智慧教育時(shí)代數(shù)字賦能高校教學(xué)的改革探討

摘 要 智慧教育時(shí)代，利用科技力量推動教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，能夠顯著提升教學(xué)效率，是現(xiàn)代高校實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵路徑。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用貫穿高校的教學(xué)管理、教學(xué)研究、課堂互動和學(xué)生自主學(xué)習(xí)等各個(gè)環(huán)節(jié)，使得教學(xué)過程更加智能化和高效化，從而確保個(gè)性化教學(xué)的實(shí)施，讓因材施教理念得以落地，助力每位學(xué)生取得成功。

關(guān)鍵詞 智慧教育；教學(xué)改革；數(shù)字化轉(zhuǎn)型；數(shù)字賦能；數(shù)字技術(shù)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）20-000-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.20.007

0 引言

在云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等技術(shù)浪潮的驅(qū)動下，世界的科技產(chǎn)業(yè)正在從信息技術(shù)（Information Technology，IT）時(shí)代走向數(shù)字技術(shù)（Data Technology，DT）時(shí)代。在教育領(lǐng)域，信息技術(shù)正推動國內(nèi)外教育教學(xué)向更高質(zhì)量發(fā)展。隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的賦能，教育行業(yè)已經(jīng)步入數(shù)字技術(shù)時(shí)代，標(biāo)志著智慧教育時(shí)代的到來。智慧教育時(shí)代，以大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)對高校影響深遠(yuǎn)，高校的教學(xué)模式也將迎來深刻變革[1-2]。以教師為核心、以時(shí)間為成本、本質(zhì)是服務(wù)的教育行業(yè)，將在數(shù)字技術(shù)時(shí)代衍化為以學(xué)生學(xué)習(xí)個(gè)性化、學(xué)習(xí)效率最大化、學(xué)習(xí)任務(wù)精準(zhǔn)化、課堂教學(xué)智能化為核心，為每個(gè)學(xué)生提供個(gè)性化、定制性的教育服務(wù)，真正做到“有教無類，因材施教”，讓每一位學(xué)生都成功。

現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)在教育行業(yè)展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力。盡管國內(nèi)在智慧教育時(shí)代高校教學(xué)模式改革方面已經(jīng)進(jìn)行了廣泛研究，但這些研究往往集中于單一數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，缺乏對技術(shù)整合和系統(tǒng)性改革的深入探討，如數(shù)據(jù)賦能的工程教育改革[3]、“5G+智慧教育”的改革探討[4]、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于高校教學(xué)的實(shí)踐[5]、人工智能技術(shù)賦能的高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型探討[6]等。在理論架構(gòu)[1]和實(shí)踐路徑[7-8]方面，國內(nèi)所作的研究也多側(cè)重于宏觀架構(gòu)、布局籌劃方面。智慧教育時(shí)代數(shù)字賦能高校教學(xué)的改革與創(chuàng)新舉措如何具體實(shí)施，還需要大量的一線教學(xué)工作者在前期理論和實(shí)踐研究的基礎(chǔ)上不斷地進(jìn)行探索和總結(jié)。

本文基于上述國內(nèi)研究基礎(chǔ)，借鑒智慧教育時(shí)代已有的高校教學(xué)模式改革理論架構(gòu)和實(shí)踐路徑，參考各先進(jìn)數(shù)字技術(shù)在高校教學(xué)中的具體應(yīng)用，從自身實(shí)踐出發(fā)，進(jìn)行現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)賦能高校教學(xué)改革探討，為教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的理論研究和實(shí)踐提供參考。

1 改革思路

智慧教育時(shí)代，數(shù)字賦能的高校教學(xué)改革將地方高校教學(xué)體系分解為教學(xué)管理、教師教研、課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)四個(gè)方面。不同的高校推進(jìn)智慧教育和教育數(shù)字化的深度和廣度均不同，各高校正將大數(shù)據(jù)技術(shù)（數(shù)據(jù)采集歸納、統(tǒng)計(jì)分析、挖掘、評估、仿生、模型預(yù)測、可視化等）、云計(jì)算技術(shù)（虛擬化、數(shù)據(jù)存儲、大規(guī)模數(shù)據(jù)管理與處理、平臺管理、信息安全等）、人機(jī)交互技術(shù)（場景感知、虛擬現(xiàn)實(shí)、多模態(tài)交互、智能感知等）、人工智能技術(shù)（機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、語言處理、視覺處理、知識圖譜、專家系統(tǒng)等）等先進(jìn)技術(shù)融入教學(xué)管理、教師教研、課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)中，形成具有各自特色和優(yōu)勢的數(shù)字賦能。這些技術(shù)的應(yīng)用與高校的辦學(xué)特色、學(xué)科優(yōu)勢緊密結(jié)合，并與區(qū)域高校的教學(xué)研究水平相協(xié)調(diào)，共同推動教學(xué)智能管理、教師智能研究、課堂智慧教學(xué)和學(xué)生智慧學(xué)習(xí)等四個(gè)方面創(chuàng)新教學(xué)模式的發(fā)展，如圖1所示。

