人工智能技術(shù)在高職院校“三教”改革中的探索

吳新華 劉 軍 劉久逢

（湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南·株洲 412000）

“職教20條”明確提出建立健全學(xué)校設(shè)置、師資隊(duì)伍、教學(xué)教材、信息化建設(shè)、安全設(shè)施等辦學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)職業(yè)教育服務(wù)發(fā)展、促進(jìn)就業(yè)創(chuàng)業(yè)。“三教改革”是進(jìn)一步推動(dòng)職業(yè)教育發(fā)展方式由注重規(guī)模擴(kuò)張向質(zhì)量提升轉(zhuǎn)變的必由之路，是新時(shí)代推進(jìn)中國特色高水平高等職業(yè)學(xué)校和專業(yè)建設(shè)計(jì)劃（簡稱“雙高計(jì)劃”）的重點(diǎn)內(nèi)容。

人工智能時(shí)代加快了職業(yè)院校組織結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式的變革進(jìn)程，“三教”改革“智能化”特征愈加明顯。“智能教師”“智能教材”和“智能教法”的改變必然帶來教師角色、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式、評(píng)價(jià)模式的深刻變化。培養(yǎng)擁有高度信息素養(yǎng)與多元角色轉(zhuǎn)換能力的智能教師；開發(fā)更多地智能、多樣、可視、動(dòng)態(tài)、形象的“云活頁”教材和多功能的“電子學(xué)材”；整合各教學(xué)平臺(tái)資源，構(gòu)建智慧校園，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)思維，建立線上線下高度融合的混合式智能教學(xué)模式，這種以人工智能為特征的“三教”改革是時(shí)代的特征，符合社會(huì)發(fā)展需求，也是真正落實(shí)“職教20條”一個(gè)重要方面。

1 研究背景

人工智能教育服務(wù)最早是在線教育服務(wù)，是最著名的適應(yīng)性學(xué)習(xí)體系之一。隨著各種信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種基于云計(jì)算商業(yè)模式應(yīng)用的云教育服務(wù)平臺(tái)。這些平臺(tái)借助電腦、手機(jī)、電視、平板等多終端實(shí)現(xiàn)了教師、學(xué)生、家長的輕松訪問，形成“學(xué)校―家庭―社會(huì)”三位一體的綠色網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。“三教”改革，是年初頒布的《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》的重要?jiǎng)?chuàng)新之一，也是實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育現(xiàn)代化的最重要落腳點(diǎn)。如何將人工智能技術(shù)有效融入到高職院校的“三教”改革中，是目前高職院校進(jìn)行教學(xué)改革探討的一個(gè)重要內(nèi)容。覃川提出人工智能是推動(dòng)新一輪產(chǎn)業(yè)和科技革新的動(dòng)力，也是對(duì)職業(yè)教育變革人才培養(yǎng)體系、加快轉(zhuǎn)型發(fā)展提出的新要求。周建松認(rèn)為聚焦教師、教材、教法改革是探索推動(dòng)高職教育實(shí)現(xiàn)“三個(gè)轉(zhuǎn)變”的具體路徑，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，進(jìn)一步夯實(shí)高職教育高質(zhì)量發(fā)展的微觀基礎(chǔ)。柯文楊等認(rèn)為通過教師教學(xué)能力的提升，極大的促進(jìn)了課程建設(shè)水平顯著提升，課堂生態(tài)逐步優(yōu)化，信息技術(shù)應(yīng)用持續(xù)深化，楊朝探討了“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”線上線下混合式教學(xué)法，創(chuàng)新推行課堂革命、網(wǎng)絡(luò)課堂、企業(yè)課堂“三個(gè)課堂”教學(xué)模式。因此這三個(gè)方面的持續(xù)改進(jìn)將成為新時(shí)代職業(yè)教育推動(dòng)深化“三教”改革的重要抓手。

