人工智能支持下的基础教育大平台应用探究*

☆ 邱雪莲 齐振国 李京澳

（1.沈阳师范大学教育技术学院，辽宁沈阳 110034；2.沈阳市苏家屯区教育信息中心，辽宁沈阳 110101）

一、引言

当前，人工智能在全球经济领域和高新智能产业的不断发展已成为一个国家经济社会发展的重中之重，得到了全球范围内的极大关注和高度重视，各国相继出台人工智能的国家战略计划，制定相关扶持政策及规划方案，试图抢占这一领域的领导地位。2013年，德国通过《德国2020高技术战略》启动“工业4.0”计划全面布局人工智能；2014年，欧盟投资28亿欧元开启“SPARC机器人创新计划”，并于近日发布开展人工智能研究的战略文件；2016年，美国“机器学习与人工智能分委员会”和“网络与信息技术研发分委员会”发布《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研发战略规划》；2016年，日本将人工智能纳入了《科学技术创新综合战略2016》体系中。2017年，英国政府发布《在英国发展人工智能》报告来鼓励和支持人工智能的发展。2017年，国务院印发关于《新一代人工智能发展规划》[1]，“为抢抓人工智能发展的重大战略机遇，构筑我国人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国，对人工智能发展进行全面规划部署”，为我国人工智能发展提供顶层宏观设计。

在人工智能等信息技术的影响下，社会生活正逐步实现智能化，教育领域也正经历着由信息技术带来的智能化深层变革。在基础教育方面，基于大数据、云计算等技术的人工智能正逐渐发挥着越来越重要的作用，通过人工智能支持下的基础教育大平台建设来促进基础教育教学变革，促进学生全面发展，促进教师个人成长将成为一种必然选择。

二、教育资源管理平台应用现状

经过几年的不断耕耘，我国教育信息化建设以“三通两平台”为抓手，取得了重大进展，各级各类平台建设基本完成。“三通两平台”建设的本质是为了促进信息技术与教育教学的深度融合，深化教育改革，加快教育现代化，最终达到办好人民满意的教育需求。教育资源公共服务平台汇集、共享优质教育资源，为课上与课下的教学衔接提供服务，促进学生线上自主学习；教育管理公共服务平台为学校提供校务管理服务，为各级教育行政部门提供教育基础信息管理和决策支持，为社会公众提供教育公共信息服务。但具体到应用实践上，又会发现当前教育平台在教学应用方面仍存在一些不足。

1.教育资源、管理平台建设相互独立

现阶段，教育管理公共服务平台主要由国家和省级教育主管部门进行建设应用，教育资源公共服务平台则可以分成国家级、省级、市级、县级、校级五个等级。教育管理公共服务平台和教育资源公共服务平台缺乏互通、衔接与开放，同时教育资源公共服务平台在一定程度上存在着“散、小、乱”等现象，平台教育资源缺乏，访问量低，安全性低，利用率低等问题十分严重，有的学校教师和学生被要求同时使用2-3个平台来进行线上备课及线上学习，这就造成了教师和学生的重复作业，削减了师生利用平台进行教学的积极性。

2.教育资源平台内知识创新不足

教育资源平台的本质在于促进学生利用互联网进行自主学习，提升学生的学习创新能力。教育资源平台内知识创新不单纯指教育资源的增长，更注重优质教育资源的传播和知识共享所带来的质变。现阶段，仍有部分教育资源平台只能作为学习资源汇聚空间，而不能成为学生的学习空间，缺乏对学生学习数据的采集，不能实现与学生的人机互动，不能精准地实现基于学生需求的资源推送。

3.教育资源平台建设缺乏学习理论支持

从当前各教育资源平台建设中发现，一些教育行政部门及学校的平台建设承包为教育企业，教育企业仅仅是在技术上提供了支持，对建设思路、系统模型、学习理论并不了解，只是模仿国家或省级平台进行建设，这就导致平台建设空有框架，并不能引导师生进行良性的在线学习。同时一些教育企业的价值观念过于偏重利益，不能理解教育的真谛，不能从教育的学教角度出发，建设符合师生发展规律的教学模式，促进师生对教育资源平台的价值认同。

