張友福 曾明星

（1.吉首大學(xué) 張家界校區(qū)教學(xué)科研與學(xué)生事務(wù)中心，湖南 張家界 427000;2.吉首大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 吉首 427000）

一、問(wèn)題提出

據(jù)《2021 年全國(guó)教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》[1]（2022）顯示，2021 年我國(guó)高等教育在校生規(guī)模達(dá)4430 萬(wàn)，而《1998 年全國(guó)教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》[2]顯示，1998 年我國(guó)高等教育在校生規(guī)模僅為643 萬(wàn)，前者是后者的6.9 倍。隨著高校招生規(guī)模的快速擴(kuò)大，學(xué)困生人數(shù)與比例也在逐年增加，尤其是非雙一流高校，愈來(lái)愈嚴(yán)重的“學(xué)困生”問(wèn)題是影響高等教育質(zhì)量的主要因素之一，也給學(xué)生管理、教學(xué)管理帶來(lái)新的挑戰(zhàn)[3]。那么，我們?nèi)绾伪M早識(shí)別學(xué)困生，對(duì)其進(jìn)行早期預(yù)警、干預(yù)與適應(yīng)性教育，或者預(yù)防學(xué)生們演變?yōu)閷W(xué)困生，爭(zhēng)取不讓一個(gè)學(xué)生掉隊(duì)，既是我們每一個(gè)教育工作者義不容辭的責(zé)任，也是每一所高校亟待解決的重要問(wèn)題。傳統(tǒng)“千人一面”的班級(jí)授課方式，因?yàn)榻處煹臅r(shí)間和精力有限，難以依賴(lài)教師日常觀察與考試等手段準(zhǔn)確診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，難以盡早識(shí)別學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙與困難，更難以對(duì)學(xué)生進(jìn)行早期干預(yù)、預(yù)警與個(gè)性化教育。隨著人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在教育領(lǐng)域的快速滲透，教學(xué)范式逐漸邁向智能化、精準(zhǔn)化、個(gè)性化，為“學(xué)困生”的早期識(shí)別與早期個(gè)性化干預(yù)提供了新的方法與途徑。

二、關(guān)于學(xué)困生的研究

（一）學(xué)困生的界定

“學(xué)習(xí)困難”一詞最早由美國(guó)學(xué)者KirK 于1963 年所提出?！發(fā)earning difficulty”即為學(xué)習(xí)困難，“l(fā)earning disability”為“學(xué)習(xí)障礙”“學(xué)習(xí)失能”之意。20 世紀(jì)80 年代，全美學(xué)習(xí)失能共同委員會(huì)認(rèn)為，學(xué)習(xí)失能為聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)和邏輯推理等能力的習(xí)得與應(yīng)用顯著困難[4]。“學(xué)困生”即“學(xué)習(xí)困難生”，國(guó)內(nèi)學(xué)者又稱(chēng)“學(xué)習(xí)障礙生”“學(xué)習(xí)失能生”“差生”等。但“差生”因有損學(xué)生人格或打擊其學(xué)習(xí)積極性而受到批評(píng)，故很少使用，而使用“學(xué)困生”這一術(shù)語(yǔ)者較多。王運(yùn)花等（2013）認(rèn)為，學(xué)困生指學(xué)習(xí)困難，學(xué)習(xí)效率低，未能達(dá)到教學(xué)基本要求的成績(jī)差的學(xué)生[5]。劉江華等（2013）認(rèn)為，學(xué)困生指身體、智力正常，由于各種原因?qū)е卵悠?、留?jí)、退學(xué)、肄業(yè)等無(wú)法按照正常年限達(dá)到畢業(yè)要求的學(xué)生[6]。袁宗虎等（2017）則認(rèn)為，學(xué)業(yè)年限延長(zhǎng)、退學(xué)的學(xué)生稱(chēng)為學(xué)困生[7]。張秋燕（2017）認(rèn)為，學(xué)困生是指智力與感官正常，但其學(xué)習(xí)成績(jī)明顯低于同年級(jí)或同班學(xué)生，不能達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)的學(xué)生[8]。常磊等（2021）將學(xué)困生分為廣義與狹義兩種，前者是指由各種因素引起學(xué)習(xí)成績(jī)差的學(xué)生；后者是指生理與心理正常，但學(xué)習(xí)成績(jī)不符合教學(xué)要求的學(xué)生[9]。

