基于“AI+OMO”的高職院校智慧課堂“沉浸式”學(xué)習(xí)生態(tài)圈的構(gòu)建

摘要：“AI+OMO”以提升教學(xué)體驗、學(xué)習(xí)效果和完成教學(xué)內(nèi)容目標(biāo)為核心，通過云計算、大數(shù)據(jù)、5G等新技術(shù)突破時空限制，集教師、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)工具一體，為學(xué)習(xí)者提供“私人定制”，打造智能教學(xué)的學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的教學(xué)模式，形成一個開放、共享、個性化的精準(zhǔn)“沉浸式”教學(xué)生態(tài)。在教育數(shù)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(xué)新場景，構(gòu)建“四圈層、三空間、兩場景、一平臺”的多維學(xué)習(xí)生態(tài)圈，實現(xiàn)從簡單的線上線下混合學(xué)習(xí)向智慧學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：“AI+OMO”；“沉浸式”；學(xué)習(xí)生態(tài)圈

引言

ChatGPT時代教育領(lǐng)域迎來了新的變革，AI在教育領(lǐng)域的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注，隨著新一代人工智能技術(shù)的高速發(fā)展，推動人工智能與教育深度融合勢在必行。OMO教學(xué)模式常用于智慧課堂，這種模式能夠高效地將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與線下教學(xué)資源相結(jié)合，利用線上線下交互活動完成教學(xué)。傳統(tǒng)的OMO教學(xué)模式已無法適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的需求，OMO教學(xué)的信息化手段和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要不斷地更迭創(chuàng)新。將AI技術(shù)融入OMO教學(xué)，有利于推進(jìn)人工智能與教育教學(xué)的深度融合，驅(qū)動教育教學(xué)手段和模式的改革，賦能教育數(shù)字化改革。基于人工智能所打造的學(xué)習(xí)空間，從傳統(tǒng)課堂演變成交互式課堂，給教師和學(xué)生帶來不一樣的教學(xué)體驗，使老師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)，都更加個性化、情境化和精準(zhǔn)化。創(chuàng)新從“AI+OMO”教學(xué)模式視角，基于AI的教學(xué)環(huán)境，可以分類建立針對不同學(xué)生個性化的完整學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫，并且通過大數(shù)據(jù)分析，充分了解不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，借助AI技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)建“定制”的數(shù)智化學(xué)習(xí)空間，提供更加個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)，實現(xiàn)高質(zhì)量的精準(zhǔn)教學(xué)，實現(xiàn)“千人千面”因材施教。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字虛擬、5G等新一代信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣，教學(xué)手段從信息化向智能化方向轉(zhuǎn)變是大勢所趨?！癆I+OMO”教學(xué)模式，適應(yīng)了新時代人工智能技術(shù)高速發(fā)展給教育教學(xué)帶來的新變化；AI技術(shù)創(chuàng)新OMO教學(xué)模式，通過增強教學(xué)體驗、虛擬現(xiàn)實、VR場景模擬等先進(jìn)技術(shù)，組成學(xué)習(xí)共同體形成了線上線下多維學(xué)習(xí)生態(tài)新場景，使學(xué)生“境身合一”，實現(xiàn)“沉浸式”深度學(xué)習(xí)目標(biāo)。

一、研究理論基礎(chǔ)

（一）關(guān)于“AI+OMO”教學(xué)模式的研究

目前各學(xué)者對于“AI+OMO”教學(xué)模式的研究較少，大部分主要集中研究OMO教學(xué)模式。例如，李玲從“教學(xué)設(shè)計”“教學(xué)實施”“教學(xué)效果”3個維度提煉面向開放教育OMO智慧教學(xué)課堂特征[1]。戴界蕾等學(xué)者雖然對“AI+OMO”教學(xué)模式略有研究，但是主要集中在教學(xué)案例分析方面，例如，戴界蕾從系統(tǒng)規(guī)劃、科學(xué)施策，AI賦能、流程創(chuàng)新等方面積極推進(jìn)基于“AI+OMO的課堂教學(xué)創(chuàng)新實踐”項目研究，實現(xiàn)課堂教學(xué)流程創(chuàng)新[2]。學(xué)者們對于“AI+OMO”教學(xué)模式影響課堂教學(xué)的實施路徑并未深入分析。

