人工智能視域下高職院校實驗實訓教學改革探討

摘 要 在人工智能技術迅速發展的當下，高等職業教育面臨著前所未有的機遇與挑戰。如何推進高職院校實驗實訓教學與人工智能的融合發展，適應未來行業企業需求，培養社會需要的新型技術人才是當下亟須解決的問題。文章分析了當前人工智能發展的相關背景，探討了人工智能技術在教學管理、內容更新、教學方法創新，以及評價體系改進等方面的應用，并提出了相應的改革策略，旨在為培養適應未來社會發展需求的高素質人才提供新的思路。

關鍵詞 人工智能；高等職業教育；實驗實訓；教學改革；人才培養

中圖分類號：G712 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.23.010

Exploration of Experimental Training Teaching Reform in

Vocational Colleges from the Perspective of Artificial Intelligence

MENG Fanxing

（School of Health Management， Tianjin Medical College， Tianjin 300222）

Abstract With the rapid development of artificial intelligence technology， higher vocational education is facing unprecedented opportunities and challenges. How to promote the integration and development of experimental and practical teaching in vocational colleges with artificial intelligence， adapt to the needs of future industries and enterprises， and cultivate new technical talents needed by society is an urgent problem that needs to be solved at present. The article analyzes the relevant background of the current development of artificial intelligence， explores the application of artificial intelligence technology in teaching management， content updates， teaching method innovation， and evaluation system improvement， and proposes corresponding reform strategies， aiming to provide new ideas for cultivating high-quality talents that can adapt to the needs of future social development.

Keywords artificial intelligence; higher vocational education; experimental training; reform in education; personnel training

隨著信息技術的飛速發展，人工智能技術已經成為當今社會各行各業轉型升級的關鍵驅動力。人工智能技術不僅在促進生產、優化管理、提高服務質量上發揮著重要作用，也對高職教育專業發展，課程、教學內容改革等方面產生了深遠的影響。高職院校作為培養專業技術技能人才的重要基地，其教學模式和教學方法亟須為適應新的發展而創新，才能培養出適應未來技術發展的高素質人才。特別是在實驗實訓教學領域，人工智能的融合為教育教學改革提供了新的思路和手段。

1" 融合人工智能是時代發展的必然要求

在探討技術驅動人類文明變革的發展脈絡中，第四次工業革命以技術創新作為根本推動力，引領經濟結構與社會生活發生了根本性的變革[1]。當下，技術進步已不局限于自動化生產和智能制造的范疇，逐漸擴展到虛擬現實、大數據分析、人工智能等領域。每一項技術的突破與應用都從根本上重塑了人類社會的工作模式與生活方式，開辟出新的工業路徑與商業模式，進而促進生產效率和創新能力的大幅提升。隨著第四次工業革命進程的深入，技術與經濟的快速發展催生了新興行業的發展，迫使傳統行業進行技術改造和產業升級，社會對勞動力市場的需求隨之發生了顯著變化，從而對勞動者構成了雙重影響：一方面，對具備高技術技能和創新能力的高素質人才的需求日益增長；另一方面，加劇了對低技能勞動力的替代與淘汰[2]。這種勞動力市場所面臨的重大轉型，就要求勞動者不斷提升自身的技能和素質，以適應新時代的需求。因此，在提升勞動力技能和創新能力方面，為了更好地契合工業4.0時代，作為肩負著培養多樣化人才、傳承技術技能、促進就業創業重要職責的職業教育就必須隨之改革與創新，以滿足未來社會的多元化需求。

2" 融合人工智能是國家發展的必然要求

人工智能與教育發展的深度融合已成為世界各國、國際組織關注的重要領域。從國際上看，2019年5月，聯合國教科文組織（UNESCO）與我國政府合作在北京舉辦國際人工智能與教育大會，8月發布《北京共識——人工智能與教育》文件，形成了國際社會對智能時代教育發展的共同愿景。2021年發布《人工智能與教育：政策制定者指南》，2021年11月24日，聯合國教科文組織第41屆大會通過了《人工智能倫理問題建議書》，2023年9月7日，聯合國教科文組織頒布了《生成式人工智能教育與研究應用指南》，分別從宏觀管理與教育政策制定、技術應用與技術服務的方法與原則、前沿人工智能技術的應用與建議等方面，全方位、多角度地深入探討與指明了人工智能對教育產生的影響與發展前景。

