人工智能背景下的五年制高職專業(yè)課程課件開發(fā)的基點與策略

蘇輝 周虎

摘要：人工智能的應用，催生了未來職業(yè)教育的新生態(tài)，也是五年制高職院校課程課件開發(fā)的新資源和重要載體。然而，在推進的過程中也不可避免地遇到一些新的問題。江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院泰興分院將人工智能技術引入課程課件的開發(fā)之中，在數控技術專業(yè)的核心課程“機械制造基礎”中進行了實踐與創(chuàng)新，不僅為該學科的課堂教學注入了新的活力，也對其他專業(yè)課程的教育教學改革特別包括課件開發(fā)提供了參考與借鑒。

關鍵詞：人工智能;五年制高職;專業(yè)課程課件開發(fā);基點;策略

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-（2021）07C-0046-05

人工智能的應用使教育資源內容更加豐富，教學方式趨于便捷、靈活，教學環(huán)節(jié)和流程得到優(yōu)化。隨著人工智能的不斷發(fā)展，五年制高職教育的傳統(tǒng)教學手段以及課程教學方式面臨巨大的挑戰(zhàn)，技術在提供更先進的教學手段的同時也在倒逼職業(yè)教育專業(yè)課程教學的改革。對于職業(yè)教育領域而言，無論是專業(yè)課理論教學還是實訓實踐安排、實習方式的更新，如果人工智能可以完成這些既定任務，將可能產生更多的創(chuàng)意及創(chuàng)新設計，并豐富專業(yè)課程課件制作的特色和內涵。基于人工智能技術的課程課件開發(fā)既是一種嘗試，也是一種必然趨勢，人工智能課程課件將成為職業(yè)教育教學的重要資源載體。

一、人工智能走進職業(yè)教育的發(fā)展現(xiàn)狀

回顧人類歷史進程，每次科技發(fā)展、進步與創(chuàng)新，都會促使各行各業(yè)的多元改變。但在職業(yè)教育領域中，對于人工智能應用的研究特別是人工智能對學習影響的研究是很匱乏的，這不能說不是一種遺憾。

（一）人工智能對職業(yè)教育的影響

1.人工智能促進了教育教學的變革。“人工智能+職業(yè)教育”的融合，推動未來職業(yè)教育新生態(tài)的產生，基于人工智能的職業(yè)專業(yè)課教學有助于引領職業(yè)教育教學變革[1]。隨著移動互聯(lián)網的快速發(fā)展，人工智能的應用場景也開始增多，特別是深度學習算法在語音和視覺識別上實現(xiàn)了巨大的突破[2]。2017年7月，國務院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出：“開展智能校園建設，推動人工智能在教學、管理、資源建設等全流程應用。開發(fā)立體綜合教學場、基于大數據智能的在線學習教育平臺。”在原有教育技術的基礎上，結合人工智能、大數據以及云計算等前沿技術，針對不同的學生，依據其不同的知識背景和個人成長史進行差異化教學，持續(xù)收集一系列的反映學生學習狀況的數據，設計開發(fā)相應的課程，可以使學生的學習事半功倍。

2.人工智能豐富了教育教學方式。2019年，聯(lián)合國教科文組織在《教育中的人工智能：可持續(xù)發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)》工作報告中提出，為人工智能教育時代做好準備的兩個途徑是：構建面向數字化和人工智能賦能世界的課程，通過后期教育和培訓增強人工智能能力。人工智能與教育的融合具體集中體現(xiàn)在智能教學系統(tǒng)（ITS）、智能代理（Agent）技術的教育、智能答疑系統(tǒng)開發(fā)和智能化教育決策支持系統(tǒng)開發(fā)等方面。鑒于目前我國在新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃中對技術規(guī)劃的重視，以及在人工智能理論研究和教育教學實踐方面仍存在提升的空間，可以逐步建立起以學習者為中心的教育環(huán)境，提供精準推送的教育服務，實現(xiàn)日常教育和終身教育定制化。要重視人工智能技術在專業(yè)課程課件中的應用，豐富課件特色，收集學習者的學習數據，進行實時反饋，同時在碎片化學習、人機交互等教學模式的基礎上，可以依靠聲音、手勢、腦電波等智能交互模式，使得教育教學的方式更加豐富、更加多元。

3.人工智能沖擊著職業(yè)教育的形態(tài)。人工智能教育一般包括三個層次：淺層（計算智能+教育）、中層（感知智能+教育）和較深層（特定領域認知智能+教育）[3]。順應人工智能時代的浪潮，基于新興技術的職業(yè)教育形態(tài)勢在必行，人工智能背景下職業(yè)教育形態(tài)體現(xiàn)出融合、創(chuàng)新、跨界、終身化的新特征[4]。通過人工智能技術自動采集學生的學習習慣、學習行為、學習時的情緒變化等數據，能夠實現(xiàn)人工智能技術與自學環(huán)境的全面融入和發(fā)展，為學習者推送適合其學習的內容，實現(xiàn)學習的個性化。大數據、學習分析、學習行為分析、學習過程分析等人工智能技術，也可以幫助教師時刻掌握學生的學習情況，優(yōu)化教學進程。如果將人工智能交互技術引入專業(yè)教學課件資源制作與建設，學生就有可能實現(xiàn)“教—學—用”的全方位體驗，提升學習效率。

