建立Agent实训教学系统 破解高师教育实践困境
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[摘 要] 在高师学生参与教育实践的过程中，受高师院校与中小学不同“场域—惯习”的制约，高师指导教师、中小学指导教师、高师实习生等三方在利益上存在分歧，惯习上存在深层结合困境。以网络平台和实习基地为依托，建立agent智能化虚拟实训教学系统，形成超越现实“场域—惯习”制约的训练路径，可能是解决高师实践教学问题的重要突破。为此，需要从虚拟实习内容到Agent教学功能设计、实现虚拟实训的工具选择以及整个Agent实训教学系统功能的实现进行深入研究，形成训练高师学生从新手到能手的Agent实训教学系统。
[关键词] 教师教育； 实践教学； 场域—惯习； Agent技术； 功能设计
[中图分类号] G434 [文献标志码] A
[作者简介] 曾茂林（1965—），男，四川宜宾人。副教授，博士，硕士生导师，主要从事教育基本理论和教师教育研究。E-mail：。
《教育部关于大力推进教师教育课程改革的意见》（教师[2011]6号）要求创新教师培养模式，强调学科理论与教育实践紧密结合。[1]为此，广东湛江师范学院与湛江市赤坎区建立了教师教育实践共同体，积极推进“‘教学研做’互动合一，培养‘五力型’优质教师”的模式改革。一年多的实践表明，由于高师院校与中小学“场域—惯习”差异，高师指导教师、中小学指导教师、高师实习生等三方的配合机制依然没有实质性突破。因此，我们开始以校园网和建设中的“未来教育空间站”为依托，探索Agent虚拟实训教学技术的应用问题。
一、Agent实训教学系统含义及
其破解“场域—惯习”的优势
Agent技术由美国麻省理工大学研制开发，随着人工智能和计算机网络技术的发展而逐步发展起来，其广为接受的定义是Wooldridge等人提出的。（1）弱定义： Agent一般用以说明一个具有自主能力、社交能力、反应能力和预动能力的软硬件系统。（2）强定义： Agent在弱定义的基础上，还应具有知识、信念、目的、义务等人类所具有的特性。[2]根据Agent的定义，笔者认为Agent实训教学系统是由实习教师、中小学生、大中小学指导教师、中小学教学场景等多个Agent构成，借助网络与其他Agent通信、交互和协作完成训练高师学生实践教学技艺的分布式智能系统。它不仅能构造出逼真的实习教学情境，而且由Agent所的人形化的师生，能随环境改变而改进自己的言行，达到高仿真的实习教学要求。如果说Agent技术上的成熟，为该系统的实验奠定了现实条件，那么《教育部关于大力推进教师教育课程改革的意见》强调“将现代教育技术渗透、运用到教学中”，则为探索Agent技术在高师实践教学中的应用提供了政策保障。
在布迪厄（Pierre Bourdieu，1930—2002）的实践社会学中，客观性的场域和主观性的惯习之间是融为一体的，相互之间是一种形塑关系。按照布迪厄的“场域—惯习”理论，场域是一个相互争夺的空间，其争夺旨在继续或变更场域中力量的构型。[3] 事实上，在中小学场域中，教育行政和学校关于教师教学的奖惩制度等利益机制，从态度、惯习上全方位地影响着中小学教师，赋予其对实习教师指导的不同含义和角色。许多中小学教师让实习教师批阅大量的作业和试卷，而给予上课及组织班级活动的机会很少，生怕实习生影响其教学绩效就是明证。高师教师以科研为利益导向的场域对其惯习的形塑，强化的是理论研究不断向纵深发展，日益远离中小学教学，难以实现富有实效的指导。而Agent教学技术只是模拟真人的行为，其关注的重点在教学技艺的训练，人与人之间的复杂关系和利益冲突将被简化，受中小学“场域—惯习”的利益影响相对较小。因为由教师教育研究者协同软件工程师编制的数据库，在对教学经验、知识素材进行筛选时，更多关注的是教学技能的形成，而不会因顾及情面隐去一些纠错行为。其设计的Agent角色化目标和意图，比较单纯地突出教学方面的技艺展示。即使其情境性设置，也主要是基于师生教学互动所表现出的围绕教学目标实现的氛围，而不是教师之间、实习生之间争名夺利的场景。与到中小学开展教育实习相比，Agent教学技术不仅节约成本，减少了实习中的安全风险，最重要的是可以做到超越各种利益和人际关系的束缚，聚焦实践教学技能的关键点，反复进行细节训练，从而提高教育实践的针对性和效率。
