人工智能时代数字化学习工具评价模型的建构与应用建议

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  摘要:人工智能不仅加快数字化学习工具的发展,而且支持数字化学习工具的教育应用。人工智能时代的数字化学习工具由多媒体时代的知识表征多元和网络时代的内容生产、个体学习拓展到大规模学习和社会化协同。其研究应该在多媒体时代和网络时代的数字化学习工具评价研究基础上,进一步凸显人工智能时代学习工具的特色。该文参考美国数字化学习工具评价标准,构建了人工智能时代数字化学习工具评价的层次模型和互动模型,分别从技术支持、功能保障、教育应用三个层次,技术性、可访问性、移动设计、功能性、数据安全、社会临场感、教学临场感、认知临场感八个维度建构数字化学习工具评价模型;并在数字化学习工具评价关系矩阵的基础上,探讨数字化学习工具评价模型在学校、教育管理机构、信息化企业中的应用策略。
  关键词:人工智能;数字化学习工具;评价模型;评价指标
  中图分类号:G434
  文献标识码:A
  新一轮人工智能技术的发展呈现出数据规模增加、计算能力增强和行业应用能力提升等显著特征[1]。人工智能极大地改变着教育生态,有助于变革教育模式与教育形式、为学生提供个性化服务、为教师提供精准化教学、为学校提供科学化管理[2]。在人工智能技术支持下,数字化学习工具在提高学习效率、改善学习效果方面发挥着重要作用。然而,人工智能时代数字化学习工具“分类不明确”“缺乏规范的建设标准”“信息安全存疑”等问题不断出现,造成了师生在选择和使用时的被动局面。在学习工具趋向智能化的背景下,如何评价种类繁多的数字化学习工具,如何利用评价更好地推动人工智能时代的数字化学习,成为需要探讨的问题。
  一、人工智能时代数字化学习工具评价研究的反思
  人工智能时代的数字化学习工具评价研究应该在多媒体时代和网络时代的数字化学习工具评价研究基础上,进一步凸显人工智能时代学习工具的特色。梳理数字化学习工具及其评价研究,总结已有的研究进展,反思存在的问题和局限,可以为人工智能时代的数字化学习工具评价研究提供参考。
  (一)人工智能时代数字化学习工具的研究
  在基本功能方面,数字化学习工具具备获取信息化、开放化、网络化和高效率等特点。学习工具整体有向开放化、免费化、网络化、社会化、面向学习对象的粒度微型化等发展的趋势[3]。在网络环境下数字化学习工具的发展趋势是高效率、易使用、低成本、交互强和开放源代码及二次开发[4]。
  在教学应用方面,数字化学习工具主要用于支持信息化教学乃至智能教育。例如,刘建军结合实际口译教学介绍BlackBox学习软件的特点、功能及其在口译自主学习中的应用[5];顾连忠等介绍了概念图评估和学习工具COMPASS的结构体系,分析了利用COMPASS概念图开展学习诊断的情况[6]。刘艳艳等提出采用自然语言处理、情感分析技术等智能课堂助手与学生自然语言交互的课堂教学架构,并实现课堂教学具体应用[7]。
  在设计开发方面,融合新的教学理念和新兴技术的数字化学习工具设计与开发愈发成熟。例如,冯锐等利用基于案例的推理(CBR)的教学建议,设计、开发了促进学生深度学习的CBR经验学习工具[8];潘征宇等分析了智慧教育中开展个性化学习所需要的学习环境和支撑工具,并对个性化学习工具进行设计及应用研究[9];鲍贤清等开展了场馆环境中介性学习工具的设计与开发[10],面向个体的学习需求,以新颖的思路设计数字化学习工具的功能,成为人工智能时代数字化学习工具发展的方向。
  面向多媒体、网络和人工智能等不同时代的数字化学习工具发展历程,我们可以从学习资源、交互方式、学习空间、应用场景四个方面来阐释数字化学习工具的特点,如表1所示。首先,在学习资源方面,多媒体时代的学习工具主要关注单向的、适量的数字化学习资源;网络时代的学习工具重点关注超媒体性和海量的学习资源;人工智能时代的学习工具关注学习资源的生成性、交互性、动态性,支持人机协同学习和工作。其次,在交互方式上,多媒体时代的学习工具以图形界面为主,网络时代的学习工具以多点触控为主,人工智能时代学习工具的交互则包括体感交互、脑机接口、多模态交互等。再次,在学习空间的要求上,多媒体时代的学习工具通常在封闭的物理空间下支持教学活动,网络时代的学习工具则进一步拓展到虚拟空间,人工智能时代的学习工具能够适配虚实融合的无边界学习空间。最后,在应用场景方面,人工智能时代的学习工具由多媒体时代的知识表征多元和网络时代的内容生产、个体学习拓展到大规模学习和社会化协同。
  (二)人工智能时代数字化学习工具评价的研究
  数字化学习工具评价研究主要集中在评价框架和指标体系两方面。在评价框架方面,孙洪涛等从技术选择、教学应用和能动性等视角,提出了包括操作可用、联结构建、信息获取、内容加工、交流协作等5个维度的远程学习工具分析框架[11]。在評价指标体系方面,杜华等从界面、技术、内容、功能、学生体验五个层面设计了移动学习工具的指标体系,并据此对场馆APP进行了评测[12];钱东明等将学习工具评价标准分为可用性、友好度、实用性、趣味性、可扩展性五个主要维度[13]。
  随着人工智能时代的到来,人机关系进入新阶段,数字化学习工具的评价也随之变迁,如图1所示。多媒体时代的数字化学习工具的评价侧重于从人机交互的角度评价学习工具的主要性能。网络时代的数字化工具评价更多从人机共生关系的角度来评价学习工具的网络互动特征。人工智能时代的数字化学习工具的评价则关注通过智能交互方式实现智能化内容的形成和学习质量的提高,以最大程度上发挥人机协同的效益。
  (三)人工智能时代数字化学习工具评价模型的反思
  随着以人工智能技术为代表的新兴技术不断发展,人工智能技术不断应用于数字化学习工具中,形成人工智能时代的数字化学习工具评价模型就显得尤为必要。一方面,人工智能时代的数字化学习工具需要更高的评价标准,来判断数字化学习工具是否与人工智能发展一致、能否实现智能化的交互活动、是否有助于群体知识建构、师生间是否可以人机协同等。另一方面,人工智能时代数字化学习工具评价模型能够指导师生选择高质量的数字化学习工具,为数字化学习工具的设计与开发给予指导,为数字化学习工具的性能改进提供参考。   二、人工智能时代数字化学习工具评价模型的建构
  美国西北大学(Western University)教学中心(Centre for Teaching and Learning)的两位教授(LaurenM.Anstey
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