效的评估和反馈。这些模块之间存在着相互隔离、不兼容等问题，无法实现对用户进行个性化的资源检索和高效的交互；在技术配置方面，我国航天体系相对封闭，资源获取技术、数据采集技术、学习分析技术等方面还不够成熟。目前的网上教学资源大都是由教师手工操作录音器材，上传到空间中进行，既耗时耗力，又不能及时向空间提供优质的资源。在数据服务方面，空间收集的学习学习资料只局限于访问空间和点播的数量，无法有效地记录学生的学习进程和喜好，无法收集不同的学习地点的行为资料并进行分析、反馈，导致资料使用的层级和水平都很低，缺乏足够的空间智力。三、构建智慧学习空间的意义1.提升教育信息化水平建立高等院校的学习空间模式，为各地区、学校提供一个统一的空间应用平台，实现数据的互联，实现学校与学生之间的交互，实现线上、线下、课堂、实习等多种空间的学习活动，在空间上形成无缝融合的学习环境。通过将学生、教师、家长、企业、教育管理者等整合在一起，有效地进行交互、信息交换，提高了教育管理的效能，为职业教育提供了一个全面的计划和实时的质量监测。2.实现个性化人才培养从空间服务系统上来说，既要能满足教育与资源的高效学习，又要实现深度互动，又要实现学生的特殊需求和服务。智能学习空间需要将企业资源、社会资源、信息三者结合起来，把父母的空间融入到学习空间系统中，能让父母更好地掌握孩子的动态和学习状况。将具有企业信息、资源发布、招聘需要、校企、生企交流等功能的校企协同创新平台纳入“学习空间”，企业可以实时了解人才培养质量，学生可以根据需求开展实习实训。在高职智能学习空间中，将生涯规划课程、案例资源、交互式、情景游戏、职业测试等多种功能的生涯规划教学平台，使学生能够得到更为科学的职业规划建议，同时与企业需求精准对接，促进学生就业，实2023年第04期（2023年04月）No.04 202387高等教育研究现高职生个性发展6。3.引导学生进行自主化的学习智能学习空间以友好的界面为基础，可大幅提升使用者的体验。首先，空间能够感知到学生的个人特点，如思维习惯、风格等，从而产生适合学生的网页版式和功能模块；其次，根据资料的分析，可以很好地了解先行者的学习过程、学习进度、偏好，以提供合适的资源、活动及工具，让学习者能自行设定学习节奏，迅速地进入学习状态，提高学习的动力与兴趣；再次，在不同情况下，对学习过程进行记录，以便于及时的反馈与调整，从而提高学生的学习效率和问题的处理水平。通过对学生的多维、综合评价，实现对现实工作世界的认识和适应，为学生营造全方位、智慧性的学习环境。四、智慧学习空间的构建策略1.构建个性化空间界面从人机互动与美感两个方面考虑，用户界面的优化将直接影响到整个空间的体验。首先，要根据学习者的知识接受方式、思维方式的差异，对其进行文字和图片的比例配置。其次，空间的功能模块的组织与设置要简单方便，不存在技术上的困难，智能导览系统可以在编辑空间、使用空间时，为学生提供指导和使用指导，并提供问题的咨询与解答。此外，有关的功能模块要体现出学生的特殊需求，可以把学生经常使用的功能和相关的服务放在顶部，并在空间中及时、显著地显示出重要的信息。同时，该平台还必须能够实现多种终端的应用，以满足各种教学、资源、交流和工具的支撑。2.学习资源的个性化定制对学习资源的要