人工智能技術在高職院校課程教學中的應用研究

［摘 要］隨著人工智能技術的快速發展，其在教育領域尤其是高職教育中的應用日益廣泛。文章以Python程序設計課程為例，探討人工智能技術在高職院校計算機編程課程教學中的具體應用與實踐。結合智能編程助手教學實例，展示人工智能技術對提高教學互動性、教學效率和拓寬學生學習思路的影響，推進技術應用與課程教學的深度融合，培養具有創新能力和實踐能力的復合型人才，為高等職業教育在人工智能技術時代的發展提供新思路。

［關鍵詞］人工智能技術；高等職業教育；計算機編程；教學改革；Python程序設計

［中圖分類號］G642 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）18-0089-04

隨著計算機技術的飛速發展，人工智能技術已成為醫療、金融和交通等行業的關鍵力量，其數據處理能力和學習算法展現出巨大的潛力，尤其在教育領域對提升教學質量與效率成效顯著。在高職教育領域，人工智能的引入不僅優化了教學資源配置，還創新了教學內容與方式，對于滿足工業化與信息化快速發展背景下高技能人才的培養需求具有重要意義。面對不斷變化的就業形勢，高職院校學生需掌握更復雜多樣的技能，傳統教學模式已難以滿足這些新興需求。而借助智能分析和反饋機制，教師可以更精準地識別學生的個性化需求，靈活調整教學進度，從而顯著提升教學效果。

教育部通過推廣人工智能技術在課程教學中的應用，助力培養更多具備信息素養、科學素養和創新能力的人才。本文以Python程序設計課程為例，通過運用人工智能工具，優化教學內容，為編碼、調試、性能優化及項目管理提供實時支持和自動化建議，幫助教師精確掌握學情，從而有效提升教學質量。同時，通過自動生成代碼、代碼審查和缺陷檢測等教學場景，極大地豐富了學生的學習體驗，不僅讓學生掌握了編程技能，而且培養了學生解決復雜問題的能力和創新思維，為其未來的職業發展奠定了堅實的基礎。

一、高職院校課程教學的現狀

隨著社會對高技能人才需求的日益增長，傳統教學方法的弊端日益凸顯，難以滿足學生多樣化的技能學習需求。第一，傳統的教學模式缺乏個性化的學習機制，未能充分考慮學生在認知能力、學習風格及知識儲備上的差異，采用“一刀切”的教學法，導致部分學生學習興趣缺失，學習積極性不高，技能提升受限。第二，課程內容與市場需求脫節。教學內容更新滯后，未能緊跟行業前沿和技術進步，導致學生畢業后難以滿足企業的實際需求。第三，教學資源配置不合理，地域間與學科間的資源差異阻礙了教學質量的提升，影響了學生綜合能力的培養。

綜上所述，高職院校課程教學在適應現代教育需求上存在不足，主要表現在個性化學習機制缺失、課程內容與市場需求脫節以及教學資源配置不合理等方面，這些不足制約了教學質量的提升和學生能力的全面發展。因此，高職院校亟須深入探索并實踐教學新模式，優化教學策略，創新教學方式，積極引入前沿的教學工具和技術，以確保教學內容與時俱進，從而更好地適應快速變化的教育環境和市場需求。

二、將人工智能技術融入高職課程教學的必要性

將人工智能技術融入高職課程教學，已成為教育改革的必然趨勢。教師要不斷更新教學內容與方法，以適應社會對人才的需求。人工智能技術憑借其強大的數據處理與分析能力，成為優化教學資源和實施個性化教學的重要工具。通過引入人工智能技術，教師能夠為學生提供更加貼合實際需求的教學內容，幫助學生深入理解復雜概念，并有效提升學生在實踐中的知識應用能力。

此外，人工智能技術在提升教學互動性和學習效率上展現出巨大潛力。通過運用人工智能技術賦能課堂教學，教師可實時獲取學生學習行為反饋，并據此靈活調整教學策略，優化教學內容，實現個性化與精準化教學。同時，依據學生的學習習慣和進度，智能推送符合其學習風格的資源與練習，有效激發學生的學習熱情，提升學生的學習效率，讓學生在有限時間內掌握更多技能。

