人工智能技術(shù)在高職院校專業(yè)課教學(xué)中的實(shí)踐及發(fā)展模式研究

張瑞 范書恒

摘要人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，深刻影響著各行各業(yè)。教育事業(yè)也不例外，發(fā)展人工智能教育模式已經(jīng)成為新的教育發(fā)展方向。特別是高職院校，因?yàn)槠浣虒W(xué)特性，尤其適合引入人工智能技術(shù)。如何在高職院校專業(yè)課教學(xué)實(shí)踐中運(yùn)用人工智能技術(shù)，并發(fā)展相對應(yīng)的教學(xué)模式，成為高職院校需要思考的問題。本文將從人工智能技術(shù)的定義、發(fā)展、應(yīng)用于教學(xué)的重要性、存在的問題和教學(xué)實(shí)踐這幾方面展開論述。

關(guān)鍵詞 高職院校 人工智能技術(shù) 專業(yè)課教學(xué) 教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.16.004

Research on the Practice and Development Mode of Artificial Intelligence TechnologyintheTeachingofProfessional CoursesinHigherVocationalColleges

ZHANG Rui， FAN Shuheng

（Hebei Vocational College of Rail Transportation， Shijiazhuang， Hebei 050051）

AbstractThe emergence of artificial intelligence technology has a profound impact on all walks of life. Education is no exception， and the development of artificial intelligence education mode has become a new direction of education development. Especially in higher vocational colleges， because of its teaching characteristics， it is especially suitable to introduce artificial intelligence technology. How to use artificial intelligence technology in the teaching practice of professional courses in Higher Vocational Colleges and develop corresponding teaching mode has become a problem that higher vocational colleges need to think about. This paper will discuss the definition， development， importance of application in teaching， existing problems and teaching practice of artificial intelligence technology.

Keywordshigher vocational college； artificial intelligence technology； professional course teaching； teaching practice

1人工智能技術(shù)的定義和發(fā)展

人工智能技術(shù)是一門新的技術(shù)科學(xué)，屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)的分支。其主要用于研究、開發(fā)用于模仿、延伸、和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)。[1]人工智能是一門內(nèi)容十分廣泛的學(xué)科，包含各個(gè)領(lǐng)域。人工智能技術(shù)的發(fā)展方向就是利用機(jī)器幫助人類完成一些人類難以完成的工作。未來將會(huì)產(chǎn)生各種人工智能的產(chǎn)品，進(jìn)入人們的日常生活，協(xié)助人們生活、工作等。

回顧人工智能技術(shù)的發(fā)展，如大部分新興技術(shù)一般，經(jīng)歷了一個(gè)曲折漫長的時(shí)期。1956年，麥卡錫、明斯基等科學(xué)家在美國達(dá)特茅斯學(xué)員開會(huì)時(shí)，提出了“人工智能”概念，人工智能技術(shù)也成了一個(gè)專業(yè)學(xué)科。隨后人工智能技術(shù)發(fā)展至今，經(jīng)歷了六個(gè)發(fā)展階段，包括起步發(fā)展期、反思發(fā)展期、應(yīng)用發(fā)展期、低迷發(fā)展期、穩(wěn)步發(fā)展期和蓬勃發(fā)展期?？偟膩碚f，人工智能技術(shù)經(jīng)歷了發(fā)展和反思的過程，目前正在不斷向前發(fā)展。發(fā)展至今，人工智能技術(shù)在專業(yè)人工智能上已經(jīng)得到了重要突破，但在通用人工智能方面還處于起步階段。[2]關(guān)于人工智能方面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)非常火爆，人工智能的社會(huì)影響力在不斷提升。在發(fā)展方向上，創(chuàng)新生態(tài)布局已經(jīng)成為人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。以上是人工智能技術(shù)總體的發(fā)展。在高職院校教學(xué)上，隨著國務(wù)院相關(guān)文件提出要完善人工智能教育體系、培養(yǎng)人工智能人才的要求，高職院校就開始重視人工智能技術(shù)的引入。幾年發(fā)展下來，高職院校人工智能模式初步建立，但是在教學(xué)實(shí)踐中還是遇到了一些問題，阻礙了繼續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。

