2023數(shù)據(jù)和AI驅(qū)動的智慧教學(xué)設(shè)計指南-上海開放大學(xué)

SHANGHAIOPENUNIVERSITY數(shù)據(jù)和Al驅(qū)動的智慧教學(xué)設(shè)計指南O2023上海開放大學(xué)O2023聯(lián)合國教科文組織教育信息技術(shù)研究所編委會·聯(lián)合國教科文組織教育信息技術(shù)研究所(UNESCOIITE)●阿比林基督教大學(xué)(ACU)目錄 1.用于學(xué)習(xí)分析的人工智能(AlforLearningAnalytics) 62.用于學(xué)習(xí)工具的人工智能(AIforLearningTools) 7 8 8 9(1)引起注意 9(2)切身相關(guān) 99999 2.Objective:學(xué)習(xí)目標(biāo) 4.ParticipatoryLearning:參與式學(xué)習(xí) (1)課前準(zhǔn)備GetExcited 222、教師自我檢視 27 4《數(shù)據(jù)和AI驅(qū)動的智慧教學(xué)設(shè)計指南》旨在在OMO+HyFlex混合彈性教學(xué)研究的基境為實(shí)踐基礎(chǔ)，聚焦教師在直播教學(xué)中面臨的各類互動設(shè)計挑戰(zhàn)，探索進(jìn)一步優(yōu)化課程教學(xué)的策略、技巧與最佳實(shí)踐。本指南針對教學(xué)互動模式、數(shù)據(jù)驅(qū)動應(yīng)用、智慧教學(xué)環(huán)實(shí)踐與教學(xué)設(shè)計實(shí)驗(yàn)，總結(jié)提升課程教學(xué)效果的診斷方法與整改建議。最終協(xié)助教師將最新的技術(shù)進(jìn)步和意想不到的社會變革創(chuàng)造了一個大大提高教學(xué)效率發(fā)明新的工具，創(chuàng)新的教育工作者已經(jīng)開始設(shè)計新的教學(xué)方法。為了更好地支持這些開創(chuàng)性的努力，本指南通過與既定的學(xué)習(xí)理論、互動教學(xué)設(shè)計框架的聯(lián)系，為這些方法提供信息，并從現(xiàn)有的最美國高等教育信息化協(xié)會(EDUCAUSE)于2022年4月18日發(fā)布了《2022EDUCAUSEHorizonReport:TeachingandLearningEdition》,對現(xiàn)階段的高等教育發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析、反思，同時展望了未來教育發(fā)展新趨勢。相比于歷年的報告，今年的報告則更加關(guān)注在全球疫情的背景之下，教育持續(xù)性影響，及人工智能、數(shù)據(jù)分析、混合學(xué)習(xí)等模塊的新內(nèi)容和新發(fā)展。高等教育里的轉(zhuǎn)變?yōu)椤案沙掷m(xù)和基于數(shù)據(jù)的混合/在線教學(xué)模式”[1],并在人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的支持下，推動著隨著谷歌助手、ChatGPT、蘋果的Siri或亞馬遜的Alexa等智能虛擬助手的智能設(shè)備的不斷提升，我們?nèi)斯ぶ悄茉诮逃械氖褂貌粌H可以提高技術(shù)的能力，為學(xué)習(xí)者提供個性化的特需求進(jìn)行定制，而且可能很快將教師從日常的行政任務(wù)中解脫出來，使他們能夠更有效此外，借助人工智能技術(shù)，可以收集教學(xué)環(huán)境中的教學(xué)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析分析不僅可以用來為教師提供信息，改善他們的數(shù)字教學(xué)法，還可以用來為學(xué)生提供信息，提高他們的學(xué)習(xí)技能和行為。1、1、用于學(xué)習(xí)分析的人工智能分析既定學(xué)習(xí)理論有助于明確學(xué)習(xí)過程和動機(jī)，從而在已知理論基礎(chǔ)之上建立新的方法。從這一視角出發(fā)，從業(yè)者可以對學(xué)習(xí)者如何去接受新的方法，以及新方法有哪些必須通過設(shè)計去適應(yīng)的挑戰(zhàn)做出正確的預(yù)測。最重要的是，這種分析有助于揭示某個方法為何有效、差強(qiáng)人意或無效，從而提供可以改善學(xué)習(xí)體驗(yàn)的潛在解決方案。在本報告背景下，有兩種學(xué)習(xí)理論似乎最為適用：自我決定理論和ARCS動機(jī)理論。隨著各院校數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程的加速，更多院校轉(zhuǎn)向在線的或基于云的平隨著各院校數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程的加速，更多院校轉(zhuǎn)向在線的或基于云的平臺，學(xué)校數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲也同步擴(kuò)大。這些數(shù)據(jù)后續(xù)的深度利用則要求學(xué)校需同步擴(kuò)展人工智能技術(shù)和能力，對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度加工和分析。