人工智能支持下的基礎教育大平臺應用探究*

☆ 邱雪蓮 齊振國 李京澳

（1.沈陽師范大學教育技術學院，遼寧沈陽 110034；2.沈陽市蘇家屯區教育信息中心，遼寧沈陽 110101）

一、引言

當前，人工智能在全球經濟領域和高新智能產業的不斷發展已成為一個國家經濟社會發展的重中之重，得到了全球范圍內的極大關注和高度重視，各國相繼出臺人工智能的國家戰略計劃，制定相關扶持政策及規劃方案，試圖搶占這一領域的領導地位。2013年，德國通過《德國2020高技術戰略》啟動“工業4.0”計劃全面布局人工智能；2014年，歐盟投資28億歐元開啟“SPARC機器人創新計劃”，并于近日發布開展人工智能研究的戰略文件；2016年，美國“機器學習與人工智能分委員會”和“網絡與信息技術研發分委員會”發布《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研發戰略規劃》；2016年，日本將人工智能納入了《科學技術創新綜合戰略2016》體系中。2017年，英國政府發布《在英國發展人工智能》報告來鼓勵和支持人工智能的發展。2017年，國務院印發關于《新一代人工智能發展規劃》[1]，“為搶抓人工智能發展的重大戰略機遇，構筑我國人工智能發展的先發優勢，加快建設創新型國家和世界科技強國，對人工智能發展進行全面規劃部署”，為我國人工智能發展提供頂層宏觀設計。

在人工智能等信息技術的影響下，社會生活正逐步實現智能化，教育領域也正經歷著由信息技術帶來的智能化深層變革。在基礎教育方面，基于大數據、云計算等技術的人工智能正逐漸發揮著越來越重要的作用，通過人工智能支持下的基礎教育大平臺建設來促進基礎教育教學變革，促進學生全面發展，促進教師個人成長將成為一種必然選擇。

二、教育資源管理平臺應用現狀

經過幾年的不斷耕耘，我國教育信息化建設以“三通兩平臺”為抓手，取得了重大進展，各級各類平臺建設基本完成。“三通兩平臺”建設的本質是為了促進信息技術與教育教學的深度融合，深化教育改革，加快教育現代化，最終達到辦好人民滿意的教育需求。教育資源公共服務平臺匯集、共享優質教育資源，為課上與課下的教學銜接提供服務，促進學生線上自主學習；教育管理公共服務平臺為學校提供校務管理服務，為各級教育行政部門提供教育基礎信息管理和決策支持，為社會公眾提供教育公共信息服務。但具體到應用實踐上，又會發現當前教育平臺在教學應用方面仍存在一些不足。

1.教育資源、管理平臺建設相互獨立

現階段，教育管理公共服務平臺主要由國家和省級教育主管部門進行建設應用，教育資源公共服務平臺則可以分成國家級、省級、市級、縣級、校級五個等級。教育管理公共服務平臺和教育資源公共服務平臺缺乏互通、銜接與開放，同時教育資源公共服務平臺在一定程度上存在著“散、小、亂”等現象，平臺教育資源缺乏，訪問量低，安全性低，利用率低等問題十分嚴重，有的學校教師和學生被要求同時使用2-3個平臺來進行線上備課及線上學習，這就造成了教師和學生的重復作業，削減了師生利用平臺進行教學的積極性。

2.教育資源平臺內知識創新不足

教育資源平臺的本質在于促進學生利用互聯網進行自主學習，提升學生的學習創新能力。教育資源平臺內知識創新不單純指教育資源的增長，更注重優質教育資源的傳播和知識共享所帶來的質變。現階段，仍有部分教育資源平臺只能作為學習資源匯聚空間，而不能成為學生的學習空間，缺乏對學生學習數據的采集，不能實現與學生的人機互動，不能精準地實現基于學生需求的資源推送。

3.教育資源平臺建設缺乏學習理論支持

從當前各教育資源平臺建設中發現，一些教育行政部門及學校的平臺建設承包為教育企業，教育企業僅僅是在技術上提供了支持，對建設思路、系統模型、學習理論并不了解，只是模仿國家或省級平臺進行建設，這就導致平臺建設空有框架，并不能引導師生進行良性的在線學習。同時一些教育企業的價值觀念過于偏重利益，不能理解教育的真諦，不能從教育的學教角度出發，建設符合師生發展規律的教學模式，促進師生對教育資源平臺的價值認同。