2人工智能技術(shù)在高職院校教學(xué)實(shí)踐中存在的問題

2.1課程體系不完善

將人工智能技術(shù)運(yùn)用到高職院校教學(xué)中，建立人工智能教育模式，需要配套與其相適應(yīng)的人工智能課程。但是，在目前高職院校的課程中，人工智能方面的內(nèi)容很少，沒有體現(xiàn)出人工智能技術(shù)的運(yùn)用。人工智能技術(shù)的引入，就是要改變傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)的方法和手段，創(chuàng)新教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)的突破。如果只把人工智能技術(shù)單純當(dāng)作一個(gè)輔助工具，使不使用都無所謂，那么就沒辦法體現(xiàn)人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，也就喪失了引入教學(xué)的意義。因此，高職院校在教學(xué)過程中，需要深刻理解和把握人工智能技術(shù)的特點(diǎn)，并依據(jù)各學(xué)科特性，挖掘?qū)W科可以與人工智能技術(shù)相結(jié)合的資源，并在課程中體現(xiàn)出來，增強(qiáng)課程的豐富性和生動(dòng)性，促進(jìn)專業(yè)教學(xué)的發(fā)展。[3]

2.2教學(xué)方法太落后

人工智能技術(shù)引入高職院校教學(xué)后，教師理應(yīng)根據(jù)人工智能技術(shù)特點(diǎn)，改變自己的教學(xué)方式和手段，創(chuàng)新教學(xué)方法。但是，由于許多高職院校教師不了解人工智能技術(shù)，不知道人工智能技術(shù)在教學(xué)中如何運(yùn)用，沒有與時(shí)俱進(jìn)，不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)和新的教育方法的能力。所以就造成了人工智能技術(shù)雖然引入了，但是教師還在使用傳統(tǒng)教學(xué)方法的窘境。因此，高職院校教師需要盡快熟悉人工智能技術(shù)，分析人工智能技術(shù)的特點(diǎn)，思考如何在專業(yè)課程中使用人工智能技術(shù)，創(chuàng)新自己的教學(xué)方法，促進(jìn)專業(yè)教學(xué)的發(fā)展。

2.3基礎(chǔ)設(shè)施不完善

人工智能技術(shù)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)，在使用時(shí)需要借助包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)的各種載體。因此，將人工智能技術(shù)運(yùn)用于高職院校教學(xué)實(shí)踐，需要完善各種基礎(chǔ)設(shè)施，提供人工智能技術(shù)的載體。但是，目前許多高職院校的基礎(chǔ)設(shè)施并不完善，無法在各個(gè)專業(yè)教學(xué)中進(jìn)行使用。一來是因?yàn)楦呗氃盒ＹY金有限，人工智能技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本較高，所以只能建設(shè)一部分。二來是高職院校不夠重視，在資金充足的情況下，沒有考慮完善人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施，而是將資金用在他處。所以，這兩方面原因造成了目前人工智能技術(shù)在高職院校教學(xué)實(shí)踐中，存在因?yàn)榛A(chǔ)設(shè)施完善而無法實(shí)施的問題。[4]

3人工智能技術(shù)在高職院校專業(yè)課教學(xué)中的實(shí)踐策略和發(fā)展方向

3.1創(chuàng)新專業(yè)課教學(xué)方式

傳統(tǒng)的高職院校專業(yè)課教學(xué)，在理論教學(xué)時(shí)過于枯燥，學(xué)習(xí)資源單一，學(xué)生只能被動(dòng)聽講，課堂沒有延伸性，也缺乏趣味性。所以，學(xué)生難以對課堂產(chǎn)生興趣，沒有學(xué)習(xí)理論知識(shí)的積極性，課堂效率不高，課堂效果不好。而引入人工智能技術(shù)，教師可以利用人工智能平臺(tái)尋找與課程相關(guān)的教育資源，并讓平臺(tái)對資源進(jìn)行整合，通過多媒體設(shè)施展現(xiàn)給學(xué)生。這樣，課堂的內(nèi)容就會(huì)得到延伸，學(xué)生的興趣也會(huì)被調(diào)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)的積極性。

比如“鐵路貨運(yùn)組織”課程中有一章是《鐵路貨運(yùn)基本條件》，主要講述貨物運(yùn)輸?shù)幕疽?guī)章制度、合同法規(guī)、保價(jià)運(yùn)輸與運(yùn)輸保險(xiǎn)、貨物運(yùn)到期限和貨物運(yùn)輸種類。這些知識(shí)都是一些較為枯燥的理論知識(shí)，學(xué)生如果只是通過文字的形式進(jìn)行理解，很容易產(chǎn)生厭倦心理，聽一會(huì)老師的講解注意力就會(huì)不集中，知識(shí)也難以讓學(xué)生接收。所以，需要改變一下教學(xué)形式。