（二）職業(yè)教育應對人工智能存在的問題

人工智能的核心系統(tǒng)是計算機，借助計算機對人類思維活動進行模擬，其中也包含信息學、語言學、心理學等各學科內容，具有很強的綜合性與前沿性，因此，對人工智能的研究具有極大的挑戰(zhàn)性。目前，人工智能運用于教學的大多是教育機器人、教學平臺、教學軟件、教學工具、智能虛擬助手等等。在職業(yè)教育的相關課件資源建設上，企業(yè)更多的是開發(fā)供教師課件制作和使用的平臺，主要是用來教、測、評，無論硬件設備還是軟件開發(fā)，離人工智能技術的全面應用相距還較遠。例如在設備中，沒有融入傳感器等硬件功能，在課件開發(fā)中，大數據、語音識別、人臉識別等技術也沒有普及推廣。

教師也很少積極主動采用人工智能技術對接職業(yè)教育專業(yè)課件的開發(fā)。究其原因，一是人工智能技術成熟時間較短。其概念雖然較早被提出，但核心技術近幾年才開始發(fā)展與成熟，對職業(yè)教育適用人工智能技術的研究更是薄弱。二是人工智能技術難度較高。人工智能技術的運用需要具備扎實的理論基礎和較為廣闊的知識視野，這令一些教師望而生畏，心有余而力不足，很難積極主動地將之運用到課程課件的開發(fā)上。三是人工智能技術的相關專業(yè)人才較少。人工智能應用領域較廣，各行各業(yè)都需大量的人才，教育行業(yè)的人工智能技術不一定能立即產生經濟效益，所以這方面的人才短缺，不足以支撐職業(yè)教育教學各個環(huán)節(jié)的發(fā)展需求。

二、基于人工智能的“機械制造基礎”課程課件開發(fā)

（一）學情分析及課程特點

五年制高等職業(yè)技術教育是現(xiàn)代職業(yè)教育體系的重要組成部分。“機械制造基礎”是五年制高職數控技術應用專業(yè)開設的一門含專業(yè)基礎理論、實踐的機械專業(yè)課程，內容包括毛坯制造工藝、切削加工工藝和機械加工工藝規(guī)程制訂等等，重在培養(yǎng)學生熟練掌握機械制造工藝方法和工藝過程的技術。對于這一門通用的專業(yè)基礎課，筆者所在的學校努力變革傳統(tǒng)教學模式，著重培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)能力，通過人工智能技術在本課程課件制作中的多元化應用，幫助學生進一步掌握分析生產技術準備、毛坯制造、零件加工、裝配和試驗以及產品檢測等基本技能，產生了良好的教學效果。

（二）課件的設計與開發(fā)

課程是創(chuàng)新教育的核心內容，是實施培養(yǎng)目標的施工藍圖，是組織教育教學活動最主要的依據。要建設基于人工智能的大融合課程，助力學生養(yǎng)成真正的學習思維[5]。筆者所在學校根據教學安排和學生的實際情況，充分合理運用校內實訓基地和企業(yè)生產場所來組織和實施有效的理實一體化教學。學校將人工智能技術運用到“機械制造基礎”課程中，以主題式探索為主要教學模式，形成立體的知識網絡。開發(fā)的課件依據教學大綱的要求，根據教學目標、教學內容和項目任務進行設計制作。

以“機械制造基礎”課程中的“特種鑄造”（具體見表1）知識點為例，從智能教學系統(tǒng)（ITS）、智能代理（Agent）技術的教育、智能答疑系統(tǒng)開發(fā)和智能化教育決策支持系統(tǒng)開發(fā)等四個方面嘗試對教學過程進行設計，具體見圖1。

為了達到人工智能技術與“機械制造基礎”專業(yè)課件開發(fā)技術的優(yōu)化對接，筆者首先以課件制作理論研究為起點，提升課件制作理論認知水平，確保課件開發(fā)的科學性、專業(yè)性。在掌握課件制作理論的基礎上，用人工智能技術助力學生實現(xiàn)基于專業(yè)課程的自主學習、個性化學習、深度學習、項目式學習，以分析調研當前應用平臺人工智能應用狀況為突破口，關注應用平臺的研究現(xiàn)狀以及值得學習借鑒的技術，為課件開發(fā)提供保障。其次，制訂課件開發(fā)實施方案，梳理課件開發(fā)內容，確定課件開發(fā)路徑，進行人工智能類專業(yè)教學課件的創(chuàng)新設計及課程的校本實施。再次，將這些課件應用到課堂教學或線下學習中，并不斷加以完善，通過大數據等手段了解研究實效，改進課件開發(fā)的不足之處。最后，總結提煉成果，制作系統(tǒng)化人工智能教學軟件，進行無邊界的智能學習。

