AI技術(shù)支持的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計研究

徐亞婷 何小倩

摘要：本文在介紹AI技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的基礎(chǔ)上，分析AI技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢，設(shè)計開發(fā)了一個AI技術(shù)支持的智能教學(xué)平臺，并對教師端、學(xué)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(xué)中的現(xiàn)存問題，同時為后續(xù)研究者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；平臺設(shè)計；人工智能

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

引言

人工智能技術(shù)推動了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程和學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變升級，也促進了精準教學(xué)的開展，引發(fā)了新一代教學(xué)變革。[1]本文重點研究基于人工智能技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺搭建，以AI技術(shù)為基礎(chǔ)，從課堂教學(xué)入手，設(shè)計并開發(fā)了涵蓋整個教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，以期為真實的課堂教學(xué)情境提供支持并為后續(xù)研究者提供借鑒。

AI技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

1.AI技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工智能技術(shù)突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式開展、教學(xué)行為分析等的局限，實現(xiàn)了教育教學(xué)過程性數(shù)據(jù)的自動化、智能化分析，使得分析結(jié)果更加迅速、準確、真實。[2]目前，人工智能技術(shù)主要有四種應(yīng)用形態(tài)，即智能導(dǎo)師系統(tǒng)、自動化測評系統(tǒng)、教育游戲以及教育機器人。[3]此外，如智慧系列產(chǎn)品—微課工具、紙筆課堂、作業(yè)平臺、組卷工具等也是與教育教學(xué)融合的體現(xiàn)，能夠改善教育教學(xué)中存在的問題。[4]

2.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺屬于遠程教育平臺的一種，它是指利用相關(guān)的軟件技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程與教育教學(xué)相結(jié)合的系統(tǒng)平臺，主要面向教師、學(xué)生、教學(xué)管理者等，包含課程資源開發(fā)管理、教學(xué)支持服務(wù)、教學(xué)活動開展等功能。[5]網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的搭建能為教師、學(xué)生學(xué)習(xí)提供良好的基礎(chǔ)，也能打破教學(xué)活動的時間、空間限制，以解決教學(xué)資源分配不合理問題。因此，大力開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用對提高教育水平有著重要意義。

3.AI技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）取代煩瑣勞動，提高教學(xué)效率

AI技術(shù)支持的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是高效率的系統(tǒng)，可用于課上、課下多個教學(xué)環(huán)節(jié)，使課堂實施變得方便快捷，提高教學(xué)效率，增強學(xué)習(xí)的靈活性。

（2）開設(shè)資源課程，提供學(xué)習(xí)需求

平臺專設(shè)資源課程模塊，可供教師與學(xué)生參考學(xué)習(xí)，模塊匯集了多個領(lǐng)域知識，能夠拓寬教師與學(xué)生的知識面。

（3）數(shù)據(jù)獲取分析，精準定位教育

在技術(shù)的支持下，教師和學(xué)生的課堂行為都能夠以數(shù)字量化的形式被采集分析，如全面構(gòu)建學(xué)生個人檔案，為實現(xiàn)個性化教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。

（4）智能評估

AI技術(shù)可以對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行智能評估，以及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題和困難，為教師提供更好的教學(xué)反饋。

（5）智能輔助教學(xué)

AI技術(shù)可以為教師提供智能輔助教學(xué)工具，如智能題庫、智能組卷等，以提高教師的教學(xué)效率和質(zhì)量。

（6）互動式教學(xué)

AI技術(shù)可以為網(wǎng)絡(luò)教育平臺提供更多的互動式教學(xué)方式，如虛擬實驗、虛擬仿真等，以提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

AI技術(shù)支持的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計

依托課堂特征及AI技術(shù)的支持，筆者構(gòu)建了一個集教師端、學(xué)生端、作業(yè)管理端、考試管理端及后臺管理端為一體的智能教學(xué)平臺。其中，教師端模塊包括資源課程、個人空間、學(xué)生信息及評價反思四個主要功能區(qū)；學(xué)生端模塊包括學(xué)習(xí)課程、個人空間、班級活動及小組協(xié)作四個功能區(qū)；作業(yè)管理端支撐學(xué)生的測驗、練習(xí)等；考試管理端則支持學(xué)生的期中、期末考試；后臺管理端支撐整個系統(tǒng)的運行和教育大數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析及決策。此外，還有相關(guān)的智能管理助手、多媒體設(shè)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(xué)平臺設(shè)計與開發(fā)的基礎(chǔ)，為教師提供了多種服務(wù)，其中包括資源課程、個人空間、學(xué)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(xué)習(xí)資源，以滿足教師的日常學(xué)習(xí)要求；個人空間子模塊主要包括教師的個人基本信息、學(xué)習(xí)課程、管理班級等；學(xué)生信息子模塊包括學(xué)生的基本信息、學(xué)業(yè)成績、學(xué)習(xí)狀態(tài)、成績分析表等；評價反思子模塊能展示學(xué)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(jù)反思記錄調(diào)整教學(xué)方式、教學(xué)策略等，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

教師端的功能實現(xiàn)可體現(xiàn)在真實的課堂環(huán)境中，其中包括識別、點贊、點名、測驗、互動等區(qū)域，具體功能及相應(yīng)體現(xiàn)如表1所示。

