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    数字时代高等教育的教学创新

    发布日期:2024-03-19



    作者:韩筠,高等教育出版社副总编辑,编审,《中国大学教学》主编,中国高等教育学会教学研究分会常务副理事长,中国期刊协会副会长。

    摘要:本文以数字平台建设和应用为主体,从数字时代教学的新变革、信息技术为教育提供新动力、信息技术与教学融合创新等方面,介绍了高等教育在数字化背景下教学创新的观点和实践。通过阐释大语言模型等人工智能新技术的内涵及应用,提出了今后教学创新开辟新领域的趋势,不断优化平台功能,充分发挥平台的作用,升级新技术的应用,生成新的教学服务模式,构建泛在学习环境下学校教育与终身学习相融通的智慧教育生态。

    关键词:教育数字化;在线教育平台;人工智能;大语言模型;教学创新

    数字化是人类社会发展到今时的必然趋势,信息技术和人工智能遍布诸多领域,教育也在其中。教育与经济伴生、技术与教育相长,每一次科技革命和产业升级都推动教育发生跨越式发展。中国的教育数字化经历了“转化”“转型”到“智慧”的进阶发展历程。自2022 年以来,教育部在国家层面启动了教育数字化的战略行动,建设了三大国家智慧教育平台推动以资源和数据为新生产要素,掀起新的学习革命,引领中国教育数字化进入“智慧教育”新征程。受教育部高教司委托,我们承接了其中的国家高等教育智慧教育平台的开发、建设和运维工作。同时,我们仍然继续推进爱课程网(中国大学 MOOC)的建设、应用和迭代升级,为高等教育领域的数字化实施与发展服务。

    教育数字化战略行动的实施,给高校的教学创新提出了时代性命题智慧教育是一个“体系”概念,它生成了自己的教育生态。在这个生态中,除了以传统的高校、教师、学生、学者为主体外,政府的引领作用、平台的载体作用、企业的协同作用得以强烈凸显,成为不可或缺的有机构成。“在线”是智慧教育的主要形态,“交互”是智慧教育的本质特征,“空间”(即“云端”)是智慧教育的属性存在。数字化的教育活动引发了智能化教学环境,科学化教育评价、规模化个性化专业化的师生平衡发展,以及人工智能技术在人才培养中的嵌入,这些都促使教育教学发生结构性的变革。数字化的核心在于“化”字。本文就如何做好教育与数字的“化”,分享一些思考和实践探索。

    一、数字时代教学创新的新特征

    目前,世界各国都认识到教育数字化发展对提升数字时代国家竞争力的重要作用。例如,欧盟发布了《数字教育行动计划(2021-2027年)》德国出台了《数字教育倡议》,法国出台了“教育数字领地”项目等[1各国通过顶层设计,从教育环境、资源模式、素养及安全等多方面实施了一系列战略举措,推进数字教育转型的进程。这既是国际高等教育形势的新变化,也为我国的教育数字化改革提供了参考和借鉴。已建成使用的国家智慧教育平台聚焦学生学习、教师教学、学校治理、社会应用、教育创新五大核心功能,初步形成了世界第一大数字化教育资源中心和服务平台21在研发和运维这一平台的过程中,我们秉持“需求驱动”的主旨,以推动教育研究和教学实践模式的数字“化’为方向,将数字技术融入各个层面,以平台的应用推动教学范式、组织架构、教学过程、评价方式、教育治理等多方位的创新与变革。在创建和培育这些智慧教学形态和场景的过程中,出现了一些新变化。

    1.学生学习动机的变化

    由于数字技术的应用、智慧教学环境的建设,我们可以实现把教学与学生的兴趣更好地结合。兴趣是最好的老师,它是学生学习的内生动力。通过运用智慧教育平台和以慕课推动线上线下混合式教学,可以做到对学生属性和特征进行分析,准确把握学生学习动机和兴趣点,并在教学设计和活动中采取有效的激发策略,将动机激发策略有效融入学习环境。近年来,随着信息技术和“互联网 +”创设的教学环境的广泛应用,相应的参与度高、直观、可比较的方式使学生在学习活动中有效地产生了更大学习动机,提高了学习效率。

