AI+智慧學(xué)習(xí)教學(xué)模式研究

張曉丹，畢馨文*

（北華大學(xué)電氣信息與工程學(xué)院，吉林省吉林市 132021）

1 AI+智慧學(xué)習(xí)概述

1.1 “AI+智慧學(xué)習(xí)”的基本特征

美國(guó)學(xué)者溫斯頓對(duì)AI的作用定義為“如何使計(jì)算機(jī)去做過(guò)去只有人才能做的智能工作”，側(cè)面反映了人工智能的基本特征，即人文思維性及智能機(jī)械性?！癆I+智慧學(xué)習(xí)”在AI的基礎(chǔ)下，結(jié)合學(xué)習(xí)的特性，具有個(gè)性化學(xué)習(xí)、智能化學(xué)習(xí)這兩個(gè)基本特征。一方面，“AI+智慧學(xué)習(xí)”通過(guò)人工智能多元?jiǎng)?chuàng)造力的啟發(fā)，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力，針對(duì)不同學(xué)生的特性制定學(xué)習(xí)的方案，具有個(gè)性化教學(xué)的特征。除制定學(xué)生教學(xué)計(jì)劃外，AI機(jī)器人還有教學(xué)監(jiān)督的功能。另一方面，AI+智慧學(xué)習(xí)利用人工智能下的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、AR場(chǎng)景教學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)檢索功能及專(zhuān)家系統(tǒng)等現(xiàn)代化、高科技的智能技術(shù)，能夠擺脫現(xiàn)階段各個(gè)學(xué)校的傳統(tǒng)教學(xué)方式，讓學(xué)生在獨(dú)特、智能、高效的場(chǎng)所中學(xué)習(xí)，更大限度的接觸新事物，從而達(dá)到我國(guó)科教興國(guó)的戰(zhàn)略。

1.2 “AI+智慧學(xué)習(xí)”的應(yīng)用現(xiàn)狀

在國(guó)外，AI+智慧學(xué)習(xí)在20世紀(jì)就開(kāi)始有所應(yīng)用，例如美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的“UGCV及未來(lái)美軍項(xiàng)目”以及康奈爾大學(xué)的人工智能專(zhuān)業(yè)。在我國(guó)，AI+智慧學(xué)習(xí)的應(yīng)用在2010年后才開(kāi)始普及發(fā)展，之前一直處于研究試行階段。2010年智能手機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展下，手機(jī)里的AI智能機(jī)器人首先作為“AI+智慧學(xué)習(xí)”的試行方式開(kāi)始滲透。其后，各個(gè)學(xué)校開(kāi)始在多媒體教室中開(kāi)始加入智能音頻、智能識(shí)別解鎖系統(tǒng)及智能書(shū)庫(kù)搜索等智慧學(xué)習(xí)的元素，AI+智慧學(xué)習(xí)開(kāi)始滲透普及在各個(gè)學(xué)校。2018年，教務(wù)處《AI+智慧學(xué)習(xí)”共建人工智能學(xué)院項(xiàng)目正式啟動(dòng)》，AI+智慧學(xué)習(xí)的教學(xué)模式開(kāi)始得到政策支持。其后，吉林大學(xué)教務(wù)處首先組織召開(kāi)“AI+智慧學(xué)習(xí)”的共建推進(jìn)會(huì)，并準(zhǔn)備建設(shè)人工智能學(xué)院。2019年，張業(yè)遂在十三屆全國(guó)人大二次會(huì)議舉行的新聞發(fā)布會(huì)中提出，我國(guó)已經(jīng)將與AI相關(guān)的項(xiàng)目進(jìn)行立法規(guī)劃。鑒于此，AI+智慧學(xué)習(xí)的發(fā)展前景在政策扶持及法律保護(hù)下，將會(huì)多方普及，持續(xù)發(fā)展。

