淺析人工智能驅(qū)動下的高校教學(xué)方式優(yōu)化與變革

胡貴強

摘 要： 當(dāng)前，人工智能取得了飛速發(fā)展并得到了世界各國的高度重視。與此同時，人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域尤其是高校教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐步深入。本文分析了人工智能技術(shù)對高校傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)化作用，并探討了人工智能時代的高校教育需要著重加強的智能信息化建設(shè)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞： 人工智能 高校教育 教學(xué)方式

1.引言

自從1956年達特茅斯會議提出人工智能這一概念以來，人工智能在圖像識別、語音識別、自然語言理解等方面取得了長足進步[1]。2006年以來，人工智能在深度學(xué)習(xí)等方面取得了突飛猛進的進步并得到了世界各國的高度重視。在我國，2017年“兩會”首次將人工智能寫入政府工作報告，人工智能的發(fā)展已被上升到國家戰(zhàn)略的高度。

人工智能對社會的沖擊是全方位的，在電商、社交、搜索等領(lǐng)域率先開始應(yīng)用人工智能技術(shù)之后，教育將成為下一個得以大規(guī)模應(yīng)用該技術(shù)的領(lǐng)域[2]。在教育這個行業(yè)，有一些非常困擾的問題遲遲沒有得到解決，而人工智能技術(shù)的進步和普及，或?qū)⒊蔀榻逃袠I(yè)的破冰利器。尤其是在高校教育領(lǐng)域，人工智能技術(shù)更能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。人工智能技術(shù)可以將高校教育目標(biāo)從知識的獲得轉(zhuǎn)向高階思維、社會交互、創(chuàng)新實踐等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。此外，還可以利用人工智能技術(shù)設(shè)計問題情境，讓學(xué)生在問題解決和項目實踐中提升核心素養(yǎng)[3]。人工智能技術(shù)在高校教育中的應(yīng)用有著令人期盼的前景。

2.人工智能技術(shù)對高校傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)化作用

人工智能技術(shù)運用于高校教育將在很大程度上顛覆高校教學(xué)方式。尤其在加速開啟高校個性化教學(xué)、人機協(xié)作提高教師的工作質(zhì)量及均衡配置教學(xué)資源等方面都能對傳統(tǒng)高校教育方式起到積極的優(yōu)化作用。

（1）智能化的、定制化、個性化的教學(xué)將更加有助于因材施教。

在傳統(tǒng)手段的教育模式下，大部分高校采用標(biāo)準(zhǔn)的教材和統(tǒng)一的教學(xué)方法。對于數(shù)量龐大的學(xué)生，由于教師無法做到對每一位學(xué)生都十分了解，因此很難做到對每一位學(xué)生因材施教。然而，人工智能技術(shù)的發(fā)展和普及使千百年來教育工作者追求的因材施教成為可能。在人工智能時代的高校教育中，教師利用與人工智能技術(shù)的協(xié)同工作，將能準(zhǔn)確辨識出學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)及面臨的困難，并由此提供有針對性的定制化教學(xué)方案?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的教學(xué)方案定制，將打破傳統(tǒng)教學(xué)形態(tài)，個性化、類似于菜單式定制化的學(xué)習(xí)內(nèi)容將成為常態(tài)。

人工智能時代，高校教學(xué)方式將會由傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)向定制化、個性化，每一名高校學(xué)生的學(xué)習(xí)課程科目、內(nèi)容、目標(biāo)可能不盡相同。人工智能技術(shù)帶來的個性化教學(xué)，不僅將對教學(xué)方式和師生關(guān)系產(chǎn)生影響，而且可能深遠影響教學(xué)組織形式，延續(xù)數(shù)百年的班級授課制可能受到很大的沖擊。

