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现代教育价值视域下的自适应学习系统研究

来源:用户上传      作者:孔德虎 杨云帆

  摘要:随着智能时代人工智能、大数据、数据分析等技术的不断发展,自适应学习系统在教育领域逐渐被认可与推广。作者提出,在自适应学习系统中,教师应关注学生自身能力的培养与提升,促进各方面的综合发展,反思其过度技术化与知识本位化,最终通过人机协同实现信息技术与教育的深度融合,推动智能时代教育的创新变革。
  关键词:自适应学习系统;现代教育价值;人机协同
  中图分类号:G434 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2023)01-0104-04
  自适应学习系统发展现状
  自适应学习是根据不同学生的学习风格、认知图谱和认知能力等,提供具有针对性、适切性的学习服务,以实现学生个性化学习的目标。[1]通过自适应学习,学生能够获得与自己认知水平相符的学习指导,科学掌控学习进度,有利于提升学习效率,赋予教学环节、教学流程以科学性、严谨性、完整性。基于人工智能、大数据等技术设计开发的自适应学习系统主要由学生特征模型、知识领域模型和教学模型三部分组成。目前,国内外较为成熟的自适应学习系统虽然具有不同的功能和特征,但其系统设计目标均是为了实现学生的个性化学习。对上述自适应学习系统进行归纳总结,得出自适应学习系统的主要功能有精准测评、个性化干预和自适应学习指导等。
  1.精准评测
  精准评测有助于教师了解每一位学生的学习状态,有助于根据学生的实际情况设计适合学生的教学内容。在自适应学习系统中通过精准评测可以实现学生画像,进而形成学生特征模型,为后续的个性化干预和自适应指导提供学生模型。
  2.个性化干预
  学习内容推荐、实时提示和及时反馈等环节组成自适应学习系统中个性化干预的相关功能。学习内容推荐是在学生学习前、中、后,根据学生的需要提供适合的个性化学习材料,如教学视频、练习题、教学课件等学习材料;实时提示是针对学生在学习过程中出现的特殊情况给予提示,如系统判定当前学生的学习为无效学习时会提示学生集中注意力或者改变学习策略;及时反馈是在学生练习、测试完毕后针对测试情况系统会提供及r的个性化反馈,反馈的内容包括题目的正确率、所用的时间以及每道题目的详解[2],除了系统的反馈外,学生还可以得到教师反馈和学伴反馈。学生在个性化干预的帮助下能够实时了解自己的学习状态,及时做出调整以提升学习效率。
  3.自适应学习指导
  自适应学习指导主要是根据学生特征模型实现学生的学习路径推荐,科学规划学生的学习内容、学习资源、学习速度,目前的自适应学习系统使用最多的是基于知识、内容和协同过滤的推荐系统。在教学实践中,学生之间存在差异,每个学生都有自己的学习风格、学习方式和认知水平,系统基于算法为每一位学生提供个性化自适应学习指导。另外,学生也可以考虑自己的实际情况选择学习内容。自适应学习指导能够给予学生个性化的学习路径推荐,从学生实际情况出发制订适合的学习规划。
  具有精准测评、个性化干预、自适应学习指导等功能的自适应学习系统在实践中并没有实现预期效果。造成预期与现实存在差距的因素是多方面的,如:技术本身不够成熟,系统在学生评测、学习路径规划等方面存在着急需改进之处;使用过程不够熟练,用户对系统的操作过程需要进一步熟悉;自适应学习系统设计过程中以知识传授为主,并没有深入到教育本质。
  现代教育价值内涵
  教育价值有多个维度的体现,在现代教育学中,教育的主体主要是指人和社会,教育的价值也就是教育作为客体对人及社会的有用性。[3]在现代学校教育中,学生是接受教育的主体,学校教育的价值集中体现在教育对学生的有用性上,生命・实践教育学派思想、自然主义教育观和非指导性教学分别从生命自觉导向、自然发展导向和学生中心导向强调了教育对学生的有用性,体现出现代教育价值所在。
  1.生命自觉导向
