基于智能教育的“智慧学习+场景驱动”教学框架设计——以信息管理与信息系统课程改革为例

秦敏，赵诗悦，赵妤

(江西师范大学，南昌 330022)

世界范围内教育规模呈现快速增长，教育部数据显示，2018 年研究生培养机构达到815所，其中普通高校578所，科研机构237所[1]；高等教育学校(机构)学生数也在逐年递增，研究生约有57 万名，其中硕士约有52万名。教育的本质是培养具有智慧、善于思考的人。世界上最早集中系统地论述教育学的专著是战国时期的《学记》；西方苏格拉底提倡教与学之间动态灵活的关系，强调学生全面发展。近代，伴随着全球人口及人才需求的增长，班级授课制(也称课堂教学)模式应时而生，即按年龄特征及学习特征将学生编成班组，教师根据安排的授课时间及顺序进行连续上课[2]。但这种教学方式是一把“双刃剑”，既带来了便利，例如可以大规模地进行教学，保证学习活动循序渐进及教师占主导地位，赢得教学的高速度等；又具有一定的局限性，例如学生学习的主动性受到限制，缺少独立思考的时间，难以照顾到学生的个性化差异等。

近几年随着人工智能快速发展，智能教育在国际范围内受到广泛重视，2017 年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中首次确定以国家行动开展智能教育。新时代我国将高度重视人工智能对教育的深刻影响，促进人工智能与教育的深度融合及教育的变革创新[3]。通过智能教育来弥补班级授课制的局限性，其中智能教育的精准化可帮助老师采取不同的教学方式和教学内容；智能化使教学环节简单、便捷及智能，释放教师教学压力；个性化利用大数据搜集和分析学生数据，推荐定制化的学习方案，调动同学积极性。

一 智能教育内涵

智能教育概念的内涵，国内外学者有着不同的理解，通过梳理分为以下三个方面。

1)技术支持方面。智能教育以新一代IT 作为基础支撑，一般的IT 不能适应智能教育。只有多媒体设备和数字资源的教室教学不属于智能教育，智能教育所使用的技术应包括内容高度适应，可以全面觉察学习环境的信息，通过技术沉浸、个性化的学习路径等来感知参与者的各种状态，并且可以据此进行调整。例如，物理环境根据学习者的体温调节适宜的温度；当学习者感到紧张时可以调节氛围；对知识点有疑惑时，智能学习环境根据需要可以重新进行讲解。

2)数据应用方面。微软、谷歌、腾讯和IBM 可以分享其核心技术，但无法超越的是其拥有的大量数据。智能教育不只是简单的使用IT，基于大数据的数据挖掘及学习分析才是实现智能教育的关键点。因此，如果没有数据生成和数据分析的过程，教育就不能被认为是智能教育。

3)参与者方面。教师是智能教育的重要组成部分，智能教育有望通过技术来丰富整个教学环境，提供建议和指导。除智能教育发挥的作用之外，教师是不可或缺的一个部分，科技可以像传统教育一样具有引导、启蒙和控制等功能，但在学生成长过程中，其不能代替教师给予的情感交流及思维上的引领。

二 国内信息管理与信息系统专业教育存在的问题

目前国内开设信息管理与信息系统(以下简称“信管”)专业的高校已超600所，尽管市场需求在增长，但《中国大学生就业报告》(2014-2018)显示，信管专业就业不尽人意。追究其原因，高校信管专业课程教育主要存在以下问题。

1)课程缺乏特色。信管专业由5 个专业合并形成，课程门类多而杂，课程缺乏融会贯通，无统一教学体系。不同高校开设的信管专业课程不尽相同，通过教材、ppt及视频在教学过程中增强其特色，即使这样学生的学习效果仍不显著。大部分高校的信管专业课程都是计算机类和管理类课程各占一半，使学生对于课程的取向两极分化，导致课程没有特色，不同方向专业课程的学习不能抓住重点，从而使得信管专业的毕业生在众多毕业生中没有足够的竞争力。

2)教学模式单一。部分高校采用“教师主动授课，学生被动参与”的简单教学模式。在互联网高速发展的今天，通过PPT 辅助教师教学是远远不够的，这种授课模式过于枯燥乏味，难以吸引学生的注意力。而现在学生的思维相较于之前更加活跃积极，更愿意把注意力集中在网络资源上面，学生心理上的需求是目前授课方式难以满足的。

