基于自适应学习技术的远程教学研究

胡致杰

(广东理工学院信息技术学院 广东 肇庆 526100)

人才是国家核心竞争力的根本，也是竞争力提升的重要保障和支撑，教育是实现人才培养的关键因素。为实现国家各项战略的人才培养与发展相适应，2015年我国确定开展教育改革，提出了“互联网＋”的教育模式，自此开启了我国现代化网络教育的历程。在经历了多年建设后，2019年发布的《中国互联网学习发展报告》指出：“终身学习行为的不断扩大下，多元化、个性化等知识定制服务已成为未来互联网教育的重要趋势，同时也是基本需求。为有效应对教育发展的趋势化转变，未来必须大力加强在线教育等互联网教学为主的学习资源扩充，并进一步拓宽学习渠道”；“新形势下，信息技术促进教育改革已成为当前我国建立全国办学网络的重要依托，其中，高等教育实践中‘互联网+大学’模式也已取得丰硕的成果。但是，尽管在政府的推动下，我国已完成了从广播电视教育到远程开放教育，再到智能教育的发展转变。仍面临网络教学、远程教育在社会群体教育内容同化、信息技术与教育深度融合度不足等问题”。[1]本文将从我国素质教育目标出发，以“电子数控”专业课程为内容，结合高等院校教学实践课程目标尝试建立自适应教学系统，以期为我国现代化教育手段提供参考[2]。

1 自适应学习技术内容及发展现状

1.1 自适应学习技术起源及应用概况

作为一种新兴的教育技术及个性化和智能化的教学典型技术代表，其相关概念在学术界还没有形成统一的认识，但从已有研究来看，自适应学习被认为是根据学习者自身心理学认知探索人的自我适应学习的一个主动模式，也是在经过长期积累后、产生习惯性的条件下逐步展开的主动完成反射信息加工。这一模式被引申为智能技术与人工智能运动产生的交互，主要突出强调人工智能、自适应学习等技术在促进个性化发展和当下教育场景中的应用。

从实践情况来看，当前自适应学习技术已经形成了较为成熟的技术形态，不仅具备了智能化、数据分析、主动推荐等优势特点，同时还与当下多数流行的互联网平台融合度较高，可有效保障教学效果、促进学生学习质量的快速提升。因此，不少高校、社会机构也尝试以“自适应学习技术”为核心建立远程教育应用，并摸索出分层次教学、模块化教学、开放式教学等教学方式，形成了微课、慕课、仿真软件等教育产品，取得了丰硕的成果。

1.2 自适应学习技术建设模式及服务模式

自适应学习技术作为“互联网＋”教育背景下生成的“个性化”和“智能化”教学的创新型技术，被例入我国《地平线报告(教学版)》(2020年)互联网教学应用重点技术之一(6项)，具有智能化分析、主动推荐、实时反馈等诸多功能。

目前，从已有技术建设方式来看大致可以分为 3种不同的建设模型：机械学习，根据系统指令、建设指令等主动发出的提示进行固定式学习；反馈学习，自适应学习技术具有自动补充、完善的功能，可根据学习者提供相应的学习反馈进行数据或需求主动补充，简单而言，以机械学习为基础向服务对象主动提供学习内容，根据服务对象的反馈完成缺少、缺失内容学习和数据分析；主动学习，通过智能化处理综合学习者学习过程、发现习惯，并形成智能化方案，生成更加合理的学习方式提供给学习者。

根据用户、服务对象应用方法来划分可分为4种方式：发现学习，将丰富、大量未分类的学习内容、事例或未经整理的经验数据主动提供于学习者学习，学习者从这些事例或数据中发现概念或规律，形成对自己有益的学习经验；解释学习，系统提供的学习材料仅为一个概念、主题或简单的有关规则，而学习者的目标就是根据已有资料完成概念辨析，通过个例分析概念关联完成知识论证；概念正反例论证学习应用，在解释学习的基本模式基础上，学习者必须完成案例归纳、总结、推理，并形成个例，以此覆盖所有正例并对论点有反例；一个或多个有详细解读例题式学习，在解释学习的基本模式基础上，学习者需要考察并理解概念和主题的例题，并通过类比学会解决其他类似问题[3](图1)。

图1 自适应学习体系Fig.1 Adaptive learning system

1.3 自适应学习技术的主要问题

自适应学习技术具有诸多优势，已被广泛融入到现代互联网教育中，并受到了越来越多的关注，如在科普学习中主动推荐知识内容、在职业化教育中根据其效果形成学习者学习状况等[4]，但其仍在学生兴趣、教学成效、学生积极性和学习状态方面存在一定问题。特别是我国教学大纲中学生实践动手能力的培养和教学质量提高的主要教学目标上存在严重滞后，主要表现为“教”“学”分离、学习路径较为固定、教育路径缺乏创新、个性化教育方法缺失、课程学习资源较为陈旧、更新效率不高等。