這將有助于推動決策，并不斷為學(xué)生創(chuàng)造自適應(yīng)和個性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。例如在教學(xué)過程中運(yùn)用人工智能工具，幫助教師對在線課程學(xué)習(xí)的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)監(jiān)測與分析，記錄和評估學(xué)生在課程期間的學(xué)習(xí)行為和各學(xué)習(xí)活動的參與情況等，必要時還能及時地給予學(xué)生個性化的指導(dǎo)與干預(yù)；也可以在課程結(jié)束后有效地反映學(xué)習(xí)成果，并對學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、參與學(xué)習(xí)模式1、自我決定理論1、自我決定理論自我決定理論是由美國心理學(xué)家Deci和Ryan等人在80年代提出的一個動機(jī)理論，他們認(rèn)為人是積極的有機(jī)體，且具有先天的心理成長和發(fā)展?jié)撃?，并受到?nèi)在(自我導(dǎo)向)動機(jī)和外在(非自我導(dǎo)向)動機(jī)的激勵。例如，一個人可能會去做一些他們通常不會做的外在影響，如經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償來完成任務(wù)內(nèi)在的動機(jī)是自愿地做某件事，因?yàn)橐粋€人覺得它很愉快，或者因?yàn)樗麄冋J(rèn)為它有助于讓世界變得更美好。因此，Deci和Ryan認(rèn)為人類有三種基本的心理需要可以積極地影響人類的內(nèi)在動機(jī)，分別是勝任(competence)需要，自主(autonomy)需要和歸屬(relatedness)需要。勝任需要是指個人感覺到自己是能勝任的、有能力的；自主需要是一種控制感，感覺自己所做行為是出于自愿、可由自己決定的；歸屬需要意味著他們所做的工作對他人很重要，指的是自己可與他人建立愉快的人際關(guān)系、擁有隸屬于某一群體的安全感。Deci和Ryan認(rèn)為以上三種需要是相互聯(lián)系、作用的，并且在獲得滿足后個體才能產(chǎn)生真正的自我調(diào)節(jié)，并因此自主地決定想要從事的行為[2]。同時，自我決定理論被證實(shí)可以用來解釋教育教學(xué)中學(xué)生的學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)成就思維靈活性、創(chuàng)造力和信息處理積極性等),二是教師的自主支持與學(xué)習(xí)績效的關(guān)系，三是目標(biāo)內(nèi)容對學(xué)習(xí)績效的影響(學(xué)習(xí)持續(xù)性、學(xué)習(xí)成績、幸福感、概念學(xué)習(xí)和機(jī)械記憶等)。將自我決定理論應(yīng)用于教學(xué)場景中時，可以推測當(dāng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)互動是有自信的、有一定控制感的時候，且對于所在班級體有歸屬情感時，便更有可能進(jìn)行主動學(xué)習(xí)，展現(xiàn)更多的學(xué)習(xí)互動行為。2、2、用于學(xué)習(xí)工具的人工智能塑造起良好的學(xué)習(xí)行為，并且不斷促進(jìn)學(xué)生與學(xué)習(xí)工具產(chǎn)生長久的互動。此時，人工智能就不僅僅作為分析和理解數(shù)據(jù)的工具，也可以為學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中提供持續(xù)的陪伴和幫助，真正努力去營造以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。人工智能可以在課程中提供反饋，并根據(jù)教師的指導(dǎo)或提前設(shè)置好的課程目標(biāo)提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)建議，為學(xué)生提供定制化的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和途徑。同時教師可能也會從中受益，有了人工智能工具的參與，也使得教師可以有更多的時間專注處理更高層次的事宜，或者將注意力放在需要額外支持及輔導(dǎo)的個別學(xué)生身上。甚至隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)等技術(shù)不斷發(fā)展，人工智能還可以為師生提供更加情景化的學(xué)習(xí)情境和真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，進(jìn)一步幫助教學(xué)展開，改善展開為Attention(注意)、Rel(1)引起注意(2)切身相關(guān)(3)建立信心(4)獲得滿足ARCS動機(jī)模式的教學(xué)設(shè)計技巧整理(表1)[3]。