淺析人工智能驅動下的高校教學方式優化與變革

胡貴強

摘 要： 當前，人工智能取得了飛速發展并得到了世界各國的高度重視。與此同時，人工智能技術在教育領域尤其是高校教育領域的應用逐步深入。本文分析了人工智能技術對高校傳統教學方式的優化作用，并探討了人工智能時代的高校教育需要著重加強的智能信息化建設內容。

關鍵詞： 人工智能 高校教育 教學方式

1.引言

自從1956年達特茅斯會議提出人工智能這一概念以來，人工智能在圖像識別、語音識別、自然語言理解等方面取得了長足進步[1]。2006年以來，人工智能在深度學習等方面取得了突飛猛進的進步并得到了世界各國的高度重視。在我國，2017年“兩會”首次將人工智能寫入政府工作報告，人工智能的發展已被上升到國家戰略的高度。

人工智能對社會的沖擊是全方位的，在電商、社交、搜索等領域率先開始應用人工智能技術之后，教育將成為下一個得以大規模應用該技術的領域[2]。在教育這個行業，有一些非常困擾的問題遲遲沒有得到解決，而人工智能技術的進步和普及，或將成為教育行業的破冰利器。尤其是在高校教育領域，人工智能技術更能充分發揮其優勢。人工智能技術可以將高校教育目標從知識的獲得轉向高階思維、社會交互、創新實踐等核心素養的培養。此外，還可以利用人工智能技術設計問題情境，讓學生在問題解決和項目實踐中提升核心素養[3]。人工智能技術在高校教育中的應用有著令人期盼的前景。

2.人工智能技術對高校傳統教學方式的優化作用

人工智能技術運用于高校教育將在很大程度上顛覆高校教學方式。尤其在加速開啟高校個性化教學、人機協作提高教師的工作質量及均衡配置教學資源等方面都能對傳統高校教育方式起到積極的優化作用。

（1）智能化的、定制化、個性化的教學將更加有助于因材施教。

在傳統手段的教育模式下，大部分高校采用標準的教材和統一的教學方法。對于數量龐大的學生，由于教師無法做到對每一位學生都十分了解，因此很難做到對每一位學生因材施教。然而，人工智能技術的發展和普及使千百年來教育工作者追求的因材施教成為可能。在人工智能時代的高校教育中，教師利用與人工智能技術的協同工作，將能準確辨識出學生的學習狀態及面臨的困難，并由此提供有針對性的定制化教學方案。基于人工智能技術的教學方案定制，將打破傳統教學形態，個性化、類似于菜單式定制化的學習內容將成為常態。

人工智能時代，高校教學方式將會由傳統的標準化轉向定制化、個性化，每一名高校學生的學習課程科目、內容、目標可能不盡相同。人工智能技術帶來的個性化教學，不僅將對教學方式和師生關系產生影響，而且可能深遠影響教學組織形式，延續數百年的班級授課制可能受到很大的沖擊。

（2）人機協同教學將大大提高教師的工作質量。

在高校傳統教育模式下，高校教師往往從事大量繁重且具有重復性的勞動。例如，作業批改、試卷的命題和批改等煩瑣的工作會占用教師大量的時間。大學教師除了承擔著繁重的教學任務外，還承受著科研、項目等各方面的壓力。因此，在高密度的教學工作環境下，高校教師普遍感到時間被大量占用，工作質量較低。

令人高興的是，將人工智能技術融入高校教育中將可以幫助教師很好地完成批改作業、試卷這樣耗時且重復性強的工作。例如，基于人工智能的自動出題和作業自動批閱技術由計算機自動出題，并自動批閱，教師可以根據知識圖譜任意選擇考查知識點。目前，已有大量基于知識圖譜的自動命題技術的研究。在人機協同的教學環境中，教師可以根據知識圖譜選擇一些知識點，計算機基于教師選擇的知識圖譜的內在關系自動命題，然后利用基于人工神經網絡的主觀題自動判別。將人工智能技術融入高校教育可以讓計算機或智能設備替代教師大量不必要的重復性強工作，從而大大降低教師工作負荷。可以想象，未來的高校教育是教師與人工智能協作的時代。人工智能將取代教師簡單重復的腦力勞動，而讓教師更好地做好教學方法創新、復雜決策、情感關懷激勵等工作。

（3）更加公平、平衡的教學資源分配。

在傳統的高校教育模式下，不同級別不同地域的高校在教學資源上的差距是巨大的，教學資源分配不平衡的特點非常突出。人工智能技術與教育的結合將在很大程度上改變這一現狀。人工智能教育可以讓更多人享受一樣的資源，得到一樣的高質量教育，從而解決高校教育資源稀缺和不平衡問題。

