《人工智慧時代的智慧課堂——數據採集與可視化分析》是2021年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 書名：人工智慧時代的智慧課堂——數據採集與可視化分析
- 作者：王冬青,韓後
- 類別：教材類圖書
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2021年
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝-膠訂
- ISBN：9787030677037
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
智慧課堂是一種新型教學環境，它將人工智慧、雲計算、大數據等新技術與移動終端融入教育，為學生提供數位化、個性化和智慧型化的教學體驗。本書從環境建構、數據採集、數據可視化分析以及數據分析結果套用等方面，介紹了近年來作者及其研究團隊在面向智慧課堂行為與表現數據的學習分析領域所做的工作和取得的成果。本書是國家自然科學基金青年科學基金項目（71701071）和教育部人文社會科學研究青年基金項目（17YJC880032）的研究成果之一。
全書內容分為6章，分別討論了雲計算與大數據背景下教育信息化發展和新興技術對教與學的影響，智慧課堂教學環境的構成要素、功能模型和教學支撐系統，智慧課堂數據類型、採集模型和採集規範，智慧課堂數據分析框架和分析方法，智慧課堂數據分析結果的有效性驗證，面對智慧課堂深入研究問題的展望。
本書可供從事教育技術、教育信息化等相關領域的專業人員和有意實施智慧課堂項目的地方教育行政部門、學校管理者、教師參考，也適合計算機科學與技術等相關學科專業的教師和學生閱讀。
圖書目錄
1 技術發展對教與學的影響 1
1.1 技術環境的變化 2
1.1.1 寬頻、融合、泛在的基礎設施建設 2
1.1.2 移動智慧型終端引領網際網路產業發展 5
1.1.3 雲計算形成終端、內容和服務一體化新型產業生態 6
1.1.4 人工智慧與大數據融合發展 8
1.1.5 數位化工作、學習和生活方式快速轉變 11
1.2 技術在教與學中的套用 12
1.2.1 加快教育信息化建設進程 12
1.2.2 課堂教學是教育信息化建設的重點 13
1.2.3 智慧課堂引領教學創新與變革 14
1.2.4 學習分析與數據挖掘賦能智慧課堂 16
2 智慧課堂教學環境 18
2.1 智慧課堂研究概述 19
2.1.1 智慧課堂的內涵與特徵 20
2.1.2 智慧課堂環境建設現狀 22
2.1.3 智慧課堂的教學套用現狀 24
2.2 智慧課堂教學環境設計 26
2.2.1 智慧課堂教學環境構成要素 26
2.2.2 智慧課堂教學環境設計原則 31
2.2.3 智慧課堂教學環境功能模型 32
2.3 智慧課堂教學支撐系統 39
2.3.1 智慧課堂教學支撐系統結構模型 39
2.3.2 智慧課堂教學支撐系統體系結構 42
2.3.3 智慧課堂教學支撐系統調研 43
2.3.4 智慧課堂教學支撐系統功能設計與實現 50
3 智慧課堂數據採集 54
3.1 智慧課堂數據類型與特徵 55
3.1.1 智慧課堂數據類型 55
3.1.2 智慧課堂數據特徵 58
3.2 智慧課堂數據採集標準 59
3.2.1 xAPI規範 59
3.2.2 IMS Caliper框架 63
3.2.3 xAPI規範與IMS Caliper框架的對比 66
3.3 智慧課堂數據採集方法 67
3.3.1 智慧課堂數據分層描述框架 68
3.3.2 智慧課堂數據參數描述 70
3.3.3 智慧課堂數據存儲與交換機制 79
3.4 智慧課堂數據採集技術方案 81
3.4.1 關係型數據採集 82
3.4.2 基於xAPI規範的教學行為數據採集 84
4 智慧課堂數據可視化分析 94
4.1 學習分析與教育數據挖掘研究概述 95
4.1.1 學習分析 95
4.1.2 教育數據挖掘 100
4.2 智慧課堂數據分析模型 103
4.2.1 智慧課堂數據分析流程 103
4.2.2 智慧課堂數據分析框架 106
4.2.3 智慧課堂數據分析建模 108
4.3 智慧課堂數據可視化分析方法 111
4.3.1 學習表現數據可視化分析方法 112
4.3.2 教師教學行為數據可視化分析方法 114
4.4 智慧課堂數據分析系統 124
4.4.1 智慧課堂數據分析系統體系結構 124
4.4.2 智慧課堂數據分析結果可視化 127
4.4.3 用戶滿意度調研 130
5 智慧課堂數據分析結果套用 133
5.1 學習表現數據套用分析 134
5.1.1 面向教師的學習表現數據套用分析 134
5.1.2 面向學習者的學習表現數據套用分析 136
5.2 教學行為序列頻繁序列模式挖掘與套用 138
5.2.1 教學行為頻繁序列模式挖掘套用分析 139
5.2.2 分析結果討論 140
5.2.3 分析結論 143
5.3 教學活動聚類分析與套用 143
5.3.1 教學活動數據聚類分析套用 143
5.3.2 分析結果討論 144
5.3.3 分析結論 149
5.4 教學互動行為分析 149
5.4.1 OOTIAS編碼體系與分析方法 149
5.4.2 分析對象 151
5.4.3 分析過程 152
5.4.4 分析結論 158
6 後續研究與展望 159
6.1 基於多模態數據的學習分析研究 159
6.1.1 多模態學習分析數據 159
6.1.2 多模態學習分析的技術支撐 161
6.1.3 多模態學習分析的套用實例 163
6.2 基於智慧課堂的學習投入度評價研究 163
6.2.1 學習投入度的測量與評價 164
6.2.2 基於智慧課堂的學習投入度套用研究 165
6.3 基於智慧課堂的學習預警研究 166
6.3.1 學習預警 166
6.3.2 面向學習預警的智慧課堂數據採集技術 167
6.3.3 學習預警的套用研究 167
參考文獻 170
附錄 186
附錄1 智慧課堂行為數據採集關鍵代碼 186
附錄2 智慧課堂數據分析系統需求調研——訪談提綱 196
附錄3 智慧課堂數據分析系統需求調研——教師訪談記錄 197
作者簡介
王冬青，博士，華南師範大學教育信息技術學院教授、碩士生導師，廣東省教育雲服務工程技術研究中心副主任，美國加州大學歐文分校訪問學者，廣東教育學會教師繼續教育專委會常務副理事長。主要從事教育領域信息技術的套用基礎與前沿技術研究，在智慧課堂、學習分析、計算機輔助測評等人工智慧教育套用方向取得多項研究成果。主持完成多項國家自然科學基金項目和教育部人文社會科學研究課題，作為團隊核心成員和主要完成人承擔國家自然科學基金項目、廣東省工程技術研究中心建設項目、廣東省重大科技專項、廣東省科技攻關項目10餘項。
