智能教学系统引导下的教学范式变革

卓晴君　邓立言

摘要：在目前全面推进教育信息化的关键时期，抓好应用是工作的重中之重。该文从端正教育教学思想；选准完备的工具理性和价值理性兼有的智能教学系统；转变教师角色；确立学生在学习中的主体地位；发挥智能教学系统的最大特色，采用个性化的学习方式等维度探讨了智能教学系统对促进学生自主学习能力的养成以及变革教学范式中的重要作用。

关键词：智能教学系统；教学范式；个性化学习；自主学习能力

中图分类号：G434 文献标识码：A

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提出到2020年我国要“基本实现教育现代化”。教育信息化是教育现代化的重要组成部分，没有教育信息化就没有教育现代化，而信息技术在教育教学中的应用水平如何，是体现教育信息化程度的重要标志。刘延东副总理在第二次全国教育信息化工作视话会上讲话中指出：“‘十三五教育信息化工作要强化深度应用、融合创新，大力提升信息化推进教育公平、提高教育质量中的效能。”杜占元副部长多次强调：“在教育信息化的建设与发展中，应用是教育信息化的根本目的”。形势发展说明，为全面推进教育信息化、促进教育现代化，极需“强化信息技术应用”。而信息技术在教育中最重要的应用是“智能教学系统”的应用，所以“强化信息技术应用”，首先要开展对“智能教学系统”的研究和试验。

一、应用智能教学系统变革教学范式试验的背景

经过多年来不懈努力，我国的教育信息化成绩斐然，不仅为我们带来了先进的技术、信息化的思想、方法和价值观，而且装备了丰富、完善的基础设施，这为教育信息化提供了重要的思想和物质基础，信息技术应用于教育教学也自然就成为大家所关注的领域。因而，近些年来出现了各式各样的包括“智能教学系统”在内的应用硬件和软件及其教育教学实践。

但是，在众多智能教学系统应用的实践中存在两个急需解决的问题：一是大部分的应用都停留在工具层面和技术层面，没有深入到教学思想、教材结构和信息技术与学科深度融合等方面的研究，因此未能引起教学范式的变革，更有甚者则应用此工具进一步强化应试教育和灌输式教学，完全失去了教育信息化的意义。二是应用方面缺少完备的智能教学系统，不少硬件软件等教学资源质量低下、市场杂乱无序。这样的所谓应用使得原本先进的思想、技术和基础设施没有派上真正用场，严重影响了教育信息化的进程。

鉴于此，我们立足于通过课题研究，应用完备的智能教学系统深刻改变课堂教学范式，达到信息技术引起教学领域革命性变化、大力促进学生综合素质提高的真正目的。

二、完备的智能教学系统的结构和特点

（一）智能教学系统和完备的智能教学系统的含义

对于智能教学系统到目前为止还没有一个确切的定义，从历史发展看，我们认为，智能教学系统是以认知科学为理论基础，综合利用人工智能技术、教育学、心理学、计算机科学等多门学科的成果而形成的一种通过互联网计算机技术科学合理地整合教和学资源，有目的地提供即时、有效、全面且有针对性的，对学生实施个性化教学的一套系统。

完备的智能教学系统具有集先进理念与操作系统于一体，兼有工具理性和价值理性双重性，具有常态化课堂教学型而非辅导型功能，提供尊重差异并满足多样性的个性化的学习方式和学材，拥有一套完整的能有效促进学生自觉主动发展、养成学生自主学习意识和习惯及提高学生自主学习能力的教学规范和支持系统等优势。我们课题研究的完备的智能教学系统是指爱迪乐智能教学系统（下同）。