綜上所述，人工智能技術的融入為高職課程教學帶來了諸多創新和優勢，不僅優化了教學資源的配置，而且極大提升了教學質量，豐富了學生的學習體驗。隨著人工智能技術的持續進步與深化應用，未來高職教育將更加注重人工智能技術與課程內容的深度融合，以培養出更多適應社會與技術發展需求的高技能人才。

三、Python程序設計課程教學的實施路徑

本文探討將人工智能技術融入Python程序設計課程，利用人工智能技術輔助課堂教學、創新教學方式；以智能編程助手的運用為例，將人工智能技術運用于課堂教學中，分析和探究人工智能技術在實際教學中的具體實施路徑（見圖1）。

（一）分析學情

在現代教育體系中，編程已成為培養學生邏輯思維與問題解決能力的重要途徑，同時也是學生面向未來數字化社會的必備技能。針對傳統編程教學面臨的教師資源匱乏、課堂時間有限及學生能力參差不齊等問題，本文提出在Python程序設計課程中融入人工智能技術，特別是智能編程助手，以革新教學與學習模式。智能編程助手能夠根據學生的個性化需求，精準提供編程建議、代碼示例及問題解決方案，有效緩解教師的壓力，并激發學生的學習熱情。同時，學生可借助智能編程助手快速獲取編程難題的解答與反饋，從而增強解決復雜編程問題的能力。此外，智能編程助手還能引導學生主動探索新的編程概念與技術，展現了編程教育的靈活性和適應性，能夠促進教學效率與學生學習效果的雙重提升。

（二）確立課程目標

智能編程助手的引入旨在實現以下課程目標：培養學習興趣、實施個性化教學、培養問題解決能力、提升教學效率。

1.培養學習興趣

智能編程助手通過創新教學方法與創建互動式學習環境，有效激發了學生的學習興趣。該工具巧妙融入游戲化元素，依據學生興趣及過往表現，動態設計編程挑戰并提供即時反饋，使學生在挑戰與互動中持續獲得學習動力，顯著提升了他們對編程學習的熱情。

2.實施個性化教學

智能編程助手通過提供個性化的教學方案，讓學生能根據自己的節奏和風格進行學習。智能編程助手通過分析學生的學習歷史和實時表現，優化教學內容，調整挑戰難度，為每個學生量身定制學習目標，從而有效提升學習效率；同時，針對學生的薄弱環節，提供專項資源與支持，助力學生在編程學習中實現最大限度的提升。

3.培養問題解決能力

智能編程助手能夠設定合適的編程問題與項目，培養學生的問題解決能力。學生需運用批判性思維和創造力來應對挑戰，而智能編程助手則提供必要的指導和資源，幫助學生洞悉問題本質，掌握分析、設計算法及實現解決方案的技能。這一過程不僅深化了學生的編程知識，而且強化了學生的邏輯思維與創新能力。

4.提升教學效率

智能編程助手的自動化教學和數據分析功能，有效提升了教學效果與教學效率。智能編程助手實時監控學生的學習狀態及進度，為教師提供精準的反饋，助力優化課程設計與教學策略，減輕了教師的負擔，確保教學決策精準有效，從而提升教學質量與學習效果。

（三）設計教學流程

教學流程分為4個環節：導入、新知、任務和小結。各環節中，教師積極融入人工智能技術，運用智能編程助手，優化教學活動，提升教學效率。

1.導入環節

課程開始，教師采用智能編程助手作為互動引入工具，通過提出如“編程語言有哪些類型？”和“編程在日常生活中有哪些應用？”等編程相關問題，引導學生積極思考與討論。同時，智能編程助手即時反饋學生回答問題的情況，提供補充信息，激發學生學習的興趣，為后續知識學習奠定基礎。

2.新知環節

教師講解新的編程知識時，引入智能編程助手，提供代碼示例、動畫演示、互動測驗等教學資源。以循環結構為例，智能編程助手能展示多種編程語言的循環實現，并通過動畫演示其工作原理。同時，智能編程助手根據學生反饋，提供個性化的解析和示例，確保每個學生深刻理解并掌握知識。

3.任務環節

任務環節細分為任務分配、編程實踐、代碼審查與反饋、問題解決與優化、任務提交與評估、互動討論與學習分享。智能編程助手在Python程序設計課程中擔任輔導與協作角色。以循環結構為例，學生可就編程問題或特定功能代碼編寫向智能編程助手求助，智能編程助手則提供針對性的指導和代碼建議。

