人工智能在高校教學(xué)中的應(yīng)用研究

孫繼剛

（吉林外國語大學(xué) 人工智能學(xué)院，吉林 長春）

一 引言

21世紀(jì)以來智能信息技術(shù)化在全球快速崛起，以信息化為代表的第四次工業(yè)革命已經(jīng)悄然而至。隨著中國全面小康社會的實現(xiàn)，開啟了全面邁向社會主義現(xiàn)代化的偉大征程，社會的發(fā)展需要信息化技術(shù)人才，而針對傳統(tǒng)大學(xué)課堂教育教學(xué)現(xiàn)有的問題及挑戰(zhàn)的改革，進(jìn)一步倒逼中國教育提質(zhì)，社會教育保障條件提質(zhì)，教育教學(xué)方式變革提質(zhì)。2017 年，中國國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，文件中明確指出新一代智能信息技術(shù)全面參與傳統(tǒng)教育教學(xué)方式變革過程各環(huán)節(jié)中，面向未來教育教學(xué)體系構(gòu)建以新興智能技術(shù)為基礎(chǔ)，主動加強(qiáng)高校教育與智能技術(shù)深度融合。這標(biāo)志著中國自主回應(yīng)人工智能技術(shù)迅速發(fā)展的時代特征與當(dāng)代育人目標(biāo)計劃問題，高校教育教學(xué)重大變革勢在必行。黨的十九大報告中明確2035年實現(xiàn)教育現(xiàn)代化發(fā)展目標(biāo)，以人工智能如何促進(jìn)教育信息化，以人工智能現(xiàn)代教育體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加強(qiáng)與大學(xué)生教學(xué)互動的直觀性，促進(jìn)實現(xiàn)大學(xué)生的高效學(xué)習(xí)及創(chuàng)新性的培養(yǎng)。實現(xiàn)人工智能與高校教育教學(xué)相輔相成，是當(dāng)代教育現(xiàn)代化研討的重要議題，因此中國教育現(xiàn)代體系的重組與結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)程中，促進(jìn)人工智能的全面應(yīng)用對于保障教育目標(biāo)的實現(xiàn)及合格建設(shè)者的培養(yǎng)具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。

二 高校課堂教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀

自20世紀(jì)90年代末中國高等學(xué)校全面擴(kuò)招以來，中國教育體系各階段入學(xué)率明顯提升，這既是回應(yīng)提高國民整體素質(zhì)的戰(zhàn)略需要，也是補(bǔ)足中國社會建設(shè)技術(shù)型人才的短板。進(jìn)入21世紀(jì)以來，高等教育在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才戰(zhàn)略中的基礎(chǔ)性地位越發(fā)明顯，教育規(guī)模逐步擴(kuò)大。截至 2018 年，高等教育的入學(xué)率已占總適齡人數(shù)趨近于一半，全面高校的總數(shù)量已突破3000大關(guān)，在校人數(shù)達(dá)到4000 萬，在世界高等在校生中占比20%。另一方面各高校培養(yǎng)博士研究生、碩士研究生的規(guī)模也逐年擴(kuò)大。目前在校研究生的數(shù)量也處于改革后的井噴態(tài)勢，人才培養(yǎng)更多回應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，形成了多學(xué)科多門類。這既是中國的高等教育事業(yè)蓬勃發(fā)展的標(biāo)志，也是中國教育體制改革的巨大成功。同時也對現(xiàn)有高等教育體系造成了不小的壓力和負(fù)荷。截至 2017年，高校的科研總經(jīng)費規(guī)模達(dá)到了 452 億元，但這些資金還是無力支撐某些高校關(guān)于國家重點研發(fā)計劃、重大專項項目以及自然科學(xué)的項目，這也極大地促使某些高校的科學(xué)研究以及應(yīng)用技術(shù)研討活動受限。國民教育訴求在高等教育現(xiàn)有體系框架下越發(fā)艱難，大班授課、以一補(bǔ)多等形式越來越普遍，高等教育原有的開放性在民辦高校教育教學(xué)中難以實現(xiàn)。高校學(xué)術(shù)科研成果與辦學(xué)水平實際上遇到了瓶頸期。

