智能技术赋能“四智”融合模式及其教学创新——以河南开放大学为例

季 丰，向春枝，2，范 颖，2

（1.河南开放大学 信息技术与数据管理中心， 河南 郑州 450046； 2.河南省远程教育人工智能技术及应用工程研究中心， 河南 郑州 450046）

一、引言

当前人工智能技术的发展日新月异，教育领域同样聚焦新型技术在教育实践方面的探索和应用。新时代开放大学需要培养适应社会发展，兼具专业知识素养的进取型人才，对学生的培养必须注重过程性、目标性等任务属性。随着教育领域高度聚焦信息化的融合发展思路，反转课堂教学、“双线”混合教学［1］、线上线下融合教学等突破常规的教学手段，在打破时空限制、学法单一、封闭场景的基础上，依托人工智能、数据筛选和数据分析技术［2］，衍生出新型教学改革手段。河南开放大学将智慧校园建设成果叠加、糅合、重构，形成以智慧教室为容器、智慧课堂为中枢、智慧云播为载具、智慧录播为外延的“四智”融合教学模式，服务于职业教育、开放教育和社区教育等多元化开放大学教学场景，实现教学内涵和教学驱动的社会价值，深刻把握融合式教学的无边界、破壁垒理念，串联学习、资源、评价的内在关系，使学习不再受知识体系限制，不再被教学边界束缚，增强了学习者的学习成就感和获得感。

二、“四智”融合模式的建设思路

在建设学习型社会和技能型社会的发展背景下，河南开放大学持续发挥自身办学特色，把握“互联网+教育”发展机遇，将高等教育、职业教育和继续教育等多种教学手段融合并举，而智慧型学习空间和教学生态的构建是实现数字化、智能化、多元化、融合化教学目标［3］的关键前提。河南开放大学以智慧课堂、智慧教室、智慧云播和智慧录播等基础智慧型设施为建设框架（如图1），在信息技术的加持下实现融合升级、结构重载，颠覆以往传统封闭的教学环境下教学手段单一、知识符号固化和学习资源粗颗粒的教学生态，结合过程化数据分析和新型学习能效指标，实现对“四智”融合教学评价的有效反馈。

图1 “四智”融合教学生态

（一）“四智”驱动线上线下融合教学空间

围绕智慧校园顶层框架建设的发展和技术融合升级，以实现线上线下融合教学为目标，充分利用人工智能、大数据、物联网和移动通信等现代主流技术，积极探索教育领域运用智慧型基础设施建设成果融合升级实现教学模式改革。通过对智慧教室、智慧课堂、智慧云播和智慧录播等平台设施进行适应性改造，打造跨时空、多场景、全过程的教学生态空间［4］，将课程实施的课前、课中和课后等三个过程全部融入教学生态中，引导师生成为课前设计实践共同体，为学生提供充分的空间和时间，完成内容导学和问题输出。

在课中阶段通过智慧云播的低时延、高并发和稳定性特点，将线上线下不同场景的学习者拉入教学空间中，实现不同地域的学习者共上一门课，并进行实时互动、课中探究、分组研讨、答疑解惑等教学活动。在课后阶段通过全过程数据分析，基于智慧课堂将课堂实施效果和师生评价数据形成个人课堂画像，对课程效果进行“一对一”学情报告推送，同时通过智慧录播平台将相关学习资源个性化推荐给学习者，将课堂持续伴随学生的课外生活，及时调整和纠正学生的学习状态。

（二）整合教学资源实现资源颗粒度细化

河南开放大学因其依托“互联网+智慧教育”的办学特色［5］，以开展终身教育为根本使命，同时开展职业教育和非学历教育，具备多样化的教学手段、多维度的教育视角，在远程教学和线下教学共同发展的同时，积累了大量音视频、文本文档、云课程等教育资源，得益于智慧校园建设的快速发展，已经建设了高职学习平台、高职扩招学习平台、非学历一体化教学平台、资源管理平台和视频管理平台等多种教学资源服务系统，而传统的教学模式和教学思路仅仅是将教学资源粗放处理，难以形成有效的个性化资源推送和各类教学资源间的多元融合应用。

在新形势下的教学场景中，师生可能处于不同时空和多样化的教学场所中，传统的教育资源全覆盖、无差别的释放方式已经无法满足师生细颗粒度教育资源分配需求，简单的资源指向性建设和教师单向课程录制难以提高资源可用性和能效。通过“四智”融合，将课前导学设计、课中教学互动和课后教学持续跟踪等全过程教学环节进行录制，通过后期剪辑制作生成完整的课内课外教学资源，形成师生资源建设共同体，根据全生命周期教学环节细化资源类型和服务对象，优化资源利用率和建设质量，做到资源颗粒度细化。

