以AI賦能開放大學課堂教學智慧評價

陳藝嵐?趙宇丹?劉婷婷

“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”綜合運用遠程教育、人工智能、大數(shù)據等領域的最新理論和技術，研究開放教育領域課堂教學質量監(jiān)督與評價的信息化實現(xiàn)方法，豐富了開放大學質量保證體系的研究成果。

關鍵詞 人工智能 課堂教學 智慧評價系統(tǒng) 開放大學

2020年10月，中共中央、國務院印發(fā)了《深化新時代教育評價改革總體方案》。《方案》要求“充分利用信息技術，提高教育評價的科學性、專業(yè)性、客觀性”。廣州開放大學認真落實《方案》要求，投入信息化項目經費與合作單位共同研制開發(fā)“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”，以AI人工智能推動課堂教學質量評價朝智慧化方向發(fā)展，完善適應大規(guī)模辦學需要的開放教育人才培養(yǎng)質量保證體系。

新型開大急需與時俱進的智慧評價系統(tǒng)

廣州開放大學是一所以現(xiàn)代信息技術為支撐，以線上線下相結合為主要教學形式的新型大學，辦學體系規(guī)模大，開設專業(yè)多，課程復雜多元。在這樣的辦學背景下，學校的課堂教學采取面授和直播兩種手段，課堂數(shù)據包括音頻、視頻、圖片、文字等形式，具有跨區(qū)域、跨時段、非結構、數(shù)量大、多樣性強、價值密度低等特點。如果僅僅采取傳統(tǒng)的評價方式，以人工的方式隨堂現(xiàn)場聽評課或觀看視頻方式遠程聽評課，再通過人工發(fā)放和回收評課表進行分析統(tǒng)計，其工作效率和評價效果均難以滿足辦學需要。由于缺乏數(shù)字化記錄和智能化數(shù)據分析的支撐，學校的教學督導工作難以提升，教學質量難以提高。隨著信息技術的發(fā)展，人工智能與教育深度融合，AI讓覆蓋廣、常態(tài)化、客觀性強的課堂教學評價成為可能。由此，廣州開放大學結合辦學體系和教學運行的實際情況，經過多方論證和迭代開發(fā)，建成一套利用AI人工智能技術，開展常態(tài)化、規(guī)模化評價課堂教學的“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”，并在 1年的測試后，正式全面運行。

“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”創(chuàng)新構建了課堂教學質量控制規(guī)則，滿足自主定制、自行監(jiān)控、彰顯個性化等需要。該系統(tǒng)擁有機器評價和專家評價一體化功能，通過采集音視頻數(shù)據對各種復雜多變對象實行監(jiān)控和評價，實現(xiàn)跨區(qū)域/時域的高質量常態(tài)化課堂教學監(jiān)督與評價，大幅提升了工作效率；驗證和深化智能評測，使學校從傳統(tǒng)聽評課跨越到AI課堂大數(shù)據分析與人工聽評課互融的階段。

全面設計“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”

理念方面，“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”的設計源于中國傳統(tǒng)文化的知行哲學，吸收了ELT、4MAT 等學習理論中富有啟發(fā)性的觀點，提出了可應用于人工智能分析的學習發(fā)生知行模型。學習發(fā)生知行模型將內在學習認知過程與外在可觀測數(shù)據關聯(lián)起來，融合國際上弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)、IRE、S-T等多種教育分析方法，提煉出人工智能可實現(xiàn)的量化評價指標，覆蓋課堂思維方式、教學風格等以往無法定量分析的重要特征，創(chuàng)制了基于課堂結構的多模態(tài)的科學分析工具，使課堂教學智慧評價的分析和結論具備本土化、易理解的特征。

實踐方面，“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”綜合運用聲紋識別、語音識別、視頻分析、自然語言處理等技術，評測教師課堂語言的情感、語速、想象力、信息量、語言凝練度等要素，輔以師生思維和互動交流的特征分析，從而構建了基于人工智能技術支撐的課堂教學評價系統(tǒng)（如圖）。

基于學習發(fā)生知行理論、IRE、知識圖譜、弗蘭德斯互動分析等現(xiàn)代課堂教學評估評價教育理論，“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”形成重要的分析維度，對課堂教學特征（指與教學過程直接相關的語音、視頻、教學資源和軟件數(shù)據等決定性因素）進行準確深刻的透視。根據主體教學結構理論和第三代教學活動理論，“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”構建了教學結構與教學活動評價矩陣，前者包括“教師主導”和“學生主體”兩種結構，后者涵蓋“組織調控”“認知思維”“情感交融”“目標達成”4項活動，進而依據評價矩陣研制形成更加完整的廣州開放大學7個領域的評價細項，每個評分領域分別對應人工智能技術可實施性的分析模型。通過可擴展的課堂教學智慧評價模型，課堂音視頻和其他教學數(shù)據被結構化、模型化處理，并從課堂思維激發(fā)、課堂師生互動、課堂支撐支架等方面提供量化指標，捕捉和分析隱性信息，與人工聽評課的質性評價互為補充。

以智慧評價系統(tǒng)形成質量管理閉環(huán)

