高校智慧教学系统建设探索与实践

王立新,田荔枝

(1.安阳师范学院 网络与教育技术中心, 河南 安阳 455002;2.郑州商业技师学院, 河南 郑州 450100)

0 引言

随着教育部《教育信息化 2.0 行动计划》的不断推进,智慧教学在高校的应用也在不断地拓展、深入,各高校以教学改革为导向,积极开展人工智能技术与高校教学目标的融合发展,充分依托大数据智能化数据分析、管理、互动反馈、可视化窗口等技术,积极开展智慧教学系统的建设。由于各高校在学校发展定位、人才培养定位、校风、学风、学科建设、专业设置、教学水平等方面存在特殊性与差异性,所以,智慧教学系统的建设也要充分考虑与本校特色的融合,才能充分发挥其对教育教学发展的支撑作用。当然,在这个过程中,相应地优化变革传统教学模式、升级更新基础设备设施,也是必不可少的。只有这样才能做到系统、设备、教学三者的高度融合,使智慧教学系统建设不流于形式,真正成为有效的辅助教学管理工具的必有之路。

1 智慧教学的涵义和特征

1.1 智慧教学的涵义

智慧教学是对传统课堂学习进行反思,以学习者学会学习为核心,以智慧学习的全过程为重点,整合多种学习方式,突破课堂空间限制,灵活学习时间,拓宽知识获取渠道,丰富评价方式,加速学习者能力形成。智慧教学其特点是突出了学生作为教学主体的地位以及提高了教学各个环节的信息化,可以说智慧教学系统是教学和现代化信息技术进行深度融合的产物[1]。

1.2 智慧教学的特征

1)教学数据化。将互联网等信息技术应用于教学时可以借助其在信息收集、存储、整理以及分析等方面的强大能力来提升教学管理的数据化发展。也就是说教师在开展教学活动、组织教学内容时需要根据学情数据来进行优化,而不是千篇一律照搬之前的模式和方法。因而这些智慧化的教学系统必须具备强大的信息收集、分析、统计和展示的能力。

2)反馈实时化。传统教学模式常常因为时间和空间方面的限制将学生和老师之间的教学反馈割裂开,这一现象尤其体现在课前预习和课后复习阶段。智慧教学系统可以借助互联网软件的实时沟通功能来促进师生之间的教学互动,从而可以让学生更加快捷、及时地向老师反馈在学习中遇到的问题,而老师也可即时地指出学生在日常学习、作业以及考试中暴露出来的问题。

3)互动立体化。传统教学模式将学生和老师之间的互动限制在课堂上的几十分钟之内,且一个学生提出问题就会导致其他学生都必须停下来。智慧教学系统的应用可以让老师通过文字、语音、视频等方式与学生之间进行一对一互动或者一对多互动,而且移动硬件设备的普及可以让学生和老师之间在更加宽泛的时间和场景下进行互动,因而教学互动的形式、时间、场景和内容等都得到了全方位的扩展和提高。

4)资源丰富化。智慧教学系统中可以将视频资料、语音资料、图文资料等便捷地推送给每一个学生,因而学生在这种教学模式下可以更加快捷地获取各种类型的教学资源,提升和巩固其综合能力。

2 智慧教学系统建设

可视化的智慧教学系统能为高校课堂教学质量的提高带来事半功倍的效果。通过可视化的智慧教学系统建设实现教学视频常态化录制与大规模直播,提升教师教学能力,加强课堂监督制度,开展教师教学质量评价,将学校建设成为智慧化、数字化、信息化统一管理的高校。为整合学校的优质教学资源,推进基于课程的互动教学内容建设,通过建设网络教学实时录播系统,完善课程建设过程性评估与教学质量监督管理和精品课程评估,从而减轻教师课程建设强度,加强互动交流,倡导自主学习,培养创新型人才。同时,通过建设可视化的教学质量监控系统,将课堂大数据分析系统融入教育录播中,基于人脸识别等人工智能技术,用高清摄像机将教学过程中真实、自然的教师与学生的学情数据实时捕捉,结合实际教学现状与需求,进行多维度标签化的的数据分析,最终将非结构化数据标签化输出,实现教师教学评估、学生学习评测、教学管理决策支撑等功能。通过数据图表的方式将教学环节中的教学数据可视化还原在云平台中,并可与教学资源进行关联,及时掌握、跟踪和处理相关数据,这些数据是学院和教师进行教学质量监控的必要前提,从而使学院、教师、学生及时获取教学过程的各种反馈信息,大大提高教学质量监控的时效性。