學(xué)者對(duì)學(xué)困生的界定尚未形成一致，不同的學(xué)者側(cè)重點(diǎn)不太一樣，如劉江華、袁宗虎等從學(xué)習(xí)困難的后果來(lái)界定，強(qiáng)調(diào)無(wú)法正常畢業(yè)并且留級(jí)的學(xué)生。劉江華、張秋燕、常磊等強(qiáng)調(diào)學(xué)困生是身體、智力正常的學(xué)習(xí)困難學(xué)生。綜合上述的觀點(diǎn)，我們認(rèn)為，學(xué)困生指身體、智力正常，學(xué)習(xí)目的不明確，學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，學(xué)習(xí)方法不適當(dāng)，學(xué)習(xí)動(dòng)力較弱，學(xué)習(xí)成績(jī)較差，未能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)要求的學(xué)習(xí)困難的學(xué)生。

（二）學(xué)困生形成的原因

王運(yùn)花等（2013）認(rèn)為，學(xué)生的基礎(chǔ)差、不認(rèn)真學(xué)習(xí)等是形成學(xué)困生的內(nèi)因，家庭貧困或遭遇變故、教師授課水平低等導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降是外因[10]。劉朝暉等（2014）認(rèn)為，學(xué)困生通常由于生理、心理、行為環(huán)境、教育等因素影響而形成[11]。王素萍（2014）認(rèn)為，因缺乏學(xué)習(xí)興趣、沒(méi)有形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法等，導(dǎo)致學(xué)習(xí)動(dòng)力缺乏，學(xué)習(xí)效果差，進(jìn)而形成學(xué)困生[12]。袁宗虎等（2017）則認(rèn)為，內(nèi)因有學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、興趣缺乏、學(xué)習(xí)情緒倦?。煌庖虬ń逃锥吮旧?、家庭教育及社會(huì)不良風(fēng)氣等[13]。包志梅（2022）認(rèn)為，從高中到大學(xué)的情境變化易引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的無(wú)力感和無(wú)方向感，誘發(fā)學(xué)生的消極學(xué)習(xí)行為，而消極行為是導(dǎo)致其學(xué)業(yè)不良的重要根源[14]。倪亞紅（2022）認(rèn)為，學(xué)生學(xué)習(xí)致困主要來(lái)自社會(huì)、家庭、學(xué)校和學(xué)生個(gè)體四個(gè)層面，其中，社會(huì)層面有種族、成長(zhǎng)與不良心態(tài)的信息傳播、社交網(wǎng)站過(guò)度使用等；家庭層面有收入高低與穩(wěn)定性、父母教養(yǎng)方式等；學(xué)校層面包括學(xué)校設(shè)施、教學(xué)方法和教學(xué)管理等；個(gè)體層面包括自我效能感、學(xué)習(xí)方法、情緒與智力、自尊心、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和心理等因素[15]。簡(jiǎn)言之，學(xué)困生形成的原因是多方面的，涉及社會(huì)、家庭、學(xué)校和學(xué)生個(gè)體。

綜上，學(xué)者們對(duì)什么是學(xué)困生及學(xué)困生形成的原因等開(kāi)展了較多研究，但對(duì)如何運(yùn)用人工智能技術(shù)尤其是采用人機(jī)協(xié)同的方式如何識(shí)別早期學(xué)困生并進(jìn)行教學(xué)干預(yù)的研究成果較少。

三、高校學(xué)困生的特征與智能識(shí)別

一旦學(xué)困生出現(xiàn)延期、留級(jí)、退學(xué)、肄業(yè)等無(wú)法按照正常年限達(dá)到畢業(yè)要求等問(wèn)題，說(shuō)明學(xué)生出現(xiàn)學(xué)習(xí)困難的時(shí)間較長(zhǎng)，學(xué)習(xí)滯后太多，心理障礙較大，根本扭轉(zhuǎn)這種局面的難度大，需要付出的代價(jià)高，對(duì)于這些學(xué)生來(lái)說(shuō)，已造成不可估量的損失。盡管學(xué)生的個(gè)體差異是客觀存在的，可以來(lái)自遺傳與環(huán)境的共同作用，在學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)風(fēng)格、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、家庭文化背景等多方面存在差異。但對(duì)于身體與智力正常的學(xué)生，如果教育工作者能夠盡早了解學(xué)困生的特征，盡早有效識(shí)別潛在學(xué)困生并進(jìn)行預(yù)警與干預(yù)，就可以預(yù)防學(xué)困生的產(chǎn)生，并且防止發(fā)生較為嚴(yán)重的后果，真正做到“不讓一個(gè)學(xué)生掉隊(duì)”。