    2.课堂教学模式的创新

    教育教学的数字“化”,对学习者的认知构建、能力培养、综合素养方面提出更高要求,从而促使教学模式从以“教”为中心向教师主导、学生主体转变,从培养“知识人”向培养“创造人”转变。数字“化”的过程一方面扩充了学生知识获取的渠道,另一方面学生通过互联网和技术工具可将创意变成设计,再运用丰富的数字资源将设计变为现实。教师在整个过程中扮演指导者、启发者的角色引导学生实现知识内化。这就是新的课堂教学模式。我们走访许多高校做一线调研时看到,现在很多教师可以熟练地运用线上线下混合式教学的方式进行课堂教学,学生在教学过程中的参与度和自发性思考比传统课堂教学已大为改观。

    3.师生信息素养的提升

    智慧教育尖锐地撞击到教师以及学生的信息素养和能力问题。教师要和互联网形成相熟伴生的存在关系,要能熟练运用通识性的技术工具并会将其融入教学过程。教师和学生均须学会应用 A1技术快速集成大量资源并支持资源之间的灵活跳转的技能(比如现在流行的“大语言模型”的使用),以便能在海量的知识资源中快速高效地找到符合自己需求的东西。对于学生而言,基于网络的“泛在学习”有着碎片化、零散化等特性,需学会及时串联组织管理这些知识以便实现深度学习。

    4.教学环境的拓展

    数字时代的教育模式,使学习更多地呈现为与互联网环境中非正式学习相互融合的方式,这就是智慧教学场景,它需要智慧教室、信息技术人工智能设备等的支撑。高校的培养方案中既要继续保持传统的标准班级授课环境,同时也需要增加被数字“化”的新型教学环境并延伸至学习的各个方面,这二者的结合与“混搭”,很自然地拓展了教学环境。

    5.教育教学评价的精准化

    由于大数据的运用、采集和学习行为的数据记录、留痕,使教学评价从诊断性评价向形成性与诊断性评价结合转变、从简单评价向智慧评价转变、从单一性评价向多元性评价转变。从“云”到“端”的智慧空间和技术工具为诊断性和过程性教育评价提供了充分、科学的依据,运用人工智能技术也可获得理解性评价的隐性评价如理解力、分析力和成长力维度的评价等,这些都有效地提高了评价的精准性。

    6.教学管理的智能转型

    行为方式可以使人的思维在潜移默化中发生变化。智慧教学范式的实施逐渐使“以用户为中心”的理念深入人心,带来了高校教学管理向智能型转换。人工智能、大数据分析等技术全面掌握校园物理环境,智能识别师生群体的学习、工作情景和个体特征,改变人与环境的交互方式,实现从“人找资源”到“资源找人”的转变提供“一个平台、一个门户、N 个应用的管理服务,促成了教学管理的智能转型。许多高校已有诸多这方面的实践案例。

    二、以人工智能为代表的新技术为教学创新提供新动力

    1.人工智能驱动学习变革

    人工智能从“智能学习”“机器学习”到“深度学习”的快速发展推动教育数字化进程越来越深层。深度学习使语音识别、图像识别和自然语言处理等技术取得惊人进展ChatGPT一经出现就在多领域广泛沁入,以其为代表的生成式人工智能,也应运而生。这些都驱动着学习方式的变革。在数字化场景中学习、人机交互学习、虚拟仿真学习越来越多,使学生在这些实践中增加了数字化学习带来的乐趣。获取知识的方式也从单一维度变为多维、多元甚至立体式。

    2.大数据加速教学形态的重塑

    通过学习数据的测量、收集和分析,可以详尽地给学习者或教学过程画像,分辨出每个个性化的特征,并可发现隐藏在数据之后的教学和学习的规律。这些都可用来形成个性化教学方案或融合式、集成化教育服务方案。这就是教学形态的重塑。它既可促进教师的专业化成长,又可使教学策略精准、精细。另一方面,慕课平台可依托大数据构建学习者体验模型对其线上课程进行评估,也可实现以多门慕课资源为基础的线上课程的重新构造与再设计、改变课程学习顺序,获得使用最有效的学习方案,推动教学实现规模化下的多样化、个性化。

