（南京師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210097）

引言

智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)（Intelligent Tutoring System，ITS）是指借助人工智能技術(shù)，結(jié)合具體學(xué)科的教學(xué)知識，讓計(jì)算機(jī)扮演教師對學(xué)生進(jìn)行個別化指導(dǎo)的系統(tǒng)[1]。智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)與傳統(tǒng)導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)最主要的區(qū)別在于智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)結(jié)合學(xué)習(xí)者特征，為其提供個別化的指導(dǎo)[2]。智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)涉及理論研究和技術(shù)發(fā)展等方面，既是學(xué)生的智能伙伴，也是學(xué)生的指導(dǎo)教師。根據(jù)學(xué)生對知識的理解情況和掌握程度，智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)幫助學(xué)生獲取知識并解決問題，為學(xué)生的學(xué)習(xí)、問題解決、知識技能獲得等過程提供學(xué)習(xí)支架、提示和反饋，既有利于教師的教，也有利于學(xué)生的學(xué)。

當(dāng)前，世界各國都很重視智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)，如美國、英國和日本等。國際上具有代表性的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)有 MetaTutor、Protus、Andes、SimStudent、ASSISTments、Betty’s Brain 等[3]。其中，ASSISTments平臺是一款優(yōu)秀的基于計(jì)算機(jī)環(huán)境的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)，旨在結(jié)合學(xué)習(xí)者特征，整合傳統(tǒng)的教學(xué)方法和理想狀態(tài)下的教學(xué)方法，為學(xué)生提供個性化的指導(dǎo)[4]。由于國內(nèi)已開發(fā)的一些智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)還存在一些不足，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)的智能、數(shù)據(jù)的挖掘、學(xué)生的導(dǎo)學(xué)等方面[5]，因此借鑒ASSISTments平臺的成功經(jīng)驗(yàn)，可為我國智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)帶來有益的啟示。

一 ASSISTments平臺簡介

ASSISTments平臺是由美國聯(lián)邦基金資助的、伍斯特理工學(xué)院主辦的免費(fèi)公共服務(wù)平臺（首頁如圖1所示）。自2005年創(chuàng)建以來，ASSISTments平臺獲得了迅速發(fā)展，其使用者已由美國逐漸發(fā)展到中國、英國和澳大利亞等多個國家[6]。截至2018年3月，已有近1000名教師和6萬多名學(xué)生在ASSISTments平臺上注冊，創(chuàng)建了1000多萬個問題，為智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的研究和開發(fā)提供了良好的范式[7]。ASSISTments平臺旨在通過提示和反饋等形式，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供支持和評價(jià)——其名稱是“Assistance”和“Assessment”的結(jié)合，即“支持”和“評價(jià)”的結(jié)合，這正是ASSISTments平臺的核心所在[8]。ASSISTments平臺由于其強(qiáng)大的功能，已成為目前影響力很大的一款智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)。

ASSISTments平臺一方面根據(jù)學(xué)生的需求，為學(xué)生提供個性化的指導(dǎo)；另一方面根據(jù)學(xué)生的診斷報(bào)告，為教師提供學(xué)生的學(xué)習(xí)情況——可見，通過ASSISTments平臺，學(xué)生和教師獲得了“雙贏”的效果[9]。在 ASSISTments平臺上，教師和學(xué)生無需在固定時(shí)間、固定場所進(jìn)行交互，學(xué)生可以隨時(shí)隨地獲得有意義的指導(dǎo)，教師也可以隨時(shí)隨地跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)，并及時(shí)采取行動、提供支持[10]。