4.教育資源平臺社會網絡化不足

隨著信息技術的不斷發展，互聯網的社會網絡屬性日漸顯現，學習者更愿意通過互聯網來進行信息的發布和交流。在這種新的社會環境下，教育資源平臺建設缺乏對合作機制的設計，僅僅針對個人學習，讓學習者對學習資源進行自我所搜，要更加傾向把使用平臺進行學習的學習者聯系起來，讓學習者在平臺的社會網絡中不再感覺孤單，讓學習者愿意在平臺進行長時間學習，促進學習者之間的探討交流、知識共享。創新是個人和群體對信息進行收集、匯聚、存儲、共享和創造的過程，其關鍵點是形成“集體記憶”[2]。

三、人工智能支持下的基礎教育大平臺內涵

人工智能支持下的基礎教育大平臺能對師生教與學進行全過程的記錄，對師生在大平臺上教與學行為進行精準的數據分析，幫助師生制定個性化的、符合教與學發展規律的策略，使師生能夠獲得愉快的教與學體驗及各項教與學服務支持。閆志明等認為：教育人工智能是人工智能與學習科學相結合而形成的一個新領域，教學模型、領域知識模型和學習者模型是其核心[3]。在這一內涵論述的基礎上對人工智能支持下的基礎教育大平臺內涵特征進行闡述。

在“互聯網+”時代，教育的發展同樣要遵守互聯網思維，堅持創新驅動實現跨界融合，解放思想打破固有思維。人工智能支持下的基礎教育大平臺是“互聯網+教育”的深化應用產物，本身具有以下幾方面特征。

人工智能支持下的基礎教育大平臺改變了傳統教育資源的結構，大平臺能夠對教育資源進行非結構化的多樣性整合，以師生的教與學需求為導向提供精準的教學資源，根據師生教與學的要求提供個性化的教與學服務。人工智能支持下的基礎教育大平臺將師生關系進行重構，使教師不再花費大量精力在重復性的工作中，而是變成學生學習的引導者，更加關注學生的深度學習能力及創新能力的培育。大平臺將建立以學生為中心的學習網絡體系，對傳統教育模式進行現代化重構，以滿足信息時代社會發展需求。

人工智能支持下的基礎教育大平臺是一個開放共享的大平臺，大平臺不應該僅僅是由政府或教育行政部門來負責建設，更需要來自社會的力量共同建設。大平臺的建設是為了構建“互聯網+”時代的新型教育生態環境，這就需要教育研究者、教育企業、一線教師、學生的共同支持，使師生的教與學能夠真正在大平臺活躍起來，激發大平臺中各個應用的活力，使大平臺能夠穩定、健康地運行。

人工智能支持下的基礎教育大平臺充分尊重師生的個性化發展，大平臺通過對師生教與學全過程的記錄來分析師生的個性化發展需求，為師生提供符合教學發展規律及個性化需求的教育資源及相關服務，保證了師生利用平臺進行教與學的獲得感，激發有效的教學活動，促進教與學的創新發展。

人工智能支持下的基礎教育大平臺致力于建立一個良性循環的教與學生態環境，它不僅能對師生的教與學的需求進行分析，同樣能對自身內部系統進行調整，根據師生的教與學數據的不斷積累，不斷進行大平臺內部的深度學習，使教與學推送功能、引導功能、自動回復功能等日漸個性化、精準化，使教與學效果不斷得到提高，使知識的傳播和創新不斷開展。

四、人工智能支持下的基礎教育大平臺應用

2017年，國務院發布《新一代人工智能發展規劃》提出建設智能社會，發展智能教育，利用智能技術加快推動人才養模式、教學方法改革，推動人工智能在教學、管理、資源建設等全流程應用，開發基于大數據智能的在線學習教育平臺，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系，提供精準推送的教育服務，實現日常教育和終身教育定制化[4]。2018年4月，教育部《教育信息化2.0行動計劃》提出建成“互聯網+教育”大平臺，推動從教育專用資源向教育大資源轉變，實現數字資源、優秀師資、教育數據、信息紅利的有效共享充分利用人工智能、大數據等新技術，構建全方位、全過程、全天候的支持體系，助力教育教學、管理和服務的改革[5]。同時“計劃”指出，要加強教育信息化從研究到應用的系統部署、縱深推進，形成研究一代、示范一代、應用一代、普及一代的創新引領、穩步推進的可持續發展態勢。

