2023数据和AI驱动的智慧教学设计指南-上海开放大学

SHANGHAIOPENUNIVERSITY数据和Al驱动的智慧教学设计指南O2023上海开放大学O2023联合国教科文组织教育信息技术研究所编委会·联合国教科文组织教育信息技术研究所(UNESCOIITE)●阿比林基督教大学(ACU)目录 1.用于学习分析的人工智能(AlforLearningAnalytics) 62.用于学习工具的人工智能(AIforLearningTools) 7 8 8 9(1)引起注意 9(2)切身相关 99999 2.Objective:学习目标 4.ParticipatoryLearning:参与式学习 (1)课前准备GetExcited 222、教师自我检视 27 4《数据和AI驱动的智慧教学设计指南》旨在在OMO+HyFlex混合弹性教学研究的基境为实践基础，聚焦教师在直播教学中面临的各类互动设计挑战，探索进一步优化课程教学的策略、技巧与最佳实践。本指南针对教学互动模式、数据驱动应用、智慧教学环实践与教学设计实验，总结提升课程教学效果的诊断方法与整改建议。最终协助教师将最新的技术进步和意想不到的社会变革创造了一个大大提高教学效率发明新的工具，创新的教育工作者已经开始设计新的教学方法。为了更好地支持这些开创性的努力，本指南通过与既定的学习理论、互动教学设计框架的联系，为这些方法提供信息，并从现有的最美国高等教育信息化协会(EDUCAUSE)于2022年4月18日发布了《2022EDUCAUSEHorizonReport:TeachingandLearningEdition》,对现阶段的高等教育发展现状进行了分析、反思，同时展望了未来教育发展新趋势。相比于历年的报告，今年的报告则更加关注在全球疫情的背景之下，教育持续性影响，及人工智能、数据分析、混合学习等模块的新内容和新发展。高等教育里的转变为“更可持续和基于数据的混合/在线教学模式”[1],并在人工智能和大数据等技术的支持下，推动着随着谷歌助手、ChatGPT、苹果的Siri或亚马逊的Alexa等智能虚拟助手的智能设备的不断提升，我们人工智能在教育中的使用不仅可以提高技术的能力，为学习者提供个性化的特需求进行定制，而且可能很快将教师从日常的行政任务中解脱出来，使他们能够更有效此外，借助人工智能技术，可以收集教学环境中的教学数据，数据分析分析不仅可以用来为教师提供信息，改善他们的数字教学法，还可以用来为学生提供信息，提高他们的学习技能和行为。1、1、用于学习分析的人工智能分析既定学习理论有助于明确学习过程和动机，从而在已知理论基础之上建立新的方法。从这一视角出发，从业者可以对学习者如何去接受新的方法，以及新方法有哪些必须通过设计去适应的挑战做出正确的预测。最重要的是，这种分析有助于揭示某个方法为何有效、差强人意或无效，从而提供可以改善学习体验的潜在解决方案。在本报告背景下，有两种学习理论似乎最为适用：自我决定理论和ARCS动机理论。随着各院校数字化转型进程的加速，更多院校转向在线的或基于云的平随着各院校数字化转型进程的加速，更多院校转向在线的或基于云的平台，学校数字化数据存储也同步扩大。这些数据后续的深度利用则要求学校需同步扩展人工智能技术和能力，对数据进行深度加工和分析。这将有助于推动决策，并不断为学生创造自适应和个性化的学习体验。例如在教学过程中运用人工智能工具，帮助教师对在线课程学习的学生进行学习监测与分析，记录和评估学生在课程期间的学习行为和各学习活动的参与情况等，必要时还能及时地给予学生个性化的指导与干预；也可以在课程结束后有效地反映学习成果，并对学生学习习惯、参与学习模式1、自我决定理论1、自我决定理论自我决定理论是由美国心理学家Deci和Ryan等人在80年代提出的一个动机理论，他们认为人是积极的有机体，且具有先天的心理成长和发展潜能，并受到内在(自我导向)动机和外在(非自我导向)动机的激励。例如，一个人可能会去做一些他们通常不会做的外在影响，如经济补偿来完成任务内在的动机是自愿地做某件事，因为一个人觉得它很愉快，或者因为他们认为它有助于让世界变得更美好。