以AI賦能開放大學(xué)課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)

陳藝嵐?趙宇丹?劉婷婷

“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”綜合運(yùn)用遠(yuǎn)程教育、人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的最新理論和技術(shù)，研究開放教育領(lǐng)域課堂教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督與評(píng)價(jià)的信息化實(shí)現(xiàn)方法，豐富了開放大學(xué)質(zhì)量保證體系的研究成果。

關(guān)鍵詞 人工智能 課堂教學(xué) 智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng) 開放大學(xué)

2020年10月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)了《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》?！斗桨浮芬蟆俺浞掷眯畔⒓夹g(shù)，提高教育評(píng)價(jià)的科學(xué)性、專業(yè)性、客觀性”。廣州開放大學(xué)認(rèn)真落實(shí)《方案》要求，投入信息化項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)與合作單位共同研制開發(fā)“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”，以AI人工智能推動(dòng)課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)朝智慧化方向發(fā)展，完善適應(yīng)大規(guī)模辦學(xué)需要的開放教育人才培養(yǎng)質(zhì)量保證體系。

新型開大急需與時(shí)俱進(jìn)的智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)

廣州開放大學(xué)是一所以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐，以線上線下相結(jié)合為主要教學(xué)形式的新型大學(xué)，辦學(xué)體系規(guī)模大，開設(shè)專業(yè)多，課程復(fù)雜多元。在這樣的辦學(xué)背景下，學(xué)校的課堂教學(xué)采取面授和直播兩種手段，課堂數(shù)據(jù)包括音頻、視頻、圖片、文字等形式，具有跨區(qū)域、跨時(shí)段、非結(jié)構(gòu)、數(shù)量大、多樣性強(qiáng)、價(jià)值密度低等特點(diǎn)。如果僅僅采取傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式，以人工的方式隨堂現(xiàn)場(chǎng)聽評(píng)課或觀看視頻方式遠(yuǎn)程聽評(píng)課，再通過人工發(fā)放和回收評(píng)課表進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，其工作效率和評(píng)價(jià)效果均難以滿足辦學(xué)需要。由于缺乏數(shù)字化記錄和智能化數(shù)據(jù)分析的支撐，學(xué)校的教學(xué)督導(dǎo)工作難以提升，教學(xué)質(zhì)量難以提高。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人工智能與教育深度融合，AI讓覆蓋廣、常態(tài)化、客觀性強(qiáng)的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)成為可能。由此，廣州開放大學(xué)結(jié)合辦學(xué)體系和教學(xué)運(yùn)行的實(shí)際情況，經(jīng)過多方論證和迭代開發(fā)，建成一套利用AI人工智能技術(shù)，開展常態(tài)化、規(guī)?；u(píng)價(jià)課堂教學(xué)的“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”，并在 1年的測(cè)試后，正式全面運(yùn)行。

“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”創(chuàng)新構(gòu)建了課堂教學(xué)質(zhì)量控制規(guī)則，滿足自主定制、自行監(jiān)控、彰顯個(gè)性化等需要。該系統(tǒng)擁有機(jī)器評(píng)價(jià)和專家評(píng)價(jià)一體化功能，通過采集音視頻數(shù)據(jù)對(duì)各種復(fù)雜多變對(duì)象實(shí)行監(jiān)控和評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域/時(shí)域的高質(zhì)量常態(tài)化課堂教學(xué)監(jiān)督與評(píng)價(jià)，大幅提升了工作效率；驗(yàn)證和深化智能評(píng)測(cè)，使學(xué)校從傳統(tǒng)聽評(píng)課跨越到AI課堂大數(shù)據(jù)分析與人工聽評(píng)課互融的階段。

全面設(shè)計(jì)“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”

理念方面，“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)源于中國(guó)傳統(tǒng)文化的知行哲學(xué)，吸收了ELT、4MAT 等學(xué)習(xí)理論中富有啟發(fā)性的觀點(diǎn)，提出了可應(yīng)用于人工智能分析的學(xué)習(xí)發(fā)生知行模型。學(xué)習(xí)發(fā)生知行模型將內(nèi)在學(xué)習(xí)認(rèn)知過程與外在可觀測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，融合國(guó)際上弗蘭德斯互動(dòng)分析系統(tǒng)、IRE、S-T等多種教育分析方法，提煉出人工智能可實(shí)現(xiàn)的量化評(píng)價(jià)指標(biāo)，覆蓋課堂思維方式、教學(xué)風(fēng)格等以往無法定量分析的重要特征，創(chuàng)制了基于課堂結(jié)構(gòu)的多模態(tài)的科學(xué)分析工具，使課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)的分析和結(jié)論具備本土化、易理解的特征。

