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摘要：傳統課堂上教師難以了解學生的知識基礎、認知能力以及學習需求等個性化特點，只能按照課程標準把相關知識傳授給學生，難以因材施教。為了解決傳統課堂個性化教學的困境，引入新一代信息技術，如人工智能技術、區塊鏈技術以及物聯網技術等，構建智慧課堂教學環境，進行實時的學情分析以及教學路徑規劃，構建跨區域的教學資源共享及課程認證，實施動態的教學質量評價及教學調整，為個性化的高職教育奠定技術基礎。
關鍵詞：智慧課堂；個性化；人工智能；區塊鏈
2010年，國務院常務會議審議并通過《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》。提出“樹立多樣化人才觀念，尊重個人選擇，鼓勵個性發展，不拘一格培養人才”，體現個性化教學的重要性。但由于傳統教學的教學方法單一、教學內容固定、教學評價缺失，導致個性化教學難以實現。2019年，中共中央、中國國務院印發了《中國教育現代化2035》，提出“利用現代技術加快推動人才培養模式改革，實現規?；逃c個性化培養的有機結合。”為此，如何利用人工智能、區塊鏈、物聯網等新一代信息技術，構建智慧課堂，實現個性化教學是現代化教育所面臨的新問題。
1個性化教學與智慧課堂概述
1.1個性化教學
個性化教學并不是一種新興產物，它具有一定的歷史性，可追溯到中國孔子所提出的“因材施教”教育思想以及古希臘蘇格拉底的“談話法”教育思想。個性化教學關注學生的知識基礎、認知能力以及學習需求等個體差異，制定多樣化的教學模塊及考核標準，為學生提供合適的學習路徑，從而激發學生的學習積極性，在教學過程中得到充分的發展，實現因材施教。
1.2傳統課堂與智慧課堂
傳統課堂是一種側重老師傳授知識、學生被動接受知識的課堂，傳統課堂上教師難以了解學生的知識基礎、認知能力以及學習需求等個性化特點，只能按照課程標準把相關知識傳授給學生，難以激發學生的學習積極性。智慧課堂是一種利用物聯網、人工智能、大數據分析等新一代信息技術實現課前、課中、課后等不同階段學情的實時分析，根據學情分析實時調整教學重難點及教學方法，為學生提供網絡化、數字化以及智能化的最優學習路徑[1]。
2個性化教學的困境
個性化教學的本質是根據學生的個體特性，提供適合的教學資源，實施針對性的教學方法，激發學生的個人潛能。但傳統課堂的實施難以為教學實時采集、分析數據，推送及時合適的信息，導致個性化教學處于難以實施的困境[2]。
2.1學情數據采集困難，缺乏學情分析
學情分析是教學實施的首要環節，只有深刻了解學生的知識基礎、學習能力、學習興趣等信息，才能更好地設計教學內容和實施進度。但傳統課堂中，教師通過課堂交流及課后作業來了解及分析每個同學的學習情況及個體特點是十分困難且難以實現的。因此，在教學過程中，因缺乏學情分析而導致教學進度過快或過慢以及教學內容過難或過簡單等教學不匹配的情況。
2.2學習規劃不明確，缺乏學習路徑指導
對于低年級的學生，由于對本專業知識領域的欠缺，在學習過程中容易迷失在專業知識的海洋中，不知先學什么后學什么，往往因缺乏前導知識的積累導致學習的困難重重。雖然教師在教學前期對本專業的知識開展導學，但由于生源的多樣性、學生的個性化差異，如知識基礎、學習能力及興趣方向的不同，在傳統的教學環境下，教師難以為每位同學制定合適的學習路徑。
2.3教學資源獨立，缺乏院校資源共享
由于社會經濟的持續發展以及產業技術的更新換代，高等教育的專業設置及教學內容也隨之不斷調整。對專業設置及教學內容的調整往往需要大量的社會調研及反復論證，然后針對現有知識體系的不足進行不斷完善，并開發合適的教學資源以滿足教學的需要。如果每個院校獨立地開發各自的教學資源，由于人力物力的限制將難以滿足產業更新換代的需求。傳統的線下教學環境，教學資源獨立，將難以實現院校間教學資源的共享。
2.4教學質量評價滯后，缺乏實時監控
教學質量評價是教學過程中必不可少的一個環節，是評價教學質量的重要依據，是保證及提高教學質量的理論基礎。它具有實時性的特點，如果教學質量評價滯后，將會導致教學過程中存在的問題不能及時反映給相關管理部門和教師，從而對教學質量產生一定的影響。傳統的教學模式，教師只能通過課堂提問、課后作業了解學生的學習效果。教學管理部門一般通過期末的督導評價、同行評價以及學生評價來了解教師的教學質量，存在一定的滯后，缺乏實時的監控。綜上所述，在傳統的教學環境下，由于學情數據采集困難、教學資源獨立以及教學質量評價滯后等因素，導致教學過程中缺乏實時及合適的學情分析、教學資源共享以及教學質量監控。為此，利用大數據、人工智能、物聯網等新一代信息技術，構建智慧課堂，實現個性化教學是現代化教育所面臨的新課題。