制定各学段各学科课堂信息化教学模式与方法指导,组织学院、教师利用网络教研平台系统开展网上即时的教研活动,提高教师智慧教学系统信息化教学能力,促进课堂多媒体录播教学的应用,实现每学段学科打造各种不同课型的精品课程的教学视频资源。尤其在当前,新科技创造了新产业、新业态和新模式,网络和数据技术彻底改变了各个领域的工作内容、方法和形式,各行业数字化、智能化发展势头迅猛。基于上述背景进行专业课程信息化改造,培养人才的信息技术能力,对于专业人才的培养就显得尤为重要[2]。显然在传统教学课堂中,无论是教学形式还是教学内容,专业及课程的数字化、智能化很难得以体现。长期以来的传统教学模式无法有效支持新时代高校应用型人才培养的需求。智慧教学系统下的泛在学习模式,很好地实现了现代信息技术与优质教学资源的融合;教学与学习相结合的翻转教学模式可以有效弥补统一课堂教学的不足,从而提高学生学习的自主性、主动性、创新性等。

3 智慧教学系统具体实践

该研究依托可视化智慧教学系统,建立并完善了高校常态化数字课程,提供丰富的网络学习资源,促进学生自主学习。在具体实际教学中,选取三个班作为实验对象,根据学生的多元智能个性特征分组,通过移动端智慧课堂系统,实现课前预习、课中课堂教学互动、课后教学资源点播,通过平台课前课中课后数据打通,实现智慧教学、资源共享。

1)课前预习:课前采用Kolb学习风格量表对实验班学生风格进行问卷调查,根据组内同质、组间异质的原则,以学生学习风格倾向为基础,每班分成8～10个学习风格合作学习小组,小组成员每个人都有明确的职责和角色;教师通过移动端智慧课堂把课程资料和课程计划同步给班级的学生,学生有计划对课程进行预习。

2)课堂五环节:合作讨论、互动释疑、练习巩固、评价反馈、总结梳理。在课堂环节,小组进一步就布置的学习任务开展讨论;把讨论结果写成报告,制作成PPT课件或概念图、情景剧。同时可以实现智能高清直播录制、智慧课堂学生互动交流讨论、跨区域互动课堂。尤其是AI赋能,通过AI系统和算法内嵌到智能摄像机的方式,就能够实现对师生课堂行为跟踪以及智能识别前排学生就座率和抬头率。对教师课堂情况有客观性的判定,对督导教学和教师能力发展进行助力。

3)以互联网为基石,打造适性的体验式教学模式。在实体课堂中加入数字化的智慧教学模式,使学生从教学内容现实感受中,形成自己的知识框架,除用情境案例和角色扮演等体验式教学模式外,将移动互联网和体验式教学结合起来,营造和谐宽松的学习氛围。

4)依据大数据分析和探究适性教学模式的有效性。通过可视化智慧教学数据进行统一分析,包含各区域主校区分校区占比数据、教室使用数据、教师教学数据、学生学习数据、设备管理运行数据、教学资源数据等通过智慧教学可视化管理运行平台进行大数据统计分析,辅助教育管理者对教学教研、教学质量评价评估、教师自身发展、学生学习培养提供有力依据。

4 智慧教学系统在高校教学过程中的应用再认识

当前,智慧教学系统所倡导的“互联网+教育”模式已成为主流的发展趋势,而未来教育则要求将信息技术和传统专业教学相结合,以更好应对新经济、新技术、新思维理念下对教育培养模式提出的新要求。尽管智慧教学系统在高校中应用已经非常广泛,但是应用效果仍需提高,目前仍存在被动应用、低水平应用的情况,甚至在某些方面对智慧教学系统的理解还存在一定的误区。基于当前高校教学过程与智慧教学系统的融合情况,需从四个方面对智慧教学系统的应用进行再认识。

1)智慧教学系统并非完全脱离或替代传统教学,而是对传统教学的转型升级。传统教学是由物理环境、文化环境和师生关系构成的课堂生态系统,更多依赖于物理环境中面对面的互动性与沟通效果来提高学习参与性、投入度与专注度。智慧教学系统的应用,帮助教学过程在现有物理环境的基础上,利用云智能学习平台和智能硬件技术,赋予“教室”智慧特点,创造一个融合物理环境、虚拟环境和文化环境的无处不在的学习环境,支持精准性教学和个性化学习,注重提高和全面发展学生的核心素养。因此,智慧教学系统并非完全脱离传统教学或是对传统教学的替代,而是对传统教学的转型升级。智慧教学系统通过提供支持教与学的物理环境与虚拟环境的随机变化,切实做到泛在学习;通过加强虚拟环境下的师生交流、生生交流,提高课堂参与度;通过推动由以教为主转变为以学为主的课堂教学方式的改革,有助于学生学习能力的培养。智慧教学系统中数字化手段的融入,提升了传统教学中师生互动、交流的效率以及对传统教学中空间、时间限制的突破。

