“學校教育數(shù)字化改革實踐”

是《中國信息技術教育》雜志

2025年關注重點之一

將展示數(shù)字化賦能學校

教育教學的創(chuàng)新變革

呈現(xiàn)學校在推進教育數(shù)字化轉型中的

亮點舉措 特色成效 示范經(jīng)驗

廣州開放大學：以人工智能數(shù)字化技術推動教學監(jiān)督與評估

作者：趙宇丹 廣州開放大學

本文介紹了廣州開放大學利用人工智能數(shù)字化技術推動教學監(jiān)督與評估的實踐案例。在教育評價改革背景下，針對課程數(shù)量巨大、上課地點分散、課程情況復雜、督導人員緊缺等現(xiàn)狀，廣州開放大學通過人工智能數(shù)字化技術，構建了教與學框架下的課堂教學監(jiān)督與評估分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合運用語音語義分析、教育模型分析等機器處理技術，實現(xiàn)了對全系統(tǒng)全覆蓋全周期的即時巡課與評課，為教學質(zhì)量評價提供了數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)提出了基于大腦信息自由能理論和中國知行哲學的“學習發(fā)生的知行模型”，建立了基于課堂結構的多模態(tài)科學分析工具，并通過量化評估指標和深入的相關性分析，解決了評課巡課中隱性信息人工難以捕捉和分析的難題。在實施過程中，系統(tǒng)助力教師自主提升教學技能，促進了課堂教學評價改革和校本教研數(shù)字化轉型，取得了顯著的成效。未來，廣州開放大學將繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)體系，提出更精準的定位改進空間，并計劃投入“數(shù)字學生應用系統(tǒng)”以進一步提升教學質(zhì)量。

背景

中共中央、國務院聯(lián)合發(fā)布的《深化新時代教育評價改革總體方案》（以下簡稱《總體方案》）是新中國成立以來首個針對教育評價進行的系統(tǒng)性改革文件。《總體方案》明確指出“要改進結果評價，強化過程評價，探索增值評價，并健全綜合評價機制”，同時，鼓勵利用線上平臺和軟件工具，借助大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術，對教與學行為進行深度分析。

廣州開放大學（以下簡稱“學?！保┟鎸φn程數(shù)量龐大、上課地點分散、課程情況復雜、督導人員匱乏等實際困難，通過人工智能數(shù)字化技術，構建了教與學框架下的課堂教學監(jiān)督與評估分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合運用語音語義分析、教育模型分析等先進的機器處理技術，為常態(tài)化、規(guī)模化開展教學質(zhì)量監(jiān)測和教學過程改進提供了低成本、可定制的服務，并深入挖掘學校的教學方式特征，為教學過程評價提供了堅實的數(shù)據(jù)支撐。這一舉措實現(xiàn)了全系統(tǒng)全覆蓋全周期的即時巡課與評課，使得教學質(zhì)量評價工作有數(shù)可循、有據(jù)可依、有理可證。

必要性

教育部在《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質(zhì)量的若干意見》中明確指出：“人才培養(yǎng)是學校的根本任務，質(zhì)量是學校的生命線，教學是學校的中心工作?！痹诖髮W教學活動中，課堂不僅是知識傳授的主要渠道，更是培養(yǎng)思維能力、塑造精神素養(yǎng)的關鍵場所。因此，實現(xiàn)教育質(zhì)量顯著提升的，首要任務便是聚焦課堂教學質(zhì)量的提升。

那么，從學生的角度來看，“好課”究竟應具備哪些特征呢？騰訊教育-麥可思針對高校本科學生開展的調(diào)查研究顯示，“能夠有效地引導學生思考”（占比74%）與“重視實踐能力的培養(yǎng)”（占比60%）是當今學生認為好課最應具備的兩個因素。這就要求教師在課堂教學中切實樹立“以學為中心”的教學理念，善于啟發(fā)引導，加強師生互動，有效引領學生成為教學活動的主體，讓學生通過主動參與教學實踐拓展思維，提升學習能力。

在新時代背景下，學生的角色應從單純的教育接受者轉變?yōu)榻逃暮诵膮⑴c者，以便深度融入教學過程，促使教育目標得以最充分地實現(xiàn)。傳統(tǒng)的“教師主講、學生靜聽”模式不僅抑制了學生的學習熱情，還可能消磨其求知本能。

因此，革新教育觀念、重塑教學模式勢在必行。然而，傳統(tǒng)的課堂觀察與教育評估，由于操作復雜、資源有限，往往難以持續(xù)深入地融入日常教學實踐，導致在推動課堂教學模式創(chuàng)新與變革的過程中，面臨效率低下與成本高昂的雙重挑戰(zhàn)。隨著信息技術的飛速發(fā)展，特別是人工智能與大數(shù)據(jù)技術的深度融合與應用，課堂教學監(jiān)督與評估分析系統(tǒng)應運而生。這一系統(tǒng)將為學校的課堂改革提供強有力的技術支撐和驅動力，不僅規(guī)避了傳統(tǒng)評價手段的弊端，還為實現(xiàn)高質(zhì)量教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才開辟了新路徑。