感官的吸引(不同音調(diào)、色彩、畫面)(學(xué)生日常事物、常用語言)(評分標(biāo)準(zhǔn)、他人成功案例)(運(yùn)用所學(xué)、發(fā)揮專長)(詢問、學(xué)生提問、難度)(告知大綱、目標(biāo)、相關(guān)性)(進(jìn)度、目標(biāo)、內(nèi)容、評價)(表揚(yáng)肯定、獎品獎狀)(媒體、教學(xué)(學(xué)習(xí)目的、(強(qiáng)調(diào)努力、(公平獎賞、方法、環(huán)境)環(huán)境、習(xí)慣)適性給指導(dǎo))平均指導(dǎo))基于自我決定理論與ARCS動機(jī)理論的內(nèi)容與結(jié)論，教師可以利用以上研究理論結(jié)合自身教生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)和學(xué)習(xí)興趣，并在此扎實(shí)的理論基礎(chǔ)上運(yùn)用先進(jìn)科技、智能教學(xué)工具改善學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在學(xué)習(xí)過程中，人工智能等應(yīng)用可在課前、課中、課后各環(huán)節(jié)扮演不同角色，全面幫助學(xué)生提升人工智能與學(xué)習(xí)理論該用什么方式做有效結(jié)合呢?本文的下一節(jié)將介紹在人工智能增強(qiáng)學(xué)習(xí)環(huán)境程的設(shè)計模型BOPPPS?；有越虒W(xué)流程BOPPPS的設(shè)計模型最早由DouglasKerr教授于1978年所提出，因其簡潔明了，容易上手操作，因此被廣泛應(yīng)用于教授一線教師教學(xué)設(shè)計的核心技能。BOPPPS是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，也是教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計及課堂組織教學(xué)的一種有效模式，它采用小節(jié)的分段學(xué)習(xí)，使學(xué)生的專注力能夠持續(xù)[5]。目前該模型已經(jīng)被全世界超過33個國家引進(jìn)采用，在全球超過100所大學(xué)和產(chǎn)業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)所推崇，其應(yīng)用實(shí)踐表明BOPPPS是一個有效果、有效率、有效益的能夠促進(jìn)學(xué)生積極參與課堂學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。BOPPPS包含6大元素：Bridge-in(B)、Objective(O)、Pre-Assessment(P)Participator(P)、Post-Assessment(P)、Summary(S)。分項(xiàng)內(nèi)涵說明如下： ·新聞時事與報道·驚人數(shù)據(jù)與真相·有趣音視頻圖片·真實(shí)經(jīng)驗(yàn)與故事(1)數(shù)量大約2-4個，使用動詞開頭(例如：記憶、理解、應(yīng)用、分析、創(chuàng)造)且需可達(dá)成、可被評估。 Objective學(xué)習(xí)目標(biāo)@質(zhì)一津·與學(xué)生問答前次課堂重點(diǎn)·學(xué)生分享對于主題的理解·測驗(yàn)學(xué)生課前預(yù)習(xí)成果·檢視并反饋?zhàn)鳂I(yè)/測驗(yàn)結(jié)果◆執(zhí)行方法：可運(yùn)用小組討論、腦力激蕩(頭腦風(fēng)暴)、辯論、實(shí)操練習(xí)、情境模擬與角色扮演，或是提 ParticipatoryLearning參與式學(xué)習(xí)幾乎100%線上A.知識理解型：多項(xiàng)選擇題、是非題、簡答題、填空題等B.應(yīng)用分析型：解讀短文撰寫、情境分析、問題解決作業(yè)等C.技能操作型：檢查表、成果展示、評定量表等D.態(tài)度價值型：態(tài)度量表、心得短文、反思札記等 一聊天框此教學(xué)設(shè)計指南目的在于提供運(yùn)用人工智能能力促進(jìn)教學(xué)設(shè)計的參考，不限制教師實(shí)際教學(xué)的設(shè)計和方法，教學(xué)實(shí)施者與輔助者可根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求選取合適恰當(dāng)?shù)牟糠謶?yīng)用到教師實(shí)際課程教學(xué)中。通過教師有意識地運(yùn)用信息技術(shù)，在課前、課中、課后輔助教師開展教學(xué)工作，同步采集、分析教師和學(xué)生的過程性學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)結(jié)果，便于評估教學(xué)設(shè)計效果，及時給予教師反饋，引發(fā)反思，促進(jìn)形成可持續(xù)發(fā)展閉環(huán)。1)教學(xué)設(shè)計原則原則一：根據(jù)學(xué)生課堂中的真實(shí)情況實(shí)時調(diào)整教學(xué)設(shè)計課⑥課后(05月10日1國>Q素4圖1數(shù)據(jù)資訊看板0正的的直捆直擂白口+口w2口圖2課前教師一站式備課胸外心臟按壓30次2)教學(xué)實(shí)踐案例技術(shù)應(yīng)用1.