数智赋能的智慧课堂教学系统构建与实践研究.pdf

教育与人才数智赋能的智慧课堂教学系统构建与实践研究周欢1陈洪业1）宓茜2)1）湖南工业大学商学院，湖南株洲4 1 2 0 0 7；2）湖南工业大学电气学院，湖南株洲4 1 2 0 0 7【摘要】依托数智技术设计并构建智慧课堂教学系统，有助于促进信息技术与教育教学的深度融合。在数智赋能背景下智慧课堂教学优势与面临困境分析基础上，以人本思想为指导，结合DIKW模型构建智慧课堂教学系统。实践证明,智慧课堂教学系统的构建,对于提升老师教学能力、培养学生学习能力及强化课堂互动氛围等有着重要作用，能有效推动教育信息化的发展。【关键词】数智赋能；智慧课堂；教学系统【中图分类号】G642【文献标志码】Adoi:10.3969/j.issn.1003-0166.2023.08.014自教育部在教育信息化2.0 计划中提出“智慧教育”以来，高校利用5 G、A I、大数据、物联网等新兴数智技术开展与教育融合创新的应用日趋广泛。作为智慧教育的主要载体及现代化人才培育的主要战场，课堂教学正处于转型的关键期，智慧课堂教学系统受到相关工作者的关注。1数智赋能背景下智慧课堂教学的优势与困境国家战略要求和数智技术升级推动了智慧课堂的研【文章编号】1 0 0 3-0 1 6 6(2 0 2 3)0 8-0 0 8 0-0 4究与发展，相较传统课堂，智慧课堂具有明显的优势，也面临一些发展困境。1.1智慧课堂教学的优势借助数智技术，智慧课堂教学模式给师生都带来了极大的帮助。对于教师而言，智慧课堂可以帮助分析学生的学习状态!,支持教学决策和调控 2 ,创造多样化、高互动的课堂情境 3 4 2-4 9。对于学生而言，智慧课堂可以提供个性化的学习服务 4 1 0-1 2 0,有助于学生提高学习效率、扩充知识储备 5 、培养关键能力 。整体而言，智慧课堂在缓解教育资源不平衡，提升高校教育质量上起到收稿日期：2 0 2 3-0 2-2 5；修回日期：2 0 2 3-0 3-0 6*基金项目：湖南省普通高等学校教学改革研究项目“大数据环境下高校智慧课堂教学模式的设计与应用研究以信息管理学课程为例”(HNJG-2020-0590);湖南省研究生教学改革研究项目“中国式现代化视域下商科拔尖创新人才培养探索与实践(2 0 2 2 JGYB190)；湖南省普通高等学校教学改革研究项目“面向计算思维赋能的计算机系统导论BOPPPS混合式教学改革与实践(HNJG-2022-0846)；湖南省普通高等学校教学改革研究项目“回归工程化轨道的模拟电子技术教学改革研究与实践(HNJG-2020-0581);教育部产学合作协同育人项目“基于BOPPPS模型的“移动互联网”课程改革与实践”(2 2 0 2 0 5 2 1 1 2 6 0 6 33)作者简介：周欢博士，湖南工业大学商学院副教授,研究方向：社会计算、智能决策等陈洪业湖南工业大学商学院硕士研究生，研究方向：供应链管理宓茜洁湖南工业大学电气学院讲师，研究方向：通信与信息系统80/未来与发展/2 0 2 3/第8 期2.1系统目标规划教育与人才了积极作用 4 1 1 0-1 2 0O1.2智慧课堂教学的困境智慧课堂教学模式目前仍处于摸索阶段，在实践中还面临着一些发展困境。智慧课堂教学模式较为新颖,操作难度和复杂程度使部分老师望而却步,对数智技术过于依赖，可能会使技术成为应试教育的附庸8,部分智慧课堂对学习者的数据进行了大量采集，或引发严重的人权问题9。总的来说,智慧课堂教学困境的成因主要在于没有做到以人为本，未充分考虑师生目标及课堂需求。2智慧课堂教学系统设计思路智慧课堂教学系统首先应当以人本思想作为核心指导，然后再对其功能进行设计,关键在于系统目标、数智赋能、教学应用及课堂主体4 个方面的协调统一。教学系统在设计之初首先应当考虑系统目标。智慧课堂教学系统是智慧课堂理论和数智技术相结合的产物,是由师生、教学行为、技术环境等各类要素及其相互关系组成的统一整体。因此,作为统一整体的教学系统，需要进行合理地目标规划。一是以人为本，人是智慧课堂教学系统的主体，育人是教学系统的根本宗旨；二是多元协同，教学系统在各类要素上呈现出多元异质的复杂特征，需要合理协调教师、学生与系统各类要素之间的关系，使其共生发展。2.2数智技术赋能数智技术赋能是智慧课堂教学系统顺利运行的关键。要使系统各环节高效运作，应当使各类数智技术协调统一、各司其职,在其专门领域发挥作用。结合云端技术、5G通信技术、数据库技术等，满足数据采集、存储、清洗数智技术赋能的智慧课堂教学系统具体内容目标导向教师层面课堂目标信息化素养教学方法手段促进信息化教学能力提升5G、A I 及物联网等数智技术赋能数智赋能学生层面知识能力促进学生学习能力增长素养技术赋能智慧课堂云端数据采集教学应用被动输入主动输入智慧课堂平台信息加工与算法处理数据数据预处理智能AI算法输人输出智慧课堂终端结果输出智能因人而异方案生成用户终端教师教育主导一一学生学习主体方案生成强互动、强反馈的教育推荐方案个性化、定制化的学习推荐方案图1数智技术赋能的智慧课堂教学系统81/未来与发展/2 0 2 3/第8 期教育与人才等工作对处理速度和效率的要求；利用云计算、人工智能自身信息化素养，用创新的教学手段和方法开展教学，促中的深度学习等技术，辅助教师生成针对不同学生的个进教师信息化教学水平全面提升。