智能導師系統中教學(xué)策略研究與分析

摘要：智能導師系統（ITS）是實(shí)現智能化教學(xué)的重要工具，教學(xué)策略對智能化教學(xué)起到重要作用。智能導師系統采取教學(xué)策略是通過(guò)了解學(xué)生的認知水平、學(xué)習習慣、學(xué)生情感為學(xué)生制定個(gè)性化學(xué)習方案，輔導學(xué)生完成教學(xué)目標。該文通過(guò)分析智能導師系統中的教學(xué)策略，以國內外智能導師系統中運用的問(wèn)答型教學(xué)策略、預期定制式教學(xué)策略、協(xié)作合作學(xué)習教學(xué)策略和情感教學(xué)策略為例，了解了每個(gè)系統運用的教學(xué)策略。最后，總結了智能導師系統中教學(xué)策略的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：智能導師系統；教學(xué)策略；智能化教學(xué)；個(gè)性化

0 引言

隨著(zhù)人工智能技術(shù)的發(fā)展，我們正處于一個(gè)人機協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng )分享的智能時(shí)代。去年，教育部辦公廳發(fā)布的《關(guān)于開(kāi)展第二批人工智能助推教師隊伍建設試點(diǎn)推薦遴選工作的通知》，明確支持要開(kāi)發(fā)教師智能助手應用，推動(dòng)教師利用智能助手和情境化學(xué)習資源等優(yōu)質(zhì)資源，創(chuàng )新教育教學(xué)，提高教師工作效能，探索開(kāi)展智能教育。在線(xiàn)下教育活動(dòng)中，教學(xué)策略對教學(xué)內容、教學(xué)效果和學(xué)生成績(jì)等產(chǎn)生重要影響，教學(xué)策略在教學(xué)活動(dòng)中扮演著(zhù)重要角色。智能導師系統通過(guò)模擬教師來(lái)實(shí)現對學(xué)生的一對一的個(gè)性化輔導，如何使智能導師系統更好的實(shí)現教學(xué)效果，教學(xué)策略的研究是解決這一問(wèn)題的有效措施。

目前，國內對智能導師系統中對教學(xué)策略的研究比較少，缺乏對教學(xué)策略的系統分析。本文在研究過(guò)程中使用文獻分析法，研究數據來(lái)自“中國知網(wǎng)”收錄的期刊論文和學(xué)位論文，文獻檢索時(shí)間為 2002-2022 年，使用的檢索詞為“智能導師系統”和“智能授導系統”，一共檢索出 672 篇論文，在這些文獻研究的基礎上，總結分析了現有智能導師系統中教學(xué)策略類(lèi)型和適用性，為今后智能導師系統的進(jìn)一步研究與實(shí)踐給出了發(fā)展建議。

1 教學(xué)策略的研究

教學(xué)策略是智能導師系統實(shí)施的理論基礎，明晰教學(xué)策略制定是智能導師系統研究繞不開(kāi)的重要課題。關(guān)于教學(xué)策略的選擇和制定通?？紤]以下四個(gè)制約因素：教學(xué)目標、學(xué)習者原有的知識水平、教師自身素質(zhì)和教學(xué)環(huán)境 ^[1]。

1.1 教學(xué)策略的內涵

施良方（1996）認為，教學(xué)策略是指教師在課堂上為達到課程目標而采取的一套特定的方式和方法，根據教學(xué)情境的要求和學(xué)生的需求隨時(shí)發(fā)生變化。劉國?。?988）認為，教學(xué)策略是對教學(xué)的系統決策與設計 ^[2]。盧家楣（1986）提出了情感教學(xué)策略，認為情感教學(xué)模式具有積極的促學(xué)、促情作用 ^[3]。不同的學(xué)者對于教學(xué)策略的界定和理解是不同的，但對教學(xué)策略分析的角度主要有以下幾個(gè)方面：教師課堂上調控能力、學(xué)生的學(xué)習需求、教學(xué)目標的完成度、教學(xué)活動(dòng)的具體安排和教 學(xué)過(guò)程中雙方的情感需求。