因此，Deci和Ryan认为人类有三种基本的心理需要可以积极地影响人类的内在动机，分别是胜任(competence)需要，自主(autonomy)需要和归属(relatedness)需要。胜任需要是指个人感觉到自己是能胜任的、有能力的；自主需要是一种控制感，感觉自己所做行为是出于自愿、可由自己决定的；归属需要意味着他们所做的工作对他人很重要，指的是自己可与他人建立愉快的人际关系、拥有隶属于某一群体的安全感。Deci和Ryan认为以上三种需要是相互联系、作用的，并且在获得满足后个体才能产生真正的自我调节，并因此自主地决定想要从事的行为[2]。同时，自我决定理论被证实可以用来解释教育教学中学生的学习策略、学习成就思维灵活性、创造力和信息处理积极性等),二是教师的自主支持与学习绩效的关系，三是目标内容对学习绩效的影响(学习持续性、学习成绩、幸福感、概念学习和机械记忆等)。将自我决定理论应用于教学场景中时，可以推测当学生参与学习互动是有自信的、有一定控制感的时候，且对于所在班级体有归属情感时，便更有可能进行主动学习，展现更多的学习互动行为。2、2、用于学习工具的人工智能塑造起良好的学习行为，并且不断促进学生与学习工具产生长久的互动。此时，人工智能就不仅仅作为分析和理解数据的工具，也可以为学生在学习过程中提供持续的陪伴和帮助，真正努力去营造以学生为中心的学习体验。人工智能可以在课程中提供反馈，并根据教师的指导或提前设置好的课程目标提供学习指导建议，为学生提供定制化的学习经验和途径。同时教师可能也会从中受益，有了人工智能工具的参与，也使得教师可以有更多的时间专注处理更高层次的事宜，或者将注意力放在需要额外支持及辅导的个别学生身上。甚至随着虚拟现实、增强现实和混合现实等技术不断发展，人工智能还可以为师生提供更加情景化的学习情境和真实的学习体验，进一步帮助教学展开，改善展开为Attention(注意)、Rel(1)引起注意(2)切身相关(3)建立信心(4)获得满足ARCS动机模式的教学设计技巧整理(表1)[3]。感官的吸引(不同音调、色彩、画面)(学生日常事物、常用语言)(评分标准、他人成功案例)(运用所学、发挥专长)(询问、学生提问、难度)(告知大纲、目标、相关性)(进度、目标、内容、评价)(表扬肯定、奖品奖状)(媒体、教学(学习目的、(强调努力、(公平奖赏、方法、环境)环境、习惯)适性给指导)平均指导)基于自我决定理论与ARCS动机理论的内容与结论，教师可以利用以上研究理论结合自身教生的内在学习动机和学习兴趣，并在此扎实的理论基础上运用先进科技、智能教学工具改善学生的学习体验。在学习过程中，人工智能等应用可在课前、课中、课后各环节扮演不同角色，全面帮助学生提升人工智能与学习理论该用什么方式做有效结合呢?本文的下一节将介绍在人工智能增强学习环境程的设计模型BOPPPS。互动性教学流程BOPPPS的设计模型最早由DouglasKerr教授于1978年所提出，因其简洁明了，容易上手操作，因此被广泛应用于教授一线教师教学设计的核心技能。BOPPPS是一种以学生为中心的教学模式，也是教师进行教学设计及课堂组织教学的一种有效模式，它采用小节的分段学习，使学生的专注力能够持续[5]。目前该模型已经被全世界超过33个国家引进采用，在全球超过100所大学和产业培训机构所推崇，其应用实践表明BOPPPS是一个有效果、有效率、有效益的能够促进学生积极参与课堂学习的教学模式。BOPPPS包含6大元素：Bridge-in(B)、Objective(O)、Pre-Assessment(P)Participator(P)、Post-Assessment(P)、Summary(S)。分项内涵说明如下： ·新闻时事与报道·惊人数据与真相·有趣音视频图片·真实经验与故事(1)数量大约2-4个，使用动词开头(例如：记忆、理解、应用、分析、创造)且需可达成、可被评估。 Objective学习目标@质一津·与学生问答前次课堂重点·学生分享对于主题的理解·测验学生课前预习成果·检视并反馈作业/测验结果◆执行方法：可运用小组讨论、脑力激荡(头脑风暴)、辩论、实操练习、情境模拟与角色扮演，或是提 ParticipatoryLearning参与式学习几乎100%线上A.