知识需要与认知主体产生有效链接才能实现知识的价值。职业教育教材自适应生成的核心任务是实现从客观知识本体到主观认知路径的精准映射,即将标准化的实践知识体系解码为职业院校学生的个性化学习体验。
一、路径规划:基于技能画像的个性化学习导航
数智化教材的路径生成旨在通过洞察学习者个体差异,将传统教材单一的、固化的知识线索变革为可供个性化导航的动态技能图谱。
一是动态画像:学习者认知范式转换。个性化学习路径生成的前提在于数智教材功能角色的转换,即从静态的知识“供给器”转变为动态的学习“诊断仪”。职业院校传统的职业技能学习档案无法揭示学生内在的能力结构与认知特征,而数智教材通过内嵌知识追踪模型与数据挖掘算法,对学习者的认知状态进行精微刻画。通过分析学习者对技能的掌握程度、与教材内容的交互行为,预测其在后续技能实训中的表现和遗忘曲线,以识别其潜在的学习风格与认知障碍点。将原本散乱的学习行为数据整合为一幅反映个体职业能力结构、认知偏好与发展潜能的动态画像。此动态画像既包含个体前置学习的数字足迹、职业兴趣的深度探测量表,还包含一系列与技能图谱节点相关联的前置性诊断测验,从而精准定位学习者在整个能力体系中的坐标。
二是认知脚手架:教材结构范式变革。数智教材通过重塑教材内容的组织与呈现逻辑,在获取学习者的技能画像后自主探索生成最优的教学策略和个性化学习路径。通过强化学习技术加快学生的职业技能掌握速度、提高实践性知识留存率和职业技能迁移能力,关联技能图谱中网状的、复杂的职业知识,并根据职业院校学生的个性化画像与实时反馈进行高难度技能的动态降维和分解,从而生成逻辑清晰、难度始终处于学习者“最近发展区”的学习序列,推动传统教材编撰结构转变为以学习技能成长为设计逻辑的教材结构模式。这种由算法驱动的、以学习者为中心的教材结构范式推动教材功能逐步转向为一个以促进学生职业技能逐阶发展、具有自我优化能力的认知导航系统。
二、资源聚合:基于产业数据的即时性内容供给
资源聚合旨在破解职业教育教材“用什么教”的供给难题,其核心在于运用智能技术对教材内容的形态范式与生产机制进行系统性改革,从而构建一个与产业发展同频共振的自适应内容生态。
一是动态映射:重塑教材内容的形态范式。为实现教材内容的自适应,职业教育数智教材建设必须从封闭文本向开放平台转型。利用自然语言处理与知识图谱技术搭建教材内容与产业数字世界之间的动态映射关系。具体而言,依托技能图谱,通过自然语言处理技术自动阅读和分析海量产业信息和技术信息源,从中提取关键信息,并将这些信息与教材的特定技能节点进行语义关联与动态链接。这一运作过程本质上是为教材内容迭代构建一个产业数据映射系统,以确保职业教育数智教材内容与产业数据精准对接。特别是在应对产业技术与技能标准升级时,能够自动将新的技术规格链接至教材相应章节并及时向师生推送。数智教材内容处理形式的变革,可以实现实践性知识学习始终根植于前沿、真实的产业情境中,从而破解产教脱节的深层矛盾。
二是教学转化:革新教材内容的生产机制。传统教材内容生产由于其封闭、长周期性,高度依赖编撰团队的知识经验,难以快速响应产业知识迭代。自适应教材体系的重要任务在于打破这一桎梏,并构建产业系统与职业教育系统深度耦合、人机协同的知识生产机制。大语言模型技术具有联结产业动态数据与教学实践知识的认知转化功能,是建构自适应知识生产机制的核心技术。数智教材自适应知识生产机制旨在实现教学内容的规模化生成与持续迭代优化。应对企业技术研发与日常运作所产生的海量数据、冗长的行业技术规范、纷杂的劳动力市场需求等,大语言模型可以辅助教材编撰专家团队对数据进行高效解析与重构,自适应生成可以直接用于职业院校课堂教学的学习案例、实训任务以及技能评估题项等。数智教材的知识生产机制重塑了知识生产的权力关系:产业端从知识应用终端跃迁为知识生成源;教材编撰专家团队则由原来的知识生产者转变为教材内容架构师,确保了教材内容的精准推送与自我迭代优化。
三、情境生成:基于数字孪生的普惠性实践再造
职业教育资源配置不均衡的格局导致优质实训资源分布不均,影响高素质技能人才培养质量。数智教材通过引入数字孪生技术对物理实践场域进行时空剥离与复现,催生普惠性实践新范式。
一是构建资源共享范式:以国家级孪生实训库破解资源不均格局。职业院校传统实践教学过度依赖高资源投入的物理实训基地,这种重资产型的实训场景建设是区域间职业教育资源不均的重要影响因素。数字孪生技术的核心价值在于将承载前沿技术标准的物理实体场所投射为可无限复制、低成本运行的虚拟孪生体。例如,国家层面推动建立省域共享的“数字孪生实训资源共建共享平台”,鼓励龙头企业、“双高院校”与科研机构将其核心装备、典型产线或关键工艺流程的数字孪生模型作为公共教学资源上传至平台,形成国家级“孪生资产库”。区域层面实施分层授权与模块化调用机制,国家级数字孪生实训资源平台依据不同院校的办学层次与专业需求,提供差异化的访问权限。基础模型供所有院校进行认知性学习与基本操作训练,高阶、复杂的系统级孪生体,通过项目合作或区域购买服务的方式授权使用。不同省域学生皆可通过平台免费进行同类专业的基础示教课程与虚拟实训练习,“双高院校”则可依据院校及专业发展战略定位选择更高阶的复杂协同控制与集成调试权限。通过搭建国家级平台将优质实践资源从少数院校专享转变为可广泛触及的普惠性公共品,为消弭我国职业教育发展的区域差异提供技术路径。
