基于微課程下的智能教學系統應用研究

湖北廣播電視大學 彭 麗

基于微課程下的智能教學系統應用研究

湖北廣播電視大學 彭 麗

隨著開放大學的掛牌成立,將以中央廣播電視大學為基礎建設國家開放大學。開放大學的成立并非廣播電視大學的簡單更名和換牌,而是需要適應國家發展需要和技術發展趨勢,實現戰略轉型。其學習方式要主動適應或者說滿足各類社會成員的終身學習需求。對廣播電視大學的教學方式和教學質量提出了新的要求。本論文提出一種基于微課程的智能教學專家系統設計方法。該方法以微課程的教學模式為基礎,以知識點及其邏輯關系為核心,以碎片化的移動微型學習為模式,將學習資源建設的重心,從傳統的以教師為主導、以教材和課堂為主體的形式轉變到以學生為主體、以適應學生學習需求的教學設計為核心的建設模式上來。本論文融合微課程教學理念模式于智能教學系統中,能有效解決電大成人學生工學矛盾突出、對學習資源利用率低下等問題。并期許能為構建有效學習給出了新的模式,為未來的遠程開放教育學習方式提出了新的思考和路徑。

微課程;智能教學系統;研究

1.引言

廣播電視大學所進行的遠程開放教育,其教學過程的實施主要采用了以計算機網絡為載體傳遞教學內容和信息、輔助以教師面授輔導教學并依靠學生自主式學習為主要學習方式的教學模式。這種教學模式在一定程度上體現了以學生為主體的現代遠程教育思想和理念,也在一定程度上解決了電大師資隊伍數量不足的辦學矛盾,但這種教學模式要求學生必須具備較高的自主學習能力,能夠自覺完成學習任務。 這些要求在實際上使得那些進入電大前學歷層次較低,知識水平參差不齊,學習基礎、學習習慣、學習態度和學習目的上都有很大不同與差距、本來就不會自主學習的學生學習效果十分不理想;另一方面,因為成人學生的工學矛盾突出等諸多因素,使得他們不能像普通高校學生那樣用整塊的時間集中精力深入學習;而電大教育的遠程特性又使學生在學習過程中極易因師生分離、學習支持服務不能及時到位等原因而產生孤獨與無助的感覺,從而進一步的影響學習的效果和積極性;再加上以文本教材為主體、或是教室搬家式的網上學習資源的形式單調篇幅冗長、使得他們在自學過程中很快散失學習興趣,從而對課程中復雜深奧的知識難于理解和掌握;這些矛盾及各種原因的疊加,導致了進入電大學習的學生很容易對克服各種困難堅持學習喪失信心,產生厭學情緒。

因此,怎樣合理解決工學矛盾、改變學習資源形式和內容以提升學生的學習興趣,尤其是使學習資源能夠讓學生在使用時可以實現自我計劃、自我選擇、自我監控和自我評價的功能成為電大開放教育教學工作者面臨的重要課題。基于微課程下的智能教學系統設計研究對這些問題提出了新的解決方案。

2.國內外智能系統發展現狀

微課程的雛形最早始于美國北愛荷華大學(University of Northern Iowa)LeRoy A。 McGrew 教授所倡導的60 秒課程(60-Second Course) (McGrew, 1993)以及英國納皮爾大學(Napier University)T。 P。 Kee 提出的一分鐘演講(The One Minute Lecture,簡稱OML) (Kee, 1995)。他們提出的一分鐘課程意為在一些比較隨意的場合進行知識傳授和交流。隨后在2008年由美國新墨西哥州圣胡安學院的高級教學設計師、學院在線服務經理David Penrose正式給出了"微課程"的定義,微課程是微型課程的簡稱,基于學校資源、教師能力與學生興趣,以主題模塊組織起來的相對獨立與完整的小規模課程。以建設有效性學習資源為目標,其目的是在簡短的時間內能有效地傳授一個或兩個知識點。其組成核心是課堂教學視頻,同時還包括與教學知識點相關的教學設計、素材課件、教學反思、練習測試等教學支持資源。