2 智能型混合式教學(xué)模式構(gòu)建

2.1 智慧型校園環(huán)境

2.1.1 建設(shè)智慧型大數(shù)據(jù)教育中心

建設(shè)智慧校園，構(gòu)建智慧型大數(shù)據(jù)教育中心，是實(shí)行智能型混合式教學(xué)模式的必備條件之一。建立智慧型大數(shù)據(jù)教育中心，借助RFID、攝像頭和傳感器等智能教具，隨時(shí)監(jiān)視教學(xué)情況，全方位實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和處理各個(gè)教學(xué)場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)度挖掘和深度學(xué)習(xí)，為在線學(xué)習(xí)個(gè)體精準(zhǔn)建模，為學(xué)習(xí)者提供符合自身特征的用戶畫像；為用戶匹配最優(yōu)的資源，提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)推薦。從而可以有效診斷教學(xué)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，并且可以按照高職院校質(zhì)量診斷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)師資隊(duì)伍狀況、教育教學(xué)質(zhì)量、社會(huì)服務(wù)水平等進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷、精準(zhǔn)“畫像”，加快應(yīng)用、改進(jìn)、優(yōu)化的螺旋上升進(jìn)程，促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的全面提升。

2.1.2 創(chuàng)新智能化管理服務(wù)體系

加大物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)力度，創(chuàng)新智能化管理服務(wù)體系。廣泛應(yīng)用人臉識(shí)別系統(tǒng)、智能安防管理系統(tǒng)、能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)智能管理，智能控制，節(jié)能降耗，建設(shè)高效綠色校園，統(tǒng)一身份認(rèn)證，共享數(shù)據(jù)服務(wù)，確保信息安全，為教育“一站式”管理、質(zhì)量科學(xué)診斷、教學(xué)優(yōu)化改進(jìn)和治理科學(xué)決策提供可靠數(shù)據(jù)支撐；全面升級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務(wù)平臺(tái)、機(jī)器人語音服務(wù)系統(tǒng)等建設(shè)，提高實(shí)時(shí)響應(yīng)工作效率，暢通質(zhì)量反饋渠道，從入學(xué)到就業(yè)，全程服務(wù)每個(gè)學(xué)生的成長，形成“一站式”服務(wù)管理系統(tǒng)。

2.2 智能型教師團(tuán)隊(duì)培育

在人工智能時(shí)代，教學(xué)過程中智能化信息技術(shù)高度應(yīng)用，這必然要求教師具有終身學(xué)習(xí)、資源共享與應(yīng)用的能力。教師的角色由傳統(tǒng)的知識(shí)傳授者向?qū)W習(xí)行為導(dǎo)向者轉(zhuǎn)變，教師需要根據(jù)智能平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，開展相應(yīng)的行為導(dǎo)向教學(xué)活動(dòng)，并對(duì)整個(gè)師生教學(xué)過程進(jìn)行合理評(píng)估，并制定相應(yīng)的糾正措施并實(shí)施；對(duì)個(gè)性化“畫像”和推薦方案，進(jìn)行過程監(jiān)督和修正；開發(fā)與時(shí)俱進(jìn)，高度符合社會(huì)需求和個(gè)性化需求的智能教材，培養(yǎng)具備高度信息化素養(yǎng)的智能型教師團(tuán)隊(duì)是實(shí)施智能化教學(xué)過程的必備條件。

