人工智能視域下中職教育人才培養(yǎng)模式研究

郭 瑾，張瑋纓，高 偉

（遼寧師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，遼寧大連 116000）

0 引言

2017 年國(guó)務(wù)院印發(fā)了新一代人工智能（Artificial Intel?ligence，AI）發(fā)展規(guī)劃，從科技研發(fā)應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面提出一系列措施。我國(guó)在人工智能領(lǐng)域如語(yǔ)音識(shí)別、感知推理、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能服務(wù)等多個(gè)方面都取得重要進(jìn)展［1］，人工智能技術(shù)正慢慢滲透于我們生活的每個(gè)角落。加速積累的技術(shù)能力與海量數(shù)據(jù)資源、巨大的應(yīng)用需求、開放的市場(chǎng)環(huán)境有機(jī)結(jié)合，形成我國(guó)人工智能發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)［1］。教育界學(xué)者廣泛關(guān)注人工智能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)并試圖將其應(yīng)用到各階段教育活動(dòng)中。本文闡述人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用形式及未來發(fā)展趨勢(shì)，提出中職教育與人工智能深度融合的幾種渠道，以期為中職教育引入人工智能技術(shù)提供一些思路。

1 教育人工智能概述

人工智能為教育注入了新動(dòng)力。國(guó)外教育人工智能研究熱點(diǎn)有智能導(dǎo)師系統(tǒng)、人工智能教育機(jī)器人、機(jī)器學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)模型、計(jì)算思維等［2］，致力于將人工智能相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到生物、心理、計(jì)算機(jī)等各學(xué)科，形成更為優(yōu)質(zhì)高效的教學(xué)。我國(guó)2017 年開始將人工智能列為一級(jí)學(xué)科建設(shè)重點(diǎn)，通過人工智能技術(shù)輔助日常教學(xué)，實(shí)現(xiàn)日常教育與終身教育定制化，推動(dòng)新型教育體系構(gòu)建［1］。梁迎麗等［3］指出智能導(dǎo)師系統(tǒng)、自動(dòng)化測(cè)評(píng)系統(tǒng)、教育游戲與教育機(jī)器人是人工智能在教育中的4 大應(yīng)用形態(tài)，市場(chǎng)上已有百度“智慧課堂”項(xiàng)目、騰訊“智能教育云”平臺(tái)以及科大訊飛的語(yǔ)音測(cè)評(píng)軟件等教育應(yīng)用［4］。

2 中職教育現(xiàn)狀

世界各國(guó)中職教育都在不斷發(fā)展。德國(guó)職業(yè)教育體系較為完善，各階段職業(yè)院校能夠很好地銜接，中職教育主要通過指導(dǎo)的方式培養(yǎng)學(xué)生工作技能；美國(guó)中職教育在注重培養(yǎng)技能外更注重培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)，提升后續(xù)發(fā)展能力，運(yùn)用人工智能技術(shù)設(shè)備對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)估。開設(shè)人工智能相關(guān)課程，通過更全面、自由的培養(yǎng)方式使學(xué)生未來有更多選擇。

美國(guó)新媒體聯(lián)盟與北京師范大學(xué)智慧學(xué)習(xí)研究院協(xié)作完成《2018 中國(guó)職業(yè)教育技術(shù)展望：地平線項(xiàng)目報(bào)告》［5］，重點(diǎn)關(guān)注職業(yè)教育發(fā)展。中等職業(yè)教育是在高中教育階段進(jìn)行的職業(yè)教育，包括一部分高中后職業(yè)培訓(xùn)，主要對(duì)具有初中知識(shí)能力的學(xué)生進(jìn)行三年制教學(xué)［5］。中職學(xué)生普遍存在理論基礎(chǔ)知識(shí)薄弱、主動(dòng)性差、建構(gòu)知識(shí)能力低等缺點(diǎn)，但他們對(duì)于實(shí)操課程上手更快理解更強(qiáng)。中職學(xué)生培養(yǎng)不單要具備牢固的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還要做到學(xué)以致用，發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，真正成為創(chuàng)新型人才。

