BOPPPS模式下大語(yǔ)言模型賦能學(xué)情分析的應(yīng)用實(shí)踐

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程中“學(xué)生內(nèi)因的決定性作用”與“教師外因的引導(dǎo)性功能”，形成“外因通過激活內(nèi)因?qū)崿F(xiàn)知識(shí)建構(gòu)”的作用機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，黎世法提出了“學(xué)情”概念和學(xué)情理論，并認(rèn)為學(xué)情是以學(xué)生為中心制定教學(xué)決策的依據(jù)，學(xué)情分析是提升教學(xué)效果的關(guān)鍵。BOPPPS模式是以建構(gòu)主義理論為基礎(chǔ)的教學(xué)理念，該模式下的課堂教學(xué)過程以學(xué)生為中心并分為導(dǎo)入、學(xué)習(xí)目標(biāo)、前測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)和總結(jié)等六個(gè)模塊，旨在提高學(xué)生的課堂參與度并培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力，幫助教師理清教學(xué)脈絡(luò)、設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)、完善教學(xué)過程并達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。然而，目前學(xué)情分析在BOPPPS教學(xué)模式中發(fā)揮的效用尚且不足。

學(xué)情數(shù)據(jù)是指包含學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格類型、先修課程考試成績(jī)、課程目標(biāo)完成度等學(xué)生學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)。對(duì)于課堂教學(xué)來說，學(xué)情數(shù)據(jù)是反映教學(xué)效果最顯著的指標(biāo)。在數(shù)智時(shí)代，大語(yǔ)言模型作為人工智能新的技術(shù)范式，是一種基于Transformer（變換器）架構(gòu)的自我監(jiān)督學(xué)習(xí)模型，憑借其強(qiáng)大的自然語(yǔ)言處理技術(shù)、圖文生成技術(shù)、信息檢索和并行計(jì)算能力，已經(jīng)成為推動(dòng)教學(xué)創(chuàng)新的重要工具。本文以交通工程學(xué)為例，探索大語(yǔ)言模型賦能學(xué)情分析的BOPPPS教學(xué)模式，旨在從學(xué)情數(shù)據(jù)中挖掘并提取隱含的、有價(jià)值的信息，并經(jīng)過科學(xué)分析后為學(xué)生提供個(gè)性化教學(xué)決策支持和個(gè)人智能答疑輔助。

一、學(xué)情分析存在的問題

（一）學(xué)情數(shù)據(jù)難以全面，教學(xué)決策不佳

在進(jìn)行學(xué)情分析時(shí)，教師需要收集大量的學(xué)生數(shù)據(jù)，包括先修課程學(xué)業(yè)成績(jī)、學(xué)習(xí)風(fēng)格類型、學(xué)習(xí)興趣等。然而，由于學(xué)生隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)記錄不完整等壁壘存在，數(shù)據(jù)收集往往面臨困難。此外，學(xué)情分析需要教師具備一定的數(shù)據(jù)分析能力和專業(yè)知識(shí)，教師在數(shù)據(jù)處理與分析方面缺乏培訓(xùn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致分析能力不足，難以準(zhǔn)確解讀數(shù)據(jù)并做出有效的教學(xué)決策。

（二）學(xué)情分析僅停留在課前，缺乏教學(xué)全過程的學(xué)情考察

教學(xué)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的行為過程，教學(xué)的設(shè)計(jì)、方法、目標(biāo)和內(nèi)容等教學(xué)決策要與學(xué)生的學(xué)情相適配。安桂清認(rèn)為，在課中進(jìn)行學(xué)情分析，可引導(dǎo)教師依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)態(tài)采取合宜的教學(xué)方法和內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”打造“學(xué)的課堂”的必要途徑。長(zhǎng)期以來，教師對(duì)于學(xué)生的學(xué)情分析往往停留在課前，依據(jù)先修課程、班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、學(xué)生性別與個(gè)性構(gòu)成比例等情況制定教學(xué)設(shè)計(jì)和方法、教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容。教學(xué)過程中未考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)情變化，按部就班執(zhí)行課前制訂的教學(xué)計(jì)劃。

（三）學(xué)情分析不注重學(xué)生個(gè)體差異

傳統(tǒng)的學(xué)情分析局限于對(duì)學(xué)生群體共性的分析和歸納，忽視學(xué)生個(gè)體的獨(dú)特性和差異性。在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，教師往往側(cè)重于考慮大多數(shù)學(xué)生對(duì)某個(gè)內(nèi)容的普遍接受程度，而忽視了不同類型學(xué)生對(duì)同一內(nèi)容的不同學(xué)習(xí)傾向和方式，這一問題在學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格的考察上表現(xiàn)得尤為明顯，導(dǎo)致部分學(xué)生在教學(xué)過程中出現(xiàn)游離于課堂的狀況。

二、BOPPPS模式下大語(yǔ)言模型賦能學(xué)情分析的教學(xué)設(shè)計(jì)