微課程的教學以問題和知識點進行教學,主要有基于問題的教學模式、基于案例的教學模式、基于情景教學模式和基于協作方式的教學模式四種方式。微課程容量小,目標明確,課程之間相對獨立性強,注意知識點的短小精悍和模塊化,意在以充分利用零碎的時間進行學習,掌握知識,提高分析解決問題的能力。微課程授課課程選材范圍廣泛,不受限制,可以采取多種取材來進行授課。微課程完全可以通過手機終端,PC終端等工具進行課程制作和課程學習。

到目前為止,國內對微課程的研究、探索大多仍在闡釋其理念與應用前景。在實踐上進行微課程教學,以及將智能化微課程教學引入教學實踐應用的思考甚少。本論文提出了一種基于微課程的智能教學系統模式設計方法,對微課程的教學模式進行思考驗證,并將微課程的教學理念融入計算機智能教學系統中,將能顯著提高學習資源有效性,能根據學生的認知差異和知識水平基礎調整學習策略。

3.智能教學系統設計方法

智能教學系統融合計算機和人類的優勢,它既具有高存儲和快速計算的性能,又具有人類高智能的特點。智能教學系統能夠提供個別化的因人而異的有效教學。系統能根據學生的認知水平和學習情況,選擇、調整學習內容及進度;并能在理解學生的提問的基礎上自動生成解答。那么這就要求該系統能具備知識,了解并記憶學生,并掌握與學生交流的方法。既能診斷學生學習中出現的各種錯誤,分析原因并采取糾正措施,能評價學生的學習行為,并在教學中不斷改善教學策略,還要能懂得如何跟學生交流。

按照以上分析,傳統上人為地按功能將智能教學系統分為四個模塊:知識庫模塊(領域專家)、學生模型、教師模型和接口部分。如下圖所示:

1)領域專家模塊。

領域專家模塊是知識的來源,智能系統的所有教學策略都是由領域專家提供的。

2)學生模型模塊。

系統通過學生模型建立對學生的了解,故學生模型是智能教學系統對學生學習行為的模擬,其中包括學生知識狀態、認知特點和個性特點等。

針對每一個學習者的學習習慣和認知結構進行定量分析,并建立專有的學生模型。首先通過學生對網絡學習平臺的作業完成情況和質量進行分析,獲得學生的學習風格初始量化模型,其次,在系統的運行過程中,通過學生利用系統進行學習的歷史軌跡進行定性分析,不斷來修正學生模型。

3)教師模型

教師模型,又稱為教學設計。其主要任務是在一定的教學原理的指導下,進行適當的教學設計、選擇適當的教學內容,根據學生認知特點和學習需求來組織教學,解決如何"教"的問題。

系統中教師模塊的教學策略采用微課程選編算法,為每一個學習者定制最優的教學策略。該算法為學生主體指定最優微課程素材,也為學習主體指明了微課程素材的學習次序。

4)智能人機接口。

人機接口是系統與學生交互作用的部件,學生通過人機接口與系統進行交換,進行學習。

4.總結

本論文以提高廣播電視大學的教學方式和教學質量為目的,提出一種智能教學系統(intelligent tutoring system)的設計方法,該方法是以計算機、網絡資源為工具,借助人工智能技術,通過提供"怎樣按學生的信息進行教學"的教學策略實現系統的"智能",讓計算機扮演教師的角色進行個別化教學,根據學習者的不同認知特點和知識水平進行智能化適應性的教學系統。這樣的智能教學系統能解決學生認知特點差異和知識水平參差不齊的問題,為各種類型的學生量身定制不同的學習策略。

課題名稱:基于Kinect的虛擬現實技術在遠程教育中的應用研究,課題編號:G16F2505Q。