    3.“人工智能+ 教育”促进学校教

    育与终身学习相融通不断迭代更新的信息技术在全球教育领域的广泛应用以及慕课、翻转课堂等新型教学模式的蓬勃发展,推动学校教育与终身学习联通,产生了移动学习、泛在学习、无缝学习、混合学习、智慧学习、微学习等新兴学习方式,逐渐模糊了全日制学习与业余学习的边界。各种数字教育资源,在线学习平台和智慧教学工具的提供与运用,可以充分服务各类在校学生和社会学习者的需求,联通学校教育与终身教育。

    4.在线教育重构分享模式

    以慕课为代表的在线教育的兴起改变了基于网络的课程资源分发共享的形式,是以系统的教学提供在线学习,不只是课程教学资源展示,更是教育教学服务,并与课堂教学相互融合与结合,联通跨媒体学习机制,采用智能学习分析技术,实时跟踪学生的学习状态、学习轨迹、学习内容、学习兴趣点、学习时间、学习讨论、学习成绩和学习反馈等,对学生的学习风格、学习基础、学习水平进行个性化分析、决策和判定。在智能分析学生个性化的基础上,实现系统化定制的适应性学习,智能控制学生的学习进度,智能推送学生的学习内容,智能控制跨媒体的内容呈现方式,定制个性化的学习测试,引入智能导学系统对学生进行个性化的学习辅导。同时,慕课将在线学习、社交服务、大数据分析和移动互联网等理念合为一体,引发了学习、教学、人才培养和评价、高校和技术企业协同合作模式的变革。

    5.大语言模型为教学创新开辟新领域

    大语言模型是指基于深度学习技术训练出来的具有大规模参数的自然语言处理模型。以 GPT为代表的大语言模型的突破性进展,为教育数字化转型带来了新的契机问。大语言模型在自然语言理解、对话交互、内容创作和逻辑推理等任务方面所具有的特有优势,可为个性化数字资源高效创建、对话式人机协同学习、素养导向的教育评价等提供有力支撑。

    (1)提供更加丰富的教学资源大语言模型可以结合专有的课程资源库,帮助老师根据学生的需求和教学目标,搜索、筛选适合的教学资源生成教学设计,准备教学课件等,为学生提供更加全面、深入的学习内容。

    (2)提供更加个性化的学习体验起到“智能辅学”作用。大语言模型的内容生成将转变现有人工制作教育资源的模式,从分发预制的学习资源转变为汇聚、加工、凝练、生成个性化学习资源。这种教学资源生成模式将转变现有学习资源的推荐路径打破人工自定义资源的局限性,实现真正意义上的个性化推荐,帮助规模化个性化教育的发展。

    (3)提升教和学的人机协同能力,起到“智能辅教”作用。教学活动借助数字技术和大语言模型,通过讨论、问答、辩论等方式引导学生开展自主探究,随时了解学生的知识水平、学习进度等信息,为学生提供必要的反馈和帮助,使学生能够更加主动地参与学习,提高学习效果。

    (4)提供更加灵活的评估方式大语言模型可以通过与学生的交互,了解学生的学习过程和思维方式,从而更加全面地评估学生的学习能力和思维能力,并提供针对性的反馈和建议,帮助学生改进学习方法。

    不过,大语言模型在教学中也面临一些挑战和问题。首先,由于语料来源的不确定性导致其准确性和可靠性需要得到验证。其次,它的使用需要教师具备相应的技术和教学能力。最后,就是目前热议的人工智能伦理、隐私保护、数据偏见和学术道德等问题。

