尹念東 胡國珍 余 鋼
(湖北理工學(xué)院,湖北 黃石 435003)
2020年,我國發(fā)生了嚴(yán)重的新冠肺炎疫情。為保障廣大師生生命健康安全,教育部發(fā)布了延期開學(xué)的通知,并對高校在線教學(xué)組織與管理工作做出部署,以保證“停課不停教,停課不停學(xué)”[1-2]。這對高校信息化教學(xué)提出了更高的要求——線上教學(xué)的整體性、系統(tǒng)性、交互性、可靠性、評價性亟待提高。在這種形勢下,加快虛擬學(xué)院的建設(shè)更加迫切。由于地方高校普遍存在辦學(xué)歷史短、條件弱、師資缺、經(jīng)費緊的困難,因此加快虛擬學(xué)院建設(shè),可以充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,促進(jìn)資源共享和教育公平,既能滿足大學(xué)生多元化、個性化的需求,又能彌補傳統(tǒng)教育的某些不足,更能彌補地方高校教學(xué)軟硬件方面的不足。
發(fā)達(dá)國家線上教學(xué)平臺起步相對較早。20世紀(jì)90年代末美國開始籌建虛擬大學(xué),歷經(jīng)二十余年的發(fā)展,以加州虛擬大學(xué)、鳳凰城大學(xué)為典型的高等教育網(wǎng)絡(luò)化體系,為現(xiàn)代社會對高等教育的規(guī)?;投鄻踊枨筇峁┝溯^好的借鑒[3]。2012年,英國倫敦國王學(xué)院、南安普頓大學(xué)、伯明翰大學(xué)等12所高校聯(lián)合推出虛擬大學(xué)建設(shè)工程,以挑戰(zhàn)美國高校在這個領(lǐng)域內(nèi)的長久壟斷地位[4]。目前具有代表性的在線教學(xué)平臺有美英國家世界頂尖大學(xué)創(chuàng)建的MOOC平臺,可為學(xué)習(xí)者提供世界級名校的公開課[5]。
近年來,國內(nèi)線上教學(xué)平臺發(fā)展迅速,傳統(tǒng)教育機(jī)構(gòu)如新東方、作業(yè)幫等都紛紛轉(zhuǎn)型線上教學(xué),同時以騰訊、阿里為代表的互聯(lián)網(wǎng)巨頭也進(jìn)入這一領(lǐng)域,搭建自己的在線教育平臺和知識平臺。高校則主要以清華大學(xué)的“學(xué)堂在線”為代表[6]。但線上教學(xué)平臺主要提供部分精品課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué),功能相對單一,缺乏人才培養(yǎng)、教育規(guī)劃和教學(xué)服務(wù)等功能,而具備現(xiàn)代大學(xué)職能的虛擬學(xué)院的建設(shè)方興未艾,由于虛擬學(xué)院在共享先進(jìn)教育理念,分享教學(xué)資源,促進(jìn)教育改革,以及教學(xué)系統(tǒng)性、規(guī)范性上具有顯著的優(yōu)勢和特點,因而有著廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。
湖北理工學(xué)院近年開始著手在線教學(xué)平臺建設(shè),但缺乏系統(tǒng)規(guī)劃,平臺功能和課程資源有限,難以滿足線上教育教學(xué)需求。這次疫情下的在線教學(xué)暴露出一些問題,給教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)造成較大的不便,因此對虛擬學(xué)院的建設(shè)迫在眉睫。
虛擬學(xué)院是在現(xiàn)代教育和管理理念的指導(dǎo)下,采用新一代人工智能技術(shù),結(jié)合虛擬技術(shù)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等先進(jìn)信息技術(shù),在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)辦的,具有現(xiàn)實大學(xué)特征和功能的跨時空和組織邊界的實體(物理)學(xué)院的數(shù)字映射[7-10]。虛擬學(xué)院具備以下“四融合”關(guān)鍵特征,如圖1所示。
圖1 虛擬學(xué)院的“四融合”特征
現(xiàn)代教育已進(jìn)入數(shù)字化時代,逐步呈現(xiàn)大規(guī)模社會化協(xié)同的形態(tài)。虛擬學(xué)院教育教學(xué)場景已經(jīng)突破時間、空間的限制,融合網(wǎng)絡(luò)化、智能化、立體化、泛在化等新型課堂特征,體現(xiàn)為將現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)理念深度融合。虛擬學(xué)院以學(xué)生為中心,以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心理念,結(jié)合新時代大學(xué)生學(xué)習(xí)能力和知識接受新特點,通過MOOC、SPOC、PBL、CDIO等方式推動課堂“技術(shù)革命”,從而促進(jìn)教學(xué)模式改革,深入推進(jìn)在線教育教學(xué)。
