人工智能時代數字化學習工具分類與教學應用研究
——基于英國C4LPT歷年最佳學習工具清單

昝雨晴 王 清

（安徽師范大學，安徽 蕪湖 241000）

新一輪人工智能技術改變了教育生態，推動著數字化學習工具不斷變革。面對如雨后春筍般快速增長的學習工具，如何對種類繁多的數字化學習工具進行分類，如何將數字化學習工具應用于現代化教學，更好地賦能教師教學，是人工智能時代需要探討的問題。由英國簡·哈特創辦的學習與績效技術中心（C4LPT），自2007年起發起學習工具排名統計,由世界各地的教育技術專家分享推薦學習工具，然后通過德爾菲法在全球范圍內對2000 多種學習工具的效用進行動態排名。評選出的最佳學習工具可以看成學習工具最新發展的“風向標”[1]。

一、淺析人工智能時代背景

2017年7月8日，國務院發布《新一代人工智能發展規劃》中明確提出中國人工智能未來發展戰略分為三個時間段：第一階段是到2020年，使中國人工智能的先進技術達到與世界先進水平同步；第二階段是到2025年，使人工智能在基礎理論方面取得重大突破；第三階段是到2030年，使中國發展成為主要的人工智能創新中心。人工智能（Artificial Intelligence，AI）一方面指的是學術研究領域如何創建計算機和計算機軟件，使其具有智能行為；另一方面指的是機器或軟件所展現出來的智能行為。華南師范大學胡小勇教授認為，如何用硬件和軟件實現搜索、歸劃、推理實現智能的理智行為，并在此基礎上實現感知、認知的行為，是人工智能研究的主要任務[2]。人工智能在目前已經得到廣泛使用，如生活中的智能識別技術、語音識別、智能機器人等，人工智能在教育方面的應用包括在線翻譯、智能閱卷等。隨著大數據的不斷應用，人工智能技術為教師賦能，逐漸將教師從機械重復的工作中解放出來。縱觀課堂教學發展史可以看出，人機協同技術逐漸趨于完善，教師在課堂上使用幻燈片、投影儀、計算機等智能機器已經成為普遍現象。但隨著新型學習工具的出現，幻燈片、投影儀等逐漸被交互式白板取代。5G 網絡時代，找到學習工具發展規律，為教師提供不同教學模式下可以借鑒使用的最新教學工具，能夠有效促進人工智+教育的廣泛應用。

二、數字化學習工具分類研究

張力教授指出數字化學習工具（e-Learning tools）是信息化教學中用于設計教學、獲取教學資源、實施教學活動、追蹤教學評價等環節的計算機軟件的統稱[3]。研究發現，在日常課堂教學活動中，每門課程通常會由幾個階段組成，每個階段涉及不同類型的數字化學習工具，普通學科教師在信息化教學中使用專業化工具構建教學環境還存在一定困境。對新型數字化學習工具進行分類整理，提高教師信息化教學效率，是當前面臨的一個重要工作。

（一）時間維度分類

2021年9月1日，簡·哈特將第15 屆學習工具進行匯總，發表在網站http://www.toptools4learning.com 上供全球參考使用[4]。以2021年評選出的前二十名學習工具作為研究對象，按照學習工具不同功能用途，將學習工具劃分為網絡資源類別、搜索瀏覽類別、辦公工具類別、社交會議平臺、協作開發平臺五個類別。分析TOP20 學習工具自2007年至2021年15年的排名情況，進行匯總（如表1），分析不同類型學習工具隨著時代發展而變化情況。找到學習工具變化趨勢，有利于為人工智能更好地與教育融合提供方向。

表1 2007—2021年TOP20 學習工具排名匯總表

借助知網大量參考文獻、表1 學習工具排名變化情況進行深入分析，將2007—2021年15年按照三個時間維度進行劃分，分析不同時間維度學習工具的排名變化總趨勢與原因。

1. 2007—2011年，學習工具協同化

通過對2007—2011年五年間學習工具排名數據分析可知，網絡資源工具和社交會議工具排名整體呈現上升趨 勢。具體如：YouTube（↑18）、Wikipedia（↑10）、Twitter（↑42）、Facebook（↑8）。YouTube 作為一個視頻平臺，不僅可以從別人發布的視頻中查找學習資源，還可以將自己的視頻與他人分享，深受學習者喜愛，2009年和2011年穩居學習工具前三名。Twitter 作為一個專業的社交網絡平臺，也是新聞更新的場所，自2008年繼續上升10 名，成為學習工具排行榜首位工具。Facebook在2010年排名上升到前十。Google Docs&Drive（↑11），Google Docs&Drive 是集文檔創建、電子表格的制作、幻燈片的制作等為一體的辦公軟件，2011年穩居排名前三。同類型學習工具PowerPoint（↓16）、Word（↓50）、Excel（↓）等下降明顯。這說明單一的學習工具已經很難滿足學習者多樣化的需求，多功能的協同化學習工具將是未來發展主流。

