人工智能时代数字化学习工具分类与教学应用研究——基于英国C4LPT历年最佳学习工具清单

昝雨晴 王 清

（安徽师范大学，安徽 芜湖 241000）

新一轮人工智能技术改变了教育生态，推动着数字化学习工具不断变革。面对如雨后春笋般快速增长的学习工具，如何对种类繁多的数字化学习工具进行分类，如何将数字化学习工具应用于现代化教学，更好地赋能教师教学，是人工智能时代需要探讨的问题。由英国简·哈特创办的学习与绩效技术中心（C4LPT），自2007年起发起学习工具排名统计,由世界各地的教育技术专家分享推荐学习工具，然后通过德尔菲法在全球范围内对2000 多种学习工具的效用进行动态排名。评选出的最佳学习工具可以看成学习工具最新发展的“风向标”[1]。

一、浅析人工智能时代背景

2017年7月8日，国务院发布《新一代人工智能发展规划》中明确提出中国人工智能未来发展战略分为三个时间段：第一阶段是到2020年，使中国人工智能的先进技术达到与世界先进水平同步；第二阶段是到2025年，使人工智能在基础理论方面取得重大突破；第三阶段是到2030年，使中国发展成为主要的人工智能创新中心。人工智能（Artificial Intelligence，AI）一方面指的是学术研究领域如何创建计算机和计算机软件，使其具有智能行为；另一方面指的是机器或软件所展现出来的智能行为。华南师范大学胡小勇教授认为，如何用硬件和软件实现搜索、归划、推理实现智能的理智行为，并在此基础上实现感知、认知的行为，是人工智能研究的主要任务[2]。人工智能在目前已经得到广泛使用，如生活中的智能识别技术、语音识别、智能机器人等，人工智能在教育方面的应用包括在线翻译、智能阅卷等。随着大数据的不断应用，人工智能技术为教师赋能，逐渐将教师从机械重复的工作中解放出来。纵观课堂教学发展史可以看出，人机协同技术逐渐趋于完善，教师在课堂上使用幻灯片、投影仪、计算机等智能机器已经成为普遍现象。但随着新型学习工具的出现，幻灯片、投影仪等逐渐被交互式白板取代。5G 网络时代，找到学习工具发展规律，为教师提供不同教学模式下可以借鉴使用的最新教学工具，能够有效促进人工智+教育的广泛应用。

二、数字化学习工具分类研究

张力教授指出数字化学习工具（e-Learning tools）是信息化教学中用于设计教学、获取教学资源、实施教学活动、追踪教学评价等环节的计算机软件的统称[3]。研究发现，在日常课堂教学活动中，每门课程通常会由几个阶段组成，每个阶段涉及不同类型的数字化学习工具，普通学科教师在信息化教学中使用专业化工具构建教学环境还存在一定困境。对新型数字化学习工具进行分类整理，提高教师信息化教学效率，是当前面临的一个重要工作。

（一）时间维度分类

2021年9月1日，简·哈特将第15 届学习工具进行汇总，发表在网站http://www.toptools4learning.com 上供全球参考使用[4]。以2021年评选出的前二十名学习工具作为研究对象，按照学习工具不同功能用途，将学习工具划分为网络资源类别、搜索浏览类别、办公工具类别、社交会议平台、协作开发平台五个类别。分析TOP20 学习工具自2007年至2021年15年的排名情况，进行汇总（如表1），分析不同类型学习工具随着时代发展而变化情况。找到学习工具变化趋势，有利于为人工智能更好地与教育融合提供方向。

表1 2007—2021年TOP20 学习工具排名汇总表

借助知网大量参考文献、表1 学习工具排名变化情况进行深入分析，将2007—2021年15年按照三个时间维度进行划分，分析不同时间维度学习工具的排名变化总趋势与原因。

1. 2007—2011年，学习工具协同化

通过对2007—2011年五年间学习工具排名数据分析可知，网络资源工具和社交会议工具排名整体呈现上升趋 势。具体如：YouTube（↑18）、Wikipedia（↑10）、Twitter（↑42）、Facebook（↑8）。YouTube 作为一个视频平台，不仅可以从别人发布的视频中查找学习资源，还可以将自己的视频与他人分享，深受学习者喜爱，2009年和2011年稳居学习工具前三名。Twitter 作为一个专业的社交网络平台，也是新闻更新的场所，自2008年继续上升10 名，成为学习工具排行榜首位工具。Facebook在2010年排名上升到前十。Google Docs&Drive（↑11），Google Docs&Drive 是集文档创建、电子表格的制作、幻灯片的制作等为一体的办公软件，2011年稳居排名前三。同类型学习工具PowerPoint（↓16）、Word（↓50）、Excel（↓）等下降明显。这说明单一的学习工具已经很难满足学习者多样化的需求，多功能的协同化学习工具将是未来发展主流。

