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      中學(xué)教育智能設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路探究

      2021-04-23 10:31:33李稷翔
      藝術(shù)科技 2021年24期
      關(guān)鍵詞:智能設(shè)備中學(xué)教育產(chǎn)品設(shè)計(jì)

      摘要:教育智能設(shè)備產(chǎn)品指能夠應(yīng)用于教育和學(xué)習(xí)場景的專門或非專門的智能化硬件與軟件,其能夠與中學(xué)教育相配合,助力教育改革,優(yōu)化教育資源配置。設(shè)計(jì)教育智能設(shè)備產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)綜合考慮教師、學(xué)生與家長的需求,注重探索使用者的成就感,保證教師在智能化教學(xué)的人機(jī)協(xié)同中處于主導(dǎo)地位。

      關(guān)鍵詞:中學(xué)教育;智能設(shè)備;產(chǎn)品設(shè)計(jì);大數(shù)據(jù)

      中圖分類號(hào):G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1004-9436(2021)24-0-03

      智能化教育設(shè)備產(chǎn)品用于中學(xué)教育已非新鮮事,從“粉筆+黑板+書籍”到多媒體設(shè)備投影,再到近年來支持交互的智能電子產(chǎn)品的使用,教學(xué)用具經(jīng)歷了很大變革,大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來更是為教學(xué)軟硬件設(shè)備的進(jìn)步和發(fā)展提供了更多的可能。大數(shù)據(jù)與人工智能算法的使用進(jìn)一步優(yōu)化了教育資源的配置效率,提升了教育公平的可能性,為教育改革帶來了新機(jī)遇。

      1 教育智能設(shè)備產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)

      1.1 中學(xué)教育智能設(shè)備產(chǎn)品的內(nèi)涵與外延

      這里所說的中學(xué),主要指中等教育中的全日制普通中學(xué),包括全日制普通初中、完全中學(xué)、全日制普通高中,以該類學(xué)校的教育教學(xué)為主要面向的應(yīng)用場景,主要針對(duì)該類場景探究智能化教育設(shè)備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路。

      教育智能設(shè)備產(chǎn)品,也稱智能教學(xué)產(chǎn)品、智能化教育設(shè)備等,具體而言包括能夠應(yīng)用于教育和學(xué)習(xí)場景的專門或非專門的智能化硬件與軟件,具有智能化、多終端、多平臺(tái)、可協(xié)作、交互性強(qiáng)等特點(diǎn)。如在校學(xué)生使用的定制平板電腦及其內(nèi)置的定制系統(tǒng)、針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)設(shè)計(jì)的電話手表、多功能型的教師學(xué)生互聯(lián)軟件或?qū)iT性的搜題和記憶背誦的軟件。從廣義上來說,一切智能化的有利于提升教學(xué)與學(xué)習(xí)效率的軟硬件都可以稱為教育智能設(shè)備產(chǎn)品。

      1.2 智能化教育適合與中學(xué)教育階段配合

      義務(wù)教育階段的教學(xué)內(nèi)容相對(duì)于本科或研究生教育呈現(xiàn)出知識(shí)體系相對(duì)固定、爭議性觀點(diǎn)少的特點(diǎn),這樣的知識(shí)體系更適合建立在智能化系統(tǒng)中。當(dāng)下的智能軟件有能力將輸入的參數(shù)與其內(nèi)置的知識(shí)體系進(jìn)行對(duì)比,從而快速地作出判斷,相對(duì)固定和爭議性觀點(diǎn)少的知識(shí)體系使面向中學(xué)階段的智能教學(xué)產(chǎn)品幾乎無須考慮變化,開發(fā)難度相對(duì)較低,所需的成本更少。如拍照搜題軟件“猿題庫”,其廣告場景多是拍照搜索義務(wù)教育階段的習(xí)題答案,而某些高等教育階段的習(xí)題需要大量論證,且在若干年后仍有可能被推翻,若拍照搜索這些問題就略顯滑稽。

