AI技術支持的網絡教學平臺設計研究

徐亞婷 何小倩

摘要：本文在介紹AI技術及網絡教學平臺的基礎上，分析AI技術在網絡教學平臺中的應用現狀及趨勢，設計開發了一個AI技術支持的智能教學平臺，并對教師端、學生端及后臺管理端三個核心模塊進行詳細介紹，以解決教育教學中的現存問題，同時為后續研究者提供借鑒。

關鍵詞：網絡教學；平臺設計；人工智能

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）15-0088-04

引言

人工智能技術推動了教學內容、教學過程和學習方式的轉變升級，也促進了精準教學的開展，引發了新一代教學變革。[1]本文重點研究基于人工智能技術的網絡教學平臺搭建，以AI技術為基礎，從課堂教學入手，設計并開發了涵蓋整個教師教學及學生學習全過程的網絡教學平臺，以期為真實的課堂教學情境提供支持并為后續研究者提供借鑒。

AI技術及網絡教學平臺

1.AI技術

隨著互聯網技術的迅猛發展，人工智能技術突破了傳統的教學模式開展、教學行為分析等的局限，實現了教育教學過程性數據的自動化、智能化分析，使得分析結果更加迅速、準確、真實。[2]目前，人工智能技術主要有四種應用形態，即智能導師系統、自動化測評系統、教育游戲以及教育機器人。[3]此外，如智慧系列產品—微課工具、紙筆課堂、作業平臺、組卷工具等也是與教育教學融合的體現，能夠改善教育教學中存在的問題。[4]

2.網絡教學平臺

網絡教學平臺屬于遠程教育平臺的一種，它是指利用相關的軟件技術，通過互聯網實現遠程與教育教學相結合的系統平臺，主要面向教師、學生、教學管理者等，包含課程資源開發管理、教學支持服務、教學活動開展等功能。[5]網絡教學平臺的搭建能為教師、學生學習提供良好的基礎，也能打破教學活動的時間、空間限制，以解決教學資源分配不合理問題。因此，大力開展網絡教學平臺的應用對提高教育水平有著重要意義。

3.AI技術在網絡教學平臺的應用優勢

（1）取代煩瑣勞動，提高教學效率

AI技術支持的網絡教學平臺是高效率的系統，可用于課上、課下多個教學環節，使課堂實施變得方便快捷，提高教學效率，增強學習的靈活性。

（2）開設資源課程，提供學習需求

平臺專設資源課程模塊，可供教師與學生參考學習，模塊匯集了多個領域知識，能夠拓寬教師與學生的知識面。

（3）數據獲取分析，精準定位教育

在技術的支持下，教師和學生的課堂行為都能夠以數字量化的形式被采集分析，如全面構建學生個人檔案，為實現個性化教學打下良好的基礎。

（4）智能評估

AI技術可以對學生的學習情況進行智能評估，以及時發現學生的問題和困難，為教師提供更好的教學反饋。

（5）智能輔助教學

AI技術可以為教師提供智能輔助教學工具，如智能題庫、智能組卷等，以提高教師的教學效率和質量。

（6）互動式教學

AI技術可以為網絡教育平臺提供更多的互動式教學方式，如虛擬實驗、虛擬仿真等，以提高學生的實踐能力和創新能力。

AI技術支持的網絡教學平臺設計

依托課堂特征及AI技術的支持，筆者構建了一個集教師端、學生端、作業管理端、考試管理端及后臺管理端為一體的智能教學平臺。其中，教師端模塊包括資源課程、個人空間、學生信息及評價反思四個主要功能區；學生端模塊包括學習課程、個人空間、班級活動及小組協作四個功能區；作業管理端支撐學生的測驗、練習等；考試管理端則支持學生的期中、期末考試；后臺管理端支撐整個系統的運行和教育大數據的采集、存儲、分析及決策。此外，還有相關的智能管理助手、多媒體設備等，平臺框架如圖1所示。

1.教師端模塊

教師端是智能教學平臺設計與開發的基礎，為教師提供了多種服務，其中包括資源課程、個人空間、學生信息及評價反思四個子模塊。資源課程模塊可以為教師提供合適的學習資源，以滿足教師的日常學習要求；個人空間子模塊主要包括教師的個人基本信息、學習課程、管理班級等；學生信息子模塊包括學生的基本信息、學業成績、學習狀態、成績分析表等；評價反思子模塊能展示學生對教師的評價信息表以及教師的自我反思表，教師可根據反思記錄調整教學方式、教學策略等，以滿足學生的學習需求。

教師端的功能實現可體現在真實的課堂環境中，其中包括識別、點贊、點名、測驗、互動等區域，具體功能及相應體現如表1所示。

教師端模塊能夠獲取學生學習的各種過程性數據，而利用AI技術能夠分析學生的任務完成情況、學業成績等，并生成學生學習報告。教師根據該學習報告可以掌握每個學生的學習情況，便于對學生的學習過程進行實時監測與分析，以達到因材施教的目的。