在應用角色方面，“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”全面支撐廣州開放大學的課堂教學質量監(jiān)督與評價工作，為系統(tǒng)管理人員、專家、授課教師、決策人員等提供支持服務。系統(tǒng)管理人員可將評估量表導入系統(tǒng)中，供專家評估時使用；可將預備評價的課堂數(shù)據同專業(yè)對口的專家相關聯(lián)，以確定專家可評測的課堂范圍。專家對收錄的課堂數(shù)據按照既定的評估量表進行人工評價，使AI分析和人工評價相輔相成。授課教師可在系統(tǒng)中對課堂進行復盤，查看AI分析結果和專家評價反饋，作為教研反思的重要依據。決策人員可從教師個人、學校、地區(qū)、系統(tǒng)等多個顆粒度，從課堂教學大數(shù)據指數(shù)、教學效果、專家評價等多個維度，對教學質量深入洞察，為教師發(fā)展和教學質量監(jiān)督與評價工作提供數(shù)據支撐，進而獲取課堂教學質量管理上的決策依據。

在實際運行方面，“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”提供課堂信息數(shù)據采集模塊，并從音頻和視頻兩個信息源進行多維度的AI分析。數(shù)據主要來自學校直播系統(tǒng)采集線上課堂視頻，或通過DV、手機、iPad等輕便終端設備采集線下課堂音視頻。授課音頻或視頻信息數(shù)據對接到“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”后，通過多模態(tài)教學評價AI分析，進行標準的結構化和模型化處理，從“目標定位”“課堂藝術”“課堂調控”“思維激發(fā)”“評價反饋”“整體發(fā)展”“合作交流”7個維度提供量化指標和相關性分析，由機器全自動生成大數(shù)據指數(shù)和AI分析報告。專家結合AI評價結論進行終結性課堂教學評價，教師則在個人空間查閱及下載各項評價結論。

“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”自運行以來，共獲取辦學體系內34個教學單位的4872個面授課與直播課的音視頻。完成對課堂教學行為的自動分析后，系統(tǒng)對每一門課程生成大數(shù)據指數(shù)和AI分析報告，在數(shù)據看板上展示情感、4MAT、弗蘭德斯互動、詞云、可理解度、想象力激發(fā)等方面的可視化數(shù)據。

通過AI建議，任課教師能及時發(fā)現(xiàn)教學中的薄弱點，得到優(yōu)化課堂教學結構的相關建議。學校質量管理部門采取機器與人工“同評一門課”的評價機制，每學期從機器評價數(shù)據中有針對性地抽樣，派發(fā)給專家進行評價，并定期向辦學體系各教學單位反饋機器評價結論（大數(shù)據指數(shù)和AI分析報告）和專家評價結論。各教學單位則及時組織任課教師反思改進教學，并撰寫教學質量改進報告提交學校質量管理部門，形成質量管理閉環(huán)。

“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”聚焦教師課堂教學策略改革創(chuàng)新，借助數(shù)字化技術開展伴隨式、常態(tài)化的數(shù)字化課堂監(jiān)督與評價，綜合運用多個教育技術模型，為課堂畫像、為教師畫像、為學生畫像，數(shù)據翔實，使用便捷。該系統(tǒng)不僅有利于推動專業(yè)和課程的教研工作向數(shù)字化轉型，高效率實現(xiàn)教師自我反思、同伴互助、專家引領；而且通過大數(shù)據分析，可以洞察課堂教學的優(yōu)化方向，制訂課程教學整體設計和教學主要策略，解決現(xiàn)場檢查課堂的時間、空間方面的困難，提升聽評課效率，進而促進學校課堂教學質量評價常態(tài)化、規(guī)模化、個性化開展。

通過實踐應用，學校課堂教學產生了一些新氣象。教師在智慧評價數(shù)據支撐下開展案例式、研討式、專題式、講練式等多形式課堂教學創(chuàng)新，幫助學生建立學科知識結構，培養(yǎng)學生自主學習能力。新型評價指標涵蓋了對培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)極為重要的思維和互動交流等方面，鼓勵學生知行合一、多向度獨立思考，激發(fā)學生將所學知識轉化為實踐的能力。智慧評價系統(tǒng)營造了“以評促建” 的課堂管理氛圍，整體提升了教學水平，促進了學校教育教學高質量發(fā)展。

“課堂教學智慧評價系統(tǒng)”綜合運用遠程教育、人工智能、大數(shù)據等領域的最新理論和技術，研究開放教育領域課堂教學質量監(jiān)督與評價的信息化實現(xiàn)方法，豐富了開放大學質量保證體系的研究成果，2024年1月獲得國家開放大學“教育教學數(shù)字化技術創(chuàng)新優(yōu)秀案例”二等獎。學校后續(xù)將開展英語聲紋識別、AI學生促動師生交互等實驗研究，檢驗理論模型和技術產品的科學性，進一步優(yōu)化課堂教學智慧評價的理論模型和技術產品。

（陳藝嵐，質量監(jiān)督與評估中心主任；趙宇丹，網絡與信息中心主任；劉婷婷，網絡與信息中心。廣州開放大學。）

責任編輯：周淼? 郵箱：chinadisedu@zxxx.net.cn