基于人工智能的高等職業(yè)院校技能培訓(xùn)輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

羅進(jìn)

摘要：高職院校的教學(xué)核心是技能培訓(xùn)，對(duì)于學(xué)習(xí)者技能操作的評(píng)估與分析，在傳統(tǒng)的教學(xué)中占有大量的時(shí)間與精力，是教學(xué)的核心環(huán)節(jié)。本文立足于人工智能的基本原理與發(fā)展現(xiàn)狀，探討了將人工智能技術(shù)引入至現(xiàn)代高職技能培訓(xùn)活動(dòng)中，建立智能化的輔助教學(xué)系統(tǒng)的思路，以及對(duì)于人工智能技術(shù)在高職技能培訓(xùn)中應(yīng)用的展望。可供開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件的人士參考借鑒。

關(guān)鍵詞：人工智能；高職；技能培訓(xùn)

一、人工智能概述

人工智能（Anificail Intelligence）是指利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)與自動(dòng)化處理的技術(shù)，讓計(jì)算機(jī)能夠模擬與擴(kuò)展某些人類特定智能的學(xué)科，最近幾年來(lái)發(fā)展非常迅猛，在智能接口，數(shù)據(jù)挖掘，主體系統(tǒng)等方面取得了豐碩的成果。智能接口技術(shù)是研究如何實(shí)現(xiàn)人類與機(jī)器的便利溝通，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了文字，語(yǔ)音，自然語(yǔ)言理解等方面實(shí)用化的功能。數(shù)據(jù)挖掘則是如何從大量不完備的數(shù)據(jù)中自動(dòng)生成可應(yīng)用的知識(shí)的技術(shù)，在大數(shù)據(jù)時(shí)代里將會(huì)有非常廣泛的應(yīng)用；主體系統(tǒng)則是指的讓計(jì)算機(jī)具備愿望，能力，選擇等心智狀態(tài)的實(shí)體，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自主性。從當(dāng)前的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，在未來(lái)的5～10年內(nèi)，人工智能將會(huì)應(yīng)用在教育，醫(yī)療，管理，生產(chǎn)等絕大多數(shù)的社會(huì)領(lǐng)域中，將推動(dòng)社會(huì)的全面發(fā)展與進(jìn)步。在本文中，作者將以高職技能教育為切面，分析人工智能在該領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的前景，并提出建立一套基于人工智能的高等職業(yè)技術(shù)輔助教學(xué)系統(tǒng)的思路，方便進(jìn)行人工智能應(yīng)用的相關(guān)人士研究與借鑒。

二、人工智能在高職教育教學(xué)領(lǐng)域的典型應(yīng)用及其不足

將人工智能應(yīng)用到教育方面是很久以來(lái)的教育現(xiàn)代化的熱點(diǎn)，從最近幾年來(lái)的人工智能在教育方面的應(yīng)用來(lái)看，主要有三種應(yīng)用的層面：一是智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（ICAI），它是將人工智能的技術(shù)引入至CAI系統(tǒng)中來(lái)，實(shí)現(xiàn)更加智能化的教學(xué)支持，減輕教師的工作量。二是智能代理，即讓某些特定的課程與教學(xué)的內(nèi)容，由人工智能來(lái)取代教師進(jìn)行授課，即時(shí)答疑，提高教學(xué)的效率；三是智能數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于課程相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用人工智能的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)速度與交互功能，便于快速搜索與整理數(shù)據(jù)。但是對(duì)于高等職業(yè)技能教學(xué)來(lái)說(shuō)，上述的三大應(yīng)用領(lǐng)域還有些不夠契合，主要體現(xiàn)在如下的方面：

（1）對(duì)于學(xué)習(xí)者的活動(dòng)流程的監(jiān)控與記錄能力不夠。傳統(tǒng)的CAI系統(tǒng)，側(cè)重于對(duì)理論思維知識(shí)的輔助教學(xué)，而對(duì)于學(xué)習(xí)者的身體活動(dòng)的記錄能力不佳，這樣無(wú)法即時(shí)準(zhǔn)確地保存技能學(xué)習(xí)過(guò)程中與身體活動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)。眾所周知，技能的教學(xué)是與學(xué)習(xí)者身體的活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的，行動(dòng)數(shù)據(jù)的獲取量不足就會(huì)導(dǎo)致無(wú)法對(duì)學(xué)習(xí)者的技能及其效果進(jìn)行評(píng)估與糾偏。