    三、数字智能与教学融合为教学创新开辟新路径

    1.聚焦“教育本位”, 探索教育数字化转型新路径

    教育的本质是立德树人,教育活动的出发点和落脚点都需指向人的发展。数字化背景下的教学创新是为了更好地实现教学之于学生发展的价值。因此,在教学环境的创建、教学设备的配置、教育软件的开发、教学资源的建设上都要符合学校教学的实际需要。教师选择和应用信息技术时也要从优化学生学习活动、促进教学目标实现、促进学生发展的角度出发,避免出现为显示技术而使用技术的做法。同时,十分重要的是,教字创新必须遵循教育教学规律,注重对教学本质的回应和对学习者的关注。

    2.坚持“以学生为本”, 创建数字化教学新环境

    教育数字化需要强大的技术作为后盾。但无论是智慧教室、虚拟仿真实验室、非正式学习空间、创客空间等新技术增强的混合式教学环境,还是新一代学习管理系统、慕课平台、大数据平台,以及大语言模型,都要“以学生为中心”,创建“以学生为本”的数字化环境。

    3.拓展数字资源应用边界,服务教育教学新模式

    经过十余年的耕耘,我国高等教育已经建立一整套集在线课程、实验实践、教学素材、题库、图书信息情报等一体化的数字教学资源,慕课开课数量和学习人数居世界第一。在此基础上,高等教育的教学创新需要根据时代特征,应用新技术,科学梳理已有数字化资源,构建高等教育教学的大资源体系,建设具有学科特色、专业特征、区域特点、学校特性的优质数字资源,健全和完善融通专业基础课、专业核心课和交叉学科的资源体系,并充分利用科技、产业和社会资源,促进学习资源跨平台、跨地域、跨层级的共享应用。同时,探索教育资源多元化和个性化的供给、应用和服务模式,建立数字时代的资源应用体系和法则,为学校学习和终身学习提供新流程新模式新服务。

    4.提升教师数字化能力,助推智慧教育内涵式发展

    教师作为变革的因素,其重要性不仅体现在教师是改革不可或缺的力量,同时也来自变革的时代导致教师本身也已经成为改革的对象切。在教育数字化转型中,教师的角色和任务发生了很大变化,主要包括:

    (1)从知识传授者转变为学习的引导者。在“以学习者为中心”的智慧教育范式中,教师的角色的第一转变是从知识传授者转变为学生自主学习的引导者。信息技术的发展重新定义了知识创造的方式,教师的核心价值在于育人。教师应具备设计好学习路径和学习活动的能力,充分利用线上线下教学资源,创造数字化教学和学习情景,调动学生发挥主动性,引导学生自主获取知识。

    (2)从教材的执行者转变为课程的开发应用者。智慧教育环境下,教师更多地参与课程的开发和应用。教师需要一体化设计在线教学与课堂教学,分配好线上自学内容和课堂重点讲解内容,根据学科特点和学生情况合理设置混合式学习的比例,选取恰当的呈现方式开发线上和线下课程资源,以开放的思路和多元的视角实施教学,一站式解决教学问题。

    (3)从关注教学结果转变为关注教学过程。随着线上线下混合式教学的开展,智慧教学过程的实施,教师可运用信息化、智能化新技术渗透教学、评价和管理全过程,构建立体的
    教学评价和教学管理,探索在交互式教学条件下针对不同学生的个性化教学策略,提高对学生的指导。大数据和人工智能为学习成果的表达和评价提供了清晰的“数字画像”和精准的数据支持。教师可借助学习行为数据,更精准地进行教学反思,优化教学内容,改进教学方式,提升教学效果。从施教考转恋为教弯研定考和终身学习者。智慧教育平台的搭建和智慧校园的建设,使教师的定位和价值发生巨大变化,但教师仍是教学的第一责任人,仍是课堂教学的主体。智慧教育的到来,推动教师的角色向教育研究者和终身学习者转变。教师以开放的理念和创新的思维来改变教学组织,对数字化教学理念、教学设计教学方法等进行深入研究,不断学习,推进面向未来的教育变革从理论走向实践。高校教师需调整自我认知、角色定位和专业发展,成长为适应数字时代教育的新教师。