（三）建设“四智”融合模式下的教学评价

根据“双线”融合教学的教学情景和虚实结合的认知实践等课程实施特点，对河南开放大学多种育人形式开展融合式教学，改变以往纯粹远程教学和物理空间教学的情况，同时需要摒弃以往线下教学过程单一、课堂封闭、片段式数据支撑的课堂评价模式［6］，建设“四智”融合教学环境下的教学评价机制。

通过智慧课堂的过程数据记载进行多维度教学评价指标，在全过程教学数据分析的基础上，把握“教师—学生”两个主体在线上线下两种形式上的教学进度分析、教学互动成功率、认知程度分析、实践结果验证、资源占用情况报表等教学周期内的多种表现形式，将数据统计结果通过人工智能和大数据技术自动转化为指标模型结果数据，闭环“教—学—评”课堂环节，实时的教学反馈机制有助于改善教学环节设计和学生学习进度，充分发挥智慧督学监管效应。

三、“四智”融合模式的多样化教学实践研究

在人工智能、大数据技术不断融入教育教学体系的开放大学环境中，通过信息化教学手段，发挥技术赋能，实现开放教育、高职教育和社区教育的教学平衡和课程的顺利开展成为河南开放大学实践研究的关注点。将多种智能教学设施、智慧型教学环境［7］和基础教学服务平台通过人工智能技术的加持、重构和堆砌，联通数据流、串联业务流，形成“四智”融合教学空间，充分利用智慧校园建设成果并运用于多样化教学实践中，对宏观到微观、模糊到精确、认知到实践的教学过程进行研究分析，不断推进人工智能、数据分析等技术在教育创新领域的快速发展，助力河南开放大学同步发展学历和非学历教育，服务全民终身学习。

（一）依托“四智”融合，实现个性化教学实践

在后疫情时代，线上线下混合教学已成为新常态，随着教学模式的快速转变，随之而来的是问题和矛盾，受限于教学平台功能单一、线上交流工具缺乏规范性，多数教师和学生都未能完全摆脱传统教学方式的束缚，更多的是将教学资源和相关课程从线下搬迁至线上，无法真正实现全过程教学设计、师生实时互动和教学评价时效反馈［8］。河南开放大学在智慧校园顶层架构建设基础上，重构智慧型线上线下教学空间，通过构建“四智”融合实现高职教学、开放直播课和社区教育的跨时空、个性化教学模式。

“四智”融合教学实现“双线驱动”，通过线上和线下两种形式开展教学，打破传统“限定”和“控制”形式的教学课堂［9］，跨越了时间和空间限制，允许不同地域、不同阶层和不同程度的学习者参与到课堂建设和实施中，而线上和线下的教学叠加不仅仅是单纯的“1+1=2”，以智慧课堂、智慧教室、智慧云播和智慧录播为实现框架，辅以智能技术的数据串联和分析展示，最终将虚拟空间和物理空间充分融合，做到可控性和预测性的有机结合，使整个课程呈现出延展性和活跃化的特点。教学双方可以根据数据分析掌握的实际情况选择适合介入课堂的活动，自由选择何种教学资源和教学形式，根据课程进度和目标，以及教学内容，学习者自身认知程度等适时转变教学形式和互动空间，自然灵活且不突兀，使整个课堂周期显得流畅生动。

（二）智能技术采集多源数据，整合教学资源信息

在人工智能、大数据等技术的辅助下，经过系统集成和问卷调查等手段实现常规信息的数据采集，如学生基本信息、教师基本信息、课程信息、班级信息和教学设计与目标等，继而在“四智”融合教学环境中，依靠各类智慧型教学平台的实时教学数据获取，动态掌握师生在教学生命周期内的全部行为数据，如课程资源调度、教学方案实施、学生到课情况、师生互动数据和认知实践成功率等信息，通过对个体数据分析和集体数据分析，得出教学课堂数据分析报告，记录整个课程过程的教学环节和实践。

立足多源数据的过程性采集和各业务系统数据集成，师生授课全过程作为完整教学资源被存储记录，“四智”融合模式下的教学过程在个人分析报告和集体分析报告的指导下，实现有用资源的切片和整合，推进课堂活动情况、问题互动、教师答疑、个人分享资源和知识型题库等类型资源的分门别类归档存储，有助于资源颗粒度细化和同类型资源关联查找，借助本地资源库和云资源平台实现有效资源的存储利用。与此同时，整个课程执行过程既是实时教学行为，又是师生双方真实教育资源的生成和记录过程。

