杜 莎
自貢廣播電視大學(xué)
人們的物質(zhì)生活水平的提高和人類精神文明的發(fā)展,都離不開科技的進(jìn)步。在這個日新月異的新時代,人工智能技術(shù)日趨成熟,推動社會各行業(yè)不斷改革創(chuàng)新。目前為止,對人工智能的定義還眾說紛紜,但核心理念相同:人工智能是能夠提升人們工作效率,能夠代替人們從事繁瑣的勞動,讓人們做更有價值、更有創(chuàng)造性的事情的一門技術(shù)科學(xué)。人工智能是一門交叉學(xué)科,涵蓋了計算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、腦神經(jīng)學(xué)、社會科學(xué)等諸多領(lǐng)域,是語音識別、圖像處理、信息檢索等多種技術(shù)的集合。人們希望通過對人工智能的研究,能將它用于模擬和擴(kuò)展人的智能,輔助甚至代替人們實現(xiàn)多種功能,包括識別、認(rèn)知、分析、決策等等。
目前,人工智能已初步應(yīng)用于教育領(lǐng)域,例如,外語學(xué)習(xí)app 中,應(yīng)用到了人工智能語言的評測以及識別;智慧課堂中,利用人工智能技術(shù)可以實現(xiàn)人臉識別、交互識別,手寫板筆記等技術(shù)。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,人工智能技術(shù)將成教育領(lǐng)域的主流。
開放教育是我國成人教育的重要組成部分,隨著當(dāng)今科技快速發(fā)展,工科專業(yè)技術(shù)人才的需求不斷增大,為開放教育工科專業(yè)發(fā)展提供了極好的機(jī)遇。由于工科專業(yè)的特殊性,在開放教育工科專業(yè)中開展實踐教學(xué),可以更好地培養(yǎng)工科學(xué)生的實踐探究能力和創(chuàng)新能力,提高學(xué)生對專業(yè)知識的應(yīng)用能力,有效地提高工科學(xué)生的綜合素質(zhì),為社會培養(yǎng)具有一定專業(yè)實踐技能的工科人才,工科實踐教學(xué)的重要性日趨明顯。但是,開放教育工科教學(xué)需要在有限的課時內(nèi)同時完成理論教學(xué)和實踐任務(wù),仍然面臨許多困難,主要存在以下教學(xué)難點:
開放教育招收的學(xué)生主要是有學(xué)歷提升需求的社會在職人員,相較于全日制高等院校學(xué)生,面授課時較短,平均每周3-4 學(xué)時,同時在職人員由于工學(xué)矛盾、家庭負(fù)擔(dān)等客觀原因,往往存在面授課請假、缺課等現(xiàn)象,參加面授課的時間有限。雖然在課后學(xué)生可以對照教材對理論知識進(jìn)行學(xué)習(xí),但是由于缺乏實踐培訓(xùn),學(xué)生并不能完全掌握并應(yīng)用到實際工作中。這種學(xué)習(xí)模式并不能使學(xué)生的能力得到真正的提高,同時由于工科知識層次分明、邏輯性強(qiáng)的特點,也給后續(xù)的學(xué)習(xí)造成了極大的困難。
現(xiàn)行的開放教育工科專業(yè)資源內(nèi)容比較陳舊,主要分為文字教材和網(wǎng)上資源兩個部分。文字教材對課程所包含的主要內(nèi)容、基礎(chǔ)知識、實驗任務(wù)及學(xué)習(xí)參考資料等進(jìn)行了描述。每周面授課上主要針對文字教材的重點進(jìn)行理論講解,但仍然主要是“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式,學(xué)生被動接收老師所講的知識,不能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,教學(xué)效果不明顯。國家開放大學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)為每一個學(xué)生建立了學(xué)習(xí)空間,每學(xué)期的課程都可以在學(xué)習(xí)空間內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)空間內(nèi)的資源以文字或視頻為主,不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生自主學(xué)習(xí)參與度不高。雖然歷經(jīng)多次教學(xué)改革,工科教師在授課過程中將PPT 講授、微課等多媒體教學(xué)方式融入課堂,也加入了一些實踐案例講解、紀(jì)錄片播放等教學(xué)環(huán)節(jié),但只注重理論教學(xué)環(huán)節(jié),但卻忽略了對學(xué)生實踐探究能力的培養(yǎng),實踐教學(xué)效果不顯著。