4.教育资源平台社会网络化不足

随着信息技术的不断发展，互联网的社会网络属性日渐显现，学习者更愿意通过互联网来进行信息的发布和交流。在这种新的社会环境下，教育资源平台建设缺乏对合作机制的设计，仅仅针对个人学习，让学习者对学习资源进行自我所搜，要更加倾向把使用平台进行学习的学习者联系起来，让学习者在平台的社会网络中不再感觉孤单，让学习者愿意在平台进行长时间学习，促进学习者之间的探讨交流、知识共享。创新是个人和群体对信息进行收集、汇聚、存储、共享和创造的过程，其关键点是形成“集体记忆”[2]。

三、人工智能支持下的基础教育大平台内涵

人工智能支持下的基础教育大平台能对师生教与学进行全过程的记录，对师生在大平台上教与学行为进行精准的数据分析，帮助师生制定个性化的、符合教与学发展规律的策略，使师生能够获得愉快的教与学体验及各项教与学服务支持。闫志明等认为：教育人工智能是人工智能与学习科学相结合而形成的一个新领域，教学模型、领域知识模型和学习者模型是其核心[3]。在这一内涵论述的基础上对人工智能支持下的基础教育大平台内涵特征进行阐述。

在“互联网+”时代，教育的发展同样要遵守互联网思维，坚持创新驱动实现跨界融合，解放思想打破固有思维。人工智能支持下的基础教育大平台是“互联网+教育”的深化应用产物，本身具有以下几方面特征。

人工智能支持下的基础教育大平台改变了传统教育资源的结构，大平台能够对教育资源进行非结构化的多样性整合，以师生的教与学需求为导向提供精准的教学资源，根据师生教与学的要求提供个性化的教与学服务。人工智能支持下的基础教育大平台将师生关系进行重构，使教师不再花费大量精力在重复性的工作中，而是变成学生学习的引导者，更加关注学生的深度学习能力及创新能力的培育。大平台将建立以学生为中心的学习网络体系，对传统教育模式进行现代化重构，以满足信息时代社会发展需求。

人工智能支持下的基础教育大平台是一个开放共享的大平台，大平台不应该仅仅是由政府或教育行政部门来负责建设，更需要来自社会的力量共同建设。大平台的建设是为了构建“互联网+”时代的新型教育生态环境，这就需要教育研究者、教育企业、一线教师、学生的共同支持，使师生的教与学能够真正在大平台活跃起来，激发大平台中各个应用的活力，使大平台能够稳定、健康地运行。

人工智能支持下的基础教育大平台充分尊重师生的个性化发展，大平台通过对师生教与学全过程的记录来分析师生的个性化发展需求，为师生提供符合教学发展规律及个性化需求的教育资源及相关服务，保证了师生利用平台进行教与学的获得感，激发有效的教学活动，促进教与学的创新发展。

人工智能支持下的基础教育大平台致力于建立一个良性循环的教与学生态环境，它不仅能对师生的教与学的需求进行分析，同样能对自身内部系统进行调整，根据师生的教与学数据的不断积累，不断进行大平台内部的深度学习，使教与学推送功能、引导功能、自动回复功能等日渐个性化、精准化，使教与学效果不断得到提高，使知识的传播和创新不断开展。

四、人工智能支持下的基础教育大平台应用

2017年，国务院发布《新一代人工智能发展规划》提出建设智能社会，发展智能教育，利用智能技术加快推动人才养模式、教学方法改革，推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用，开发基于大数据智能的在线学习教育平台，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系，提供精准推送的教育服务，实现日常教育和终身教育定制化[4]。2018年4月，教育部《教育信息化2.0行动计划》提出建成“互联网+教育”大平台，推动从教育专用资源向教育大资源转变，实现数字资源、优秀师资、教育数据、信息红利的有效共享充分利用人工智能、大数据等新技术，构建全方位、全过程、全天候的支持体系，助力教育教学、管理和服务的改革[5]。同时“计划”指出，要加强教育信息化从研究到应用的系统部署、纵深推进，形成研究一代、示范一代、应用一代、普及一代的创新引领、稳步推进的可持续发展态势。