（2）人機協(xié)同教學(xué)將大大提高教師的工作質(zhì)量。

在高校傳統(tǒng)教育模式下，高校教師往往從事大量繁重且具有重復(fù)性的勞動。例如，作業(yè)批改、試卷的命題和批改等煩瑣的工作會占用教師大量的時間。大學(xué)教師除了承擔(dān)著繁重的教學(xué)任務(wù)外，還承受著科研、項目等各方面的壓力。因此，在高密度的教學(xué)工作環(huán)境下，高校教師普遍感到時間被大量占用，工作質(zhì)量較低。

令人高興的是，將人工智能技術(shù)融入高校教育中將可以幫助教師很好地完成批改作業(yè)、試卷這樣耗時且重復(fù)性強的工作。例如，基于人工智能的自動出題和作業(yè)自動批閱技術(shù)由計算機自動出題，并自動批閱，教師可以根據(jù)知識圖譜任意選擇考查知識點。目前，已有大量基于知識圖譜的自動命題技術(shù)的研究。在人機協(xié)同的教學(xué)環(huán)境中，教師可以根據(jù)知識圖譜選擇一些知識點，計算機基于教師選擇的知識圖譜的內(nèi)在關(guān)系自動命題，然后利用基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主觀題自動判別。將人工智能技術(shù)融入高校教育可以讓計算機或智能設(shè)備替代教師大量不必要的重復(fù)性強工作，從而大大降低教師工作負荷?？梢韵胂?，未來的高校教育是教師與人工智能協(xié)作的時代。人工智能將取代教師簡單重復(fù)的腦力勞動，而讓教師更好地做好教學(xué)方法創(chuàng)新、復(fù)雜決策、情感關(guān)懷激勵等工作。

（3）更加公平、平衡的教學(xué)資源分配。

在傳統(tǒng)的高校教育模式下，不同級別不同地域的高校在教學(xué)資源上的差距是巨大的，教學(xué)資源分配不平衡的特點非常突出。人工智能技術(shù)與教育的結(jié)合將在很大程度上改變這一現(xiàn)狀。人工智能教育可以讓更多人享受一樣的資源，得到一樣的高質(zhì)量教育，從而解決高校教育資源稀缺和不平衡問題。

需要特別提到的是，人工智能技術(shù)還可以為特殊人群（殘疾、障礙人群）提供和正常人一樣的接受高等教育的機會。特殊人群在社交能力等方面需要人工智能技術(shù)的幫助，人工智能作為輔助技術(shù)可以幫助這部分人群適應(yīng)環(huán)境，并為其提供輔助性設(shè)備。從某種意義上說，人工智能作為輔助技術(shù)，可以縮小特殊人群與正常人群在身心功能上的差異。目前，國外利用人工智能技術(shù)幫助殘疾人在生活學(xué)習(xí)各領(lǐng)域中已得到了廣泛的應(yīng)用。例如，麻省理工學(xué)院實驗室開發(fā)了便于攜帶并可以實時識別、朗讀文本的設(shè)備幫助視力障礙者識別出屏幕上或紙質(zhì)頁面中的文字。國內(nèi)也在加快利用人工智能技術(shù)進行特殊人群教育方式的改革，力圖為更多的殘疾人群提供公平的學(xué)習(xí)環(huán)境。

3.人工智能時代的高校教育需要著重加強智能信息化建設(shè)內(nèi)容

人工智能技術(shù)可以為高校教育注入活力。但同時需要認識到，目前人工智能與高校教育的結(jié)合還有大量需要加強的工作，重點包括：

（1）加強教育數(shù)據(jù)的采集和利用。

在高等教育教學(xué)過程中，大量數(shù)據(jù)（例如，作業(yè)、考試、評測活動的數(shù)據(jù)）會產(chǎn)生。將這些大量數(shù)據(jù)采集起來，有利于借助人工智能技術(shù)指導(dǎo)今后的教學(xué)。但目前的問題是很多高校在信息化建設(shè)中沒有意識到數(shù)據(jù)的重要性，同時各種系統(tǒng)相對割裂，往往難以有效地采集和利用數(shù)據(jù)。