智慧教育時(shí)代，如何進(jìn)行數(shù)字賦能下的思想政治教育，在圖1的改革思路中，將思政智能護(hù)航作為解決問題的重要措施。數(shù)字技術(shù)能夠賦能學(xué)校黨建、“五育”并舉、課程思政、法治教育等各方面。基于學(xué)校生活、校園輿情、學(xué)生社交等多維度的大數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建校園云、課堂云和學(xué)生云等平臺。利用人工智能技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、精確分析和及時(shí)干預(yù)。通過這些數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)思政智能護(hù)航。這有助于培養(yǎng)符合社會主義建設(shè)需求的人才，確保教育目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。

2 改革措施

智慧教育時(shí)代，數(shù)字賦能的高校教學(xué)改革與創(chuàng)新是基于數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析、數(shù)字傳輸、模式識別、人機(jī)交互、協(xié)同計(jì)算、知識發(fā)現(xiàn)、機(jī)器學(xué)習(xí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)數(shù)字技術(shù)，技術(shù)賦能高校教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的數(shù)字化、智能化，創(chuàng)造一個(gè)人機(jī)協(xié)同、智能高效的教學(xué)模式，以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、可視化、深度的精準(zhǔn)教學(xué)、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。改革措施從教學(xué)智能管理、教師智能教研、課堂智慧教學(xué)與學(xué)生智慧學(xué)習(xí)四個(gè)方面進(jìn)行。

2.1 數(shù)字賦能教學(xué)智能管理

數(shù)字賦能教學(xué)智能管理是基于數(shù)字技術(shù)，為高校教師提供精準(zhǔn)的教學(xué)建議，建議教師采用有效的教學(xué)方法和教學(xué)態(tài)度，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容或者針對學(xué)生的特定問題提供解決方案等；根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和能力，進(jìn)行智能化學(xué)習(xí)評估，為學(xué)生提供更加客觀、準(zhǔn)確和高效的學(xué)習(xí)評價(jià)；實(shí)現(xiàn)對師生管理、教師自主管理與學(xué)生自我管理的高效和自動化。

高校教師可以通過教學(xué)管理系統(tǒng)，了解每個(gè)學(xué)生的思想狀況和學(xué)習(xí)情況。思想狀況涵蓋學(xué)生的情緒狀態(tài)、行為特征、思想傾向和政治態(tài)度等多個(gè)方面；學(xué)習(xí)情況則包括知識點(diǎn)掌握情況、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)進(jìn)度等。基于這些數(shù)據(jù)，教學(xué)智能管理系統(tǒng)可以為教師提供精準(zhǔn)的教學(xué)建議。在思想政治教育上，教師能夠通過系統(tǒng)準(zhǔn)確把握學(xué)生的心理、思想的浮動和傾向，及時(shí)進(jìn)行心理輔導(dǎo)和思想政治教育，以更好地實(shí)現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)?；趯W(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)能夠?yàn)榻處熖峁﹤€(gè)性化的教學(xué)建議，包括采用多樣化的教學(xué)策略、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，或者針對學(xué)生的特定需求提供定制化的解決方案。傳統(tǒng)的教育評價(jià)通常由教師進(jìn)行，主觀性較強(qiáng)，并且需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。人工智能能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和能力水平自動調(diào)整評估的難度和形式，通過分析學(xué)生的學(xué)習(xí)歷史、知識點(diǎn)掌握情況和學(xué)習(xí)目標(biāo)，智能定制評估內(nèi)容和難度，從而更準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

此外，學(xué)校對師生的管理、教師對學(xué)生的管理、學(xué)生自我管理、職工對設(shè)備的管理、職工對校務(wù)的處理等，均可通過人工智能輔助教師辦公或管理關(guān)系系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