  现代教育对学生的有用性关键在于培养生命自觉。培养学生个体生命自觉是当今社会发展进程中教育实践创新与发展的首要任务和根本使命。[4]叶澜教授指出,教育是“教天地人事,育生命自觉”,“天地人事”是指自然界和社会的现象及内在规律,主要包括自然科学和人文社会科学的学科知识。而“生命自觉”则是学生的元认知能力,元认知能力简单地说就是学生对自己认知的认知,是学生对自己认知加工过程的认识和评价。培育学生个体的生命自觉,不仅是促进学生个体的修己立德发展,更重要的是在“生命全整”中培育生命自觉。生命自觉体现了对受教育者的人文生命关怀,是一种培养学生主动认识自我、重视生命、实践发展生命的价值取向。
  2.自然发展导向
  自然主义教育主要起源于西方,在其发展进程中有很多思想家、教育家对自然主义教育思想提出了不同的理解,其中以夸美纽斯和卢梭最具代表性。在教育中要遵循顺应自然的原则,并且要将顺应自然贯彻到教育体系中作为指导性原则,自然界中存在着一种起支配作用的普遍法则,人是自然界中的组成部分,教育是自然界中的行为活动,所以教育活动要顺应这种法则;教育要顺应人类的本性和身心发展规律,在现实的教学中要依据发展规律促进学生自然发展。
  自然的教育促进学生发展内在品质,人的教育引导学生掌握知识、经验与方法,事物的教育给予学生主观意识之外的客观事物经验。在实践中以自然教育为中心,人的教育、事物的教育与自然教育相结合,三者相互协调才能更好地促进学生自然发展,实现现代教育价值。
  3.学生中心导向
  所有学生都具有巨大的潜能,在个体自我发展、自我实现的过程中,每个学生都具有决定能力、自我指导能力,都努力朝着实现个人目标前进。在当今网络时代,学生可以接触到更多的学习资源,如电子教材、微课、智能教育产品等,这就要求学生要具备在信息时代开展自主学习的能力。教师作为学生成长过程中的引路人,对每个个体的发展都起到至关重要的作用。因此,教师应当把学生放在学习的中心位置,充分调动学生的学习积极性、主动性,引导学生开展主动学习,促进学生的自主成长,培养其主动学习能力,促进深度学习,形成以教师为主导、学生为主体的现代教育师生关系。

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  人机协同:自适应学习系统发展方向
  人工智能与教育结合的根本之策在于人与技术的有机结合,实现自适应学习系统的教育价值需要学生、教师和技术之间相互协同,只有人和机器相互协同,发挥各自作用,才能够最大化发挥人工智能在教育中的优势。[5]基于自适应学习系统的教育价值构建了人机协同支持的自适应学习系统教学模型。如图1所示,整个过程以人为主、技术为辅,教师、学生和技术相互协同合作促进自适应学习系统的教育价值发挥。
  1.发挥人的智能
  人在人-机系统中具有极大的重要性,在自适应学习系统中人和机器应该互相合作、协同,教师和学生的作用不能也不会被取代。机器智能是人的智慧的产物,在技术环境中通过人的智慧控制机器智能,最大化发挥自适应学习系统的功能和作用。
  (1)教师引导,促进学生个性化学习
  自适应学习系统的人工智能需要教师的智慧即时调控。系统根据学生特征模型动态生成学习规划,由于系统内部的推荐算法是基于知识图谱对学习资源实现的个性化推送,仅仅实现了知识点的个性化推荐,但不同学习路径的“终点”却不具备个性化。并且,系统本身对学生的建模受限于学习数据等因素,在一定程度上与学生自身情况存在偏差,不利于学生的个性化学习。
  建立人机协同自适应教学模式,将系统生成的数据反馈给教师,通过人为干预优化学生个性化学习路径。首先,信息化背景下教师自身的能力有待提升,教师需要提升协同调控自适应学习系统所需的素养,培养个性化教学能力。其次,开展人机协同个性化教学辅导,系统周期性向教师推送学生的学习实践数据,方便教师了解每一位学生的学习情况,为教师的个性化辅导提供数据依据。最后,教师实时调整教学内容,增强学科知识之外的教育教学,利用自适应学习系统培养学生自我教育的意识与能力。
  (2)树立学生主体地位,促进个体发展