我國也高度重視人工智能與教育的融合發展，2018年教育部發布《高等學校人工智能創新行動計劃》，設定了2020、2025、2030的三節點發展目標與涵蓋前沿創新、人才培養、科技成果轉化與示范應用的三方面重點任務；同年教育部發布《教育信息化2.0行動計劃》，標志著教育信息化建設從1.0時代正式邁入以人工智能為代表的2.0時代。2024年在上海舉辦的世界數字教育大會上，教育部部長懷進鵬表示，教育部將實施人工智能賦能行動，以促進智能技術與教育教學、科學研究、社會的深度融合。

3" 實驗實訓教學融合人工智能的發展路徑

3.1" 樹立數字化意識，培養數字化能力

實驗實訓教學融合人工智能的過程不是單純地對現有實驗實訓教學體系的技術升級，而是對教育理念、教學方法，以及教學管理模式的全面革新。它要求從最初的技術應用與融合，逐步過渡到深層次地樹立數字化意識與思維方式，進而培養出相應的數字化能力與方法[3]。這一過程不僅涉及技術與工具的應用，還要激發教育資源和數據的潛在價值，構建一個智能化、生態化的實驗實訓教學發展新模式，形成一套高效、透明、可持續的實驗實訓教學數字治理體系和運行機制，以實現實驗實訓教學體系的現代化，適應快速變化的社會需求，支撐職業教育事業的持續發展。同時，還要深化對實驗實訓教學與人工智能融合發展內涵的理解，將其視為一場深刻的教育革命。這場教育革命不僅改變了教學工具和環境，還重新定義了教與學的方式[4]，通過融合人工智能所提供的強大技術支撐，不僅可以智能分析學習者的學習行為和表現，還能提供個性化的教學資源和學習策略，從而打破傳統實驗實訓教學的時間和空間限制，實現個性化學習和終身學習。

3.2" 構建智能化的實驗實訓學習環境

智能化的學習環境不僅代表了學生學習和教師教學方式的進步，而且是支持人工智能與實驗實訓教學融合發展的根本。當前無論是傳統實驗實訓教室還是裝備了最新多媒體技術的理論實踐一體化實驗實訓教室，大多仍受限于固定的地點和單一的場景，這種局限性導致了教學過程在不同場域之間的割裂，減少了教學互動的可能性，使得教師對學生學習狀態的追蹤變得更加困難。在人工智能時代，教育環境需要從封閉向開放轉變，這不僅是時空觀念的變化，也體現在學習方式的演進上。為了適應這種變化，傳統的學習環境亟須通過數字化、網絡化和智能化的升級改造來實現革新。這包括數據共享、設備的協同工作、知識的互聯以及群體智能的整合，目的是創建一個能夠自我適應和自我優化的學習環境，從而使學習過程更加輕松、更具沉浸感，更有效率。例如，利用人工智能分析，教師可以更準確地理解學生的學習習慣和需求，從而提供更個性化的教學。同時，人工智能可以輔助教師設計課程和評估學生的學習成果，使得教育資源分配更加高效。此外，通過引入虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術，可以為學生提供模擬實驗和場景體驗，極大地增強學習的互動性和實踐性。

最終，我們的目標是創建一個多維度、高度互動和完全融合的智能學習環境，不僅是物理空間的轉變，還是學習理念和教學模式的重大躍遷。通過不斷探索和創新，智能化學習環境將引領教育的未來，為學生提供更加廣闊的學習視野和無限的可能性。

3.3" 加強數字教學資源建設

在實驗實訓教學改革的過程中，課堂始終是核心戰場。課堂教學資源與人工智能融合的數字化轉型是所有數字化應用和服務的基礎[5]。盡管以人工智能為基礎的多模態數據分析技術及其衍生應用產品還未完全達到成熟階段，且基于傳統要素的教學數字化轉型過程遭遇了眾多挑戰與困難，但通過結合傳統紙質課本、數字化教材、智能化教學裝備，我們有望探索出新型教學模式以提高課堂教學效率，減輕師生負擔，并培養學生的創新能力。

數字化教學資源的本質在于其數字的形態特性，在網絡在線平臺的支持下，不僅能夠在多樣化的數字設備上訪問與更新，還能夠捕捉并記錄學生學習過程中的互動軌跡，從而提供即時的學習反饋。創建此類教學資源的過程包括內容的編輯、加工、審校、發布，以及在教學實踐中的實際應用和對平臺的維護支持，涉及一系列全方位的數字化操作。為了有效地構建數字化教學資源，我們需要專注于幾個關鍵方面：首先是探索和建立新型數字化教學資源的建設標準和知識體系設計規范，確保教學內容的質量和系統性；其次是研發與之配套的互動設計與編輯工具，這些工具應能支持教師和教學內容開發者以創新的方式設計和呈現學習資料；再次，建設知識圖譜和支撐平臺也至關重要，它們能系統地梳理與管理教學資源，促進教學資源的個性化和精準化匹配；最后，通過開發示例教學資源和探索基于各種應用場景與人工智能相結合的數字化教學新模式，可以為教師和學生提供實踐參考和靈感來源。通過上述措施，可有效推進數字教學資源建設，進而促進教學過程與人工智能融合的數字化轉型，提升教育質量和教學效率，為學生提供更加豐富、互動和個性化的學習體驗。

