人工智能技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程智慧課堂中的應(yīng)用研究*

劉靜

湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410005

1 人工智能背景下的智慧課堂教學(xué)研究背景

2017 年，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出，“利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系?！痹谌斯ぶ悄艿陌l(fā)展過程中，教育是和人工智能應(yīng)用密切相關(guān)的領(lǐng)域。為提升專業(yè)課程教育教學(xué)質(zhì)量，政策明確要求加強(qiáng)人工智能技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，幫助教師更高效的開展新型教學(xué)方法、教學(xué)模式的應(yīng)用。隨著在線教育平臺(tái)的興起，“人機(jī)共教”已經(jīng)成為教育新形勢(shì)，學(xué)生和教師角色已然發(fā)生改變，新一代學(xué)習(xí)者從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動(dòng)探究轉(zhuǎn)變，由大班教學(xué)轉(zhuǎn)向個(gè)性化教學(xué)轉(zhuǎn)變；教與學(xué)雙方對(duì)智能化學(xué)習(xí)環(huán)境、泛在化學(xué)習(xí)資源、個(gè)性化教學(xué)等需求也越來越高。

針對(duì)現(xiàn)有高職專業(yè)課程建設(shè)過程中出現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)枯燥、教學(xué)手段單一、教學(xué)評(píng)價(jià)及反饋形式滯后，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力較差、難以融入課堂學(xué)習(xí)等問題，本文主要教育理念變革、從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)模式的個(gè)性化、企業(yè)與高校聯(lián)合培養(yǎng)人才等方面探討人工智能背景下計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)。

2 人工智能技術(shù)與智慧課堂概念

2.1 人工智能

人工智能（Artificial Intelligence，建成AI），屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分值，其主要研究開發(fā)應(yīng)用于模擬、延伸和拓展人的智能的理論、方法、技術(shù)以及應(yīng)用系統(tǒng)[1]。通過研究了解智能的實(shí)質(zhì)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)出與人類智能相近的，能做出智能反饋的機(jī)器。人工智能概念最早起源于1950年的Dartmouth學(xué)會(huì)上，其研究?jī)?nèi)容主要包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理及專家系統(tǒng)等。人工智能融合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、心理學(xué)、語言學(xué)等多個(gè)學(xué)科和專業(yè)，人工智能從這些學(xué)科之間通過相互滲透、有效融合發(fā)展而來。人工智能主要探究如何更有效的利用計(jì)算機(jī)模擬人腦從事各項(xiàng)思維活動(dòng)，并做出相對(duì)應(yīng)的行為反饋，以此解決各項(xiàng)復(fù)雜問題，從而使得人的智能得到延伸和拓展。

國(guó)內(nèi)目前人工智能多技術(shù)主要應(yīng)用于教學(xué)工具創(chuàng)新研究，以及教學(xué)模式、學(xué)科課堂分析等理論研究，真正利用人工智能技術(shù)促進(jìn)教學(xué)變革尚存差距。本文基于信息化教學(xué)，從教與學(xué)等方面提出了高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐研究策略。

2.2 智慧課堂

智慧課堂，是一種新型的教學(xué)工具，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為依據(jù)，基于先進(jìn)的教學(xué)理念和真實(shí)的教學(xué)情境，以“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維方式和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)結(jié)合提供多種教學(xué)工具、教學(xué)模式，以軟硬一體化方式實(shí)現(xiàn)集中智能錄制、遠(yuǎn)程互動(dòng)以及常態(tài)化的直播錄播，為教學(xué)決策提供大數(shù)據(jù)支撐，提供教學(xué)決策數(shù)據(jù)、評(píng)價(jià)及時(shí)反饋、交流互動(dòng)多樣、資源智能推送，構(gòu)建了智能、高效的學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境。智慧課堂其實(shí)質(zhì)是基于動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析、人工智能技術(shù)和“云、臺(tái)、端”的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評(píng)價(jià)反饋即時(shí)化、交流互動(dòng)立體化、資源推送智能化，創(chuàng)設(shè)有利于協(xié)作交流和意義建構(gòu)的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過智慧的教與學(xué)，