1.2 教學(xué)策略的類(lèi)型

教學(xué)策略根據教學(xué)活動(dòng)的主體可以分為以“教師為中心”的教學(xué)策略、以“學(xué)生為中心”的教學(xué)策略、以“中介為中心”的教學(xué)策略三大類(lèi)。

（1）以“教師為中心”的教學(xué)策略強調教學(xué)活動(dòng)的主體是教師，主要包括講授教學(xué)策略和反思性教學(xué)策略?xún)煞N形式。講授教學(xué)策略是指教師進(jìn)行“填鴨式”教學(xué)，不給學(xué)生思考的時(shí)間。教師反思性教學(xué)策略不僅包括教師的反思還包括學(xué)生的反思，教師通過(guò)反思可以發(fā)現授課情況，還可以發(fā)現學(xué)生課堂接受情況。

（2）以“學(xué)生為中心”的教學(xué)策略表明教學(xué)活動(dòng)的主體是學(xué)生，主要包括發(fā)現式教學(xué)策略和情感教學(xué)策略。發(fā)現式教學(xué)策略是指教師在為學(xué)生講解新知識之前為學(xué)生創(chuàng )設一個(gè)問(wèn)題情境，引導學(xué)生運用自身經(jīng)驗知識主動(dòng)去獲取知識的一種教學(xué)方法。情感教學(xué)策略是指教師關(guān)注學(xué)生的情感狀態(tài)，運用一定的教學(xué)方法滿(mǎn)足、調動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的情感需求，從而調動(dòng)學(xué)生濃厚的學(xué)習興趣 ^[3]。

（3）以“中介為中心”的教學(xué)策略是指在教師在進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)中，借助一定的中介來(lái)實(shí)現教學(xué)目標的教學(xué)策略，教學(xué)活動(dòng)中常借助的中介有：多媒體課件、多媒體計算機、電子白板、教學(xué)應答器等。

2 智能導師系統中的教學(xué)策略分析

智能導師系統教學(xué)策略的制定和選擇是根據學(xué)習者的認知水平和學(xué)習目標，提供適合學(xué)生學(xué)習風(fēng)格的學(xué)習資料，實(shí)現個(gè)性化教學(xué)的目標。大多數的智能導師系統具備三類(lèi)智能技術(shù)：課程排序、智能解決方案分析和問(wèn)題解決支持 ^[8]。其教學(xué)策略也從這三方面入手：一是根據學(xué)習者的學(xué)習習慣，幫助學(xué)習者找到適合自己的“最佳學(xué)習路徑”；二是根據學(xué)習者的回答具體分析學(xué)生錯 誤原因；三是在學(xué)生解決問(wèn)題時(shí)給出智能幫助，如給出提示、反饋等。

2.1 問(wèn)答型教學(xué)策略

問(wèn)答型教學(xué)策略是指只包括問(wèn)題的提問(wèn)和回答，沒(méi)有根據學(xué)習者的學(xué)習情況進(jìn)行一步步誘導。此類(lèi)的智能導師系統只是從數據庫的角度出發(fā)，為學(xué)生提供海量的學(xué)習資源，通過(guò)一問(wèn)一答的形式（學(xué)習者從搜索框輸入問(wèn)題，系統對數據進(jìn)行分析處理，從數據庫中匹配目標答案直接反饋的學(xué)習者）^[8]。

規范性智能導師（NORMIT）：該智能導師系統是基于一個(gè)網(wǎng)絡(luò )的系統，它的目的是教會(huì )學(xué)生如何運用系統查詢(xún)自己所需要的知識 ^[6]。貝葉斯智能導學(xué)系統（BITS）：是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò )的 ITS，主要的功能是教學(xué)習者學(xué)會(huì )編程。它主要是為學(xué)生提供幫助，確保學(xué)生能夠輕松瀏覽在線(xiàn)的學(xué)習資料。為了進(jìn)一步提高學(xué)習目標，海量的數據產(chǎn)生了相關(guān)的學(xué)習序列。這些順序便于學(xué)習者更容易選擇出他們所需要的學(xué)習概念 ^[6]。