三 信息管理与信息系统专业课程智能化教学体系框架设计

（一）智能化课堂总体框架的建构

在智能教育理念下，智能课堂教学体系具有集人、技术和环境于一体的特点，实现线上线下教学、课内课外教学及全过程全场景的虚拟现实教学活动[4]。智能化课堂教学体系总体框架的主要组成要素包括智能系统(智能平台和工具)、人(课程制作团队、教师和学生)和教学活动(课前、课中和课后的教学环节)。

智能系统由智慧学习应用层、智慧终端服务层、智慧评价服务层和智慧功能服务层组成。其中智慧功能服务层作为智能系统的最底层来支持整个智能系统良好的运作，其包含四个部分，分别是学习情况评估、学习方向选择、学习路径分析及学习内容推荐，以培养学生个性化学习为宗旨，提升学习效率。智慧评价服务层由综合素质评价、测评系统及动态评价分析三个部分组成，测评系统又分为课前测评、课堂测评及课后测评。通过对整个教学过程中实时数据的收集和整合，运用智能评价、学习分析等技术进行处理和分析，为教与学提供总结性评价，重构和升级教学评价体系[5]。智慧终端服务层主要为课程制作团队、任课教师及学生服务，可以提供资源推送、网课制作与应用、智能评测、端应用工具及第三方APP 等服务来帮助同学们进一步实现个性化学习[6]。智慧学习应用层主要为信息系统专业课程提供智能化教学过程，实现课前预习、课中学习及课后复习全流程的沟通支持和信息服务[7]。

教学活动以慕课堂教学工具为例，如图1 所示。慕课堂教学工具是中国大学MOOC 平台在慕课及学校云平台基础上的线上线下混合式教学工具。借助慕课堂工具，教师可规划与管理课前、课中和课后三个环节的教学过程[8]，通过微信小程序在课堂上开展教学任务，完成数字化教学。

图1 慕课堂教学体系的总体框架

（二）“智慧学习+场景驱动”实施路径

1)基于“智慧学习+场景驱动”的智慧学习环境构建。学习活动、教学活动、学习管理活动、物理环境及技术环境五个要素组成了智慧学习环境。其中学习活动、教学活动及学习管理活动是指学习和教学社区开展的讨论、问答和竞赛等；物理环境是指学习者有效学习的学习场所或活动空间，可以根据室外的空气质量及气温来对室内环境进行调节以保持学习者最高效的学习状态，区分智慧学习环境和传统学习环境的必要因素是技术环境，其由基础设备、存储技术、计算技术、服务开发技术、学习资源和功能服务等六个要素组成[9]。

2)基于“智慧学习+场景驱动”的智慧学习活动构建。在传统的学生、教材和教学方法准备的基础上，将技术工具的设计和操作添加到备课内容中，这就要求教师充分利用多元化技术的知识和技能；教师的教学和研究活动借助网络远程协助不断从一所学校延伸到另一所学校，还可以与校外同事开展教研活动和项目研究，从而加快教师的专业发展速度；除此之外，快速高效的智能评估工具将教师从低效的评估工具中解放出来。在大数据的支持下对学生学习的数据进一步分析和挖掘，从而不断调整教学策略，实现精准教学。基于“智慧学习+场景驱动”的智能教学活动需要体现以教师为主导、以学生为主体的线上线下有效教学机制，老师应该在课前根据学生的实际情况提供大量的自主学习资源来满足混合式学习的需要。但信管专业对于学生的实践性要求较强，因此在课堂上引入场景驱动这一概念，通过构造一系列的场景，由表及里，逐步融入，这样可以使学生融入到故事情节里面，从而加深其对问题的理解程度[10]。

3)基于“智慧学习+场景驱动”的智慧学习内容构建。按照“一课一网”的知识框架体系，建成属于不同专业涵盖所有课本的适合高校本科生和研究生自主学习的资源库，满足学生随时随地进行学习的需要；学生可以提前预习本专业未开设课程并进行课前测试，了解其对知识点的掌握程度。除此之外，在课堂中也可以获得该课程老师所使用的课件以便记录所需要的笔记，课后也可以进行测试，根据错题情况在资源库中找到相应教师的讲解视频来进一步学习和巩固相关知识[11]。

