人工智能在職業(yè)教育中的應(yīng)用

呂慧慧

（寧波大學(xué) 教師教育學(xué)院，浙江 寧波 315211）

2021年，教育部發(fā)布的《關(guān)于實(shí)施第二批人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)行動(dòng)試點(diǎn)工作的通知》中明確指出，要深入推進(jìn)人工智能等新技術(shù)與教師隊(duì)伍建設(shè)的融合，推動(dòng)教師主動(dòng)適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開展教育教學(xué)。人工智能是模仿智能生物行為［1］，感知、識(shí)別、學(xué)習(xí)、反應(yīng)和解決問題的機(jī)器［2］，是人們使用機(jī)器模擬人類和其他生物的自然智能［3］。“人工智能+教育”不斷融合、創(chuàng)新與發(fā)展，為職業(yè)教育課堂教學(xué)改革提供了技術(shù)支持，為課堂教學(xué)革命賦予新動(dòng)能。［4］

目前關(guān)于人工智能教育應(yīng)用的研究主要集中于探究人工智能教育應(yīng)用建設(shè)與落地的技術(shù)領(lǐng)域、模式領(lǐng)域和實(shí)踐領(lǐng)域［5］，對(duì)人工智能技術(shù)恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用到課堂中，提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效果的研究亟待發(fā)展。事實(shí)上，人工智能在職業(yè)教育中已開始積極推進(jìn)，涌現(xiàn)了一批優(yōu)秀的教學(xué)案例，值得分析借鑒與推廣。基于此，本文采用案例研究的方法，收集近三年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)作品，對(duì)其中應(yīng)用人工智能技術(shù)的教學(xué)案例進(jìn)行分析，歸納職業(yè)教育中人工智能教學(xué)應(yīng)用的主要場(chǎng)景，著重挖掘職業(yè)院校在教學(xué)中應(yīng)用人工智能技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，提出將人工智能技術(shù)恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用到職業(yè)教育中的策略與建議。

一、人工智能在職業(yè)教育中的應(yīng)用

本文采用案例研究法，對(duì)近三年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽中職一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)作品進(jìn)行案例分析，結(jié)果顯示職業(yè)教育中教師在教學(xué)過程中主要將人工智能技術(shù)用于自動(dòng)化測(cè)評(píng)與反饋、沉浸式學(xué)習(xí)、游戲化環(huán)境下的人機(jī)互動(dòng)與反饋等方面。

（一）課前學(xué)生預(yù)習(xí)及課中知識(shí)練習(xí)的自動(dòng)化測(cè)評(píng)與反饋

在所分析的案例中，教師借助智能教學(xué)平臺(tái)輔助教學(xué)的案例最多。智能教學(xué)平臺(tái)包含自然語言處理、語音識(shí)別等多種技術(shù)，相關(guān)平臺(tái)有理、虛、實(shí)一體網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)、智慧教學(xué)云平臺(tái)、云班課等。自然語言處理技術(shù)能夠理解學(xué)習(xí)者的語言，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在機(jī)器翻譯、作文評(píng)價(jià)與批改、智能問答與人機(jī)交互等方面。［6］語音識(shí)別技術(shù)能夠準(zhǔn)確識(shí)別學(xué)習(xí)者的語音信息，對(duì)其進(jìn)行測(cè)評(píng)并給出修正意見，有助于提升學(xué)習(xí)者的語言表達(dá)能力。因此，智能教學(xué)平臺(tái)不僅可以支持學(xué)習(xí)者的課前預(yù)習(xí)活動(dòng)，而且可以在課中輔助學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行練習(xí)和測(cè)評(píng)，幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整課堂設(shè)計(jì)。智能教學(xué)平臺(tái)融合機(jī)器智能和教師智慧，取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的最優(yōu)化。