圖1 ASSISTments平臺的首頁

圖2 ASSISTments平臺的學(xué)生學(xué)習(xí)界面

二 ASSISTments平臺的特征

1 開放性的應(yīng)用環(huán)境

ASSISTments平臺是一款開放的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)。從用戶的角度來看，ASSISTments平臺可以供教師、學(xué)生、研究者等不同角色的用戶使用。其中，教師作為資源的創(chuàng)建者，可以直接或間接地使用平臺的已有資源，并創(chuàng)建全新的、符合教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)進(jìn)度的資源；同時(shí)，教師作為數(shù)據(jù)的監(jiān)控者，可以及時(shí)獲得學(xué)生的診斷報(bào)告，從而掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生作為資源的使用者，可以在自主學(xué)習(xí)的過程中得到系統(tǒng)提供的個別化指導(dǎo)（包括提示和反饋），從而提高學(xué)習(xí)的效率、提升學(xué)習(xí)的效果；同時(shí)，學(xué)生作為數(shù)據(jù)的持有者，不僅可以了解自己對知識點(diǎn)的理解程度，而且可以了解自己對知識的整體掌握情況。研究者作為資源和數(shù)據(jù)的利用者，通過監(jiān)控、追蹤與挖掘平臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)有助于教育教學(xué)的方式方法，從而改進(jìn)教育。

從適用范圍的角度來看，ASSISTments平臺所涵蓋的學(xué)科已由單一的數(shù)學(xué)學(xué)科發(fā)展到多種類型的學(xué)科，包括科學(xué)、技術(shù)和工程類（如物理、化學(xué)和統(tǒng)計(jì)）、英語語言藝術(shù)類（如閱讀理解和語法）和社會科學(xué)類（如地理和歷史），涉及的學(xué)段也由小學(xué)、初中、高中擴(kuò)展至大學(xué)。由此可見，ASSISTments平臺并沒有特指單一的學(xué)科和單一的學(xué)段，而是作為工具供用戶使用，這一方面使得ASSISTments平臺的資源越來越豐富、適用范圍越來越廣，另一方面讓用戶的使用更方便、平臺的推廣更高效。

從跨平臺的角度來看，ASSISTments平臺可以嵌入到任何學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中，如Coursera、edX、Moodle、NovoEd、Blackboard、Canvas等，因此，用戶無需重復(fù)使用多個學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，僅需在自己當(dāng)前使用的管理系統(tǒng)中添加ASSISTments平臺即可。由此可見，ASSISTments平臺與各個學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)之間的互動性很強(qiáng)，既便于教師和學(xué)生使用ASSISTments平臺，又使教師對學(xué)生的管理更系統(tǒng)及時(shí)、學(xué)生對資源的使用更迅速便捷。

從搭載設(shè)備的角度來看，ASSISTments平臺開發(fā)了可供用戶在電腦上使用的網(wǎng)絡(luò)版，同時(shí)開發(fā)了可供用戶在手機(jī)上通過 APP使用的移動版，以保證用戶可以通過多種終端使用ASSISTments平臺，從而滿足用戶隨時(shí)隨地接入平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)的需求。

2 適應(yīng)性的學(xué)習(xí)支架

ASSISTments平臺更加強(qiáng)調(diào)對學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)，側(cè)重學(xué)生解決問題時(shí)解題步驟的提示和解題結(jié)果的反饋[11]，而提示和反饋就屬于學(xué)習(xí)支架的兩種表現(xiàn)形式。Bruner[12]認(rèn)為，學(xué)習(xí)支架是教師與學(xué)生之間的對話，是教師通過提示和反饋等呈現(xiàn)方式引導(dǎo)學(xué)生解決問題，促進(jìn)學(xué)生對問題的積極思考和深入探索，幫助學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)活動中。ASSISTments平臺就采用了學(xué)習(xí)支架策略，來為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

ASSISTments平臺的學(xué)生學(xué)習(xí)界面如圖2所示，具體包括：①左側(cè)部分記錄學(xué)生的答題結(jié)果。根據(jù)學(xué)生的答題情況和使用提示的情況，答題結(jié)果分為四種，分別用綠色對號（學(xué)生未使用提示且第一次嘗試答題就正確）、綠色叉號（學(xué)生使用提示和嘗試答題次數(shù)未超過教師規(guī)定總數(shù)而回答正確）、紅色叉號（學(xué)生使用提示和嘗試答題次數(shù)超過教師規(guī)定總數(shù)但未使用“顯示答案”功能而回答正確）、紅色黃底叉號（學(xué)生使用提示和嘗試答題次數(shù)超過教師規(guī)定總數(shù)并使用“顯示答案”功能后才回答正確）表示。此外，通過點(diǎn)擊題號，彈出的對話框可呈現(xiàn)詳細(xì)的學(xué)習(xí)過程記錄，包括具體的時(shí)間和過程報(bào)告。②中間部分顯示問題、提示和即時(shí)反饋——當(dāng)學(xué)生回答正確時(shí)，顯示“正確！”當(dāng)學(xué)生回答錯誤時(shí)，顯示“對不起，請重新嘗試?！雹塾蚁陆前ňG色進(jìn)度條和提示按鈕。綠色進(jìn)度條滿額時(shí)為100%，之后，隨著學(xué)生答錯次數(shù)和使用提示次數(shù)的增多，綠色進(jìn)度條會不斷衰減，可直觀地反映學(xué)生的答題情況和使用提示的情況，并與最終的答題結(jié)果（即界面左側(cè)部分）相對應(yīng)。提示按鈕則用于學(xué)生根據(jù)自身的情況選擇相應(yīng)的提示信息。

