智慧教育进程中教师教学反思智能模型设计研究

1、    智慧教育进程中教师教学反思智能模型设计研究    3.智能预设(smart preset)预设是一项情景性构思和模型化构造的活动，是三列内容同步进行又内在融合的活动。对于教学反思来说就是：(1)把教学元件组合成教学模块，把教学模块组合成教学单元；(2)把教学元素组合成教学程序；(3)按照不同的教学原则来设计教学范式；(4)三项内容耦合在一起而形成课型。而各个“组分”的内容分别为：(1)原件：教师、学生、教材、教参、资料、课件、设备、仪器、教具等；(2)模块：知识模块、技能模块、方法模块、情感模块等；(3)单元：识记单元、练习单元、活动单元、表演单

2、元、实验单元等；(4)元素：教学主体、教学内容、教学方法、教学目的、教学环境、教学评价等；(5)程序：讲解、问答、释疑、辅导、讨论、考试、批改等；(6)原则：启发、自主、巩固、系统、直观、公平、全面、交互等；(7)范式：直进、并行、循环、插叙、回溯等；(8)课型：讲授、问答、互动、练习、范例、测验等。图4 智能预设流程图智能性的表现首先是智能建模，其次是智能分析，最后是智能成型。智能建模即借助cad技术、符号链接、基因对接和人工神经网络模拟技术来构建学习者知识模型、学习者行为模型、学习者情感模型和学习者体验模型等27；智能分析即借助大数据和云计算技术来进行原则分析、因素分析、趋势分析、推理分析

3、、适应性分析和个性化分析28；智能成型是智能建模的升级版，可以借助各种3d、4d计算机模拟技术来完成全景虚拟、虚拟仿真、虚拟社区、增强现实技术，设计出各种各样的课堂模型、师生交流、各种教学情境和场景变化。教师可以将现实场景设计成微课模式或私播课模式(可汗学院成功的秘密29)。如此预设既可以独立完成，也可以邀请其他教师和学生参与其中，他们通过现代的交流手段进行沉浸式研讨，或打破常规设计，实施联想设计、进化设计，从而模拟出一个虚拟世界30，或再经过交流讨论，对预设的虚拟环境进行实例推理(cbr)、协同求解、瓶颈扩展、打磨雕琢、亮点呈现、查漏补缺。4.智能适配(smart adaption)前文已述

4、，适配分推送和调适两个阶段。所谓智能推送乃是精确化、智能化地对信息进行推介。智能推送的步骤首先是对充斥在网络中的过载信息进行过滤、筛选，对隐晦资源进行解蔽、澄清，对迷向资源进行搜索、找寻；其次是对有用的信息进行提取、排队；再次对信息进行归类、分组，然后对其进行编码、拟合；最后是运送信息使之与各种目标进行对接。云计算的高速发展带来了多样化的云服务，使整个世界变成了一个虚拟化的云世界、云环境，并且教育云(数字图像资源、数字图形资源、数字音频资源、数字视频资源、数字动画资源、多媒体课件资源、网络教学资源)31的发展已经走在了社会发展的前列。如此为智能推送奠定了物质基础，同时，人工智能和知识发现技术的

5、发展又推动了智能推送的加速。当然，在实际操作中其过程是耦合在一起的，即并不需要分步操作(内在细微的步骤都是由计算机来完成的)，特别是对于教师教学反思而言，教师只要能够处于多种平台(互联网平台、移动网平台、数字电视平台等)的一端，享有云服务的权限，即只要进入云空间，输入关键词，就能方便快捷地完成智能推送。智能推送仅仅是把可能被需要的资源运载到了目的地，但是否兼容，是否匹配，还需要经过智能调适来完成。智能调适的关键是进行智能分析与智能计算。智能分析包括统计分析、性能分析、关联分析、分类分析、序列模式、抽象分析、比较分析、相关分析、内容分析、聚类分析、趋势分析等；智能计算包括有需即取的服务计算、易于

6、扩展的变粒度计算、基于自然语言的软计算、智能系统的不确定计算、人参与的计算及物参与的计算32。这些分析和计算，简单的可以借用excel来实施，复杂的可以运用spss、bicomb或ucinet来完成。当然，借助大数据分析和云计算可以调适得更融洽，因为云计算能够减少或消除组合爆炸、匹配冲突或无穷递归等现象的产生。图5 智能适配流程图5.智能呈现(smart rendering)图6 智能呈现流程图呈现比较简单，在传统教学中一人(教师)、一板(黑板)、一笔(粉笔)就完成了。但在教育现代化的今天，独角戏式的呈现方式已经成为过去时。本文所讲的智能呈现除了充分运用现代化的教学设备外，在教学程序上也凸显了