三、人工智能背景下的專業(yè)課程課件開發(fā)策略

傳統(tǒng)教育模式已無法滿足當今職業(yè)教育發(fā)展的需求，必須實施職業(yè)教育資源的優(yōu)化整合，課程課件內容要進行適度超前設計，基于人工智能的專業(yè)課程課件開發(fā)勢在必行。

（一）加強職業(yè)教育實用人工智能理論研究

就目前人工智能領域而言，職業(yè)教育資源網絡技術與集成分布式智能系統(tǒng)是研究的重點[6]。人工智能的技術體系主要分為自然語言處理、機器學習、人機交互以及圖像識別等四個方面，作為課程課件開發(fā)者，除了掌握智能教學系統(tǒng) （ITS）、智能代理（Agent）技術的教育、智能答疑系統(tǒng)開發(fā)和智能化教育決策支持系統(tǒng)開發(fā)等人工智能技術以外，還應掌握教學設計自動化技術、教學自動測評技術、人工神經網絡、專家系統(tǒng)、機器學習等人工智能技術相關理論，注重職業(yè)教育的轉型和創(chuàng)新，加強職業(yè)教育實用人工智能技術基礎理論研究。

（二）積極構建人工智能課程課件開發(fā)流程

雖然人工智能的計算能力遠超于人類，但在創(chuàng)造力、藝術表現(xiàn)力、想象力、談判能力、與人的溝通能力等方面，人工智能遠不及人類[7]。這就需要課程開發(fā)者不僅具備熟練運用人工智能技術的能力，還應該具備扎實的專業(yè)課程制作能力。要對課程結構進行梳理，對課程內容進行分解，制訂人工智能下專業(yè)課程課件的開發(fā)方案，制作課件并應用于課堂教學實踐，跟蹤分析學生的反饋，發(fā)現(xiàn)問題及時進行調整，修正課件開發(fā)中可能存在的不足。

（三）校企共建人工智能課程課件教學資源

五年制高職培養(yǎng)的是能夠適應工作場合的高質量技能型人才，基于人工智能技術背景下的教育教學變革有利于打破人才培養(yǎng)的壁壘。因此，數控技術專業(yè)“機械制造基礎”課件的開發(fā)更需要校企合作，共同構建人工智能課程課件的教學資源。要充分應用人工智能技術，幫助學生在課堂、實訓室、頂崗實習較好地適應各類學習方式。學校要積極推進智慧校園建設，搭建智慧化的教學評價和教學管理平臺，實現(xiàn)學習資源推送智能化，學生學習成果測量自動化，并建立健全與之相適應的教學評價體系和學生學習成果認定機制[8]。企業(yè)與學校要及時調整人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)內容和培養(yǎng)方式，共同開發(fā)教學資源，在五年制人才培養(yǎng)方案基礎上合理優(yōu)化專業(yè)設置，為開發(fā)人工智能課程課件提供必要的條件。

人工智能技術正在改變傳統(tǒng)的教學模式，對職業(yè)教育更是提出了挑戰(zhàn)，同時也帶來了機遇。作為教育工作者，我們要意識到職業(yè)教育正在面對人工智能時代的變革，需要從教育理念、教育制度、教學形式、教學組織、教學評價反饋等方面做好對接、轉型和創(chuàng)新。要積極推動課程課件開發(fā)的自動化、智能化、智慧化，結合所教學科的課程特點、標準、內容、方式等，加強人工智能的理論研究，努力熟悉課件開發(fā)流程，熟練運用人工智能教學資源。

參考文獻：

[1]王海軍.基于人工智能的職業(yè)教育混合教學應用研究[J].信息與電腦：理論版，2020（17）.

[2]賀倩.人工智能技術在移動互聯(lián)網發(fā)展中的應用[J].電信網技術，2017（2）.

[3]焦紅浩，朱晴.淺談人工智能環(huán)境下職業(yè)教育改革的研究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2020（4）.

[4]董文娟，黃堯.人工智能背景下職業(yè)教育變革及模式建構[J].中國電化教育，2019（7）.

[5]王愛芹，劉杰.普惠性人工智能教育課程實施策略研究[J].基礎教育課程， 2020（3）.

[6]徐盛丹.淺談人工智能在現(xiàn)代職業(yè)教育領域中的應用和發(fā)展[J].贏未來，2018（7）.

[7]許遠.未來的職場職業(yè)教育準備好了嗎？——兼論職業(yè)核心素養(yǎng)對于未來職場的重要性[J].中國培訓，2017（24）.

[8]張奇志，幸岱微，尹綴綴.人工智能時代高職教育教學體系重構的基點與策略[J].廣東農工商職業(yè)技術學院學報，2020（3）.

責任編輯：華軒