AI+智慧學習教學模式研究

張曉丹，畢馨文*

（北華大學電氣信息與工程學院，吉林省吉林市 132021）

1 AI+智慧學習概述

1.1 “AI+智慧學習”的基本特征

美國學者溫斯頓對AI的作用定義為“如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作”，側面反映了人工智能的基本特征，即人文思維性及智能機械性。“AI+智慧學習”在AI的基礎下，結合學習的特性，具有個性化學習、智能化學習這兩個基本特征。一方面，“AI+智慧學習”通過人工智能多元創造力的啟發，挖掘學生的創新思維和創造力，針對不同學生的特性制定學習的方案，具有個性化教學的特征。除制定學生教學計劃外，AI機器人還有教學監督的功能。另一方面，AI+智慧學習利用人工智能下的計算機系統、互聯網技術、AR場景教學、數據庫檢索功能及專家系統等現代化、高科技的智能技術，能夠擺脫現階段各個學校的傳統教學方式，讓學生在獨特、智能、高效的場所中學習，更大限度的接觸新事物，從而達到我國科教興國的戰略。

1.2 “AI+智慧學習”的應用現狀

在國外，AI+智慧學習在20世紀就開始有所應用，例如美國卡內基梅隆大學的“UGCV及未來美軍項目”以及康奈爾大學的人工智能專業。在我國，AI+智慧學習的應用在2010年后才開始普及發展，之前一直處于研究試行階段。2010年智能手機及互聯網的發展下，手機里的AI智能機器人首先作為“AI+智慧學習”的試行方式開始滲透。其后，各個學校開始在多媒體教室中開始加入智能音頻、智能識別解鎖系統及智能書庫搜索等智慧學習的元素，AI+智慧學習開始滲透普及在各個學校。2018年，教務處《AI+智慧學習”共建人工智能學院項目正式啟動》，AI+智慧學習的教學模式開始得到政策支持。其后，吉林大學教務處首先組織召開“AI+智慧學習”的共建推進會，并準備建設人工智能學院。2019年，張業遂在十三屆全國人大二次會議舉行的新聞發布會中提出，我國已經將與AI相關的項目進行立法規劃。鑒于此，AI+智慧學習的發展前景在政策扶持及法律保護下，將會多方普及，持續發展。

2 AI+智慧學習主要教學模式探究

2.1 智能環境教學模式

智慧學習的教學環境，對于教學的場所具有較高要求。首先，教學環境的“智能化”是智慧學習場所構建的所需要求。網絡、計算機、投影儀等是教學基礎設備，部分教室中的智能識別系統、3D建模工具、AR設備等是AI+智慧教學的高階設備。其次，智能環境中的“可操作性”和“適應性”是教學可持續開展的基本要求。為保障教師教學開展的可持續性，智能環境中的智能設備需要時時更新、升級換代。例如，現階段許多多媒體智能實驗室，已經從手動解鎖轉換為智能人臉識別解鎖系統，既能保障室內設備的安全性，又能避免手動解鎖出現的失誤環節。目前，AI+智慧學習在學校的主要教學活動，大多在多媒體教室中進行，而針對沒有配備多媒體器械及設備的場所及班級，智慧教學則無法有序開展。除此之外，多媒體教室更新升級慢、智能環境中設備的老舊損壞等，都阻礙了AI+智慧學習的開展。

2.2 智能輔助教學模式

智能輔助教學模式是AI+智慧教學的最常見教學模式。首先，AI的智能搜索功能，能夠輔助學習查找資料、完成課業、拓展思維。不同于以往的書本繁瑣查找，通過AI系統的智能檢索，學生能夠在數據庫齊的網絡中耗時短而精準找到資源，其在教師備課時，也提高了教師的備課質量。其次，AI的定理證明功能，在智慧學習中能夠答疑解惑，輔助學生對學習思維的層級構建。最后，AI的程序自動設計功能，可在教學中自動列舉范例、類別分組甚至設計項目，提供學生理論轉化實踐的機會，不僅省去教師查找平臺和設計案例的時間，還能夠為不同的學生設計專項案例，推進個性化教學的開展。