教師端模塊能夠獲取學(xué)生學(xué)習(xí)的各種過程性數(shù)據(jù)，而利用AI技術(shù)能夠分析學(xué)生的任務(wù)完成情況、學(xué)業(yè)成績等，并生成學(xué)生學(xué)習(xí)報告。教師根據(jù)該學(xué)習(xí)報告可以掌握每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，便于對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行實時監(jiān)測與分析，以達到因材施教的目的。

2.學(xué)生端模塊

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

學(xué)生端的功能實現(xiàn)可體現(xiàn)在真實的課堂教學(xué)環(huán)境中，其中包括錄像、簽到、答題、評價等區(qū)域，具體功能及相應(yīng)體現(xiàn)如表2所示。

學(xué)生端的功能模塊是整個智能教學(xué)平臺的關(guān)鍵部分，學(xué)生可根據(jù)平臺中的各種功能部件輔助自己的學(xué)習(xí)，以達到與教師良性互動、與學(xué)生和諧交流的目的，并且能夠提高個人學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)自我效能感及學(xué)業(yè)成績等。

3.作業(yè)管理端

作業(yè)管理端的構(gòu)成包括作業(yè)發(fā)布、作業(yè)提交、作業(yè)批改、作業(yè)評分等模塊。

①作業(yè)發(fā)布模塊：教師可以在該模塊中發(fā)布作業(yè)，設(shè)置作業(yè)的截止時間、作業(yè)的提交方式、作業(yè)的評分標(biāo)準等。

②作業(yè)提交模塊：學(xué)生可以在該模塊中提交作業(yè)。

③作業(yè)批改模塊：教師可以在該模塊中對學(xué)生提交的作品進行批改。

④作業(yè)評分模塊：教師可以在該模塊中對學(xué)生的作品進行評分。

針對作業(yè)管理端的防作弊設(shè)計如下：

①限制作業(yè)時間和次數(shù)。可以設(shè)置作業(yè)的開始和結(jié)束時間，以及每個學(xué)生可以提交的次數(shù)。這樣可以避免學(xué)生在作業(yè)時間外或者多次提交答案。

②隨機化題目?？梢詫㈩}目隨機排列，或者從題庫中隨機選取一定數(shù)量的題目。這樣可以避免學(xué)生之間抄襲。

③檢測作弊軟件。可以使用專門的軟件來檢測學(xué)生是否使用了作弊軟件。

④限制網(wǎng)絡(luò)訪問?？梢韵拗茖W(xué)生在做作業(yè)時訪問網(wǎng)絡(luò)，避免學(xué)生在網(wǎng)上搜索答案。

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

4.考試管理端

考試管理端由考試管理系統(tǒng)、考試安排系統(tǒng)、考試成績管理系統(tǒng)、考試監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

其中，考試管理系統(tǒng)是指對考試過程中的各項管理工作進行統(tǒng)籌規(guī)劃和協(xié)調(diào)，包括考試計劃、考場安排、監(jiān)考人員安排、考生信息管理等；考試安排系統(tǒng)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(tǒng)是指對考試成績進行統(tǒng)計分析和管理，包括成績錄入、成績查詢、成績分析等；考試監(jiān)控系統(tǒng)是指對考場環(huán)境和考生行為進行實時監(jiān)控，保證考試的公平公正。

針對考試管理端的設(shè)計規(guī)則如下：

①具有完善的權(quán)限管理機制，確保只有授權(quán)人員才能訪問和操作考試系統(tǒng)。

②具有完善的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機制，確保考試數(shù)據(jù)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(tǒng)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(zé)。

⑤具有完善的安全審計機制，對考試系統(tǒng)進行定期安全審計和漏洞掃描，以及時發(fā)現(xiàn)和修復(fù)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(xué)生端產(chǎn)生的各項過程性數(shù)據(jù)，并存儲到固定位置，為精準地教和精準地學(xué)奠定基礎(chǔ)。因此，后臺管理端是平臺的“全局掌控者”，聚焦于平臺數(shù)據(jù)獲取、分析和融合等環(huán)節(jié)，為整個教學(xué)過程提供一定的支持服務(wù)。后臺管理端模塊承擔(dān)著教師端以及學(xué)生端的數(shù)據(jù)的獲取、接收以及存儲，它不僅可以及時對教師的教學(xué)提供修改意見，而且能為教學(xué)干預(yù)打下良好的基礎(chǔ)。

總結(jié)

隨著技術(shù)的發(fā)展和社會的進步，人工智能技術(shù)與教育的結(jié)合顯然已經(jīng)成為當(dāng)前的主流趨勢。目前，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的構(gòu)建逐步增多，通過平臺可收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，進行學(xué)情分析，為后期精準教學(xué)打下良好基礎(chǔ)。需注意的是，在收集、處理和融合平臺數(shù)據(jù)時，要確保數(shù)據(jù)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(guān)注AI技術(shù)在教育中的應(yīng)用，通過具體實踐證實技術(shù)能夠改善教育教學(xué)效果，即未來還需關(guān)注技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)實證研究。

參考文獻：

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