2.2 數(shù)字賦能教師智能教研

如圖2所示，借助數(shù)字技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)挖掘、智能評價(jià)、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識發(fā)現(xiàn)等功能，能夠?qū)Ω咝＝處熣n堂教學(xué)能力、教學(xué)改革與研究能力進(jìn)行更客觀、精準(zhǔn)的“畫像”，實(shí)現(xiàn)教師智能教研。數(shù)字技術(shù)賦能教師體現(xiàn)在：借助數(shù)據(jù)挖掘、模式識別等技術(shù)，基于教師課堂教學(xué)活動觀察、課程錄像、線上課程、培訓(xùn)提升等教學(xué)活動，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過專家系統(tǒng)智能實(shí)現(xiàn)教學(xué)的客觀評價(jià)，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)“教師畫像”；借助數(shù)字技術(shù)，機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析、精準(zhǔn)推送、迭代優(yōu)化、知識發(fā)現(xiàn)等的深度融合，為教師教學(xué)改革與研究能力提升提供行動指南與幫助，綜合提升教師業(yè)務(wù)水平。此外，基于任課教師參與或?qū)W習(xí)的名師講座、示范課、教學(xué)講座、教學(xué)專題、優(yōu)質(zhì)課程資源、MOOC資源等的教師大數(shù)據(jù)，優(yōu)化資源管理，并精準(zhǔn)推送適宜教師的優(yōu)秀教學(xué)資源，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)培育、促進(jìn)教師素質(zhì)高質(zhì)量發(fā)展的目的。數(shù)字賦能教師智能教研的過程，就是借助先進(jìn)數(shù)字技術(shù)，幫助教師實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)水平與綜合素質(zhì)快速、高質(zhì)量提升的過程。

2.3 數(shù)字賦能課堂智慧教學(xué)

數(shù)字賦能課堂智慧教學(xué)是通過數(shù)字技術(shù)為高校教師提供更加精準(zhǔn)、高效和個(gè)性化的課堂智能化教學(xué)輔助，實(shí)現(xiàn)高效的智慧教學(xué)。通過全程教學(xué)過程的監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與分析、歷史數(shù)據(jù)對比、海量數(shù)據(jù)教育資源挖掘等，發(fā)現(xiàn)更優(yōu)秀、更適合課堂的教學(xué)資源和教學(xué)方法，為教師提供相關(guān)的教學(xué)資源和教學(xué)方案，幫助教研人員優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)指導(dǎo)效能；通過機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對當(dāng)前課堂的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析，課中或課后及時(shí)對課堂教學(xué)進(jìn)行全面的評估與分析，為教師提供即時(shí)反饋和調(diào)整建議，實(shí)現(xiàn)智能課堂教學(xué)評價(jià)，支撐教研數(shù)字化轉(zhuǎn)型；通過深入分析課堂教學(xué)結(jié)束后收集的多維度數(shù)據(jù)，包括教學(xué)過程和學(xué)生反饋，教師可以識別教學(xué)中存在的問題、深入探究產(chǎn)生問題的原因，并據(jù)此提出有效的解決方案和改進(jìn)措施；當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到問題時(shí)，無論是共性問題還是個(gè)別學(xué)生的單個(gè)問題，機(jī)器學(xué)習(xí)與訓(xùn)練都可以為教師提供相應(yīng)的解決方案和教學(xué)建議，幫助教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，采用更好的教學(xué)方法與手段，更好地幫助學(xué)生解決問題等。

因此，數(shù)字技術(shù)通過智能化教學(xué)輔助，為課堂教學(xué)過程中的教師和學(xué)生提供雙向服務(wù)，一方面為教師提供更加精準(zhǔn)、高效和個(gè)性化的教學(xué)輔助，另一方面為學(xué)生提供更加及時(shí)、準(zhǔn)確的課堂輔導(dǎo)與答疑。課堂上教師和學(xué)生的大數(shù)據(jù)統(tǒng)一在一個(gè)數(shù)字平臺，教師能夠深入了解、把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，學(xué)生也能夠領(lǐng)會、貫徹教師的教學(xué)意圖，雙方通過數(shù)字賦能共同實(shí)現(xiàn)課堂智慧教學(xué)。