（一）高校學(xué)困生的特征

1.學(xué)困生的心理特征

2.學(xué)困生的行為特征

行為特征是指?jìng)€(gè)體在特定情境下所表現(xiàn)出的具體行為和動(dòng)作。行為特征通常是可觀察和可測(cè)量的，它們是性格特征、心理特征在特定情境下的外顯表現(xiàn)。學(xué)困生的行為特征主要有：學(xué)困生學(xué)習(xí)準(zhǔn)備不足，常常不帶教材或者不帶相關(guān)的學(xué)習(xí)用具；學(xué)習(xí)目的不明確，較少制定學(xué)習(xí)計(jì)劃和課程學(xué)習(xí)重點(diǎn)；學(xué)習(xí)習(xí)慣不好，不能完成或不能按時(shí)完成新知識(shí)的預(yù)習(xí)、教師布置的作業(yè)，或作業(yè)的正確率低，或不做作業(yè)，不獨(dú)立思考，習(xí)慣于抄襲，應(yīng)付作業(yè)，學(xué)習(xí)上處于被動(dòng)的狀態(tài)，更談不上主動(dòng)學(xué)習(xí)；前期基礎(chǔ)較差、自律性差、專(zhuān)注力差，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，學(xué)習(xí)興趣低，因此，學(xué)困生缺課率高，態(tài)度不端正，上課走神、不認(rèn)真聽(tīng)課與做筆記，舉手提問(wèn)與回答問(wèn)題不積極，打瞌睡、打哈欠、揉眼睛、東張西望的頻率高；學(xué)困生課后復(fù)習(xí)、拓展學(xué)習(xí)、參加學(xué)術(shù)講座與科研項(xiàng)目、參加學(xué)科競(jìng)賽、與老師溝通、與學(xué)長(zhǎng)與同學(xué)探討學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)或方法等興趣與動(dòng)力缺乏；學(xué)困生沒(méi)有主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，往往表現(xiàn)出不學(xué)習(xí)、不預(yù)習(xí)、不復(fù)習(xí)、依賴(lài)心強(qiáng)、牢騷滿腹、學(xué)習(xí)不用心、違反紀(jì)律等行為特征。

3.學(xué)困生的性格特征

性格特征是指?jìng)€(gè)體的固有特質(zhì)和態(tài)度，它們相對(duì)穩(wěn)定，通常不會(huì)輕易改變。性格特征與個(gè)體的思考方式、情感傾向和行為反應(yīng)有關(guān)。了解學(xué)困生的性格特征有助于教師更好地理解其需求，并提供相應(yīng)的支持和指導(dǎo)，幫助他們克服學(xué)習(xí)困難。學(xué)困生的性格特征主要有：一是性格內(nèi)向、孤僻，不愿意與人交流，相對(duì)較少主動(dòng)參與課堂討論和發(fā)言；二是懶散、悲觀、自信心不足，消極地對(duì)待學(xué)習(xí)，對(duì)自己的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)能力和人生價(jià)值持懷疑態(tài)度；三是心神不寧、情緒不穩(wěn)定、神經(jīng)質(zhì)，難以管理自己的學(xué)習(xí)時(shí)間、注意力和情緒，對(duì)學(xué)習(xí)中的挫折更加敏感，自我調(diào)節(jié)能力差，更容易受到學(xué)習(xí)困難帶來(lái)的負(fù)面情緒影響，如沮喪、焦慮或挫敗感。學(xué)困生的性格特征是多樣的，他們?cè)诓煌奶卣魃媳憩F(xiàn)出不同的行為傾向。這些性格特征又可以影響他們?cè)趯W(xué)習(xí)環(huán)境中的行為和心理反應(yīng)。

除了上述特征外，相對(duì)初高中學(xué)生，高校學(xué)困生通常在特定學(xué)科或?qū)I(yè)領(lǐng)域遇到困難，如計(jì)算機(jī)、土木、機(jī)械等，面臨更大的社會(huì)壓力，需要更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持、具有更高的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力，更多地依靠自主學(xué)習(xí)和自我管理。

（二）高校學(xué)困生的人機(jī)協(xié)同智能識(shí)別

與非學(xué)困生相比，高校學(xué)困生在心理、行為、性格等方面具有一些典型特征。通過(guò)教師與智能機(jī)器的協(xié)同采集來(lái)處理學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)心理狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行畫(huà)像建模，精準(zhǔn)掌握、識(shí)別學(xué)困生顯性問(wèn)題與隱性問(wèn)題，為精準(zhǔn)干預(yù)提供數(shù)據(jù)支撐。通?？既胪凰咝５耐粚?zhuān)業(yè)的學(xué)生，大一新生入校時(shí)的基礎(chǔ)差異不大。如果當(dāng)學(xué)生具有學(xué)困性的行為與心理特征時(shí)進(jìn)行及時(shí)識(shí)別與干預(yù)，就可以防止這些學(xué)生向?qū)W困生轉(zhuǎn)變，甚至向?qū)W優(yōu)生轉(zhuǎn)變。