（二）完备的智能教学系统的结构

它的结构有以下几个方面：

1.具有在一定理论支撑下的较为先进的教学理念

该系统以建构主义理论为基础，吸取其科学的教学理论的精华，强调学生是学习的主体，学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识的意义的主动建构，教师是学生知识建构的帮助者、促进者，而不是传授者、灌输者。据此，经过系统分析，优化组合形成一套以五种教学方式和六大学习能力养成为核心的教学理念。五种教学方式是：（1）个性化（Individualized）；（2）发现式（Discovery-based）；（3）交互式（Interactive）；（4）渐进式（Incremental）；（5）主体式（Learner-centered）。六大学习能力是：专注力、自信心、积极性、思考力、独立性、自识力。爱迪乐的名称即来自于上述五种教学方式英文单词的第一个字母组合成为的“IDIIL”的汉语谐音，也有“关爱、启迪、快乐”之意。虽然其中每一个理念皆非新创，但将其有机组合起来，形成合力，作为一个指导个性化教学的理论架构却是首创。

2.有明确的教学要素的角色定位

要对学生实施个性化教学，就要变革现有的教学范式。变革教学范式，“必需要全面协调教师、学生、教学思想、教学目标、教学内容、教学方法、教学环境（包括软硬件设备和信息技术）等各种教学因素的关系”。因此，特别要重新定位其中教材、教师、学生、技术等教学要素。该系统对这些要素的定位是：

（1）教材：教材的角色定位为学材，学材的作用是引导学生独立地、在互动中经过观察、探索、思考、分析、归纳等完全掌握新知的概念及技能和方法。

（2）教师：教师的角色定位为学习环境的创设者（包括学生个性化学习进度安排和课堂环境的设计布置等）、互動学习的引导者、学习状况的观察者和检查者、学习能力提高的促进者和学习成效的分析者。

（3）学生：学生是学习过程里的主体，要求树立自己是学习的主人的学习态度，自觉地通过探索、独立思考、判断分析、解决问题等过程、形成知识概念和掌握技能及方法。

（4）技术：技术负责优化教学过程，引领和促进教学变革。

3.有规范的学习流程和课堂流程

（1）学习流程的顺序是：入学学力评鉴测试→学业咨询→制订个性化学习的中长期学习计划→每周学习分析及个性化课程安排→实体教室线上学习+每日家庭作业→学业进阶评测→学习进度分析。

（2）课堂流程的顺序是：领取学材（学习单）、放置已完成的家庭作业→进入学习单学习（线上和线下学习、订正学习中的错误和写当日学习总结、精进工坊学习）→提交完成的课堂学习单→领取当周家庭作业。家庭作业需由家长过目、学生订正错误；然后交老师进行每周学习分析及课程安排。

4.有强有力的技术支持系统

为了精准实现个性化教学，本系统遵循理论架构的精神，紧扣“技术变革教学，优化教学过程”的角色定位，开发了六个互相关联的应用子系统和两大数据库。

（1）六个子系统：a.多媒体线上发现式学习与交互式指导系统；b.智能化学情分析与教学计划系统；c.教师培训及认证系统；d.激励学习系统；e.多媒体学材制作与管理系统；f.教务管理与支持系统。

（2）两大数据库：a.多媒体多形态教学资源库；b.多媒体发现式学材库。

六个子系统和两大数据库有机地组成了一个完备的智能教学系统。

（三）完备的智能教学系统的特色

该系统最大的特色是，全力服务于全面推进教育信息化和教育现代化。具体说来，相对于那些“工具层面、技术层面”特别是“强化应试教育和灌输式教学”的所谓智能教学系统，具有如下四个明显的特点。

1.先进的、完整的理论架构

（1）个性化、发现式、互动式、渐进式、主体式等五种教学方式的理念，体现了世界教育发展趋势，特别是个性化教育已成为时代的共识。

（2）五种教学方式的理念的有机组合将产生1+1大于2的效果，是理论应用上的一大创新。

2.明确、精准的目的指向

目的是行动的导向，目的精准才能保证行动不迷失方向。该系统的目的就是服务于教育改革和发展、服务于学生自觉发展成长这个大方向。

（1）遵循教育教学规律，全方位地变革教育思想、教学方法、教学内容、教学方式、学习方式和评价方式方法。

（2）育人为本，着眼于学生在情感态度、知识技能和自主学习能力等全方位的提高，为学生终身发展打基础。

3.理论与实践、技术与教学的深度融合

（1）五种教学方式的理念贯穿于教学过程的每一个环节，既优化教学，又引领和规范教师、学生的教和学的行为。

（2）技术已融入到教学的核心，在开发学材、变革教学、分析学情、根据不同学情提供不同学习策略和学习内容以及测试方案等等方面，技术都起着越来越大的融合作用。

4.全科式的可持续的智能教学系统

本系统结构的设置涵盖所有教学要素及教学全过程，适合所有学科的、可持续的（非片段的、碎片式的）个性化教学。目前，数学、英语两科可完成一年级至九年级甚至更高水平的学习任务。只要学习运用该系统的理念和结构，其他学科也同样能开发出供一年级至九年级用的学材。

