2023中国教育技术研究前沿与热点年度报告

2023年是全面贯彻党的二十大精神的开局之年,教育技术领域全力思考和回答“教育强国、技术何为”的时代命题。中国教育技术研究脉络清晰,紧紧锚定党和国家重大战略需求,牢牢把握中国式教育现代化这一根本指针,从教育数字化转型中汲取发展动力,以新课标实施与教育评价改革为研究的关键着力点,依托国家智慧教育公共服务平台的建设与应用探索出了现实研究路径,并突出了振兴乡村教育、助推教育公平与高质量发展这一时代责任。2024年,中国教育技术研究将继续牢牢把握新一轮科技革命和产业变革新机遇,坚持“以人为本”的基础理论引导,坚持深化落实国家教育数字化战略,坚持推动终身学习的中国方案,助力教育改革的深水突围,为中国式教育现代化贡献智慧力量。

可解释性人工智能有助于提升自适应学习的学习效果吗?——基于29项实验与准实验的元分析

当前,以数据驱动为基础的自适应学习技术在教育领域展现出了巨大的潜力,然而其不透明的“黑箱”属性引发了教育研究者和实践者的普遍担忧。可解释性人工智能被认为有潜力在自适应学习情境中帮助学习者理解干预决策,从而提升学习成效,但其在教育应用中的实践效果存在争议。为此,文章采用元分析方法,对29项实证研究的66个效应量进行分析,发现可解释性人工智能对自适应学习的学习效果的提升为中等程度,其中对学习者认知和元认知维度的影响更大;可解释性人工智能的促进作用因受到解释设计、呈现设计、实验设计的影响而存在差异。基于研究结果,文章提出未来的自适应学习干预应坚持以学习者为中心,注重学习干预解释的互动性、可读性和边界性等启示,以促进可解释性人工智能在教育领域的深度应用。

基于教育数据挖掘的学习行为和学业成就分析——以北京大学某门慕课为例

采用数据挖掘技术,对北京大学在Coursera平台开设的某门慕课的学习者行为数据进行深入分析。研究发现:总体而言,学员对课程任务的参与度高于讨论区。学员可以聚类为“杰出型”“浏览型”“消极型”三簇特征群体。在线时长、小测成绩、浏览网页频次等是影响完课学员最终成绩的关键因素。基于此,针对慕课教学设计提出若干建议,如:设置奖励机制以增强课程互动性、提供个性化的课程设置、调整小测的频次和难度以发挥小测的促学作用、增加课程笔记等功能来提高学员浏览网页的频率和效果等。这些措施有助于提高学员的学习效果和满意度,进而优化慕课教学。

从情绪共情到认知共情——智能教学系统中的人机共情研究反思

为了促进学生在学习过程中保持积极的学习情绪和长久的学习动机,在智能教学系统的设计中要高度重视人机之间的情感交互,即人机共情。本研究定义智能教学系统中的人机共情为:能够识别学习者情感并给予反馈,使得学习者感知到自己的情感被智能教学系统所理解,并保持较强的学习动机。该定义与人类共情的定义类似,既突出了情绪共情,也突出了认知共情。根据相关文献综述,当前关于智能教学系统情感方面的研究大多集中于情感识别方面,对共情策略的研究也仅仅停留在浅层。因此,本研究设计了一套考虑学生不同情感状态的人机共情策略框架,并对未来智能教学系统中的人机共情研究方向提出了建议。

人工智能与教育:机遇、挑战与对策

人工智能技术在最近十年取得了举世瞩目的成就,表现在知识工程、数据挖掘、模式识别、自然语言处理、智能机器、专家系统、自动程序设计、艺术创作等八个方面。这些方面的突破性进展为教育发展和变革提供了动力,在教育的宏观、中观和微观三个层面,在教、学、评、测等教育系统的各个环节,人工智能技术都发挥了重要作用。人工智能技术的迅猛发展对教育也带来了极大挑战,主要表现在影响教育机构的毕业生市场、教学评价方式和学生学习方式上。为了应对人工智能技术的挑战,充分利用其正面影响,本文提出要调整高校专业设置、适应劳动力市场的变化,改革教学评价方式和内容,研发和部署人工智能技术的教育应用,引导学生合理、合法使用人工智能技术。