人工智能支持下的基礎教育大平臺要堅持以學生為中心，充分利用大平臺在整個教育教學過程中所產生的基于生成性教學過程的海量教育數據資源，將人工智能技術融合到大平臺中，對教與學的全過程進行分析優化，對教育管理進行準確指導。

1.人工智能支持下的基礎教育大平臺教學系統

人工智能支持下的基礎教育大平臺智能教育系統是將教育人工智能中的教學模型、領域知識模型和學生模型融合到大平臺中。領域知識模型包含基礎教育大平臺中教與學的全部資源，包括全學科、全學齡段、全版本的種類豐富的資源；教學知識模型根據師生在教與學過程中的記錄分析，為師生提供精準的符合個性化需求的教與學行動計劃，提供承接課上與課下相融合的教與學策略；學生模型是基礎教育大平臺對學生學習全過程的痕跡收集，掌握學生通過大平臺進行學習后認識水平、情感投入程度、知識內化程度、深度學習程度等情況。人工智能支持下的基礎教育大平臺教學系統是通過計算機程序化分析以達到學生學習效果的最優化，形成一個持續的智能教育循環系統，如圖1所示。

圖1 人工智能支持下的基礎教育大平臺教學系統結構

人工智能支持下的基礎教育大平臺教學系統以滿足學生更加個性化、更好地學習為核心目標。課前，學生在大平臺上完成教師預留的課前導學、微課學習、資料收集、課前測試等環節，并在討論區與老師和同學進行交流、設立相關話題等內容對所學知識進行探討，教師根據大平臺中學生課前學習效果的分析，根據本節課重難點制定教學計劃和教學策略；課中，教師使用大平臺中的“教學助手”通過采用探索教學、自主學習和小組學習相結合的引導性教學，確認教學知識模型為學生提供的學習策略是否合適，同時將學生的課堂學習情況和教師教學情況通過視頻的形式記錄下來進行課堂視頻分析將數據上傳至大平臺；課后，學生通過大平臺完成課后作業，在討論組設立話題“帖子”討論所學內容和本節課的收獲及不足，并根據自身能力進行重復學習或延伸學習。教師及時對“帖子”進行回復，通過討論組點贊、置頂等功能對學生進行激勵，確認知識領域模型為學生提供的資源是否合適。

從心理學、教育學、認知科學等領域的研究可以發現，情感、元認知和動機等因素對學生的學習效率和態度帶來了一定程度的影響[6]。基礎教育階段的學生多處于青春期，在此期間學生心智尚未成熟，情感認知變化較大容易引起學生學習效率和學習態度的變化進而對學習效果造成極大影響。人工智能支持下的基礎教育大平臺教學系統通過分析課前和課后學生在討論區的發言次數、發言內容和表情、點贊和被點贊次數，結合課中課堂教學視頻分析數據，應用人工智能技術與算法，綜合運用心理學和認知科學等知識進行情感推理[7]，對學生的學習情感狀態進行追蹤。教師和家長根據追蹤結果，對情感波動較大的學生進行引導調節，幫助學生消除不良情感，使學生以飽滿的熱情投入到學習當中。

人工智能支持下的基礎教育大平臺教學系統三個模型的動態循環來幫助教師逐步實現“一對一”個性化教學。教師從傳統課堂的主導者變成智能教育的引導者，參與到學生學習的全過程中，在這過程中教師的“權力”逐漸削減，但教師的責任卻變得更加重大，教師有了更多的精力去照顧到每一個學生，使學生能夠根據自身特點更好地學習，促進學生的個性發展和全面發展。

2.人工智能支持下基礎教育大平臺測評系統

教育信息化發展的一大目的是幫助教師從繁雜的重復性工作中解脫出來，人工智能支持下基礎教育大平臺測評系統正是幫助教師解決這一難題的“鑰匙”，智能測評系統可以使教學評價更加客觀、公正、高效、便捷，將評價結果進行技術分析和反饋，幫助教師進行“減負”，使教師有更多的精力關注每個學生的學習狀況，做出正確的決策。

智能測評系統能對學生課前學習效果和課后復習效果做出精確的判斷，針對學生學習不足的知識點實現精準微課和習題的推送，同時將所有學生學習情況反饋給教師，幫助教師統計學生學習中的不足，制定教學方案，促進課堂教學效率的提高。現階段在我國，英語仍然是學習最多的外語，隨著我國的不斷發展，其它語言將被越來越多地學習，但由于缺乏語言環境和師資力量使學生其它語言的學習受到了極大的阻礙，人工智能測評系統可以幫助學生進行語言的學習，對學生的發音進行測評，并進行發音指導。