学生层面上，基于智慧性化教学方案，包括习题定制、情景教学等。课堂教学环境，引导学生在基础知识学习的基础上探索2.3教学应用分析新知识,形成自已的知识体系，通过情景化学习任务提高教学系统的设计与构建需要落实在具体的教学应用学生运用所学知识解决问题的能力，通过探究、合作等学上。在数智赋能背景下，教学过程会产生大量数据，包括习活动提升学生核心素养，促进学生学习能力的增长。同基于教师育人行为及学生学习行为等活动的记录，需要时，基于“以人为本”理念，促进教师、学生、平台、资源多对这些数据进行合理采集；然后，结合数智技术进行深度元协同。挖掘与计算处理，通过数据的整合提炼,形成可读性强的3.2数智赋能层信息，进而生成有价值的决策方案。数智赋能层是智慧课堂教学系统的基础，是承载各2.4课堂主体需求类教学系统服务、开展智慧教学活动的保障。从数智赋能课堂的主体是人，教师和学生是教学系统的核心要的课堂教学实施环境来看，分为线下教学及线上教学两素,需要重点考虑师生的需求。如果仅强调使用数智技种类型。线下教学需要固定设施和移动设备的支持，固定术建设先进教室，而忽略人类主体的活动，则只能称之设施通常包括教室内配备的教学设备，移动设备则指教为“智慧教室”。在课堂主体中又应做到以学生为中心，师和学生使用、穿戴的智能终端等设备。线上教学在必要利用数智技术与教学系统融合打造新的课堂环境，改变设备的支撑下依托“云”来开展，基于云技术配置资源并教学生态结构，实现以学生为中心的要求，促进学生全管理教学活动，为教学环境提供虚拟场所。数智赋能作为面成长。桥梁，将云端与终端连接起来，发挥了重要作用。3.3教学应用层3智慧课堂教学系统构建方案教学应用层是智慧课堂教学系统的关键组成部分，是运用数智技术，围绕教师和学生的核心主体地位,形基于上述设计思路,同时参考刘邦奇等 3J42-49 建的智成教学模式的应用过程。本层次主要由数据采集、信息慧生成体系框架，构建智慧课堂教学系统。已有研究侧重加工与处理及结果输出3个流程组成，并由数据串联使用人工智能技术构建从课堂教学智慧生成到学生智慧起来。其中，数据采集是指主动或被动从教学系统中采发展的框架结构，笔者则基于人本思想指导构建的智慧集师生教学和学习相关数据，信息加工与处理包含对课堂教学系统，包括课堂目标、数智赋能、教学应用和用数据进行清洗、特征提取等加工及导入AI算法模型进户终端4 个层次，具体如图1 所示。行处理，结果输出以可视化方式呈现。各流程相互协3.1课堂目标层调，阐释了从原始数据输人到教学方案输出的完整过课堂目标层的设计与构建是为了明确教学系统的作程，具体如表1 所示。用，响应教学系统目标规划中以人为本和多元协同的要3.4用户终端层求。教师层面上，推动教师积极学习新兴信息技术，提升用户终端层反映了课堂教学活动中的主体需求，一表1 孝教学应用层各流程说明流程具体功能数据采集从教学系统的使用中获取师生数据实现对数据的清洗、特征提取等操作，并将信息加工与处理处理后的数据导人AI算法模型结果输出将运算结果以可视化形式呈现简要说明主要以主动和被动两种形式采集数据，常用方法包括日志抽取、爬虫获取等主要包含信息加工及算法模型两个功能，常用技术包括数据分析、数据挖掘和机器学习等为师生提供智能化个性教学方案，常用技术包括数据可视化、管理智能决策、文本分析等82/未来与发展/2 0 2 3/第8 期教育与人才方面，用户作为系统的终端接收对象获取系统生成的教学方案；另一方面,用户可以通过终端设备对系统的应用进行反馈。在这一层次中，用户即师生主体。通过教学应用层的结果输出，为教师提供强互动、强反馈的教育推荐方案；为学生生成个性化、定制化的学习推荐方案。同时，教师对学生方案的修正体现了人本思想对教学系统的约束与修正。4智慧课堂教学系统的实践路径数智赋能的智慧课堂教学系统不仅需要合理的设计与构建,更需要具体的实践方案，从自顶向下设计、科学合理评估及注重数据安全3个方面，提出智慧课堂教学系统的实践路径。4.1自顶向下设计教学系统的设计与构建，不是简单地堆叠数智技术就能实现的效果，操作不当甚至会给使用者造成教学上的负担,严重影响教学质量和效率。在实践上，需要自上而下地从系统视角设计并构建教学系统。首先，分别从教师和学生层面创设新的课堂目标；在目标的指引下，使用数智技术赋能智慧课堂平台及各类终端；在教学过程中，采集各平台终端产生的教学数据并进行智能处理；最后形成教学推荐方案和学生学习方案。4.2科学合理评估教学系统是否行之有效，需要科学评估与测度。为此,需要构建智慧课堂教学系统评估指标体系,将课堂目标、数智赋能、教学应用和主体终端4 个方面作为一级评估指标，通过对上述指标进一步细化形成整体的评估指标体系。然后，采用模糊综合评价等方法评估教学系统的运行情况和实现效果。