2)智慧教学系统并非只是将授课内容超文本化或数字化,而是一种综合性的网络化、智能化的教学模式。很多应用智慧教学模式的课程,首要任务是完善相关的电子资源。但是,认为只要电子教学资源完备,就相当于开展智慧教学,这种认知是非常片面的。电子教学资源只是教学的载体,相当于传统教学课程的教材及学习资料等,只不过在智慧教学过程中,传统教学过程中的学习资料实现了电子化,且电子资源的形式和内容是多样的,更容易获得整个教学界的优质资源。但是这些只是开展智慧教学的基础,智慧教学强调的是运用一系列现代科学技术手段进行课堂教学,更是一种综合性的网络化、智能化的教学方式[3]。我校可视化智慧教学系统,就是由平台、现代化技术以及终端等构成的系统性的教学体系,其基于超文本化的教学内容、结合智能化的教学信息处理和网络化的教学信息传输,共同促成对终端学习者的便利化、高质量教学。

3)智慧教学系统并非只服务于教学交互的界面,更关注对学生学习情况的监控和管理,形成对学生学习行为的“数字画像”。智慧教学的一个重要特征是“数据驱动”,其智慧教学过程的实现并非只是教学过程的数字化,更多涉及对教学效果的监控与反馈。与以往只注重知识掌握和应试技能提升的学情反馈不同,智慧教学通过对学生学习过程的全程监控,以可视化的方法呈现学生成长的过程和全貌。智慧课堂的数据展现了学生学习过程中的各种表现,反映出学生学习时间的分配、课程参与度的高低、学习频率以及学习效果等等,通过数字化的形式形成学生学习行为的“数字画像”。教师通过分析学生课程学习数据的记录,跟踪分析学生的兴趣方向,掌握学生的课堂学习状态并有针对性地教学辅导。除此之外,智慧教学的数据还可以帮助教师更好掌握自身教学过程中的表现,进而通过不断修正、完善,提高教学质量;还通过展示学习行为和学习成绩之间的关系,让学生“看到”付出和回报之间的关系,从而增强他们对学习投入的愿望。总体而言,智慧教学将教学过程、教学效果以及相关构成因素以可视化的方式展现出来,既帮助教育的实施者和管理者有了评判和改进的依据,也对后续教育改革、创新以及提高教育质量提供了着力点。

4)智慧教学系统并非只是局限于教学过程的数字化、便利化,更要为未来数字人文在各专业中的应用做好铺垫。数字人文是指为人文研究创造新的数字研究途径和方法,在“基础数据”层面实现真正的跨学科协作,以“实践性”的科学方法创建新的数字人文教学模式。各专业数字人文的教学范式应该有更丰富的内涵,包括基础层面对教学过程的支撑,利用数字化平台关注学生对课程学习情况并形成有针对性的教学管理;技术层面利用数字化融入改善教学环境及深化教学内容。狭义地说,智慧教学系统确实就像是一个人工智能助手,对教与学的过程提供很大便利化,让教师从收集备课资源、掌握学习难点、讲解抽象知识、考试阅卷等重复性工作中解放出来,把更多精力投入到教学创新和提高教学质量上。但是未来所有课程的数字人文含量将会进一步提升,尤其对应用型课程而言,数字人文对教学过程、教学内容及教学模式的改变将会是全方位的。智慧教学系统通过推进教与学的信息化、网络化、智能化改造,为未来数字人文在应用型专业中的应用做好铺垫。

5 结束语

基于高校深化教学改革的进程及发展需求,梳理了“云+端”为主要架构的智慧教学系统的应用情况。目前智慧教学系统已经成为高校推动新建设的重要技术支撑,对于助推实现专业和课程的培养要求及培养目标起到非常重要的作用。但是通过梳理也发现,目前智慧教学系统在应用过程中也存在诸多不完善的地方,包括对智慧教学系统在认识及应用上存在的一些误区,比如将智慧教学系统的作用过分夸大,认为是对传统教学的完全替代;或者对其应用存在局限,将其看作只是将授课内容超文本化或数字化;或者只是应用于教学交互的界面。总体而言,智慧教学系统夯实了“互联网+教育”的建设理念以及“以学生为中心”的教育理念,未来教学过程中,必须更充分地认识智慧教学系统的应用特点,更深层次地挖掘其应用潜力,才能更好地应对人才培养所面临的挑战。