理、虛、實(shí)一體網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)、智慧教學(xué)云平臺(tái)等具有數(shù)據(jù)分析與反饋功能，能夠?qū)崟r(shí)評(píng)價(jià)并反饋學(xué)生的作業(yè)情況，生成班級(jí)學(xué)情分析圖，有助于教師及時(shí)準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。在教學(xué)中，此類平臺(tái)一般應(yīng)用于課前或課中。教師在課前布置與課內(nèi)知識(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)的個(gè)人或小組學(xué)習(xí)任務(wù)，如學(xué)習(xí)視頻、虛擬操作與實(shí)驗(yàn)練習(xí)、課前調(diào)查等，學(xué)生完成任務(wù)并提交，平臺(tái)反饋課前學(xué)習(xí)參與度、個(gè)人與班級(jí)答題錯(cuò)誤率、整體預(yù)習(xí)結(jié)果分析等。教師通過平臺(tái)反饋數(shù)據(jù)，了解學(xué)生課前預(yù)習(xí)中的共同難點(diǎn)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)課堂教學(xué)活動(dòng)。在課中，智能教學(xué)平臺(tái)作為學(xué)生的學(xué)習(xí)效果檢測(cè)工具，幫助學(xué)生了解知識(shí)掌握情況，調(diào)整學(xué)習(xí)節(jié)奏。同時(shí)平臺(tái)還可作為教學(xué)內(nèi)容分析工具，幫助教師針對(duì)性地講解重難點(diǎn)知識(shí)，提高教學(xué)效率。

（二）課前、課中、課后的沉浸式學(xué)習(xí)

在所分析的案例中，教師借助智能仿真軟件進(jìn)行沉浸式教學(xué)的約占三分之一。智能仿真軟件包含虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、圖像識(shí)別等多種技術(shù)，相關(guān)平臺(tái)有NB物理實(shí)驗(yàn)、3D環(huán)物軟件、中國(guó)化學(xué)助學(xué)平臺(tái)等。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種通過三維視覺和聽覺模擬為用戶提供身臨其境的體驗(yàn)的智能技術(shù)。［7］增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種將現(xiàn)實(shí)與虛擬世界相結(jié)合的技術(shù)。相關(guān)研究表明，虛擬現(xiàn)實(shí)是人工智能領(lǐng)域的技術(shù)集成結(jié)晶，是近幾年人工智能教育應(yīng)用創(chuàng)新研究領(lǐng)域使用最多的技術(shù)。［8］虛擬現(xiàn)實(shí)和人工智能相結(jié)合可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)并促進(jìn)學(xué)生與知識(shí)的交互。［9］人工智能的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)可以提供沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境， 使學(xué)生在虛擬情境中體驗(yàn)真實(shí)［10］；人工智能的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)可以生成視覺反饋，并通過可視化和沉浸式技術(shù)豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有利于學(xué)生深入理解知識(shí)。［11］此外，在沉浸虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中對(duì)學(xué)習(xí)者過程性數(shù)據(jù)全面采集與記錄，能夠模擬個(gè)性化交互，構(gòu)建面向個(gè)體的智能學(xué)習(xí)空間。［12］因此，學(xué)生利用智能仿真軟件進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)既可以加深對(duì)知識(shí)的理解、增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，還可以減少操作不當(dāng)帶來的危險(xiǎn)，適用于自動(dòng)化、機(jī)電、物理等實(shí)操性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)系數(shù)高的專業(yè)。