本研究以計(jì)算“4+3×5”為例，來介紹 ASSISTments平臺的適應(yīng)性提示?！?+3×5”的提示過程如圖3所示，共分為三個步驟：第一步為“運(yùn)算順序：1.括號 2.指數(shù)（冪、根等） 3.乘法和除法（從左至右） 4.加減法（從左到右）”；第二步為“根據(jù)運(yùn)算順序，先乘后加，故3和5相乘再加 4，即 4+3×5=4+15”；第三步為“得出結(jié)果，即 4+15=19”。由此可見，ASSISTments平臺的提示過程是漸進(jìn)的，并不是在學(xué)生答錯或者請求提示的情況下便將所有的解題過程一股腦地呈現(xiàn)給學(xué)生，而是首先呈現(xiàn)解題思路，引導(dǎo)學(xué)生作答；然后逐步呈現(xiàn)解題步驟，完善解題思路；最后呈現(xiàn)解題結(jié)果。

圖3 “4+3×5”的提示過程

ASSISTments平臺的學(xué)習(xí)支架具有以下亮點(diǎn)：①適應(yīng)性提示。為了防止一味地給予學(xué)生提示而導(dǎo)致“高原效應(yīng)”、“學(xué)習(xí)效益遞減規(guī)則”的發(fā)生，ASSISTments平臺采用適應(yīng)性提示，首先劃分解題思路，然后嵌入提示，最后學(xué)生根據(jù)自身的情況選擇相應(yīng)的提示信息[13]。②完整性記錄。ASSISTments平臺一方面通過綠色進(jìn)度條提示學(xué)生關(guān)于本道題的答題情況和使用提示的情況，另一方面通過左側(cè)答案結(jié)果記錄學(xué)生整體的學(xué)習(xí)情況。③即時(shí)性反饋。當(dāng)學(xué)生解答完問題之后，ASSISTments平臺會對答案給予即時(shí)反饋，以保證學(xué)生及時(shí)地了解、掌握自己的學(xué)習(xí)動態(tài)，從而對自己的學(xué)習(xí)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)控。

3 多樣化的診斷報(bào)告

當(dāng)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，ASSISTments平臺會為教師提供即時(shí)的診斷報(bào)告（如圖4所示）。診斷報(bào)告一般包括學(xué)生的整體情況和個體情況——整體情況主要包括總體的平均成績、每道題的平均成績，而個體情況主要包括個體的平均成績、個體答題的正誤、答案和用時(shí)。根據(jù)ASSISTments平臺的功能差異，ASSISTments平臺的診斷報(bào)告又具有其特殊性[14]。ASSISTments平臺的診斷功能主要分為兩種：①用于作業(yè)，一是用于自我檢查，診斷報(bào)告內(nèi)容比較詳細(xì)，除包括一般的結(jié)果外，還包括學(xué)生使用提示和反饋的情況，而學(xué)生根據(jù)獲得的提示和反饋進(jìn)行自我檢查的過程就是主動獲取作業(yè)信息的過程，能夠促進(jìn)學(xué)生積極參與并主動學(xué)習(xí)；二是用于提交開放性作業(yè)，學(xué)生通過ASSISTments平臺向教師提交開放性作業(yè)，教師通過診斷報(bào)告收集開放性作業(yè)，并對學(xué)生的開放性作業(yè)進(jìn)行評價(jià)（包括評分和評語），如圖5所示。②用于測試，一是用于課后即時(shí)的掌握性測試，二是用于單元學(xué)習(xí)的綜合性測試。測試過程沒有提示，診斷報(bào)告僅用于教師收集學(xué)生的答題情況[15]。此外，ASSISTments平臺還支持家長登錄，家長可通過郵件獲得診斷報(bào)告，如孩子每周使用ASSISTments平臺的情況、每日需要在ASSISTments平臺上完成的任務(wù)和任務(wù)的完成情況等。