實(shí)踐方面，“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”綜合運(yùn)用聲紋識(shí)別、語音識(shí)別、視頻分析、自然語言處理等技術(shù)，評(píng)測(cè)教師課堂語言的情感、語速、想象力、信息量、語言凝練度等要素，輔以師生思維和互動(dòng)交流的特征分析，從而構(gòu)建了基于人工智能技術(shù)支撐的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)（如圖）。

基于學(xué)習(xí)發(fā)生知行理論、IRE、知識(shí)圖譜、弗蘭德斯互動(dòng)分析等現(xiàn)代課堂教學(xué)評(píng)估評(píng)價(jià)教育理論，“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”形成重要的分析維度，對(duì)課堂教學(xué)特征（指與教學(xué)過程直接相關(guān)的語音、視頻、教學(xué)資源和軟件數(shù)據(jù)等決定性因素）進(jìn)行準(zhǔn)確深刻的透視。根據(jù)主體教學(xué)結(jié)構(gòu)理論和第三代教學(xué)活動(dòng)理論，“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”構(gòu)建了教學(xué)結(jié)構(gòu)與教學(xué)活動(dòng)評(píng)價(jià)矩陣，前者包括“教師主導(dǎo)”和“學(xué)生主體”兩種結(jié)構(gòu)，后者涵蓋“組織調(diào)控”“認(rèn)知思維”“情感交融”“目標(biāo)達(dá)成”4項(xiàng)活動(dòng)，進(jìn)而依據(jù)評(píng)價(jià)矩陣研制形成更加完整的廣州開放大學(xué)7個(gè)領(lǐng)域的評(píng)價(jià)細(xì)項(xiàng)，每個(gè)評(píng)分領(lǐng)域分別對(duì)應(yīng)人工智能技術(shù)可實(shí)施性的分析模型。通過可擴(kuò)展的課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)模型，課堂音視頻和其他教學(xué)數(shù)據(jù)被結(jié)構(gòu)化、模型化處理，并從課堂思維激發(fā)、課堂師生互動(dòng)、課堂支撐支架等方面提供量化指標(biāo)，捕捉和分析隱性信息，與人工聽評(píng)課的質(zhì)性評(píng)價(jià)互為補(bǔ)充。

以智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)形成質(zhì)量管理閉環(huán)

在應(yīng)用角色方面，“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”全面支撐廣州開放大學(xué)的課堂教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督與評(píng)價(jià)工作，為系統(tǒng)管理人員、專家、授課教師、決策人員等提供支持服務(wù)。系統(tǒng)管理人員可將評(píng)估量表導(dǎo)入系統(tǒng)中，供專家評(píng)估時(shí)使用；可將預(yù)備評(píng)價(jià)的課堂數(shù)據(jù)同專業(yè)對(duì)口的專家相關(guān)聯(lián)，以確定專家可評(píng)測(cè)的課堂范圍。專家對(duì)收錄的課堂數(shù)據(jù)按照既定的評(píng)估量表進(jìn)行人工評(píng)價(jià)，使AI分析和人工評(píng)價(jià)相輔相成。授課教師可在系統(tǒng)中對(duì)課堂進(jìn)行復(fù)盤，查看AI分析結(jié)果和專家評(píng)價(jià)反饋，作為教研反思的重要依據(jù)。決策人員可從教師個(gè)人、學(xué)校、地區(qū)、系統(tǒng)等多個(gè)顆粒度，從課堂教學(xué)大數(shù)據(jù)指數(shù)、教學(xué)效果、專家評(píng)價(jià)等多個(gè)維度，對(duì)教學(xué)質(zhì)量深入洞察，為教師發(fā)展和教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督與評(píng)價(jià)工作提供數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)而獲取課堂教學(xué)質(zhì)量管理上的決策依據(jù)。

在實(shí)際運(yùn)行方面，“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”提供課堂信息數(shù)據(jù)采集模塊，并從音頻和視頻兩個(gè)信息源進(jìn)行多維度的AI分析。數(shù)據(jù)主要來自學(xué)校直播系統(tǒng)采集線上課堂視頻，或通過DV、手機(jī)、iPad等輕便終端設(shè)備采集線下課堂音視頻。授課音頻或視頻信息數(shù)據(jù)對(duì)接到“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”后，通過多模態(tài)教學(xué)評(píng)價(jià)AI分析，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化和模型化處理，從“目標(biāo)定位”“課堂藝術(shù)”“課堂調(diào)控”“思維激發(fā)”“評(píng)價(jià)反饋”“整體發(fā)展”“合作交流”7個(gè)維度提供量化指標(biāo)和相關(guān)性分析，由機(jī)器全自動(dòng)生成大數(shù)據(jù)指數(shù)和AI分析報(bào)告。專家結(jié)合AI評(píng)價(jià)結(jié)論進(jìn)行終結(jié)性課堂教學(xué)評(píng)價(jià)，教師則在個(gè)人空間查閱及下載各項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)論。