人工智能技術(shù)依賴于大數(shù)據(jù)。從某種意義上說，數(shù)據(jù)可以看作人工智能的“養(yǎng)料”。同樣的，我們也可以說，教育數(shù)據(jù)是人工智能教育的“養(yǎng)料”。教育數(shù)據(jù)產(chǎn)生于各種教育活動和整個教學(xué)過程，人工智能要想更好地服務(wù)于高等教育，首先面臨的是數(shù)據(jù)的采集問題。教育數(shù)據(jù)需要從實際教學(xué)行為中產(chǎn)生并被記錄下來才具有價值。需要指出的是，課堂實錄的計算機錄入和保存，試卷的掃描等工作只是實現(xiàn)了教學(xué)過程中信息的數(shù)字化，這些都是非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，還沒有形成可處理、可分析的數(shù)據(jù)，我們需要用相關(guān)技術(shù)把大規(guī)模的數(shù)字化信息轉(zhuǎn)換成為可以分析的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息。只有這樣才能將高校教學(xué)過程中的信息轉(zhuǎn)變?yōu)閷Ω叩冉逃袔椭倪^程化數(shù)據(jù)。除此以外，人工智能還需要與物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)結(jié)合起來，以更好地實現(xiàn)對教育數(shù)據(jù)的采集和挖掘。物聯(lián)網(wǎng)將各種事物、場景連接起來，云計算則提供強有力的計算和存儲服務(wù)，人工智能則站在更高角度進行輔助性、決策性的分析。未來教育數(shù)據(jù)或?qū)⒊蔀榘l(fā)展人工智能教育的一大制衡因素。因此，人工智能時代的高等教育需要大力加強教育數(shù)據(jù)的采集和利用。

（2）加快高校教師隊伍的人工智能技能培訓(xùn)。

要想人工智能在高等教育中充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢離不開一批懂人工智能、會用人工智能技術(shù)的教師隊伍。當(dāng)下，如何培養(yǎng)人工智能人才，也是教育必須回答的課題。

人工智能技術(shù)的使用者不一定是計算機專業(yè)出身，每個人都可以掌握數(shù)據(jù)分析技能。當(dāng)然，為了更好地理解并利用好人工智能技術(shù)，教師可以盡可能多地吸收人工智能的原理和知識。學(xué)?？梢越M織教師進行人工智能相關(guān)培訓(xùn)。教師對人工智能的原理有了充分理解將更有助于教育數(shù)據(jù)的收集。數(shù)據(jù)的收集是個非常耗時耗力的過程。理解了人工智能的原理后，教師便清楚人工智能教學(xué)過程中需要收集什么類型的數(shù)據(jù)？需要多少數(shù)據(jù)？除此以外，教師隊伍了解人工智能原理后將更有利于解釋人工智能模型的結(jié)果，從而判斷模型的狀況，進而優(yōu)化和調(diào)試人工智能教育模型。

4.結(jié)語

盡管人工智能在知識儲備量、知識傳播速度及教學(xué)講授手段等方面超越人類，但需要認識到教師是富于情感和智慧、想象力與創(chuàng)造力的人類，這些特質(zhì)是當(dāng)前人工智能技術(shù)無法比擬的，人類教師仍然具有不可替代的作用。面對人工智能的沖擊，教師應(yīng)該具備危機意識和改革意識，同時要清楚認識到教師這個角色的不可替代性。不管智能科學(xué)技術(shù)怎么發(fā)展，對于教育事業(yè)來說，變的是教育手段和方式，不變的是教育目的與本質(zhì)。

參考文獻：

[1]Yunhe Pan.Heading toward Artificial Intelligence 2.0[J].Engineering，2016，2（4）：409-413.

[2]王竹立.人工智能時代的教育暢想[J].今日教育，2017（9）：12-15.

[3]羅雅凌.淺談人工智能在教育中的應(yīng)用[J].亞太教育，2015（29）：207-209.