  自适应学习系统教学需要以学生为中心,促进学生自然发展。系统通过人工智能、大数据等技术对学生的自适应学习指导,不利于元认知能力和综合素养的发展。系统为学生精准测评、制订学习路径、提供W习资源容易导致学生仅仅习得了学科知识,缺乏自我监控、自我调节和自我反思的过程,不利于个体的综合发展。
  建立人机协同自适应学习模式,给予学生学习过程中的自主权,实现以学生为主导的人机协同学习。首先,提前告知学习目标与规划,培养学生自主学习的能力。系统将生成的自适应学习规划呈现给学生,学生基于自我认知对自适应学习系统生成的学习计划进行完善,在系统的基础上自主设计接下来的学习计划。其次,借助学习数据培养自我监控、自我调节能力。自适应学习系统先将学生的学习行为数据推送给学生,使学生从数据出发在掌握自己学习行为的同时锻炼综合分析能力,然后将系统生成的分析内容推送给学生,引导学生调节学习过程和计划,帮助学生在学习中提高对自我的认知能力。最后,设置自我反思环节。在结束当前学习时,要求学生提交一份本次学习的自我反思,反思本此学习的效果和不足,促进学生全面客观地认识自己,增强自我反思能力。
  2.优化机器的智能
  自适应学习系统教学需要机器智能和人的智能分工协作。仅依靠人的智能无法实现对大规模数据的收集分析,同样,仅依靠机器智能无法实现教育价值,因此需要人机相互协同开展自适应教学,机器为人类提供计算智能,解决大规模数据计算等工作,辅助教师和学生实现真正有意义的教与学。
  第一,自适应学习系统在完成精准测评、个性化干预和自适应指导的同时,需要向教师和学生提供有助于开展教与学的相关数据和资源。系统向教师和学生推送学习数据为教师个性化辅导提供依据,为学生开展自我监控、自我调节和自我反思提供客观材料。
  第二,在强调实现学生独立自主地位的同时,需要向教师和学生提供计算智能生成的个性化推荐作为参考。在以人的智慧为主导的自适应学习中,人工智能等技术所带来的精准评测、自适应指导等内容对教师和学生自定学习规划依然具有引导价值,作为学习过程中的辅助内容提供技术智能。
  第三,在向学生传授学科知识的同时,需要创设素质拓展类教学活动。系统设置知识与技能教学之外的教学活动,如创设情境化学习培养学生的社会情感能力[6]、开展自我反思评价任务等,从知识学习转化为全面提升,促进学生的个体发展。
  反思总结
  随着技术的不断发展,信息技术与教育正实现深度融合提升教育质量与教育水平,其中自适应学习系统为实现学生个性化学习提供了方向与可能。在目前已有的自适应学习系统中,基本实现了精准测评、个性化干预和自适应指导等功能,但是在实践中并没有达到预期的教学效果。究其原因,学生是独立自然发展的人,教育要在育人的基础上传授学科知识,在教育现代化进程中,基于人工智能和大数据等技术的教育产品一定要以教育理论为指导。无论自适应学习系统技术未来如何发展,都不能夸大其技术优势,也不能否定技术的作用,人和技术相互协同,才能增强人工智能技术在教育中的作用与价值。
  参考文献:
  [1]李凤英,龙紫阳.从自适应学习推荐到自适应学习牵引模型――“智能+”教育时代自适应学习研究取向[J].远程教育杂志,2020,38(06):22-31.
  [2]蔡荣华,陈链.国内外主流自适应学习系统对比研究[J].数字教育,2021,7(02):22-26.
  [3]杨志成,柏维春.教育价值分类研究[J].教育研究,2013,34(10):18-23.
  [4]康钊,程琳.生命自觉:教育实践的时代呼唤与价值诉求[J].教育研究与实验,2019(06):47-52.
  [5]陈凯泉,张春雪,吴hh,等.教育人工智能(EAI)中的多模态学习分析、适应性反馈及人机协同[J].远程教育杂志,2019,37(05):24-34.
  [6]郝祥军,顾小清,张天琦,等.人机协同学习:实践模式与发展路向[J].开放教育研究,2022,28(04):31-41.

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