虛擬學(xué)院辦學(xué)空間將是物理空間、社會空間、信息空間三元空間的融合,打破了高等院校的圍墻,致力于形成在線教育與校園教育雙向融合、雙向開發(fā)的新生態(tài)。人機(jī)結(jié)合的智能空間是虛擬學(xué)院的基礎(chǔ)。虛擬學(xué)院的教師既可以跨區(qū)域、跨組織流轉(zhuǎn),也可以是虛實融合的、分工精細(xì)化的社會化教師。
虛擬學(xué)院將線下教學(xué)轉(zhuǎn)為線上教學(xué),必然帶來以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)革命,虛實融合的課程形態(tài)、整合型課程結(jié)構(gòu)、新型課程實施方式、培養(yǎng)學(xué)習(xí)智慧的學(xué)習(xí)模式,這些將為學(xué)生提供多維度知識獲取體系。虛擬學(xué)院教育服務(wù)的供給方式體現(xiàn)多人協(xié)同和人機(jī)協(xié)同、虛實融合的特征,基于智能技術(shù)建立起促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展的教育體系。同時,將學(xué)生學(xué)習(xí)中的知識權(quán)威,由教師傳授知識的權(quán)威向多元化權(quán)威、無權(quán)威轉(zhuǎn)化,學(xué)生與教師的地位更加平等。
以互聯(lián)網(wǎng)背景下的人工智能為主體,結(jié)合虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等先進(jìn)信息技術(shù)構(gòu)筑的評價機(jī)制,已成為高等教育教學(xué)發(fā)展重要的推動力量。先進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展為學(xué)校與學(xué)習(xí)者重構(gòu)了多元評價機(jī)制,使得教育教學(xué)評價機(jī)制從“教師督導(dǎo)模式”逐步轉(zhuǎn)為“人工智能+大數(shù)據(jù)模式”和“人機(jī)結(jié)合綜合決策模式”。這有利于對教學(xué)信息的收集、處理評價、監(jiān)控實現(xiàn)數(shù)字化與智能化,有利于教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。
虛擬學(xué)院的建設(shè),可實現(xiàn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合應(yīng)用;可以創(chuàng)新學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式,實現(xiàn)規(guī)?;逃c個性化培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合,建立促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展的新型教育體系。虛擬學(xué)院不僅僅是簡單的將信息技術(shù)用于高等教育的在線學(xué)習(xí)平臺或在線教學(xué)工具,而是突破傳統(tǒng)高等教育模式的時間和地域界限,重構(gòu)專業(yè)教育體系、課程體系、學(xué)習(xí)體系與質(zhì)量評價體系的教學(xué)組織。
虛擬學(xué)院的理論構(gòu)建主要基于現(xiàn)有實體的基本要素和功能定位,兼顧學(xué)院組織的一般特征,其理論框架主要由辦學(xué)目標(biāo)定位、組織結(jié)構(gòu)、教學(xué)管理、教學(xué)實施等組成,如圖2所示。
圖2 虛擬學(xué)院的結(jié)構(gòu)框架
虛擬學(xué)院的辦學(xué)目標(biāo)定位應(yīng)與實體學(xué)院戰(zhàn)略定位、人才培養(yǎng)目標(biāo)以及社會需求保持高度一致。虛擬學(xué)院組織結(jié)構(gòu)根據(jù)職能進(jìn)行功能和權(quán)限的劃分,同時不同角色(管理者、教師、學(xué)生)也具備不同權(quán)限和功能。
虛擬學(xué)院能在線提供實體學(xué)院所能提供的全部教學(xué)管理和教學(xué)實施功能,從專業(yè)設(shè)置、培養(yǎng)方案到教學(xué)計劃下達(dá)等,提供學(xué)生在線選課、課程學(xué)習(xí)、質(zhì)量監(jiān)督等人才培養(yǎng)的全過程、全周期、全鏈條教育教學(xué)服務(wù)。
虛擬學(xué)院的管理機(jī)構(gòu)可參照實體學(xué)院設(shè)置院長1名,副院長1名,工作人員若干名,教學(xué)團(tuán)隊若干個。院長負(fù)責(zé)學(xué)院整體規(guī)劃、教學(xué)理念的實施、人才培養(yǎng)方案的制定;副院長分管學(xué)院教學(xué)工作,負(fù)責(zé)具體教學(xué)方案的制定和實施;工作人員負(fù)責(zé)下達(dá)教學(xué)計劃、實施教學(xué)安排、提供技術(shù)支持;教學(xué)團(tuán)隊負(fù)責(zé)課程建設(shè)、教學(xué)改革研究、教學(xué)任務(wù)的完成等等工作。