基于大数据挖掘的智能评测和辅导系统设计

人工智能技术在学生评价改革和减负增效中可以发挥重要作用。基于现代教育评价理论、智能教学系统相关研究成果、最近发展区理论和波利亚数学解题思想,我们综合采用大数据挖掘、自然语言处理、多通道人机交互等人工智能技术,设计了一个基于网络的学生智能评测和辅导系统,并以初中数学的勾股定理知识点为例,编程实现了一个数学智能测评和辅导系统MIATS,其功能主要包括:在线大数据挖掘、适应性智能评测、基于前测结果的智能辅导、基于前测和智能辅导的后测、螺旋式上升的评测和辅导一体化。基于MIATS的初步测评结果表明,该系统能够给每个学生提供内容和时间都不同的个性化测试和辅导,其对学生的评测结果等同于所有学生内容和时间都完全一样的传统测试方法的结果,对学生的辅导效果也比较显著。

智能评测和辅导系统助力学生评价改革和减负增效

为了验证人工智能技术在贯彻落实中央出台的多个关于中小学生学业评价改革和减负增效的政策文件中的作用,文章首先分析了宏观政策在常规学校和班级环境下贯彻实施面临的困境,指出智能评测和教学系统有助于解决现存的实施难题;然后基于在线学习系统的大规模学生学习数据,开发了一个数学智能评测和辅导系统MIATS,在对学生个性化评测的基础上,能对学生进行引导型的个性化辅导。通过在一所中学的准实验研究验证该系统对学生数学学习的促进作用;对所收集的实验数据的分析证明了该系统对减轻作业负担、增强学习效果起到非常显著的促进作用,是实现增值评价、测学结合、以测促学的有效手段。文章为智能评测和辅导系统助力落实学业评价改革和减负增效等宏观政策提供了参考和借鉴。

应用大语言模型快速有效分析教育访谈文本

教育科学研究中经常采用访谈调查法,通过对访谈文本进行内容分析以满足研究的需要,传统的访谈文本分析依赖人工逐一编码和标注,费时费力。而大语言模型因其强大的自然语言处理能力,为自动化处理教育访谈文本提供一种新的可能。基于以某创客教育项目为主题的学生访谈文本内容,利用大语言模型对初始访谈文本进行预处理、提炼摘要式总结,归纳出一套针对教育访谈文本处理的提示词框架。研究结果表明,应用大语言模型自动化处理教育访谈文本不仅可行,而且快速有效;提出的提示词框架可以生成一份基于初始访谈文本,简明扼要、主题清晰、信息要素齐全的高质量摘要式总结。

智能教学系统和手机的常态化课程整合及其效果研究

具有联网和多媒体功能的智能手机已经在我国大学生中普及,而词汇学习仍然是外语学习中重要而又困难的一个环节。我们将智能教学系统整合到某高校一学年的大学英语课程教学中,在学生自愿参加的前提下,让学生借助手机同步学习和练习所要求的单元词汇。该校13个教学班的学生参加了这次自然实验。根据学生参加系统内活动的情况将学生分为实验组和对照组,两组在活动频次、总分和均分上都表现出显著差异。通过分析学生在实验前的考试成绩、实验中两个学期的期末成绩,发现:实验前两组学生英语考试成绩无显著差异,随着常态化应用的展开,实验组学生的学业表现逐渐高于对照组,实验结束时差异显著。以在线学习活动指数(OLAI)来衡量实验组学生词汇的学习效果,发现其不仅在整体词汇水平维度上逐步提高,而且在词汇掌握的质量(即组织能力或者深度)和速度(即自动性或者流利度)两个维度上均有显著进步,且速度维度保持连续上升状态。本研究结果表明,智能教学系统和手机的长期常态化课程整合不仅提高了学生整体词汇维度、速度和质量维度的水平,而且改善了学生在常规考试中的表现,增强了学生的听力。

数学智能教学系统构建特点、策略与评估——基于WoS的文献计量分析与梳理

《义务教育数学课程标准(2022年版)》中指出,数学教育要促进信息技术和数学课程的融合,而智能教学系统是人工智能辅助教育的重要应用,其特点在数学教学领域受到了广泛的关注。然而,如何构建符合数学特征的智能教学系统?数学智能教学系统的设计应当关注哪些方面?如何评估数学智能教学系统的效果?当前,研究者仍未能构建出一个统一的框架。本文基于Wo S数据库对数学智能教学系统研究进行计量分析,构建了数学智能教学系统的实证研究分析框架进行文献的梳理,并基于梳理结果总结智能教学系统辅助数学学习的研究特点和未来发展趋势,为数学智能教学系统的框架设计提供参考。