知识理解型：多项选择题、是非题、简答题、填空题等B.应用分析型：解读短文撰写、情境分析、问题解决作业等C.技能操作型：检查表、成果展示、评定量表等D.态度价值型：态度量表、心得短文、反思札记等 一聊天框此教学设计指南目的在于提供运用人工智能能力促进教学设计的参考，不限制教师实际教学的设计和方法，教学实施者与辅助者可根据实际教学需求选取合适恰当的部分应用到教师实际课程教学中。通过教师有意识地运用信息技术，在课前、课中、课后辅助教师开展教学工作，同步采集、分析教师和学生的过程性学习数据与学习结果，便于评估教学设计效果，及时给予教师反馈，引发反思，促进形成可持续发展闭环。1)教学设计原则原则一：根据学生课堂中的真实情况实时调整教学设计课⑥课后(05月10日1国>Q素4图1数据资讯看板0正的的直捆直擂白口+口w2口图2课前教师一站式备课胸外心脏按压30次2)教学实践案例技术应用1.课前热身(班级微信群):频、案例等);2.推送预习资源。借助电脑、智能手机、平板等，通过教学平台、微信等形式推送相关课2、课中沉浸GetEngaged:保证师生沉浸在课堂互动、学习活动中1)教学设计原则原则一：通过生生相互活动促进整体的互动参与行为◆根据教师风格与学生特质，可以利用选用聊天框、选人、测验、投票引发互动参与行为◆运用分组方式，促进生生相互学习，并设计同侪互评反馈环节教师在课中环节可以依据课程内容安排、授课风格、学生情况等，利用平台课中各类互动工具进行师生互动，积极调动学生参与课堂的积极性，挑选合适的互动工具与学生交流。同时也可以选择设置分组学习，促进生生互动，有利于促进小组间、学生间相互学习。(图4)原则二：通过及时报告了解学生的行为◆在课堂教学的空档查看直播课堂报告、考勤统计等，即时掌握学生参与状况教师在课堂教学过程当中，还需有意识地利用平台对课中教学数据的收集和分析，在互动间隙实时关注学生课堂学习情况，适当地观看课堂学习报告(图5)。这个步骤不仅可以帮助教师及时了解学生状态，还可以指导教师及时调整课堂学习的设计，例如在对数据进行分析后，教师可以能需要考虑现阶段是否需要加入额外一轮的互动以调动大家的积极性，或是需要在课堂互动中对不太积极的同学做出额外的关注等等。"公共部门人力资源管理“直播课(09月02日)"公共部门人力资源管理“直播课(09月02日)老师：流直间：2022-09-02190000-2022-09-02202900东东校0/1998一分校2)教学实践案例案例一：eaea者师助手<打卡详借…8工业机器人技术及应用11代宋开代宋00A@图6利用平台+QQ展开互动<18机(71)机械制图，英语-14日中午12234月14日中午1246案例二案例二：回看时长与图8直播课统计报告图8直播课统计报告1)教学设计原则注意观察各类数据的内在联系，如学生活动参与率、课程完课率、满意度的相关性，并注意数据记录情况与教师直记录等等都可以作为评价的一部分，将量化与质化的资料相结合，相辅相成给出全面的学习评价。数据库原理及应用全部题型题目数据库原理及应用全部题型题目题型答对次数答错次数操作设关溪模式R(XYZ),已..单选题关T视南，下列说法借识.单达题00足数据方紧统的核心.单选题0在教学管理系统中，一名中选预0限制具一列的取仙范卫，中选题0关于存储过程与触发器，中选题已知学生衣student(sld.中选题0直询专业为软件工程‘或中选题0图10学生错题分析报表当前在线、课后报告(总校)、课后报告(分校)图9学生课后报告容的侧重点(图10),同时更好帮助教师进行评估和反思。再借助人工智能的能力，了解学生在课后对直播视频回■10月19日■11月2日2.教学环境应用—10月19日——11月2日图11学生评教 3-4.我会利用学习任务(例如写作业)回顾自己的学习状况图12学生学习参与度视频资源→重点复习协作互动讨论图13《工商企业经营管理》课程整体教学流程本部分为教师提供检视自身教学设计的对照表格(表3),教师可根据教学流程中的不同环节、不同指标有针指标类别教学流程设计课程开始时通过生活场景、时事新闻等素材，用回顾旧知识或分享新知识等方深化学习总结教学重点，并引出后