2 AI+智慧學(xué)習(xí)主要教學(xué)模式探究

2.1 智能環(huán)境教學(xué)模式

智慧學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境，對(duì)于教學(xué)的場(chǎng)所具有較高要求。首先，教學(xué)環(huán)境的“智能化”是智慧學(xué)習(xí)場(chǎng)所構(gòu)建的所需要求。網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、投影儀等是教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)備，部分教室中的智能識(shí)別系統(tǒng)、3D建模工具、AR設(shè)備等是AI+智慧教學(xué)的高階設(shè)備。其次，智能環(huán)境中的“可操作性”和“適應(yīng)性”是教學(xué)可持續(xù)開(kāi)展的基本要求。為保障教師教學(xué)開(kāi)展的可持續(xù)性，智能環(huán)境中的智能設(shè)備需要時(shí)時(shí)更新、升級(jí)換代。例如，現(xiàn)階段許多多媒體智能實(shí)驗(yàn)室，已經(jīng)從手動(dòng)解鎖轉(zhuǎn)換為智能人臉識(shí)別解鎖系統(tǒng)，既能保障室內(nèi)設(shè)備的安全性，又能避免手動(dòng)解鎖出現(xiàn)的失誤環(huán)節(jié)。目前，AI+智慧學(xué)習(xí)在學(xué)校的主要教學(xué)活動(dòng)，大多在多媒體教室中進(jìn)行，而針對(duì)沒(méi)有配備多媒體器械及設(shè)備的場(chǎng)所及班級(jí)，智慧教學(xué)則無(wú)法有序開(kāi)展。除此之外，多媒體教室更新升級(jí)慢、智能環(huán)境中設(shè)備的老舊損壞等，都阻礙了AI+智慧學(xué)習(xí)的開(kāi)展。

2.2 智能輔助教學(xué)模式

智能輔助教學(xué)模式是AI+智慧教學(xué)的最常見(jiàn)教學(xué)模式。首先，AI的智能搜索功能，能夠輔助學(xué)習(xí)查找資料、完成課業(yè)、拓展思維。不同于以往的書(shū)本繁瑣查找，通過(guò)AI系統(tǒng)的智能檢索，學(xué)生能夠在數(shù)據(jù)庫(kù)齊的網(wǎng)絡(luò)中耗時(shí)短而精準(zhǔn)找到資源，其在教師備課時(shí)，也提高了教師的備課質(zhì)量。其次，AI的定理證明功能，在智慧學(xué)習(xí)中能夠答疑解惑，輔助學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)思維的層級(jí)構(gòu)建。最后，AI的程序自動(dòng)設(shè)計(jì)功能，可在教學(xué)中自動(dòng)列舉范例、類(lèi)別分組甚至設(shè)計(jì)項(xiàng)目，提供學(xué)生理論轉(zhuǎn)化實(shí)踐的機(jī)會(huì)，不僅省去教師查找平臺(tái)和設(shè)計(jì)案例的時(shí)間，還能夠?yàn)椴煌膶W(xué)生設(shè)計(jì)專(zhuān)項(xiàng)案例，推進(jìn)個(gè)性化教學(xué)的開(kāi)展。

2.3 人機(jī)對(duì)弈教學(xué)模式

人機(jī)對(duì)弈教學(xué)模式是現(xiàn)階段AI+智慧學(xué)習(xí)的高階教學(xué)模式。人工智能最初的研究方向便是通過(guò)人機(jī)對(duì)弈的形式，來(lái)監(jiān)測(cè)人工智能思維的實(shí)用性，例如1997年美國(guó)IBM研制的人工智能計(jì)算機(jī)DEEP BLUE。以此為藍(lán)本的人工智能機(jī)器人越來(lái)人多，通過(guò)學(xué)生與AI的人機(jī)對(duì)弈，在豐富課堂的同時(shí)提高學(xué)生的競(jìng)賽意識(shí)，并從競(jìng)賽中掌握知識(shí)、開(kāi)發(fā)思維。一方面，部分學(xué)校文理科類(lèi)課程及興趣班課程（圍棋、象棋）等，都開(kāi)始采用人機(jī)對(duì)弈的教學(xué)模式。但由于機(jī)器人數(shù)量較學(xué)生來(lái)說(shuō)較少，能夠進(jìn)行人機(jī)對(duì)弈的學(xué)生名額需要教師指定，能夠接觸到人機(jī)對(duì)弈的學(xué)生數(shù)量也不多。通過(guò)短暫的“一學(xué)期一次”的輪流對(duì)弈，學(xué)生無(wú)法在短期少量的對(duì)弈中提高自身的創(chuàng)造性思維。另一方面，針對(duì)跑步、籃球等體育類(lèi)競(jìng)技活動(dòng)，因AI設(shè)備資金原因，人機(jī)對(duì)弈的教學(xué)模式無(wú)法全面開(kāi)展。

3 AI+智慧學(xué)習(xí)教學(xué)模式的創(chuàng)新發(fā)展

3.1 人工智能常態(tài)場(chǎng)所建構(gòu)