4)基于“智慧学习+场景驱动”的智慧学习评价构建。可以预测、理解和评价教与学的行为，促进教与学的有效性。通过对数据的深入分析和挖掘，将从学习环境、学习资源、学习机会和学习质量四个方面促进智慧学习的均衡发展；不断完善质量控制体系，为全面、实时和动态的质量管理奠定基础。为监控智慧学习的质量，形成全面、实时和动态的质量监控体系，针对教师评价方法和学习分析技术工具不足的实际问题，学校应尽快建立相关的学习质量评估体系。对学生在学习过程中知识点的具体掌握情况和错题的收集情况进行全面、实时和动态的监控，并根据学习质量评估系统得到的数据给出准确的教学反馈和指导；借助教学、教研、管理和服务等智慧评估，扩大学习评价对象的范围，全面提升和增强教师和社会对学生在校学习成果的满意度。

5)基于“智慧学习+场景驱动”的智慧学习管理构建。“升级工程”为学校教育信息化开启智慧之窗。高校应尽快出台相应的实施方案，从建设目标、规划框架、骨干培训和工程任务等方面大力实施“推广工程”，为学校教育信息化打开智慧之窗；“应用技术，聚焦课堂，打磨细节，提升质量”是学校智能化课堂改革的首要方向。课堂是学校教育的主阵地，是学生学习的主渠道，信息技术优先为“学生学习”和“教师教学”服务；“先行一步，多做一点”是学校智慧教育的行动纲领。从无到有，从小到大，从有到优，从优到特，我们在不断地行动和实施过程中努力创造智慧教育的特色，弘扬智慧教育的内涵之美；“智慧教育运行机制”促进智慧学习生根开花。推进智慧学习建设需要统筹规划、分段实施、逐步完善和持续改进。自高校开始智能化课堂改革以来，使用的每一项新技术、经历的每一件新事物及跨过的每一个新台阶，都是在这个过程中的探索和创新[12]。

（三）场景驱动的在线应用案例

场景驱动是通过引入模拟场景来创造一个类似于真实商业环境的市场竞争环境，通过模拟真实组织的具体商业决策活动，在短时间内让学生接触组织商业决策活动中经常出现的各种典型问题，真正感受到市场竞争，并亲自参与组织的业务决策，从而更好地深化案例教学效果。

以管理信息系统课程章节为例，案例背景如下。某酒店大堂经理近几天感到不自在，一方面略感心虚，因为酒店最近改造了基础设施，他的工作量没有以前饱满，每天除了对客人点头或打招呼，就是看看手机或电脑屏幕。目前预定了多少房间、每个客人大概什么时候到、有多少客人在房间里、有多少客人在健身房、有多少客人在餐厅、有多少客人正在离开酒店及酒店提供的优惠券又吸引了多少新的客人等信息，手机或电脑屏幕上一目了然，实时动态更新。并且，他也在担心，这套系统会不会出故障？一旦出现故障，他该如何处理？其次客人的咨询，他还不能全部回答，还经常要请教该系统的供应商。

利用场景驱动方式解决案例中出现的问题时主要按以下三个部分需要完成。

1)讲解阶段。教师作为这一部分的主体，讲解如何利用场景驱动来对案例提出的问题进行分析，需要给学生分配一个具体场景下的项目，讲授该案例可能涉及课本上的相关知识。

2)解决方案阶段。以学生为主体分成几个小组，其任务是为特定的组织设计和实现管理信息系统。不同小组应在与组内队员讨论过后自行完成方案并提交给老师，由老师和其他小组成员进行交流并得出结论。

3)标杆对照阶段。老师和学生都需要积极参与并讨论其提交的结果，然后把收集到的相同或相似项目的IT解决方案和小组的方案进行对比，通过对比这些场景下分析问题及解决问题的视角和方法，了解其中哪些是值得借鉴的观点？哪些是实际应用中需要进一步学习的知识点？在此基础上，教师做进一步分析和点评促进学生更好地理解[13]。

