人工智能時(shí)代地方高校教育方案初探

鐘鳴宇 洪炎 蘇靜明 王仲根 朱宗玖

摘?要：人工智能將對(duì)高校的教育模式產(chǎn)生深刻的沖擊。為了順應(yīng)人工智能時(shí)代的潮流，發(fā)揮人工智能帶來(lái)的便利條件，迎接其帶來(lái)的挑戰(zhàn)，有必要研究如何利用新的教育教學(xué)技術(shù)，推進(jìn)人工智能與教育的深度融合和創(chuàng)新發(fā)展，適應(yīng)時(shí)代的要求。本文首先分析了人工智能時(shí)代學(xué)校教育的不可替代性，在于學(xué)校教育所能夠提供的獨(dú)特的教育資源和教育環(huán)境。簡(jiǎn)要介紹了智慧教育的內(nèi)涵，說(shuō)明了人工智能技術(shù)通過(guò)收集學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，提供針對(duì)性教學(xué)服務(wù)影響教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在教育教學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)的深刻變革，對(duì)新技術(shù)革命條件下的教學(xué)方案提出了設(shè)想。指出了新技術(shù)革命背景下，教師的地位以及積極應(yīng)對(duì)的措施。

關(guān)鍵詞：人工智能時(shí)代;地方高校;數(shù)據(jù)分析;教學(xué)方案

1?緒論

隨著科技的發(fā)展對(duì)生產(chǎn)力的提升，總有舊的生產(chǎn)方式，組織結(jié)構(gòu)，職業(yè)隨之淘汰。同樣，人工智能大發(fā)展，已經(jīng)越來(lái)越表現(xiàn)出對(duì)生產(chǎn)力的提升作用，在極大地節(jié)省人力的同時(shí)，也意味著大量的基礎(chǔ)工作崗位的消失。人工智能的發(fā)展使部分人悲觀地認(rèn)為，傳統(tǒng)的學(xué)校教育方式可能會(huì)消失，主要基于以下原因：（1）人工智能的發(fā)展，導(dǎo)致了社會(huì)資本紛紛投資面向教育的技術(shù)。信息資源在網(wǎng)絡(luò)上具有免費(fèi)、易得的特征，人工智能導(dǎo)致的精準(zhǔn)化教育比傳統(tǒng)的學(xué)校教育更加接近“因材施教”的宗旨。（2）人工智能時(shí)代的來(lái)臨，使許多重復(fù)性的工作被取代。知識(shí)容易獲取，可能會(huì)導(dǎo)致教師引以為傲的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備受到一定的沖擊，教師需要證明自己的不可替代性。部分水平平庸的教師將被淘汰。（3）傳統(tǒng)的教學(xué)場(chǎng)所在教室。然而隨著線上教育的日臻成熟，慕課等網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)的廣泛應(yīng)用，學(xué)生不必再在教室里學(xué)習(xí)知識(shí)，使得學(xué)?，F(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的方式逐漸消亡。

而一項(xiàng)綜合了牛津大學(xué)、麥肯錫、普華永道、創(chuàng)新工場(chǎng)等的研究報(bào)告顯示，大學(xué)教師失業(yè)的概率僅有3.2%，該調(diào)查結(jié)果顯示了大學(xué)教師這個(gè)職業(yè)存在的特有的優(yōu)勢(shì)。作為高校教師，不應(yīng)該被動(dòng)地適應(yīng)人工智能的浪潮，而應(yīng)該主動(dòng)思考人工智能對(duì)傳統(tǒng)學(xué)校教學(xué)方式的沖擊。針對(duì)新技術(shù)帶來(lái)的感知能力的提升導(dǎo)致的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變，高校老師應(yīng)該提前布局，利用人工智能技術(shù)帶來(lái)的教學(xué)過(guò)程的便利性，使人工智能技術(shù)成為教學(xué)過(guò)程的輔助工具，更進(jìn)一步提升教學(xué)效果，而不是讓教師成為人工智能的附庸。

2?學(xué)校教育存在的積極意義

“學(xué)校消亡論”出現(xiàn)多年之后，傳統(tǒng)的學(xué)校教育仍然沒(méi)有消失，是因?yàn)閷W(xué)校的作用不僅僅是在課堂上傳授知識(shí)，還具備很多其他在線教育不具備的功能。

（1）從地方高校的教育現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，地方高校根據(jù)當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)狀況以及學(xué)校、教師和學(xué)生的實(shí)際情況，設(shè)置的課程體系具有一定的針對(duì)性。經(jīng)過(guò)一次次的選拔性考試，進(jìn)入地方高校的學(xué)生基本上具有與高校層次相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)能力。從教師這方面來(lái)說(shuō)，課堂教學(xué)時(shí)間只占教師工作時(shí)長(zhǎng)的小部分，更多的時(shí)間用來(lái)備課和調(diào)整教學(xué)方案。根據(jù)多年的教學(xué)效果對(duì)教學(xué)方案進(jìn)行調(diào)整之后，教學(xué)方案逐漸和學(xué)生的能力、地方經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、地方高校的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)條件等具體情況相適應(yīng)，達(dá)到總體教學(xué)效果的最大化，這是在線網(wǎng)絡(luò)教育所不能提供的。

