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协作探究导师系统研究概述

时间:2010-07-27 18:14来源:知行网www.zhixing123.cn 编辑:麦田守望者

研讨内容:关于协作探究导师系统,初步构建协作探究导师系统的基本模块。

研讨背景:以学生为中心的教学方式,如以协作与探究为基础的教学,与传统的以教师为中心的教学方式存在很大的区别。在信息时代的今天,利用信息技术开展与辅助学生的协作探究学习活动,是时代的需求,因此开发有效的协作探究导师智能系统具有重要的实践意义。

接下来就对其做简要的叙述。

第一篇论文是《Tool, tutor, environment or resource- Exploring metaphors for digital technology and pedagogy using activity theory》(工具、导师、环境或是资源:探究数字技术和使用活动理论的教学的暗喻)。在本文中作者从以下几方面介绍:

这篇文章通过一个教学实验分析数字技术在教学中扮演不同的角色而产生的不同结果,探索不同的应用数字技术的形式对教学产生的影响,并且分析了数字技术的使用和学习者成就之间的关系。

1. 把数字技术看作资源

这种使用数字技术的的方式突出了教师的中心作用,教师决定是否使用数字技术,决定使用什么样的技术。由于教师的个人偏好等方面的不同,这就导致了数字技术使用方法多样化和教学结果的多样化。并且这种方式要求数字技术要适应课程的要求。如果教师认为这个软件不使用教学使用,那么这个软件将不会被使用。大多数情况下,使用白板和单台计算机,教师都是使用新的技术再现了黑板的功能,也就是说,这种使用数字技术的方式对教学的改变并没有发生本质上的变化。

2. 把数字技术看作导师

让计算机扮演导师的角色,涉及使用数字应用软件作为教学媒体来辅导、教授、判断、练习或是为学生搭脚手架。综合学习系统就是这种方式的应用,包括一个详细的学习知识的模型和一个“理想学习者”的学习者反应记录。这种方式依赖于把人类的专门知识转化为一个能够运用于用户数据库的规则集。

3. 把数字技术看作工具

数字技术作为工具,不仅是像铅笔钢笔一样能够完成一些工作,而且还可以作为增强概念理解,提高问题解决能力的“思维工具”或者“认知工具”。通常,工具意味着一个在实际应用中表现出来的稳固的功能。好的工具是一个人在没有注意到工具本身的情况下,能够使用它完成预期的目的。工具是否是虚拟的并不重要,重要的是工具的有用性和可用性。这就强调数字技术的功能属性。

4. 把数字技术看作环境

数字技术作为环境,在这个环境中学习者通过探索、实验和个人的创造控制他们自己的学习轨迹。这就要求数字技术要适应学习者的需要和兴趣。微世界很好地把数字技术作为环境这种方式表现为小且简单的片段,在这样的学习环境中,学习者自己建立自己对所学内容的理解。

总结:在一个协作探究智能导师系统中,数字技术扮演的角色不止一种,我们在运用数字技术是要根据它扮演的不同角色具体体现它不同的特点。在设计协作探究智能导师系统时可以借鉴本文中对数字技术使用的分析。

第二篇论文是:《The Big Five and Visualisations of Team Work Activity》(团队合作活动的效果图和五大部分)。这篇文章中,作者的思路比较清晰,分析目前CSCL存在不足、找出问题所在、提出解决问题的方法(即自己的观点)、对自己的观点进行详细的介绍。其中重点是对效果图的介绍和效果图与团队合作精神的五大部分及团队表现之间的关系,他们大约占据了整篇论文的百分之八十以上。

作者在文中多次强调团队活动、交互和媒体(SVN,Wiki,Ticket),由此可见在团队学习中团队活动,交互及媒体的重要性。作者通过效果图将这些重要的因素直观的体现出来,清楚明了。

小结:

通过这次研讨报告,第一篇关于信息技术作为导师、工具、资源与环境的,可以作为协作探究导师系统的结构与特点来讲述。第二篇关于团队合作活动的效果图和五大部分,可以作为系统模块设计——诊断模块来讲述。经过讨论,我们初步定出协作探究导师系统的基本模块,分别为:引言,系统结构,模块设计,相关案例,研究总结。

协作探究导师(Collaborative Inquiry Tutor)系统是智能导师系统的一个分支,它旨在协作探究的学习情境下的智能导师系统。协作探究学习是指在一定的情景中,让学生在问题意识的驱动下,以小组的方式主动积极去获取构成教学目标的有关知识和方法的学习方式。协作探究导师系统是以促进学生协作学习为目的,关注学生的探究式学习,为学生创设积极的良好学习环境,提出协作探究问题,以让学习者进行协作探究活动,并对协作探究活动做出评价与反馈,从而促进学生进行良好的协作交流,提高其探究能力。

一、定义概述

智能教学系统(Intelligent Tutoring System,ITS)是集计算机辅助教学、认知科学、人工智能、数据挖掘、教育心理学等多学科为一体的计算机系统。而将Web技术应用到智能教学系统中,能够方便地实现4W(Whoever,Wherever,Whenever,Whatever),即任何人在任何地点、任何时候都可以学习任何他(她)所需要的学习内容,并能为学习者建构知识提供丰富的信息,更能满足学习者的个性化要求,为合作学习创造了更大的可能性,为交互性学习提供强有力的支持,能够更有效地实施个别化教学,从而提高教育教学效率。