如今這個(gè)時(shí)代，現(xiàn)實(shí)生活是一團(tuán)糟，每個(gè)人都想逃離現(xiàn)實(shí)。這就是為什么哈利迪成為了我們的英雄。他讓我們足不出戶也能周游世界。你只需要有一臺(tái)具有壓力感應(yīng)功能的全方位跑步機(jī)，便可以在整個(gè)虛擬世界中遨游。

人機(jī)協(xié)同是人與機(jī)器各自發(fā)揮特長(zhǎng)、協(xié)同工作[18]，涵蓋人機(jī)取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同認(rèn)識(shí)、共同感知、共同思考、共同決策、共同工作、互相理解、互相制約和相互監(jiān)護(hù)[19]。隨著人們對(duì)深度學(xué)習(xí)算法研究的拓展，機(jī)器的智能化程度不斷提升，人與機(jī)器之間逐漸形成相互促進(jìn)、共同發(fā)展的關(guān)系。在教學(xué)監(jiān)控與教學(xué)干預(yù)中，教師（包括學(xué)生輔導(dǎo)員或其他支持人員）主要承擔(dān)與情感、態(tài)度、價(jià)值觀、創(chuàng)造性等培育相關(guān)的教學(xué)工作，機(jī)器主要完成重復(fù)性、程序性和事務(wù)性的教學(xué)工作[20]。智能系統(tǒng)可以自動(dòng)采集、處理和識(shí)別學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并提供實(shí)時(shí)反饋和個(gè)性化支持，教師可以根據(jù)智能設(shè)備提供的信息反饋及與教師的觀察和評(píng)估相結(jié)合，形成全面的學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)圖景，便于教師制定相應(yīng)的教學(xué)干預(yù)策略、個(gè)性化支持措施。人機(jī)協(xié)同學(xué)困生的識(shí)別主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、畫(huà)像建模與學(xué)困生識(shí)別等環(huán)節(jié)：

1.人機(jī)協(xié)同數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是用戶畫(huà)像構(gòu)建、學(xué)困生識(shí)別的前提與基礎(chǔ)，包括課前、課內(nèi)、課后全過(guò)程數(shù)據(jù)的采集，也包括線上與線下多模態(tài)數(shù)據(jù)的采集。人機(jī)協(xié)同數(shù)據(jù)采集是指教師與智能設(shè)備分工、協(xié)作與交互采集學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的過(guò)程。教師可以通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷、文檔收集或現(xiàn)場(chǎng)觀察等各種渠道獲取數(shù)據(jù)，智能系統(tǒng)可以通過(guò)智能化工具、傳感器或網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)等方式自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。人機(jī)協(xié)同采集學(xué)困生的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)心理和學(xué)習(xí)情感等數(shù)據(jù)如下：

（1）行為特征數(shù)據(jù)的采集

教師可以通過(guò)直接觀察學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)資源的使用情況等，通過(guò)測(cè)試、交流或通過(guò)智能系統(tǒng)的信息反饋來(lái)獲取師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、作業(yè)等多模態(tài)數(shù)據(jù)，采集學(xué)生是否具有呆滯、不聽(tīng)課、不做作業(yè)、打瞌睡、打哈欠、揉眼睛、東張西望等行為數(shù)據(jù)；教師要求學(xué)生編寫(xiě)學(xué)習(xí)日志，采集學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)策略等數(shù)據(jù)。智能系統(tǒng)可以適時(shí)、自動(dòng)采集學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，如：記錄學(xué)困生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，包括已完成、未完成或延遲完成的學(xué)習(xí)任務(wù)或作業(yè)；通過(guò)自動(dòng)化跟蹤技術(shù)，記錄學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間、頻率、持續(xù)時(shí)間和學(xué)習(xí)活動(dòng)的分布情況等，追蹤學(xué)生與學(xué)習(xí)資源的交互，包括閱讀時(shí)間、筆記記錄和在線搜索等數(shù)據(jù)，獲取學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)；記錄學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的學(xué)習(xí)策略，如閱讀、思維導(dǎo)圖等，在線學(xué)習(xí)平臺(tái)可以追蹤學(xué)生與教師和其他學(xué)生的互動(dòng)情況，如討論、問(wèn)答和協(xié)作學(xué)習(xí)；通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，呈現(xiàn)學(xué)生在模擬情境中的行為和反應(yīng)并采集其數(shù)據(jù)，這些環(huán)境還可以模擬現(xiàn)實(shí)世界的學(xué)習(xí)任務(wù)與挑戰(zhàn)及解決問(wèn)題、合作學(xué)習(xí)和決策制定。