（二）關(guān)于AI賦能智慧課堂的研究

關(guān)于AI賦能智慧課堂的研究，各學(xué)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(xué)實踐策略，包括引入個性化學(xué)習(xí)、創(chuàng)設(shè)互動式學(xué)習(xí)環(huán)境、開展協(xié)作學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)決策等[3]。李茹認(rèn)為可以將人工智能與課堂教學(xué)結(jié)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(qū)動，將塑造一種新穎的、動態(tài)的個性化框架，將學(xué)習(xí)者概念轉(zhuǎn)化為動態(tài)實體，推動教學(xué)過程中的互動變化，通過擴展AI系統(tǒng)的認(rèn)知能力，在智慧課堂為學(xué)生創(chuàng)造個性化的學(xué)習(xí)體驗。

（三）關(guān)于AI驅(qū)動學(xué)習(xí)生態(tài)圈構(gòu)建的研究

關(guān)于AI驅(qū)動學(xué)習(xí)生態(tài)圈構(gòu)建的研究，各學(xué)者未從“AI+OMO”教學(xué)模式這個切入點分析。徐萍探討“AI+5G”賦能大灣區(qū)民辦高職智慧學(xué)習(xí)空間建設(shè)的實踐效果，深入挖掘?qū)W習(xí)者、專任教師及教育管理者對“AI+5G”賦能智慧學(xué)習(xí)空間建設(shè)與應(yīng)用的認(rèn)知[5]。沈麗燕結(jié)合浙江大學(xué)實踐，從生態(tài)建設(shè)角度，聚焦基于AI技術(shù)高校智慧教學(xué)生態(tài)體系架構(gòu)的構(gòu)建，總結(jié)其教學(xué)方法等方面實踐成效[6]。方菲提出基于人工智能的學(xué)習(xí)生態(tài)型“一中心五模塊”智慧課堂模型建構(gòu)：環(huán)境建設(shè)模塊、學(xué)校指導(dǎo)信息化模塊、基于人工智能技術(shù)的內(nèi)涵發(fā)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(xiàn)梳理分析，關(guān)于“AI+OMO”教學(xué)模式的研究，各學(xué)者主要集中在流程創(chuàng)新和教學(xué)案例分析等方面，且目前AI融入OMO教學(xué)大部分應(yīng)用在中小學(xué)以及幼兒教育培訓(xùn)，對于“AI+OMO”教學(xué)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(fā)展機遇，高職院校如何應(yīng)用AI技術(shù)融入具體OMO教學(xué)，通過哪些具體維度實現(xiàn)“千人千面”的因材施教是值得深入研究的問題。本文擬創(chuàng)新從“AI+OMO”教學(xué)視角，探討構(gòu)建高職院校智慧課堂“沉浸式”學(xué)習(xí)生態(tài)圈的實施路徑。

二、“AI+OMO”教學(xué)模式

“AI+OMO”是集教師、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)工具為學(xué)習(xí)者提供“私人定制”，打造智能教學(xué)的學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的教學(xué)模式。該教學(xué)模式以提升教學(xué)體驗、學(xué)習(xí)效果和完成教學(xué)內(nèi)容目標(biāo)為核心，通過云計算、大數(shù)據(jù)、5G等新技術(shù)突破時空限制，打造線上和線下教學(xué)深度融合新教學(xué)場景，形成一個開放、共享、個性化的精準(zhǔn)教學(xué)模式。