關鍵技術與實施過程

課堂數(shù)據(jù)涵蓋了音頻、視頻、圖片、文字等多種形式，具有非結構化、數(shù)量大、多樣性強、價值密度低等特點。課堂教學監(jiān)督與評估分析系統(tǒng)基于大腦信息自由能原理和中國知行哲學，提出了“學習發(fā)生的知行模型”，解決了國際學習理論過于側重哲學認識論、缺乏可觀測評價手段的問題。知行模型批判性地吸收了ELT、4MAT等學習理論中的有益觀點，將內(nèi)在學習認知過程與外在可觀測數(shù)據(jù)緊密關聯(lián)起來，并在此基礎上提煉出人工智能可實現(xiàn)的量化評價指標。這些指標覆蓋了課堂思維方式、教學風格等以往難以定量分析的重要特征，使得本土化、易理解的課堂教學智慧評價分析成為可能。同時，本系統(tǒng)還融合了國際上弗蘭德斯分類系統(tǒng)、IRE、S-T等多種成熟的教育技術分析方法，建立了基于課堂結構的多模態(tài)科學分析工具，支持多節(jié)課程關聯(lián)的大單元分析。

通過可擴展的課堂教學智慧評價模型，結合人工智能技術的應用，本系統(tǒng)對課堂音視頻和其他教學數(shù)據(jù)進行標準的結構化、模型化處理。重點從課堂思維激發(fā)、課堂活動互動、課堂支撐支架等方面入手，通過量化評估指標和深入的相關性分析，與傳統(tǒng)教研的質(zhì)性評價互為補充。這一舉措解決了評課巡課中隱性信息人工難以捕捉和分析的難題，提升了教育評價的精準度與深度。

1.主要技術路徑

人工智能數(shù)字化技術，綜合運用聲紋識別、語音識別、視頻分析、自然語言處理等技術手段，依托學習發(fā)生知行理論、IRE互動分析、知識圖譜、弗蘭德斯互動分析等現(xiàn)代課堂教學評估評價教育理論，形成了全面而精準的分析維度，對課堂教學特征進行了全方位、多角度的深刻剖析。

在技術實現(xiàn)框架方面（如圖1），根據(jù)主體教學結構理論和第三代教學活動理論，構建了課堂結構—活動評價矩陣（如下表），為人工智能智慧評價系統(tǒng)提供了理論基礎，并依據(jù)評價矩陣，進一步細化了評價細項，確保了評價的全面性和準確性。

圖1 技術實現(xiàn)框架

表 課堂結構-活動評價矩陣

2.具體實施過程

將學校以及下屬分校的課堂音頻或視頻數(shù)據(jù)對接到課堂教學監(jiān)督與評估分析系統(tǒng)（如圖2），通過多模態(tài)教學評價AI分析，將課堂的音頻或視頻進行標準的結構化和模型化處理。重點從課堂的思維激發(fā)、課堂的活動互動以及課堂的其他支撐項上多維度提供量化指標和相關性分析，自動生成AI分析報告。同時，支持專家在網(wǎng)上點評，輔助專家解決課堂評價即時信息難以捕捉全面、隱性信息人工難以手工分析等問題；以其跨區(qū)域、跨時域的獨特優(yōu)勢，推動課堂教學監(jiān)督與評價實現(xiàn)高量常態(tài)化；依托互聯(lián)網(wǎng)，大幅提升評教效率，擴大專家影響的輻射范圍，避免教育資源地區(qū)分配不均等問題，反促各地教師攜手成長。

圖2 系統(tǒng)架構

使用系統(tǒng)對學校質(zhì)量監(jiān)督與評估中心的教研和評價工作進行全面支撐，可滿足不同層級、不同角色工作人員對教研和評價工作的不同需要，包括：①為授課教師、專家、決策人員和系統(tǒng)管理人員提供服務和支持。②提供課堂采集模塊，將教師的授課音視頻及課堂信息收錄到系統(tǒng)中，并從音頻和視頻兩個信息源上對課堂進行多維度的AI分析。③專家可對收錄的課堂按照既定的評估量表進行專家評價，評教結果由AI分析和專家人工評價結合呈現(xiàn)。④管理人員可將制訂的評估量表導入到系統(tǒng)中，供專家評估時使用。同時，管理人員可將需要評價的課堂同專家相關聯(lián)，以確保專家評價可見的課堂范圍。⑤授課教師可在系統(tǒng)中對課堂進行復盤，查看AI分析結果和專家評價反饋。⑥決策人員涵蓋教師個人、學校、地區(qū)、系統(tǒng)等，從課堂教學大數(shù)據(jù)指數(shù)、教學效果、專家評價等多個維度，對教學質(zhì)量深入洞察，為教師發(fā)展和教學監(jiān)督評價工作提供數(shù)據(jù)支撐。