虛擬學(xué)院的功能架構(gòu)體現(xiàn)在兩個方面:教育教學(xué)空間和在線教育教學(xué)功能,如圖3所示。
圖3 虛擬學(xué)院的功能映射
1.虛擬教育教學(xué)空間
虛擬學(xué)院的教育教學(xué)空間主要有虛擬教學(xué)辦公室、虛擬教室、虛擬圖書館、虛擬實驗室、虛擬運動場館。
虛擬教學(xué)辦公室:完成日常教學(xué)運行和管理,安排和下達(dá)教學(xué)計劃,可對接學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)、畢業(yè)設(shè)計管理系統(tǒng)等現(xiàn)有教學(xué)運行系統(tǒng)。虛擬教室:基于在線學(xué)習(xí)工具的多功能智慧教室,可進(jìn)行在線選座,虛擬座位和線上IP地址一一對應(yīng)。虛擬圖書館:對接學(xué)校圖書館現(xiàn)有各種中英文數(shù)據(jù)庫電子資源,具備圖書查詢、借閱的功能。虛擬實驗室:對接校內(nèi)虛擬仿真實驗中心,不同實驗室對應(yīng)不同的虛擬仿真項目。虛擬運動場館:對接體育課程線上運動項目,模擬各種體育運行項目。
2.在線教育教學(xué)功能
虛擬學(xué)院的在線教育教學(xué)功能主要有以下四個方面:
1)教學(xué)管理及運行。根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案實現(xiàn)教學(xué)模塊制定、課程運行管理、課堂管理、班級管理、教師團(tuán)隊管理等功能,保證教學(xué)工作的穩(wěn)定運行和教學(xué)質(zhì)量的提高。教師根據(jù)在線教學(xué)、混合式教學(xué)的需要,開展課程建設(shè)和教學(xué)管理,可根據(jù)學(xué)生考勤、互動、作業(yè)情況、考試成績等綜合計算相應(yīng)的在線學(xué)分;學(xué)生可完成課前預(yù)習(xí)、視頻觀看、在線討論、答疑、作業(yè)、考試等。
2)課程建設(shè)及應(yīng)用。課程建設(shè),特別是線上課程的建設(shè),是虛擬學(xué)院的主要任務(wù)、存在基礎(chǔ)。學(xué)院根據(jù)國家級、省級“金課”建設(shè)要求進(jìn)行課程建設(shè);教師可依托平臺進(jìn)行在線課程內(nèi)容建設(shè)、課程管理、課程教學(xué)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、移動端互動等。加強(qiáng)線上學(xué)習(xí)空間和課程資源建設(shè),推動教與學(xué)深度變革,打造校級線上線下混合式的虛擬仿真“金課”。
3)虛擬仿真實驗項目建設(shè)及實驗開設(shè)。實現(xiàn)所有實驗教學(xué)軟件統(tǒng)一接入,為學(xué)生提供虛擬仿真實驗學(xué)習(xí)平臺;能夠整合和部署不同類型的實驗教學(xué)軟件,高效管理實驗教學(xué)資源,滿足校內(nèi)各教學(xué)院(部)建設(shè)、發(fā)布、管理、使用實驗教學(xué)資源的需求,并能實現(xiàn)實驗教學(xué)資源的開放共享。
4)創(chuàng)新教育、個性化學(xué)習(xí)。依托學(xué)校各學(xué)科專業(yè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源及校外資源,構(gòu)建復(fù)合型、創(chuàng)新型人才學(xué)習(xí)平臺。綜合考慮社會需求、學(xué)校的辦學(xué)定位、學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃等因素,合理制訂個性化課程體系,通過設(shè)置輔修在線學(xué)習(xí)模塊等,為學(xué)生跨學(xué)科專業(yè)學(xué)習(xí)、第二學(xué)位、參與科研和學(xué)科競賽、開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐、國際交流等提供支持;讓學(xué)生有更多學(xué)習(xí)選擇的空間,實現(xiàn)自主性、個性化學(xué)習(xí),打造完備的知識體系,以更好地面對職場競爭。
5)數(shù)據(jù)分析與質(zhì)量監(jiān)控。構(gòu)建以學(xué)校為主導(dǎo),教學(xué)院為主體具有適應(yīng)性與擴(kuò)展性全過程保證、全方位監(jiān)控的線上教學(xué)質(zhì)量保障體系;通過大數(shù)據(jù)分析,實現(xiàn)以教學(xué)過程、教學(xué)評估為主線,學(xué)校、教學(xué)院部交互的質(zhì)量保障閉環(huán)系統(tǒng);同時引入學(xué)校評價和第三方評價機(jī)構(gòu),采取常態(tài)監(jiān)測與周期性認(rèn)證相結(jié)合、定量分析與定性判斷相結(jié)合的方式,多維度、多視角在線監(jiān)測評價人才培養(yǎng)質(zhì)量。