廣西警察學(xué)院交通工程學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱教學(xué)團(tuán)隊(duì)）基于BOPPPS教學(xué)模式，依托大語(yǔ)言模型強(qiáng)大的自然語(yǔ)言處理技術(shù)、文本生成能力和并行計(jì)算能力等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建了BOPPPS模式下大語(yǔ)言模型賦能學(xué)情分析的教學(xué)模式。在該教學(xué)模式的指導(dǎo)下，課前，通過問卷調(diào)查法并借助大語(yǔ)言模型開展學(xué)業(yè)預(yù)警分析與學(xué)習(xí)風(fēng)格診斷，精準(zhǔn)定位學(xué)生知識(shí)起點(diǎn)，生成個(gè)性化學(xué)習(xí)任務(wù)；課中，在BOPPPS六步教學(xué)法中融合大語(yǔ)言模型交互生成、智能評(píng)測(cè)能力，并分析導(dǎo)入、目標(biāo)、前測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)、小結(jié)等環(huán)節(jié)的學(xué)情，實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，促進(jìn)知識(shí)理解應(yīng)用、技能強(qiáng)化及創(chuàng)新思維培育；課后，通過大語(yǔ)言模型實(shí)施精準(zhǔn)督學(xué)，布置分層作業(yè)并開展答疑點(diǎn)評(píng)，拓展第二課堂以賽促學(xué)，整合多方反饋優(yōu)化教學(xué)，形成“學(xué)情診斷一教學(xué)實(shí)施一評(píng)價(jià)改進(jìn)”閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成、創(chuàng)新能力培養(yǎng)與教學(xué)質(zhì)量持續(xù)提升。

三、BOPPPS模式下大語(yǔ)言模型賦能學(xué)情分析的應(yīng)用實(shí)踐

以廣西警察學(xué)院2022級(jí)交通運(yùn)輸專業(yè)學(xué)生為例，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)交通工程學(xué)核心知識(shí)點(diǎn)“交通信號(hào)燈單點(diǎn)定時(shí)控制”進(jìn)行大語(yǔ)言模型賦能學(xué)情分析的應(yīng)用，旨在推動(dòng)大語(yǔ)言模型與交通工程學(xué)融合教學(xué)模式建設(shè)，展示具備普適參考價(jià)值的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建可復(fù)制推廣的應(yīng)用范式。

（一）課前的應(yīng)用實(shí)踐—構(gòu)建大語(yǔ)言模型賦能學(xué)業(yè)預(yù)警

學(xué)業(yè)預(yù)警旨在通過學(xué)生先修課程成績(jī)持續(xù)跟蹤和監(jiān)測(cè)學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)潛在的學(xué)習(xí)困難或風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)向?qū)W生發(fā)出預(yù)警信號(hào)的一種教育管理機(jī)制。構(gòu)建2022級(jí)交通運(yùn)輸專業(yè)學(xué)生的交通工程學(xué)學(xué)業(yè)預(yù)警模型步驟如下。

1.構(gòu)建交通工程學(xué)學(xué)業(yè)預(yù)警模型

以2021級(jí)交通運(yùn)輸專業(yè)184名學(xué)生為樣本，在已知交通工程學(xué)課程成績(jī)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建交通工程學(xué)學(xué)業(yè)預(yù)警模型。首先，借助大語(yǔ)言模型出色的自然語(yǔ)言處理能力，初步確定影響交通工程學(xué)的相關(guān)課程。其次，通過收集相關(guān)課程的考試成績(jī)，采用大語(yǔ)言模型中多元線性回歸模型處理技術(shù)檢查交通工程學(xué)與相關(guān)課程的顯著性關(guān)系。最后，根據(jù)相關(guān)課程成績(jī)對(duì)交通工程學(xué)課程成績(jī)的影響是否顯著，確定多元線性回歸模型。以184名學(xué)生的成績(jī)作為研究樣本，最終構(gòu)建的交通工程學(xué)綜合成績(jī)預(yù)警模型如下式（1）所示：

Y=47.347+0.2X₁+0.239X₂

其中，Y為交通工程學(xué)成績(jī)， X₁ 為概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)成績(jī)， X₂ 為交通運(yùn)輸工程概論成績(jī)。

2.驗(yàn)證交通工程學(xué)院學(xué)業(yè)預(yù)警模型的可靠性

筆者隨機(jī)對(duì)2021級(jí)的10名學(xué)生進(jìn)行交通工程學(xué)成績(jī)預(yù)測(cè)，并與其真實(shí)成績(jī)對(duì)比，驗(yàn)證模型的可靠性。通過計(jì)算預(yù)測(cè)成績(jī)和實(shí)際成績(jī)的RMSE（均方根誤差），可以發(fā)現(xiàn)，RMSE小于10，這意味著本次教學(xué)創(chuàng)新構(gòu)建的學(xué)業(yè)預(yù)警模型較為合理