      在義務(wù)教育階段,經(jīng)過多年對(duì)素質(zhì)教育的強(qiáng)調(diào)與對(duì)各類政策的落實(shí),在教育資源有限的現(xiàn)實(shí)下,應(yīng)試的重要性依然無法被否認(rèn)。小學(xué)階段的教育相較于中學(xué)階段更加強(qiáng)調(diào)發(fā)散性思維,強(qiáng)調(diào)啟發(fā)和引導(dǎo),而非對(duì)知識(shí)體系的掌握,最典型的例子就是“上中學(xué)以后,課本上的小明、小紅便消失了”,原因就在于中學(xué)階段的作業(yè)習(xí)題更多強(qiáng)調(diào)知識(shí)本身,而不追求先行構(gòu)建某些使學(xué)生具有代入感的場景。因此,在當(dāng)下的智能化社會(huì)階段,智能化教育體系和系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)應(yīng)試氛圍更濃厚的中學(xué)階段。

      1.3 智能化教育可以推進(jìn)教育公平

      對(duì)義務(wù)教育階段課外輔導(dǎo)的限制一方面緩解了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力,另一方面也推動(dòng)了教育資源不均衡現(xiàn)狀的固化。在各行各業(yè)使用智能化系統(tǒng)武裝勞動(dòng)個(gè)體、推動(dòng)人機(jī)協(xié)同的當(dāng)下,智能化教育系統(tǒng)能夠有效縮小教師特長與能力間的差異。教師因人而異、因材施教的教學(xué)模式難以復(fù)制,但智能化系統(tǒng)具有可復(fù)制性,且出于普適的特點(diǎn),復(fù)制成本低。復(fù)制主要須考慮智力成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的問題,即便是針對(duì)使用者的本地化需求,也已有成熟方案,如市面上的許多駕考軟件,就能夠針對(duì)用戶所在地域推薦本地高頻題庫。智能化、多功能的教學(xué)系統(tǒng)能盡可能地彌補(bǔ)教師在文書、備課邏輯、教學(xué)進(jìn)度掌握等方面的短板,縮小教師隊(duì)伍在此類能力上的差異,從而給教師提供更大的發(fā)揮特長與自我提升的空間,在一定程度上使教育資源均衡化。

      1.4 智能化教育可以增強(qiáng)教學(xué)中的交互性

      相對(duì)于多媒體單純地展示和播放教學(xué)素材,教育智能設(shè)備對(duì)于學(xué)生而言具有更強(qiáng)的交互性,其不僅能在空間上擴(kuò)展課堂的范圍,更可以在時(shí)間上延伸課堂的思考。智能化的教學(xué)模式允許學(xué)生在時(shí)間上不完全依附于教師,為學(xué)生因思維上的置后而產(chǎn)生的知識(shí)體系的困惑提供了現(xiàn)實(shí)的、可隨時(shí)回溯的錨點(diǎn),從而構(gòu)建起適合學(xué)生的教學(xué)模式,相對(duì)于傳統(tǒng)教具而言,更深層次地參與了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,也允許教師和家長參與學(xué)生的教育進(jìn)程。

      1.5 智能化教育可以增強(qiáng)教學(xué)的個(gè)性化設(shè)計(jì)

      交互性的增強(qiáng)也將進(jìn)一步增強(qiáng)教學(xué)的個(gè)性,與以往憑教師喜好而分配對(duì)學(xué)生的關(guān)注度不同,理想狀態(tài)下,智能化的教學(xué)系統(tǒng)能夠關(guān)注到每個(gè)學(xué)生的狀態(tài),包括但不限于課業(yè)完成狀態(tài),且可以為每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)與分配不同的課業(yè)任務(wù),并向操作系統(tǒng)的教師提示與反饋個(gè)別特殊學(xué)生的情況。一套完成了數(shù)據(jù)互聯(lián)的系統(tǒng)還能在較長的時(shí)間里關(guān)注學(xué)生的行為和興趣愛好,教師對(duì)學(xué)生的關(guān)注度也能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)量化分析,像推薦“您可能感興趣的視頻”一樣推薦“您可能/應(yīng)當(dāng)關(guān)注的學(xué)生”,教師在了解學(xué)生之前甚至可能被推薦到“您可能喜歡的學(xué)生”“您應(yīng)當(dāng)照顧的學(xué)生”“關(guān)系可能不好的一對(duì)學(xué)生”等。