NB物理實(shí)驗(yàn)、3D環(huán)物軟件、中國(guó)化學(xué)助學(xué)平臺(tái)等具有智能仿真功能。智能仿真軟件對(duì)真實(shí)世界模擬，學(xué)生在虛擬世界中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，不僅可以讓學(xué)生沉浸其中，有身臨其境的感覺，還可以避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)。在教學(xué)中，此類平臺(tái)一般應(yīng)用于課前、課中和課后。在課前，教師讓學(xué)生利用虛擬仿真軟件完成預(yù)習(xí)任務(wù)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)習(xí)新知識(shí)奠定基礎(chǔ)。如汽車運(yùn)用與維修專業(yè)的教師讓學(xué)生在課前完成制動(dòng)器的虛擬操作與實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)任務(wù)，為課堂上學(xué)習(xí)汽車盤式制動(dòng)器的拆裝與檢測(cè)奠定了基礎(chǔ)。在課中，主要有兩種用途。一是知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，即利用智能仿真軟件來學(xué)習(xí)新知識(shí)。如數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)萬能角度尺的內(nèi)容時(shí)，學(xué)生個(gè)體先利用AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）掃描認(rèn)識(shí)萬能角度尺的結(jié)構(gòu)，在智能虛擬世界中可以對(duì)萬能尺進(jìn)行拆裝活動(dòng)，以對(duì)萬能尺結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面認(rèn)識(shí)。二是強(qiáng)化所學(xué)的知識(shí)。如護(hù)理專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)了臀大肌肌內(nèi)注射定位的理論知識(shí)和操作要點(diǎn)后，教師讓學(xué)生借助智能仿真軟件進(jìn)行連線法和十字定位法的實(shí)踐操作，強(qiáng)化對(duì)臀大肌肌內(nèi)注射定位相關(guān)知識(shí)的深刻領(lǐng)會(huì)；物業(yè)管理專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)了生活水泵的電氣控制基本操作步驟后，借助學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行接線圖的虛擬仿真操作練習(xí)；化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)甲烷（探究氟利昂合成奧秘）的化學(xué)反應(yīng)時(shí)，教師讓學(xué)生使用中國(guó)化學(xué)助學(xué)軟件探究甲烷和氯氣的微觀反應(yīng)機(jī)理，搭建兩種物質(zhì)反應(yīng)的微觀模型。這不僅可以使學(xué)生在虛擬環(huán)境中感受真實(shí)，強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)，還可以避免在現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。在課后，主要是讓學(xué)生利用智能仿真軟件開展探索活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)精神。如物理、化學(xué)、機(jī)電技術(shù)等專業(yè)的作業(yè)大多與實(shí)踐操作相關(guān)，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境較難搭建，智能仿真軟件可以很好地解決這一難題。

（三）游戲化環(huán)境下的人機(jī)互動(dòng)與反饋

在所分析的案例中，含有游戲化環(huán)境下的人機(jī)互動(dòng)與反饋的案例較少。游戲化是指使用娛樂活動(dòng)之外的基于游戲的概念和技術(shù)來提高參與者的積極性和實(shí)踐效果。［13］學(xué)習(xí)平臺(tái)增添游戲元素可以提高學(xué)生的課堂參與度，使更多的學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。［14］游戲化的教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，在娛樂活動(dòng)中完成教學(xué)任務(wù)，在游戲化的學(xué)習(xí)氛圍中提高教學(xué)效果。研究表明，如何將人工智能技術(shù)更深入地嵌入游戲化學(xué)習(xí)中受到越來越多研究者的關(guān)注。［15］

H5游戲、虛擬仿真平臺(tái)等可以實(shí)現(xiàn)游戲化環(huán)境下的人機(jī)互動(dòng)與反饋。支持人工智能的游戲化平臺(tái)不僅可以提高學(xué)生的參與度和積極性，還可以向教師提供有效反饋，幫助教師優(yōu)化和設(shè)計(jì)課程。［16］在教學(xué)中，游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)一般應(yīng)用于課堂學(xué)習(xí)效果的檢測(cè)與知識(shí)內(nèi)容的強(qiáng)化。課堂學(xué)習(xí)知識(shí)主要分為事實(shí)性知識(shí)和操作性知識(shí)。對(duì)于事實(shí)性知識(shí)，教師在學(xué)生學(xué)習(xí)課堂教學(xué)基礎(chǔ)理論后，組織學(xué)生利用游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)強(qiáng)化練習(xí)，這不僅可以深化學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，還可以增添課堂教學(xué)的趣味性。

二、策略與建議

通過對(duì)全國(guó)職業(yè)院校技能大賽一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)作品的案例分析，筆者提出以下三條建議，以期對(duì)促進(jìn)職業(yè)院校教師利用人工智能輔助教學(xué)有所幫助。