3.人工智能支持下的基礎教育大平臺管理系統

當前我國教育信息化系統建設基本完成，教育基礎數據庫、教育信息管理系統、“兩級建設、五級應用”體系基本完成數據收集和體系建設工作。人工智能支持下基礎教育大平臺管理系統通過建立“互聯互通、信息共享、業務協同”體系，實現優化融合的教育業務管理信息系統，全面提升教育管理信息化支撐教育業務管理、教學管理等工作能力，構建全方位、全過程、全天候的支持系統，助力教育管理，如圖2所示。

圖2 人工智能支持下的基礎教育大平臺管理系統

人工智能支持下的基礎教育大平臺管理系統對基礎數據庫和教育信息管理系統的數據進行整合，通過大數據和云計算對數據進行整體分析為基礎教育學校和教育行政部門提供教育業務管理和教育教學管理的決策性支持。隨著中國社會的不斷發展，人口流動越加頻繁，孩子的轉學程序、轉學后適應學習的能力等常是家長為之操心的主要事情，通過基礎教育大平臺可以使學生學籍、學業情況等信息進行快速交換，學校根據學生的學習進度、學習特點等學業情況和興趣愛好為其分配班級，這些數據能夠幫助教師迅速地了解“新學生”，幫助學生盡快融入新的集體，融入新的學習環境，為家長辦實事，解難題。智能管理系統將對學生營養改善計劃、控輟保學、學生流動情況、招生考試等工作提供有力的數據支撐，有效地提高教育行政部門決策效率。同時智能管理系統將有效統籌全國教育資源分配，對實現精準教育扶貧有著重要意義。

五、人工智能支持下的基礎教育大平臺應用建議

人工智能支持下的基礎教育大平臺是“互聯網+”時代促進信息技術與教育教學深度融合的新形態，根據當前基礎教育線上學習與線下學習相脫離的實際情況，筆者對基礎教育大平臺的應用提出以下幾點建議。

1.以包容的態度使用基礎教育大平臺

當前，人工智能支持下的基礎教育大平臺仍在不斷建設完善當中，尤其是在各個平臺互通與銜接方面、平臺應用建設方面距離“大平臺”標準仍有一定的差距，因此，師生在使用基礎教育大平臺時應以包容之心來用。人工智能支持下的基礎教育大平臺的本質在于給師生帶來高效、便捷、愉悅的教學體驗，一線教師與學生的用戶體驗對大平臺的發展有著至關重要的作用，希望師生能夠為大平臺不斷完善提供自己的寶貴建議，希望教育管理部門、教育專家、教育企業結合師生需求不斷地對大平臺進行改進，使基礎教育大平臺成為一個良性發展的新學習生態環境。

2.以需求為導向使用基礎教育大平臺

人工智能支持下的基礎教育大平臺是為了更好地培養學生、更加優化地合理分配教育資源、更高效地為教育行政部門提供決策支持，更好地促進知識的傳播與創造。如果教師只是為了單純減少工作負荷將所有知識的傳授和作業的批改交給大平臺，沒有起到正確的引領作用，學生完全依靠大平臺進行學習，對課堂教學產生厭倦，失去了興趣就完全背離了基礎教育大平臺建立的初衷，甚至導致大平臺數據的采集失去了應有的科學性，導致教育行政部門制定教學政策時出現偏差。因此，人工智能支持下的基礎教育大平臺使用一定要以師生的教與學需求為導向，使線上與線下學習緊密地融合起來，促進師生教與學行為的良性循環。

3.以創新為引領使用基礎教育大平臺

知識的魅力在于不斷的學習積累后的創新創造，以及應用知識解決實際問題所帶來的快樂。人工智能支持下的基礎教育大平臺幫助師生進行教與學的最終目的是為了使學生的創造創新能力得到培養，為國家和世界的發展做出自己的貢獻。基礎教育大平臺的應用不僅僅在于幫助學生解決學習過程中遇到的困難，更在于幫助學生以開放的姿態、創新的能力去解決未知世界的問題。在這過程中，教師需要根據學生的興趣愛好進行正確的引領，幫助學生進行有效的深度學習，促進學生養成完備的知識體系，真正達到創造創新能力的培養。