三、智能教学系统教学实践

以下以湖南省郴州市高新区柿竹园学校初一年级为例说明智能教学系统引导下的教学范式变革。

（一）柿竹园学校初一年级的概况

该校位于城乡结合部，是一所九年一贯制学校。其初一年级很特殊，只有一个班。全班25名学生。去年参加全区小学毕业考试，没有一个合格。本学期初全班学生的数学学科水平：有2人为小学一年级水平，3人为小学二年级水平，18人为小学三、四年级水平，只有2人接近小学五年级水平。英语学科成绩更糟：在26个字母方面，只有10人的字母背诵和默写没有问题；其余15人，有的是发音错误，或是漏写字母，或是大小写分不清。总之，数学、英语两门学科，全班学生的实际程度是小学一至五年级都有，跨度之大难以想象。学生的学习习惯和学习态度之差也可想而知。这些学生的家长大多文化水平不高，多数对孩子的学习不抱希望。

为了对每一个学生的发展负责，迅速改变上述落后面貌，在当地教育部门的倡导下，在学校校长的领导和课题组的指导下，从2017年2月的新学期开始，数学老师卢老师和英语老师何老师在基于爱迪乐智能教学系统环境下对两学科课堂教学进行了大胆的变革试验。仅三个月，该年级创造出了自主发展个性化课堂教学新范式，彻底改变了灌输式的课堂教学旧模式。同时，学生的学习习惯和学习能力、学业成绩有了明显的变化。

（二）措施和成效

1.引导教师树立一切为了学生发展的观念和对所有学生施以无区别大爱的精神

应用完备的智能教学系统进行教学，是传统教学的一大转变，首要任务是转变传统教学观念，树立起与该系统相适应的先进教学理念，明确教学的本质是一切为了学生的发展，学生是学习的主体。为此，教师必须对所有学生施以无区别的大爱，耐心、热情地关爱所有学生，启迪他们自觉主动地发展，摒弃那种灌输式的只重视学习好的学生而忽视暂时处于学习困难的学生的错误做法。由于这个年级学生组成的特殊性，卢老师和何老师特别重视端正自己的教学理念，培养自己对学生的炽热情感。她们根据智能教学系统规定的教师职责，在课堂上始终保持着微笑，说话时轻声细语，适时地对学生进行鼓励、赞赏和嘉奖，充满对学生的关爱和信任，相信不论什么水平的学生都能学好。她们笃信陶行知的一句话：你的教鞭下有瓦特，你的冷眼里有牛顿，你的讥笑中有爱迪生。这种信任是老师对学生无差别的爱的最高体现。因此，在这个初一教室里，学生没有害怕，不害怕老师训斥、不害怕同学耻笑、不害怕自己不懂和不会，学生在爱的情意和安全感的籠罩下心情放松地学习。

例如学生邓某某，原是最捣乱的学生，逃课、顶撞老师、上课时大声喧哗，还吸引一帮同学围着他转。往往由于他的各种陋习，使课堂教学难以正常进行。当卢老师和何老师了解到，由于他的父母离异，缺乏关爱的情况后，给予了他特殊热切的爱，多次耐心地与他交流，并鼓励和引导他学习。他逐渐地接受了这份爱，开始转变了，不仅改掉了陋习，学习也有了进步，从学期初在一节课上一页课堂作业都完不成，进步到现在一节课上能完成五页作业，而且全部正确。更重要的是他用行动影响了以前围着他转的同学。这种爱的情意，像电一样传导到全班，使同学之间出现了学习中互相帮助的氛围。