（一）職業(yè)院校教師要轉(zhuǎn)變觀念，提升人工智能的技術(shù)接受度

在案例分析過程中發(fā)現(xiàn)，部分職業(yè)院校教師依然習(xí)慣采用傳統(tǒng)的授課方式，這無疑浪費(fèi)了很多課堂教學(xué)時(shí)間。人工智能的最大技術(shù)特點(diǎn)是可以不厭其煩地重復(fù)性勞動(dòng)，這減輕了教師的工作負(fù)擔(dān)，使教師有更多的時(shí)間優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，關(guān)心學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。因此，教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變觀念，把簡(jiǎn)單重復(fù)性的工作交給智能技術(shù)，著重培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力、優(yōu)秀道德品質(zhì)以及濃厚家國(guó)情懷。

職業(yè)院校教師要積極尋求提升人工智能技術(shù)接受度的方法。其一，教師需廣泛了解各種人工智能技術(shù)的平臺(tái)或軟件，尤其是與自己學(xué)科相關(guān)的工具，挖掘其應(yīng)用于教學(xué)中的全部?jī)r(jià)值。人工智能在教育中的應(yīng)用場(chǎng)景可以分成學(xué)習(xí)、教學(xué)和管理三類。［17］案例分析結(jié)果顯示，目前人工智能技術(shù)在教學(xué)場(chǎng)景中使用得最多，多用于學(xué)生課前預(yù)習(xí)及課中知識(shí)練習(xí)的自動(dòng)化測(cè)評(píng)與反饋，在學(xué)習(xí)場(chǎng)景中一般用于幫助學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)，在教學(xué)管理場(chǎng)景中的應(yīng)用較少。人工智能可以幫助教師分層排課、管理班級(jí)，正確挖掘人工智能技術(shù)的價(jià)值是非常有必要的。其二，教師應(yīng)積極觀摩人工智能技術(shù)與教學(xué)融合的優(yōu)秀教學(xué)案例，總結(jié)與反思案例中的方法與技巧，主動(dòng)將其內(nèi)化為自己的知識(shí)。例如，在教學(xué)過程中可將智能技術(shù)用于課前學(xué)生預(yù)習(xí)及課中知識(shí)練習(xí)的自動(dòng)化測(cè)評(píng)與反饋，通過反饋結(jié)果及時(shí)了解學(xué)生的知識(shí)掌握情況并及時(shí)調(diào)整教學(xué)安排；教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助學(xué)生進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)；利用智能游戲調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性等。其三，教師應(yīng)把握好技術(shù)的角色定位，切勿為表現(xiàn)技術(shù)而盲目使用技術(shù)，需通過系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計(jì)將智能技術(shù)融入教學(xué)之中，以充分發(fā)揮智能技術(shù)的教學(xué)功效。

（二）開展人工智能培訓(xùn)，提高人工智能技術(shù)應(yīng)用能力

在案例分析的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，雖然有些職業(yè)院校教師在教學(xué)過程中使用了人工智能技術(shù)，但是卻給人刻意使用的感覺，取得的教學(xué)效果并不理想。因此，提高教師教學(xué)過程中人工智能技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐能力是非常必要的。

職業(yè)院校及相關(guān)教育部門應(yīng)該積極組織開展人工智能的技術(shù)培訓(xùn)，以迅速提升教師人工智能技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用能力。其一，培訓(xùn)應(yīng)該分學(xué)科、分年級(jí)定期開展。由于各學(xué)科、各年級(jí)具有不同的學(xué)科特點(diǎn)及教學(xué)要求，教師在選用人工智能教學(xué)產(chǎn)品時(shí)也有不同的標(biāo)準(zhǔn)，因而可以定期開展以“人工智能教學(xué)產(chǎn)品介紹”為主題的分科課程培訓(xùn)，由專業(yè)的技術(shù)人員介紹人工智能產(chǎn)品，著重展示真實(shí)的教育應(yīng)用案例，并組織一線教師分享產(chǎn)品課堂應(yīng)用體驗(yàn)。其二，在培訓(xùn)中可以組織開展人工智能技術(shù)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。教師與專業(yè)技術(shù)人員配合，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，模擬真實(shí)的課堂情境，設(shè)計(jì)基于人工智能技術(shù)的教學(xué)活動(dòng)，在實(shí)踐中應(yīng)用，在相互交流中領(lǐng)悟智能技術(shù)的特性與要義。其三，在培訓(xùn)中可以開展“人工智能技術(shù)教學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用大賽”等活動(dòng)，“以賽促教、以賽促學(xué)”將有利于激發(fā)教師使用人工智能技術(shù)的興趣和熱情，讓教師接受并主動(dòng)學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)，體會(huì)技術(shù)的教育價(jià)值。