3 人工智能下中職教育人才培養(yǎng)方式

人工智能技術(shù)與人類一起工作，以最有益的方式更好地創(chuàng)建與人類合作的人工智能系統(tǒng)，更利于人們生活［6］。現(xiàn)在的學(xué)生是第一批伴隨數(shù)字技術(shù)長(zhǎng)大“數(shù)字原住民”［7］。人工智能近年正廣泛應(yīng)用到幼兒、中小學(xué)、高中及大學(xué)等階段教學(xué)中。“人工智能+教育”平臺(tái)關(guān)注信息技術(shù)與教育的深度融合，教育環(huán)境從數(shù)字校園轉(zhuǎn)向智慧校園，大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜等智能技術(shù)不斷更新［8］。如圖1 所示，在中職教育中利用人工智能手段將提升教師能力，這種能力不僅僅指教師自身能力，還包括由人工智能手段得到的輔助能力，在一對(duì)一教學(xué)中產(chǎn)生一對(duì)多效果。

如圖2 所示，中職教育與人工智能融合，教師可利用各種新型人工智能硬件設(shè)備與軟件（如平臺(tái)、操作系統(tǒng)）輔助教學(xué)。教師可利用新型系統(tǒng)更優(yōu)質(zhì)地完成管理工作。技術(shù)的優(yōu)化、資源的豐富以及師資力量提升，使中職學(xué)生擁有更好的教育環(huán)境，獲得更多實(shí)用的硬技能與軟技能（非技術(shù)技能）。這種非技術(shù)技能對(duì)職業(yè)生涯非常重要，如人際關(guān)系技能、社交技能、組織管理技能、時(shí)間管理技能、批判思維技能、問題解決技能等［9］。將人工智能技術(shù)引入到中職教育勢(shì)在必行。

Fig.1 Secondary vocational education combined with artificial intelligence圖1 中職教育與人工智能相結(jié)合方式

Fig.2 The improvement of teachers and students in the artificial intelligence environment improvement in the secondary vocational education圖2 教師與學(xué)生在人工智能環(huán)境下得到提升

3.1 個(gè)性化學(xué)習(xí)模式構(gòu)建

人工智能可有效支持自主探究和協(xié)作學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)方式從進(jìn)度、方法、評(píng)價(jià)等方面一致的集體學(xué)習(xí)向個(gè)性化學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變［10］。很多中職院校已經(jīng)采用一些學(xué)習(xí)系統(tǒng)與軟件，如自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)、闖關(guān)游戲?qū)W習(xí)軟件等，為學(xué)生創(chuàng)造豐富多樣的學(xué)習(xí)環(huán)境。未來由于機(jī)器的智能化，許多工作崗位技術(shù)人員將面臨失業(yè)危險(xiǎn)，因此要更加注重學(xué)生關(guān)于“能”的發(fā)展，這里的“能”指的不是技能，而是學(xué)習(xí)者的潛能以及發(fā)揮的能量。華盛頓教授研究表明，更深層次的個(gè)性化問題會(huì)激發(fā)積極的情感狀態(tài)，避免消極情緒［11］。中職學(xué)生相較于高中學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性普遍偏弱，因此為中職學(xué)生設(shè)計(jì)個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境更為重要。中職院校課程按照不同專業(yè)劃分，更具有實(shí)踐性。構(gòu)建學(xué)習(xí)模式時(shí)要根據(jù)不同專業(yè)的學(xué)習(xí)者特點(diǎn)制定個(gè)性化培養(yǎng)模式與更加精細(xì)化的學(xué)習(xí)路徑，如圖3 所示。構(gòu)建步驟如下：①通過預(yù)測(cè)模塊預(yù)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)成果，生成針對(duì)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)路徑；②運(yùn)用挖掘模塊搜集與分析學(xué)生的深度數(shù)據(jù)，從而了解學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)的理解情況；③通過判斷模塊對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行二次分析，判斷學(xué)習(xí)過程中遇到的各種情況；④根據(jù)以上信息建立個(gè)性化學(xué)習(xí)模塊，學(xué)習(xí)完成后將學(xué)習(xí)情況反饋給學(xué)生并在系統(tǒng)中保存好記錄，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)記錄對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而形成專業(yè)化學(xué)習(xí)循環(huán)。

3.2 教學(xué)機(jī)器人輔助教學(xué)