（2）心理特征數(shù)據(jù)的采集

教師可以通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)卷調(diào)查或面對(duì)面交流，采集學(xué)生的學(xué)習(xí)心理和情感狀態(tài)數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、注意力、焦慮、興趣等方面的感受和體驗(yàn)；教師要求學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)反思，記錄他們的學(xué)習(xí)困難、學(xué)習(xí)策略的使用心理以及情感體驗(yàn)。智能系統(tǒng)可以適時(shí)、自動(dòng)采集學(xué)生的學(xué)習(xí)心理與情感數(shù)據(jù)，如：運(yùn)用可穿戴設(shè)備（心率監(jiān)測(cè)器）可以記錄學(xué)生的心率變化；運(yùn)用傳感技術(shù)可以采集學(xué)生的臉部表情；運(yùn)用情感計(jì)算技術(shù)進(jìn)行情緒和情感狀態(tài)分析，包括分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中是否具有憤怒、泄氣、焦慮、厭煩、走神、恐懼、困惑、疲憊、悲傷等心理情感數(shù)據(jù)。智能系統(tǒng)也可以通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、自我評(píng)價(jià)或?qū)W習(xí)日志來(lái)采集學(xué)生的自信心和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)水平數(shù)據(jù)，或記錄他們的學(xué)習(xí)心理狀態(tài)。智能系統(tǒng)還可以采集學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的文本和語(yǔ)音數(shù)據(jù)，包括學(xué)生的語(yǔ)調(diào)、語(yǔ)速和語(yǔ)言情感等特征，了解他們的心理情感狀態(tài)和認(rèn)知負(fù)荷。

（3）性格特征數(shù)據(jù)的采集

教師可以通過(guò)觀察、訪談等方式采集學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、自信心、注意力、焦慮、挫敗感等情況及他們對(duì)待學(xué)習(xí)的態(tài)度；制定合適的人格評(píng)估工具，教師或智能設(shè)備可以采集學(xué)生的性格特征數(shù)據(jù)，諸如學(xué)生的內(nèi)向性、宜人性、盡責(zé)性、情緒穩(wěn)定性、開(kāi)放性和自我調(diào)節(jié)性等。制定合理的學(xué)習(xí)風(fēng)格評(píng)估工具，教師或智能設(shè)備可以采集學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好和學(xué)習(xí)風(fēng)格數(shù)據(jù)，包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、動(dòng)手實(shí)踐等學(xué)習(xí)習(xí)慣與性格等。運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)與情感計(jì)算等技術(shù)，智能系統(tǒng)可以自動(dòng)追蹤學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的眼球運(yùn)動(dòng)或臉部表情，獲取學(xué)生的注意力與投入度、心神或情緒穩(wěn)定性等性格特征數(shù)據(jù)。

2.人機(jī)協(xié)同數(shù)據(jù)處理

從不同來(lái)源采集的多模態(tài)學(xué)生數(shù)據(jù)，一方面，數(shù)據(jù)量龐大，另一方面，數(shù)據(jù)可能存在不一致、雜亂無(wú)序、數(shù)據(jù)冗余或缺失等問(wèn)題，因此，需要我們進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理。數(shù)據(jù)處理以智能系統(tǒng)自動(dòng)處理為主，教師人工處理為輔。一是數(shù)據(jù)預(yù)處理。智能系統(tǒng)對(duì)采集到的學(xué)生的行為特征、心理特征、性格特征等數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)的智能清洗、去噪、處理異常值和缺失值、數(shù)據(jù)歸一化處理等，以確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性。二是數(shù)據(jù)分析和挖掘。利用數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)等，對(duì)學(xué)生的多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，深度挖掘、分析學(xué)生特征與歷史數(shù)據(jù)。三是學(xué)困生特征提取與標(biāo)簽化處理。運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等算法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取、標(biāo)簽化處理，構(gòu)建標(biāo)簽化體系，如：學(xué)困生不學(xué)習(xí)、不預(yù)習(xí)、不復(fù)習(xí)等行為特征標(biāo)簽；矛盾心理、逆反心理、疑懼心理、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)水平偏低和消極、敵對(duì)、抑郁等心理特征標(biāo)簽；性格內(nèi)向、孤僻、懶散、悲觀、自信心不足性格特征標(biāo)簽。