2. 2012—2016年，学习工具选择专一化

2012—2016年间TOP20 学习工具整体呈现稳定趋势。Twitter（↓2）、YouTube（↑2）、Google Docs&Drive（↓2）、Google Search（↑2）、Wikipedia（↑1）、Facebook（↑3）、Word（↑3）。社交工具Twitter 是人们进行社交以及获取新闻的主要平台，该工具自2009年开始连续七年排名第一，到2016年排名浮动两位。同样作为社交工具的Facebook 五年间上下浮动三名；网络资源平台You-Tube 五年间稳居排名前三位，到2016年跃居首位；办公工具Google Docs&Drive 五年间上下浮动两名、Word 上升3 名；搜索浏览类工具Wikipedia 五年间排名浮动一名。通过上述学习工具排名情况可以看出，居于前列的各类学习工具排名无大幅度变化。说明学习者在选择学习工具的时候选择偏向专一化，很少有较大浮动的改变。另一方面也说明在数字化技术发展的时代，优秀学习工具也在顺应时代进行优势变革。

3. 2017—2021年，学习工具呈社会化

2017—2021年间一个显著特征就是在原有工具稳定发展的同时，一批新型学习工具势如破竹般涌进TOP20前 列。 如Zoom、Microsoft Teams、Google Classroom、Google Meet、Canva、Mentimeter 等新型学习工具，使学习工具类别更加丰富多样。Zoom（↑64）作为在线视频会议平台，自2016年首次发现到2020年上升64 位，2021年稳居排名第二位。Microsoft Teams（↑75）、Google Classroom（↑52）、Google Meet（↑69）、Mentimeter（↑102）。这四种学习工具一经发现便在五年内排名急速上升，迅速跃居学习工具前20 之列。充分体现了人工智能时代全球学习者对协作学习、在线学习、交互式工作的需求。人工智能环境下，新型学习工具为实现学习者与学习者、学习者与团队、学习者与学习空间之间交流互动提供便利，推动学习工具的社会化进程。

（二）布鲁姆认知目标分类

1956年，布鲁姆等人正式出版《教育目标分类学》，在第一分册《认知目标分类》中，将认知领域由低到高分为六个水平层次，依次为“知识、领会、运用、分析、综合、评价”。2001年，安德森等人将布鲁姆教育目标分类理论确定为“识记、理解、应用、分析、评价、创造”六个新的层次，这六个层次体现了从简单到复杂、从具体到抽象，不断积累的层次性。传统教学中常将布鲁姆认知目标分类学用于课程设计、课程评价、考察课程方法中。随着信息化教学成为教育界的主流意识和实践行为，信息化教学已经发展成为教育界研究的主阵地[5]。将学习工具按照认知领域六个层次进行分类，应用于课堂教学，提升教学质量，是当前信息化教学值得关注的问题。将2020年评选出前二十名学习工具进行布鲁姆认知目标分类。如表2 所示：

表2 学习工具的布鲁姆分类

每个类别下的学习工具又可以分为不同认知目标层次：网络资源工具YouTube、Google Search，具有描述、查找、搜索等功能，属于分类学中识记层次学习工具；搜索浏览工具Wikipedia、LinkedIn，具有注释、解释、辨别等功能，属于分类学中理解层次学习工具；办公工具Google Docs&Drive、Excel、PowerPoint，具有操作、运行、演绎等功能，属于分类学中应用和分析层次学习工具；社交会议工具Zoom、Google Meet、Articulate、Mentimeter、Twitter、WhatsApp、Facebook，具有评论、批评、劝导等功能，属于分类学中评价层次学习工具；协作开发工具Canva、Microsoft Teams、Kahoot 具有开发、设计、创建等功能，属于创造层次学习工具。

三、人工智能时代学习工具的信息化教学应用

（一）人工智能时代学习工具的教学应用特点分析

人工智能时代的数字化学习工具在多媒体时代和网络时代学习工具的基础上更加凸显出了人工智能的特色。主要体现在基本功能、开发设计、教学应用三个方面。如人工智能时代数字化学习工具在功能上更加具有信息化、网络化和开放化的特点，在开发设计方面融合了新兴理念，技术更加新颖成熟，在教学应用上偏向于信息化教学和智能教育[6]。在教学应用方面的特点具体表现为：

1.学习资源上，人工智能时代数字化学习工具更加关注生成性、交互性、动态性的学习资源。

2.交互方式上，人工智能时代交互方式呈现多样化，包括体感交互、多模态交互和脑机接口三种主要方式。

3.学习空间上，人工智能时代的数字化学习工具不仅能够支持物理学习空间以及移动学习空间，而且能够适应无边界的虚实结合学习空间。VR、AR、3D 等新一代信息技术与资源有机结合广泛用于教学。VR 教学强调了人机交互和群体协助，教学模式将知识性、趣味性、自主性相结合，不仅能够使学生实现更好地学习，而且能够使教师信息技术能力快速提升。

4.评价方面，主要关注学习质量和人机协同效益的提高，人工智能时代数字化学习工具需要具有智能检测和预测的功能。提供自评工具、反思工具，自动记录学习过程，收集教师、学生教学过程中的数据，以自动化的方式分析最佳教学策略。