工科專業(yè)課程普遍具有很強(qiáng)的綜合實踐能力,這要求擔(dān)任實踐教學(xué)的教師既要有扎實的基礎(chǔ)理論及相關(guān)專業(yè)知識,還要有豐富的實踐經(jīng)驗。但目前,工科教學(xué)教師長期脫節(jié)于社會生產(chǎn)第一線,缺乏實踐工作經(jīng)歷,普遍動手能力差,不能將理論與實踐充分結(jié)合起來,從而阻礙了工科教育教學(xué)質(zhì)量的提高,培養(yǎng)的學(xué)生空懂理論,缺乏實踐經(jīng)驗,制約了學(xué)生專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)的提高。
開放教育沒有和企業(yè)建立長期的、穩(wěn)定的、互惠互利的合作機(jī)制,學(xué)校希望和企業(yè)合作,解決學(xué)生短期的實習(xí)問題,而企業(yè)希望吸引優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入企業(yè),長期為企業(yè)服務(wù),校企雙方難以對校企合作的目標(biāo)達(dá)成一致,校企合作的平臺機(jī)制建設(shè)難以真正落到實處,校企合作流于形式。
目前開放教育工科專業(yè)教學(xué)規(guī)則中制定了專門的實踐課程,但在當(dāng)前實踐教學(xué)中,學(xué)生要么只是單純地按照教學(xué)步驟完成實踐任務(wù),要么是由學(xué)生自行聯(lián)系企業(yè)進(jìn)行相關(guān)實踐。課程實踐考核大多都是要求學(xué)生根據(jù)實踐課程要求提交實踐任務(wù)報告用于評價。評價方式較為單一,不能真正的提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。
人工智能與工科實踐教學(xué)相結(jié)合可以使未來的工科實踐教學(xué)發(fā)生革命性的變化。學(xué)生在“動手做”這一環(huán)節(jié)將理論與實踐充分結(jié)合,使學(xué)生不僅掌握理論知識,更會運用與實踐,提高學(xué)生的綜合能力,促進(jìn)教育質(zhì)量的提升,有助于培養(yǎng)當(dāng)今社會所需要的實踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的人才。
只有在充分了解學(xué)生的基礎(chǔ)上,才能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和學(xué)習(xí)需求,制定出適合針對學(xué)生特點的個性化學(xué)習(xí)方案。利用大數(shù)據(jù)對學(xué)生信息進(jìn)行深度挖掘,準(zhǔn)確描繪學(xué)生畫像,為老師的面授課備課提供科學(xué)依據(jù),采取有效的措施,查漏補(bǔ)缺,提高學(xué)生成績。無論是備課、上課,還是課后完善,都能夠做到有條不紊,提升課堂教學(xué)效率。根據(jù)分析結(jié)果,在學(xué)生個人網(wǎng)上學(xué)習(xí)空間制定個性化學(xué)習(xí)計劃,充分利用學(xué)生的碎片化學(xué)習(xí)時間進(jìn)行學(xué)習(xí),做到教學(xué)講解個性化;還可以在一個學(xué)習(xí)周期后對學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新,構(gòu)建和優(yōu)化學(xué)習(xí)內(nèi)容,自動調(diào)整學(xué)習(xí)計劃,幫助學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容,學(xué)生因此會更加受益,從而實現(xiàn)最輕松、最高效的學(xué)習(xí)。
針對在職工科專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo),開放教育應(yīng)該選取合適的教學(xué)資源,加大實踐性環(huán)節(jié)教學(xué)資源的開發(fā)力度,提高學(xué)生的實踐能力。工科教師應(yīng)合理規(guī)劃理論、實踐兩部分的時間,將原來的理論基礎(chǔ)課和實踐內(nèi)容模塊進(jìn)行課程重構(gòu),對現(xiàn)有教材進(jìn)行優(yōu)化整合,合理設(shè)計各部分的教學(xué)內(nèi)容。同時,針對相應(yīng)知識點設(shè)置模擬實踐內(nèi)容,實踐內(nèi)容應(yīng)該盡量接近實際,前后銜接緊密,內(nèi)容完整,保證過程的連續(xù)完整。在實踐操作演示階段,利用人工智能技術(shù)虛擬軟件隨時隨地展示實踐過程,更加生動、形象、直觀,不需要在虛擬和現(xiàn)實之間進(jìn)行切換,實現(xiàn)沉浸式教學(xué),從而節(jié)省了大量實踐演示準(zhǔn)備時間,有助于教師知識講解與學(xué)生知識理解,提高了教學(xué)的效率。
