基于“AI+OMO”的高職院校智慧課堂“沉浸式”學習生態圈的構建

摘要：“AI+OMO”以提升教學體驗、學習效果和完成教學內容目標為核心，通過云計算、大數據、5G等新技術突破時空限制，集教師、教學內容和教學工具一體，為學習者提供“私人定制”，打造智能教學的學習生態系統的教學模式，形成一個開放、共享、個性化的精準“沉浸式”教學生態。在教育數字化改革以及AI與教育深度融合的背景下，本文從“AI+OMO”視角，研究“沉浸式”智能化教學新場景，構建“四圈層、三空間、兩場景、一平臺”的多維學習生態圈，實現從簡單的線上線下混合學習向智慧學習轉變。

關鍵詞：“AI+OMO”；“沉浸式”；學習生態圈

引言

ChatGPT時代教育領域迎來了新的變革，AI在教育領域的應用受到廣泛關注，隨著新一代人工智能技術的高速發展，推動人工智能與教育深度融合勢在必行。OMO教學模式常用于智慧課堂，這種模式能夠高效地將互聯網技術與線下教學資源相結合，利用線上線下交互活動完成教學。傳統的OMO教學模式已無法適應大數據時代的需求，OMO教學的信息化手段和互聯網技術需要不斷地更迭創新。將AI技術融入OMO教學，有利于推進人工智能與教育教學的深度融合，驅動教育教學手段和模式的改革，賦能教育數字化改革。基于人工智能所打造的學習空間，從傳統課堂演變成交互式課堂，給教師和學生帶來不一樣的教學體驗，使老師的教學和學生的學習，都更加個性化、情境化和精準化。創新從“AI+OMO”教學模式視角，基于AI的教學環境，可以分類建立針對不同學生個性化的完整學習數據庫，并且通過大數據分析，充分了解不同學生的學習情況，借助AI技術為學生創建“定制”的數智化學習空間，提供更加個性化學習指導，實現高質量的精準教學，實現“千人千面”因材施教。隨著大數據、云計算、物聯網、數字虛擬、5G等新一代信息技術在教育領域的應用與推廣，教學手段從信息化向智能化方向轉變是大勢所趨。“AI+OMO”教學模式，適應了新時代人工智能技術高速發展給教育教學帶來的新變化；AI技術創新OMO教學模式，通過增強教學體驗、虛擬現實、VR場景模擬等先進技術，組成學習共同體形成了線上線下多維學習生態新場景，使學生“境身合一”，實現“沉浸式”深度學習目標。

一、研究理論基礎

（一）關于“AI+OMO”教學模式的研究

目前各學者對于“AI+OMO”教學模式的研究較少，大部分主要集中研究OMO教學模式。例如，李玲從“教學設計”“教學實施”“教學效果”3個維度提煉面向開放教育OMO智慧教學課堂特征[1]。戴界蕾等學者雖然對“AI+OMO”教學模式略有研究，但是主要集中在教學案例分析方面，例如，戴界蕾從系統規劃、科學施策，AI賦能、流程創新等方面積極推進基于“AI+OMO的課堂教學創新實踐”項目研究，實現課堂教學流程創新[2]。學者們對于“AI+OMO”教學模式影響課堂教學的實施路徑并未深入分析。

（二）關于AI賦能智慧課堂的研究

關于AI賦能智慧課堂的研究，各學者均有不同見解，這些研究成果為本文分析“AI+OMO”賦能智慧課堂提供了理論支撐。例如，朱錦鋒研究“人工智能+教育”背景下高中計算機智慧課堂教學實踐策略，包括引入個性化學習、創設互動式學習環境、開展協作學習、數據驅動教學決策等[3]。李茹認為可以將人工智能與課堂教學結合起來，生成一種個性化的智慧課堂[4]。這種課堂基于人工智能的驅動，將塑造一種新穎的、動態的個性化框架，將學習者概念轉化為動態實體，推動教學過程中的互動變化，通過擴展AI系統的認知能力，在智慧課堂為學生創造個性化的學習體驗。

（三）關于AI驅動學習生態圈構建的研究

關于AI驅動學習生態圈構建的研究，各學者未從“AI+OMO”教學模式這個切入點分析。徐萍探討“AI+5G”賦能大灣區民辦高職智慧學習空間建設的實踐效果，深入挖掘學習者、專任教師及教育管理者對“AI+5G”賦能智慧學習空間建設與應用的認知[5]。沈麗燕結合浙江大學實踐，從生態建設角度，聚焦基于AI技術高校智慧教學生態體系架構的構建，總結其教學方法等方面實踐成效[6]。方菲提出基于人工智能的學習生態型“一中心五模塊”智慧課堂模型建構：環境建設模塊、學校指導信息化模塊、基于人工智能技術的內涵發展模塊、基于人工智能的智能硬件配備模塊、基于人工智能的智能軟件模塊等[7]。