共情与爱让初一教室里的师生、生生之间成为充满爱的情意的大家庭。这种和谐的人际关系是课堂上教和学成功的基础。

2.超越传统教室，创设智能学习环境，唤醒学生兴趣

梁启超认为：从积极方面说，教育事业全在唤起兴趣；从消极方面说，要十分注意不可摧残趣味。设置有趣的环境是应用好智能教学系统的要求之一。在这个教室里充满着趣味：环境是有趣味的，墙上贴满了学习醒示语（学习是自己的任务，学习时要自己思考，相信自己能学、大胆尝试、学习就变得简单了等等）；座位上是一人一机；特别是只有从多媒体发现式学材库中选出来的学材没有教材。学材结构顺应学生认知规律和学科内在逻辑，内容丰富有趣，有线上和线下两种，线下的学材不仅有文字还有图画，线上的学材除文字外还有录音、动画和游戏。即使对于不爱学习的学生，由于这种趣味的引导，使他们乐于坐下来尝试学习、进而专注学习。

例如学生罗某某，认为数学课枯燥无味，历来抵制学习数学，上课时经常睡觉。当她进入智能教学系统学习后，发现课上老师不再一味讲解，而是所有学习都在电脑上由自己操作进行，加上线上互动教室的内容丰富多彩，抽象的概念变得易于理解且富有趣味性，由此激发了她学习的兴趣，成为勤奋好学的一员。又如原来连26个英文字母都默写不出来的王科，跟着智能教学系统学英语后，在读音上有很大进步，敢于开口读出来，从而增强了自信心，对学习英语的兴趣越来越高。有时他还会把在电脑上学到的自己总结的发音规律应用到书本的单词学习上。

兴趣是学生学习的基本动力。有了兴趣，在教室里才能激发起学生处在主体状态、真学习状态，取得有效学习的结果。

3.采用一人一案的个性化学习方式

不同于传统教学规定的齐步走模式，这个教室里的学习内容安排全是个性化的“一人一案”。

首先，整个班级的学习不是一个起点，有的起点高，有的起点低。在学期初，根据智能教学系统的教学流程，老师利用教务管理与支持系统内的学力评测量表（含有六大学习能力及数学、英语两科能力分析评测指标），对学生的整体学业成绩和学习能力进行一次测试。根据这个测试结果，确定每个学生学习的起点和学习任务（称派课）。这样可以使每个学生在原有基础上踏踏实实地进步、快乐地学习，使每个学生都能获得学习成功的体验，不至于出现跟不上班、丧失学习信心的情况。

其次，每个学生的学习进度不一样，有的学得快，有的学得慢。一周派课一次，根据一周内每个学生的学习进度递增学习任务。这样，使不同学习进度的学生各得其所，学得快的学生学习程度越来越高，学得慢的学生也能循序渐进。避免了“吃不饱”和“吞不下”并存的传统教学困境。

例如学生刘某，现在是班上学习最好的。但她偏科严重，不爱学数学。派课时卢老师不断地针对她的数学知识漏洞分配学习内容，使她现在的数学程度已经快赶上初一的水平了。在英语方面，最初，她读图像词速度很慢，一节课只能读完一张纸作业，现在一节课已能完成读和拼写四张纸作业。又如廖某某，是班上学得慢的学生，学期初她竟误认为99的下一位是999，经过不断地根据她的实际派课，现在她能不用手指完成两位数的加法计算。

在“一人一案”的智能学习系統帮助下，因材施教与分层教学成为可能，个性化学习变得异常轻松。

4.运用标准化操作流程，促进学生自主学习能力的形成

教育的本质是促进人的发展，人的自觉主动发展应成为教育的主要价值追求，培养学生自主学习能力是实现上述教育主要价值追求的重要组成部分。在这个智能教学系统里，有一整套培养学生自主学习意识、自主学习能力和自主学习方法，从而使学生真正成为学习的主人的操作流程。