（二）人工智能时代学习工具的信息化教学模式分类与具体应用

数字布鲁姆（Digital Bloom’s Taxonomy）的出现，将各种APP 工具与布鲁姆认知目标相结合，满足了一对一终端数字化教学和学习的需要，为人工智能时代不同学习工具应用于现代化教学的教学方法、教学过程、教学评价三个方面提供了可能性。“数字布鲁姆”最早来源于新西兰克斯汀学校的安德鲁教师，他首次提出将Web2.0 学习工具与布鲁姆认知目标相结合的想法，基于此，国外各种形式的数字布鲁姆随之产生，如夏洛特·贝丘斯特提出的面向Windows8 系统APP 的分类法；迈克尔·费舍尔提出了金字塔分类学；凯利·滕凯伊提出的数字孔雀布鲁姆；国内由祝智庭、陈丹等提出的中国版数字布鲁姆等[7][8]。

Padagogy 轮由阿兰.凯灵顿提出，是数字布鲁姆思想的一种体现形式。它将学习过程与技术工具结合在一起，为教师能够在备课时找到适合学生的学习工具提供简易指南。Padagogy wheel V4.0 版本是目前最新的版本，以学生核心素养的培养为核心点出发，强调教师在进行教学设计时既要关注学生能力的提升，又要注重学生核心素养的提升。主体层次包括四层，依次为：布鲁姆认知目标分类理论、不同层次相对应的行为动词、每个层次对应的学习活动以及能够达到的学习目标、具体可用的软件工具。借助已有文献发现，张力教授在2008年提出了信息化教学模式对数字化学习工具的需求[9]，结合Padagogy wheel V4.0 对学习工具的分类、概述，可以将2021年评选出排名靠前的学习工具进行教学模式分类，如表3 所示。

表3 学习工具的信息化教学模式分类

Padagogy wheel 将理论、实践、应用三者结合在一起，能够有效指导教师根据不同的教学设计需求以及不同教学模式，快速找到相应的学习工具。完整的课堂教学，不仅仅局限于校本课程资源的呈现，还需要借鉴校外课程资源。

如在中小学语文课堂上，教师明确教学目标之后，可以按照不同层次对应的行为动词找到需要的学习工具：识记层次学习工具Google search，可进行联网搜索，也可以通过YouTube 进行可视化展示，帮助学生化抽象为具体，从声、形、色多维度了解本节课内容；理解层次借助Wikipedia 科学地解释课文中的问题，帮助师生进一步理解所学内容；Excel、PowerPoint 起到很好的分析演示作用，使教学活动效率更高。

再如，学生可以通过Twitter、Facebook 发表每日感想或文章，也可以对别人的文章提出观点和意见，不仅能够无形之中增强学生写作能力，也培养了学生的批判性思维能力。

Google classroom 作为多人协作学习平台，具有帮助教师创建和组织作业、提供反馈、沟通的功能，同时它还具有登录、接收、交作业方便等功能，满足师生特殊情境下的远程教学或在线教学要求；Google Meet 是一个即兴视频会议和定期虚拟培训课程的地方，在Google Meet 平台上，你能够随时随地与他人进行联系和协作，因其传输过程具有保密性、可以共享文档和幻灯片等优势功能，吸引了大批学习者。Google Classroom 和Google Meet 学习平台，满足了人工智能时代教学应用的开放性、共享性、协作性的学习要求。

四、总结与启示

总结过去15年（2007—2021）间学习工具的发展特点，可以发现，顺应人工智能时代发展大势，未来学习工具越来越趋向协同化，单一功能的软件已经难以满足学习者的需求，社会化、共享化学习软件是未来学习工具发展的主流。知识的学习不仅要满足个人知识建构，还要支持社会性、协作性建设。如Google Docs&Drive 作为美国广泛使用的协作文字处理工具，能够支持多人进行同步与异步协同写作与工作。这一学习工具自2009年跃进TOP10 学习工具之后，连续12年保持在前十名学习工具之内，得到西方学习者广泛认可。但国内学习者普遍将文档编写与交流讨论分开进行，降低了工作效率。因此，国内学者应该增大对TOP100 学习工具的关注度，尤其是TOP20 学习工具的发展变化，及时反思与借鉴它们对国内学习、工作可能带来的作用。

学习与绩效技术中心（C4LPT）发布的学习工具并未在中国得到广泛使用，如何充分利用互联网带来的信息化优势，优化现代化教育教学资源，是当前国内值得反思的问题。值得注意的是，并非所有优秀教学资源都需要我们自己去开发建设，国外也有一些免费的教学软件都可以采取“拿来主义”借鉴使用。在互联网海量知识共享时代，搜集、构建满足个人学习需求的学习工具集尤为重要。飞速变革的时代使我们具有能够快速从一种活动转变到另一种活动的能力，21 世纪的中国不仅是走向世界，还应该参与世界、影响世界。中国教育只有本身具有全球视野，真正走向世界，才能培养出走向世界的中国人。