双重身份学生自适应学习模型的构建与实证研究

如今,自适应学习已成为推动个性化教育实践落地的抓手,然而目前自适应学习模型研究对促进双重身份学生的个性化学习关注有限。基于此,文章以双重身份学生的典型代表——体育生为例,构建了基于智能教学系统的双重身份学生自适应学习模型,并提出实际应用流程,以便促进其落地实践。在此基础上,文章针对某体校体育生群体进行实证研究,通过对调查问卷、访谈数据和日志数据的分析,发现所提出的自适应学习模型能够在不影响运动动机的情况下显著提升学生的学业动机,由此证实了模型的有效性,并剖析了该模型四模块设计对实验结果的影响。文章通过研究,旨在为未来的社会性自适应学习模型设计提供参考。

从聊天机器人到单词测试和课程管理——“希赛可”智能英语教学系统的进一步研发

智能英语教学系统因为能提供及时灵活的反馈和积极的学习者激励等特点,在现代英语教与学中发挥着重要的作用。笔者在通过对国内外智能英语教学系统的研究和对国内英语教学需求分析的基础上,以建构主义、行为主义和情境学习等理论为指导,多年来持续对"希赛可"系统进行了设计和开发,在原来提供对话练习的聊天机器人的基础上,增加了英语词汇的智能测试功能,以及课程管理功能,使其能够更好地服务于我国中学英语教学的需求。

教师信息素养影响的定量分析——以北京市中小学信息技术教师信息素养调查为例

为了解北京市中小学信息技术教师信息素养现状,为政府管理部门提供决策依据,我们于2006年进行了北京市中小学信息技术教师信息素养调查。通过对这次调查数据的分析可以看出:北京市信息技术教师的信息素养水平较高,在区县分布上也较为均衡。通过定量的相关性分析,我们发现:年龄、教龄和是否承担学校电子教学资源开发与管理工作是影响受调查教师信息素养的三个主要因素。

人工智能赋能教育与学习

近年来,人工智能(AI)的迅速发展和广泛应用已引起了我国政府的高度重视,也受到了教育界的极大关注。从教育的本质特征和人工智能的研究领域来分析人工智能与教育的关系,可以发现:教育是提高人的自然智能的过程和系统;人工智能是在机器上实现的教育。并且大量国内外权威期刊的文献分析也表明,人工智能技术在教育领域的应用与传统教学方法相比,具有比较显著的正面影响。人工智能必将对人类的教育与学习方式产生重大影响。

人工智能与教育的辩证关系

人工智能技术在最近几年的迅速发展,使得人们对人工智能在教育领域的应用充满了乐观情绪,不少人认为人工智能可以解决教育的所有问题。文章从教育的本质和人工智能的研究领域出发,指出人工智能是在机器上实现的教育,但其实际效果已经超越了教育本身。人工智能应用在教育上会对教育产生正面的促进作用,但是在破解教育难题方面还有大量工作要做。人工智能的突出成就和广泛应用会造成大量劳动者失业,其实质是高智识人群在不断剥夺低智识人群的工作机会和权利,会对作为教育产出的毕业生在求职市场上增加更加强大的竞争对手,进而对受教育者的学习动机和教育目的造成负面影响,引起社会发展失衡和不稳定。建议在大力通过人工智能技术促进教育发展和产业转型的同时,应该统筹规划、全面布局、均衡发展,尽量保障所有教育系统的产出——形态各异的毕业生都能找到合适的工作。

国外人工智能教育应用最新热点问题探讨

本文通过典型案例法和文献计量法,分析近三年来(即从2007年初到2009年底),国外人工智能教育应用研究的最新进展。典型案例法表明,一个成效显著的语言和文化智能教学系统综合运用了自然语言处理、智能代理等人工智能技术。文献计量法结果则显示,智能代理和自然语言处理是人工智能教育应用中出现频次最多的两个关键词。殊途同归,特殊案例和普遍性的文本分析结合起来,可以发现,自然语言处理、智能代理等是近三年来人工智能教育应用国际研究中应用最多的技术,也是最为关注的问题。