“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”自運(yùn)行以來，共獲取辦學(xué)體系內(nèi)34個(gè)教學(xué)單位的4872個(gè)面授課與直播課的音視頻。完成對(duì)課堂教學(xué)行為的自動(dòng)分析后，系統(tǒng)對(duì)每一門課程生成大數(shù)據(jù)指數(shù)和AI分析報(bào)告，在數(shù)據(jù)看板上展示情感、4MAT、弗蘭德斯互動(dòng)、詞云、可理解度、想象力激發(fā)等方面的可視化數(shù)據(jù)。

通過AI建議，任課教師能及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的薄弱點(diǎn)，得到優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的相關(guān)建議。學(xué)校質(zhì)量管理部門采取機(jī)器與人工“同評(píng)一門課”的評(píng)價(jià)機(jī)制，每學(xué)期從機(jī)器評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中有針對(duì)性地抽樣，派發(fā)給專家進(jìn)行評(píng)價(jià)，并定期向辦學(xué)體系各教學(xué)單位反饋機(jī)器評(píng)價(jià)結(jié)論（大數(shù)據(jù)指數(shù)和AI分析報(bào)告）和專家評(píng)價(jià)結(jié)論。各教學(xué)單位則及時(shí)組織任課教師反思改進(jìn)教學(xué)，并撰寫教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)報(bào)告提交學(xué)校質(zhì)量管理部門，形成質(zhì)量管理閉環(huán)。

“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”聚焦教師課堂教學(xué)策略改革創(chuàng)新，借助數(shù)字化技術(shù)開展伴隨式、常態(tài)化的數(shù)字化課堂監(jiān)督與評(píng)價(jià)，綜合運(yùn)用多個(gè)教育技術(shù)模型，為課堂畫像、為教師畫像、為學(xué)生畫像，數(shù)據(jù)翔實(shí)，使用便捷。該系統(tǒng)不僅有利于推動(dòng)專業(yè)和課程的教研工作向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，高效率實(shí)現(xiàn)教師自我反思、同伴互助、專家引領(lǐng)；而且通過大數(shù)據(jù)分析，可以洞察課堂教學(xué)的優(yōu)化方向，制訂課程教學(xué)整體設(shè)計(jì)和教學(xué)主要策略，解決現(xiàn)場(chǎng)檢查課堂的時(shí)間、空間方面的困難，提升聽評(píng)課效率，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)常態(tài)化、規(guī)?；?、個(gè)性化開展。

通過實(shí)踐應(yīng)用，學(xué)校課堂教學(xué)產(chǎn)生了一些新氣象。教師在智慧評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)支撐下開展案例式、研討式、專題式、講練式等多形式課堂教學(xué)創(chuàng)新，幫助學(xué)生建立學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。新型評(píng)價(jià)指標(biāo)涵蓋了對(duì)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)極為重要的思維和互動(dòng)交流等方面，鼓勵(lì)學(xué)生知行合一、多向度獨(dú)立思考，激發(fā)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的能力。智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)營(yíng)造了“以評(píng)促建” 的課堂管理氛圍，整體提升了教學(xué)水平，促進(jìn)了學(xué)校教育教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展。

“課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)系統(tǒng)”綜合運(yùn)用遠(yuǎn)程教育、人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的最新理論和技術(shù)，研究開放教育領(lǐng)域課堂教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督與評(píng)價(jià)的信息化實(shí)現(xiàn)方法，豐富了開放大學(xué)質(zhì)量保證體系的研究成果，2024年1月獲得國(guó)家開放大學(xué)“教育教學(xué)數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)秀案例”二等獎(jiǎng)。學(xué)校后續(xù)將開展英語聲紋識(shí)別、AI學(xué)生促動(dòng)師生交互等實(shí)驗(yàn)研究，檢驗(yàn)理論模型和技術(shù)產(chǎn)品的科學(xué)性，進(jìn)一步優(yōu)化課堂教學(xué)智慧評(píng)價(jià)的理論模型和技術(shù)產(chǎn)品。

（陳藝嵐，質(zhì)量監(jiān)督與評(píng)估中心主任；趙宇丹，網(wǎng)絡(luò)與信息中心主任；劉婷婷，網(wǎng)絡(luò)與信息中心。廣州開放大學(xué)。）

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