提升教學(xué)機(jī)制，搭建引導(dǎo)性施教環(huán)境；利用云平臺(tái)提供的學(xué)生信息，基于動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)測(cè)評(píng)分析和即時(shí)反饋，依靠數(shù)據(jù)科學(xué)決策，助力教師采取機(jī)智性行動(dòng)，及時(shí)調(diào)整課前的教學(xué)設(shè)計(jì)，優(yōu)化和改進(jìn)課堂教學(xué)進(jìn)程，構(gòu)建有利于學(xué)生成長(zhǎng)的引導(dǎo)性環(huán)境。幫助教師從課前教學(xué)設(shè)計(jì)、課中教學(xué)手段、課后學(xué)情數(shù)據(jù)分析、教學(xué)及時(shí)反饋，促進(jìn)教學(xué)策略的及時(shí)調(diào)整，全流程、全場(chǎng)景的幫助教師開展新型教學(xué)模式，提升教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

3 人工智能應(yīng)用于高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教學(xué)原因分析

高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程因內(nèi)容更新快、實(shí)踐性強(qiáng)、內(nèi)容難懂等特點(diǎn)，是工科類課程中普遍認(rèn)為教學(xué)難、學(xué)習(xí)更難的一類課程，尤其是生澀難懂的編程類課程。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程內(nèi)容也需要不斷更新，這就更需要教學(xué)方法的更新，教學(xué)設(shè)備、教學(xué)環(huán)境的更新。傳統(tǒng)的高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教學(xué)以教師為主導(dǎo)，通過教師身體力行口授、演示等方式，向?qū)W生傳授知識(shí)和技能。鑒于多數(shù)高職學(xué)生自覺性低、專注力低、理解和接受能力低等特點(diǎn)，傳統(tǒng)課堂教學(xué)課堂互動(dòng)性差、教學(xué)手段固化、教學(xué)活動(dòng)單一、教學(xué)反饋滯后、教學(xué)評(píng)價(jià)流于形式等缺點(diǎn)，已不能滿足新時(shí)代下高職計(jì)算機(jī)類教學(xué)需要?；谛乱淮呗殞W(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)，信息技術(shù)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)在教與學(xué)領(lǐng)域的變革，將通過教學(xué)方法的改革，教學(xué)實(shí)踐的創(chuàng)新，讓教育教學(xué)與人工智能深度融合并智能化、高效化發(fā)展，有助于培養(yǎng)高素質(zhì)的高職計(jì)算機(jī)類技術(shù)鞥人才。

4 基于人工智能的高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教學(xué)改革措施

上述內(nèi)容針對(duì)人工智能技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教學(xué)中的必要性和必然性進(jìn)行分析，在專業(yè)課程教學(xué)改革過程中，應(yīng)注重層次化和模塊化的設(shè)計(jì)，針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，結(jié)合課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，基于智慧教學(xué)平臺(tái)通過設(shè)計(jì)由淺入深地實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生全面掌握知識(shí)和技能，讓學(xué)生的實(shí)踐能力、專業(yè)能力、職業(yè)能力逐層次地得到培養(yǎng)和提升[2]。教師應(yīng)該針對(duì)傳統(tǒng)工科教育存在的問題和困境，大力結(jié)合人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步開發(fā)和設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程要求，利用智慧教學(xué)平臺(tái)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、開展教學(xué)活動(dòng)、及時(shí)獲得教學(xué)反饋，這將有助于進(jìn)一步提升專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量。

4.1 基于智慧教學(xué)平臺(tái)的教學(xué)資源優(yōu)化

高職計(jì)算機(jī)類人才培養(yǎng)注重實(shí)踐技能，為適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的變革，基于人工智能技術(shù)的智慧教學(xué)平臺(tái)整合智能化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，促使教學(xué)資源由紙質(zhì)化向智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)變。結(jié)合高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教學(xué)情境，打造的特色“體系化”資源，包含教材解析、教學(xué)設(shè)計(jì)、知識(shí)講解、知識(shí)探究、拓展素材、測(cè)試訓(xùn)練、示范課例等教學(xué)資源供教師使用時(shí)參考。每一類資源提供詳細(xì)的資源描述和使用建議，方便教師更準(zhǔn)確、更便捷的使用資源。對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行獲取與編輯，整合成易于學(xué)生接受的個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)資源以立體、直觀的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，將抽象的理論知識(shí)具象化，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)出沉浸式的學(xué)習(xí)情境，智慧教學(xué)平臺(tái)充分利用數(shù)字化技術(shù)與手段打造個(gè)性化、智能化學(xué)習(xí)情境，使學(xué)生更專注、更高效的地參與教學(xué)過程。教學(xué)資源優(yōu)化促進(jìn)專業(yè)課程學(xué)習(xí)、教學(xué)實(shí)施過程優(yōu)化。

