人工智能背景下的五年制高職專業(yè)課程課件開發(fā)的基點(diǎn)與策略

蘇輝 周虎

摘要：人工智能的應(yīng)用，催生了未來職業(yè)教育的新生態(tài)，也是五年制高職院校課程課件開發(fā)的新資源和重要載體。然而，在推進(jìn)的過程中也不可避免地遇到一些新的問題。江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院泰興分院將人工智能技術(shù)引入課程課件的開發(fā)之中，在數(shù)控技術(shù)專業(yè)的核心課程“機(jī)械制造基礎(chǔ)”中進(jìn)行了實(shí)踐與創(chuàng)新，不僅為該學(xué)科的課堂教學(xué)注入了新的活力，也對(duì)其他專業(yè)課程的教育教學(xué)改革特別包括課件開發(fā)提供了參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：人工智能;五年制高職;專業(yè)課程課件開發(fā);基點(diǎn);策略

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-9094-（2021）07C-0046-05

人工智能的應(yīng)用使教育資源內(nèi)容更加豐富，教學(xué)方式趨于便捷、靈活，教學(xué)環(huán)節(jié)和流程得到優(yōu)化。隨著人工智能的不斷發(fā)展，五年制高職教育的傳統(tǒng)教學(xué)手段以及課程教學(xué)方式面臨巨大的挑戰(zhàn)，技術(shù)在提供更先進(jìn)的教學(xué)手段的同時(shí)也在倒逼職業(yè)教育專業(yè)課程教學(xué)的改革。對(duì)于職業(yè)教育領(lǐng)域而言，無論是專業(yè)課理論教學(xué)還是實(shí)訓(xùn)實(shí)踐安排、實(shí)習(xí)方式的更新，如果人工智能可以完成這些既定任務(wù)，將可能產(chǎn)生更多的創(chuàng)意及創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并豐富專業(yè)課程課件制作的特色和內(nèi)涵?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的課程課件開發(fā)既是一種嘗試，也是一種必然趨勢，人工智能課程課件將成為職業(yè)教育教學(xué)的重要資源載體。

一、人工智能走進(jìn)職業(yè)教育的發(fā)展現(xiàn)狀

回顧人類歷史進(jìn)程，每次科技發(fā)展、進(jìn)步與創(chuàng)新，都會(huì)促使各行各業(yè)的多元改變。但在職業(yè)教育領(lǐng)域中，對(duì)于人工智能應(yīng)用的研究特別是人工智能對(duì)學(xué)習(xí)影響的研究是很匱乏的，這不能說不是一種遺憾。

（一）人工智能對(duì)職業(yè)教育的影響

1.人工智能促進(jìn)了教育教學(xué)的變革?！叭斯ぶ悄?職業(yè)教育”的融合，推動(dòng)未來職業(yè)教育新生態(tài)的產(chǎn)生，基于人工智能的職業(yè)專業(yè)課教學(xué)有助于引領(lǐng)職業(yè)教育教學(xué)變革[1]。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，人工智能的應(yīng)用場景也開始增多，特別是深度學(xué)習(xí)算法在語音和視覺識(shí)別上實(shí)現(xiàn)了巨大的突破[2]。2017年7月，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出：“開展智能校園建設(shè)，推動(dòng)人工智能在教學(xué)、管理、資源建設(shè)等全流程應(yīng)用。開發(fā)立體綜合教學(xué)場、基于大數(shù)據(jù)智能的在線學(xué)習(xí)教育平臺(tái)?！痹谠薪逃夹g(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算等前沿技術(shù)，針對(duì)不同的學(xué)生，依據(jù)其不同的知識(shí)背景和個(gè)人成長史進(jìn)行差異化教學(xué)，持續(xù)收集一系列的反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)開發(fā)相應(yīng)的課程，可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)事半功倍。