      1.6 智能化教育有助于建立更科學(xué)的教學(xué)評(píng)估機(jī)制

      交互性的教學(xué)模式更具吸引力,且能覆蓋更多學(xué)生,在增強(qiáng)學(xué)生參與感的同時(shí),也能建立和完善教育評(píng)估機(jī)制。交互性的教學(xué)模式向教師端反饋了更多信息,傳統(tǒng)模式下的教師精力有限,在備課與教學(xué)之外不可能去了解所有學(xué)生的想法,何況收集學(xué)生意見。而智能化教育系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)生端的信息科學(xué)全面地反饋至教師和教育部門端,充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的信息化優(yōu)勢(shì)。

      2 教育智能設(shè)備產(chǎn)品市場現(xiàn)狀

      2.1 硬件層面

      現(xiàn)有的硬件類教育智能設(shè)備產(chǎn)品有功能較為全面的多功能型智能設(shè)備,如教學(xué)平板電腦、學(xué)生智能手表,也有功能專門化的設(shè)備,如翻譯筆、電子單詞卡(見表1)。前者的功能更為全面,旨在建立家校溝通平臺(tái),全面關(guān)注學(xué)生心理和生理狀態(tài)、各門科目的成績,及時(shí)交流,在疫情期間也能及時(shí)更新在線授課信息。后者主要輔助語言學(xué)習(xí),與前者相比,專門化教育智能設(shè)備更為便攜,形態(tài)各異,但聯(lián)網(wǎng)屬性較弱,且功能相對(duì)單一,僅以模式成熟的輔助英語學(xué)習(xí)為主,從智能筆到智能臺(tái)燈,均標(biāo)榜自身的英文翻譯功能,只有少數(shù)設(shè)備具有拍照搜題、多屏?xí)鴮憛f(xié)同等其他功能。

      此種軟件功能存在差異的原因在于硬件設(shè)計(jì)的差異。專門化的教育智能設(shè)備自產(chǎn)品設(shè)計(jì)伊始就限定了其功能的可能性,其內(nèi)置的模塊通常不足以支持如智能手機(jī)一般的復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行,以期之后兼容其他軟件進(jìn)行升級(jí),如此可以有效壓縮生產(chǎn)成本,提高設(shè)備的便攜性。多功能型教育智能設(shè)備通常內(nèi)置定制化的Android系統(tǒng),生產(chǎn)流程與一般的手機(jī)、平板電腦的生產(chǎn)流程相似,但使用的部件相對(duì)低廉,性能較弱,在實(shí)際使用此類教學(xué)設(shè)備的過程中,體驗(yàn)遠(yuǎn)不如并不標(biāo)榜教學(xué)功能的價(jià)格略低的非教學(xué)用平板電腦,教師與學(xué)生的大量時(shí)間被浪費(fèi)在了等待軟件加載和計(jì)算的過程中。

      2.2 軟件層面

      從軟件層面來看,當(dāng)前在教育智能產(chǎn)品領(lǐng)域,多功能型設(shè)備與專門化設(shè)備的設(shè)計(jì)思路都以市場為主要導(dǎo)向,鮮見地方部門牽頭進(jìn)行定制與開發(fā)的情況。對(duì)于專門化設(shè)備來說,軟件只能由生產(chǎn)方開發(fā),力求與設(shè)備硬件完全配合,而對(duì)于多功能型的智能教學(xué)設(shè)備來說,由于其與一般智能手機(jī)、電腦等設(shè)備的架構(gòu)相近,開發(fā)者得以針對(duì)教學(xué)場景在設(shè)備內(nèi)部塞入或深度或淺度定制化的Android系統(tǒng)。