（三）構(gòu)建資源共享的人工智能技術(shù)，擴(kuò)大資源的利用率

在案例分析的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，雖然案例中涌現(xiàn)出很多功能完備、在教學(xué)中具有較好適用性的人工智能平臺(tái)，但是使用這些平臺(tái)往往需要支付高額費(fèi)用，且使用權(quán)僅限于所購買版權(quán)的學(xué)校，這極大降低了教師使用人工智能平臺(tái)的熱情。隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)品琳瑯滿目，這些產(chǎn)品滲透到我們學(xué)習(xí)、工作和生活的方方面面，許多教師面對(duì)豐富的人工智能產(chǎn)品，可能會(huì)不知所措，無法挑選出最適合教學(xué)使用的智能產(chǎn)品。

面對(duì)上述問題，作者認(rèn)為構(gòu)建資源共享的人工智能技術(shù)平臺(tái)、擴(kuò)大資源利用率是一個(gè)可行的方案。其一，政府及教育部門應(yīng)該出臺(tái)相關(guān)的政策措施，鼓勵(lì)相關(guān)部門構(gòu)建資源共享的人工智能技術(shù)平臺(tái)，借鑒我國(guó)慕課平臺(tái)的建設(shè)與運(yùn)維機(jī)制，使人工智能產(chǎn)品可以讓教師和學(xué)生無償下載使用，擴(kuò)大人工智能教學(xué)產(chǎn)品的使用率，從而更好地支持教師的教與學(xué)生的學(xué)。其二，教師、技術(shù)人員、教育管理者等教學(xué)相關(guān)人員應(yīng)該合力搭建一個(gè)資源共享交流社區(qū)，用戶使用智能產(chǎn)品后可以在這個(gè)社區(qū)中發(fā)表產(chǎn)品體驗(yàn)報(bào)告，這不僅可為其他教師在課堂中選擇人工智能技術(shù)時(shí)提供參考，還可為開發(fā)者優(yōu)化改進(jìn)產(chǎn)品功能提供建議。

三、結(jié)語

對(duì)近三年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽中職一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)作品進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，職業(yè)院校教師能夠積極主動(dòng)利用人工智能產(chǎn)品有效開展教育教學(xué)活動(dòng)，且有些教師能夠在課堂中合理使用人工智能提高教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。案例中優(yōu)秀教師借助人工智能技術(shù)授課的經(jīng)驗(yàn)與方法，為其他教師在教學(xué)中使用人工智能輔助教學(xué)提供了參考與借鑒。但是也存在一些問題，案例中涌現(xiàn)出的部分人工智能平臺(tái)需要收費(fèi)使用，有些教師在課堂中使用人工智能產(chǎn)品比較生硬，也有部分教師仍堅(jiān)持傳統(tǒng)的授課觀念。因此，本文提出以下建議：職業(yè)院校教師要轉(zhuǎn)變觀念，提升人工智能的技術(shù)接受度； 職業(yè)院校及相關(guān)教育部門應(yīng)該積極組織開展人工智能的技術(shù)培訓(xùn)，以迅速提升教師對(duì)人工智能技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用能力； 構(gòu)建資源共享的人工智能技術(shù)平臺(tái)，擴(kuò)大資源利用率，以期對(duì)促進(jìn)職業(yè)院校教師利用人工智能輔助教學(xué)有所幫助。