人工智能在高校教學中的應用研究

孫繼剛

（吉林外國語大學 人工智能學院，吉林 長春）

一 引言

21世紀以來智能信息技術化在全球快速崛起，以信息化為代表的第四次工業革命已經悄然而至。隨著中國全面小康社會的實現，開啟了全面邁向社會主義現代化的偉大征程，社會的發展需要信息化技術人才，而針對傳統大學課堂教育教學現有的問題及挑戰的改革，進一步倒逼中國教育提質，社會教育保障條件提質，教育教學方式變革提質。2017 年，中國國務院發布《新一代人工智能發展規劃》，文件中明確指出新一代智能信息技術全面參與傳統教育教學方式變革過程各環節中，面向未來教育教學體系構建以新興智能技術為基礎，主動加強高校教育與智能技術深度融合。這標志著中國自主回應人工智能技術迅速發展的時代特征與當代育人目標計劃問題，高校教育教學重大變革勢在必行。黨的十九大報告中明確2035年實現教育現代化發展目標，以人工智能如何促進教育信息化，以人工智能現代教育體系結構優化，加強與大學生教學互動的直觀性，促進實現大學生的高效學習及創新性的培養。實現人工智能與高校教育教學相輔相成，是當代教育現代化研討的重要議題，因此中國教育現代體系的重組與結構優化進程中，促進人工智能的全面應用對于保障教育目標的實現及合格建設者的培養具有重要的理論意義和現實意義。

二 高校課堂教學發展現狀

自20世紀90年代末中國高等學校全面擴招以來，中國教育體系各階段入學率明顯提升，這既是回應提高國民整體素質的戰略需要，也是補足中國社會建設技術型人才的短板。進入21世紀以來，高等教育在培養創新型人才戰略中的基礎性地位越發明顯，教育規模逐步擴大。截至 2018 年，高等教育的入學率已占總適齡人數趨近于一半，全面高校的總數量已突破3000大關，在校人數達到4000 萬，在世界高等在校生中占比20%。另一方面各高校培養博士研究生、碩士研究生的規模也逐年擴大。目前在校研究生的數量也處于改革后的井噴態勢，人才培養更多回應區域經濟的發展需求，形成了多學科多門類。這既是中國的高等教育事業蓬勃發展的標志，也是中國教育體制改革的巨大成功。同時也對現有高等教育體系造成了不小的壓力和負荷。截至 2017年，高校的科研總經費規模達到了 452 億元，但這些資金還是無力支撐某些高校關于國家重點研發計劃、重大專項項目以及自然科學的項目，這也極大地促使某些高校的科學研究以及應用技術研討活動受限。國民教育訴求在高等教育現有體系框架下越發艱難，大班授課、以一補多等形式越來越普遍，高等教育原有的開放性在民辦高校教育教學中難以實現。高校學術科研成果與辦學水平實際上遇到了瓶頸期。

傳統教學模式以課堂講授為主，教師作為教學活動的主體，這一模式難免出現一言堂的現象，是傳統教學模式的硬傷。隨著中國教育育人目標的調整及教育體系的逐步改革，教師課堂教學與學生互動環節明顯增加，但學生參與積極性有限，實際效果沒有達到預期。在某些地方職業學校教師側重講理論，學生對實踐操作環節不熟悉，走出校門對技術工作需較長時間再培訓。某些高校教學模式單一，過多強調教材的主體作用，參考書類別單一，學生對知識的獲取途徑有限，尤其是理科類學科信息量的基礎性作用沒有體現出來，教材始終跟不上信息技術的更迭，這樣學生何時形成創新性人才特質。高校教學過程中理論教學是基礎，實踐教學是重要的輔助工具，只有大量信息化實踐活動才能有效避免學生嚴重脫離社會發展實際。中國社會建設進入創新驅動發展的重要戰略機遇期，創新型人才是社會主義現代化建設的必要接班人儲備，在黨的社會發展階段戰略安排中是高等教育的重要育人目標。重視實踐教學更要跟上時代步伐，主動適應信息化是實踐教學中的重要問題，面向學生創新教學體制更為重要。