2. 2012—2016年，學習工具選擇專一化

2012—2016年間TOP20 學習工具整體呈現穩定趨勢。Twitter（↓2）、YouTube（↑2）、Google Docs&Drive（↓2）、Google Search（↑2）、Wikipedia（↑1）、Facebook（↑3）、Word（↑3）。社交工具Twitter 是人們進行社交以及獲取新聞的主要平臺，該工具自2009年開始連續七年排名第一，到2016年排名浮動兩位。同樣作為社交工具的Facebook 五年間上下浮動三名；網絡資源平臺You-Tube 五年間穩居排名前三位，到2016年躍居首位；辦公工具Google Docs&Drive 五年間上下浮動兩名、Word 上升3 名；搜索瀏覽類工具Wikipedia 五年間排名浮動一名。通過上述學習工具排名情況可以看出，居于前列的各類學習工具排名無大幅度變化。說明學習者在選擇學習工具的時候選擇偏向專一化，很少有較大浮動的改變。另一方面也說明在數字化技術發展的時代，優秀學習工具也在順應時代進行優勢變革。

3. 2017—2021年，學習工具呈社會化

2017—2021年間一個顯著特征就是在原有工具穩定發展的同時，一批新型學習工具勢如破竹般涌進TOP20前 列。 如Zoom、Microsoft Teams、Google Classroom、Google Meet、Canva、Mentimeter 等新型學習工具，使學習工具類別更加豐富多樣。Zoom（↑64）作為在線視頻會議平臺，自2016年首次發現到2020年上升64 位，2021年穩居排名第二位。Microsoft Teams（↑75）、Google Classroom（↑52）、Google Meet（↑69）、Mentimeter（↑102）。這四種學習工具一經發現便在五年內排名急速上升，迅速躍居學習工具前20 之列。充分體現了人工智能時代全球學習者對協作學習、在線學習、交互式工作的需求。人工智能環境下，新型學習工具為實現學習者與學習者、學習者與團隊、學習者與學習空間之間交流互動提供便利，推動學習工具的社會化進程。

（二）布魯姆認知目標分類

1956年，布魯姆等人正式出版《教育目標分類學》，在第一分冊《認知目標分類》中，將認知領域由低到高分為六個水平層次，依次為“知識、領會、運用、分析、綜合、評價”。2001年，安德森等人將布魯姆教育目標分類理論確定為“識記、理解、應用、分析、評價、創造”六個新的層次，這六個層次體現了從簡單到復雜、從具體到抽象，不斷積累的層次性。傳統教學中常將布魯姆認知目標分類學用于課程設計、課程評價、考察課程方法中。隨著信息化教學成為教育界的主流意識和實踐行為，信息化教學已經發展成為教育界研究的主陣地[5]。將學習工具按照認知領域六個層次進行分類，應用于課堂教學，提升教學質量，是當前信息化教學值得關注的問題。將2020年評選出前二十名學習工具進行布魯姆認知目標分類。如表2 所示：

表2 學習工具的布魯姆分類

每個類別下的學習工具又可以分為不同認知目標層次：網絡資源工具YouTube、Google Search，具有描述、查找、搜索等功能，屬于分類學中識記層次學習工具；搜索瀏覽工具Wikipedia、LinkedIn，具有注釋、解釋、辨別等功能，屬于分類學中理解層次學習工具；辦公工具Google Docs&Drive、Excel、PowerPoint，具有操作、運行、演繹等功能，屬于分類學中應用和分析層次學習工具；社交會議工具Zoom、Google Meet、Articulate、Mentimeter、Twitter、WhatsApp、Facebook，具有評論、批評、勸導等功能，屬于分類學中評價層次學習工具；協作開發工具Canva、Microsoft Teams、Kahoot 具有開發、設計、創建等功能，屬于創造層次學習工具。

三、人工智能時代學習工具的信息化教學應用

（一）人工智能時代學習工具的教學應用特點分析

人工智能時代的數字化學習工具在多媒體時代和網絡時代學習工具的基礎上更加凸顯出了人工智能的特色。主要體現在基本功能、開發設計、教學應用三個方面。如人工智能時代數字化學習工具在功能上更加具有信息化、網絡化和開放化的特點，在開發設計方面融合了新興理念，技術更加新穎成熟，在教學應用上偏向于信息化教學和智能教育[6]。在教學應用方面的特點具體表現為：

1.學習資源上，人工智能時代數字化學習工具更加關注生成性、交互性、動態性的學習資源。

2.交互方式上，人工智能時代交互方式呈現多樣化，包括體感交互、多模態交互和腦機接口三種主要方式。

3.學習空間上，人工智能時代的數字化學習工具不僅能夠支持物理學習空間以及移動學習空間，而且能夠適應無邊界的虛實結合學習空間。VR、AR、3D 等新一代信息技術與資源有機結合廣泛用于教學。VR 教學強調了人機交互和群體協助，教學模式將知識性、趣味性、自主性相結合，不僅能夠使學生實現更好地學習，而且能夠使教師信息技術能力快速提升。

4.評價方面，主要關注學習質量和人機協同效益的提高，人工智能時代數字化學習工具需要具有智能檢測和預測的功能。提供自評工具、反思工具，自動記錄學習過程，收集教師、學生教學過程中的數據，以自動化的方式分析最佳教學策略。

