AI技术支持的网络教学平台设计研究

徐亚婷 何小倩

摘要：本文在介绍AI技术及网络教学平台的基础上，分析AI技术在网络教学平台中的应用现状及趋势，设计开发了一个AI技术支持的智能教学平台，并对教师端、学生端及后台管理端三个核心模块进行详细介绍，以解决教育教学中的现存问题，同时为后续研究者提供借鉴。

关键词：网络教学；平台设计；人工智能

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）15-0088-04

引言

人工智能技术推动了教学内容、教学过程和学习方式的转变升级，也促进了精准教学的开展，引发了新一代教学变革。[1]本文重点研究基于人工智能技术的网络教学平台搭建，以AI技术为基础，从课堂教学入手，设计并开发了涵盖整个教师教学及学生学习全过程的网络教学平台，以期为真实的课堂教学情境提供支持并为后续研究者提供借鉴。

AI技术及网络教学平台

1.AI技术

随着互联网技术的迅猛发展，人工智能技术突破了传统的教学模式开展、教学行为分析等的局限，实现了教育教学过程性数据的自动化、智能化分析，使得分析结果更加迅速、准确、真实。[2]目前，人工智能技术主要有四种应用形态，即智能导师系统、自动化测评系统、教育游戏以及教育机器人。[3]此外，如智慧系列产品—微课工具、纸笔课堂、作业平台、组卷工具等也是与教育教学融合的体现，能够改善教育教学中存在的问题。[4]

2.网络教学平台

网络教学平台属于远程教育平台的一种，它是指利用相关的软件技术，通过互联网实现远程与教育教学相结合的系统平台，主要面向教师、学生、教学管理者等，包含课程资源开发管理、教学支持服务、教学活动开展等功能。[5]网络教学平台的搭建能为教师、学生学习提供良好的基础，也能打破教学活动的时间、空间限制，以解决教学资源分配不合理问题。因此，大力开展网络教学平台的应用对提高教育水平有着重要意义。

3.AI技术在网络教学平台的应用优势

（1）取代烦琐劳动，提高教学效率

AI技术支持的网络教学平台是高效率的系统，可用于课上、课下多个教学环节，使课堂实施变得方便快捷，提高教学效率，增强学习的灵活性。

（2）开设资源课程，提供学习需求

平台专设资源课程模块，可供教师与学生参考学习，模块汇集了多个领域知识，能够拓宽教师与学生的知识面。

（3）数据获取分析，精准定位教育

在技术的支持下，教师和学生的课堂行为都能够以数字量化的形式被采集分析，如全面构建学生个人档案，为实现个性化教学打下良好的基础。

（4）智能评估

AI技术可以对学生的学习情况进行智能评估，以及时发现学生的问题和困难，为教师提供更好的教学反馈。

（5）智能辅助教学

AI技术可以为教师提供智能辅助教学工具，如智能题库、智能组卷等，以提高教师的教学效率和质量。

（6）互动式教学

AI技术可以为网络教育平台提供更多的互动式教学方式，如虚拟实验、虚拟仿真等，以提高学生的实践能力和创新能力。

AI技术支持的网络教学平台设计

依托课堂特征及AI技术的支持，笔者构建了一个集教师端、学生端、作业管理端、考试管理端及后台管理端为一体的智能教学平台。其中，教师端模块包括资源课程、个人空间、学生信息及评价反思四个主要功能区；学生端模块包括学习课程、个人空间、班级活动及小组协作四个功能区；作业管理端支撑学生的测验、练习等；考试管理端则支持学生的期中、期末考试；后台管理端支撑整个系统的运行和教育大数据的采集、存储、分析及决策。此外，还有相关的智能管理助手、多媒体设备等，平台框架如圖1所示。

1.教师端模块

教师端是智能教学平台设计与开发的基础，为教师提供了多种服务，其中包括资源课程、个人空间、学生信息及评价反思四个子模块。资源课程模块可以为教师提供合适的学习资源，以满足教师的日常学习要求；个人空间子模块主要包括教师的个人基本信息、学习课程、管理班级等；学生信息子模块包括学生的基本信息、学业成绩、学习状态、成绩分析表等；评价反思子模块能展示学生对教师的评价信息表以及教师的自我反思表，教师可根据反思记录调整教学方式、教学策略等，以满足学生的学习需求。

教师端的功能实现可体现在真实的课堂环境中，其中包括识别、点赞、点名、测验、互动等区域，具体功能及相应体现如表1所示。

教师端模块能够获取学生学习的各种过程性数据，而利用AI技术能够分析学生的任务完成情况、学业成绩等，并生成学生学习报告。教师根据该学习报告可以掌握每个学生的学习情况，便于对学生的学习过程进行实时监测与分析，以达到因材施教的目的。