二、Agent实训教学系统
功能模块的设计开发
Agent技术真人完成其角色化的任务，要求其角色数据库的建设必须来自中小学师生、高师实习生和高师指导教师及其相应的实践环境。华南师范大学教师教育实验课程与教学论建设实践也表明，这类实验性课程需要建立专门的课程与教学实验室，开辟共享的网络空间，寻找定点的实验学校。[4]事实上，也只有教学实习基地与Agent实训教学系统之间搭建起互动建设的平台，Agent真人的功能模块才能不断获得丰富的资源。
（一）Agent实训教学系统功能模块的设计
1. 模拟实习教学系统人物角色的Agent设计
教师岗位教育实践技能是依靠真实的教学情境，结合其特定教育功能的需要予以展现的。根据真实的实习教学环境，Agent实训教学系统需要形成Agent实习教师，Agent大、中小学指导教师，Agent中小学学生和Agent教学场景。根据高师学生实践教学技艺提高的阶段性，又需要形成针对新手上路、合格实习教师、优秀教师等不同能力水平的Agent实习教师角色，由其分阶段引导高师生逐步提升自己的实践教学水平。
2. Agent实习教师相关功能模块的设计
（1）Agent实习教师教学功能模块设计依据
始于2005年的华南师范大学教师教育实验课程与教学论建设，为训练实习教师相关子模块设计提供了参考的框架。可以按照“学科课程与教学论实验”、“班主任工作”和“课堂教学组织与管理”等课型，[5]建构对实习教师相关理论及其应用能力的分项训练内容，形成对应实习教学能力的子模块。本研究主要是从新手教师到教学能手的专业化发展需要出发，针对实习教师完整能力结构的形成，对Agent实习教师功能模块进行设计。它是对教师专业化技能模块的综合应用与提升，是将实验课程与教学中的核心技能要素相结合，熔炼为操作性教学技术的功能设计。
（2）Agent实习教师基本功训练模块
高师学生在教育实习前需要作相应的基本技能训练，因此需要设计出三笔字、普通话矫正等基本功训练模块。为了高师学生能顺利适应中小学教学的节奏，还需要建立微格训练功能模块，按照中小学课堂教学环节进行训练。在虚拟教学环境中，高师生同样需要钻研教材、了解Agent学生，根据教学进程和Agent学生的反应调控课堂教学活动。为了有效完成这一系列教学活动，需要建设好备课功能模块，可通过直接购买课程管理软件加工形成，其中课程简介、大纲、教学重点、难点直接由课程管理功能模块生成。至于学生情况，可依靠Agent学生与Agent实习教师的信息交流获取。高师学生根据虚拟班级Agent学生情况，结合课程特征制订教学计划，预设好教学环节，生成相应的教案。在基本功训练模块中，备课功能训练模块是其核心。
（3）Agent实习教师课堂教学功能模块
首先，分类完善模式化的教学行为功能模块设计。根据学科和年级段特征，结合实习基地教师和实习生积累的课型经验，尤其是各个学科的示范课、公开课录像等，形成针对特定学科、学段教学的相应教学行为模式资源库。各类教学模式资源库的形成，有助于Agent实习教师根据对虚拟学生认知状态的反馈，结合任教学科特征，从教学行为模式资源库中选择恰当的教学程序实施虚拟教学。当Agent实习教师资源库中缺乏某种教育资源时，高师学生通过手动搜集、调整、补充相应的教学资源，让Agent实习教师借助其操作不断丰富实训教学功能模块的内容。其次，测试功能模块。当课堂教学或单元教学结束后，需要出题测查Agent学生对知识的掌握情况。因此，需要搜集实习基地学校的随堂测试题、单元形成性检测题，按照班级水平建成分层测试功能模块，从教学效果诊断、评价、反馈等方面，全面呈现测查功能。第三，答疑功能模块。一是对应测试的解答功能模块，可以直接从题库获得或者购买答题软件。二是根据Agent学生提出的常见问题，形成对应的答案集功能模块。这类功能模块主要借助基地指导教师进行经验总结归纳获得，也可以由实习教师通过文献综述，将问题答案分类筛选获得。这类功能模块的形成，便于Agent实习教师选择合适的答案，解答Agent学生提出的各类常规问题。最后，健全教学过程管理功能模块。Agent实习教师需要对Agent学生学习记录进行查看，分析其学习状态，对真实的在线学生实施监控。因此，一方面需要建设根据Agent学生反馈调整教学活动、实施现场教学监控的管理功能模块；另一方面，需要总结实习教师在教学过程中存在的典型管理问题，由经验丰富的中小学教师提供有效的教学过程管理经验和策略模型，形成针对实习课堂教学管理的功能模块，供虚拟实习教学中的高师学生选用。