①空间“教”“学”分离。由于该技术主要用于网上教学，不可避免地会在课程学习上出现空间上“教”“学”分离现象，导致师生关系不够融洽、互动缺失。②缺乏个性化教育方法。教育开展模式主要是按照学期要求制作而成，学习资源类型相对固定，灵活性不足。尽管包含了录像、课程PPT、课程章节文本辅导等，但还是在固定的模块缺少个性化设计。③学习路径较为固定，缺乏创新。目前已有的自适应学习技术的远程教育教学路径多是在教学大纲基础上预先设定而成，然而在实际的教育过程中可能会出现更多问题，原有课程设计明显存在无法估计临时性问题发生的缺陷。事实上，在开放教育课程实践中已有类似情况发生。④课程学习资源更新缓慢。网上学习资源内容相对固定，在内容更新上存在一定弊病，且课程扩展不足，辅导资源明显存在实时性、实效性缺失，重理论轻实践等问题，使得学生对于网上学习的积极性不高。⑤个性化学习服务设定不足。教学系统中多设有管理监控功能来保证学生课上学习情况，虽然设计有课程资源浏览、登陆次数、时间、课程问题提问等功能，但系统仍无法主动完成学生数据分析和不足情况分析，且忽略了综合素质教育。

2 自适应学习技术在远程教育教学中的应用

2.1 设计原则及特点

目前，关于自适应学习技术在远程教育教学中的核心主旨主要是面向终身学习，特别是基础教育。通过自适应学习应用与远程教育构建克服传统远程教育教学的弊端，使远程教育教学体现出个性化智能学习的特征。建设主要以学习者为中心，充分发挥教师在学习环节中的指导作用，结合智能技术、数字化技术应用实现学习者知识自我、主动地建构。本设计着重将现有教学划分为理论知识、实验预操作(仿真实验)和实际操作3个部分，采用积分制，可以独立使用，且相互联系。一方面，保障了学生知识牢固性；另一方面，学生可根据自身问题反复学习，夯实基础。

2.2 自适应学习技术个性化设计

基于电子数控专业，本研究提出一种涉及理论知识教材、课件、相关题目、网络教学视频、相关的网络慕课资源、仿真软件、实验室实体仪器等的复合型教学系统(图2)。学生必须申请账号，并根据唯一学习账号进行登录展开学习。系统则需要满足可呈现学生全部操作流程和单科成绩的基本标准。

图2 电子数控专业自适应学习技术的远程教学设计Fig.2 Distance teaching design of adaptive learning technology for electronic NC specialty

2.2.1 理论知识学习

设立理论知识学习单元，该环节主要是促进学生基础知识的掌握，采用考核＋学时积分制，知识点以教学大纲为准则。积分达到标准要求后方可进入第二阶段仿真实验操作题目。在理论知识学习环节，学生需学习教材知识和浏览视频，并设定课时标准。学习完成后，系统根据教学标准形成课题考核，考核形式以电脑或手机端选择题、判断题为主，并设定答题考核等级，即一次性答题通过学生系统将主动给予奖励分值。答题当次未通过的学生需重新进入理论学习阶段进行学习并参加考核。

2.2.2 仿真实验

设立仿真实验环节，该环节主要是促进学生基础知识应用的掌握，采用试验考核制，实践内容以教学大纲为准则。整体实验中每一过程的相关操作都需要学生进行判断，不预设系统提示或给出结论。但是系统允许实验存在误差，并会给出对结果的影响。积分达到标准要求后方可进入第三阶段实际实验题目，不合格则需返回第一阶段理论知识单元。该环节学生必须根据此前阶段理论知识展开实验，同时设立标准，如在短时间内完成实验且结果误差较小即为高分，反之，系统将只给予基本分。为增加学生兴趣，本环节可设定鼓励学分制度，如在学生完成原定实验下提出新问题或新方法即可奖励。同时由于系统不设定提示环节，因此，不排除学生实验失败的可能性，系统可设定反复练习或反复学习理论知识的功能。在完成反复学习后进行重新测试，最终成绩达到一定积分后可进入实际实验环节。

2.2.3 实际实验

设立实际实验环节，该环节主要是促进学生基础知识实际应用和完成素质教育中理论联系实际的总体准则。整体实验中可预先告知学生可能存在实际实验和仿真实验结果不吻合、不一致现象。在实验过程中学生如果遇到问题可以通过线上向教师提问，教师只给出提示，非必要情况下不直接给出答案。首先，根据教学目标和内容形成实验环境、实验录像。其次，设定问题分值，根据学生实际操作给予积分。学生在操作中如遇问题也可自行返回理论学习或仿真实验阶段查找原因，该行为设定为不扣分。对于在实验中主动思考、主动发现问题和正确解决问题的学生，系统可设定适当给予奖励积分。最后，教师根据学生实验情况和数据处理情况给出的综合成绩结束课程。

3 结 语

创新教育改革背景下，激发学生学习兴趣是提高远程教育教学的重要动力，然而如何驱动学生学习效率和提升学习能力则需要在技术基础上形成较为全面的思考。一方面需要在技术上重视“因材施教”的素质教育核心理念；另一方面也要将教学体系中学生主体地位“摆正”，审视个性化需求，避免“普适化”教育现象。此外，互联网教育背景下，通过智能技术应用提升学生学习效率是“互联网＋”教育的核心目标，创新网络教学系统、改善远程教学模式尤为重要。充分利用互联网多元化优势、重视学生个性化的学习资源配置和学生个体学习风格是网络教育的基本前提，只有真正做到这些，才能激发学生学习的内驱力，提高开放教育的教学质量。