在準(zhǔn)備課件時(shí)，為了尋找與鐵路貨運(yùn)基本條件相關(guān)的教學(xué)資源，教師可以利用人工智能的“自然語言處理”功能，識(shí)別出課本中重點(diǎn)要講的內(nèi)容，形成一個(gè)個(gè)關(guān)鍵詞。比如貨物運(yùn)輸合同法規(guī)、貨物運(yùn)輸種類等等。然后，將這些關(guān)鍵詞上傳到人工智能平臺(tái)，利用人工智能平臺(tái)篩選出與這些內(nèi)容符合的一些教學(xué)資源。之后，教師從中挑選一些除文字之外的教學(xué)資源，比如教學(xué)視頻、教學(xué)動(dòng)畫、教學(xué)音頻等，這些資源比較生動(dòng)，容易引起學(xué)生的好奇。而且，教師還可以利用人工智能平臺(tái)，在播放中間適時(shí)加入一些問題，引出后面的內(nèi)容。

課前，利用智能平臺(tái)讓學(xué)生觀看一個(gè)鐵路貨物運(yùn)輸人員的一段工作情境視頻。然后在學(xué)生看到中間時(shí)，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)停止播放，提出一個(gè)問題，“你知道視頻中涉及哪些知識(shí)嗎？”之后，教師再正式開始課堂的講述。因?yàn)閷W(xué)生在觀看過程中已經(jīng)集中了注意力，對于視頻中的內(nèi)容產(chǎn)生了興趣。所以，接下來學(xué)生的聽講會(huì)認(rèn)真，注意力不容易分散。教師講完視頻中的一些鐵路貨物運(yùn)輸知識(shí)后，再讓學(xué)生繼續(xù)觀看，這樣學(xué)生既能夠加深知識(shí)，又覺得有趣。

高職院校的其他專業(yè)課教學(xué)也可以采用這種方式，利用人工智能技術(shù)抽取課程關(guān)鍵詞，篩選教學(xué)資源，設(shè)置問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加課程的廣度和趣味。

3.2重視教學(xué)的反饋測評

在專業(yè)教學(xué)中，對于學(xué)生學(xué)習(xí)情況的反饋和測評是很重要，這也是檢測學(xué)生學(xué)習(xí)成果，幫助學(xué)生進(jìn)步的重要渠道。而傳統(tǒng)的測評，由于教師人力有限，沒有辦法對學(xué)生進(jìn)行長時(shí)間的全方位的測評，所以只能單一地通過測試成績來進(jìn)行測評。但是，這種測評具有明顯的不全面性，沒有辦法全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。而利用人工智能技術(shù)能夠通過各種方式搜集學(xué)生學(xué)習(xí)信息，實(shí)現(xiàn)全面的、長期的測評。

比如“鐵路貨運(yùn)組織”課程中有一章是《鐵路貨物運(yùn)輸?shù)幕咀鳂I(yè)》，主要講述鐵路貨物的發(fā)送、途中及到達(dá)作業(yè)的基本內(nèi)容及工作程序。這章包含五節(jié)。由于內(nèi)容是具體的操作流程，所以還是要讓學(xué)生去具體操作。教師在講完每節(jié)的知識(shí)后，可以帶學(xué)生去智能化教室，利用智能化平臺(tái)給學(xué)生創(chuàng)作一個(gè)鐵路貨物作業(yè)游戲，學(xué)生需要操作屏幕中的小人物去進(jìn)行操作，如果操作失敗就要重新開始。在學(xué)生操作游戲的過程中，智能平臺(tái)會(huì)記錄學(xué)生的操作情況。每節(jié)課針對不同的內(nèi)容，設(shè)置不同的操作小游戲。幾節(jié)下來，教師可以通過智能平臺(tái)查詢學(xué)生的操作情況，了解學(xué)生操作失誤的地方，掌握每個(gè)學(xué)生對于理論的掌握程度。然后對學(xué)生進(jìn)行反饋，做出客觀全面的評價(jià)。這種測評就是全面的，通過幾次操作作業(yè)，真實(shí)反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，而不是單純地一次性試卷評價(jià)。

其他專業(yè)課也可以這樣，利用人工智能平臺(tái)，設(shè)置多次教學(xué)任務(wù)，記錄和分析學(xué)生情況，最后得出最客觀、最綜合的評價(jià)。

3.3創(chuàng)造交互式教學(xué)環(huán)境

人工智能教育模式與傳統(tǒng)教育模式最大的一個(gè)區(qū)別就是實(shí)現(xiàn)人機(jī)的及時(shí)互動(dòng)，能夠創(chuàng)造出交互式的教學(xué)環(huán)境。傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師與學(xué)生缺乏互動(dòng)，如果學(xué)生不主動(dòng)提問，教師很難發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題。而人工智能技術(shù)不一樣，人工智能技術(shù)能夠通過智能平臺(tái)，創(chuàng)造出專屬于學(xué)生個(gè)人的機(jī)器人物，機(jī)器人物能夠跟學(xué)生進(jìn)行語言的互動(dòng)，并能夠輔助學(xué)生學(xué)習(xí)，給學(xué)生解決問題。