7、智慧性特征。如图6所示，智能呈现包含了四个基本环节：内容呈现、过程监控、信息摄入、随机调整。(1)内容呈现是把上面经由智能预设和智能适配而组合起来的内容呈现起来。如今，实物展示台、电子白板、投影仪、大屏幕、音响、各类话筒、中控、监控器、多媒体计算机、宽带接口、wifi、手提电脑等已经广泛应用于各类学校教学中，平板电脑、平板数码电视、液晶投影机、数字化实验设备和智能传感器也已经步入教室，这都为智能展示提供了重要的物质基础。(2)过程监控是内隐的，其属于省察的内容，此环节会在下文的智能省察中予以论述。(3)信息摄入是指在呈现过程中，教师或他人会随着情景的变化而随机摄入一些新的信息。因为在当下，各种

8、云终端、数字终端、移动终端、网络终端已经延伸到很多教学场域之中，wiki技术、u网络及交互式多媒体(交互式电子白板、交互式数字电视、移动网络)的广泛应用使交互性成为现代教学的基本属性。多样化的固定终端和移动终端的研发与使用为他人(学生、室内观摩者或远程观摩者的在线同步学习33)的参与提供了方便。当前，能否参与教学反思不再是一个技术性问题，而是一个权限性问题，只要教师予以赋权，利益相关者就可以随意地参与其中，从而使信息得以摄入。(4)随机调整。随机调整是为了尽可能地满足每一位具有不同个性特色、行为习惯的教育参与者多方面的需要，在资源层面，教育云资源完全可以实现每一个个体的愿望，在技术层面，多元快

9、捷的云计算非结构化的自动记录方式、动态数据采集和处理技术、程序式建模和分层适应式教学技术会随机调整教学内容，从而满足每个人的需求。6.智能省察(smart evaluation)图7 智能省察流程图省察是过程监控和结果评价的复合体。对于教学反思来说，可以细分为过程监控、全程回顾、信息整理、模式参照、评价总结五部分。从元反思的视角来看，其中的每一步都被省察，即每一步都包含着评价反馈。下面即对五环节进行剖析：(1)过程监控。每一位教师在教学时都会有意无意地监控着教学活动的运行，当前学生和观摩者也都肩负着监控的职能。不仅仅是人，现代化的教学设备(监控器、录像机、视频编解码器、智能跟踪器)也具有了监控

10、的功能。通过有机组合，它们可被设计成全时空立体智能监控系统，与人监控相比，其反应更直接、更具体、更有实效。当前，依靠智能化传感技术发展起来的智能agent除了具有环境感知功能外，还可以通过眼动追踪、表情追踪、情绪识别去探测人的情感34，如此一来，整个教学过程(近程/远程)都会得到一览无余的监控。(2)全程回顾是对自动录播的内容进行重放，主要以微格教学的模式呈现。(3)在微格教学中，人们往往依靠经验来对教学活动进行评判，而借助经验判断所获得的结果往往不全面、不客观、不准确。如此就需要通过“科学检测”来作进一步的省察。而信息整理就是其第一步。当然，经过前几阶段的努力，大部分信息是可靠的。信息整理的

11、主要目的是进行冗余查找、疏漏修补，同时还可以进行时空控制、决策排队、程序并行、作业统筹、标准升级、协同安排和顶层设计等工作。现代化的云服务就可以完成以上事务，例如，艾威康推出的“智能终端”就可以便捷地实现以上操作35。(4)信息整理只是完成了“科学检测”的第一步，模型参照才是“科学检测”的关键环节。首先可以利用模糊隶属函数来构建知识点认知程度模型、情感参与度模型、意志力模型、时间控制模型以及情景模型、活动模型、学习者模型、时空模型和领域知识模型等，然后将上一步整理出来的信息进行对比、参照，从而对教学反思作出评判。(5)评价总结是对前几阶段的活动进行综合评价，这主要是依靠人来完成。因为机器再先进

12、，也只能作为人类工作的辅助，而不可能代替人，而只有人才是这个宇宙的主宰。五、结束语智慧教育中的教学反思，需要教师们在教学活动中不断地去追求卓越，要以争创一流的精神去开拓创新。同时，要通过实践来检验模型、优化模型、创新模型。当然，除了在思想上要力争上游外，技术上的精益求精也不可或缺，这就需要教师不断地修炼自己、完善自己，从而在智慧教育的时代一显身手。当然，对于学校和教育主管部门来说，完善学校的教学设备、扩充教育教学优质资源，为教师创造良好的学习、培训和发展环境，乃是促进教育事业健康发展的先决条件。参考文献：1英怀特海.教育的目的m.庄莲平，王立中，译.北京：文汇出版社，2012.2印度克里希那穆

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