根据评估情况对教学系统内容进行调整和完善，同时做到与时俱进，依据技术的进步和时代的发展，不断完善已有内容，适时添加新内容，逐步淘汰过时内容，实现教学系统可持续发展。4.3注重数据安全在教学过程中，智慧课堂教学系统会对师生进行大量的数据采集除教师备课及学生学习等基本数据外，还包括师生行为、个人隐私等数据。师生在享受教学便利的同时也面临着严重的隐私数据威胁。为此，需要建立师生的数据隐私保护机制，国家出台政策，行业制定标准，师生加强意识，建立一套从上到下的数据安全保护体系，同时大力推动数据加密、云数据保护等技术的发展，规范数据安全，保护个人隐私。文5 维结束语在新兴数智技术的推动下，智慧课堂教学系统成为实现智慧教育的有效方式之一。通过对智慧课堂教学实践上的优势与困境进行分析，以人本思想为指导，围绕师生的中心地位对教学系统进行了设计，从课堂目标、数智赋能、教学应用及用户终端4 个层面对教学系统进行了构建，充分体现了教学系统的数智技术与人本思想的协调统一。智慧课堂的实践路径需要自顶向下设计系统、科学合理评估系统及注重数据隐私安全。未来，随着智慧课堂教学理论和实践的发展，智慧课堂教学系统会得到进一步完善与普及,促进课堂教学效率与质量的提高。参考文献1吴军其,吴飞燕,张萌萌,等.多模态视域下智慧课堂协作学习投入度分析模型构建及应用.电化教育研究，2022,43(7):73-80+88.2蔡苏,焦新月,杨阳,等.5 G环境下的多模态智慧课堂实践.现代远程教育研究，2 0 2 1,33(5):1 0 3-1 1 2.3刘邦奇.人工智能赋能课堂变革的核心价值：智慧生成与模式创新.开放教育研究,2 0 2 2,2 8(4).4彭红超,赵佳斌,闫寒冰.技术赋能学习了吗?:学习者使用技术对学习体验的影响.开放教育研究,2 0 2 2,2 8(2).5周欢,刘嘉,智慧课堂环境下的教学数据分析框架构建DJ.华东纸业,2 0 2 1,5 1(6):6 6-6 8.6辛晓玲,魏宏聚,新时代课堂教学秩序的重构.当代教育论坛,2 0 2 2(6):6 5-7 0.7张戈,徐思,郭锐.高校教师智慧课堂使用意愿的影响因素研究.中国新通信,2 0 2 2,2 4(1 4):1 6 6-1 6 8.8肖龙海,陆叶丰.智慧课堂的高阶思维评价研究.现代教育技术,2 0 2 1,31(1 1):1 2-1 9.9JBERENDT B,LITTLEJOHN A,BLAKEMORE M.AIin education:Learner choice and fundamental rights J.Learning,Media and Technology,2020,45(3):312-324.(下转第4 1 页)83/未来与发展/2 0 2 3/第8 期热点透视An analysis of hot topics and trends of employment matching amongcollege graduates in China from 2012 to 2022LIU Huixia,LIAO Zhen jie(Guangzhou Huashang College,Guangzhou Guangdong 511300,China)Abstract:The research on the employment matching of college graduates in China has achieved fruitful results andattracted a lot of attention.Analyzing the hot topics and trends of scholars in this field can effectively understand theimportant achievements of talent cultivation in higher education in China and fully understand the human capitalinvestment of college graduates.In this paper,CiteSpace bibliometric visualization software is used to conduct visualanalysis on key institutions,scholars and keywords,and draw a visual view of the research on employment matching ofdomestic college graduates from 2012 to 2022.The results showed that there was little correlation between the existingmain research institutions and the core research groups.The hot research topics