      在定制不同程度的Android系統(tǒng)的大框架下,廠商或獨(dú)立開發(fā)者可以針對(duì)教學(xué)市場開發(fā)專門的教學(xué)軟件,且能夠適配各教育智能設(shè)備的系統(tǒng)。與研發(fā)硬件設(shè)備相比,其成本較低,但收益模式問題更顯尖銳。傳統(tǒng)的移動(dòng)端免費(fèi)軟件開發(fā)者可以在軟件中加入廣告以獲得收入,然而在教學(xué)類軟件中不適宜采用該營收模式,如果對(duì)軟件進(jìn)行收費(fèi),除非被批量采購,否則將陷入軟件無人問津的局面,依靠付費(fèi)增值服務(wù),在批量采購以外,依賴用戶的主動(dòng)購買不可能取得樂觀的結(jié)果,缺少穩(wěn)定的收入將給內(nèi)容長期穩(wěn)定的產(chǎn)出帶來不良影響。

      在以市場為導(dǎo)向的教育智能產(chǎn)品領(lǐng)域,各開發(fā)方限于資金與實(shí)力,難以將目光放長遠(yuǎn),學(xué)生的升學(xué)更使他們難以擁有穩(wěn)定的用戶群。如今智能算法逐漸完善,手持智能手機(jī)者紛紛感嘆購物軟件的商品推送機(jī)制,此類算法尚未在教育領(lǐng)域有亮眼表現(xiàn),可謂遺憾。

      3 大數(shù)據(jù)時(shí)代教育智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路

      設(shè)計(jì)之初應(yīng)當(dāng)保持傳統(tǒng)思路,追求硬件的創(chuàng)新感,但更應(yīng)注重軟件的軟實(shí)力。應(yīng)以中學(xué)應(yīng)試教育為出發(fā)點(diǎn),考慮多方需求,主要包括教師、學(xué)生、家長等群體,保持和發(fā)揚(yáng)產(chǎn)品特色,最后考慮在長期運(yùn)營的情況下收集和運(yùn)用數(shù)據(jù),以優(yōu)化產(chǎn)品。

      對(duì)于教育智能產(chǎn)品,教師更注重實(shí)際使用體驗(yàn),主要需求是便于使用和上手,產(chǎn)品能夠充分提升教學(xué)效率。學(xué)生的探索欲強(qiáng),主要需求是界面美觀有吸引力、使用中有成就感。家長的主要需求是在提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率的同時(shí),有效防止學(xué)生使用智能產(chǎn)品進(jìn)行與學(xué)習(xí)關(guān)系不大的娛樂活動(dòng),并保證學(xué)生的生理與心理健康,另外,價(jià)格應(yīng)當(dāng)被所有家長接受。

      在硬件上,以多功能的集成性教學(xué)軟件為例,現(xiàn)有的一個(gè)系統(tǒng)多個(gè)平板電腦和智能手機(jī)終端可能是最優(yōu)的方案,一方面其依托互聯(lián)網(wǎng)和成熟的基礎(chǔ)系統(tǒng),減少了前期成本,另一方面其能夠滿足屏幕教學(xué)中的視聽需求,適應(yīng)應(yīng)用場景。對(duì)專門性功能的設(shè)備而言,市面上的產(chǎn)品百花齊放,雖多見手持大小的便攜“小匣子”,但仍有一部分與筆、臺(tái)燈等文具相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案存在。

      滿足教師對(duì)教育智能產(chǎn)品的實(shí)用需求,減少文書工作的煩瑣操作功能,如自動(dòng)批改作業(yè)、線上作業(yè)、自動(dòng)生成教案等;減少機(jī)械化逐一關(guān)注學(xué)生狀態(tài)的功能,重點(diǎn)關(guān)注應(yīng)當(dāng)受到關(guān)注與照顧的學(xué)生,即通過算法與機(jī)器學(xué)習(xí)去研究學(xué)生的普遍性與特殊性,建立學(xué)生檔案,針對(duì)弱項(xiàng)科目進(jìn)行任務(wù)加權(quán)。這與當(dāng)下智能化設(shè)備產(chǎn)品能夠減少使用者機(jī)械和煩瑣勞動(dòng)的思路是一致的,也能夠幫助教師縮小個(gè)體意志之間的差別,在穩(wěn)定的平臺(tái)上追求更好的教育結(jié)果,充分開發(fā)個(gè)體學(xué)生的潛力和可能性。