如果Agent实习教师无法完成某些教学功能，就只能由高师学生手动完成，这样也能让其有机会接受临场性实践教学技能训练。由于实习教学结束后的教学反思，应该由高师学生结合指导教师的课后点评，对整个虚拟教学过程开展反思，并对其他Agent的功能作出直接修改或提出修改建议，所以本系统不设课后教学反思功能模块。Agent实习教师的各种功能模块，其实就是其分解出的局部功能，它具有相对独立活动和学习的能力，可以借助教学活动、高师学生的反思和操控不断地更新其功能。
3. Agent实习指导教师功能模块
如果说Agent实习教师功能模块开发重在教学技能的形成，那么Agent指导教师功能模块开发，则重在分科教育理论框架与教学策略指导功能模块的建设。为此，首先需要提炼出中小学分科指导教师对该学科教育、教学现状的认识，提炼其常用的教学经验、教研经验、课堂教学技巧等，创建起适用的教育实习分科指导策略功能模块；其次根据当前教育研究的前沿理论，建构具有先进理念的高师学科指导教师理论指导功能模块；最后，针对理论与实践指导两类模块在解决实习问题中的应用情况，构建能综合应用的实习教学解题功能模块。由于这类功能模块主要是针对实习教师的讲课进行点评，评语指导和语音指导是其主体，因此可以直接购买学科教学专家知识资源库加工形成。必须注意的是，在教学策略和问题指导功能模块建设中，需要将教师的指导与范例演示模块联系起来，向高师学生明确指出可以调出哪个示范教学模块进行直观地学习。
4. Agent中小学生及教学环境功能模块
Agent中小学生功能模块，主要包括学生基础知识、学习策略和情感态度功能模块的开发。同时，还要根据功能模块的组合成分变化，形成好、中、差Agent学生。实习教学环境功能模块开发，主要通过引进先进的仿真虚拟软件来实现。其内容主要包括课堂教学场景和实验室功能两大模块。虚拟课堂教学场景，因学生反应、课型、教具及表演方式等方面的不同而呈现出鲜明的生成性；虚拟实验室则因操作的程序化和设备的标准化，呈现出较强的预设性和程式化推进特性。整个虚拟实践教学系统功能模块设计如图1所示。
系统功能模块的整体设计
（二）Agent实训教学功能模块开发路径
1. 内生性本土实训功能模块开发
为了训练出能够更好地服务地方教育的高师毕业生，就要全面、真实地模拟当地实习基地师生的惯习。将软件内容的编程，置身于中小学场域之中，从当地优秀中小学教师身上，提炼出相应的学科教师教学功能数据库，形成中小学指导教师Agent资源库；根据当地中小学生的实际水平，建成接近真实水平的Agent学生资源库。尤其需要根据高师学生在基地实习中的现实表现，提炼其典型心理定势、思想、言行，建成对应不同实习阶段的功能模块，形成教学技艺水平不同的Agent实习教师资源库。根据本校高师指导教师的习惯指导方式和常规性指导内容，建成高师指导教师资源库。
2. 外来实训教学功能模块的加工
为了让实习教师形成先进的教育理念，具备分析、诊断、决策课堂教学的能力，快捷省力地建立起具有国内、国际先进水平的虚拟实训教学模块，就需要有针对性地购买中小学学科教师教学软件。然后组织高师院校的实习指导教师、教师教育研究者和软件工程师，结合本校实践教学训练需要进行系统加工。按照实习教师（高师学生）、中小学指导教师、高师指导教师角色分类，将新购买的学科教学资源库与其对应的Agent角色资源库进行融合、创新，建构起超越当地真实教育水平的Agent指导教师和实习教师教学资源库。
三、Agent实训教学系统
主要开发工具的选择
（一）实训教学系统开发平台的选择
浙江大学CAD & CG国家重点实验室将虚拟现实技术与Agent技术结合，运用多Agent系统MAS成功搭建起具有建构主义情境教学与个别化教学模式特点的远程智能教育系统。该系统引入了网络游戏中计算机控制游戏角色NPC（Non Player Characters）的思想，以三维虚拟人的形式建立起NPC教师，承担以往需要教师来完成的部分教学工作，其后台控制程序是具有智能教学功能的Agent模块。[6]NPC教师最适合实习教师的任务，代替高师学生开展系列的虚拟实习教学活动。但为了统一Agent的名称，本文仍以Agent实习教师表示。
（二）Agent实习教师功能开发工具