二是革新实践情境模式:以自适应情境算法驱动高阶能力培养。传统实训教学受场地、设备、安全与成本等因素约束,难以培养学生应对真实生产环境中复杂、偶发、非标准问题的应急处置能力。通过数字孪生技术建构具有高度可塑性与动态性的实践实训项目。一方面,将教材技能图谱建设阶段标注的复杂问题解决等能力节点转变为数字孪生系统中的关键任务事件。从行业发展报告、企业技术技能人员访谈、真实生产场域操作流程中提取“问题—故障”链,将其设计成具有内在逻辑关联的虚拟实训进阶挑战任务,确保解决的问题直接回应产业的真实痛点与高阶技能需求。另一方面,开发基于学习者表现的动态情境生成算法,实时分析学习者的操作数据。自适应情境算法可以动态识别学生职业技能训练过程中的技能弱项,并据此从问题情境资源库中抽取故障情境,为学生动态生成新的、非标准化的学习情境和任务,培育学生解决复杂问题的能力。
四、交互诊断:基于学习过程的形成性评价闭环
数智化教材应建立贯穿学习全过程的交互诊断模式,通过洞察学习行为实现从终结评价到形成性评价的转型,实现数智教材从技能图谱挖掘到自适应评价的闭环。
一是过程循证:重构评价范式的证据基础。为解决职业教育终结性学习评价范式存在的弊端,需构建可以动态揭示学生技能学习曲线、探寻学习困难归因及提供瞬时教学干预与教学决策支持的交互诊断评价范式。此评价范式需从学习行为数据采集、诊断模型构建和可视化诊断报告三个维度构建。在搭建学习行为数据流上,通过多模态数据采集接口将教材评价子系统打造成学习行为数据采集的终端。这一过程的关键在于为教学视频、虚拟仿真操作、技能练习与课后习题等交互要素预设行为事件埋点,用以自动记录学习者的操作流程、反应时耗、重试次数、资源调用偏好等数据,形成完整的学习行为数据流。数智教材的学习评价子系统应内置与技能图谱节点深度绑定的诊断模型,利用知识追踪模型推断学生对每个职业技能点的掌握程度,利用算法识别学生在复杂实训任务中的典型错误,将原始行为数据转化为教学过程中的可解释性诊断信息。在可视化诊断报告方面,数智教材的评价子系统能自动生成面向学生、教师乃至教学管理者的多维可视化诊断报告,以能力雷达图、知识掌握热力图等形式直观呈现学生的能力短板与进步轨迹,为教师提供班级共性问题分析与个体预警,从而为实现分层教学与精准指导提供决策支持。
二是即时纠偏:构建精准干预的反馈回路。数智教材的交互诊断机制通过构建一种即时的、嵌入式的学习过程干预机制,将反馈与学习行为紧密结合。即时纠偏功能通过建立动态规则、构建智能“脚手架”、设计人机协同干预路径等来实现。首先,建立“行为—知识点”的触发规则,将诊断模型识别出的职业技能实训中的错误行为与技能图谱中的技能知识节点进行关联。即当学生在虚拟实训中多次未能正确处理系统预设的故障时,学习干预会自动触发,系统会依据学生遇到的问题给予新的学习资源与方案。其次,构建分层递进的智能“脚手架”资源池。数智教材需围绕技能图谱中的重难点配套建设一个多层级、多模态的“脚手架”资源池。职业技能实训过程中的即时纠偏干预并非简单对学生的学习行为进行对错判断,而应为其提供启发式的教学资源支持。当干预被触发时,系统可依据预设策略,为学生提供技能教学视频、技能学习任务分解图,推送与技能节点相关联的知识模块,形成由浅到深的智能辅导与智慧支持。最后,设计人机协同的干预路径。在面对需要高阶思维参与的任务时,数智学习干预系统也有其局限性,教师的介入在此阶段十分重要。因此,需要提升教师与干预系统的交互性,在监测到学生经多轮智能干预后技能水平仍未改善时,可向教师发送预警并推送该生的学习过程数据,让教师进行人工干预。
三是生态反哺:驱动教学系统的自适应优化。交互诊断过程所产生的海量数据进行聚合分析后可以完整呈现教学系统从设计、运行到评价等环节的质量,可视化呈现教材各章节的平均学习时长、习题错误率、任务通过率等关键指标,为教材迭代优化提供数据支持。当识别到大量学生在技能图谱的某一个节点上表现出困难时,系统即可自动向教材编撰专家团队发出内容优化建议,驱动其对该节点的教学资源进行重构和补充,使教材内容在应用中实现优化。此外,数智教材系统可面向区域内院校提供数据接口与分析工具,将职业技能实训过程中产生的学习行为数据共享给其他职业院校的教师与教研人员,支持其开展基于真实学习数据的循证教研活动,从而搭建职业教育循证教研共同体。(节选自《教育与职业》2025年第24期)
初审:刘雪梅
复审:王玉岭
终审:李涛