（三）多维度数据分析，助力高效学情反馈

对于多数高校和教学实体来讲，封闭课堂和传统教学思路下课程质量监督体系和教学评价机制，往往采取“教学督导—院系督导”两级监管模式，在人才培养和高质量办学的定位指导下，施行主体教学环节质量监督标准，依靠对教学进度完成情况、教学任务实施情况、教学大纲推进情况和学生课堂纪律表现等主要观察因素，结合考试成绩和学生评教情况，开展教学评价和学情分析。但是传统形式上的课程监督和教学评价体系缺乏灵活性和有效反馈，易受人为因素影响，尤其是教学新常态下，线上线下融合教学的实施，在非常规场所采用线上授课工具进行跨越时空的课程活动和师生交流，传统的课程监督和评价手段已难以有效反馈课堂实情。

“四智”融合教学环境下的过程性数据采集和智能化数据分析技术，从“教”和“学”两个主体出发［10］，使技术监督和过程数据记录渗透教育教学全过程，通过静态历史数据（学生基本信息、个人成绩情况和奖惩助贷信息）关联分析其潜在的课堂趋势、宏观把控认知偏向和个性教学需求等，根据实时动态数据（课堂接受情况、活动参与情况和问题记录信息）掌握学习者个体的微观课堂表现，如知识点掌握程度、课程兴趣点和教学参与情况等，作为个性化教学实施分析的关键因素。上述相关数据信息可以作为教学评价的参考指标，在静态数据和动态数据两个角度对多维度教学评价指标进行数据分析和研判，增强学情反馈的时效性，便于及时修正教学。

四、“四智”融合模式的特色与创新

在教育信息化2.0时代背景下，积极推进教育信息化已成为教育实施的核心要求，在线上线下融合教学新常态下，寻求线下课程简单搬迁至线上造成一系列不适应的问题解答，则是本文所关注的重点。“四智”融合教学模式在打破传统教学模式的框架下，实现了灵活多变的虚实结合教学，整合教学资源，解决个性化需求问题，提出了融合教学形式下的教学评价体系，消解了封闭空间下教学评价造成的教育壁垒。

（一）“四智”融合模式，解决教学生态环境封闭的问题

教学主体双方通过线上线下作为驱动形式，依靠“四智”融合技术框架，解决了线上教学形式单一、缺乏互动的问题，同时又避免了线下教学与线上衔接断层，资源分配不均衡造成好学生“一骑绝尘”、后进生“进退维谷”的尴尬局面，打破了网络隔离和教学空间封闭的情况，构建了师生互动、生生互动的弹性、灵活、高效教学空间。

（二）优化教学资源的颗粒度，解决线上线下教学资源个性化缺失问题

“四智”融合教学模式下，通过过程性数据采集和智能技术辅助，实现了教学过程记录存储，为后续的数据切片处理、资源分类归档和个性化资源关联提供了有力的支撑。将记录后的教学过程分类管理，通过智慧录播系统，提炼课堂答疑信息、师生活动内容、知识讲解内容等。针对学情预警分析挖掘个性化资源需求，通过关联查询在本地资源库和云资源平台中实现资源推送和知识共享。

（三）建立融合式教学评价指标，解决线上线下教学评价反馈偏差问题

立足融合教学新形态，传统教学评价体系已无法满足线上线下教学监督和时效反馈的需求，“四智”融合将教学过程和数据记录相结合，借助网络服务和大数据分析技术实时掌握教师、学生等课堂主体的教学活动行为，深层次渗透“教—学—评”这一课程闭环，掌握教学状态、学情变化和问题反馈，从宏观和微观两个角度分析判断教学质量，实时推送课堂报告和学情分析，以评促改提高课堂教学效率，有效反馈课堂质量和师生行为。

五、结语

在线上线下融合教学新常态下，国家和各级教育主管部门大力推进新教学模式改革，以课程实施为主阵地，将信息技术、互联网技术、人工智能和大数据技术等新型智能技术手段同教育体系相融合，打造适应时代发展潮流的融合式教学改革模式。“四智”融合教学模式立足教育新形态，通过将智慧校园建设内容进一步叠加、融合实现多功能、多形态和多视角的教学空间，打破时空限制对教学施加的局限性，细化资源颗粒度，重构教学评价机制。现阶段“四智”融合教学模式已经在河南开放大学实施，已经服务了7000余名高职在校学生、十几万分布于全国各地的开放教育学习者和全省各地市社区教育学习者。在下一步工作中，研究团队将侧重于如下研究：1.进一步开拓融合教学模式，实现“四智”融合同“国家智慧教育公共服务平台”的关联衔接，打造实践类课程和相关专业在线上进行可监控、可引导和实时评价的有效机制，提高融合式教学的完善性和

覆盖面。2.进一步深化融合教学评价机制，加强学业预警的实践效能，基于学业预警的教学改革分析同学生个人信息、生活信息和学工数据相结合，使“四智”融合教学数据不仅应用于学情分析，同样广泛应用于学生心理预警、健康辅导和德育工作开展方面，吸收更多数据来源，反哺教学评价，使其升级为学生轨迹行为画像，综合评判分析学生个人素养和个性化需求。