三 信息化對高校教學模式改革的新挑戰

（一）學習者自主獲取知識的時代訴求

教師教學資源的選擇在教學的課前設計階段具有很大的影響作用，評價學習者的學習興趣及學習結果是知識傳授者能否達到教育目的的重要環節。而這一點在傳統教學中教師無法充分了解分析學習者的基本特征，對于學習者而言處于盲區。學習者需要的教學資源是面向大多數人的，而學習者的差異性導致部分學習資源不能滿足學習者，學習者需要的資源匱乏，傳統教學中教師往往忽視了學習者的興趣取向，學習者無法真正獲取想要的知識。這一現象反映出傳統教學中，教師脫離信息技術的運用進行的教學活動，產生不了所要達到的實效性。信息化時代教師有演示工具，表面上看是推進人工智能與教學相結合，實際卻沒有實現信息技術教學全過程，學習者的學習積極性也沒有充分地調動。學習者需要真實情景的教學環境，教師只使用新的技術，而沒有做到信息技術應用與教學實際的深度結合，那么往往出現人工智能技術優勢未能顯現出來、學習者教育目標和教育教學問題也沒有達到的結果。這就需要教師在教學的全過程保證充分教學目標和技術應用的統一，從整體教學活動中充分利用人工智能技術，實現信息化教學與教學目標相匹配，最終提高教學的有效性。

（二）教育評價體系多元化的時代訴求

進入新時代高校教育評價體系成為教育體制機制改革的突破口，以智能技術為基礎，現有教育評價體系仍然存在不完善、形式單一問題。單一的評價體系及不完善的評價機制，無法有效整理學習數據，更沒能以此為基礎滿足學習者的各方面學習成果的訴求，實現學習進程的有效跟蹤和輔導更是難上加難，結果就是學習成績是單一的評價通道，學習者從教師教學活動中獲取評價信息有限。現代教育教學評價體系應是多元的，傳統教育評價嚴重缺少教師評價、同伴評價和自我評價等形式，測試題或學習者作品這種評價形式過于單一，無法實現獲取知識的量化，如教師點評和學習過程記錄最終形成綜合學習評價報告等這些可以由人工智能實現的評價形式。人工智能基礎上，教師不再是課堂教學中心點，實現教師與學生主次位置轉換。教師可以將“人工智能技術+”體現在知識點的講授環節中，學習者的教學評價及管理實現信息數據，在線課程和在線課堂在人工智能時代已實現了一定層面對單純講授知識的突破，倒逼教師改變自己作為職能單純的課堂知識推送角色。人工智能基礎上，教師自主授課與人工智能有效結合可以使管理學習者學習進度及成效變得很輕松，學習者主動回應傳授的知識、自我管理和實現預期的教學評價，教師和學習者都在教學過程中充分實現學習預期評價，這對于傳統教師職能和學習者是真正的解構。

（三）線上課程的興起

突如其來的疫情進一步催生了人工智能與教學實踐的深度結合，線上課程在一定程度上對傳統的班級授課制課堂產生了極大沖擊。線上課程的興起是時代發展的產物，它的興起主要表現于：其一，線上課程基本上沒有學習時間和地域限制，學習者的自主性可以得到充分的體現。許多高校主動適應線上課程環境，尤其是全國一部分知名高校為代表推出諸多精品線上課程，突出高校教育的獨特優勢，結合線下自習室或實驗室，實現了線上線下相結合模式；其二，高校教師在線上課程中的角色轉換。許多教師主動參與線上課程的講授，越來越多的學生加入線上教學環境中，倒逼教師主動回應信息化教育背景、教學理念及講授方法，全面革新學生的主體性和個體差異；其三，學生者主動找知識。線上課程沒有了傳統課堂教師的管控，學習者學習能力更強才能自主地根據自己的學習需求選擇自己需要的課程資源，進而實現自己找知識的優質教學目的。線上課程的教學特點能夠幫助學習者利用線上學習方法，以實現自覺適應線上課程過程。線上課程的興起反映了人工智能時代對高校教學體系機制的全面變革，環境設施是高校教學改革的有力依托。但目前大多高校的智能化設備相對落后。人工智能技術對教學的保障作用還沒有充分發揮。