of college graduates employmentmatching mainly include employment quality,education matching,major matching and marriage matching.The researchtrend in this field revolves around the two keywords of education mismatch and talent demand,and the employmentmatching problem will finally be developed from the supply and demand problem of schools and labor market.In theprevious research,there are some optimization Spaces,such as loose cooperation of main research forces,unsystematicresearch methods,and further research content.In the future,attention should be paid to the construction of academiccommunity,the formation of interdisciplinary diverse research perspectives,in-depth exploration of employment matchingin college courses and talent training solutions,to promote the high-quality employment of college graduates to provide aboost.Keywords:graduates;employment matching;research hot topics;research trends;visual analysis(上接第8 3页)Research on the construction and practice of smart classroom teachingsystem empowered by digital intelligenceZHOU Huan），C H E N H o n g y e l），M I Q i a n?)1)School of Business,Hunan University of Technology,Zhuzhou,Hunan 412007,China;2)School of Electrical Engineering,Hunan University of Technology,Zhuzhou,Hunan 412007,ChinaAbstract:The design and construction of smart classroom teaching system based on digital intelligence technology ishelpful to promote the deep integration of information technology and education and teaching.Based on the analysis of theadvantages and difficulties of smart classroom teaching under the background of smart intelligence empowerment,thesmart classroom teaching system is constructed under the guidance of humanistic thought and combined with DIKWmodel.Practice has proved that the construction of smart classroom teaching system plays an important role in improvingteachers teaching ability,cultivating students learning ability and strengthening classroom interactive atmosphere,whichcan effectively promote the development of education informatization.Keywords:empowerment of mathematical intelligence;smart classroom;teaching system41/未来与发展/2 0 2 3/第8 期