圖4 ASSISTments平臺的診斷報(bào)告

圖5 ASSISTments平臺用于開放性作業(yè)的診斷報(bào)告

多樣化的診斷報(bào)告對學(xué)生、教師和家長都頗有價(jià)值：①對學(xué)生而言，診斷報(bào)告是對自己學(xué)習(xí)的評價(jià)，可以幫助自己查漏補(bǔ)缺，同時(shí)經(jīng)過長期的積累，可以對自己的學(xué)習(xí)情況有一個整體的把握；②對教師而言，診斷報(bào)告是對學(xué)生學(xué)習(xí)的反映，有助于節(jié)約時(shí)間、提高工作效率——診斷報(bào)告可以直觀地為教師提供全面系統(tǒng)的信息，并可用于多種情況，如課前幫助教師備課、調(diào)整教學(xué)，課中為教師提供討論話題、加深學(xué)生對易錯點(diǎn)的關(guān)注，課后幫助教師有針對性地為學(xué)生提供課后指導(dǎo)；③對家長而言，診斷報(bào)告有利于家長了解和掌握孩子的學(xué)習(xí)動態(tài)，并根據(jù)孩子的學(xué)習(xí)情況及時(shí)與教師溝通，以協(xié)助孩子在學(xué)習(xí)上獲得更大的進(jìn)步。

4 自動化的再評補(bǔ)救

當(dāng)學(xué)生完成教師安排的一門課程后，ASSISTments平臺會自動化地進(jìn)行再評和補(bǔ)救，具體過程如下：①7天后進(jìn)行測試一，即選擇一道問題重新測試課程知識，若答案正確，就進(jìn)行第二步；若答案錯誤就進(jìn)行補(bǔ)救學(xué)習(xí)，并在7天后重新測試。②14天后進(jìn)行測試二，即再次選擇一道問題重新測試課程知識，若答案正確，就進(jìn)行第三步；若答案錯誤就進(jìn)行補(bǔ)救學(xué)習(xí)，并在14天后重新測試。③28天后進(jìn)行測試三，即再次選擇一道問題重新測試課程知識，若答案正確，就進(jìn)行第四步；若答案錯誤就進(jìn)行補(bǔ)救學(xué)習(xí)，并在28天后重新測試。④56天后進(jìn)行測試四，即再次選擇一道問題重新測試課程知識，若答案正確，就完成了再評補(bǔ)救過程；若答案錯誤就進(jìn)行補(bǔ)救學(xué)習(xí)，并在56天后重新測試。

ASSISTments平臺的再評補(bǔ)救不需要教師和學(xué)生記錄時(shí)間間隔，而是在特定時(shí)間自動安排學(xué)生進(jìn)行再評補(bǔ)救。自動化的再評補(bǔ)救可以督促學(xué)生鞏固并強(qiáng)化他們對課程知識的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)知識的內(nèi)化和遷移，從而使學(xué)生真正掌握這門課程，進(jìn)而不斷完善學(xué)生的知識體系。

三 ASSISTments平臺對中國智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)建設(shè)的啟示

ASSISTments平臺作為一款優(yōu)秀的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)，其開放的應(yīng)用環(huán)境創(chuàng)造了學(xué)習(xí)和研究的便捷條件、適應(yīng)性的學(xué)習(xí)支架提供了個別化的指導(dǎo)和幫助、多樣化的診斷報(bào)告加強(qiáng)了對學(xué)生學(xué)習(xí)的管理和控制、自動化的再評補(bǔ)救保證了知識的學(xué)習(xí)和遷移，這些均可為我國智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)提供啟示。

1 加強(qiáng)系統(tǒng)的研究開發(fā)