协作探究导师(Collaborative Inquiry Tutor)系统是智能导师系统的一个分支,它旨在协作探究的学习情境下的智能导师系统。协作探究学习是指在一定的情景中,让学生在问题意识的驱动下,以小组的方式主动积极去获取构成教学目标的有关知识和方法的学习方式。协作探究导师系统是以促进学生协作学习为目的,关注学生的探究式学习,为学生创设积极的良好学习环境,提出协作探究问题,以让学习者进行协作探究活动,并对协作探究活动做出评价与反馈,从而促进学生进行良好的协作交流,提高其探究能力。

二、系统的组成结构

(1)智能教学系统的组成结构

关于ITS系统结构的描述,即系统模块的划分,有着不同的方法。但就ITS各个部分所完成的功能而言,下图所示的四模块结构为大家所接受。

1)领域专家模块:不仅决定了教学交互过程的内容,也决定了教学目标的结构。在这个结构中,系统对布置给学生的问题及相关的解释进行选择,并且知识表示还将影响学生错误概念的表示。

2)学生模型模块:系统通过学生模型建立对学生的了解,故学生模型是智能教学系统对人类学生的模拟,包括学生知识状态、认知特点和个性特点等。随着对学生模型的研究,人们提出了多种学生模型的构建方法,包括覆盖模型、差别模型和干扰模型等。

3)教师模型,又称为教学策略,其主要任务是在一定的教学原理的指导下,选择适当的教学内容,并通过接口以适当的表达形式在适当的时刻展示给学生。该模块的主要功能是解决如何组织教学内容的问题,即如何教的问题。

4)智能人机接口:人机接口是系统与学生交互作用的部件,包括自然语言处理技术的应用、人机对话的处理、对领域知识库维护的接口、教学策略的修改接口以及学生模型的初始化处理等。

(2)协作探究导师系统的组成结构

1)学生模块

在协作探究导师系统中,其不仅包含了学习者之前与学习相关的所有要素、课程学习中的进步状态、学习类型,与学习者相关的信息。而且还包含了小组之前的小组协作探究活动状态、小组探究进步状态等,所有同小组协作探究有关的信息。

2)专家模块

功能包括:为知识的展示提供资源,包括对概念和学生的行为进行解释、呈现任务与问题;对学生进行标准评价。如为给定的问题提供解决方案、为学业绩效形成多种可能的方案路线等。

3)诊断模块

不仅要对协作小组中的个体学习者进行诊断,同样要对协作小组这个整体进行诊断。对小组的诊断要实现:有诊断性的对小组提供最适合的协作探究活动;必须能够对于小组协作过程进行监控,并对其探究过程中出现的错误偏差作出即时的反馈。

4)通讯模块

学习者的学习活动是以小组协作的形式进行的,其中不仅涉及到学习者与系统,更重要的是其中包含有小组成员内部的交流。系统必须要保证小组中成员之间的有效交流,从而实现使学习者通过协作探究活动最终达到学习目的。

三、优点

基于Internet 学习系统中的应用,解决了以往网络学习系统的不足,提供一种具有智能引导学习的系统,这种系统具有以下优点:

1)解决学习者在网络学习中的盲目性,让学习者明确学习目标和学习内容,诱发学习内因,产生一种“拉动”作用。促进学习者在完成学习内容后,主动对学习内容进行练习测试,对学习效果进行评估。检查学习目标完成的程度,激发学习者主动建构知识,适应新的学习内容。 根据学习者的薄弱环节,提供补漏的提示和相应的学习计划。

2)智能性较高。能根据学习者当前的实际情况,对其学习内容和方向加以适当的引导。这极大地增加了学习情境的人性化色彩,对提高学习者的学习兴趣,改善教学效果有重要的意义。系统分析得出的规则在学习过程中不断得到锻炼,即通过规则在学习过程中的绩效来修正自身,使其能够更加确切地反映学习者的真实情况。 学习者登录学习的次数越多,时间越长,则其规则与其实际情况就越贴近。

3)友好快速的个性化交互界面。根据学习者的媒体偏好规则,把文本、图形(图像)、音频、视频及互动式课件结合起来,形成个性化的学习环境,抓住学习者的注意力和思维,充分调动学习积极性和主动性,有效地组织和利用丰富的网络资源。

4)因“才”施教、评价准确。系统分析学习者的学习情况,根据他们的认知水平和学习风格,动态地组织、调整课程和试题难度。 对于水平高者,课程和试题难度适当增加或者加快课程进度,低者则适当降低难度或减慢进度。 这样能最大限度地挖掘每个人的潜力,改变传统教育的“一视同仁”,实施个性化教育。

四、存在不足

目前,开发一个完善的智能导师系统还很困难,在我国教育技术界,开发智能导师系统处于一个低谷。首先,在目前的智能导师系统中,计算机与学生的对话还不能广泛地使用人类习得的自然语言。要使计算机理解自然语言,是一个相当困难的问题。而不能使用自然语言与学生对话,无疑会限制智能导师系统的应用。从而看来,协作探究导师系统将需要克服这一难点。

第二个困难来自于学生模型。覆盖模型要求学生的思维与专家的思维相一致,这对学生来说是一种强制,是不符合实际情况的,也是不合理的。偏差库承认学生的独立性,使学生可以采取与专家不同的思维过程,但当学生采取与专家不同的思维过程时,系统对学生思维正确性的判断又存在某些困难。贝叶斯(Bayesian)方法对于我国教育技术界来说还很陌生,在这方面的研究经验和成果还比较匮乏。 

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