如今計(jì)算機(jī)、交互式設(shè)備、多媒體和互聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用越來越多［12］，人機(jī)交互作為一種新型的教育關(guān)系語(yǔ)境成為未來教育學(xué)術(shù)研究重點(diǎn)［13］。教育機(jī)器人開發(fā)兒童智力，中小學(xué)課外活動(dòng)課程也出現(xiàn)教育機(jī)器人身影，大學(xué)中教育機(jī)器人進(jìn)行輔助測(cè)量、計(jì)算數(shù)據(jù)等。

在中職教育中引入教學(xué)機(jī)器人優(yōu)勢(shì)有：①教育機(jī)器人可幫助學(xué)生完成一些機(jī)械的重復(fù)性操作，節(jié)省時(shí)間；②針對(duì)中職教育學(xué)生不能很好掌握理論知識(shí)現(xiàn)象，引入教學(xué)機(jī)器人能提高知識(shí)傳授效率。中職教育知識(shí)內(nèi)容很多都是技能型知識(shí)，這些知識(shí)在傳統(tǒng)教科書中往往晦澀難懂、死板枯燥，學(xué)生難免感到厭煩。教學(xué)機(jī)器人可將教科書上的內(nèi)容以多樣化形式與中職學(xué)生交互，知識(shí)內(nèi)容隨著社會(huì)發(fā)展不斷更新改進(jìn)；③中職教育更加注重綜合能力培養(yǎng)，教學(xué)機(jī)器人可輔助進(jìn)行虛擬沉浸式技能訓(xùn)練，通過VR、AR設(shè)備建立虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景，增加學(xué)生實(shí)操機(jī)會(huì)。

Fig.3 Personalized learning four modules and learning path圖3 個(gè)性化學(xué)習(xí)4 大模塊與學(xué)習(xí)路徑

3.3 智慧教育大環(huán)境下中職學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

隨著教育技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)形式與手段以及提升能力渠道也更加豐富多樣。近年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)（簡(jiǎn)稱“雙創(chuàng)”）在我國(guó)大學(xué)生中迅速展開。雖然中職教育在雙創(chuàng)活動(dòng)有著場(chǎng)地、設(shè)備、師資等巨大優(yōu)勢(shì)［14］，但其優(yōu)勢(shì)并未發(fā)揮出來，中職的雙創(chuàng)活動(dòng)還受到各方面條件制約。人工智能無(wú)疑能使創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)與中職教育更加充分地融合：①豐富多樣的技術(shù)產(chǎn)品給中職雙創(chuàng)提供更多的形式；②增加學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)，提升實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，為以后發(fā)展奠定基礎(chǔ)；③雙創(chuàng)大賽提升學(xué)生動(dòng)手能力。

大多中職學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)不牢，設(shè)置機(jī)器人大賽等賽事能提高其參與積極性。構(gòu)建人工智能、機(jī)器人相關(guān)理論知識(shí)，以此夯實(shí)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。另一方面，中職學(xué)生本身動(dòng)手能力強(qiáng)，在機(jī)器人比賽中分小組合作，能激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)與合作意識(shí)。

3.4 智能評(píng)價(jià)與測(cè)評(píng)

我國(guó)中職教育培養(yǎng)與評(píng)價(jià)方案一直在不斷發(fā)展。應(yīng)用人工智能、情感計(jì)算等技術(shù)對(duì)學(xué)生全面素質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師與學(xué)生能更充分地了解學(xué)習(xí)與認(rèn)知情況。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式只對(duì)學(xué)生的書面成績(jī)進(jìn)行測(cè)評(píng)，學(xué)生的日常表現(xiàn)、學(xué)習(xí)過程、活動(dòng)參與情況等未完全記錄。針對(duì)中職教育實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，僅僅從學(xué)生的考試成績(jī)分析是不夠準(zhǔn)確的，需要結(jié)合智能評(píng)價(jià)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)輔助教學(xué)，如圖4 所示。