目前，大部分OMO教學(xué)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(wǎng)絡(luò)上，傳統(tǒng)OMO教學(xué)仍停留在“重學(xué)習(xí)”和“輕體驗”的階段。AI技術(shù)融入OMO教學(xué)改變和重塑了學(xué)習(xí)流程，“AI+OMO”教學(xué)新模式增加了線上線下學(xué)習(xí)的體驗感，同時通過知識圖譜和學(xué)習(xí)路徑的個性化匹配，真正實現(xiàn)“千人千面”的因材施教。本文主要從時間、空間、內(nèi)容3個維度探討“AI+OMO”教學(xué)模式，打造線上線下智慧學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)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(dǎo)流。線上線下不再是相對獨立的平行學(xué)習(xí)場景，而是根據(jù)學(xué)生的需求，重置學(xué)習(xí)時間，實現(xiàn)線上線下的平臺應(yīng)用與教學(xué)服務(wù)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(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、5G全息技術(shù)、觸覺反饋等新技術(shù)，挖掘更加精準(zhǔn)的學(xué)情數(shù)據(jù)，重置學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)場景，賦能線下線上學(xué)情數(shù)據(jù)相關(guān)融通，建立更加精準(zhǔn)、個性、隨性的學(xué)習(xí)模式。

（三）內(nèi)容維度

在AI等新技術(shù)賦能下，教師和學(xué)生交互協(xié)作形成行為數(shù)據(jù)、教學(xué)活動、學(xué)習(xí)平臺、學(xué)生畫像、個人發(fā)展報告等數(shù)據(jù)資源池，通過AI智能系統(tǒng)實現(xiàn)為學(xué)生定制精準(zhǔn)“個性化”教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)方案。

三、“AI+OMO”視角構(gòu)建“沉浸式”學(xué)習(xí)生態(tài)圈實施路徑

本文研究從“AI+OMO”視角，打造“沉浸式”智能化教學(xué)新場景，構(gòu)建“四圈層、三空間、兩場景、一平臺”的多維學(xué)習(xí)生態(tài)圈，實現(xiàn)從簡單的線上線下混合學(xué)習(xí)向智慧學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?！八娜?、三空間、兩場景、一平臺”多維學(xué)習(xí)生態(tài)圈，具體實施路徑，見圖2。

（一）“基礎(chǔ)圈層”對應(yīng)“達(dá)標(biāo)空間”

在基礎(chǔ)圈層，依托的主要數(shù)字技術(shù)包括基于AI的虛擬數(shù)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(shù)的智慧平臺接入各類視、音頻流，利用AI技術(shù)，自動完成電子筆記、PPT概要識別、視頻中的人/物識別、課件標(biāo)簽生成等處理。通過AI智慧教學(xué)平臺，學(xué)習(xí)共同體通過觀看直播課程，在AI對應(yīng)互動教學(xué)區(qū)域記錄學(xué)習(xí)文字或語音筆記，形成學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)保存在AI智慧教學(xué)平臺。在基礎(chǔ)圈層，學(xué)習(xí)共同體主要任務(wù)是依托AI智能學(xué)習(xí)工具，如虛擬數(shù)字教師、智能筆記等完成基本學(xué)習(xí)目標(biāo)，如課程的預(yù)復(fù)習(xí)，知識技能要點學(xué)習(xí)和虛擬仿真實訓(xùn)等，打造學(xué)習(xí)共同體與AI智慧教學(xué)平臺的內(nèi)化生態(tài)環(huán)境，形成智慧課堂的達(dá)標(biāo)空間。

（二）“融通圈層”對應(yīng)“交互空間”

在融通圈層，學(xué)習(xí)共同體突破了在基礎(chǔ)圈層的單維學(xué)習(xí)，更多的是學(xué)習(xí)共同體與AI智慧教學(xué)平臺的交互協(xié)同；依托的主要數(shù)字技術(shù)有基于AI的同步錄制資源、基于AI的教學(xué)數(shù)據(jù)分析、基于AI的教學(xué)數(shù)據(jù)交互、基于AI的教學(xué)數(shù)據(jù)展示等功能。以智能視頻數(shù)據(jù)流矩陣為橋梁，連接裝有常態(tài)化錄播體系的智慧教室學(xué)習(xí)環(huán)境，利用AI技術(shù)自動將相關(guān)課程資源數(shù)據(jù)同步。同時，對基礎(chǔ)圈層形成的學(xué)情數(shù)據(jù)實時AI分析處理，同步到基于AI技術(shù)的智慧教學(xué)平臺，形成實時動態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)流。在融通圈層，以AI為引擎形成教師、學(xué)生、資源、環(huán)境等各要素之間的數(shù)據(jù)交互流，完成全流程教學(xué)生態(tài)數(shù)據(jù)交互和數(shù)據(jù)可視化展示，打造學(xué)習(xí)共同體與AI智慧教學(xué)平臺的交互生態(tài)環(huán)境，從原來的達(dá)標(biāo)空間進(jìn)階到智慧課堂的交互空間。