現(xiàn)階段，人工智能教學(xué)場(chǎng)所滯后，是阻礙智慧學(xué)習(xí)的主要問(wèn)題。采取“多而精、少而廣”的模式，建構(gòu)人工智能的常態(tài)學(xué)習(xí)場(chǎng)所，務(wù)必保障各學(xué)校甚至各教室都配備AI設(shè)備。一方面，針對(duì)資金支持較為充裕、AI設(shè)備較多的學(xué)校，采取“多而精”的模式，將人工智能設(shè)備時(shí)時(shí)升級(jí)檢測(cè)、將教室內(nèi)所配備的設(shè)備進(jìn)行篩選重組，達(dá)到教學(xué)效益最大化。另一方面，針對(duì)資金無(wú)法支持較多設(shè)備的學(xué)校，以“少而廣”的模式進(jìn)行建構(gòu)。分散AI設(shè)備資源、保障每個(gè)教室都有能夠基礎(chǔ)教學(xué)的設(shè)備，而非將所有設(shè)備集中在同一個(gè)多媒體教室。以“少而廣”的模式有限利用資源、推進(jìn)AI學(xué)習(xí)場(chǎng)所的最大化建構(gòu)。

3.2 機(jī)輔對(duì)接社會(huì)實(shí)踐平臺(tái)

為使學(xué)生在智能輔助學(xué)習(xí)下的拓展性思維得以實(shí)踐，建設(shè)與機(jī)輔教學(xué)相對(duì)應(yīng)的社會(huì)性實(shí)踐平臺(tái)，將學(xué)生的理論思維有機(jī)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，為培養(yǎng)實(shí)踐應(yīng)用型人才打下良好基礎(chǔ)。各個(gè)學(xué)?？膳c當(dāng)?shù)仄髽I(yè)進(jìn)行校企合作，對(duì)不同專(zhuān)業(yè)和興趣的學(xué)生提供不同崗位實(shí)習(xí)，對(duì)于優(yōu)秀學(xué)生可以直接錄用。在機(jī)輔對(duì)接社會(huì)實(shí)踐平臺(tái)的過(guò)程中，推進(jìn)“產(chǎn)學(xué)研合作”的結(jié)合型教學(xué)模式，將AI+智慧學(xué)習(xí)的效用拓展到社會(huì)實(shí)踐價(jià)值上。在學(xué)習(xí)與實(shí)踐的對(duì)接過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)在社會(huì)實(shí)踐中的實(shí)踐總結(jié)，又能夠反向應(yīng)用到學(xué)習(xí)上，增強(qiáng)自身對(duì)AI+智慧學(xué)習(xí)的適應(yīng)性。

3.3 手機(jī)植入教學(xué)訓(xùn)練模式

針對(duì)目前人機(jī)對(duì)弈教學(xué)模式下“一AI一學(xué)生”構(gòu)建模式的困難性，以智能手機(jī)代替AI機(jī)器人，建構(gòu)個(gè)體手機(jī)植入AI后的教學(xué)訓(xùn)練模式。將檢索、設(shè)計(jì)、規(guī)劃、識(shí)別、證明等簡(jiǎn)易AI系統(tǒng)與手機(jī)連接，通過(guò)教師指導(dǎo)、學(xué)生使用，AI系統(tǒng)能夠時(shí)時(shí)輔助學(xué)生學(xué)習(xí)。通過(guò)學(xué)生的檢索量及訓(xùn)練打卡量，教師可通過(guò)人工復(fù)檢，監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，使AI智慧學(xué)習(xí)的效果“可視化呈現(xiàn)”。針對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)、高級(jí)檢索、項(xiàng)目編程等高階AI系統(tǒng)，在與手機(jī)連接使用時(shí)，為保障教學(xué)的有序性，均由教師掌握總控App開(kāi)關(guān)，學(xué)生根據(jù)需求進(jìn)行報(bào)備使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)構(gòu)建常態(tài)化的AI學(xué)習(xí)場(chǎng)所、拓展AI輔助教學(xué)的平臺(tái)，學(xué)生能夠在高效智能化、社會(huì)化的場(chǎng)所中進(jìn)行學(xué)習(xí)思考，我國(guó)應(yīng)用型人才和雙創(chuàng)人才的培養(yǎng)得以推進(jìn)。AI+智慧學(xué)習(xí)的教學(xué)模式具有激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性思維、提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)的多效價(jià)值A(chǔ)I+智慧學(xué)習(xí)的教學(xué)模式將會(huì)在AI技術(shù)發(fā)展的不斷深化中，不斷開(kāi)啟多元化的方針。而鑒于此，學(xué)校也要與時(shí)俱進(jìn)、多元?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)思維，轉(zhuǎn)換素質(zhì)教育模式，從各方面推進(jìn)AI+智慧學(xué)習(xí)的有效構(gòu)建。