    根据这些特征变化,数字时代的教学创新需要强化以“智慧”为要素的教师队伍建设。比如,开展多维度的教师专题能力培训,提高教师对先进技术应用、数字化资源建设、混合式教学模式、教学设计方法、技术工具使用等多方面能力;帮助教师充分发掘、合理利用优质的数字教育资源,并将其融入教学全过程;培训教师熟悉国家智慧教育平台的结构设计、内容模块,熟练掌握常用教学平台、教学辅助软件及教学 APP(应用程序)的操作与应用等。同时,建立相应机制,促进区域、高校、机构、技术企业,以及学科专业和教师协同创新,在数字化环境中,建立协作创新、互通有无的教学实践共同体。还可以依托数字平台建立多模块评价体系,以数据为驱动,有效检测教师数字化应用能力,从多个维度对教师个人数字化能力等级进行测评。形成合理的政策导向和评价机制,持续调动高校顺应数字时代开展教学创新的积极性,激发教师课堂教学改革创新的动力,从而以教学创新促进质量提升与师生共同发展。
      5.充分发挥平台对于数字化教育的“生命性载体”作用
      数字时代的教学创新,以“在线(on line)和“线下”(off line)的融合、更迭为重要行为特征,这些都离不开数字平台的承载、运营、支撑和传播。可以说,以在线教育平台为主的多种数字平台,成为进行教育数字化转型、实施智慧教育的“生命性载体”。没有平台,一切以数字化为牵引的教育教学创新无从实施。
      (1)践行数字时代教育数字化战略的新担当。首先,深化在线课程平台的课程资源和学习方式支撑下的混合式学习空间的变革。未来的混合式学习空间,涉及学校真实学习空间的改造升级,虚拟学习空间的优化创新,以及二者之间的融通互联。其次,我们将探索如何通过技术的迭代升级在数据收集、存储、分析、反馈、共享等方面发挥优势,进一步挖掘学习数据的价值,围绕学习者和学习行为这一核心要点,破解教学痛点,助力高校教学提质增效,真正推动高等教育的高质量发展。
      (2)探索新技术的应用,生成教育服务新模式,开发学习工具新种类,助力高等教育数字化转型。以优质“慕课+平台+服务”,与高校和关联体系协同,平台要成为教学实施与创新的有力支撑。在线课程平台可以依托互联网推动优质在线课程资源的汇聚整合探索资源共享新机制,提供优质在线课程资源公共服务;对成绩通过的学习者授予公认的学分,实现课程共享、学分互认,探索多方协同的教育服务新模式,建设“需求牵引、数据驱动”的在线教学应用与管理体系。探索新技术的应用,改革慕课建设与应用模型,实践交互操作。通过建设数据中台为高校教学提供大数据可视化分析,实现学情诊断、异常预警和学生发展综合评价,探索高等教育全域数据的集成,提升教育数据治理能力,推动高等教育数字化转型。同时随时注重资源内容的更新,加大配套教学辅助资源和学习工具等应用类资源的开发力度。
      (3)不断优化平台功能,推动构建泛在学习环境下的终身学习体系,智能时代,互联网空间与传统的物理空间和社会关系空间不断融合,为构建满足信息化时代学习需求的新型教育体系提供了可能。我们将充分调动慕课等在线课程的时空灵活性、资源共享性、行为数据性和供给多样性特征,打破传统教育与智慧教育的边界为它们创造更多合作空间,基于泛在学习环境创设多元在线学习场景,为全民终身学习提供有力支撑。我们还将升级慕课和精品在线课程的广泛应用和共享,以推动建立网络化、数字化、智能化、个性化、终身化的新型学习体系和学习型社会。
      6.国家智慧高教平台成为实施教育数字化战略的重要抓手
      2022 年以来,在教育部领导和全面部署下,建成了国家高等教育智慧教育平台(简称“智慧高教平台”)间。这是我国开启智慧教育新征程的标志。
    平台特点及功能包括:
      (1)汇聚海量优质资源。智慧高教平台接入了爱课程、学堂在线、智慧树、人卫慕课等 20 家国内主要在线课程平台的优质课程资源。目前平台运行了 2.7万余门慕课300个虚拟仿真实验,近10万条教材、思政课教师备课资源、教研活动等各类型高等教育教学资源,覆盖 13个学科大类、93 个学科门类。平台上还专门建立了“研究生教育”频道,聚集了 800 余门研究生层次在线开放课程,并接入了“会计”“公共管理”“工商管理”“教育”等专业学位案例库以及“中国临床案例成果库”资源,支撑研究生的案例教学。平台的“课外成长”“院士讲堂”栏目聚集了“主题教育”“校园文化”“心理健康”“安全教育”“社会实践活动”相关主题资源以及院士科普讲座,服务学生课外成长,并兼顾社会学习者的自主学习需求。“专题”栏目根据重要和热门主题聚合了以课程为主的学习资源,覆盖“红色筑梦之旅”“体育”“美育”“劳动教育”“碳中和”“大国三农”等主题内容。
      (2)全网好课一站式搜索。智慧高教平台提供了智能化的在线课程搜索引擎。首页展开了热门课程、一流课程、新开课程、热门专题四类重点推荐课程。可按课程名称、学科分类、高校和平台四个维度进行搜索,用户可设置个性化的搜索条件,快速查找自己所需的内容。
      (3)优质资源海内外共享应用。智慧高教平台持续深化“慕课西部行计划”,推动强校带弱校,设置“慕课西部行”频道推广先进经验。同时接入了爱课程国际平台、学堂在线国际版两家国际课程平台,推动中国慕课与在线教育扬帆出海。
      (4)服务教研助力教师发展。智慧高教平台通过服务教师教研促进教师发展,提升教学质量。平台设置“教师教研”频道,汇聚教师专业发展、虚拟教研室、思政课备课资源等各类型教研资源,方便教师通过平台进行学习和教研,提升教学能力。
      (5)学分课程智能化监管。智慧高教平台的学分课监测中心为各级名类教育管理部门提供学分课程监管,可对教师教学与学生学习行为进行全过程、全方位实时大数据监测,拟逐步接入所有在线课程平台的学分课程集中反映我国在线学分课程发展全貌。智慧高教平台还将不断拓展功能、新增资源,提供更多更高阶的服务,
      7.协同发展,营建数字时代高等教育新生态