3.人機(jī)協(xié)同畫(huà)像建模與學(xué)困生識(shí)別

（1）畫(huà)像建模

在處理學(xué)生多模態(tài)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行畫(huà)像建模。一是模型選擇和建立。運(yùn)用聚類(lèi)分析、分類(lèi)算法、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、決策樹(shù)及深度學(xué)習(xí)算法等進(jìn)行選擇建模。二是模型訓(xùn)練和評(píng)估。使用采集到的數(shù)據(jù)對(duì)選擇的模型進(jìn)行訓(xùn)練，并使用交叉驗(yàn)證、指標(biāo)評(píng)估和誤差分析等方法來(lái)進(jìn)行模型評(píng)估，以確保模型的性能。三是畫(huà)像建模和解釋。根據(jù)訓(xùn)練好的模型，生成學(xué)困生畫(huà)像，并進(jìn)行解釋。四是模型迭代和改進(jìn)。隨著學(xué)困生的數(shù)據(jù)積累和反饋，自動(dòng)進(jìn)行模型的迭代和改進(jìn)，以提高模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

（2）學(xué)困生識(shí)別

智能系統(tǒng)可以利用學(xué)生畫(huà)像中的數(shù)據(jù)和模式來(lái)識(shí)別學(xué)困生。一是學(xué)困生學(xué)習(xí)行為問(wèn)題識(shí)別。智能系統(tǒng)通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)時(shí)間、行為模式、做題速度、錯(cuò)誤頻率、學(xué)習(xí)停頓時(shí)間等學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合學(xué)生的考試成績(jī)、作業(yè)完成情況等學(xué)業(yè)表現(xiàn)，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別學(xué)生是否存在學(xué)習(xí)上的困難。二是學(xué)困生性格問(wèn)題識(shí)別。智能系統(tǒng)可以通過(guò)分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的偏好和行為，如課堂參與和交流互動(dòng)等，識(shí)別學(xué)生的性格是否內(nèi)向、孤僻等問(wèn)題。三是學(xué)困生心理情感問(wèn)題識(shí)別。智能系統(tǒng)可以通過(guò)情感分析技術(shù)來(lái)分析學(xué)生的情緒狀態(tài)，如，識(shí)別學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中是否表現(xiàn)出焦慮、挫敗情緒等問(wèn)題。

綜上，通過(guò)智能系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行畫(huà)像建模，可以實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)呈現(xiàn)每個(gè)學(xué)生個(gè)體的行為、心理、性格特征與學(xué)習(xí)規(guī)律，刻畫(huà)學(xué)生的外顯與內(nèi)隱學(xué)習(xí)行為，精確診斷學(xué)困生的現(xiàn)有問(wèn)題及潛在問(wèn)題，為師生提供個(gè)性化教學(xué)服務(wù)。教師根據(jù)智能系統(tǒng)提供的學(xué)生狀態(tài)分析報(bào)告，再結(jié)合自己的觀察、分析與判斷，精準(zhǔn)識(shí)別、評(píng)估學(xué)困生的學(xué)習(xí)障礙、薄弱知識(shí)點(diǎn)及相關(guān)問(wèn)題，如：學(xué)習(xí)效果差、投入不足、專(zhuān)注度低、學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、自我效能感低下、學(xué)習(xí)興趣低等問(wèn)題的類(lèi)型和程度。

四、學(xué)困生智能精準(zhǔn)教學(xué)干預(yù)

學(xué)困生通常存在知識(shí)基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)興趣低、動(dòng)力不足、學(xué)習(xí)能力與自我控制能力弱等問(wèn)題。一方面，利用智能技術(shù)手段，及時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)學(xué)困生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并為學(xué)困生自身提供實(shí)時(shí)反饋，讓學(xué)困生及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)狀況，及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略并增強(qiáng)自信心；另一方面，教師根據(jù)智能系統(tǒng)的實(shí)時(shí)反饋與人機(jī)協(xié)同評(píng)估，了解每個(gè)學(xué)生的興趣、需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格，精準(zhǔn)識(shí)別學(xué)困生以后，針對(duì)學(xué)困生的具體學(xué)習(xí)需求和困難制定個(gè)性化教學(xué)目標(biāo)與干預(yù)策略，及時(shí)開(kāi)展精準(zhǔn)教學(xué)干預(yù)。