2.人工智能豐富了教育教學(xué)方式。2019年，聯(lián)合國教科文組織在《教育中的人工智能：可持續(xù)發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)》工作報(bào)告中提出，為人工智能教育時(shí)代做好準(zhǔn)備的兩個(gè)途徑是：構(gòu)建面向數(shù)字化和人工智能賦能世界的課程，通過后期教育和培訓(xùn)增強(qiáng)人工智能能力。人工智能與教育的融合具體集中體現(xiàn)在智能教學(xué)系統(tǒng)（ITS）、智能代理（Agent）技術(shù)的教育、智能答疑系統(tǒng)開發(fā)和智能化教育決策支持系統(tǒng)開發(fā)等方面。鑒于目前我國在新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃中對(duì)技術(shù)規(guī)劃的重視，以及在人工智能理論研究和教育教學(xué)實(shí)踐方面仍存在提升的空間，可以逐步建立起以學(xué)習(xí)者為中心的教育環(huán)境，提供精準(zhǔn)推送的教育服務(wù)，實(shí)現(xiàn)日常教育和終身教育定制化。要重視人工智能技術(shù)在專業(yè)課程課件中的應(yīng)用，豐富課件特色，收集學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，同時(shí)在碎片化學(xué)習(xí)、人機(jī)交互等教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，可以依靠聲音、手勢、腦電波等智能交互模式，使得教育教學(xué)的方式更加豐富、更加多元。

3.人工智能沖擊著職業(yè)教育的形態(tài)。人工智能教育一般包括三個(gè)層次：淺層（計(jì)算智能+教育）、中層（感知智能+教育）和較深層（特定領(lǐng)域認(rèn)知智能+教育）[3]。順應(yīng)人工智能時(shí)代的浪潮，基于新興技術(shù)的職業(yè)教育形態(tài)勢在必行，人工智能背景下職業(yè)教育形態(tài)體現(xiàn)出融合、創(chuàng)新、跨界、終身化的新特征[4]。通過人工智能技術(shù)自動(dòng)采集學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)時(shí)的情緒變化等數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能技術(shù)與自學(xué)環(huán)境的全面融入和發(fā)展，為學(xué)習(xí)者推送適合其學(xué)習(xí)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的個(gè)性化。大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析、學(xué)習(xí)行為分析、學(xué)習(xí)過程分析等人工智能技術(shù)，也可以幫助教師時(shí)刻掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，優(yōu)化教學(xué)進(jìn)程。如果將人工智能交互技術(shù)引入專業(yè)教學(xué)課件資源制作與建設(shè)，學(xué)生就有可能實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—用”的全方位體驗(yàn)，提升學(xué)習(xí)效率。

（二）職業(yè)教育應(yīng)對(duì)人工智能存在的問題

人工智能的核心系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)，借助計(jì)算機(jī)對(duì)人類思維活動(dòng)進(jìn)行模擬，其中也包含信息學(xué)、語言學(xué)、心理學(xué)等各學(xué)科內(nèi)容，具有很強(qiáng)的綜合性與前沿性，因此，對(duì)人工智能的研究具有極大的挑戰(zhàn)性。目前，人工智能運(yùn)用于教學(xué)的大多是教育機(jī)器人、教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)軟件、教學(xué)工具、智能虛擬助手等等。在職業(yè)教育的相關(guān)課件資源建設(shè)上，企業(yè)更多的是開發(fā)供教師課件制作和使用的平臺(tái)，主要是用來教、測、評(píng)，無論硬件設(shè)備還是軟件開發(fā)，離人工智能技術(shù)的全面應(yīng)用相距還較遠(yuǎn)。例如在設(shè)備中，沒有融入傳感器等硬件功能，在課件開發(fā)中，大數(shù)據(jù)、語音識(shí)別、人臉識(shí)別等技術(shù)也沒有普及推廣。

教師也很少積極主動(dòng)采用人工智能技術(shù)對(duì)接職業(yè)教育專業(yè)課件的開發(fā)。究其原因，一是人工智能技術(shù)成熟時(shí)間較短。其概念雖然較早被提出，但核心技術(shù)近幾年才開始發(fā)展與成熟，對(duì)職業(yè)教育適用人工智能技術(shù)的研究更是薄弱。二是人工智能技術(shù)難度較高。人工智能技術(shù)的運(yùn)用需要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和較為廣闊的知識(shí)視野，這令一些教師望而生畏，心有余而力不足，很難積極主動(dòng)地將之運(yùn)用到課程課件的開發(fā)上。三是人工智能技術(shù)的相關(guān)專業(yè)人才較少。人工智能應(yīng)用領(lǐng)域較廣，各行各業(yè)都需大量的人才，教育行業(yè)的人工智能技術(shù)不一定能立即產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，所以這方面的人才短缺，不足以支撐職業(yè)教育教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的發(fā)展需求。