（四）研究述評

從上述文獻梳理分析，關于“AI+OMO”教學模式的研究，各學者主要集中在流程創新和教學案例分析等方面，且目前AI融入OMO教學大部分應用在中小學以及幼兒教育培訓，對于“AI+OMO”教學模式在高職院校深入研究的并不多。在面對ChatGPT時代帶來新的發展機遇，高職院校如何應用AI技術融入具體OMO教學，通過哪些具體維度實現“千人千面”的因材施教是值得深入研究的問題。本文擬創新從“AI+OMO”教學視角，探討構建高職院校智慧課堂“沉浸式”學習生態圈的實施路徑。

二、“AI+OMO”教學模式

“AI+OMO”是集教師、教學內容和教學工具為學習者提供“私人定制”，打造智能教學的學習生態系統的教學模式。該教學模式以提升教學體驗、學習效果和完成教學內容目標為核心，通過云計算、大數據、5G等新技術突破時空限制，打造線上和線下教學深度融合新教學場景，形成一個開放、共享、個性化的精準教學模式。

目前，大部分OMO教學簡單地將線下授課搬到線上或者將課程錄好簡單地放到網絡上，傳統OMO教學仍停留在“重學習”和“輕體驗”的階段。AI技術融入OMO教學改變和重塑了學習流程，“AI+OMO”教學新模式增加了線上線下學習的體驗感，同時通過知識圖譜和學習路徑的個性化匹配，真正實現“千人千面”的因材施教。本文主要從時間、空間、內容3個維度探討“AI+OMO”教學模式，打造線上線下智慧學習生態環境，見圖1。

（一）時間維度

通過AI互動形成線上和線下互動一體化融合的通道，線上和線上雙向交織，互相導流。線上線下不再是相對獨立的平行學習場景，而是根據學生的需求，重置學習時間，實現線上線下的平臺應用與教學服務深度融合。

（二）空間角度

運用AI教師、AI語音助手、無感知識別、傳感器、大數據分析、物聯網、5G全息技術、觸覺反饋等新技術，挖掘更加精準的學情數據，重置學習空間和學習場景，賦能線下線上學情數據相關融通，建立更加精準、個性、隨性的學習模式。

（三）內容維度

在AI等新技術賦能下，教師和學生交互協作形成行為數據、教學活動、學習平臺、學生畫像、個人發展報告等數據資源池，通過AI智能系統實現為學生定制精準“個性化”教學內容的學習方案。

三、“AI+OMO”視角構建“沉浸式”學習生態圈實施路徑

本文研究從“AI+OMO”視角，打造“沉浸式”智能化教學新場景，構建“四圈層、三空間、兩場景、一平臺”的多維學習生態圈，實現從簡單的線上線下混合學習向智慧學習轉變。“四圈層、三空間、兩場景、一平臺”多維學習生態圈，具體實施路徑，見圖2。

（一）“基礎圈層”對應“達標空間”

在基礎圈層，依托的主要數字技術包括基于AI的虛擬數字人教師功能、基于AI的PPT識別功能、基于AI的語音識別功能、基于AI的智能筆記功能。通過基于AI技術的智慧平臺接入各類視、音頻流，利用AI技術，自動完成電子筆記、PPT概要識別、視頻中的人/物識別、課件標簽生成等處理。通過AI智慧教學平臺，學習共同體通過觀看直播課程，在AI對應互動教學區域記錄學習文字或語音筆記，形成學習數據保存在AI智慧教學平臺。在基礎圈層，學習共同體主要任務是依托AI智能學習工具，如虛擬數字教師、智能筆記等完成基本學習目標，如課程的預復習，知識技能要點學習和虛擬仿真實訓等，打造學習共同體與AI智慧教學平臺的內化生態環境，形成智慧課堂的達標空間。

（二）“融通圈層”對應“交互空間”

