人工智能教育研究联盟专刊系列｜人工智能视域下基于设计的实施研究方法：框架及案例分析
伴随着互联网、人工智能、学习分析等新技术的迅速发展，大数据驱动的教育成为一种新兴的研究范式，其在富技术环境下为伴随式采集与分析过程数据提供可能，从而推动教育理论创新和个性化应用服务。大数据驱动的教育研究范式或为解决上述问题提供关键突破口，通过证据调和多元利益相关者在不同知识背景下的认知冲突，实现学习理论和教学实践共同创新的互惠共赢。基于此，该研究尝试整合人工智能技术和DBIR方法，形成人工智能视域下基于设计的实施研究方法（AI-DBIR），并对该方法进行初步探讨及应用案例分析，以期为相关研究与实践提供参考。
AI-DBIR方法论
大数据驱动的教育研究范式与DBIR融合的关键，在于借助人工智能技术动态收集、分析、处理和可视化表征多源数据集，在多轮迭代的数据累积中，有效支撑利益相关群体的理解与交流。实践者与研究者发挥各自角色优势的同时，实现分布式认知统合、协同制定基于数据驱动的设计决策。该研究从可视化学习分析（Visual Learning Analytics,VLA）出发，在借鉴达维尼亚（Davinia）等提出的“学习设计分析层级”（Analytics Layers for Learning Design）框架基础上，构建了人工智能视域下基于设计的实施研究方法（AI-DBIR）框架，如图1所示。该框架以实践者—研究者的共同参与和双向交互为根本，延伸出两种数据分析视角：设计分析与学习分析。
在设计分析视角下，设计自身所包含的属性、特征等要素可作为数据来源，要挖掘、分析与可视表征设计相关数据，实践者与研究者需共同理解思考设计的本质，从中提炼出设计模板和设计实施模式。
从学习分析视角出发，将教育设计应用实施于真实的教育情境中，从教育情境中采集多源教学过程与结果相关信息，动态分析并可视刻画学习者的学习状态。在多种学习证据的整合支撑下，DBIR共同体持续追踪教与学路径，理解与反思现有设计方案在教育情境中的实际效用。相较于以往从自身经验出发的主观性论断，实践者对学习过程产生更为全面客观的认知。
应用案例
案例一:基于社会语义网络分析的课程研究实践
课程研究在日本被视为一类既定的专业发展实践，通常由教师间的交流、分享、观察、讨论改进课程。然而，由于教师较少关注迁移类知识和缺乏知识创造的视角，所以实践者（教师等）在与研究者合作实施教育实践时，总是存在沟通障碍。为弥合教育实践与研究的鸿沟，同时革新低水平学校课程，使其学习文化符合21世纪技能理念，由日本教育部门发起，教师、校长、区教育厅人员、研究者等多元利益者共同组建了DBIR团队。该团队利用DBIR设计了一项新的课程研究，旨在应用社会语义网络分析（Socio-Semantic Network Analysis,SSNA）技术，促进教师对学生协作学习参与过程的理解。SSNA工具将学习者在会话中使用的词汇生成社会语义网络，因而从词汇网络结构的变化中，能够洞悉学生对集体知识进步的贡献程度（如图2所示）。
案例二:开放共享的可视化学习设计工具DEPIT
在持续变化的文化背景下，学生之间在文化、认知、经验等方面均存在较大差异，同时学习过程和课堂教育情境也日益复杂。由此，尊重不同差异的情境性精准学习设计，以及开放性视角下对数字化设计制品的共享交流，成为主要需求。相较于传统教学设计采用一系列固定步骤进行简单开发，学习设计应该被视为学生与教师共同创造的“空间”，能够导向、定位与支持教与学过程。在欧洲共同体资金的支持下，2017年，国际合作组织发起了个性化设计与技术融合（DEPIT）项目，主要成员包括马切拉塔大学、米兰天主教大学、塞维利亚大学、伦敦大学学院、意大利创业公司以及三所网络学校。该项目旨在通过DBIR方法，开发可供教师在课程及日常活动中使用的DEPIT学习设计应用程序。DEPIT程序以宏观、中观和微观三个层面结构化组织课程、模块、小节以及活动，以图形组织器（Graphic Organizer,GO）形式展示可视化的教学路径，支持教学实施，并为教师和学生提供指引和参考（如图3所示）。
思考和建议
该研究通过梳理BDIR核心思想、大数据和DBIR融合的可行性与必要性，将大数据驱动下的教育研究范式与DBIR方法整合，从学习分析与设计分析两个视角，构建了AI-DBIR新一代学习科学研究方法论框架。以自上至下的分析方式，深入解读两个典型的国际研究案例，阐明AI-DBIR框架中各要素之间的相互作用关系，为该方法论框架的落实提供可操作的借鉴内容。随着我国教育信息化2.0的快速发展，全面实现教育信息化需要平衡多方关系，以创新应用发展为导向，共同探索一条既符合中国基本国情又与国际前沿接轨的发展道路。
参考文献
[1]郭文欣,吴忭.人工智能视域下基于设计的实施研究方法：框架及案例分析[J].中国教育信息化,2022,28(06):54-63.