二、基于人工智能的“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程課件開發(fā)

（一）學(xué)情分析及課程特點(diǎn)

五年制高等職業(yè)技術(shù)教育是現(xiàn)代職業(yè)教育體系的重要組成部分。“機(jī)械制造基礎(chǔ)”是五年制高職數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)開設(shè)的一門含專業(yè)基礎(chǔ)理論、實(shí)踐的機(jī)械專業(yè)課程，內(nèi)容包括毛坯制造工藝、切削加工工藝和機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂等等，重在培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握機(jī)械制造工藝方法和工藝過程的技術(shù)。對(duì)于這一門通用的專業(yè)基礎(chǔ)課，筆者所在的學(xué)校努力變革傳統(tǒng)教學(xué)模式，著重培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，通過人工智能技術(shù)在本課程課件制作中的多元化應(yīng)用，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握分析生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、毛坯制造、零件加工、裝配和試驗(yàn)以及產(chǎn)品檢測等基本技能，產(chǎn)生了良好的教學(xué)效果。

（二）課件的設(shè)計(jì)與開發(fā)

課程是創(chuàng)新教育的核心內(nèi)容，是實(shí)施培養(yǎng)目標(biāo)的施工藍(lán)圖，是組織教育教學(xué)活動(dòng)最主要的依據(jù)。要建設(shè)基于人工智能的大融合課程，助力學(xué)生養(yǎng)成真正的學(xué)習(xí)思維[5]。筆者所在學(xué)校根據(jù)教學(xué)安排和學(xué)生的實(shí)際情況，充分合理運(yùn)用校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地和企業(yè)生產(chǎn)場所來組織和實(shí)施有效的理實(shí)一體化教學(xué)。學(xué)校將人工智能技術(shù)運(yùn)用到“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程中，以主題式探索為主要教學(xué)模式，形成立體的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。開發(fā)的課件依據(jù)教學(xué)大綱的要求，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。

以“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程中的“特種鑄造”（具體見表1）知識(shí)點(diǎn)為例，從智能教學(xué)系統(tǒng)（ITS）、智能代理（Agent）技術(shù)的教育、智能答疑系統(tǒng)開發(fā)和智能化教育決策支持系統(tǒng)開發(fā)等四個(gè)方面嘗試對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體見圖1。

為了達(dá)到人工智能技術(shù)與“機(jī)械制造基礎(chǔ)”專業(yè)課件開發(fā)技術(shù)的優(yōu)化對(duì)接，筆者首先以課件制作理論研究為起點(diǎn)，提升課件制作理論認(rèn)知水平，確保課件開發(fā)的科學(xué)性、專業(yè)性。在掌握課件制作理論的基礎(chǔ)上，用人工智能技術(shù)助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)基于專業(yè)課程的自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，以分析調(diào)研當(dāng)前應(yīng)用平臺(tái)人工智能應(yīng)用狀況為突破口，關(guān)注應(yīng)用平臺(tái)的研究現(xiàn)狀以及值得學(xué)習(xí)借鑒的技術(shù)，為課件開發(fā)提供保障。其次，制訂課件開發(fā)實(shí)施方案，梳理課件開發(fā)內(nèi)容，確定課件開發(fā)路徑，進(jìn)行人工智能類專業(yè)教學(xué)課件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及課程的校本實(shí)施。再次，將這些課件應(yīng)用到課堂教學(xué)或線下學(xué)習(xí)中，并不斷加以完善，通過大數(shù)據(jù)等手段了解研究實(shí)效，改進(jìn)課件開發(fā)的不足之處。最后，總結(jié)提煉成果，制作系統(tǒng)化人工智能教學(xué)軟件，進(jìn)行無邊界的智能學(xué)習(xí)。