    数字时代是万物互联、应联尽联的时代,高等教育的数字化转型和教学创新,也要顺应数字时代这一特征,增强融合协作、共建高等教育新生态。自 2011-2012年间,学堂在线、爱课程网上线运营后,国内一些在线课程平台也陆续建成运用,如智慧树、学银在线、超星尔雅、人卫慕课、优课好大学在线、华文慕课、中国高校外语慕课平台、正保云课堂、E 学会等。其中,20 余家可算规模较大、运营时间较长、服务模式较成熟的平台,受到用户和市场的认可。另外,在国家智慧教育平台建成后,也相继建立了一批省级智慧教育平台。凡此诸多平台,其建设与应用,联结高校、平台,科研机构、企业单位和教师、学生个体各方既是资源、技术和服务的提供方,也是资源的共享者,需要进一步通力协作。高等教育教学创新需探索实现多元化资源的整合,打造一个良性的生态,产出高质量、低成本的课程与老学月矢口 圭丰应用程序等创建动态的虚拟学习全场景,升级平台功能。同时,可探索在全国在线教育平台之间推动深度开放合作,建立相关要素的统一定义、统一标准、统一评价体系,实现互联互通,营造开放合作的网络教育与学习空间,为学校、教师和学习者提供更佳的跨平台学习体验,共同打造智慧教育的良性的生态,助力我国高等教育向现代化迈进。

    数字时代蓬勃初生,未来征程漫长。智慧教育的进步和发展,不仅需要前沿的数字技术,而且需要更大的包容性,任重道远。同时,作为倾心教育事业的同道人,我们还需坚守教育规律,敬畏教育初衷。愿业界同仁风雨同舟,不断开创教学创新、学习革命和高等教育高质量发展的新境界。
                                                                                                                                            《中国大学教学》2023年第12期1