（1）任務分配

編程課程開始時，教師先明確學習目標與任務要求，聚焦于循環結構的應用，要求學生編寫實現特定功能的程序。隨后，智能編程助手依據這些學習目標與任務要求，為學生提供具體的編程任務，如“使用for循環編寫程序，計算1至100內所有奇數的總和”。

（2）編程實踐

學生根據任務要求開始編寫代碼，智能編程助手在這一過程中實時提供輔助與支持。學生可通過輸入問題或請求，獲得關于編程語法、函數使用、邏輯結構等方面的指導。例如，學生可能會詢問“如何使用Python的for循環？”，智能編程助手會即時提供相應的語法說明及示例代碼。

（3）代碼審查與反饋

學生完成初步編程后，可將代碼導入智能編程助手進行審查。智能編程助手不僅嚴格校驗語法準確性，還深入評估邏輯結構的合理性及運行效率的高低。一旦發現任何錯誤或不足之處，智能編程助手將指出問題，并提供詳盡的反饋及改進建議。

（4）問題解決與優化

學生根據智能編程助手的反饋，在教師的指導下對代碼進行修正和優化。在此過程中，學生可能需多次向智能編程助手尋求幫助，以解決復雜問題并提升代碼的準確性。智能編程助手在促進學生自主思考的同時，提供必要的指導和支持。例如，學生在嘗試采用不同算法來優化程序時，智能編程助手會給予評價與建議。

（5）任務提交與評估

學生完成編程任務后，將代碼提交給智能編程助手進行評估。智能編程助手根據預設的評估標準和指標，對代碼進行評分，并生成綜合性評估報告。該報告不僅客觀評價了代碼的準確性，還深入分析了代碼風格、可讀性及運行效率等，為學生提供有效的反饋。

（6）互動討論與學習分享

任務結束后，教師引導學生參與互動討論與學習分享環節，學生可分享編程過程中的心得體會、遇到的難題及解決方法。同時，教師根據學生的分享內容，引導學生深入思考，補充相關知識要點。

4.小結環節

課程尾聲的小結環節，教師通過智能編程助手與學生共同回顧本節課的學習內容。智能編程助手可以根據學生的學習表現及任務完成情況，提供個性化的學習總結與反饋。此外，教師可借助智能編程助手收集的數據與分析結果，進行課堂小結，強調關鍵知識點，解答學生的疑惑，并為其后續學習提供明確方向。

四、教學反思

上述教學實例展示出智能編程助手對編程教學效率具有顯著提升作用，為學生構建了一個更加個性化、互動性強且充滿挑戰的學習空間。在智能編程助手的輔助下，學生的自主學習能力和創新思維能力得到顯著提升，學習成效顯著。教師可借助智能編程助手高效管理課堂與學生，實現精準施教，從而提升教學質量。

通過引入人工智能技術，Python程序設計課程教學實現了更高的靈活性和效率，使學生能夠更深入地理解編程知識，提升Python程序設計技能。同時，教師借助智能編程助手的數據分析和反饋，能準確掌握學生學情，滿足其個性化需求，實現因材施教。然而，值得注意的是，人工智能技術在增強教學互動性和個性化的同時，也有可能會削弱學生的獨立思考能力。部分學生容易過度依賴智能編程助手，缺少對編程挑戰的自主探索，僅依賴智能編程助手的即時解答和代碼示例功能。因此，未來教學應著重平衡技術使用與學生自主學習能力培養，確保人工智能技術不僅是解決問題的工具，更是促進學生綜合能力發展的橋梁。

五、結語

人工智能技術融入高職院校課程教學正逐步革新傳統的教學模式，為Python程序設計課程等計算機編程課程注入強大的教學動力。人工智能技術如智能編程助手在教學中的應用，顯著改善了教學質量，增強了教學互動性，并提升了學習成果。然而，技術輔助應與教師教學相輔相成，而非簡單替代，教師也要注重學生獨立學習能力的培養。展望未來，高職院校應深化對人工智能技術的研究與應用，精準平衡技術輔助與教學需求，持續優化教學方法，確保學生在數字化時代扎實掌握基礎知識和必備技能，為其職業生涯奠定堅實的基礎。

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［責任編輯：林志恒］