2.学生端模块

智能教学平台学生端模块涵盖学习课程、个人空间、班级活动以及小组协作四个子模块。学习课程子模块包含个性化推荐、课程基本信息、学习兴趣选择等，学生能够自主选择合适的课程来学习；个人空间子模块包含学生的学习信息、收藏、相关资料、成绩等内容；班级活动子模块包含学生参与的集体活动、项目等，能够多人在线编辑，完成任务；小组协作子模块是指学生能够相互查看学习笔记、错题记录、分组情况等，能够有效提升学生之间的互动水平以及协作学习效果。

学生端的功能实现可体现在真实的课堂教学环境中，其中包括录像、签到、答题、评价等区域，具体功能及相应体现如表2所示。

学生端的功能模块是整个智能教学平台的关键部分，学生可根据平台中的各种功能部件辅助自己的学习，以达到与教师良性互动、与学生和谐交流的目的，并且能够提高个人学习动机、学习自我效能感及学业成绩等。

3.作业管理端

作业管理端的构成包括作业发布、作业提交、作业批改、作业评分等模块。

①作业发布模块：教师可以在该模块中发布作业，设置作业的截止时间、作业的提交方式、作业的评分标准等。

②作业提交模块：学生可以在该模块中提交作业。

③作业批改模块：教师可以在该模块中对学生提交的作品进行批改。

④作业评分模块：教师可以在该模块中对学生的作品进行评分。

针对作业管理端的防作弊设计如下：

①限制作业时间和次数。可以设置作业的开始和结束时间，以及每个学生可以提交的次数。这样可以避免学生在作业时间外或者多次提交答案。

②随机化题目。可以将题目随机排列，或者从题库中随机选取一定数量的题目。这样可以避免学生之间抄袭。

③检测作弊软件。可以使用专门的软件来检测学生是否使用了作弊软件。

④限制网络访问。可以限制学生在做作业时访问网络，避免学生在网上搜索答案。

⑤人工检查。可以要求教师或者助教对学生的答案进行人工检查，以确保学生没有抄袭。

4.考试管理端

考试管理端由考试管理系统、考试安排系统、考试成绩管理系统、考试监控系统等组成。

其中，考试管理系统是指对考试过程中的各项管理工作进行统筹规划和协调，包括考试计划、考场安排、监考人员安排、考生信息管理等；考试安排系统是指对考生的报名、选课、分班、编排等工作进行自动化处理；考试成绩管理系统是指对考试成绩进行统计分析和管理，包括成绩录入、成绩查询、成绩分析等；考试监控系统是指对考场环境和考生行为进行实时监控，保证考试的公平公正。

针对考试管理端的设计规则如下：

①具有完善的权限管理机制，确保只有授权人员才能访问和操作考试系统。

②具有完善的数据备份和恢复机制，确保考试数据不会因为硬件故障或人为破坏而丢失。

③具有完善的安全防護机制，包括但不限于防火墙、入侵检测、反病毒等，确保考试系统不会受到黑客攻击或病毒侵袭。

④具有完善的日志记录机制，记录所有考试操作和异常情况，以便后期审计和追责。

⑤具有完善的安全审计机制，对考试系统进行定期安全审计和漏洞扫描，以及时发现和修复安全漏洞。

5.后台管理端模块

后台管理端旨在管控整个平台的正常运行，以及收集教师端和学生端产生的各项过程性数据，并存储到固定位置，为精准地教和精准地学奠定基础。因此，后台管理端是平台的“全局掌控者”，聚焦于平台数据获取、分析和融合等环节，为整个教学过程提供一定的支持服务。后台管理端模块承担着教师端以及学生端的数据的获取、接收以及存储，它不仅可以及时对教师的教学提供修改意见，而且能为教学干预打下良好的基础。

总结

随着技术的发展和社会的进步，人工智能技术与教育的结合显然已经成为当前的主流趋势。目前，网络教学平台的构建逐步增多，通过平台可收集学生的学习数据，进行学情分析，为后期精准教学打下良好基础。需注意的是，在收集、处理和融合平台数据时，要确保数据分析的准确性和真实性，这样才能够更具有说服力。未来，还需要更加关注AI技术在教育中的应用，通过具体实践证实技术能够改善教育教学效果，即未来还需关注技术应用的相关实证研究。

参考文献：

[1]顾小清，李世瑾.人工智能教育大脑：以数据驱动教育治理与教学创新的技术框架[J].中国电化教育，2021（01）：80-88.

[2][4]赵丽，贺玮，王洋.人工智能支持的课堂教学行为分析：困境与路径[J].电化教育研究，2022，43（01）：86-92.

[3]梁迎丽，刘陈.人工智能教育应用的现状分析、典型特征与发展趋势[J].中国电化教育，2018（03）：24-30.

[5]汪海.基于云计算的网络教学平台设计与实践[J].电脑知识与技术，2018，14（08）：122-123+127.