傳統(tǒng)教學(xué)模式以課堂講授為主，教師作為教學(xué)活動的主體，這一模式難免出現(xiàn)一言堂的現(xiàn)象，是傳統(tǒng)教學(xué)模式的硬傷。隨著中國教育育人目標(biāo)的調(diào)整及教育體系的逐步改革，教師課堂教學(xué)與學(xué)生互動環(huán)節(jié)明顯增加，但學(xué)生參與積極性有限，實際效果沒有達(dá)到預(yù)期。在某些地方職業(yè)學(xué)校教師側(cè)重講理論，學(xué)生對實踐操作環(huán)節(jié)不熟悉，走出校門對技術(shù)工作需較長時間再培訓(xùn)。某些高校教學(xué)模式單一，過多強(qiáng)調(diào)教材的主體作用，參考書類別單一，學(xué)生對知識的獲取途徑有限，尤其是理科類學(xué)科信息量的基礎(chǔ)性作用沒有體現(xiàn)出來，教材始終跟不上信息技術(shù)的更迭，這樣學(xué)生何時形成創(chuàng)新性人才特質(zhì)。高校教學(xué)過程中理論教學(xué)是基礎(chǔ)，實踐教學(xué)是重要的輔助工具，只有大量信息化實踐活動才能有效避免學(xué)生嚴(yán)重脫離社會發(fā)展實際。中國社會建設(shè)進(jìn)入創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，創(chuàng)新型人才是社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的必要接班人儲備，在黨的社會發(fā)展階段戰(zhàn)略安排中是高等教育的重要育人目標(biāo)。重視實踐教學(xué)更要跟上時代步伐，主動適應(yīng)信息化是實踐教學(xué)中的重要問題，面向?qū)W生創(chuàng)新教學(xué)體制更為重要。

三 信息化對高校教學(xué)模式改革的新挑戰(zhàn)

（一）學(xué)習(xí)者自主獲取知識的時代訴求

教師教學(xué)資源的選擇在教學(xué)的課前設(shè)計階段具有很大的影響作用，評價學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)結(jié)果是知識傳授者能否達(dá)到教育目的的重要環(huán)節(jié)。而這一點在傳統(tǒng)教學(xué)中教師無法充分了解分析學(xué)習(xí)者的基本特征，對于學(xué)習(xí)者而言處于盲區(qū)。學(xué)習(xí)者需要的教學(xué)資源是面向大多數(shù)人的，而學(xué)習(xí)者的差異性導(dǎo)致部分學(xué)習(xí)資源不能滿足學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)者需要的資源匱乏，傳統(tǒng)教學(xué)中教師往往忽視了學(xué)習(xí)者的興趣取向，學(xué)習(xí)者無法真正獲取想要的知識。這一現(xiàn)象反映出傳統(tǒng)教學(xué)中，教師脫離信息技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行的教學(xué)活動，產(chǎn)生不了所要達(dá)到的實效性。信息化時代教師有演示工具，表面上看是推進(jìn)人工智能與教學(xué)相結(jié)合，實際卻沒有實現(xiàn)信息技術(shù)教學(xué)全過程，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性也沒有充分地調(diào)動。學(xué)習(xí)者需要真實情景的教學(xué)環(huán)境，教師只使用新的技術(shù)，而沒有做到信息技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)實際的深度結(jié)合，那么往往出現(xiàn)人工智能技術(shù)優(yōu)勢未能顯現(xiàn)出來、學(xué)習(xí)者教育目標(biāo)和教育教學(xué)問題也沒有達(dá)到的結(jié)果。這就需要教師在教學(xué)的全過程保證充分教學(xué)目標(biāo)和技術(shù)應(yīng)用的統(tǒng)一，從整體教學(xué)活動中充分利用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)信息化教學(xué)與教學(xué)目標(biāo)相匹配，最終提高教學(xué)的有效性。

（二）教育評價體系多元化的時代訴求

進(jìn)入新時代高校教育評價體系成為教育體制機(jī)制改革的突破口，以智能技術(shù)為基礎(chǔ)，現(xiàn)有教育評價體系仍然存在不完善、形式單一問題。單一的評價體系及不完善的評價機(jī)制，無法有效整理學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，更沒能以此為基礎(chǔ)滿足學(xué)習(xí)者的各方面學(xué)習(xí)成果的訴求，實現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)程的有效跟蹤和輔導(dǎo)更是難上加難，結(jié)果就是學(xué)習(xí)成績是單一的評價通道，學(xué)習(xí)者從教師教學(xué)活動中獲取評價信息有限。現(xiàn)代教育教學(xué)評價體系應(yīng)是多元的，傳統(tǒng)教育評價嚴(yán)重缺少教師評價、同伴評價和自我評價等形式，測試題或?qū)W習(xí)者作品這種評價形式過于單一，無法實現(xiàn)獲取知識的量化，如教師點評和學(xué)習(xí)過程記錄最終形成綜合學(xué)習(xí)評價報告等這些可以由人工智能實現(xiàn)的評價形式。人工智能基礎(chǔ)上，教師不再是課堂教學(xué)中心點，實現(xiàn)教師與學(xué)生主次位置轉(zhuǎn)換。教師可以將“人工智能技術(shù)+”體現(xiàn)在知識點的講授環(huán)節(jié)中，學(xué)習(xí)者的教學(xué)評價及管理實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)，在線課程和在線課堂在人工智能時代已實現(xiàn)了一定層面對單純講授知識的突破，倒逼教師改變自己作為職能單純的課堂知識推送角色。人工智能基礎(chǔ)上，教師自主授課與人工智能有效結(jié)合可以使管理學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)度及成效變得很輕松，學(xué)習(xí)者主動回應(yīng)傳授的知識、自我管理和實現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)評價，教師和學(xué)習(xí)者都在教學(xué)過程中充分實現(xiàn)學(xué)習(xí)預(yù)期評價，這對于傳統(tǒng)教師職能和學(xué)習(xí)者是真正的解構(gòu)。