2.2 預期定制式教學(xué)策略

預期定制式教學(xué)策略是針對學(xué)習者在學(xué)習過(guò)程中可能出現的一切情況提前預設好答案，可以根據學(xué)習者的問(wèn)題自動(dòng)匹配答案給予及時(shí)的反饋，并根據學(xué)生對于問(wèn)題的掌握情況隨時(shí)調整對話(huà)內容，引導學(xué)習者不斷建構自己的知識體系。

AutoTutor 是一種基于自然語(yǔ)言的智能導師系統，它使用預期 - 誤解定制式 ^[5] 對話(huà)。智能導學(xué)系統通過(guò)多輪的對話(huà)引導學(xué)習者總結出自己滿(mǎn)意的答案，在每輪對話(huà)中，系統將學(xué)生對問(wèn)題的回答分別和預期答案和誤解進(jìn)行對比，并根據分析情況給予學(xué)生不同的反饋，為學(xué)習者下一輪對話(huà)提供材料。系統會(huì )根據學(xué)生答案匹配百分比，與預期答案和誤解進(jìn)行比較，當學(xué)習者答案與預期答案匹配時(shí)，系統會(huì )根據匹配情況對學(xué)習者給予鼓勵、給學(xué)習者提供暗示或給學(xué)習者提供提示。當學(xué)習者對答案產(chǎn)生誤解時(shí)，系統會(huì )對學(xué)習者進(jìn)行暗示，然后進(jìn)一步的為學(xué)習者提供提示引導出答案。

AutoTutor 每一步的對話(huà)由三個(gè)部分組成：簡(jiǎn)短反饋、鋪墊和啟發(fā)式提問(wèn)。例如，你回答的真棒—簡(jiǎn)短反饋；通過(guò)這個(gè)知識我們能得到什么啟示嗎？—鋪墊；你從這件事學(xué)到了什么？—啟發(fā)式提問(wèn)。AutoTutor 中每一步提出問(wèn)題，都是根據學(xué)生的表現動(dòng)態(tài)選擇的，在這個(gè)對話(huà)過(guò)程中，AutoTutor 會(huì )把教學(xué)目標分割成若干小目標，分階段告訴學(xué)習者階段性答案。在這個(gè)過(guò)程中，當學(xué)生有問(wèn)題，教師會(huì )立即做出解答；當學(xué)生出現誤解時(shí)，教師會(huì )進(jìn)行糾正以及給出提示。

2.3 協(xié)作合作學(xué)習教學(xué)策略

協(xié)作合作學(xué)習教學(xué)策略是指運用系統模擬

實(shí)際學(xué)習場(chǎng)景中教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的交流協(xié)作，目的是在學(xué)生學(xué)習過(guò)程中，充當人類(lèi)教師的幫手，促進(jìn)和指導學(xué)習過(guò)程，增加學(xué)生之間的教育互動(dòng)。

Agent教學(xué)代理的教學(xué)流程是一種合作學(xué)習的形式，幫助學(xué)習者完成日常的學(xué)習任務(wù)，可以在程序中充當導師和顧問(wèn)，解答學(xué)生的各種難題，給出個(gè)性化的解釋 ^[7]。 例如，表 1 教學(xué)代理支持的合作學(xué)習系統的交流圖。

通過(guò)分析 Agent 教學(xué)代理的工作流程，了解協(xié)作合作學(xué)習需要了解共同的符合每個(gè)成員需求的學(xué)習目標，從共同的學(xué)習目標出發(fā)，制定適合學(xué)習者、教學(xué)者的教學(xué)策略，教學(xué)代理也會(huì )根據教學(xué)策略及時(shí)改變教學(xué)方式。