在融通圈層，學習共同體突破了在基礎圈層的單維學習，更多的是學習共同體與AI智慧教學平臺的交互協同；依托的主要數字技術有基于AI的同步錄制資源、基于AI的教學數據分析、基于AI的教學數據交互、基于AI的教學數據展示等功能。以智能視頻數據流矩陣為橋梁，連接裝有常態化錄播體系的智慧教室學習環境，利用AI技術自動將相關課程資源數據同步。同時，對基礎圈層形成的學情數據實時AI分析處理，同步到基于AI技術的智慧教學平臺，形成實時動態學習數據流。在融通圈層，以AI為引擎形成教師、學生、資源、環境等各要素之間的數據交互流，完成全流程教學生態數據交互和數據可視化展示，打造學習共同體與AI智慧教學平臺的交互生態環境，從原來的達標空間進階到智慧課堂的交互空間。

（三）“拓展圈層”對應“個性空間”

在拓展圈層，依托在基礎圈層和融通圈層的學習數據，為學習共同體定制個性化智慧學習空間；依托的主要數字技術有基于AI的知識圖譜、基于AI的學生畫像、基于AI的學生學習路徑、基于AI的定制學習方案等功能。通過基于AI的知識圖譜構建與學習評測功能以及學習數據分析，形成個人學習圖譜和學生畫像；利用人工智能算法，完成知識體系的邏輯匹配，逐步生成課程知識圖譜，智能規劃學生學習路徑，結合精準推送算法，完成學生個性化學習定制需求。在拓展圈層，基于AI大數據分析，無序的學習共同體分解成相對獨立個性化學習共同體，從原來無序的交互空間進階到智慧課堂的個性空間。

（四）“支撐圈層”對應“兩個場景”

在支撐圈層，聚焦打造“沉浸式”新教學場景，為基礎圈層和融通圈層提供保障支持。支撐圈層對應線上“虛擬課堂”和線下“真實課堂”兩個場景。線上虛擬課堂、線下真實課堂為基礎圈層、融通圈層和拓展圈層提供軟硬件智能設備的保障功能。通過利用AI智慧教學平臺創建線上虛擬課堂；利用數字教材、5G全息等AI技術創新線下真實課堂教學；通過AI技術，打通線上和線下、虛擬和現實的學習場景各項任務，引導學生在智慧化生態情境學習，依托AI智慧教學平臺教會學生積極主動思考和討論，推進深度學習，實現教學數據交互，打造“沉浸式”新教學場景，形成線上線下融合場景生態，見圖3。

結語

發展數字教育，推動教育數字化轉型，是大勢所趨、發展所需、改革所向隨著AI技術的引入使教學形態突破了傳統固定時間、空間和教學主體和教學環境的限制，轉變成數字化和智慧化的生態教學情境。本文研究AI技術融入OMO線上線下教學，從“AI+OMO”視角構建“四圈層、三空間、兩場景、一平臺”的多維學習生態圈實施路徑，通過依托支撐圈層的軟硬件智慧化教學資源，學習共同體實現從基礎圈層、融通圈層到拓展圈層的學習進階，從單維無序的分散學習到有序精準的個性化學習呈現，有助于破解個性化教學和因材施教等方面的難題，屬于AI在教育領域的深度應用，適應ChatGPT時代不斷變化的新要求，為推進人工智能與教育教學的深度融合提供理論價值，同時為AI智慧教學平臺的開發和應用功能深化提供借鑒。

本文系浙江省教育科學規劃2024年度一般規劃課題《基于“AI+OMO”的高職院校智慧課堂“沉浸式”學習生態圈的構建》（項目編號：2024SCG063）的研究成果。

參考文獻：

[1]李玲，肖君，顧小清.智能課堂分析的多維指標體系構建：面向開放教育OMO智慧教學環境的研究[J].遠程教育雜志，2023，41（01）：48-59.

[2]戴界蕾.人工智能賦能教學，加快教育現代化建設——基于“AI+OMO的學科教學流程再造”的思考[J].基礎教育課程，2023，（07）：39-47.

[3]朱錦鋒.“人工智能+教育”背景下計算機智慧課堂教學實踐研究[J].智慧中國，2023，（10）：69-70.

[4]李茹.人工智能驅動的智慧課堂探析[J].黑龍江高教研究，2023，41（07）：1-5.

[5]徐萍，薛慧麗，董鵬中.AI+5G賦能“五維一體”智慧學習空間構建研究[J].吉林工程技術師范學院學報，2023，39（01）：23-27.

[6]沈麗燕，李萌，張紫徽，等.基于AI技術的高校智慧教學生態體系的構建與應用——以浙江大學為例[J].現代教育技術，2022，32（12）：85-92.

[7]方菲.基于人工智能的學習生態型智慧課堂模型建構[J].教育信息技術，2022，（06）：33-35.

（作者單位：嘉興南洋職業技術學院）

（責任編輯：宋宇靜）