Agent实习教师的教学策略来自现实中的中小学教师，其软件设计的关键技术在于模拟出中小学教师施教的岗位功能。基于Web的智能化通用多媒体三维教学系统是一个集课件编辑、整合、于一体的个性化课件开发平台，它由后台数据库、网络多媒体采编工具、E媒体电子画笔、课件演示播放工具等构成，具有满足实习教师实现资源管理、备课、课件编辑、课堂教学演示和E媒体板书等功能。[7]在该系统软件支持下，可以完成学科教学多媒体教学资源包、教学设计功能模块和教学策略功能模块等的开发，也可以完成教学事务性活动必需的章节表、课堂日志等管理功能模块的系统开发，是实现Agent实习教师功能模块开发的有效工具。
（三）以VR & MAS-DES设计为参照的Agent实训教学系统设计
Agent虚拟实训教学系统一般采用（Browser/Agent/Server） B/A/S三层结构模式。第一层是基于浏览器的表示层，主要负责与用户进行交互，实现信息的输入、输出等。中间层为多Agent层，主要包括Agent实习教师（同时完成管理员功能）、Agent中小学生、Agent指导教师。第三层属于数据层，用于保存各类数据资源，包括知识库、信息库和资源库等，是支持Agent运行的后台支持软件资源库。这三层结构及其的角色，为整个系统的设计和运行提供了基本的框架，其整体设计思路如图2所示。
智能化实践教学系统设计
四、Agent实训教学系统功能的实现
建设中的湛江师范学院“未来教育空间站”，是以培养优秀师范生和培训中小学教师为目的建成的高校中心站，通过网真课堂（Teleprensence）、物联网互动反馈学习共同体等新型教学平台，实现高校课堂与中小学课堂的融合。[8]在这样的网络环境下，借助B/A/S三层结构虚拟实训教学系统，可以满足高师学生虚拟实习课堂的教学、实习基地学校中小学生的学习、中小学指导教师的远程点评和Agent指导教师的自动指导等功能。
（一）虚拟课堂实习教学及指导功能的实现
在B/A/S系统结构下，虚拟实习教学智能化系统工作流程如下。
1. 注册进入系统
高师学生通过注册进入虚拟教学系统后，呈现出教学基本功单向训练系统和实习教学系统。进入基本功单向训练系统，呈现出板书、普通话、教育见习、备课训练、虚拟微格教学等项目，高师生根据需要进入适合自己的训练项目。进入虚拟实习教学系统的高师生，通过选择Agent实习教师系统，主页面上显示五个选择程序，即新手上路、试讲教师、合格教师、入职教师、优秀教师，高师生根据自身教学水平自主选择。进入对应阶段的实习教师角色后，系统显示“进行新课教学”、“接受指导教师点评和改进指导”、“重新进行上次教学”等，高师学生根据自身需要予以选择。
2. 选择课程并组建教学班级，生成实习教案
高师学生根据所学专业进入分科实习目录，选定自己实习的中小学课程。再借助Agent实习教师进入虚拟教学班级，随机选择施教的Agent学生，生成10人左右的教学小班。Agent实习教师根据生成的学生状况，判断整个班级的水平，在显示界面告诉高师学生，并从Agent实习教师教学策略库、对应课程的备课资源库中生成适合当前学生的备用教案，供高师学生选择和加工。经高师学生选择或手动修改教案后，生成施教教案。
3. 生成施教程序及其教学行为指令
Agent实习教师通过界面，根据施教教案向高师学生建议联系哪类Agent指导教师， 高师学生根据Agent指导教师建议提出本节课施教的操作程序。其内容包括组织教学、复习旧课、讲授新课、提问Agent学生、测试、答疑、布置作业等各个教学环节的行为方式、表情、细节的突出等。高师生根据习得的理论和积累的教学经验，结合虚拟班级特征，补充、调整生成具体可行的教学程序及其行为指令。
4. Agent实习教师开展虚拟教学活动
根据高师学生确定的教学程序及其行为指令，Agent实习教师激活相关教学知识模块和教学行为模式功能模块，在虚拟环境中代高师学生施教。
5. 教学过程中，高师生的手动补充施教
根据Agent学生和在线中小学生的反映，对Agent实习教师完成不好的任务，高师学生通过暂停其虚拟教学活动，操作相关程序调整教学内容和教学策略，以手动方式改进Agent实习教师的施教活动，从中习得教师专业化的技能。
6. 虚拟教学的指导点评