智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的研究和開發(fā)是一個復(fù)雜的工程，需要各方面的力量如計(jì)算機(jī)專家、教育專家、心理專家和一線教師等的共同努力，才能保證系統(tǒng)的有效運(yùn)行。ASSISTments平臺的研究和開發(fā)也強(qiáng)調(diào)各種力量的合作，包括高校、研究所、企業(yè)和中小學(xué)等。目前，我國智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的研究者和開發(fā)者主要是高校，也有部分公司，且各機(jī)構(gòu)在研究和開發(fā)的過程中缺少合作。因此，我國應(yīng)加強(qiáng)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，并強(qiáng)調(diào)各單位之間的合作，以研發(fā)出既先進(jìn)又具有本土特色的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)。

2 擴(kuò)展多元的應(yīng)用環(huán)境

成功的ASSISTments平臺應(yīng)具有多元的應(yīng)用環(huán)境，主要表現(xiàn)在：①不僅是教師和學(xué)生的使用平臺，而且是眾多研究者的研究平臺，使研究者可以借助平臺進(jìn)行教育實(shí)驗(yàn)，從而改進(jìn)教育[16]；②平臺的關(guān)注點(diǎn)不應(yīng)是課程，而應(yīng)是工具，可提供多學(xué)科、多學(xué)段的學(xué)習(xí)資源[17]；③可以跨平臺供用戶使用，從而方便用戶接入；④具有多種形式，可以在電腦、智能手機(jī)、PAD等多種設(shè)備上使用，以便于用戶隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)?；诖?，我國研發(fā)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意從多個方面擴(kuò)展多元的應(yīng)用環(huán)境。

3 構(gòu)建合理的運(yùn)行機(jī)制

ASSISTments平臺有著不同于傳統(tǒng)導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，適應(yīng)性的學(xué)習(xí)支架是其核心特征。在構(gòu)建合理的運(yùn)行機(jī)制方面，ASSISTments平臺主要采取兩條運(yùn)行路徑：①內(nèi)部路徑，是指學(xué)生對一個學(xué)習(xí)事件的學(xué)習(xí)過程；內(nèi)部路徑的功能是對學(xué)生的學(xué)習(xí)需求給予指導(dǎo)，或給出適應(yīng)性提示，或進(jìn)行即時(shí)反饋。②外部路徑，是指學(xué)生對多個學(xué)習(xí)事件的再評補(bǔ)救過程；外部路徑的功能是對課程知識的復(fù)習(xí)鞏固，若學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)完成了一次又一次關(guān)于某一課程知識的測試，則證明其真正理解并掌握了此知識；若學(xué)生未能完成測試，則證明其對此知識的學(xué)習(xí)仍存在問題，平臺會自動為其推送補(bǔ)救材料。從整體上來說，國內(nèi)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的“適應(yīng)性”還較弱，因此宜借鑒ASSISTments平臺的運(yùn)行機(jī)制，做到內(nèi)部路徑和外部路徑的協(xié)調(diào)運(yùn)行，既保證對學(xué)生每個知識學(xué)習(xí)的適應(yīng)性指導(dǎo)，又保證對學(xué)生整體學(xué)習(xí)的適應(yīng)性管理和控制[18]。

4 增加強(qiáng)大的診斷功能

國外的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)普遍重視對學(xué)生學(xué)習(xí)活動的診斷，ASSISTments平臺更是把診斷作為重中之重，它提供的診斷報(bào)告對國內(nèi)建設(shè)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)是一個很好的借鑒：①ASSISTments平臺的診斷范圍廣，學(xué)生、教師和家長都可以獲得相應(yīng)的診斷報(bào)告并從中受益；②ASSISTments平臺的診斷內(nèi)容精，不僅可以呈現(xiàn)學(xué)生的答題正誤和答案，而且可以呈現(xiàn)學(xué)生答錯和使用提示的頻率以及作答的時(shí)間，故有利于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的學(xué)習(xí)問題，并據(jù)此及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容；③ASSISTments平臺的診斷功能強(qiáng)，既可用于作業(yè)，也可用于測試。目前，國內(nèi)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的診斷功能較弱，故可以借鑒ASSISTments平臺的診斷報(bào)告，掌握診斷的基本原理和架構(gòu)，然后研究和開發(fā)適合我國智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的診斷功能[19]。

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