2.學生端模塊

智能教學平臺學生端模塊涵蓋學習課程、個人空間、班級活動以及小組協作四個子模塊。學習課程子模塊包含個性化推薦、課程基本信息、學習興趣選擇等，學生能夠自主選擇合適的課程來學習；個人空間子模塊包含學生的學習信息、收藏、相關資料、成績等內容；班級活動子模塊包含學生參與的集體活動、項目等，能夠多人在線編輯，完成任務；小組協作子模塊是指學生能夠相互查看學習筆記、錯題記錄、分組情況等，能夠有效提升學生之間的互動水平以及協作學習效果。

學生端的功能實現可體現在真實的課堂教學環境中，其中包括錄像、簽到、答題、評價等區域，具體功能及相應體現如表2所示。

學生端的功能模塊是整個智能教學平臺的關鍵部分，學生可根據平臺中的各種功能部件輔助自己的學習，以達到與教師良性互動、與學生和諧交流的目的，并且能夠提高個人學習動機、學習自我效能感及學業成績等。

3.作業管理端

作業管理端的構成包括作業發布、作業提交、作業批改、作業評分等模塊。

①作業發布模塊：教師可以在該模塊中發布作業，設置作業的截止時間、作業的提交方式、作業的評分標準等。

②作業提交模塊：學生可以在該模塊中提交作業。

③作業批改模塊：教師可以在該模塊中對學生提交的作品進行批改。

④作業評分模塊：教師可以在該模塊中對學生的作品進行評分。

針對作業管理端的防作弊設計如下：

①限制作業時間和次數。可以設置作業的開始和結束時間，以及每個學生可以提交的次數。這樣可以避免學生在作業時間外或者多次提交答案。

②隨機化題目。可以將題目隨機排列，或者從題庫中隨機選取一定數量的題目。這樣可以避免學生之間抄襲。

③檢測作弊軟件?？梢允褂脤ｉT的軟件來檢測學生是否使用了作弊軟件。

④限制網絡訪問。可以限制學生在做作業時訪問網絡，避免學生在網上搜索答案。

⑤人工檢查?？梢砸蠼處熁蛘咧虒W生的答案進行人工檢查，以確保學生沒有抄襲。

4.考試管理端

考試管理端由考試管理系統、考試安排系統、考試成績管理系統、考試監控系統等組成。

其中，考試管理系統是指對考試過程中的各項管理工作進行統籌規劃和協調，包括考試計劃、考場安排、監考人員安排、考生信息管理等；考試安排系統是指對考生的報名、選課、分班、編排等工作進行自動化處理；考試成績管理系統是指對考試成績進行統計分析和管理，包括成績錄入、成績查詢、成績分析等；考試監控系統是指對考場環境和考生行為進行實時監控，保證考試的公平公正。

針對考試管理端的設計規則如下：

①具有完善的權限管理機制，確保只有授權人員才能訪問和操作考試系統。

②具有完善的數據備份和恢復機制，確保考試數據不會因為硬件故障或人為破壞而丟失。

③具有完善的安全防護機制，包括但不限于防火墻、入侵檢測、反病毒等，確保考試系統不會受到黑客攻擊或病毒侵襲。

④具有完善的日志記錄機制，記錄所有考試操作和異常情況，以便后期審計和追責。

⑤具有完善的安全審計機制，對考試系統進行定期安全審計和漏洞掃描，以及時發現和修復安全漏洞。

5.后臺管理端模塊

后臺管理端旨在管控整個平臺的正常運行，以及收集教師端和學生端產生的各項過程性數據，并存儲到固定位置，為精準地教和精準地學奠定基礎。因此，后臺管理端是平臺的“全局掌控者”，聚焦于平臺數據獲取、分析和融合等環節，為整個教學過程提供一定的支持服務。后臺管理端模塊承擔著教師端以及學生端的數據的獲取、接收以及存儲，它不僅可以及時對教師的教學提供修改意見，而且能為教學干預打下良好的基礎。

總結

隨著技術的發展和社會的進步，人工智能技術與教育的結合顯然已經成為當前的主流趨勢。目前，網絡教學平臺的構建逐步增多，通過平臺可收集學生的學習數據，進行學情分析，為后期精準教學打下良好基礎。需注意的是，在收集、處理和融合平臺數據時，要確保數據分析的準確性和真實性，這樣才能夠更具有說服力。未來，還需要更加關注AI技術在教育中的應用，通過具體實踐證實技術能夠改善教育教學效果，即未來還需關注技術應用的相關實證研究。

參考文獻：

[1]顧小清，李世瑾.人工智能教育大腦：以數據驅動教育治理與教學創新的技術框架[J].中國電化教育，2021（01）：80-88.

[2][4]趙麗，賀瑋，王洋.人工智能支持的課堂教學行為分析：困境與路徑[J].電化教育研究，2022，43（01）：86-92.

[3]梁迎麗，劉陳.人工智能教育應用的現狀分析、典型特征與發展趨勢[J].中國電化教育，2018（03）：24-30.

[5]汪海.基于云計算的網絡教學平臺設計與實踐[J].電腦知識與技術，2018，14（08）：122-123+127.