1.人機(jī)協(xié)同學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)干預(yù)。學(xué)習(xí)興趣低、動(dòng)力不足是學(xué)困生普遍存在的一個(gè)問(wèn)題。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)包括學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的態(tài)度、價(jià)值觀、求知欲、自我效能感和成就歸因等方面[21]。一是設(shè)計(jì)趣味化教學(xué)資源。包含教學(xué)內(nèi)容趣味化與呈現(xiàn)方式趣味化。教學(xué)內(nèi)容趣味化主要體現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中插入一些學(xué)生感興趣、有意義的故事、案例與情境，如：在講授C 語(yǔ)言課程“函數(shù)的執(zhí)行順序”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，將其比喻為小貓釣魚(yú)的過(guò)程[22]。呈現(xiàn)方式趣味化主要體現(xiàn)在教學(xué)資源的游戲化、可視化以及虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用，使學(xué)生獲得身臨其境的感受，如教師可運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)形象地呈現(xiàn)磁化過(guò)程與磁滯回線，便于學(xué)生理解內(nèi)化，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)機(jī)。運(yùn)用人機(jī)交互、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)將復(fù)雜、抽象的學(xué)習(xí)資源以真實(shí)化、情境化的方式呈現(xiàn)，提升教學(xué)資源的交互性、體驗(yàn)性和娛樂(lè)性[23]。二是設(shè)計(jì)個(gè)性化的教學(xué)過(guò)程與方式。如：可以運(yùn)用ChatGPT（聊天機(jī)器人）、百度智能機(jī)器人、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)等直接與學(xué)生互動(dòng)，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和一對(duì)一的答疑、導(dǎo)航和社交等服務(wù)，激發(fā)學(xué)生的興趣、認(rèn)知與情感。三是設(shè)計(jì)協(xié)作和競(jìng)爭(zhēng)學(xué)習(xí)情境。利用智能系統(tǒng)來(lái)促進(jìn)學(xué)生之間的協(xié)作和競(jìng)爭(zhēng)。如：運(yùn)用“雨課堂”等智能化教學(xué)工具，在教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)抽簽回答問(wèn)題等教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)回答問(wèn)題者進(jìn)行積分，且根據(jù)問(wèn)題的難易程度賦分獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；創(chuàng)建在線競(jìng)賽、排行榜和挑戰(zhàn)，激發(fā)學(xué)困生的競(jìng)爭(zhēng)動(dòng)力和學(xué)習(xí)積極性；設(shè)計(jì)基于團(tuán)隊(duì)合作的項(xiàng)目，使用在線協(xié)作平臺(tái)或虛擬團(tuán)隊(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間的合作學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；設(shè)計(jì)互動(dòng)式學(xué)習(xí)活動(dòng)和虛擬實(shí)驗(yàn)，以激發(fā)學(xué)困生的參與度；利用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)或開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)角色扮演游戲，讓學(xué)生扮演不同角色，設(shè)計(jì)模擬情境，提升他們的社交能力和自信心。

2.人機(jī)協(xié)同前期知識(shí)干預(yù)。補(bǔ)充、激活學(xué)困生的前期知識(shí)，尤其是與新知識(shí)相關(guān)聯(lián)的前期知識(shí)，鏟除他們學(xué)習(xí)新知識(shí)的障礙。學(xué)生受學(xué)習(xí)能力、努力程度、經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的局限或遺忘等因素的影響，有可能導(dǎo)致前期知識(shí)基礎(chǔ)較差，新知識(shí)與前期知識(shí)之間的連接不足，知識(shí)遷移與應(yīng)用受阻，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣下降，形成惡性循環(huán)，進(jìn)而形成學(xué)困生。通過(guò)人機(jī)協(xié)同系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行畫(huà)像建模，精準(zhǔn)定位學(xué)困生的學(xué)習(xí)短板與學(xué)習(xí)需求，再結(jié)合當(dāng)前學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容，通過(guò)智能系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析與角色分析，深度挖掘新舊知識(shí)之間的銜接知識(shí)，從海量的學(xué)習(xí)資源中自動(dòng)挖掘、提取并向?qū)W困生精準(zhǔn)推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方案和學(xué)習(xí)路徑，供學(xué)困生自主學(xué)習(xí)，拓寬新舊知識(shí)連接的渠道[24]。如Knewton 公司開(kāi)發(fā)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的前期知識(shí)掌握情況，自動(dòng)向?qū)W生推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)資源，還可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和對(duì)知識(shí)的理解程度調(diào)整難度和內(nèi)容。

