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

（遼寧師范大學計算機與信息技術學院，遼寧大連 116000）

0 引言

2017 年國務院印發(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)應用推廣和產業(yè)發(fā)展等方面提出一系列措施。我國在人工智能領域如語音識別、感知推理、機器學習、智能服務等多個方面都取得重要進展［1］，人工智能技術正慢慢滲透于我們生活的每個角落。加速積累的技術能力與海量數據資源、巨大的應用需求、開放的市場環(huán)境有機結合，形成我國人工智能發(fā)展的獨特優(yōu)勢［1］。教育界學者廣泛關注人工智能的獨特優(yōu)勢并試圖將其應用到各階段教育活動中。本文闡述人工智能在教育領域的應用形式及未來發(fā)展趨勢，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力。國外教育人工智能研究熱點有智能導師系統(tǒng)、人工智能教育機器人、機器學習、學習模型、計算思維等［2］，致力于將人工智能相關技術應用到生物、心理、計算機等各學科，形成更為優(yōu)質高效的教學。我國2017 年開始將人工智能列為一級學科建設重點，通過人工智能技術輔助日常教學，實現日常教育與終身教育定制化，推動新型教育體系構建［1］。梁迎麗等［3］指出智能導師系統(tǒng)、自動化測評系統(tǒng)、教育游戲與教育機器人是人工智能在教育中的4 大應用形態(tài)，市場上已有百度“智慧課堂”項目、騰訊“智能教育云”平臺以及科大訊飛的語音測評軟件等教育應用［4］。

2 中職教育現狀

世界各國中職教育都在不斷發(fā)展。德國職業(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的方式培養(yǎng)學生工作技能；美國中職教育在注重培養(yǎng)技能外更注重培養(yǎng)學生素質，提升后續(xù)發(fā)展能力，運用人工智能技術設備對學生進行綜合評估。開設人工智能相關課程，通過更全面、自由的培養(yǎng)方式使學生未來有更多選擇。

美國新媒體聯盟與北京師范大學智慧學習研究院協(xié)作完成《2018 中國職業(yè)教育技術展望：地平線項目報告》［5］，重點關注職業(yè)教育發(fā)展。中等職業(yè)教育是在高中教育階段進行的職業(yè)教育，包括一部分高中后職業(yè)培訓，主要對具有初中知識能力的學生進行三年制教學［5］。中職學生普遍存在理論基礎知識薄弱、主動性差、建構知識能力低等缺點，但他們對于實操課程上手更快理解更強。中職學生培養(yǎng)不單要具備牢固的專業(yè)基礎知識，還要做到學以致用，發(fā)揮自身優(yōu)勢，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］。現在的學生是第一批伴隨數字技術長大“數字原住民”［7］。人工智能近年正廣泛應用到幼兒、中小學、高中及大學等階段教學中。“人工智能+教育”平臺關注信息技術與教育的深度融合，教育環(huán)境從數字校園轉向智慧校園，大數據、機器學習、知識圖譜等智能技術不斷更新［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，在一對一教學中產生一對多效果。

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備與軟件（如平臺、操作系統(tǒng)）輔助教學。教師可利用新型系統(tǒng)更優(yōu)質地完成管理工作。技術的優(yōu)化、資源的豐富以及師資力量提升，使中職學生擁有更好的教育環(huán)境，獲得更多實用的硬技能與軟技能（非技術技能）。這種非技術技能對職業(yè)生涯非常重要，如人際關系技能、社交技能、組織管理技能、時間管理技能、批判思維技能、問題解決技能等［9］。將人工智能技術引入到中職教育勢在必行。

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 教師與學生在人工智能環(huán)境下得到提升

3.1 個性化學習模式構建

人工智能可有效支持自主探究和協(xié)作學習，使學習方式從進度、方法、評價等方面一致的集體學習向個性化學習轉變［10］。很多中職院校已經采用一些學習系統(tǒng)與軟件，如自適應學習系統(tǒng)、闖關游戲學習軟件等，為學生創(chuàng)造豐富多樣的學習環(huán)境。未來由于機器的智能化，許多工作崗位技術人員將面臨失業(yè)危險，因此要更加注重學生關于“能”的發(fā)展，這里的“能”指的不是技能，而是學習者的潛能以及發(fā)揮的能量。華盛頓教授研究表明，更深層次的個性化問題會激發(fā)積極的情感狀態(tài)，避免消極情緒［11］。中職學生相較于高中學生學習主動性普遍偏弱，因此為中職學生設計個性化學習環(huán)境更為重要。中職院校課程按照不同專業(yè)劃分，更具有實踐性。構建學習模式時要根據不同專業(yè)的學習者特點制定個性化培養(yǎng)模式與更加精細化的學習路徑，如圖3 所示。構建步驟如下：①通過預測模塊預測學生學習成果，生成針對學生所學專業(yè)的學習路徑；②運用挖掘模塊搜集與分析學生的深度數據，從而了解學生對所學專業(yè)的理解情況；③通過判斷模塊對學生學習過程進行二次分析，判斷學習過程中遇到的各種情況；④根據以上信息建立個性化學習模塊，學習完成后將學習情況反饋給學生并在系統(tǒng)中保存好記錄，系統(tǒng)根據學習記錄對學習者進行預測，從而形成專業(yè)化學習循環(huán)。

