人机协同的敏捷教育建模及实践应用-《现代远程教育研究》(2021年4期).docx

龙源版权所有 人机协同的敏捷教育建模及实践应用作者：郑勤华 郭利明来源：《现代远程教育研究》2021年第04期 摘要：将教育理论模型转为可操作的数据模型是智能技术支持教与学变革的关键。多场景、多维度的教育教学要素主体的可测度问题是破解教育建模问题的重心，其与目前人工智能技术的局限共同决定了人机协同是教育建模的必然之路。人机协同的教育建模是一个敏捷的教育建模流程，是充分整合领域专家智慧与机器智能优势以构建教育模型的过程，重点在于将教育建模所需要的多方主体力量进行归一化统整，形成合力。其流程大致可以分为梳理建模目标、确定教育目标类型、选取指标或特征提取、调节参数、训练与建模、数据科学验证、真实教育场景可用性验证7个阶段。然而，以敏捷教育建模理念为指导，进而输出教育模型服务的过程中，还需解决连接领域专家和技术专家知识的“中间件”问题。鉴于此种思路，人机增强智能支持下的敏捷教育建模平台DMTS应运而生，旨在结合专家的领域知识、经验、理论和机器的数据、算法、算力优势，快速构建能真正理解教育场景的可解释教育模型，为微观个体学习、中观学校管理以及宏观区域教育治理提供科学且可操作的模型服务。实践表明，整合领域专家和机器学习的教育建模支撑技术体系，能夠为教育工作者和技术工作者搭建教育建模的生产系统，从而为我国教育领域人工智能技术的深层次应用提供支持和借鉴。 关键词：人工智能;人机协同;教育建模;教育模型;DMTS 中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1009-5195（2021）04-0043-08 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2021.04.005 基金项目：科技创新2030“新一代人工智能”重大项目“混合增强在线教育关键技术与系统研究”（2020AAA0108804）;北京师范大学2020—2021学年博一学科交叉基金项目“多模态数据支持的在线学习情感投入建模与应用研究”（BNUXKJC2004）。 作者简介：郑勤华，博士，教授，博士生导师，北京师范大学远程教育研究中心（北京 100875）;郭利明，博士研究生，北京师范大学远程教育研究中心（北京 100875）。 一、引言 随着我国经济和社会的持续快速发展，教育的变革与创新成为国家下一阶段发展的重中之重。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》把发展高质量教育纳入规划当中，提出要建设高质量教育体系（新华社，2021）。实际上，近年来一系列的政策文件都对高质量教育体系建设的多个维度进行了重要阐述，比如《深化新时代教育评价改革总体方案》提出“改进结果评价，强化过程评价，探索增值评价，健全综合评价，充分利用信息技术，提高教育评价的科学性、专业性、客观性”，同时改革党委和政府、学校、教师、学生以及用人的评价（新华社，2020）;《义务教育质量评价指南》提出义务教育质量评价包括县域、学校、学生三个层面，即县域义务教育质量评价、学校办学质量评价以及学生发展质量评价，三者紧紧围绕贯彻党的教育方针，以促进学生全面发展为目标，各有侧重、相互衔接、内在统一，构成完整的义务教育质量评价体系（教育部，2021）。显然，从国家颁布的重大政策文件中可以看出教育改革发展的方向，即当前我国教育改革的基本主线是促进公平和提高质量，未来教育改革的重心是建设高质量的教育体系（薛二勇等，2021）。而信息技术助力乃至部分引领该体系的建立，成为教育信息化领域的重大使命。2020年12月7日，国际人工智能与教育大会上，教育部部长陈宝生提出在应用新技术上着力，推动教育教学方法创新，探索运用新技术开展多元化、过程化评价（教育部，2020）。 建设高质量教育体系需要从质量观、质量标准、质量要素与质量指标等方面对教育教学的主体、过程以及结果要素进行清晰而准确的定位，并且这种定位要具有政策的指导性、理论的科学性、实践的可行性，方能真正支持高质量教育体系的构建。这是一项系统化的工程，需要研究者与实践者紧贴国家政策导向，选择适切教育理论，进而开展技术工程实践，最后输出教育服务，推动实现政策、理论、工程以及服务的一体化发展。这当中教育模型起着“中间桥梁”的重要作用，它将政策、理论与技术研发、实践服务进行衔接，使得概念、理论等能够在信息技术的支撑下转化成具体的可操作实践。 然而，虽然技术发展迅速，但由于目前人工智能的智能性还尚未达到理想的程度，再加上有些教育要素难以量化，甚至有些教育目标根本没有明确的评价规则（郑勤华等，2019）（如创新思维能力包含哪些维度？这些维度如何确定？各维度中包含哪些要素？），导致目前纯粹从数据科学和计算机科学的角度开展模型构建还存在一定困难。人工智能技术的教育应用，始于对学习者发展规律的认识，需要教育学、心理学、脑科学、系统科