人工智能支持下的基础教育大平台要坚持以学生为中心，充分利用大平台在整个教育教学过程中所产生的基于生成性教学过程的海量教育数据资源，将人工智能技术融合到大平台中，对教与学的全过程进行分析优化，对教育管理进行准确指导。

1.人工智能支持下的基础教育大平台教学系统

人工智能支持下的基础教育大平台智能教育系统是将教育人工智能中的教学模型、领域知识模型和学生模型融合到大平台中。领域知识模型包含基础教育大平台中教与学的全部资源，包括全学科、全学龄段、全版本的种类丰富的资源；教学知识模型根据师生在教与学过程中的记录分析，为师生提供精准的符合个性化需求的教与学行动计划，提供承接课上与课下相融合的教与学策略；学生模型是基础教育大平台对学生学习全过程的痕迹收集，掌握学生通过大平台进行学习后认识水平、情感投入程度、知识内化程度、深度学习程度等情况。人工智能支持下的基础教育大平台教学系统是通过计算机程序化分析以达到学生学习效果的最优化，形成一个持续的智能教育循环系统，如图1所示。

图1 人工智能支持下的基础教育大平台教学系统结构

人工智能支持下的基础教育大平台教学系统以满足学生更加个性化、更好地学习为核心目标。课前，学生在大平台上完成教师预留的课前导学、微课学习、资料收集、课前测试等环节，并在讨论区与老师和同学进行交流、设立相关话题等内容对所学知识进行探讨，教师根据大平台中学生课前学习效果的分析，根据本节课重难点制定教学计划和教学策略；课中，教师使用大平台中的“教学助手”通过采用探索教学、自主学习和小组学习相结合的引导性教学，确认教学知识模型为学生提供的学习策略是否合适，同时将学生的课堂学习情况和教师教学情况通过视频的形式记录下来进行课堂视频分析将数据上传至大平台；课后，学生通过大平台完成课后作业，在讨论组设立话题“帖子”讨论所学内容和本节课的收获及不足，并根据自身能力进行重复学习或延伸学习。教师及时对“帖子”进行回复，通过讨论组点赞、置顶等功能对学生进行激励，确认知识领域模型为学生提供的资源是否合适。

从心理学、教育学、认知科学等领域的研究可以发现，情感、元认知和动机等因素对学生的学习效率和态度带来了一定程度的影响[6]。基础教育阶段的学生多处于青春期，在此期间学生心智尚未成熟，情感认知变化较大容易引起学生学习效率和学习态度的变化进而对学习效果造成极大影响。人工智能支持下的基础教育大平台教学系统通过分析课前和课后学生在讨论区的发言次数、发言内容和表情、点赞和被点赞次数，结合课中课堂教学视频分析数据，应用人工智能技术与算法，综合运用心理学和认知科学等知识进行情感推理[7]，对学生的学习情感状态进行追踪。教师和家长根据追踪结果，对情感波动较大的学生进行引导调节，帮助学生消除不良情感，使学生以饱满的热情投入到学习当中。

人工智能支持下的基础教育大平台教学系统三个模型的动态循环来帮助教师逐步实现“一对一”个性化教学。教师从传统课堂的主导者变成智能教育的引导者，参与到学生学习的全过程中，在这过程中教师的“权力”逐渐削减，但教师的责任却变得更加重大，教师有了更多的精力去照顾到每一个学生，使学生能够根据自身特点更好地学习，促进学生的个性发展和全面发展。

2.人工智能支持下基础教育大平台测评系统

教育信息化发展的一大目的是帮助教师从繁杂的重复性工作中解脱出来，人工智能支持下基础教育大平台测评系统正是帮助教师解决这一难题的“钥匙”，智能测评系统可以使教学评价更加客观、公正、高效、便捷，将评价结果进行技术分析和反馈，帮助教师进行“减负”，使教师有更多的精力关注每个学生的学习状况，做出正确的决策。

智能测评系统能对学生课前学习效果和课后复习效果做出精确的判断，针对学生学习不足的知识点实现精准微课和习题的推送，同时将所有学生学习情况反馈给教师，帮助教师统计学生学习中的不足，制定教学方案，促进课堂教学效率的提高。现阶段在我国，英语仍然是学习最多的外语，随着我国的不断发展，其它语言将被越来越多地学习，但由于缺乏语言环境和师资力量使学生其它语言的学习受到了极大的阻碍，人工智能测评系统可以帮助学生进行语言的学习，对学生的发音进行测评，并进行发音指导。