3智慧課堂的總體設計架構
本課題設計的智慧課堂架構分為3層，分別為教學應用層、智能技術層以及數據存儲層，如圖1所示。其具體功能設計如下。教學應用層：在教學實施過程中實現數據采集、信息反饋及資源推送等功能?？赏ㄟ^終端設備獲取教學過程中的實時數據，如學生課前預習數據、課堂教學交互數據、學生練習及考試數據等。在該層中根據學情分析的結果向學生推送個性化的學習路徑及學習資源等信息。智能技術層：該層主要包含物聯網模塊、人工智能模塊以及區塊鏈模塊等新一代信息技術。利用物聯網技術實現手機、電腦、平板等終端的互聯；通過區塊鏈技術實現了各個終端節點的聯合驗證及數據信息傳遞；使用人工智能及大數據技術對大規模數據進行智能化分析、評估及策略生成。數據存儲層：該層主要用于存在整個智慧課堂系統環境中產生的數據信息，包含在教學應用層通過終端采集的原始數據、在智能技術層生成的分析數據以及教學過程中開發的教學資源等數據信息。
4智慧課堂的個性化教學實施
智慧課堂環境下的個性化教學注重教學過程中數據信息的實時采集、分析以及反饋。根據每位學生的學習現狀動態地推送學習路徑及學習資源，而且根據教學效果進行實時評價并反饋給教師以動態調整教學進度。智慧課堂實施框架如圖2所示，在智慧課堂環境下，利用物聯網技術采集學生的學習行為及教師的教學行為，通過區塊鏈技術存儲教學行為的記錄信息，并使用人工智能技術及大數據技術對數據進行分析形成指導性知識反饋該學生及教師。
4.1基于人工智能的學情分析，規劃學習路徑
學情分析是課程教學前期必不可少的一個環節，利用人工智能的機器學習技術，分析學生的學習特點、行為習慣、興趣愛好以及知識基礎等屬性，為學生推送學法指導，為教師推薦教學設計。例如，分析結果提示學生的課程前導知識薄弱，將為學生推送前導知識強化學習資源，以便學生滿足課程教學的前導知識要求；同時將推薦教師在教學設計中注重課程前導知識的回顧[3]。此外，通過學情分析，根據學生的學習基礎及興趣習慣等特點，可以為學生推薦專業方向課程的選修，構建專業課程學習地圖，并根據學生的課程學習狀態進行動態調整，為學生構建個性化學習路徑，實現因材施教，個性化發展。
4.2基于區塊鏈的跨院校課程學習認證，共享優質教學資源
隨著數字技術的不斷發展，各院校對專業課程開發了優質的線上教學資源，為了解決進一步加強院校間優質教育資源的共享，可引入區塊鏈技術。通過構建聯盟鏈，學校間可協商共享數據，制定學分互認機制，建立個體學信大數據?；趨^塊鏈的智能合約內容的可追溯性及不可篡改性等特點，通過區塊記錄學生的學習行為和學習結果，根據學生的學習積分為學生提供跨院校課程學習認證[4-5]。利用區塊鏈技術，可強化教學資源的共享及減少不同地區教育資源的不平衡，根據學生的學習狀態，推送跨院校的優質教學資源，構建學生的學習檔案，以進一步優化學生個性化學習的教學資源分配。
4.3基于大數據技術的教學質量評價，提升教學質量
教學質量評價是通過分析教師的業務水平、教學方法以及學生的學習能力、學習效果等指標來衡量教學質量的高低。在智慧課堂環境下，通過物聯網技術采集課堂活躍度、課堂專注度、課堂考勤、教學進度等教學過程數據以及學生考核成績、競賽獲獎、就業情況等教學成果數據，形成教學質量評價的原始數據。然后引入大數據技術對數據進行分析，獲取教學水平的高低、教學結果的優劣、社會需要契合度等相關知識，從而形成標準的教育質量評價體系[6]。通過對教學質量的評價，獲取教學過程中存在的薄弱點，引入人工智能技術對教學中存在的問題進行分析，生成相應的教學改進策略，反饋給學生及教師，對教學進度及教學內容進行調整以便實時解決教學中存在的問題，提高教學質量。
5結語
傳統教學中難以實時地進行學情分析和教學質量監控，缺乏教學資源的共享以及學習路徑規劃，導致教學的個性化實施受到很大制約。為此，本課題提出在智慧課堂環境下，引入物聯網技術、人工智能技術、大數據技術以及區塊鏈技術等新一代信息技術，進行實時的學情分析以及教學路徑規劃，構建跨區域的教學資源共享及課程認證，實施動態的教學質量評價及教學調整，從而為個性化的高職教育奠定技術基礎。下一步將深入探索智慧課堂在個性化教學中的實際運用，并對實施效果進行定量化評估，以構建具體有效可行的智慧課堂環境。
作者：葉廣仔 彭勇 李淑飛 單位：東莞職業技術學院