2.4 情感教學(xué)策略

情感教學(xué)策略以梅耶（Mayer, 2005）的多媒體學(xué)習認知理論為基礎，通過(guò)教學(xué)代理表達擬人化的情感，教學(xué)代理要能夠識別、理解、表達、反饋學(xué)習者的情感，實(shí)現人機之間的個(gè)性化交互 ^[11]。

情感導學(xué)系統（ATS）是將情感教學(xué)策略融入到智能教學(xué)系統之中，能夠根據學(xué)習者的認知水平、情緒狀態(tài)、學(xué)習習慣和學(xué)習風(fēng)格等，提供具有人文關(guān)懷的個(gè)性化學(xué)習環(huán)境。情感導學(xué)系統的教學(xué)策略貫穿于教學(xué)、實(shí)踐和測試三個(gè)步驟之中，能夠充分的發(fā)揮導師、學(xué)伴以及顧問(wèn)的角色 ^[9]。

（1）教學(xué)。情感導學(xué)系統從導師的角度出發(fā)，一方面在課程的選擇上，為學(xué)習者呈現的教學(xué)資料和教學(xué)目標應該清晰明確；要根據學(xué)習者當前的知識水平提供合適的學(xué)習內容，并預留出“最近發(fā)展區”；為學(xué)習者提供機會(huì )參與到課程活動(dòng)中來(lái)。另一方面在教材的呈現方面，應該根據學(xué)習者的個(gè)性化特點(diǎn)提供不同的學(xué)習材料。最后，在教學(xué)過(guò)程中，應該讓學(xué)習者原有的知識與要現學(xué)的知識聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)習者通過(guò)自己的努力提高自己的認知水平。

（2）實(shí)踐。情感導學(xué)系統在學(xué)習者練習時(shí)，要鼓勵學(xué)習者從掌握基本知識點(diǎn)到掌握重難點(diǎn)知識過(guò)渡。例如，從低難度、高興趣的知識點(diǎn)著(zhù)手，逐漸過(guò)渡到難度高、不感興趣的知識點(diǎn)。同時(shí)，智能導學(xué)系統要根據學(xué)習者的知識水平匹配不同難度的任務(wù)，從而激發(fā)學(xué)習者的學(xué)習能力，對于學(xué)生回答問(wèn)題要給予獎勵，回答錯誤要給與提示和鼓勵，從而激發(fā)學(xué)習者的學(xué)習興趣。

（3）測試。在學(xué)習者進(jìn)行測試時(shí)，情感導學(xué)系統會(huì )提供不同難度的選項，根據學(xué)習者對于問(wèn)題的回答，給出不同的建議。當學(xué)習者表現好時(shí)，給予學(xué)習者的肯定，并鼓勵學(xué)習者繼續保持；當學(xué)習者沒(méi)有掌握學(xué)習內容時(shí)，要為學(xué)習者提供啟發(fā)性講解；對學(xué)習者表現不好時(shí)，應該給予學(xué)習者鼓勵和提示。

3 發(fā)展趨勢和展望

從傳統的智能導學(xué)系統只能簡(jiǎn)單的回答用戶(hù)的搜索問(wèn)題，到后來(lái)具有引導性導學(xué)系統的出現，后期情感導學(xué)系統的加入，讓智能導學(xué)系統的功能日益完善。隨著(zhù)新興教育技術(shù)的發(fā)展，智能到學(xué)習系統應該為學(xué)習者提供更深層次的學(xué)習，提供一種沉浸式學(xué)習環(huán)境?；谏衔慕虒W(xué)策略的例子，對于智能教學(xué)策略的設計提出了以下建議。

3.1 提供更具個(gè)性化的教學(xué)策略

智能導師系統應該在用戶(hù)開(kāi)展學(xué)習前，對學(xué)習者的認知水平、行為習慣、學(xué)習風(fēng)格進(jìn)行統計分析，設計符合學(xué)習者個(gè)性特點(diǎn)的教學(xué)策略，并根據學(xué)習者的學(xué)習狀態(tài)隨時(shí)進(jìn)行智能調整。但僅從這些方面了解學(xué)習者是不夠的，要時(shí)刻關(guān)注學(xué)習者的情緒狀態(tài)、學(xué)習者所在的社會(huì )環(huán)境的背景、家庭因素。影響學(xué)習者學(xué)習效率的不光只有自身因素，外部因素有時(shí)也會(huì )占據主要元素。要對影響學(xué)習者學(xué)習狀況的因素進(jìn)行全面分析，為學(xué)習者提供符合自身情況的個(gè)性化學(xué)習方案。