三、人工智能背景下的專業(yè)課程課件開發(fā)策略

傳統(tǒng)教育模式已無法滿足當(dāng)今職業(yè)教育發(fā)展的需求，必須實(shí)施職業(yè)教育資源的優(yōu)化整合，課程課件內(nèi)容要進(jìn)行適度超前設(shè)計(jì)，基于人工智能的專業(yè)課程課件開發(fā)勢在必行。

（一）加強(qiáng)職業(yè)教育實(shí)用人工智能理論研究

就目前人工智能領(lǐng)域而言，職業(yè)教育資源網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與集成分布式智能系統(tǒng)是研究的重點(diǎn)[6]。人工智能的技術(shù)體系主要分為自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)交互以及圖像識(shí)別等四個(gè)方面，作為課程課件開發(fā)者，除了掌握智能教學(xué)系統(tǒng) （ITS）、智能代理（Agent）技術(shù)的教育、智能答疑系統(tǒng)開發(fā)和智能化教育決策支持系統(tǒng)開發(fā)等人工智能技術(shù)以外，還應(yīng)掌握教學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)、教學(xué)自動(dòng)測評(píng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)相關(guān)理論，注重職業(yè)教育的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新，加強(qiáng)職業(yè)教育實(shí)用人工智能技術(shù)基礎(chǔ)理論研究。

（二）積極構(gòu)建人工智能課程課件開發(fā)流程

雖然人工智能的計(jì)算能力遠(yuǎn)超于人類，但在創(chuàng)造力、藝術(shù)表現(xiàn)力、想象力、談判能力、與人的溝通能力等方面，人工智能遠(yuǎn)不及人類[7]。這就需要課程開發(fā)者不僅具備熟練運(yùn)用人工智能技術(shù)的能力，還應(yīng)該具備扎實(shí)的專業(yè)課程制作能力。要對(duì)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行分解，制訂人工智能下專業(yè)課程課件的開發(fā)方案，制作課件并應(yīng)用于課堂教學(xué)實(shí)踐，跟蹤分析學(xué)生的反饋，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，修正課件開發(fā)中可能存在的不足。

（三）校企共建人工智能課程課件教學(xué)資源

五年制高職培養(yǎng)的是能夠適應(yīng)工作場合的高質(zhì)量技能型人才，基于人工智能技術(shù)背景下的教育教學(xué)變革有利于打破人才培養(yǎng)的壁壘。因此，數(shù)控技術(shù)專業(yè)“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課件的開發(fā)更需要校企合作，共同構(gòu)建人工智能課程課件的教學(xué)資源。要充分應(yīng)用人工智能技術(shù)，幫助學(xué)生在課堂、實(shí)訓(xùn)室、頂崗實(shí)習(xí)較好地適應(yīng)各類學(xué)習(xí)方式。學(xué)校要積極推進(jìn)智慧校園建設(shè)，搭建智慧化的教學(xué)評(píng)價(jià)和教學(xué)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源推送智能化，學(xué)生學(xué)習(xí)成果測量自動(dòng)化，并建立健全與之相適應(yīng)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系和學(xué)生學(xué)習(xí)成果認(rèn)定機(jī)制[8]。企業(yè)與學(xué)校要及時(shí)調(diào)整人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)內(nèi)容和培養(yǎng)方式，共同開發(fā)教學(xué)資源，在五年制人才培養(yǎng)方案基礎(chǔ)上合理優(yōu)化專業(yè)設(shè)置，為開發(fā)人工智能課程課件提供必要的條件。

人工智能技術(shù)正在改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，對(duì)職業(yè)教育更是提出了挑戰(zhàn)，同時(shí)也帶來了機(jī)遇。作為教育工作者，我們要意識(shí)到職業(yè)教育正在面對(duì)人工智能時(shí)代的變革，需要從教育理念、教育制度、教學(xué)形式、教學(xué)組織、教學(xué)評(píng)價(jià)反饋等方面做好對(duì)接、轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新。要積極推動(dòng)課程課件開發(fā)的自動(dòng)化、智能化、智慧化，結(jié)合所教學(xué)科的課程特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容、方式等，加強(qiáng)人工智能的理論研究，努力熟悉課件開發(fā)流程，熟練運(yùn)用人工智能教學(xué)資源。

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責(zé)任編輯：華軒