3.人工智能支持下的基础教育大平台管理系统

当前我国教育信息化系统建设基本完成，教育基础数据库、教育信息管理系统、“两级建设、五级应用”体系基本完成数据收集和体系建设工作。人工智能支持下基础教育大平台管理系统通过建立“互联互通、信息共享、业务协同”体系，实现优化融合的教育业务管理信息系统，全面提升教育管理信息化支撑教育业务管理、教学管理等工作能力，构建全方位、全过程、全天候的支持系统，助力教育管理，如图2所示。

图2 人工智能支持下的基础教育大平台管理系统

人工智能支持下的基础教育大平台管理系统对基础数据库和教育信息管理系统的数据进行整合，通过大数据和云计算对数据进行整体分析为基础教育学校和教育行政部门提供教育业务管理和教育教学管理的决策性支持。随着中国社会的不断发展，人口流动越加频繁，孩子的转学程序、转学后适应学习的能力等常是家长为之操心的主要事情，通过基础教育大平台可以使学生学籍、学业情况等信息进行快速交换，学校根据学生的学习进度、学习特点等学业情况和兴趣爱好为其分配班级，这些数据能够帮助教师迅速地了解“新学生”，帮助学生尽快融入新的集体，融入新的学习环境，为家长办实事，解难题。智能管理系统将对学生营养改善计划、控辍保学、学生流动情况、招生考试等工作提供有力的数据支撑，有效地提高教育行政部门决策效率。同时智能管理系统将有效统筹全国教育资源分配，对实现精准教育扶贫有着重要意义。

五、人工智能支持下的基础教育大平台应用建议

人工智能支持下的基础教育大平台是“互联网+”时代促进信息技术与教育教学深度融合的新形态，根据当前基础教育线上学习与线下学习相脱离的实际情况，笔者对基础教育大平台的应用提出以下几点建议。

1.以包容的态度使用基础教育大平台

当前，人工智能支持下的基础教育大平台仍在不断建设完善当中，尤其是在各个平台互通与衔接方面、平台应用建设方面距离“大平台”标准仍有一定的差距，因此，师生在使用基础教育大平台时应以包容之心来用。人工智能支持下的基础教育大平台的本质在于给师生带来高效、便捷、愉悦的教学体验，一线教师与学生的用户体验对大平台的发展有着至关重要的作用，希望师生能够为大平台不断完善提供自己的宝贵建议，希望教育管理部门、教育专家、教育企业结合师生需求不断地对大平台进行改进，使基础教育大平台成为一个良性发展的新学习生态环境。

2.以需求为导向使用基础教育大平台

人工智能支持下的基础教育大平台是为了更好地培养学生、更加优化地合理分配教育资源、更高效地为教育行政部门提供决策支持，更好地促进知识的传播与创造。如果教师只是为了单纯减少工作负荷将所有知识的传授和作业的批改交给大平台，没有起到正确的引领作用，学生完全依靠大平台进行学习，对课堂教学产生厌倦，失去了兴趣就完全背离了基础教育大平台建立的初衷，甚至导致大平台数据的采集失去了应有的科学性，导致教育行政部门制定教学政策时出现偏差。因此，人工智能支持下的基础教育大平台使用一定要以师生的教与学需求为导向，使线上与线下学习紧密地融合起来，促进师生教与学行为的良性循环。

3.以创新为引领使用基础教育大平台

知识的魅力在于不断的学习积累后的创新创造，以及应用知识解决实际问题所带来的快乐。人工智能支持下的基础教育大平台帮助师生进行教与学的最终目的是为了使学生的创造创新能力得到培养，为国家和世界的发展做出自己的贡献。基础教育大平台的应用不仅仅在于帮助学生解决学习过程中遇到的困难，更在于帮助学生以开放的姿态、创新的能力去解决未知世界的问题。在这过程中，教师需要根据学生的兴趣爱好进行正确的引领，帮助学生进行有效的深度学习，促进学生养成完备的知识体系，真正达到创造创新能力的培养。