以往教師要精準(zhǔn)評(píng)定學(xué)生綜合能力十分困難，因?yàn)榻處煵荒軙r(shí)時(shí)刻刻記錄觀察每個(gè)學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)。有了人工智能技術(shù)，教師可利用智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)記錄學(xué)生日常學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并在這一過程中持續(xù)觀察學(xué)生成績(jī)變化。課上記錄每個(gè)人的課堂表現(xiàn)、遇到的問題，課下記錄學(xué)生的日常學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、課業(yè)情況及參加學(xué)校組織的各項(xiàng)活動(dòng)情況等。

Fig.4 Intelligent evaluation and assessment圖4 智能評(píng)價(jià)與測(cè)評(píng)

通過每日累計(jì)的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)變化，自動(dòng)生成該學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，形成變化數(shù)據(jù)圖形（包括個(gè)人數(shù)據(jù)變化以及與全班同學(xué)數(shù)據(jù)變化對(duì)比等）和個(gè)性化反饋報(bào)告。教師通過最終結(jié)果對(duì)該生進(jìn)行測(cè)評(píng)，了解學(xué)生除考試成績(jī)外的行為發(fā)展反饋，掌握學(xué)生的全面發(fā)展情況。學(xué)生也可以結(jié)合智能評(píng)價(jià)結(jié)果與教師提出的反饋意見調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)方式與行為。人工智能技術(shù)方便教師因材施教，學(xué)生也能更準(zhǔn)確地了解自己學(xué)習(xí)過程中的不足。

3.5 課程內(nèi)容知識(shí)體系變革

與工作世界具備動(dòng)態(tài)適應(yīng)關(guān)系是職業(yè)教育信息化與普通教育信息化的重要區(qū)別［15］。中職教育學(xué)生更注重就業(yè)情況，因?yàn)樗麄兩婕暗墓ぷ鞫际菣C(jī)械化的，未來有被智能機(jī)器取替的可能。人工智能為中職教育與未來求職帶來全新的培養(yǎng)模式，要求在中職學(xué)習(xí)過程中普及人工智能知識(shí)，引入新的課程知識(shí)體系，培養(yǎng)人工智能素養(yǎng)以及跨領(lǐng)域思維能力，如圖5 所示。

Fig.5 Curriculum content knowledge system change圖5 課程內(nèi)容知識(shí)體系變革

課程知識(shí)體系改革有3 個(gè)方面：①中職教育課程負(fù)責(zé)人應(yīng)有意識(shí)地在各專業(yè)學(xué)科中引入人工智能知識(shí)，使課程呈現(xiàn)跨學(xué)科融合，為中職課程創(chuàng)建高端化、智能化發(fā)展視野；②中職學(xué)生應(yīng)有意識(shí)培養(yǎng)自己的信息化思維，學(xué)會(huì)在學(xué)科基礎(chǔ)上應(yīng)用人工智能知識(shí)與技術(shù)，提高課程知識(shí)學(xué)習(xí)能力，將所學(xué)知識(shí)與就業(yè)實(shí)踐緊密結(jié)合；③中職教師應(yīng)有意識(shí)整合人工智能與各專業(yè)知識(shí)，在教學(xué)過程中進(jìn)行課程整合引導(dǎo)學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，教育活動(dòng)的內(nèi)容、方式發(fā)生很大變化，人工智能的加入更加適合多元化課堂教學(xué)。人工智能一方面促使學(xué)生擺脫機(jī)械的技能訓(xùn)練，有更充分的時(shí)間去接觸需要靈活思考運(yùn)用的事物，提高自身的辯證思維、創(chuàng)新創(chuàng)造以及探索發(fā)現(xiàn)等能力。另一方面要注意發(fā)揮學(xué)生自身優(yōu)勢(shì)。人工智能推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革、技術(shù)創(chuàng)新、崗位更迭，在淘汰大量傳統(tǒng)勞動(dòng)力的同時(shí)，對(duì)新型勞動(dòng)力需求也不斷提升［16］。人工智能與教育融合，旨在培養(yǎng)新型智能型人才。隨著中職教育與人工智能融合不斷深化，在更加高層次上打破教育壁壘成為可能，技術(shù)、設(shè)備與發(fā)展理念愈發(fā)成熟，教育思想、資源、水平等將向更深層次邁進(jìn)。同時(shí)應(yīng)注意人工智能高速發(fā)展下學(xué)生個(gè)人信息隱私等問題，提供一個(gè)完善的中職教育發(fā)展環(huán)境。