（二）人工智能時代學習工具的信息化教學模式分類與具體應用

數字布魯姆（Digital Bloom’s Taxonomy）的出現，將各種APP 工具與布魯姆認知目標相結合，滿足了一對一終端數字化教學和學習的需要，為人工智能時代不同學習工具應用于現代化教學的教學方法、教學過程、教學評價三個方面提供了可能性。“數字布魯姆”最早來源于新西蘭克斯汀學校的安德魯教師，他首次提出將Web2.0 學習工具與布魯姆認知目標相結合的想法，基于此，國外各種形式的數字布魯姆隨之產生，如夏洛特·貝丘斯特提出的面向Windows8 系統APP 的分類法；邁克爾·費舍爾提出了金字塔分類學；凱利·滕凱伊提出的數字孔雀布魯姆；國內由祝智庭、陳丹等提出的中國版數字布魯姆等[7][8]。

Padagogy 輪由阿蘭.凱靈頓提出，是數字布魯姆思想的一種體現形式。它將學習過程與技術工具結合在一起，為教師能夠在備課時找到適合學生的學習工具提供簡易指南。Padagogy wheel V4.0 版本是目前最新的版本，以學生核心素養的培養為核心點出發，強調教師在進行教學設計時既要關注學生能力的提升，又要注重學生核心素養的提升。主體層次包括四層，依次為：布魯姆認知目標分類理論、不同層次相對應的行為動詞、每個層次對應的學習活動以及能夠達到的學習目標、具體可用的軟件工具。借助已有文獻發現，張力教授在2008年提出了信息化教學模式對數字化學習工具的需求[9]，結合Padagogy wheel V4.0 對學習工具的分類、概述，可以將2021年評選出排名靠前的學習工具進行教學模式分類，如表3 所示。

表3 學習工具的信息化教學模式分類

Padagogy wheel 將理論、實踐、應用三者結合在一起，能夠有效指導教師根據不同的教學設計需求以及不同教學模式，快速找到相應的學習工具。完整的課堂教學，不僅僅局限于校本課程資源的呈現，還需要借鑒校外課程資源。

如在中小學語文課堂上，教師明確教學目標之后，可以按照不同層次對應的行為動詞找到需要的學習工具：識記層次學習工具Google search，可進行聯網搜索，也可以通過YouTube 進行可視化展示，幫助學生化抽象為具體，從聲、形、色多維度了解本節課內容；理解層次借助Wikipedia 科學地解釋課文中的問題，幫助師生進一步理解所學內容；Excel、PowerPoint 起到很好的分析演示作用，使教學活動效率更高。

再如，學生可以通過Twitter、Facebook 發表每日感想或文章，也可以對別人的文章提出觀點和意見，不僅能夠無形之中增強學生寫作能力，也培養了學生的批判性思維能力。

Google classroom 作為多人協作學習平臺，具有幫助教師創建和組織作業、提供反饋、溝通的功能，同時它還具有登錄、接收、交作業方便等功能，滿足師生特殊情境下的遠程教學或在線教學要求；Google Meet 是一個即興視頻會議和定期虛擬培訓課程的地方，在Google Meet 平臺上，你能夠隨時隨地與他人進行聯系和協作，因其傳輸過程具有保密性、可以共享文檔和幻燈片等優勢功能，吸引了大批學習者。Google Classroom 和Google Meet 學習平臺，滿足了人工智能時代教學應用的開放性、共享性、協作性的學習要求。

四、總結與啟示

總結過去15年（2007—2021）間學習工具的發展特點，可以發現，順應人工智能時代發展大勢，未來學習工具越來越趨向協同化，單一功能的軟件已經難以滿足學習者的需求，社會化、共享化學習軟件是未來學習工具發展的主流。知識的學習不僅要滿足個人知識建構，還要支持社會性、協作性建設。如Google Docs&Drive 作為美國廣泛使用的協作文字處理工具，能夠支持多人進行同步與異步協同寫作與工作。這一學習工具自2009年躍進TOP10 學習工具之后，連續12年保持在前十名學習工具之內，得到西方學習者廣泛認可。但國內學習者普遍將文檔編寫與交流討論分開進行，降低了工作效率。因此，國內學者應該增大對TOP100 學習工具的關注度，尤其是TOP20 學習工具的發展變化，及時反思與借鑒它們對國內學習、工作可能帶來的作用。

學習與績效技術中心（C4LPT）發布的學習工具并未在中國得到廣泛使用，如何充分利用互聯網帶來的信息化優勢，優化現代化教育教學資源，是當前國內值得反思的問題。值得注意的是，并非所有優秀教學資源都需要我們自己去開發建設，國外也有一些免費的教學軟件都可以采取“拿來主義”借鑒使用。在互聯網海量知識共享時代，搜集、構建滿足個人學習需求的學習工具集尤為重要。飛速變革的時代使我們具有能夠快速從一種活動轉變到另一種活動的能力，21 世紀的中國不僅是走向世界，還應該參與世界、影響世界。中國教育只有本身具有全球視野，真正走向世界，才能培養出走向世界的中國人。