3.4" 創新實驗實訓評價機制

創新基于人工智能的測評技術是支撐實驗實訓教學評價數字化改革的關鍵一環。實驗實訓教學的評價體系在很大程度上決定了實驗實訓教學的發展方向，深刻影響著教學方法和學習模式的選擇。因此，深化新時代實驗實訓評價改革，迫切需要通過創新評價工具和方法，以人工智能等現代信息技術為支撐，探索一種更加全面、科學和客觀的評價體系。這種全新的評價方式，能夠實現學生學習過程的全面監測與橫、縱雙向評價，橫向注重德智體美勞等全方位的能力評價，縱向涵蓋學生的知識掌握、能力發展、情感態度等多個維度，全面了解和評價學生的發展情況。這種評價方式的創新，在于它能夠跳出傳統的紙筆考試和單一維度的評價方式，通過人工智能技術實現對學生學習過程的連續跟蹤和實時反饋，更加精準地識別學生的學習需求和潛能，發現學生學習中遇到的問題，并及時給予指導與糾正。

實現這一目標的關鍵在于開發和應用一系列人工智能測評工具和平臺。這些工具和平臺應該具備強大的數據處理能力，能夠收集和分析大量的學習數據，利用人工智能技術如機器學習和自然語言處理等，對學生的學習行為、學習效果進行深入分析和評價。通過這些智能化手段，教師可以獲得更加精確和多維的學生學習數據，從而為學生提供更加個性化和精準的教學指導。此外，人工智能測評技術還應該注重評價結果的應用和反饋機制。通過構建有效的數據反饋系統，將評價結果及時反饋給教師和學生，幫助他們及時調整學習和教學策略，實現教學相長。同時，人工智能測評為教育決策提供了科學依據，支持教育管理者在宏觀層面上進行更加精準的教育資源配置和政策制訂。

因此，創新人工智能測評技術是實現教育評價數字化改革的關鍵，它不僅能夠提高評價的科學性和客觀性，也能夠促進教育教學方法的創新和優化。人工智能測評技術可以更好地支撐學生的全面發展，推動教育評價體系向更加公平、合理和高效的方向發展。

3.5" 建立與完善政策法規和標準體系

人工智能與實驗實訓教學的融合發展，要求建立和完善一套綜合的政策法規和標準體系，以確保數字化教育的健康與有序發展。這一體系應覆蓋數據保護、隱私權、知識產權，以及人工智能倫理等多個方面，確保在促進教育創新的同時，也保護了所有利益相關者的合法權益。首先，政策法規應明確規定數據收集、處理和存儲的標準，確保學生和教師的個人信息安全，防止數據泄露和濫用。此外，隨著人工智能技術在教育中的應用越來越廣泛，相關政策也需要解決人工智能決策過程的透明度問題，確保人工智能系統的決策可解釋、可審計，并且公正無偏。其次，知識產權的保護也是不容忽視的一環。隨著教學資源的數字化和在線共享變得普遍，原創內容創作者的權益需要更加被重視。政策法規需要平衡促進資源共享與保護知識產權兩者之間的關系，激勵教育內容創新的同時，防止未經授權的復制和分發。最后，人工智能倫理是另一個關鍵領域。隨著人工智能技術在教育領域的應用日益深入，如何確保技術應用不加劇教育不平等、不濫用學生數據、不造成道德風險，都是需要嚴格考慮的問題。政策和法規需要制定明確的倫理指導原則，以引導人工智能技術的負責任使用。

參考文獻

[1] 呂文晶，陳勁，劉進.第四次工業革命與人工智能創新[J].高等工程教育研究，2018（3）：63-70.

[2] 劉湘麗.人工智能時代的工作變化、能力需求與培養[J].新疆師范大學學報（哲學社會科學版），2020，41（4）：97-108.

[3] 王美倩，鄭旭東，吳砥.信息實踐何以促進信息素養內涵式發展：基于具身認知視角[J].現代遠程教育研究，2021，33（3）：25-31.

[4] 顧小清，蔡慧英.預見人工智能的未來及其教育影響——以社會性科幻為載體的思想實驗[J].教育研究，2021，42（5）：137-147.

[5] 韓筠.數字時代高等教育的教學創新[J].中國大學教學，2023（12）：4-10.