适应性和个性化学习系统研究前沿——与国际著名教育技术专家金书轲教授对话

适应性和个性化学习系统是近几年来教育技术研究和应用领域的热点问题之一。电子化学习不仅发生在课堂上,还发生在课堂之外的工作单位、休息场所及旅途中。在网络和泛在学习环境中,如何自动识别学习者的特性和学习风格,为之提供适当的内容、练习和指导,减轻教师和助教的工作负担,是适应化和个性化学习研究的主要问题之一。认知科学和心理学领域的最新研究成果,为这项研究奠定了理论基础和模型,泛在计算等则在网络技术的基础上,为这项研究提供了新的技术支撑。金书轲(Kinshuk)教授是目前国际上知名的年轻教育技术专家之一,他任加拿大阿萨巴斯卡大学(Athabasca University)计算机和信息系统学院院长,适应性和个性化系统工业教席教授。他是SSCI索引源期刊《教育技术与社会》(Journal of Educational Technology & Society)的创办人和主编,国际电气电子工程师协会(IEEE)学习技术专业委员会(Technical Committee on Learning Technology)创始人和主席,主持和参与了众多大规模的适应性教育环境方面的研究项目,在国际知名刊物、会议和书籍著作中发表了230多篇研究论文。他发起、组织了学习技术方面的很多国际性的学术会议和工作坊,比如IEEE高级学习技术国际会议(ICALT),无线、移动和泛在学习技术(WMUTE)等等。本刊组织国内相关领域的研究者与其对话,探讨了适应性和个性化学习系统研究的前沿问题。

人工智能助力教育均衡发展--以个性化在线教学系统对随迁子女的有效辅导为例

随迁子女的教育问题是一个重要但复杂的社会问题。不同于以往从宏观视角进行的研究,该文以某初中10名随迁子女使用智能教学系统进行学习的个案为例,通过对学生和家长的深度访谈,探究在日常的教学层面这一特殊群体所遇到的排斥问题,以及人工智能技术如何在一定程度上解决这些问题。访谈发现:家庭有限的经济能力和学校有限的师资阻碍随迁子女获取优质教育资源,班级成员构成的复杂性和沉默的师生交流更加剧了他们所受到的排斥。对于这些主动的、希望改变自己命运的学习者来说,各种以低成本、高性能的独特优势出现在日常情境中的技术产品,成为了其改变现状、向上流动的抓手。智能教学系统以其个性化的教学模式、独特的师生交流方式和低廉的价格在一定程度上解决了随迁子女所面临的问题。

平板电脑在中小学英语课堂教学中的应用探究——基于6个省市9节中小学英语课程视频的分析

文章采取课堂视频分析法,以来自6个省市的9节中小学英语课程视频为研究对象,分析了平板电脑应用于中小学英语课堂教学中的主要功能,发现:每节课平板电脑各功能应用的平均时长为12分38秒,约占每节课时长(按50分钟计算)的1/4,可以有效避免长时间使用平板电脑对学生视力造成的负面影响;在9节中小学英语课程视频中,平板电脑各功能单独应用的次数从多到少依次为演示、检测、做题和拍录。基于此,文章概括了平板电脑应用于中小学英语课堂教学中的优势和不足,并针对管理部门、研发机构和英语教师三个群体分别提出了相应的建议,以期促进平板电脑与课堂教学的深度融合和常态应用、实现课堂教学的高效公平。

高性价比的便携式智能电子学伴及其在传统教室的应用探讨

价格低廉、轻便易带、功能强大、配备了智能教学系统的平板电脑具备成为各级各类学生的虚拟电子学习伙伴的潜能:不仅可以安装与课本教材配套的多媒体电子书籍,供学生阅读学习,还可以主动地给学生出题目、改作业、提出学习建议,甚至与学生玩教育游戏。因此,本文使用电子学伴的概念来代替常用的电子书包的说法。在传统教室中,在装配了课程管理系统的教师机和路由器构成的无线网络的支持和引导下,每个学生手中的平板电脑都将成为教室网络的一个有机节点,更能实现生生交互、师生交互、即时群体反馈等高级学习功能,不受网络拥堵和突然停电等外在因素的影响,免受国际互联网上大量有害的或者无关内容的影响和侵蚀。教师机可以收集学生的学习信息并对其进行数据挖掘,形成完成的电子档案,并为学生提供个性化的学习指导和建议。作为整个学校教学管理系统的一个节点,教师机还可以将班级教学信息上传给学校管理层,并从学校教学管理系统和国际互联网下载教学资源。我们设计了一套由电子学伴构成的传统教室数字化方案,并给出了基于这套方案的初中英语教学的教学设计案例。这种方案具有很高的性价比,将为实现高效而公平的课堂教学起到重要的推动作用。