3.人機(jī)協(xié)同情感干預(yù)。情感干預(yù)以教師干預(yù)為主，智能機(jī)器干預(yù)為輔。通過(guò)教師的觀察與運(yùn)用情感計(jì)算等人工智能技術(shù)構(gòu)建的人工智能系統(tǒng)的反饋，精準(zhǔn)獲取學(xué)困生的情感狀態(tài)與情感問(wèn)題，精準(zhǔn)掌握其情緒、焦慮水平或壓力，分析其原因，有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)困生情感干預(yù)。教師可以綜合運(yùn)用答疑解惑與表?yè)P(yáng)、欣賞、心理疏導(dǎo)、心靈互動(dòng)、靈魂關(guān)懷、情感滲透等情感激勵(lì)方式，激活學(xué)生的腦內(nèi)神經(jīng)元與思維，使之處于一種積極向上的、踴躍的并且愿意與人、與事建立關(guān)聯(lián)的狀態(tài)，幫助其樹(shù)立理想、抱負(fù)、情懷、價(jià)值觀和自信心，從心理上激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情與欲望，喚醒學(xué)困生投入學(xué)習(xí)。如：教師要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)困生的學(xué)習(xí)潛力與閃光點(diǎn)，及時(shí)給予表?yè)P(yáng)，對(duì)于具有心理障礙、學(xué)習(xí)困惑或困難的學(xué)生，要及時(shí)疏通和幫助，避免學(xué)困生進(jìn)一步產(chǎn)生厭學(xué)的情緒，激發(fā)學(xué)困生的學(xué)習(xí)熱情。教師從學(xué)困生的實(shí)際情況出發(fā)給予關(guān)心與幫助，給予個(gè)性化的情緒管理和指導(dǎo)、放松練習(xí)，調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)環(huán)境，如：幫助學(xué)困生制定簡(jiǎn)單、明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，布置具體、簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓他們通過(guò)努力以后可以實(shí)現(xiàn)其學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高他們的學(xué)習(xí)自信心[25]。

4.人機(jī)協(xié)同制度干預(yù)。一是建立課堂紀(jì)律、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)態(tài)度等考核機(jī)制。通過(guò)人機(jī)協(xié)同系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如：上課遲到、打瞌睡、不完成作業(yè)等行為扣減平時(shí)成績(jī)與總評(píng)成績(jī)等，促進(jìn)學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度，規(guī)范學(xué)習(xí)行為，形成一定的學(xué)習(xí)壓力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。二是建立常態(tài)化的測(cè)試、檢查、提醒、督促與考核等相結(jié)合的制度。對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行人機(jī)協(xié)同考核，如：建立積分獎(jiǎng)罰制度，課堂回答問(wèn)題加分，明確加分要求，根據(jù)問(wèn)題的難易程度加分，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)，給予他們適當(dāng)?shù)淖灾鳑Q策權(quán)和學(xué)習(xí)責(zé)任，形成學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力。三是建立持續(xù)跟蹤學(xué)困生機(jī)制。人機(jī)協(xié)同系統(tǒng)跟蹤學(xué)困生學(xué)習(xí)進(jìn)展，并評(píng)估干預(yù)措施的有效性，包括學(xué)困生學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)態(tài)度的變化、作業(yè)和測(cè)試成績(jī)變化、學(xué)生和家長(zhǎng)的反饋等，通過(guò)評(píng)估，可以確定哪些策略和方法對(duì)學(xué)困生有效，并對(duì)教學(xué)干預(yù)計(jì)劃進(jìn)行必要的調(diào)整。四是構(gòu)建互幫互助學(xué)習(xí)機(jī)制。通過(guò)建立在線學(xué)習(xí)平臺(tái)或虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)，鼓勵(lì)學(xué)生與同伴和教師進(jìn)行互動(dòng)和合作學(xué)習(xí)，營(yíng)造相互交流、互幫互助、互相激勵(lì)的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生通過(guò)合作、互相幫助來(lái)解決問(wèn)題和完成任務(wù)，激發(fā)學(xué)生尤其是學(xué)困生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。五是幫助學(xué)困生建立適應(yīng)性學(xué)習(xí)計(jì)劃。幫助學(xué)困生制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，并教授他們時(shí)間管理的技巧，幫助他們合理安排學(xué)習(xí)時(shí)間并提高學(xué)習(xí)效率。

五、結(jié)束語(yǔ)

學(xué)困性具有典型的心理特征、行為特征、性格特征，獨(dú)立的人類(lèi)或智能機(jī)器均難以實(shí)現(xiàn)學(xué)困生的早期識(shí)別與精準(zhǔn)干預(yù)，人工智能與人類(lèi)智能有機(jī)協(xié)同是解決高校教學(xué)過(guò)程中學(xué)困生問(wèn)題的有效途徑。通過(guò)人機(jī)協(xié)同系統(tǒng)可以采集、處理學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，盡早精準(zhǔn)識(shí)別學(xué)困生顯性問(wèn)題與隱性問(wèn)題，有助于盡早進(jìn)行學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)干預(yù)、前期知識(shí)干預(yù)、情感干預(yù)和制度干預(yù)，實(shí)現(xiàn)“不讓一個(gè)學(xué)生掉隊(duì)”的目標(biāo)，大力提升高等教育教學(xué)質(zhì)量。