2.3 智能型教法改革

2.3.1 “1＋N”信息化教學(xué)模式應(yīng)用

堅(jiān)持將智能技術(shù)深度融入教學(xué)全過程，將“1＋N”信息化教學(xué)方法應(yīng)用模式由試點(diǎn)全面推向常態(tài)化應(yīng)用，“1”是指基于信息技術(shù)，“N”是項(xiàng)目化、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、案例式、問題導(dǎo)向等基于行動(dòng)導(dǎo)向的多元教學(xué)方法。改進(jìn)教學(xué)方式、優(yōu)化教學(xué)組織、提升課堂實(shí)效，組織一線教師基于行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)原則，將信息技術(shù)有效應(yīng)用融入項(xiàng)目化、案例式等多元教學(xué)方法中；借助信息技術(shù)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，以智慧職教、藍(lán)墨云班課等教學(xué)平臺(tái)為載體，實(shí)現(xiàn)“課前—課中—課后”教學(xué)全過程的智能化，創(chuàng)新課堂組織方式和課堂管理模式；應(yīng)用各智能教學(xué)平臺(tái)智能分析工具集，收集學(xué)習(xí)者行為指標(biāo)及學(xué)習(xí)狀態(tài)指標(biāo)，將學(xué)習(xí)過程量化評(píng)價(jià)，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)分析的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與專業(yè)教學(xué)的深度融合；建立健全基于智慧校園的教師教學(xué)質(zhì)量考核、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)過程管理、教務(wù)管理服務(wù)及黨建特色學(xué)習(xí)平臺(tái)等應(yīng)用系統(tǒng)；建立健全教育信息化可持續(xù)發(fā)展機(jī)制，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、個(gè)性化、終身化的全方位教育教學(xué)新體系。

2.4 智能化教學(xué)資源建設(shè)

“雙高計(jì)劃”明確提出要求，在教法改革中，要充分利用大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)改造課堂教學(xué)過程，廣泛開發(fā)慕課、微課、虛擬課堂等對(duì)外開放共享的智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)。

2.4.1 校企合作編寫教材，確保教材內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)。

編寫教材的過程中，積極吸納企業(yè)人員加入教材編寫隊(duì)伍。以滿足企業(yè)崗位需求為導(dǎo)向，充分發(fā)揮企業(yè)人員與一線教師的專長，在深入了解崗位需求、全面掌握實(shí)操技能的基礎(chǔ)上，將新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范融入教學(xué)，將行業(yè)企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)范、工程案例等引入課程教學(xué)內(nèi)容，編寫出具有職業(yè)教育特色的教材，并通過修訂教材的形式實(shí)現(xiàn)教材內(nèi)容的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新。

2.4.2 開發(fā)立體化智能教材

實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的來臨，教育教學(xué)信息化是大勢(shì)所趨，職業(yè)教育教材建設(shè)也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。職業(yè)院校要充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，助推教學(xué)改革，配套開發(fā)信息化資源、案例和教學(xué)項(xiàng)目，建立動(dòng)態(tài)化、立體化、數(shù)字化的教材和教學(xué)資源體系，使專業(yè)教材能夠隨著信息技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí)情況，及時(shí)的更新調(diào)整。

2.4.3 開發(fā)個(gè)性化智能教材

基于“互聯(lián)網(wǎng)＋教育”背景下，將信息技術(shù)應(yīng)用與教育教學(xué)改革深度融合，著眼于學(xué)生個(gè)性化成才，例如：可在所有專業(yè)課程廣泛推廣“1＋N”信息化教學(xué)方式方法，對(duì)不同生源進(jìn)行分層培養(yǎng)，使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)形象，便于理解。整合國家教學(xué)資源庫課程資源，融合在線課程平臺(tái)，設(shè)計(jì)能夠滿足多樣化、個(gè)性化需求的微課或者慕課。

3 人工智能技術(shù)在“三教改革”中應(yīng)用特點(diǎn)

人工智能技術(shù)主要基于最新的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、多媒體等現(xiàn)代化信息技術(shù)，將知識(shí)要點(diǎn)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或者系統(tǒng)仿真技術(shù)等方式實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的面授方式和網(wǎng)絡(luò)課程相結(jié)合，充分實(shí)現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)、獨(dú)立探究為主，教師輔助，引導(dǎo)合作的新型混合式教學(xué)模式。