為適應(yīng)現(xiàn)階段培養(yǎng)具有創(chuàng)新性和實踐性的工科專業(yè)人員的需要,首先必須加強(qiáng)師資隊伍建設(shè),在提高專業(yè)教師的理論素養(yǎng)的基礎(chǔ)上,還要注重培養(yǎng)教師的教學(xué)能力,為人才培養(yǎng)提供師資保障??梢圆扇 罢堖M(jìn)來,走出去”的策略,這需要學(xué)校和教師的共同努力:學(xué)校應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)校企合作,邀請企業(yè)一線工科專業(yè)技術(shù)人員到校指導(dǎo);另一方面,教師應(yīng)當(dāng)積極參加相應(yīng)的培訓(xùn)活動,進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行實踐,真正參與到企業(yè)一線工作中,有助于教師不斷完善模擬實踐教學(xué)環(huán)節(jié),提升教學(xué)水平和效果,實現(xiàn)教學(xué)相長。
當(dāng)代人工智能技術(shù)已日趨成熟,學(xué)??梢越⒐た茖嵺`模擬“云實驗室”。運用AR 增強(qiáng)現(xiàn)實和VR 虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善學(xué)校實驗環(huán)境,為師生提供一個虛擬的實踐空間,實驗現(xiàn)象應(yīng)與真實現(xiàn)象一樣,使學(xué)生直接在虛擬場景里熟悉各種實踐操作流程,可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實踐探究能力,同時提高學(xué)生的邏輯思維能力,增強(qiáng)學(xué)生體驗感,幫助學(xué)生盡快將理論運用于實際。學(xué)生還可以自主的進(jìn)行實驗方案設(shè)計,動手操作整個實驗過程,加深對實踐操作的認(rèn)識。同時虛擬實踐實驗室可以重復(fù)操作,教師及學(xué)生可以進(jìn)行多次實踐操作,做到理論與實踐相結(jié)合,提高學(xué)生的實際工作能力。
依托人工智能為基礎(chǔ)的智能評測系統(tǒng)能夠顯著提升教學(xué)效率,提高學(xué)生的成績。大數(shù)據(jù)能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行智能歸納,智能組題,模擬各種現(xiàn)實場景,借助多元化考核內(nèi)容,針對性地對學(xué)生進(jìn)行考核;整合分析學(xué)生評測結(jié)果,準(zhǔn)確了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度,歸納易錯知識點,推送相關(guān)習(xí)題進(jìn)行強(qiáng)化練習(xí),查漏補(bǔ)缺。
利用人工智能對學(xué)生實踐內(nèi)容進(jìn)行評價過程中,不僅僅應(yīng)對學(xué)生的實踐完成情況進(jìn)行考核,還應(yīng)對學(xué)生在實踐過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力以及解決問題的能力進(jìn)行評價,具體可以考核學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)時間、利用“云實驗室”模擬練習(xí)時間、網(wǎng)上論壇討論和發(fā)帖情況等。通過智能分析可以促使學(xué)生清楚地認(rèn)識自身學(xué)習(xí)的不足,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性,并督促學(xué)生及時改進(jìn),從而促使學(xué)生在理論和實踐中提升實際操作能力。
利用人工智能協(xié)助工科實踐教學(xué)尚處于萌芽階段,仍然面臨不少困難與挑戰(zhàn),需要發(fā)揮開放教育、教師和企業(yè)的協(xié)同作用,融入人工智能現(xiàn)代技術(shù),為學(xué)生制定個性化學(xué)習(xí)計劃,構(gòu)建規(guī)范教學(xué)體系,加快教師隊伍建設(shè),優(yōu)化模擬實驗環(huán)境,組建多元化考核內(nèi)容,運用多樣化評價方式等多種策略,在提升開放教育工科教學(xué)質(zhì)量的同時提高學(xué)生的綜合能力,培養(yǎng)出符合現(xiàn)代社會需求的實踐性和創(chuàng)新型人才。