首先，上课铃响，学生一进入教室门，第一件事就是在文件筐中拿取自己的学习任务单，然后入座。这项动作就意味着，我是学习的主人，我自己的学习开始了。

其次，全体在轻音乐和老师提示语（身体坐直、下巴后缩、闭眼、肌肉放松、呼吸均匀、呼气、吸气等）陪伴下静坐3分钟，放松了心情以后，学生便各自打开学习任务单学习。任务单上有指导学习的引导语，看完引导语后便各自完成单上规定的学习任务。

第三，在完成学习任务过程中，老师在课堂上巡视、观察、抽查、指导、点拨。学生遇到困惑询问老师时，规定老师不能直接解答或长篇大论地讲解，而是要以各种方式启发学生、提出问题引导学生，由学生自行找出解决困惑的答案。同时，学生在完成学习任务过程中可使用多媒体线上发现式学习与交互指导系统，以解决学习中存在的问题。例如，在学习英语的语音、语调时，线上有录音、停止、录音记录、提交、重播、后退、往前等多项设置，学生可根据学习需要点击某项设置，直到学习圆满完成任务后点击“提交”即可结束学习。

第四，学习单上的任务完成后，有自评环节（既有纠错系统也有激励学习系统），先由学生在网上自评并自行记录下来，然后提请老师评判。

第五，下课前，学生要用三言两语写出本节课的总结：学习上有哪些进步和收获。

最后，下课时把自己的学习任务单放回文件筐同时取走家庭作业后离开教室。课后老师将学习任务单上的有关信息输入学情分析与教学计划系统。

这套流程使学生较快递提升了学习能力。例如学生王某某，数学实际水平是小学二年级，本学期开始的学习任务单上规定他从两位数减一位数和两位数减两位数学起。在这套流程的熏陶下，他的专注力大大提高，在一节大课上用45分钟就完成了学习任务，包括他在网上自评和改错的时间在内。当获得网上激励学习系统的评语上出现“真棒”两字时，他伸出了两个手指、嘴喊“Ye”！愉悦之情溢于言表。他利用下课前的25分钟玩起了“数学游戏”——“精进工坊”（网上专门设置的进一步增进知识和提高能力的栏目，存多媒体多形态教学资源库中）。在这节课的总结中他写道：“我学会了两位数减法”；在6项学习能力的自评中除1项写8分，其他都写了满分10分。现在他的专注力越来越好，碰到难题会自己先想一想，尝试着先做一做，通过自己的思考探究出方法。目前他的两位数乘除法计算速度很快，正确率很高。

整个流程的安排，自始至终体现了“一切为了培养学生自觉主动发展”的教育价值观、学生是学习的主体的学生观以及以培养学生自主学习为目标的学习观。

5.采取三个“解放”策略，使学生达成行为习惯、道德品质、知识增长与能力提升的有机统一

一是使学生从依成绩论高低的不公平的待遇中“解放”出来。在这个年级，每个学生都是被充分尊重和关爱的对象，特别对在品行和学业上暂时后进的学生给予特殊关怀，使所有学生都能保持着自己的尊严，怀着兴趣、带着情感、享受着精神上的愉悦在学习。这有力地提高了学生学习的积极性，促使他们养成正确的学习习惯、端正的学习态度和学习动机。

二是使学生从被动被灌输的束缚中“解放”出来。在学习过程中，学生能自由地支配自己，一步一步往下学，对薄弱环节还可以重复学习多遍，直至学会为止；一人一学习单、一人一学习进度，各自有不同的学习任务。这促使学生们加强了学习上的个人责任感，并提高了他们独立自主和探究新知的学习能力，满足了他们个性发展的需要。

三是使学生从老师评价一锤定音的框框中“解放”出来。通过每堂课自评环节的设计与实施，由学生自己批改作业，不仅能看到自己的进步与不足，而且能知道错误在何处、如何改正并能立即予以纠正。这有效地培养了学生的学习自信心、反思能力、批判精神和正确判断自己的能力（自识能力）。