課前熱身(班級微信群):頻、案例等);2.推送預(yù)習(xí)資源。借助電腦、智能手機(jī)、平板等，通過教學(xué)平臺、微信等形式推送相關(guān)課2、課中沉浸GetEngaged:保證師生沉浸在課堂互動、學(xué)習(xí)活動中1)教學(xué)設(shè)計原則原則一：通過生生相互活動促進(jìn)整體的互動參與行為◆根據(jù)教師風(fēng)格與學(xué)生特質(zhì)，可以利用選用聊天框、選人、測驗(yàn)、投票引發(fā)互動參與行為◆運(yùn)用分組方式，促進(jìn)生生相互學(xué)習(xí)，并設(shè)計同儕互評反饋環(huán)節(jié)教師在課中環(huán)節(jié)可以依據(jù)課程內(nèi)容安排、授課風(fēng)格、學(xué)生情況等，利用平臺課中各類互動工具進(jìn)行師生互動，積極調(diào)動學(xué)生參與課堂的積極性，挑選合適的互動工具與學(xué)生交流。同時也可以選擇設(shè)置分組學(xué)習(xí)，促進(jìn)生生互動，有利于促進(jìn)小組間、學(xué)生間相互學(xué)習(xí)。(圖4)原則二：通過及時報告了解學(xué)生的行為◆在課堂教學(xué)的空檔查看直播課堂報告、考勤統(tǒng)計等，即時掌握學(xué)生參與狀況教師在課堂教學(xué)過程當(dāng)中，還需有意識地利用平臺對課中教學(xué)數(shù)據(jù)的收集和分析，在互動間隙實(shí)時關(guān)注學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況，適當(dāng)?shù)赜^看課堂學(xué)習(xí)報告(圖5)。這個步驟不僅可以幫助教師及時了解學(xué)生狀態(tài)，還可以指導(dǎo)教師及時調(diào)整課堂學(xué)習(xí)的設(shè)計，例如在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，教師可以能需要考慮現(xiàn)階段是否需要加入額外一輪的互動以調(diào)動大家的積極性，或是需要在課堂互動中對不太積極的同學(xué)做出額外的關(guān)注等等。"公共部門人力資源管理“直播課(09月02日)"公共部門人力資源管理“直播課(09月02日)老師：流直間：2022-09-02190000-2022-09-02202900東東校0/1998一分校2)教學(xué)實(shí)踐案例案例一：eaea者師助手<打卡詳借…8工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用11代宋開代宋00A@圖6利用平臺+QQ展開互動<18機(jī)(71)機(jī)械制圖，英語-14日中午12234月14日中午1246案例二案例二：回看時長與圖8直播課統(tǒng)計報告圖8直播課統(tǒng)計報告1)教學(xué)設(shè)計原則注意觀察各類數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，如學(xué)生活動參與率、課程完課率、滿意度的相關(guān)性，并注意數(shù)據(jù)記錄情況與教師直記錄等等都可以作為評價的一部分，將量化與質(zhì)化的資料相結(jié)合，相輔相成給出全面的學(xué)習(xí)評價。數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用全部題型題目數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用全部題型題目題型答對次數(shù)答錯次數(shù)操作設(shè)關(guān)溪模式R(XYZ),已..單選題關(guān)T視南，下列說法借識.單達(dá)題00足數(shù)據(jù)方緊統(tǒng)的核心.單選題0在教學(xué)管理系統(tǒng)中，一名中選預(yù)0限制具一列的取仙范衛(wèi)，中選題0關(guān)于存儲過程與觸發(fā)器，中選題已知學(xué)生衣student(sld.中選題0直詢專業(yè)為軟件工程‘或中選題0圖10學(xué)生錯題分析報表當(dāng)前在線、課后報告(總校)、課后報告(分校)圖9學(xué)生課后報告容的側(cè)重點(diǎn)(圖10),同時更好幫助教師進(jìn)行評估和反思。再借助人工智能的能力，了解學(xué)生在課后對直播視頻回■10月19日■11月2日2.教學(xué)環(huán)境應(yīng)用—10月19日——11月2日圖11學(xué)生評教 3-4.我會利用學(xué)習(xí)任務(wù)(例如寫作業(yè))回顧自己的學(xué)習(xí)狀況圖12學(xué)生學(xué)習(xí)參與度視頻資源→重點(diǎn)復(fù)習(xí)協(xié)作互動討論圖13《工商企業(yè)經(jīng)營管理》課程整體教學(xué)流程本部分為教師提供檢視自身教學(xué)設(shè)計的對照表格(表3),教師可根據(jù)教學(xué)流程中的不同環(huán)節(jié)、不同指標(biāo)有針指標(biāo)類別教學(xué)流程設(shè)計課程開始時通過生活場景、時事新聞等素材，用回顧舊知識或分享新知識等方深化學(xué)習(xí)總結(jié)教學(xué)重點(diǎn)，并引出后