湖北理工學(xué)院虛擬學(xué)院建設(shè)將深度融合新一代人工智能及信息技術(shù),面向?qū)W校應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位,結(jié)合教師(主導(dǎo))學(xué)生(主體)的能力提升要求,重塑人才培養(yǎng)目標(biāo),重構(gòu)專業(yè)體系,推動學(xué)生學(xué)習(xí)體驗的提升,構(gòu)建開放的現(xiàn)代大學(xué)生態(tài)體系。以下是我們的一些思考。
虛擬學(xué)院是實體(物理)學(xué)院的數(shù)字映射,其工作空間以數(shù)字液晶監(jiān)控系統(tǒng)和云端服務(wù)器為載體,進(jìn)一步采用3D、AR、VR等技術(shù),全數(shù)字模擬顯示校園實景,實現(xiàn)跨時空和組織邊界的實體(物理)學(xué)院的數(shù)字映射,如圖4所示。虛擬學(xué)院布局具備場景漫游、導(dǎo)覽等功能,進(jìn)入場所內(nèi)能完整展現(xiàn)和完成教學(xué)運行管理、課程選取、圖書借閱、創(chuàng)新項目等各種服務(wù)流程。
圖4 虛擬學(xué)院全景模擬場景
虛擬學(xué)院的建設(shè)是對整個教學(xué)過程的智能化改造與重塑,可以有效提高教學(xué)效率,個性化定制教學(xué)需求,為學(xué)生提供虛擬場景的學(xué)習(xí)。智能化技術(shù)的引入,使教學(xué)在價值取向、師生關(guān)系、虛實世界等方面發(fā)生了重大變革,在教學(xué)中體現(xiàn)以學(xué)生為中心,提升學(xué)生能力,持續(xù)改進(jìn)教學(xué)模式與方法。
人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息技術(shù)的使用能夠改進(jìn)師生協(xié)作方式。教師可以重復(fù)利用先進(jìn)信息技術(shù),為學(xué)生設(shè)計科學(xué)的、個性化的學(xué)習(xí)方案,同時提升自身教學(xué)水平。信息技術(shù)是教師的有效工具和手段,可以替代教師的重復(fù)性、機(jī)械化的工作,減輕教師負(fù)擔(dān),使教師有更多的時間和學(xué)生深入溝通;大數(shù)據(jù)可以讓教師隨時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,從而進(jìn)一步構(gòu)建和諧穩(wěn)固的師生關(guān)系,促進(jìn)學(xué)生能力全面提升。
虛擬學(xué)院的建設(shè)將促進(jìn)教育教學(xué)目標(biāo)和理念的改變,推進(jìn)培養(yǎng)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價體系的改革創(chuàng)新。具體實施中將新一代人工智能技術(shù)融入教學(xué)與運行管理平臺、虛擬仿真實驗教學(xué)平臺和質(zhì)量評價與監(jiān)測中心等功能平臺,促進(jìn)現(xiàn)有人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新重構(gòu)。
1.在線教學(xué)與運行管理平臺
在線教學(xué)與運行管理平臺實施人機(jī)協(xié)同管理,通過人工智能技術(shù)從海量信息中精選教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生的認(rèn)知更有針對性;同時可利用人工智能整合各類知識,使繁雜無序的知識變得規(guī)則有序,讓學(xué)生對知識的掌握更為高效。如圖5所示,平臺由教學(xué)管理決策、個性化教學(xué)運行系統(tǒng)、成果推廣應(yīng)用門戶等部分構(gòu)成,其核心是教學(xué)運行系統(tǒng)。平臺包含校內(nèi)翻轉(zhuǎn)教學(xué)模塊、教學(xué)運行管理模塊和教學(xué)資源引入/輸出模塊,再輔以教學(xué)成果應(yīng)用門戶以及教學(xué)大數(shù)據(jù)態(tài)勢感知平臺。通過單點登錄、數(shù)據(jù)聯(lián)動、視頻本地加速和數(shù)據(jù)備份,與校內(nèi)部署的教務(wù)系統(tǒng)、統(tǒng)一認(rèn)證門戶、數(shù)字化校園數(shù)據(jù)管理平臺等本地化平臺互通,組成一套完整的數(shù)字化教學(xué)解決方案。
圖5 在線教學(xué)與運行管理平臺功能