2.4 數(shù)字賦能學(xué)生智慧學(xué)習(xí)

如圖3所示，數(shù)字賦能學(xué)生智慧學(xué)習(xí)是基于學(xué)生大數(shù)據(jù)，進(jìn)行學(xué)生個(gè)人畫像，形成學(xué)情分析報(bào)告和教情分析報(bào)告。在學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)方面，數(shù)字技術(shù)在海量教育資源、多種先進(jìn)教學(xué)手段中，為學(xué)生提供適合其個(gè)性特征、個(gè)體發(fā)展的最優(yōu)化學(xué)習(xí)方法（路徑）和學(xué)習(xí)資源；通過設(shè)計(jì)與實(shí)施個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，以更好地滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求；通過對學(xué)生的學(xué)習(xí)、實(shí)踐過程等進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析，包括對學(xué)生的歷史學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、知識點(diǎn)掌握情況和學(xué)習(xí)目標(biāo)等信息的整理與挖掘，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建學(xué)生的知識圖譜，同時(shí)結(jié)合學(xué)生的興趣和學(xué)科傾向等因素，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路

徑；通過分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和興趣，實(shí)現(xiàn)對符合學(xué)生學(xué)習(xí)需求的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行個(gè)性化推薦等。在精確教學(xué)方面，學(xué)生智慧學(xué)習(xí)生成系統(tǒng)將授課班級畫像和學(xué)生個(gè)人畫像及時(shí)反饋給教師，并對學(xué)生進(jìn)行智能評價(jià)，教師可以根據(jù)授課班級畫像和學(xué)生個(gè)人畫像及時(shí)改進(jìn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)輔助學(xué)生智慧學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)教學(xué)。

在學(xué)生智慧學(xué)習(xí)活動中，教師可以以項(xiàng)目式、探究式教學(xué)方式為主，將教師從事的縱、橫向科研課題（具有應(yīng)用價(jià)值）進(jìn)行分解和弱化，形成與所任課程相關(guān)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，以課題發(fā)布的形式提供給學(xué)生，學(xué)生通過計(jì)算機(jī)語言與應(yīng)用程序、專業(yè)實(shí)驗(yàn)材料與器材以及數(shù)字技術(shù)輔助設(shè)備（人機(jī)交互工具、全景攝像器材、各種數(shù)字技術(shù)模塊等）進(jìn)行知識學(xué)習(xí)與項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。

3 結(jié)束語

本文聚焦智慧教育背景下數(shù)字賦能高校教學(xué)改革與創(chuàng)新研究，探討高校教學(xué)模式的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，包括教學(xué)智能管理、教師智能教研、課堂智慧教學(xué)、學(xué)生智慧學(xué)習(xí)四個(gè)方面。數(shù)字化和智慧化教育的核心目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生的智慧發(fā)展。通過運(yùn)用數(shù)字技術(shù)推動教學(xué)方法、學(xué)習(xí)環(huán)境和教育管理的智慧化變革，以提升學(xué)生在教學(xué)互動中的主體性。同時(shí)，通過關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，構(gòu)建學(xué)生畫像，為每位學(xué)生量身定制適合其特點(diǎn)的學(xué)習(xí)模式，從而構(gòu)建一個(gè)個(gè)性化、精準(zhǔn)化和靈活化的教學(xué)服務(wù)體系，讓因材施教理念得以落地。

在創(chuàng)新教學(xué)模式中，強(qiáng)調(diào)人類（教師、學(xué)生、教學(xué)管理者等）為主、機(jī)器（大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等）為從的關(guān)系，讓機(jī)器服務(wù)人、協(xié)助人。創(chuàng)新教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)同、科學(xué)運(yùn)用數(shù)字技術(shù)賦能教學(xué)，更強(qiáng)調(diào)教育回歸以人為本、突出教師主導(dǎo)位置，注重通過數(shù)字技術(shù)進(jìn)行教師畫像，以提供更高效的智能教研與智慧教學(xué)。在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，強(qiáng)調(diào)思政教育引領(lǐng)，化智為慧，數(shù)字技術(shù)為鑄魂育人服務(wù)。

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*項(xiàng)目來源：2023年江蘇省高校教育信息化研究課題“高校教學(xué)中的人工智能技術(shù)與應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號：2023JSETKT

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作者簡介：時(shí)翔，通信作者，博士，副教授；王苗苗，博士，講師；陳健，講師。