4.2 基于人工智能技術(shù)的智能化教學(xué)模式創(chuàng)新

高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教學(xué)模式多以教師講授為主，利用多媒體或者黑板板書開展課程教學(xué)，單一的教學(xué)手段使得教學(xué)模式固化，教學(xué)效果完全依賴于教師個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及教師教學(xué)水平，教學(xué)效果無法得到保障?；谥腔劢虒W(xué)平臺(tái)，進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施，充分利用學(xué)生課前、課后時(shí)間，打破傳統(tǒng)教學(xué)模式時(shí)間、空間上的局限，采用線上線下混合式教學(xué)方法，通過課前預(yù)習(xí)、課前測(cè)驗(yàn)，課中案例式教學(xué)、討論式教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)等方法，采用企業(yè)導(dǎo)師、校內(nèi)教師相結(jié)合的雙導(dǎo)師制度，分成學(xué)習(xí)小組，開展項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)。企業(yè)導(dǎo)師通過智慧教學(xué)平臺(tái)發(fā)布工作任務(wù)，學(xué)生組內(nèi)分工合作，校內(nèi)教師巡視指導(dǎo)答疑，企業(yè)導(dǎo)師針對(duì)課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性拓展和延伸。雙導(dǎo)師制與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)模式以學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、溝通能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。對(duì)課堂教學(xué)數(shù)據(jù)、小組學(xué)情、個(gè)人學(xué)情的數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計(jì)，便于就是進(jìn)行課堂教學(xué)的回顧和反思，幫助教師不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。針對(duì)學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)因材施教，充分激發(fā)學(xué)生潛能，提升職業(yè)技術(shù)技能水平。

圖1 基于人工智能技術(shù)的智能化教學(xué)模式創(chuàng)新

4.3 基于智慧課堂的教學(xué)數(shù)據(jù)分析

基于智慧教學(xué)平臺(tái)，教師借助其中嵌入智能算法的分析技術(shù)，對(duì)教學(xué)全過程進(jìn)行智能化教學(xué)分析?；谥腔劢虒W(xué)平臺(tái)，課后自動(dòng)生成課程報(bào)告，課程過程以及成果有序沉淀，教師對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行回顧，查看課堂答題統(tǒng)計(jì)、學(xué)生與小組課堂表現(xiàn)、回看小組或?qū)W生項(xiàng)目實(shí)施情況[3]。通過過程性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的累計(jì)，教師可以關(guān)注每節(jié)課的課堂生成、關(guān)注班級(jí)、學(xué)生的學(xué)情，如答題得分率、活動(dòng)參與度及課堂表現(xiàn)，查看學(xué)生的進(jìn)退步情況、知識(shí)薄弱點(diǎn)等。還可根據(jù)分析結(jié)果，向?qū)W生推薦個(gè)性化學(xué)習(xí)方案、專業(yè)課程資料、專業(yè)書籍等；借助智能算法分析不同學(xué)生的學(xué)生水平，評(píng)價(jià)其專業(yè)能力，依據(jù)分析結(jié)果開展個(gè)性化輔助教學(xué)。基于分析結(jié)果，針對(duì)學(xué)習(xí)效果較差的學(xué)生，教師利用智慧教學(xué)平臺(tái)制定學(xué)習(xí)策略，追蹤學(xué)習(xí)過程；針對(duì)學(xué)習(xí)效果較好的學(xué)生，教師利用智慧教學(xué)平臺(tái)推送相應(yīng)能力等級(jí)的配套學(xué)習(xí)資源，拓展和提升技能。教學(xué)管理人員可以查看專業(yè)課程教學(xué)實(shí)施情況，如班級(jí)上課數(shù)據(jù)，教師上課數(shù)據(jù)、課程對(duì)比數(shù)據(jù)、年級(jí)對(duì)比數(shù)據(jù)，課堂互動(dòng)分析等，通過教學(xué)管理數(shù)據(jù)可視化，助力高職計(jì)算機(jī)類人才培養(yǎng)機(jī)制有序推進(jìn)。