教學(xué)運行系統(tǒng)以個性化服務(wù)為中心,基于混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法設(shè)計教學(xué)功能,同時借助校內(nèi)資源以及校外優(yōu)質(zhì)資源,開展“金課”建設(shè),促進(jìn)線上教學(xué)、課堂教學(xué)的改革。為了保證教學(xué)質(zhì)量,提供管理者的大數(shù)據(jù)模塊,與教務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)聯(lián)動,時刻掌握師生的教學(xué)動態(tài),保障課程基本的教、學(xué)、測、管、評一體化流程的順利實現(xiàn)。
2.虛擬仿真實驗教學(xué)平臺
共享湖北理工學(xué)院現(xiàn)有的各種虛擬實驗條件,整合學(xué)校的多個虛擬仿真實驗中心,建立在虛擬學(xué)院構(gòu)架下的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺,為學(xué)生提供虛擬教學(xué)情境,讓學(xué)生在三維立體虛擬空間中認(rèn)知對象,同時能夠在虛擬環(huán)境中與虛擬對象進(jìn)行互動交流。平臺具有實驗資源管理與共享、虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)和第三方實驗教學(xué)資源集成、虛擬仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能,如圖6所示。主要包括:數(shù)字化資源管理,實現(xiàn)虛擬仿真實驗資源、理論知識庫、習(xí)題庫管理,方便學(xué)生在線學(xué)習(xí),方便資源共享;實驗教學(xué)全過程管理,包括實驗開課管理、實驗項目安排或自選實驗和實驗預(yù)習(xí)管理,可提供虛擬仿真項目學(xué)習(xí)及過程中智能指導(dǎo)、實驗報告管理、實驗成績管理等;虛擬仿真實驗中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計,包括通過數(shù)據(jù)表、統(tǒng)計圖等多種方式反應(yīng)中心的教學(xué)規(guī)模、教學(xué)效果等,為決策層提供數(shù)據(jù)依據(jù);虛擬仿真實驗項目開放共享,包括校內(nèi)外開放共享的虛擬仿真資源,校內(nèi)用戶及校外注冊用戶可以訪問實驗項目詳情,并進(jìn)行在線實驗預(yù)約、虛擬仿真實驗學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)中心管理等。
圖6 虛擬仿真實驗教學(xué)平臺功能
3.質(zhì)量評價與監(jiān)測中心
質(zhì)量評價與監(jiān)測中心結(jié)合在線教學(xué)與運行管理平臺和虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的數(shù)據(jù),可實現(xiàn)教學(xué)大數(shù)據(jù)態(tài)勢感知。比如:可統(tǒng)計分析學(xué)校、二級學(xué)院、教師、學(xué)生、課程、互動、資源、教室等信息,輔助教學(xué)質(zhì)量評價和教學(xué)決策;可統(tǒng)計學(xué)校各項資源的建設(shè)情況,學(xué)校的數(shù)字化建設(shè)情況以及教學(xué)運行情況等,以圖表、數(shù)字、對比分析等直觀方式全方位展示學(xué)校教育教學(xué)線上、線下數(shù)據(jù),如全校學(xué)生數(shù)、教師數(shù)、網(wǎng)絡(luò)課程數(shù)、各類資源占用數(shù)量、實驗預(yù)約人數(shù)、系統(tǒng)的訪問情況、學(xué)生出勤情況、教育資源情況、師生間的互動情況等;可實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)控、活躍度監(jiān)控、全校資源監(jiān)控、實時課堂監(jiān)控、簽到率監(jiān)控等,如圖7所示。
圖7 質(zhì)量評價與檢測中心展示示例
湖北理工學(xué)院虛擬學(xué)院的建設(shè),將與湖北理工學(xué)院“高水平應(yīng)用型開放型創(chuàng)新型大學(xué)”的辦學(xué)定位相適應(yīng),通過“人工智能+教育”,構(gòu)建起行之有效的、有針對性的在線教育教學(xué)綜合服務(wù)平臺。建設(shè)虛擬學(xué)院的目的在于,以在線、混合式、虛擬仿真“金課”等為抓手,利用信息技術(shù)提升教育教學(xué)水平,推動教學(xué)方法創(chuàng)新,推進(jìn)教師課堂革命和學(xué)生學(xué)習(xí)革命,讓教學(xué)體系真正由“以師為中心”向“以生為中心”轉(zhuǎn)變,從而提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。