2.3 人機對弈教學模式

人機對弈教學模式是現階段AI+智慧學習的高階教學模式。人工智能最初的研究方向便是通過人機對弈的形式，來監測人工智能思維的實用性，例如1997年美國IBM研制的人工智能計算機DEEP BLUE。以此為藍本的人工智能機器人越來人多，通過學生與AI的人機對弈，在豐富課堂的同時提高學生的競賽意識，并從競賽中掌握知識、開發思維。一方面，部分學校文理科類課程及興趣班課程（圍棋、象棋）等，都開始采用人機對弈的教學模式。但由于機器人數量較學生來說較少，能夠進行人機對弈的學生名額需要教師指定，能夠接觸到人機對弈的學生數量也不多。通過短暫的“一學期一次”的輪流對弈，學生無法在短期少量的對弈中提高自身的創造性思維。另一方面，針對跑步、籃球等體育類競技活動，因AI設備資金原因，人機對弈的教學模式無法全面開展。

3 AI+智慧學習教學模式的創新發展

3.1 人工智能常態場所建構

現階段，人工智能教學場所滯后，是阻礙智慧學習的主要問題。采取“多而精、少而廣”的模式，建構人工智能的常態學習場所，務必保障各學校甚至各教室都配備AI設備。一方面，針對資金支持較為充裕、AI設備較多的學校，采取“多而精”的模式，將人工智能設備時時升級檢測、將教室內所配備的設備進行篩選重組，達到教學效益最大化。另一方面，針對資金無法支持較多設備的學校，以“少而廣”的模式進行建構。分散AI設備資源、保障每個教室都有能夠基礎教學的設備，而非將所有設備集中在同一個多媒體教室。以“少而廣”的模式有限利用資源、推進AI學習場所的最大化建構。

3.2 機輔對接社會實踐平臺

為使學生在智能輔助學習下的拓展性思維得以實踐，建設與機輔教學相對應的社會性實踐平臺，將學生的理論思維有機轉化為實踐，為培養實踐應用型人才打下良好基礎。各個學校可與當地企業進行校企合作，對不同專業和興趣的學生提供不同崗位實習，對于優秀學生可以直接錄用。在機輔對接社會實踐平臺的過程中，推進“產學研合作”的結合型教學模式，將AI+智慧學習的效用拓展到社會實踐價值上。在學習與實踐的對接過程中，學生通過在社會實踐中的實踐總結，又能夠反向應用到學習上，增強自身對AI+智慧學習的適應性。

3.3 手機植入教學訓練模式

針對目前人機對弈教學模式下“一AI一學生”構建模式的困難性，以智能手機代替AI機器人，建構個體手機植入AI后的教學訓練模式。將檢索、設計、規劃、識別、證明等簡易AI系統與手機連接，通過教師指導、學生使用，AI系統能夠時時輔助學生學習。通過學生的檢索量及訓練打卡量，教師可通過人工復檢，監督學生的學習情況，使AI智慧學習的效果“可視化呈現”。針對專家系統、高級檢索、項目編程等高階AI系統，在與手機連接使用時，為保障教學的有序性，均由教師掌握總控App開關，學生根據需求進行報備使用。

4 結束語

通過構建常態化的AI學習場所、拓展AI輔助教學的平臺，學生能夠在高效智能化、社會化的場所中進行學習思考，我國應用型人才和雙創人才的培養得以推進。AI+智慧學習的教學模式具有激發學生主動學習的創造性思維、提高應用型人才培養的多效價值AI+智慧學習的教學模式將會在AI技術發展的不斷深化中，不斷開啟多元化的方針。而鑒于此，學校也要與時俱進、多元創新教學思維，轉換素質教育模式，從各方面推進AI+智慧學習的有效構建。