（2）地方高校的教師在緊跟學(xué)科發(fā)展的最前沿，將前沿技術(shù)和個(gè)人知識(shí)結(jié)構(gòu)融入教學(xué)過(guò)程當(dāng)中。目前的地方高校普遍要求教師具有博士學(xué)歷，并且需要終身進(jìn)行科學(xué)研究。在地方高校中，教師本身就有可能是某個(gè)具體研究方向的專家，提供的知識(shí)具有鮮明的個(gè)人知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。而互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代非常容易造成“贏家通吃”的狀況，不管一門(mén)在線課程的觀眾人數(shù)多龐大，都不可能面面俱到地講到所有的專業(yè)知識(shí)。長(zhǎng)此以往，容易造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的僵化。

（3）學(xué)校不僅提供了教學(xué)內(nèi)容，更提供了一個(gè)環(huán)境。在學(xué)校環(huán)境中，學(xué)生形成了互幫互助又互相競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，互相學(xué)習(xí)又互相辯論，形成的學(xué)校氛圍更加有利于知識(shí)的掌握和創(chuàng)造新的知識(shí)，這就是傳統(tǒng)意義上的“學(xué)風(fēng)”的一部分。在學(xué)校教育中學(xué)生之間的關(guān)系是參加工作走向社會(huì)的預(yù)演，形成的各種社會(huì)團(tuán)體也增進(jìn)了學(xué)習(xí)效果，引導(dǎo)學(xué)生向某個(gè)特定的方向發(fā)展。在學(xué)校中建立的友誼和相互信任，在進(jìn)入社會(huì)之后仍然對(duì)學(xué)生的職業(yè)和生活產(chǎn)生影響，這種影響甚至是終生的。

除了以上具體情況，學(xué)校還具有道德培養(yǎng)和價(jià)值觀塑造等功能，也進(jìn)一步增進(jìn)了學(xué)校教育的不可替代性。

3?智能教學(xué)的機(jī)遇及內(nèi)涵

在人工智能技術(shù)為信息技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了新的變化，對(duì)地方高校來(lái)說(shuō)，如果將新的技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)過(guò)程中，使人工智能技術(shù)成為教學(xué)的機(jī)遇，而不是讓教師成為人工智能技術(shù)的附庸。如果能以此為契機(jī)，將人工智能技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)過(guò)程中，必將為實(shí)現(xiàn)“因材施教，有教無(wú)類(lèi)”宗旨帶來(lái)新的助力。筆者認(rèn)為，人工智能背景下的智能教學(xué)，就是要發(fā)揮人工智能在教學(xué)過(guò)程中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)在課堂上以及課后收集教學(xué)效果的信息，分析教學(xué)過(guò)程的得失，調(diào)整教學(xué)方案，并為學(xué)生的未來(lái)發(fā)展方向提供建議。

智能學(xué)校在最近正成為現(xiàn)實(shí)，通信技術(shù)的發(fā)展使校內(nèi)實(shí)時(shí)信息交流變?yōu)榭赡?。從目前的?yīng)用情況來(lái)看，人工智能技術(shù)比較成熟的應(yīng)用主要在人臉識(shí)別、表情識(shí)別和數(shù)據(jù)分析這幾個(gè)方面。如果能對(duì)這些技術(shù)善加應(yīng)用并結(jié)合學(xué)生的反饋，課堂教學(xué)的效果將以一種更加深刻的方式呈現(xiàn)在教師眼前。教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)思路、興趣需求掌握得更加具體。通過(guò)課堂作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、考試成績(jī)的分析，教師既能從宏觀、又能從微觀上掌握教學(xué)情況。對(duì)教學(xué)效果反饋的反應(yīng)更加靈敏，更加快速和精確的調(diào)整教學(xué)方案。收集學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的信息，對(duì)學(xué)生進(jìn)行畫(huà)像，提醒學(xué)生彌補(bǔ)知識(shí)面上的缺漏，并引導(dǎo)學(xué)生選擇更適合自身特長(zhǎng)的后續(xù)課程。

4?構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能教學(xué)環(huán)境

一對(duì)一教學(xué)、小班教學(xué)一直是理想的學(xué)校教學(xué)模式，但是教師數(shù)量和教育資源的有限性是阻礙這些教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)的根本原因。

在人工智能背景下，教師首先可以根據(jù)培養(yǎng)方案的規(guī)定和個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)確定初步的教學(xué)方案。傳統(tǒng)的學(xué)校教育構(gòu)筑了一個(gè)封閉的“象牙塔”，在阻絕不良信息的同時(shí)，也減少了與外界的有益交流。由于人工智能技術(shù)的應(yīng)用，可以將學(xué)生、家長(zhǎng)、社會(huì)的要求作為一個(gè)總的數(shù)據(jù)集，分析各方面要求的本質(zhì)特征，從中提取出最具有價(jià)值和可操作性的意見(jiàn)，作為修正初步教學(xué)方案的參考信息，刪改不合時(shí)宜的知識(shí)點(diǎn)并加入新的知識(shí)點(diǎn)，調(diào)整教學(xué)點(diǎn)的先后順序并合理分配課堂教學(xué)時(shí)間。