由于上述三方面的“解放”，使该年级学生的品行、学习能力和学业成绩都有了飞速提升。例如：除上述邓某某在品行、学习能力和学习成绩方面都有明显进步外，还有彭某某，原来是满嘴脏话，纪律散漫，不交作业或敷衍作业，现在已不再说脏话，而且懂礼貌，认真做作业了。更多的学生像陈某那样，已习惯于不依赖老师指点，而靠自己动脑思考、发现解决问题的办法，他们认为这是最为开心的事。

截止到五月底，在数学学科方面，已有2人接近初一水平；2人达到小学六年级水平；19人达到小学五年级水平；2人达到小学三年级水平。在英语学科方面，已有2人能接受初一教材；2人进入学习短元音区分及含有短元音单词的拼读阶段；8人进入学习26个字母分别为首字母单词的发音、字母在词首的发音、归纳出同一个字母几种不同的发音阶段；4人已完成掌握26个大写字母包括发音、书写，建立符号与图片的联系阶段；9人尚处在向上述4人已完成的学习阶段前进。对比学期初的状况，这是何等明显的进步！

6.要求教师与学生共成长

在改革试验开始时，课题组明确对老师提出了具体要求，除了要按系统规定的教师职责履行职务外，还要求老师认真学习系统的理念、策略、技术等各个方面，并要求撰写教学日记或教学要事录，适时总结经验、撰写论文，以与学生在教改试验中共成长。由于老师们的勤奋学习和艰苦努力，仅仅三个月，卢老师和何老师与学生一起获得了可喜的发展。

首先，提升了他们的职业道德水准。老师在试验中努力学习并积极践行無差别地爱所有学生、公平地对待所有学生，使老师的职业道德基本素养、身为人师的基本品质得到升华。

其次，端正了他们的教育教学理念。使她们加深了对教育的本质是以育人为目的、以学生的发展为宗旨的认识；加深了对教与学关系的认识；特别是加深了对学生是学习的主人身份的认识，以及对提升学生自主学习意识、自主学习方法和自主学习能力对学生健康发展重要性的认识；加深了对老师是学生学习的组织者、指导者、引领者身份的认同。

第三，提高了他们的专业水平包括理论水平、执教水平、信息技术水平和开展科学研究的水平。比如，在现代学习理论方面，他们懂得了：学生的知识学习必须与学生已有的认知结构建立有意义的联系；必须通过学生的自我建构；必须伴随着学生的积极体验和情感；必须由学生自行进行反思和调整等。他们还懂得了：激起学生学习积极性并获得有效学习的因素有：充满爱的情意的和谐学习环境；适切而科学、有趣的学习内容；多种多样的学习方式方法；及时能得到老师和同学的启发性指导和帮助；学习评价的多样性和激励性等。在教育心理学和教育学理论方面，对教育的本质、课堂教学的本质、学习能力及其结构等等的认识也获得了提高。

通过对智能教学系统的应用，对“互联网+”教育的意义有了实际的体会和认知。在上述理论指导下他们执教实践的成效明显得到提升。应用互联网的信息技术水平也有明显进步。对开展教育科学研究的意义及如何开展等在实践中获得了认识的提高和实际操作的训练。老师们上述专业水平的提升是柿竹园学校初一年级产生变化的重要保证。

四、启示

柿竹园学校上述课改试验的成功，使我们得到以下重要启示：

一是具备完备的智能教学系统，才能有效变革整个教学范式，重构整个教学领域的各要素（教育教学思想、教学内容、教学方法和手段、学习方式、教学评价、教学环境、教师职责等），真正做到使信息技术引起教学领域的革命性变化。

二是正确的教育教学理念是成功的灵魂。无论是作为装备的智能教学系统，还是作为地区教育局长和学校的校长、老师的一项课改试验，都必须要由正确的教育教学理念来引领。没有正确的教育教学理念的引领，智能教学系统将成为只有工具理性的技术系统，将把课改引导到错误的道路上去。没有正确的教育教学理念的引领，领导能力再强的校长和局长以及业务能力再强的教师，不敢也不可能在应试教育仍大行其道的今天大胆地创造性地利用智能教学系统进行课改试验，以利于学生的发展和国家教育事业的兴旺。所以，在当今全面推进教育现代化、教育信息化的关键阶段，尤其要强调端正教育教学思想的重要性。