3.2 教學機器人輔助教學

如今計算機、交互式設備、多媒體和互聯網在教育中的應用越來越多［12］，人機交互作為一種新型的教育關系語境成為未來教育學術研究重點［13］。教育機器人開發(fā)兒童智力，中小學課外活動課程也出現教育機器人身影，大學中教育機器人進行輔助測量、計算數據等。

在中職教育中引入教學機器人優(yōu)勢有：①教育機器人可幫助學生完成一些機械的重復性操作，節(jié)省時間；②針對中職教育學生不能很好掌握理論知識現象，引入教學機器人能提高知識傳授效率。中職教育知識內容很多都是技能型知識，這些知識在傳統(tǒng)教科書中往往晦澀難懂、死板枯燥，學生難免感到厭煩。教學機器人可將教科書上的內容以多樣化形式與中職學生交互，知識內容隨著社會發(fā)展不斷更新改進；③中職教育更加注重綜合能力培養(yǎng)，教學機器人可輔助進行虛擬沉浸式技能訓練，通過VR、AR設備建立虛擬訓練場景，增加學生實操機會。

Fig.3 Personalized learning four modules and learning path圖3 個性化學習4 大模塊與學習路徑

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

隨著教育技術的發(fā)展，學生的學習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（簡稱“雙創(chuàng)”）在我國大學生中迅速展開。雖然中職教育在雙創(chuàng)活動有著場地、設備、師資等巨大優(yōu)勢［14］，但其優(yōu)勢并未發(fā)揮出來，中職的雙創(chuàng)活動還受到各方面條件制約。人工智能無疑能使創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動與中職教育更加充分地融合：①豐富多樣的技術產品給中職雙創(chuàng)提供更多的形式；②增加學生實踐機會，提升實訓經驗，為以后發(fā)展奠定基礎；③雙創(chuàng)大賽提升學生動手能力。

大多中職學生基礎知識不牢，設置機器人大賽等賽事能提高其參與積極性。構建人工智能、機器人相關理論知識，以此夯實基礎學習。另一方面，中職學生本身動手能力強，在機器人比賽中分小組合作，能激發(fā)學生的競爭與合作意識。

3.4 智能評價與測評

我國中職教育培養(yǎng)與評價方案一直在不斷發(fā)展。應用人工智能、情感計算等技術對學生全面素質進行評價，教師與學生能更充分地了解學習與認知情況。傳統(tǒng)評價方式只對學生的書面成績進行測評，學生的日常表現、學習過程、活動參與情況等未完全記錄。針對中職教育實踐性強的特點，僅僅從學生的考試成績分析是不夠準確的，需要結合智能評價與測評系統(tǒng)輔助教學，如圖4 所示。

以往教師要精準評定學生綜合能力十分困難，因為教師不能時時刻刻記錄觀察每個學生的平時表現。有了人工智能技術，教師可利用智能評價系統(tǒng)記錄學生日常學習數據，并在這一過程中持續(xù)觀察學生成績變化。課上記錄每個人的課堂表現、遇到的問題，課下記錄學生的日常學習行為數據、課業(yè)情況及參加學校組織的各項活動情況等。

Fig.4 Intelligent evaluation and assessment圖4 智能評價與測評

通過每日累計的數據以及數據變化，自動生成該學生的學習情況，形成變化數據圖形（包括個人數據變化以及與全班同學數據變化對比等）和個性化反饋報告。教師通過最終結果對該生進行測評，了解學生除考試成績外的行為發(fā)展反饋，掌握學生的全面發(fā)展情況。學生也可以結合智能評價結果與教師提出的反饋意見調節(jié)學習方式與行為。人工智能技術方便教師因材施教，學生也能更準確地了解自己學習過程中的不足。

3.5 課程內容知識體系變革

與工作世界具備動態(tài)適應關系是職業(yè)教育信息化與普通教育信息化的重要區(qū)別［15］。中職教育學生更注重就業(yè)情況，因為他們涉及的工作都是機械化的，未來有被智能機器取替的可能。人工智能為中職教育與未來求職帶來全新的培養(yǎng)模式，要求在中職學習過程中普及人工智能知識，引入新的課程知識體系，培養(yǎng)人工智能素養(yǎng)以及跨領域思維能力，如圖5 所示。

Fig.5 Curriculum content knowledge system change圖5 課程內容知識體系變革

課程知識體系改革有3 個方面：①中職教育課程負責人應有意識地在各專業(yè)學科中引入人工智能知識，使課程呈現跨學科融合，為中職課程創(chuàng)建高端化、智能化發(fā)展視野；②中職學生應有意識培養(yǎng)自己的信息化思維，學會在學科基礎上應用人工智能知識與技術，提高課程知識學習能力，將所學知識與就業(yè)實踐緊密結合；③中職教師應有意識整合人工智能與各專業(yè)知識，在教學過程中進行課程整合引導學習。

4 結語

隨著互聯網的發(fā)展，教育活動的內容、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。人工智能一方面促使學生擺脫機械的技能訓練，有更充分的時間去接觸需要靈活思考運用的事物，提高自身的辯證思維、創(chuàng)新創(chuàng)造以及探索發(fā)現等能力。另一方面要注意發(fā)揮學生自身優(yōu)勢。人工智能推動產業(yè)變革、技術創(chuàng)新、崗位更迭，在淘汰大量傳統(tǒng)勞動力的同時，對新型勞動力需求也不斷提升［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、設備與發(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。同時應注意人工智能高速發(fā)展下學生個人信息隱私等問題，提供一個完善的中職教育發(fā)展環(huán)境。