系統(tǒng)的運用與成效

1.大數(shù)據(jù)應用

利用學?，F(xiàn)有的直播錄播系統(tǒng)或教師自行通過手機采集的課堂音視頻，借助課堂教學監(jiān)督與評估分析系統(tǒng)，伴隨式對教師課堂或大單元教學行為進行常態(tài)化分析，為教師提供詳細的分析報告，助力教師自主優(yōu)化課堂教學結構，讓教師發(fā)現(xiàn)自己教學能力的薄弱點以及改進方向，探索學校智慧課堂教學模式。

借助數(shù)字化技術開展伴隨式、常態(tài)化的數(shù)字化課堂監(jiān)督與評價，以助力教師自主提升教學技能，促進課堂教學評價改革，推動校本教研數(shù)字化轉型。學校采用本系統(tǒng)對教師教學行為進行分析，綜合運用多個教育技術模型，聚焦教學策略，聚焦核心素養(yǎng)導向，采用目標定位、課堂藝術、課堂調(diào)控、思維激發(fā)、評價反饋、整體發(fā)展、合作交流、學習體驗、目標達成等九個課堂維度指標，以及積極氛圍—課堂控制、教師主導講授—學生自主學習、教師主導講授—課堂控制、思維激發(fā)開放度—強化知識記憶傾向、教師推動有效學習程度—思維激發(fā)開放度、問答評—學生有效表達、課堂學生活動時間—學生交流與合作的有效度、教師思維激發(fā)特征—學生課堂思維特征等大單元維度指標對，進行課堂教學分析。其目的是為課堂畫像、為教師畫像、為學生畫像，及時發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題，在此基礎上輔佐教師進行自我反思，有效提升課堂教學質(zhì)量與大單元教學規(guī)劃。

學校通過校本教研或區(qū)域網(wǎng)絡教研開展集備活動—教師進行上課錄課、課例上傳—系統(tǒng)自動生成分析報告—專家網(wǎng)上點評，實現(xiàn)教師的自我反思、同伴互助、專家引領（機器+專家),實現(xiàn)跨區(qū)域/時域的高質(zhì)量常態(tài)化深度教學質(zhì)量監(jiān)督與評價，以推動校本教學質(zhì)量數(shù)字化轉型。

2.成果成效

通過人工智能課堂分析系統(tǒng)實現(xiàn)了以下課堂教學變革：①營造積極課堂管理的氛圍；②鼓勵有效的課堂互動，讓學生在互動中思考，激發(fā)學習興趣；③鼓勵適度有效的課堂及時反饋；④推動課堂開放，讓學生多向度獨立思考；⑤把握教師主導與學生主體的平衡，課堂時間適度讓渡給學生；⑥提倡學習知行合一，激發(fā)學生將所學知識轉化為自己解釋世界、改造世界的能力。

未來規(guī)劃與總結

在實現(xiàn)教學質(zhì)量實時監(jiān)督與評價的智能化、科學化基礎上，為進一步優(yōu)化系統(tǒng)體系，著眼于更精準地定位改進空間，筆者認為課堂教學監(jiān)督與評估分析系統(tǒng)還需要在以下方面進行改進：①隨著數(shù)據(jù)量的增加，不斷優(yōu)化精準度，可針對本校，以及不同類型課堂建立智慧課堂評價常模，提供更有針對性的課堂優(yōu)化方向。②在以操作類型、練習類型為主導的課堂中，可采集足夠的課堂活動信息，突破機器分析存在的局限性，使得人工智能分析的評價系統(tǒng)不受制約。③2025年，“數(shù)字學生應用系統(tǒng)”預計可投入使用?？梢詫⒍喾N學習風格的數(shù)字學生接入線上線下課堂，自動跟蹤教師授課內(nèi)容，以介入課堂問答和小組討論等方式，輔助教師組織教學設計，引導學生互動思考，促進有效學習的發(fā)生。

在大數(shù)據(jù)時代，課堂教學真實數(shù)據(jù)的收集、整理、分析、診斷、反饋日趨成熟，教師只有掌握和提升數(shù)據(jù)應用分析能力，才能借由技術提升教育教學質(zhì)量。但技術的進步不能取代教師的思考，只有當教師立足學科知識邏輯并基于課堂質(zhì)性評價時，基于人工智能技術設計的課堂評價指標才會煥發(fā)出生命力，才能為教師開展教學評價提供精準反饋。當質(zhì)性評價與人工智能技術深度融合后，教師可以更快地實現(xiàn)專業(yè)成長。

本文作者：

趙宇丹

廣州開放大學

文章刊登于《中國信息技術教育》2025年第3期

原標題：以人工智能數(shù)字化技術推動教學監(jiān)督與評估——廣州開放大學實踐案例

引用請注明參考文獻：

趙宇丹.以人工智能數(shù)字化技術推動教學監(jiān)督與評估——廣州開放大學實踐案例[J].中國信息技術教育，2025（03）：81-84.

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