（2）與使用者的交互功能不佳。傳統(tǒng)的人工智能交互是文本與圖像，雖然簡(jiǎn)單直觀但形式單一，還無(wú)法通過(guò)生動(dòng)的語(yǔ)音和動(dòng)作與使用者進(jìn)行交互。這樣在教學(xué)輔助方面的效果不盡如人意。

（3）智能水平有待于提升?，F(xiàn)代的人工智能輔助系統(tǒng)，雖然已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)的排序、統(tǒng)計(jì)、匯總等簡(jiǎn)單的操作，但是離真正智能化的工作還有一定的差距。系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)學(xué)生操作的具體情況做出個(gè)性化的情況統(tǒng)計(jì)分析，提出個(gè)性化的建議。在即時(shí)交互方面也還有很大的提升空間。

三、高職技能輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

針對(duì)上述教學(xué)人工智能應(yīng)用的不足，結(jié)合高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校的教學(xué)情況，特地提出一套人工智能輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路：

（1）使用高級(jí)的智能接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)行動(dòng)數(shù)據(jù)的采集。

智能接口是為建立和諧的人機(jī)交互環(huán)境，使得人與機(jī)器之間的交流像人與人之間的交流一樣自然和方便。學(xué)習(xí)者在進(jìn)行練習(xí)的過(guò)程中，無(wú)法像傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式一樣將數(shù)據(jù)錄入至計(jì)算機(jī)中，而是需要智能系統(tǒng)通過(guò)攝像頭，運(yùn)動(dòng)傳感器等等高級(jí)的智能接口技術(shù)來(lái)感知學(xué)習(xí)者的活動(dòng)，對(duì)活動(dòng)進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)，并轉(zhuǎn)化為大數(shù)據(jù)存放至海量數(shù)據(jù)庫(kù)中。至于具體采用哪種智能接口技術(shù)，需要根據(jù)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容而定。

（2）應(yīng)用專家系統(tǒng)對(duì)于學(xué)習(xí)者在技能操作中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。專家系統(tǒng)是目前人工智能領(lǐng)域最有實(shí)效的一個(gè)領(lǐng)域，它是利用人工智能的技術(shù)讓計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)特定領(lǐng)域內(nèi)的大量知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)。利用它來(lái)對(duì)技能學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，從中提煉出具有個(gè)性化的知識(shí)體系，發(fā)現(xiàn)學(xué)生與老師都沒(méi)有發(fā)覺(jué)到的某些特殊的學(xué)習(xí)狀態(tài)，能夠?yàn)檫M(jìn)一步的學(xué)習(xí)反饋?zhàn)龊贸浞值臏?zhǔn)備。這樣可以使得學(xué)習(xí)的針對(duì)性更強(qiáng)，效率更高。

（3）使用智能檢索與生成技術(shù)對(duì)于分析結(jié)果進(jìn)行輸出與展示。通過(guò)使用人工智能的檢索系統(tǒng)，可以快速地對(duì)分析的結(jié)果進(jìn)行展示，可以利用網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境，用生動(dòng)形象的方式將結(jié)果展現(xiàn)在學(xué)習(xí)者或教師面前，方便掌握學(xué)習(xí)的過(guò)程。

四、輔助教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用展望

通過(guò)應(yīng)用了上述的基于人工智能的輔助教學(xué)系統(tǒng)，將對(duì)于高職院校的教學(xué)產(chǎn)生非常強(qiáng)大與積極的影響。首先，該系統(tǒng)可以將教師從重復(fù)機(jī)械的日常教學(xué)環(huán)境中解放出來(lái)，不再通過(guò)傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn)，考試，交流等方式獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，由系統(tǒng)監(jiān)控學(xué)習(xí)者在技能培訓(xùn)過(guò)程中的一舉一動(dòng)，自動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的定性與定量的分析，積極地反饋給教師，從而使得教學(xué)更具備了明確的方向。其次，該系統(tǒng)也會(huì)增加技能教學(xué)的趣味性，將培訓(xùn)的活動(dòng)轉(zhuǎn)化為類似于電子競(jìng)技的效果，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中隨時(shí)可以觀察到自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)，以及與其他同學(xué)的差異，更能夠培養(yǎng)自學(xué)的能力。第三，該系統(tǒng)可以與現(xiàn)有的高職院校校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的對(duì)接，將全院校的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的智能加工與挖掘，可以更加方便高職院校的管理工作，也可以方便地?cái)U(kuò)展成為完備的高校智能管理系統(tǒng)。

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