3.1 信息化技術(shù)高度應(yīng)用

在當(dāng)今高度信息化時(shí)代，信息化教學(xué)手段基本方式主要有以下幾種，網(wǎng)絡(luò)或者移動(dòng)平臺(tái)互助，校園學(xué)習(xí)平臺(tái)，虛擬仿真的應(yīng)用，微課及其慕課等網(wǎng)絡(luò)資源的應(yīng)用。人工智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它能根據(jù)實(shí)際需求，生產(chǎn)出一種新的與人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能系統(tǒng)。這種新型技術(shù)的出現(xiàn)，將為有效組合這些零散的信息化教學(xué)資源，并與各種信息化教學(xué)方式高度融合成為可能。比如，我們可以在教學(xué)平臺(tái)中通過大數(shù)據(jù)分析，嵌入學(xué)習(xí)分析報(bào)告，并根據(jù)學(xué)生的個(gè)性提供學(xué)習(xí)建議，量身定做學(xué)習(xí)計(jì)劃。并根據(jù)學(xué)習(xí)情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。要達(dá)到這一目標(biāo)，教師就必須熟練掌握并應(yīng)用各種類型的信息化技術(shù)手段，才能掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案。

3.2 學(xué)生主體性更加突出

人工智能技術(shù)的應(yīng)用，比如個(gè)性化學(xué)習(xí)電腦，仿真教室等各種智能教學(xué)工具的出現(xiàn)，已經(jīng)迫使學(xué)生從以前的“被動(dòng)”向“主動(dòng)”學(xué)習(xí)行為方式的改變，傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方式不攻自破。而人工智能的自我學(xué)習(xí)能力也正在改變知識(shí)客體的被動(dòng)狀態(tài)，以“主動(dòng)”的方式介入到主體學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中。從而人工智能的出現(xiàn)將會(huì)在一定程度上弱化教師的主體地位。比如依賴于大數(shù)據(jù)的處理和高速復(fù)雜的運(yùn)算能力，平臺(tái)可以提供更加個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程，主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，從而成為學(xué)員的“第二老師”，甚至在知識(shí)的傳授上比專業(yè)教師表現(xiàn)更好。因此教師未來的任務(wù)可能更多的是學(xué)習(xí)過程行為組織、知識(shí)拓展及其情感輔導(dǎo)。

3.3 學(xué)習(xí)場(chǎng)景多樣性

從Alexa和谷歌地圖導(dǎo)航等語音助手，到Bing的對(duì)話搜索，人工智能已經(jīng)成為許多人日常生活的一部分。傳統(tǒng)的混合式教學(xué)模式，主要是通過互聯(lián)網(wǎng)，采用“線上+線下”的教學(xué)方式，學(xué)校和家庭還一直是學(xué)習(xí)知識(shí)和技能的主要場(chǎng)所。隨著人工智能化的發(fā)展，VR等信息技術(shù)的出現(xiàn)，人類學(xué)習(xí)和認(rèn)知能力提升的真實(shí)空間和場(chǎng)景將會(huì)被打破，機(jī)器虛擬出來的場(chǎng)景會(huì)替代真實(shí)的環(huán)境。在課堂上，通過虛擬現(xiàn)實(shí)會(huì)模擬出具體的知識(shí)場(chǎng)景和技能使用場(chǎng)景，讓難理解的知識(shí)具體化，形象化，幫助學(xué)生更好的理解和應(yīng)用知識(shí)，通過大數(shù)據(jù)分析，可以幫助教師更好的掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)體化輔導(dǎo)，未來，學(xué)校場(chǎng)景和教師的介入都將被弱化，“混合式教學(xué)”模式將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展為“人—機(jī)—人”的協(xié)同模式。因此，學(xué)員的學(xué)習(xí)也極大的突破了時(shí)間和空間限制，便于學(xué)員們利用零碎的時(shí)間完成第二專業(yè)的學(xué)習(xí)或者其他方面的學(xué)習(xí)。