四 人工智能在高校教學中的應用路徑

（一）教師角色重新定位

高校教師在人工智能時代轉變傳統的教學觀念非常重要，角色定位應重新審視。具體表現為：其一，教師以課堂主要知識來源的傳輸者，引導學習者以其知識面為依托不斷拓展信息化相應優質資源。教師作為知識傳授者其職能不應弱化，相反在互聯網條件下，尤其是教學活動與人工智能相結合背景下，為了使學習者能夠以一定知識為基點自主獲取知識能力培養，教師是人工智能在高校教學中應用的核心和主要推動力；其二，以人工智能技術為依托，教師應成為未來的課堂的導師，學習者是教學環節的中心，教師以主要知識傳授者身份為基點，兼顧學習的設計者、輔助者和評價者，根據學習者的個性及學習需求，形成師生有形無形中的知識傳授與獲取。人工智能支持下大數據可以有效幫助教師分析學習者的學習需求，配合其制定針對性較強的課程，實現跟蹤與評價。教師角色導師化是推進人工智能與教育體系相結合中的主要角色定位。人工智能結合課堂教學的改革，教師的專業的知識和能力是主要依托。因此，推進人工智能融入線下與線上課堂教學必須加強對教師相應的技術和能力的培訓，人工智能的優勢是可以做到的。需要的是教師的培訓在人工智能結合高校課堂教學變革中關鍵性作用及時體現；其三，高校教師培訓機制進一步優化。要成立專門的機構和部門，以人工智能為基礎加強教師育人素質的專業培訓，“人工智能+”教師素養是實現培訓目標的有力保障。高校教師應主動學習及轉變教學角色，新技術是培訓的重頭戲。給高校教師充分的學習及成長空間；其四，重塑人工智能時代師生關系。教師應在人工智能時代保持自身的權威性，對學習者的學習進程參與度更強，更需要以人工智能技術為契機實現角色轉換。

（二）課堂教學形式的多元化

人工智能時代需要課堂教學組織形式多元，班級授課制是主流的形式。人工智能技術的廣泛應用并不是要全面否定班級授課制，這一形式的基礎性位置很重要，應積極拓展其他教學形式與其相對應。其一，人工智能技術參與高校課堂教學過程。大數據技術可以為高校教師總結教學行為提供數據信息支持，高級人工智能技術甚至能夠全程參與學習數據的分析和處理，形成學習網格，在人工智能與課堂教學的融合進程中推進學習者由機器學習到深度學習的轉化，數據信息課堂教學全過程中起到更好的優化作用；其二，線上線下相結合。教學空間中主要載體是教師，學校實體空間這一有利優勢要充分利用。但是要將更多改革精力放在網絡虛擬空間的構建與建設進程中，主要原因在于網絡虛擬空間教學不受時間與空間限制，學習者的覆蓋面更廣。虛擬與現實的融合應是未來新型教學形態；其三，人工智能技術可以實現資源的有效重組。通過課堂教學變革，學習者學習的針對性更強，在學習者自主的學習進程中可以有效結合知識點講授、回答疑難、互動探討、跟蹤掌控，甚至對學習者的測評分數、學習習慣和偏好、固有思維方式等全面評價教學成果。從而克服傳統課堂評價的單一性指標。課堂教學形式的多元化借助人工智能技術和大數據支持的過程性評價和個性化評價，對學習資源重組，評價也時刻進行，評價結果更加精準。

（三）“人工智能+”教育的深度融合

信息時代人工智能與教育的融合是時代不斷推進的產物。人工智能與教育的融合對現代教育體系優化與改革起到了重要的推動性作用，以現有相關的理論和實踐研究為基礎主要著力點應在于以下幾個方面：其一，明確高校作為人工智能理論研究和實踐探索主陣地。2017年，國務院頒布《新一代人工智能發展規劃》，隨后，2018年教育部頒布《高等學校人工智能創新行動計劃》，文件明確表示推動人工智能以及人工智能與教育融合的健康快速發展的現代化教育目標。2019年，中國政府與聯合國教科文組織合作，發布的《北京共識——人工智能與教育》，文中明確提出引領實施適當的政策，以人工智能與教育的系統融合為重要依托，創新教育、教學和學習方式改革，人工智能能夠為更加開放靈活的教育體系提供重要保障，以現有生產能力為基礎力爭為全民提供更為公平、優質的終身學習機會，實現教育的可持續發展目標和人的全面發展。人工智能與教育的融合需要制定相應課堂教學的鼓勵和引導機制，一線教師應成為其主力軍，經費支持和獎勵措施引導其把人工智能技術融入課堂教學活動中，人工智能賦能教育新的發展機遇。人工智能以大數據為基礎，充分利用各種技術把對零散的、非結構化的信息數據作系統分析，促進教學活動的及時調整與提質。