利用场景驱动的方法来对智慧酒店的案例进行学习，根据案例的具体内容，小组组长安排其组员扮演不同的角色。例如同学A 扮演合作研发项目团队的主要成员，该成员预定了某酒店后收到来自酒店的信息，建议他用微信打开小程序“微前台”，这可以为他提供酒店自助服务功能。到达酒店前，“微前台”发来了问候微信，提醒酒店入住程序及服务，他看完后回复“将马上到酒店”。走进大堂，大堂经理微笑着和他打了招呼，他根据提示，将身份证在识别处轻轻一放，大约3 秒钟，“魔镜”显示“身份信息采集成功”。大约又过了5秒，“您可以入住了，请取走您的房卡，或选择电子卡”，“魔镜”边说边显示。随后他点击电子卡，并没有取走房卡。这时，“魔镜”显示，恭喜您成功办理入住手续，而他的手机上多了一条信息为“您的房间号是A 座1801”。于是他很快找到通往其入住房间的电梯；走进电梯，将手机在电梯屏幕前摇一摇，电梯自动显示18 楼并启动上行；走出电梯，来到1801 房间门口；将手机在房门锁把前摇一摇，房门打开后走进房间；在走廊墙壁的白色开关前摇一摇，房间内通电了，壁灯亮了。在酒店的时间很快就过去了，每天在酒店所需的所有服务几乎均可以通过“微前台”来完成。退房时，他整理好行李，在“微前台”中选择“退房”按钮，根据提示完成了电子发票的申请、支付等手续，拿起行李，离开了房间。同学A 按照案例操作体会流程。

同学B 扮演酒店管理人员。同学A 通过某网站下了订单后，该酒店的信息系统中就记录了该订单。随后关于同学A 的信息，包括入住信息、离店信息等同时在系统中显示出来，酒店工作人员均可以看到有关信息。系统完整记录了客户每次在酒店的消费行为，做到了“一个订单获得一个用户”。根据客户的历史消费纪录及消费详情，酒店就可以为客户提供个性化优惠和个性化服务。同学B 按照案例操作体会流程。

同学C 扮演酒店总经理。总经理坚信移动化智能服务将是酒店服务与管理的趋势，转型是必然的。因此，他提出的愿景是移动化、智慧化及社会化。酒店设施均通过联网改造，原有设施无须更换，只是更换电源，或外接传感器而已，整个系统还在试运营中。客户反映均不错；大堂及柜台、餐厅等服务人员也接受这种服务方式；网络口碑和营销效果也非常好。总经理开始思考如下几个问题。

1)原有运作模式和智慧酒店运作模式在并行进行，系统和网络还不够稳定。运作中的问题还有许多，该如何解决？

2)目前所有设施改造费用基本上由供应商承担，房间的改造成本在1 000 元左右。今后和供应商的合作模式如何开展？

3)目前系统应用功能还不完善，客户端和酒店服务系统还需要不断迭代和完善；收集的数据越来越多，如何发挥数据价值？

4)酒店现有的信息技术方面的人力和能力均不足以承担软件研发和数据分析使用的需要，如何解决IT人员供应和人员能力问题？

5)整个系统是基于云计算的SaaS(软件及服务)模式。目前使用人数还不多，云计算租用成本每月2 000元。随着使用人数的增多，酒店能承受费用吗？

同学C 按照案例操作体会流程。

基于以上案例问题，小组成员扮演角色亲身体会整个流程，随后进行交流讨论并得出结果，相比于只是通过文字描述了解整个案例流程的原始教学方式，这种场景驱动教学方式不仅可以增加课堂的趣味性，还可以利用场景驱动让学生对于案例充分了解从而达到对知识点的进一步掌握。教师的作用是让不同小组之间进行相互交流及相互借鉴不同的观点及想法从而对其答案进行进一步修正，除此之外教师还起到分析及点评的作用，使学生对于知识点及案例有进一步地理解和体会。

四 结束语

信管专业是涉及计算机、管理学和数理统计等多个知识领域的多学科交叉专业。由于专业定位、课程体系等方面的问题，信管专业教育呈现出一些弊端。本研究创新性地设计基于智能教育的“智慧学习+场景驱动”信息系统课程体系，瞄准高等教育前沿和技术发展趋势，探讨“智慧学习+场景驱动”学科交叉融合信息系统专业课程教学体系；创新性地构建“智慧学习”线上与线下教学新路径、建设“场景驱动”在线教学资源库。以智能教育和智慧学习理念为驱动提供丰富性的信息系统专业在线教学内容、场景驱动在线案例教学资源库。除此之外，基于“智慧学习+场景驱动”教学框架的设计来对信息系统的课程进行智能化改革，使信管专业的建设与发展焕发出新的活力，因此高校应紧跟时代的发展进行积极地调整。