（三）“拓展圈層”對應(yīng)“個性空間”

在拓展圈層，依托在基礎(chǔ)圈層和融通圈層的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，為學(xué)習(xí)共同體定制個性化智慧學(xué)習(xí)空間；依托的主要數(shù)字技術(shù)有基于AI的知識圖譜、基于AI的學(xué)生畫像、基于AI的學(xué)生學(xué)習(xí)路徑、基于AI的定制學(xué)習(xí)方案等功能。通過基于AI的知識圖譜構(gòu)建與學(xué)習(xí)評測功能以及學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析，形成個人學(xué)習(xí)圖譜和學(xué)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(guī)劃學(xué)生學(xué)習(xí)路徑，結(jié)合精準(zhǔn)推送算法，完成學(xué)生個性化學(xué)習(xí)定制需求。在拓展圈層，基于AI大數(shù)據(jù)分析，無序的學(xué)習(xí)共同體分解成相對獨立個性化學(xué)習(xí)共同體，從原來無序的交互空間進(jìn)階到智慧課堂的個性空間。

（四）“支撐圈層”對應(yīng)“兩個場景”

在支撐圈層，聚焦打造“沉浸式”新教學(xué)場景，為基礎(chǔ)圈層和融通圈層提供保障支持。支撐圈層對應(yīng)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(chǔ)圈層、融通圈層和拓展圈層提供軟硬件智能設(shè)備的保障功能。通過利用AI智慧教學(xué)平臺創(chuàng)建線上虛擬課堂；利用數(shù)字教材、5G全息等AI技術(shù)創(chuàng)新線下真實課堂教學(xué)；通過AI技術(shù)，打通線上和線下、虛擬和現(xiàn)實的學(xué)習(xí)場景各項任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在智慧化生態(tài)情境學(xué)習(xí)，依托AI智慧教學(xué)平臺教會學(xué)生積極主動思考和討論，推進(jìn)深度學(xué)習(xí)，實現(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)交互，打造“沉浸式”新教學(xué)場景，形成線上線下融合場景生態(tài)，見圖3。

結(jié)語

發(fā)展數(shù)字教育，推動教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是大勢所趨、發(fā)展所需、改革所向隨著AI技術(shù)的引入使教學(xué)形態(tài)突破了傳統(tǒng)固定時間、空間和教學(xué)主體和教學(xué)環(huán)境的限制，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化和智慧化的生態(tài)教學(xué)情境。本文研究AI技術(shù)融入OMO線上線下教學(xué)，從“AI+OMO”視角構(gòu)建“四圈層、三空間、兩場景、一平臺”的多維學(xué)習(xí)生態(tài)圈實施路徑，通過依托支撐圈層的軟硬件智慧化教學(xué)資源，學(xué)習(xí)共同體實現(xiàn)從基礎(chǔ)圈層、融通圈層到拓展圈層的學(xué)習(xí)進(jìn)階，從單維無序的分散學(xué)習(xí)到有序精準(zhǔn)的個性化學(xué)習(xí)呈現(xiàn)，有助于破解個性化教學(xué)和因材施教等方面的難題，屬于AI在教育領(lǐng)域的深度應(yīng)用，適應(yīng)ChatGPT時代不斷變化的新要求，為推進(jìn)人工智能與教育教學(xué)的深度融合提供理論價值，同時為AI智慧教學(xué)平臺的開發(fā)和應(yīng)用功能深化提供借鑒。

本文系浙江省教育科學(xué)規(guī)劃2024年度一般規(guī)劃課題《基于“AI+OMO”的高職院校智慧課堂“沉浸式”學(xué)習(xí)生態(tài)圈的構(gòu)建》（項目編號：2024SCG063）的研究成果。

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

（作者單位：嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

（責(zé)任編輯：宋宇靜）