比如“鐵路貨運(yùn)組織”課程中有一章是《貨場管理》，主要是講述貨場計(jì)劃管理、作業(yè)管理、設(shè)備管理、安全管理。在學(xué)習(xí)時(shí)，教師先講述基本理論知識(shí)，然后帶學(xué)生到智能化教室。每個(gè)學(xué)生面前都會(huì)有計(jì)算機(jī)，學(xué)生登錄智能平臺(tái)，平臺(tái)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)虛擬機(jī)器人，機(jī)器人能夠跟學(xué)生進(jìn)行交流。之后，教師讓學(xué)生點(diǎn)擊測試環(huán)節(jié)，學(xué)生會(huì)進(jìn)入一個(gè)具體的環(huán)境，畫面上是類似于貨場的現(xiàn)場，學(xué)生成了貨場的管理人，屏幕中的機(jī)器人代替學(xué)生進(jìn)行操作。學(xué)生口述讓機(jī)器人在貨場對設(shè)備進(jìn)行管理，在管理過程中，機(jī)器人會(huì)點(diǎn)出學(xué)生的管理錯(cuò)誤，也會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生。最后，一起完成測試環(huán)節(jié)。這樣，機(jī)器人就成了學(xué)生學(xué)習(xí)的朋友，學(xué)生會(huì)很樂于向機(jī)器人傾訴學(xué)習(xí)問題。[5]

其他專業(yè)課也可以借鑒這種方式，給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)交互式的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生和虛擬人物實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。通過虛擬人物挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)問題，同時(shí)通過虛擬人物的陪伴，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)。

3.4提供個(gè)性化針對教學(xué)

如上文所講，人工智能技術(shù)的一個(gè)重大優(yōu)勢就是可以實(shí)現(xiàn)因材施教，進(jìn)行針對教學(xué)。這也是傳統(tǒng)教學(xué)模式所不能做到的。人工智能平臺(tái)具備強(qiáng)大的信息收集和分析能力，能夠根據(jù)學(xué)生在智能平臺(tái)上的問題回答情況，迅速掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。然后，根據(jù)不同學(xué)生的情況，推薦不同的學(xué)習(xí)資源。

比如在“鐵路貨運(yùn)組織”課程中有一章是《鐵路貨物運(yùn)輸費(fèi)用》，主要講述貨物運(yùn)價(jià)制度和內(nèi)容，確定運(yùn)輸費(fèi)用。教師在講完理論知識(shí)后，可以在學(xué)習(xí)軟件上發(fā)布與理論知識(shí)相關(guān)的測試問題，讓學(xué)生課下去完成這些問題。在學(xué)生回答問題過程中，學(xué)習(xí)軟件會(huì)記錄學(xué)生答案。在回答完畢后，向?qū)W生展示錯(cuò)誤題目，并標(biāo)明錯(cuò)誤題目涉及的理論知識(shí)，推薦相應(yīng)的教學(xué)資源給學(xué)生。這樣，學(xué)生就能夠體會(huì)到“一對一”教學(xué)，能夠針對性的解決學(xué)生的問題。

利用好人工智能技術(shù)支撐下的一些學(xué)習(xí)軟件，能夠讓平臺(tái)代替老師，幫助學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。針對不同學(xué)生的不同情況，平臺(tái)會(huì)智能化地提出不同的解決方案。這就是“智能化”的教學(xué)，也是針對性的教學(xué)。

綜上所述，人工智能技術(shù)在高職院校中已經(jīng)得到了使用，但還是存在一些問題。包括課程體系不完善、教學(xué)方式太落后、基礎(chǔ)設(shè)施不完善。盡管存在這些問題，但是人工智能技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用具備很大的優(yōu)勢，包括緩解教師教學(xué)壓力、增強(qiáng)教學(xué)的針對性、突出專業(yè)教學(xué)特色、促進(jìn)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)。在具體教學(xué)中運(yùn)用人工智能技術(shù)的實(shí)踐措施是創(chuàng)新專業(yè)課教學(xué)方式、重視教學(xué)的反饋與測評、創(chuàng)造交互式教學(xué)環(huán)境、提高個(gè)性化針對教學(xué)。通過本文的論述，希望能夠給人工智能技術(shù)在高職院校專業(yè)課教學(xué)中的實(shí)踐及發(fā)展模式提供一些思路。

本文系2020年度河北省教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題一般資助課題《人工智能技術(shù)在高職院校專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用與發(fā)展研究》課題編號(hào)：2003098研究成果

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