需要特別提到的是，人工智能技術還可以為特殊人群（殘疾、障礙人群）提供和正常人一樣的接受高等教育的機會。特殊人群在社交能力等方面需要人工智能技術的幫助，人工智能作為輔助技術可以幫助這部分人群適應環境，并為其提供輔助性設備。從某種意義上說，人工智能作為輔助技術，可以縮小特殊人群與正常人群在身心功能上的差異。目前，國外利用人工智能技術幫助殘疾人在生活學習各領域中已得到了廣泛的應用。例如，麻省理工學院實驗室開發了便于攜帶并可以實時識別、朗讀文本的設備幫助視力障礙者識別出屏幕上或紙質頁面中的文字。國內也在加快利用人工智能技術進行特殊人群教育方式的改革，力圖為更多的殘疾人群提供公平的學習環境。

3.人工智能時代的高校教育需要著重加強智能信息化建設內容

人工智能技術可以為高校教育注入活力。但同時需要認識到，目前人工智能與高校教育的結合還有大量需要加強的工作，重點包括：

（1）加強教育數據的采集和利用。

在高等教育教學過程中，大量數據（例如，作業、考試、評測活動的數據）會產生。將這些大量數據采集起來，有利于借助人工智能技術指導今后的教學。但目前的問題是很多高校在信息化建設中沒有意識到數據的重要性，同時各種系統相對割裂，往往難以有效地采集和利用數據。

人工智能技術依賴于大數據。從某種意義上說，數據可以看作人工智能的“養料”。同樣的，我們也可以說，教育數據是人工智能教育的“養料”。教育數據產生于各種教育活動和整個教學過程，人工智能要想更好地服務于高等教育，首先面臨的是數據的采集問題。教育數據需要從實際教學行為中產生并被記錄下來才具有價值。需要指出的是，課堂實錄的計算機錄入和保存，試卷的掃描等工作只是實現了教學過程中信息的數字化，這些都是非結構化的數據，還沒有形成可處理、可分析的數據，我們需要用相關技術把大規模的數字化信息轉換成為可以分析的結構化數據信息。只有這樣才能將高校教學過程中的信息轉變為對高等教育有幫助的過程化數據。除此以外，人工智能還需要與物聯網、云計算技術結合起來，以更好地實現對教育數據的采集和挖掘。物聯網將各種事物、場景連接起來，云計算則提供強有力的計算和存儲服務，人工智能則站在更高角度進行輔助性、決策性的分析。未來教育數據或將成為發展人工智能教育的一大制衡因素。因此，人工智能時代的高等教育需要大力加強教育數據的采集和利用。

（2）加快高校教師隊伍的人工智能技能培訓。

要想人工智能在高等教育中充分發揮其技術優勢離不開一批懂人工智能、會用人工智能技術的教師隊伍。當下，如何培養人工智能人才，也是教育必須回答的課題。

人工智能技術的使用者不一定是計算機專業出身，每個人都可以掌握數據分析技能。當然，為了更好地理解并利用好人工智能技術，教師可以盡可能多地吸收人工智能的原理和知識。學校可以組織教師進行人工智能相關培訓。教師對人工智能的原理有了充分理解將更有助于教育數據的收集。數據的收集是個非常耗時耗力的過程。理解了人工智能的原理后，教師便清楚人工智能教學過程中需要收集什么類型的數據？需要多少數據？除此以外，教師隊伍了解人工智能原理后將更有利于解釋人工智能模型的結果，從而判斷模型的狀況，進而優化和調試人工智能教育模型。

4.結語

盡管人工智能在知識儲備量、知識傳播速度及教學講授手段等方面超越人類，但需要認識到教師是富于情感和智慧、想象力與創造力的人類，這些特質是當前人工智能技術無法比擬的，人類教師仍然具有不可替代的作用。面對人工智能的沖擊，教師應該具備危機意識和改革意識，同時要清楚認識到教師這個角色的不可替代性。不管智能科學技術怎么發展，對于教育事業來說，變的是教育手段和方式，不變的是教育目的與本質。

參考文獻：

[1]Yunhe Pan.Heading toward Artificial Intelligence 2.0[J].Engineering，2016，2（4）：409-413.

[2]王竹立.人工智能時代的教育暢想[J].今日教育，2017（9）：12-15.

[3]羅雅凌.淺談人工智能在教育中的應用[J].亞太教育，2015（29）：207-209.