（三）線上課程的興起

突如其來的疫情進(jìn)一步催生了人工智能與教學(xué)實踐的深度結(jié)合，線上課程在一定程度上對傳統(tǒng)的班級授課制課堂產(chǎn)生了極大沖擊。線上課程的興起是時代發(fā)展的產(chǎn)物，它的興起主要表現(xiàn)于：其一，線上課程基本上沒有學(xué)習(xí)時間和地域限制，學(xué)習(xí)者的自主性可以得到充分的體現(xiàn)。許多高校主動適應(yīng)線上課程環(huán)境，尤其是全國一部分知名高校為代表推出諸多精品線上課程，突出高校教育的獨特優(yōu)勢，結(jié)合線下自習(xí)室或?qū)嶒炇?，實現(xiàn)了線上線下相結(jié)合模式；其二，高校教師在線上課程中的角色轉(zhuǎn)換。許多教師主動參與線上課程的講授，越來越多的學(xué)生加入線上教學(xué)環(huán)境中，倒逼教師主動回應(yīng)信息化教育背景、教學(xué)理念及講授方法，全面革新學(xué)生的主體性和個體差異；其三，學(xué)生者主動找知識。線上課程沒有了傳統(tǒng)課堂教師的管控，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力更強(qiáng)才能自主地根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求選擇自己需要的課程資源，進(jìn)而實現(xiàn)自己找知識的優(yōu)質(zhì)教學(xué)目的。線上課程的教學(xué)特點能夠幫助學(xué)習(xí)者利用線上學(xué)習(xí)方法，以實現(xiàn)自覺適應(yīng)線上課程過程。線上課程的興起反映了人工智能時代對高校教學(xué)體系機(jī)制的全面變革，環(huán)境設(shè)施是高校教學(xué)改革的有力依托。但目前大多高校的智能化設(shè)備相對落后。人工智能技術(shù)對教學(xué)的保障作用還沒有充分發(fā)揮。

四 人工智能在高校教學(xué)中的應(yīng)用路徑

（一）教師角色重新定位

高校教師在人工智能時代轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念非常重要，角色定位應(yīng)重新審視。具體表現(xiàn)為：其一，教師以課堂主要知識來源的傳輸者，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者以其知識面為依托不斷拓展信息化相應(yīng)優(yōu)質(zhì)資源。教師作為知識傳授者其職能不應(yīng)弱化，相反在互聯(lián)網(wǎng)條件下，尤其是教學(xué)活動與人工智能相結(jié)合背景下，為了使學(xué)習(xí)者能夠以一定知識為基點自主獲取知識能力培養(yǎng)，教師是人工智能在高校教學(xué)中應(yīng)用的核心和主要推動力；其二，以人工智能技術(shù)為依托，教師應(yīng)成為未來的課堂的導(dǎo)師，學(xué)習(xí)者是教學(xué)環(huán)節(jié)的中心，教師以主要知識傳授者身份為基點，兼顧學(xué)習(xí)的設(shè)計者、輔助者和評價者，根據(jù)學(xué)習(xí)者的個性及學(xué)習(xí)需求，形成師生有形無形中的知識傳授與獲取。人工智能支持下大數(shù)據(jù)可以有效幫助教師分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求，配合其制定針對性較強(qiáng)的課程，實現(xiàn)跟蹤與評價。教師角色導(dǎo)師化是推進(jìn)人工智能與教育體系相結(jié)合中的主要角色定位。人工智能結(jié)合課堂教學(xué)的改革，教師的專業(yè)的知識和能力是主要依托。因此，推進(jìn)人工智能融入線下與線上課堂教學(xué)必須加強(qiáng)對教師相應(yīng)的技術(shù)和能力的培訓(xùn)，人工智能的優(yōu)勢是可以做到的。需要的是教師的培訓(xùn)在人工智能結(jié)合高校課堂教學(xué)變革中關(guān)鍵性作用及時體現(xiàn)；其三，高校教師培訓(xùn)機(jī)制進(jìn)一步優(yōu)化。要成立專門的機(jī)構(gòu)和部門，以人工智能為基礎(chǔ)加強(qiáng)教師育人素質(zhì)的專業(yè)培訓(xùn)，“人工智能+”教師素養(yǎng)是實現(xiàn)培訓(xùn)目標(biāo)的有力保障。高校教師應(yīng)主動學(xué)習(xí)及轉(zhuǎn)變教學(xué)角色，新技術(shù)是培訓(xùn)的重頭戲。給高校教師充分的學(xué)習(xí)及成長空間；其四，重塑人工智能時代師生關(guān)系。教師應(yīng)在人工智能時代保持自身的權(quán)威性，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)程參與度更強(qiáng)，更需要以人工智能技術(shù)為契機(jī)實現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換。