3.2 發(fā)揮學(xué)習者消極情緒的積極效果

智能導師系統應該像人類(lèi)教師一樣，可以通過(guò)學(xué)生情緒的變化及時(shí)了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度。已有的智能導師系統大多數關(guān)注學(xué)習者的積極情緒狀態(tài)和消極情緒狀態(tài)，很少有人關(guān)注學(xué)習者消極情緒的積極效果。通常情況下，學(xué)習者的消極情緒會(huì )影響學(xué)生的學(xué)習效果，需要教師出面調解學(xué)生的負面情緒。我們應該從學(xué)生者心理內部出發(fā)，分析產(chǎn)生消極情緒的因素，給學(xué)習者進(jìn)行心理疏導，讓其轉化為積極進(jìn)取的力量。

3.3 融入具身認知理念^[11] 

具身認知理念認為，生理體驗和心理狀態(tài)之間具有強烈的聯(lián)系，并且能夠相互激活。研究發(fā)現，概念、性格等知識具有具身特性，所以，智能導學(xué)系統界面的設計應該以學(xué)習者多進(jìn)行動(dòng)手操作，在實(shí)踐的過(guò)程中理解抽象的概念?？梢栽谙到y界面設計上，通過(guò)添加點(diǎn)擊按鈕、輸入文字答案或進(jìn)行答案的拖拽，讓學(xué)生參與到學(xué)習過(guò)程中來(lái)，通過(guò)動(dòng)手操作改變學(xué)生思維，進(jìn)而融入身體圖示，成為身體記憶的一部分，比被動(dòng)觀(guān)察下獲得更多的知識。

3.4 實(shí)現沉浸式立體化學(xué)習體驗

虛擬現實(shí)技術(shù)的發(fā)展在教育中的應用能夠提高學(xué)生的參與度和學(xué)習動(dòng)機，讓學(xué)生能夠近距離“接觸”課本上的歷史文物、地理風(fēng)貌，可以極大的調動(dòng)學(xué)習者的學(xué)習興趣。教學(xué)場(chǎng)景應該打破傳統的教室、學(xué)生、黑板的授課模式，改變單一的文本、圖形、音頻、視頻教學(xué)媒體形式，應為學(xué)習者提供具有沉浸式的立體化學(xué)習體驗。學(xué)習者能夠通過(guò)多元的教學(xué)場(chǎng)景，輕松、快樂(lè )地學(xué)習知識與技能。

4 結語(yǔ)

智能導師系統通過(guò)模擬教師的講課和輔助學(xué)習者學(xué)習，為在線(xiàn)學(xué)習者提供了有針對性、個(gè)性化的學(xué)習支持服務(wù)。本文通過(guò)分析目前智能導學(xué)系統中普遍存在的問(wèn)答型教學(xué)策略、預期定制式教學(xué)策略、協(xié)作合作學(xué)習教學(xué)策略和情感教學(xué)策略，敘述了智能教學(xué)系統是怎樣按照教學(xué)策略為學(xué)習者提供學(xué)習的。從上述分析可以預見(jiàn)，在新的理論指導下，以提供個(gè)性化的教學(xué)策略、發(fā)揮學(xué)習者消極情緒的積極效果、融入具身理念和實(shí)現沉浸式立體化學(xué)習體驗為基礎，借助人工智能技術(shù)和 5G 技術(shù) 不斷進(jìn)步實(shí)現人機協(xié)同學(xué)習，為未來(lái)智能導師系統的發(fā)展方向做個(gè)參考依據。

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(注：本文轉載自《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年8月期)