在過(guò)去，教師難以用傳統(tǒng)的方式了解每個(gè)學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的實(shí)際掌握情況。利用人臉識(shí)別技術(shù)和表情識(shí)別技術(shù)，可以將學(xué)生的表情大致分為理解、迷惑、走神等類(lèi)型，將這些表情類(lèi)型和學(xué)生的個(gè)人資料相結(jié)合，估計(jì)課堂教學(xué)效果，幫助教師實(shí)時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)的難度和進(jìn)度。如果數(shù)據(jù)表明課堂上的某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，多數(shù)學(xué)生都處于迷惑狀態(tài)，說(shuō)明課堂知識(shí)點(diǎn)的進(jìn)展速度過(guò)快，這種情況下，教師需要將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分解，把一步完成的步驟分成幾步來(lái)完成。如果多數(shù)學(xué)生處于走神狀態(tài)，教師應(yīng)根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的難度，必要的時(shí)候可以通過(guò)數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷，確定學(xué)生走神的原因，是過(guò)于困難、過(guò)于簡(jiǎn)單還是過(guò)于抽象枯燥，如果過(guò)于簡(jiǎn)單，可以將知識(shí)點(diǎn)合并或者一帶而過(guò)，如果過(guò)于枯燥，可在PPT中加入圖像、動(dòng)畫(huà)，在講解過(guò)程中與日常生活中的某些常識(shí)進(jìn)行類(lèi)比。根據(jù)課堂教學(xué)的統(tǒng)計(jì)情況與上次作業(yè)的統(tǒng)計(jì)情況，調(diào)整本次作業(yè)題目的難度。課堂時(shí)間總是寶貴而有限的，利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能力，更加精準(zhǔn)地提取出普遍感到困難和迷惑的知識(shí)點(diǎn)，利用課堂時(shí)間進(jìn)行講解。經(jīng)過(guò)幾年對(duì)學(xué)生信息的收集，就可以對(duì)學(xué)生的特長(zhǎng)和需求等進(jìn)行個(gè)人畫(huà)像，幫助學(xué)生確定自己的興趣愛(ài)好，選擇適合自身情況的選修課，為學(xué)生畢業(yè)后是工作、考研等提供參考意見(jiàn)。在學(xué)科競(jìng)賽的時(shí)候，也有助于學(xué)生選擇合適的競(jìng)賽項(xiàng)目，找到合適的搭檔。

這些數(shù)據(jù)也對(duì)學(xué)生開(kāi)放，學(xué)生可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)了解本班、本年級(jí)甚至歷屆學(xué)生對(duì)本門(mén)課程、本章、本節(jié)知識(shí)點(diǎn)掌握的統(tǒng)計(jì)信息，利用這些數(shù)據(jù)估計(jì)自身掌握知識(shí)點(diǎn)的不足。同時(shí)能夠利用該系統(tǒng)了解用人單位對(duì)本門(mén)課程的需求，使學(xué)生在學(xué)習(xí)之初就能做到心中有數(shù)。學(xué)生在應(yīng)聘的過(guò)程中，可選擇向招聘單位授權(quán)查看學(xué)習(xí)履歷，把學(xué)習(xí)過(guò)程和招聘過(guò)程有機(jī)融為一體。

5?結(jié)語(yǔ)

人工智能技術(shù)潮流對(duì)傳統(tǒng)的教師地位構(gòu)成了挑戰(zhàn)。面對(duì)新技術(shù)的挑戰(zhàn)，以最積極的態(tài)度擁抱新技術(shù)顯然是最佳選擇。由于人工智能技術(shù)本身的復(fù)雜性，要求每一個(gè)高校教師都稱為人工智能方面的專家是不切實(shí)際的。對(duì)大多數(shù)教師來(lái)說(shuō)，了解現(xiàn)有人工智能的能力，熟練使用人工智能作為輔助教學(xué)手段是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的選擇。應(yīng)該注意到，對(duì)高校教師來(lái)說(shuō)，人工智能是一種采集監(jiān)控和反饋學(xué)生學(xué)習(xí)效果的手段，對(duì)教學(xué)方案進(jìn)行調(diào)整和成績(jī)?cè)u(píng)判的決定權(quán)仍然在教師手上，教師仍然是課堂的主導(dǎo)者。人工智能技術(shù)一方面方便了教師對(duì)學(xué)習(xí)效果的判斷，使教學(xué)反饋更加靈敏;另一方面，需要高校教師對(duì)人工智能技術(shù)有一定的了解，也提高了對(duì)高校教師的要求。高校教師不但是課堂教學(xué)的主導(dǎo)者，也是人工智能教學(xué)系統(tǒng)的操作者和維護(hù)者。

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作者簡(jiǎn)介：鐘鳴宇（1982—），男，漢族，四川綿陽(yáng)人，碩士，中級(jí)職稱，研究方向：信號(hào)與信息處理、大氣光學(xué)監(jiān)測(cè)。