（二）課堂教學(xué)形式的多元化

人工智能時代需要課堂教學(xué)組織形式多元，班級授課制是主流的形式。人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用并不是要全面否定班級授課制，這一形式的基礎(chǔ)性位置很重要，應(yīng)積極拓展其他教學(xué)形式與其相對應(yīng)。其一，人工智能技術(shù)參與高校課堂教學(xué)過程。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以為高校教師總結(jié)教學(xué)行為提供數(shù)據(jù)信息支持，高級人工智能技術(shù)甚至能夠全程參與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析和處理，形成學(xué)習(xí)網(wǎng)格，在人工智能與課堂教學(xué)的融合進(jìn)程中推進(jìn)學(xué)習(xí)者由機(jī)器學(xué)習(xí)到深度學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)化，數(shù)據(jù)信息課堂教學(xué)全過程中起到更好的優(yōu)化作用；其二，線上線下相結(jié)合。教學(xué)空間中主要載體是教師，學(xué)校實體空間這一有利優(yōu)勢要充分利用。但是要將更多改革精力放在網(wǎng)絡(luò)虛擬空間的構(gòu)建與建設(shè)進(jìn)程中，主要原因在于網(wǎng)絡(luò)虛擬空間教學(xué)不受時間與空間限制，學(xué)習(xí)者的覆蓋面更廣。虛擬與現(xiàn)實的融合應(yīng)是未來新型教學(xué)形態(tài)；其三，人工智能技術(shù)可以實現(xiàn)資源的有效重組。通過課堂教學(xué)變革，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的針對性更強(qiáng)，在學(xué)習(xí)者自主的學(xué)習(xí)進(jìn)程中可以有效結(jié)合知識點講授、回答疑難、互動探討、跟蹤掌控，甚至對學(xué)習(xí)者的測評分?jǐn)?shù)、學(xué)習(xí)習(xí)慣和偏好、固有思維方式等全面評價教學(xué)成果。從而克服傳統(tǒng)課堂評價的單一性指標(biāo)。課堂教學(xué)形式的多元化借助人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)支持的過程性評價和個性化評價，對學(xué)習(xí)資源重組，評價也時刻進(jìn)行，評價結(jié)果更加精準(zhǔn)。

（三）“人工智能+”教育的深度融合

信息時代人工智能與教育的融合是時代不斷推進(jìn)的產(chǎn)物。人工智能與教育的融合對現(xiàn)代教育體系優(yōu)化與改革起到了重要的推動性作用，以現(xiàn)有相關(guān)的理論和實踐研究為基礎(chǔ)主要著力點應(yīng)在于以下幾個方面：其一，明確高校作為人工智能理論研究和實踐探索主陣地。2017年，國務(wù)院頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，隨后，2018年教育部頒布《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，文件明確表示推動人工智能以及人工智能與教育融合的健康快速發(fā)展的現(xiàn)代化教育目標(biāo)。2019年，中國政府與聯(lián)合國教科文組織合作，發(fā)布的《北京共識——人工智能與教育》，文中明確提出引領(lǐng)實施適當(dāng)?shù)恼?，以人工智能與教育的系統(tǒng)融合為重要依托，創(chuàng)新教育、教學(xué)和學(xué)習(xí)方式改革，人工智能能夠為更加開放靈活的教育體系提供重要保障，以現(xiàn)有生產(chǎn)能力為基礎(chǔ)力爭為全民提供更為公平、優(yōu)質(zhì)的終身學(xué)習(xí)機(jī)會，實現(xiàn)教育的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和人的全面發(fā)展。人工智能與教育的融合需要制定相應(yīng)課堂教學(xué)的鼓勵和引導(dǎo)機(jī)制，一線教師應(yīng)成為其主力軍，經(jīng)費支持和獎勵措施引導(dǎo)其把人工智能技術(shù)融入課堂教學(xué)活動中，人工智能賦能教育新的發(fā)展機(jī)遇。人工智能以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，充分利用各種技術(shù)把對零散的、非結(jié)構(gòu)化的信息數(shù)據(jù)作系統(tǒng)分析，促進(jìn)教學(xué)活動的及時調(diào)整與提質(zhì)。