      為滿足學(xué)生的探索欲和成就感,應(yīng)當(dāng)使用較為簡潔的主界面,僅展示主要功能或特色功能,產(chǎn)品色彩應(yīng)當(dāng)在科技感與純色等方案之間選擇,前者可以多用鋼鐵、藍(lán)光、復(fù)雜機(jī)械等元素,多用直線、直角、銳角,后者可多用飽和度較高的暖色調(diào),以冷色點(diǎn)綴,多用弧線。此外,針對(duì)成就感的滿足,可以為學(xué)習(xí)功能配套設(shè)計(jì)相應(yīng)的可量化的成就系統(tǒng),避免學(xué)習(xí)成果僅在許久后的正式考試中才有所體現(xiàn)。學(xué)生會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)軟件中的高額積分產(chǎn)生攀比與分享欲,也可合理設(shè)計(jì)積分機(jī)制,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

      關(guān)于家長的需要,能夠限制學(xué)生娛樂性操作的深度定制系統(tǒng)與價(jià)格要求實(shí)際是矛盾的,也與一些學(xué)者主張的“用信息化把互聯(lián)網(wǎng)帶入課堂”[1]相矛盾。觀念的改變并非一朝一夕能實(shí)現(xiàn)的,如今仍需求開發(fā)者權(quán)衡,保護(hù)學(xué)生生理健康可以通過久坐提醒等功能實(shí)現(xiàn),此類功能均有成熟的商業(yè)方案。

      探究中學(xué)教育智能產(chǎn)品的根本,應(yīng)根植于服務(wù)教學(xué),特色在于智能產(chǎn)品功能上的可拓展性,為教學(xué)模式提供更多的可能性,但絕非拋開現(xiàn)有的教育體制去建立一個(gè)并行的學(xué)習(xí)系統(tǒng),對(duì)算法更應(yīng)保持警惕,保證算法設(shè)計(jì)的目標(biāo)與全中國的利益一致[2]。

      關(guān)于長期運(yùn)營和優(yōu)化的思路,不可能由單獨(dú)的市場主體去完成,多半需要官方牽頭或建立聯(lián)盟,以此對(duì)聯(lián)盟中的產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的標(biāo)準(zhǔn)化定制,在聯(lián)盟內(nèi)部進(jìn)行分工,如對(duì)單項(xiàng)科目的智能產(chǎn)品進(jìn)行專門化開發(fā),對(duì)學(xué)生用具和教師用具的智能設(shè)備進(jìn)行專門化開發(fā),分析學(xué)生的個(gè)性化特征,進(jìn)行區(qū)域性預(yù)測(cè)[3]。還可以針對(duì)學(xué)生定制個(gè)性化的作業(yè)應(yīng)用,如此可以提升規(guī)模收益,進(jìn)行數(shù)據(jù)共享,有利于之后的產(chǎn)品升級(jí)。

      4 結(jié)語

      大數(shù)據(jù)與智能算法是一把雙刃劍,能夠錨定學(xué)生群體的共性,提升教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)作效率,優(yōu)化教育資源配置,也必將參與到教育系統(tǒng)的改革升級(jí)中。但更應(yīng)注重學(xué)生的個(gè)性,注重信息安全,警惕非感性的算法抹殺學(xué)生的個(gè)性,避免讓學(xué)校成為流水線工廠。

      參考文獻(xiàn):

      [1] 王竹立,李小玉,林津.智能手機(jī)與“互聯(lián)網(wǎng)+”課堂:信息技術(shù)與教學(xué)整合的新思維、新路徑[J].遠(yuǎn)程教育雜志,2015(4):14-21.

      [2] 劉德建,杜靜,姜男,等.人工智能融入學(xué)校教育的發(fā)展趨勢(shì)[J].開放教育研究,2018,24(4):33-42.

      [3] 馮登國,張敏,李昊.大數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2014,37(1):246-258.

      作者簡介:李稷翔(1997—),男,浙江永嘉人,碩士在讀,研究方向:訴訟法學(xué)。

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