3.生成2022級(jí)交通運(yùn)輸專業(yè)交通工程學(xué)學(xué)業(yè)預(yù)警名單

對(duì)2022級(jí)交通運(yùn)輸專業(yè)123名學(xué)生的交通工程學(xué)進(jìn)行課程成績(jī)預(yù)測(cè)，共有6名學(xué)生預(yù)測(cè)成績(jī)低于65分，對(duì)這6名學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)風(fēng)格調(diào)查，如表1所示。

表12022級(jí)交通運(yùn)輸專業(yè)交通工程學(xué)學(xué)業(yè)預(yù)警名單

在后續(xù)課程學(xué)習(xí)過程中，筆者密切關(guān)注名單內(nèi)學(xué)生對(duì)課程任務(wù)完成度情況，根據(jù)其學(xué)習(xí)風(fēng)格制定個(gè)性化學(xué)習(xí)計(jì)劃，并多措并舉幫助他提高學(xué)業(yè)成效。

（二）課中的應(yīng)用實(shí)踐一大模型賦能教學(xué)過程提高達(dá)成度

教學(xué)團(tuán)隊(duì)利用大模型輔助教學(xué)時(shí)要綜合考慮上述的起點(diǎn)分析，包括學(xué)業(yè)預(yù)警、學(xué)習(xí)風(fēng)格等因素。在導(dǎo)人環(huán)節(jié)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)利用大語(yǔ)言模型爬取典型道路交叉口優(yōu)化案例，創(chuàng)設(shè)情景，結(jié)合大模型生成的情景問題，啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生基于所學(xué)知識(shí)展開討論，激發(fā)學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)的積極性，并快速進(jìn)入本課程學(xué)習(xí)狀態(tài)。在學(xué)習(xí)目標(biāo)環(huán)節(jié)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合大語(yǔ)言模型分析《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》等文件，立足交通行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)與交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)現(xiàn)實(shí)需求創(chuàng)建交通工程學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)。在前測(cè)階段，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在大語(yǔ)言模型中上傳教材、學(xué)術(shù)研究論文、行業(yè)報(bào)告等文本資料，搭建交通工程學(xué)專業(yè)知識(shí)庫(kù)，并根據(jù)知識(shí)庫(kù)中海量的文本信息生成課程題庫(kù)。在參與式學(xué)習(xí)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)使用大語(yǔ)言模型重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生組隊(duì)完成道路交叉口交通信號(hào)燈配時(shí)優(yōu)化的仿真項(xiàng)目。在后測(cè)環(huán)節(jié)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)利用大語(yǔ)言模型擔(dān)任評(píng)員，通過“提出問題一交互生成一答案檢驗(yàn)”等方式評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效和學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度。在總結(jié)環(huán)節(jié)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)利用大語(yǔ)言模型生成課程講授的知識(shí)框架，并對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)盤。學(xué)生針對(duì)薄弱知識(shí)點(diǎn)，通過大語(yǔ)言模型的文本交互能力，持續(xù)學(xué)習(xí)，最終將知識(shí)點(diǎn)內(nèi)化理解。

（三）課后的應(yīng)用實(shí)踐—培養(yǎng)有創(chuàng)造性的應(yīng)用型人才

課后，教學(xué)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，利用大語(yǔ)言模型積極探索理論教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合、課堂學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合、個(gè)性化培養(yǎng)與全面發(fā)展相結(jié)合的人才培養(yǎng)機(jī)制。除了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主渠道外，教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極拓展第二課堂，打造“一院多品”特色項(xiàng)目，培育“雙創(chuàng)”項(xiàng)目30余項(xiàng)，組織學(xué)生參加交通工程相關(guān)競(jìng)賽、網(wǎng)絡(luò)研討和社會(huì)實(shí)踐等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中深化理論知識(shí)，提升綜合素養(yǎng)。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于“以賽促學(xué)、賽學(xué)相長(zhǎng)”的教學(xué)理念，利用大語(yǔ)言模型充分挖掘?qū)W生的專業(yè)興趣點(diǎn)。指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課程所學(xué)知識(shí)，啟發(fā)創(chuàng)意并孵化創(chuàng)新項(xiàng)目，積極參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、大學(xué)生“互聯(lián)網(wǎng) + ”“挑戰(zhàn)杯”等競(jìng)賽，并獲得了眾多獎(jiǎng)項(xiàng)，卓有成效地提高了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，培養(yǎng)了新工科背景下的應(yīng)用型人才。

四、結(jié)語(yǔ)

BOPPPS教學(xué)模式以建構(gòu)主義基礎(chǔ)理論為理論依據(jù)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位。學(xué)情分析的核心理念是以學(xué)生為中心，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情制訂并調(diào)整教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容。這就要求學(xué)情分析貫穿BOPPPS六步教學(xué)法的全過程。大語(yǔ)言模型憑借其強(qiáng)大的自然語(yǔ)言處理能力和圖文生成能力，可高效賦能學(xué)情分析在BOPPPS教學(xué)模式中的效用。

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（作者單位：廣西警察學(xué)院交通管理工程學(xué)院）