4.4 基于智慧教學(xué)平臺(tái)的教學(xué)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化

智慧教學(xué)平臺(tái)為教師提供精準(zhǔn)、可調(diào)的教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制。為適應(yīng)新時(shí)代下高職計(jì)算機(jī)類?？茖W(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，教師利用智慧教學(xué)平臺(tái)，制定教學(xué)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該綜合考慮教學(xué)效果、融入激勵(lì)機(jī)制；以企業(yè)項(xiàng)目為載體，創(chuàng)設(shè)真實(shí)項(xiàng)目開發(fā)環(huán)境；引入多元評(píng)價(jià)方式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，強(qiáng)化崗位實(shí)踐能力、提升職業(yè)素養(yǎng)；不斷完善并改進(jìn)教學(xué)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，將企業(yè)導(dǎo)師評(píng)價(jià)、小組自評(píng)、小組互評(píng)；利用平臺(tái)從課前導(dǎo)學(xué)、課中跟學(xué)、課后樂學(xué)，采取線上和線下相結(jié)合方式，多元化、全方位的對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析；針對(duì)教學(xué)效果難評(píng)估等關(guān)鍵問題，利用平臺(tái)預(yù)警機(jī)制，結(jié)合平臺(tái)嵌入的數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)做出反饋預(yù)警，指導(dǎo)教師跟進(jìn)學(xué)習(xí)過程，不斷優(yōu)化和調(diào)整教學(xué)策略、改善和修訂教學(xué)內(nèi)容[4]。在人工智能技術(shù)的支持下，將教師從煩瑣的教學(xué)過程管理中釋放出來，將教學(xué)重心放在教學(xué)過程的實(shí)施上，將專業(yè)課程教學(xué)目標(biāo)落實(shí)于教學(xué)環(huán)節(jié)中，結(jié)合專業(yè)課程教學(xué)發(fā)現(xiàn)的問題，積極建設(shè)性意見。此外，學(xué)校應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)高職計(jì)算機(jī)類教師信息化教學(xué)能力及專業(yè)技能提升，支持教師教學(xué)信息化實(shí)踐培訓(xùn)，提升教師教學(xué)信息化實(shí)施能力及水平，最終促進(jìn)高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐能力的提升。同時(shí)，學(xué)校還應(yīng)加大智慧教室、智慧教學(xué)平臺(tái)等硬件設(shè)施的建設(shè)投入，改善優(yōu)化計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教學(xué)條件，為教師提供創(chuàng)新教學(xué)方法和手段的平臺(tái)。

5 結(jié)束語

綜上所述，人工智能技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提升，應(yīng)用人工智能技術(shù)建設(shè)智慧教學(xué)平臺(tái)，是促進(jìn)我國(guó)高職計(jì)算機(jī)類人才培養(yǎng)質(zhì)量提升的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐改革是一項(xiàng)復(fù)雜工程，積極推進(jìn)課程教學(xué)手段、教學(xué)實(shí)踐模式的改革勢(shì)在必行。教師應(yīng)對(duì)接計(jì)算機(jī)相應(yīng)崗位的發(fā)展需求，以學(xué)生為中心，采取雙導(dǎo)師制度，應(yīng)用線上和線下混合教學(xué)模式，充分利用智慧教學(xué)平臺(tái)，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)評(píng)價(jià)方式積極進(jìn)行改革，創(chuàng)設(shè)真正落到實(shí)處的“智慧課堂”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)師生互動(dòng)，創(chuàng)新教學(xué)方法，優(yōu)化評(píng)估機(jī)制，帶動(dòng)教學(xué)實(shí)踐模式的根本轉(zhuǎn)型，提升教學(xué)質(zhì)量，推動(dòng)高職計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教學(xué)改革，以此促進(jìn)人才培養(yǎng)模式的完善，推動(dòng)高職院校培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的技術(shù)技能型人才。