虚拟教学完毕后，Agent实习教师将教学过程记录下来，同时传给Agent指导教师。Agent指导教师以此为基础，结合Agent中小学生反馈的信息，对高师学生操作的Agent教学技能进行智能化评价，指导其调整教学策略。如果高师学生对Agent指导教师提供的点评不满，可以向大、中小学指导教师（真人）留言，并提出相关问题，等待指导教师的点评和解答。
7. 开始新一轮的教学实习
高师生根据指导教师（Agent和真人）的指导，结合自我教学反思，进入“重新进行上次教学”程序，指令Agent实习教师重组教学内容，提供新的教学策略，开始新一轮虚拟实习教学活动。在这样的对比实习中，高师学生可以从Agent和在线中小学生的反应中，看出哪些教学策略是应该掌握的，哪些教学方法必须予以改进，从而不断提高自身的专业教学能力。
8. 教学过程管理功能的实现
整个虚拟实训教学系统的管理，主要由高师学生根据中小学生学习需要和自身教学实践能力的发展，实施动态的情景化管理。不仅对每次实习教学结果、学生测评、纪律监控等实施现场化应变管理，还需对试教后的各类Agent角色行为提出改进建议，对其资料库实施更新管理，为下一次实习中师生水平的提升打下基础。
（二）逐段提升高师学生实战教学技术功能的实现
从新手到教学能手的高师学生成长阶段看，可依据四年制高师特点分七个阶段逐步实现。每一阶段用一学期完成，可以以选修课形式配合学生自主练习实现高师学生能力的发展。实习基地中小学指导教师，主要是帮助高师院校建设Agent实习教师和指导教师资源库，定期参与在线指导、答疑活动。高师实习指导教师则需要责任到人——对其指导的高师学生实行四年一贯制，直到学生获得教师资格证为止。至于最后阶段的优秀教师技能训练，主要依靠学生自主练习、教学专家资源库建设、中小学指导教师在线辅导来实现。
每个学期的训练重点如下：第一学期为教师三笔字、普通话等单项基本功虚拟达标训练，以此引导高师学生打牢基本功；第二学期开展名师讲课视频教育见习，针对课堂教学基本环节进行评课训练，让高师学生掌握“上好课”的标准；第三学期开展虚拟微格训练，以微型课程方式，训练学生掌握课堂教学中各主要环节的教学技能；第四学期进入虚拟的连贯训练阶段，以备课技能训练为核心，在备课中将各环节教学内容联系起来，并利用虚拟训练强化高师学生连贯、系统地操控课堂教学的技能；第五学期进入课堂教学综合技能虚拟训练阶段，从教材分析，到课堂氛围调节、教学艺术的初步展示等进行综合训练，经系统检测，合格者发给准许进入真实习的合格证书；第六学期借助虚拟训练，让高师学生进入虚拟的差班开始班级管理和学科教学训练，训练高师学生的临场应变能力，为走向第七学期的教育实习打下坚实基础，形成具有“入职教师资格的教学技能”，并作为确认教师资格证书技能检测的标准；第七、八学期，主要是开展应对就业竞争的高水平教育技能训练，注重将教学技巧和教学艺术的形成与求职面试融为一体，从实习教师特长展示、教学风格初步形成上，着力打造出优秀教师整体形象。
四、结 语
由于Agent资源库建设工程量很大，涉及教师专业化的教学知识和技能、编程技术复杂等一系列问题。同时，以真实的指导教师、实习教师和中小学生为原型，进行抽样分析、归类整理，加工成对应Agent角色的典型行为功能模块也都极其复杂。所以，在实验初期应结合现实条件，集中力量形成实习教师新手和合格实习教师两个层次的Agent功能模块；中小学生Agent也主要按好、中、差水平予以设计。为了减少虚拟班级课堂教学和管理的复杂多变性，在虚拟课堂组建中，随机生成的虚拟学生控制在10人左右为宜。因为以小班教学形式开展教学，不仅更具针对性，而且减少了设计的复杂性。为了增强虚拟教学的真实性，更多的是依靠实习基地班级学生约定上网时间进行远程实习教学。在实习教师指导上，则主要依靠中小学指导教师观看Agent实习教学录像和高师生留言开展在线指导。因为Agent指导教师生成的虚拟课堂教学点评和改进建议，在实验初期往往还停留在机械生成评语的阶段，智能化程度远远不够。Agent实习教师的教学也更多的是依赖高师学生本人的在线操作，针对教学中遇到的问题及时调整教法和教学内容，以此逐步丰富Agent实习教师的教学资源库。
尽管这类虚拟实验还处于探索初期，很多技术还很不成熟，还存在系统运行不稳定等诸多问题，但智能化虚拟实践教学研发思路及其教学技术所展示出来的魅力，已经引起了高师学生的热切关注，具有广泛的开拓潜力和价值。
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