人工智能視域下中職教育人才培養模式研究

郭 瑾，張瑋纓，高 偉

（遼寧師范大學計算機與信息技術學院，遼寧大連 116000）

0 引言

2017 年國務院印發了新一代人工智能（Artificial Intel?ligence，AI）發展規劃，從科技研發應用推廣和產業發展等方面提出一系列措施。我國在人工智能領域如語音識別、感知推理、機器學習、智能服務等多個方面都取得重要進展［1］，人工智能技術正慢慢滲透于我們生活的每個角落。加速積累的技術能力與海量數據資源、巨大的應用需求、開放的市場環境有機結合，形成我國人工智能發展的獨特優勢［1］。教育界學者廣泛關注人工智能的獨特優勢并試圖將其應用到各階段教育活動中。本文闡述人工智能在教育領域的應用形式及未來發展趨勢，提出中職教育與人工智能深度融合的幾種渠道，以期為中職教育引入人工智能技術提供一些思路。

1 教育人工智能概述

人工智能為教育注入了新動力。國外教育人工智能研究熱點有智能導師系統、人工智能教育機器人、機器學習、學習模型、計算思維等［2］，致力于將人工智能相關技術應用到生物、心理、計算機等各學科，形成更為優質高效的教學。我國2017 年開始將人工智能列為一級學科建設重點，通過人工智能技術輔助日常教學，實現日常教育與終身教育定制化，推動新型教育體系構建［1］。梁迎麗等［3］指出智能導師系統、自動化測評系統、教育游戲與教育機器人是人工智能在教育中的4 大應用形態，市場上已有百度“智慧課堂”項目、騰訊“智能教育云”平臺以及科大訊飛的語音測評軟件等教育應用［4］。

2 中職教育現狀

世界各國中職教育都在不斷發展。德國職業教育體系較為完善，各階段職業院校能夠很好地銜接，中職教育主要通過指導的方式培養學生工作技能；美國中職教育在注重培養技能外更注重培養學生素質，提升后續發展能力，運用人工智能技術設備對學生進行綜合評估。開設人工智能相關課程，通過更全面、自由的培養方式使學生未來有更多選擇。

美國新媒體聯盟與北京師范大學智慧學習研究院協作完成《2018 中國職業教育技術展望：地平線項目報告》［5］，重點關注職業教育發展。中等職業教育是在高中教育階段進行的職業教育，包括一部分高中后職業培訓，主要對具有初中知識能力的學生進行三年制教學［5］。中職學生普遍存在理論基礎知識薄弱、主動性差、建構知識能力低等缺點，但他們對于實操課程上手更快理解更強。中職學生培養不單要具備牢固的專業基礎知識，還要做到學以致用，發揮自身優勢，真正成為創新型人才。

3 人工智能下中職教育人才培養方式

人工智能技術與人類一起工作，以最有益的方式更好地創建與人類合作的人工智能系統，更利于人們生活［6］。現在的學生是第一批伴隨數字技術長大“數字原住民”［7］。人工智能近年正廣泛應用到幼兒、中小學、高中及大學等階段教學中。“人工智能+教育”平臺關注信息技術與教育的深度融合，教育環境從數字校園轉向智慧校園，大數據、機器學習、知識圖譜等智能技術不斷更新［8］。如圖1 所示，在中職教育中利用人工智能手段將提升教師能力，這種能力不僅僅指教師自身能力，還包括由人工智能手段得到的輔助能力，在一對一教學中產生一對多效果。

如圖2 所示，中職教育與人工智能融合，教師可利用各種新型人工智能硬件設備與軟件（如平臺、操作系統）輔助教學。教師可利用新型系統更優質地完成管理工作。技術的優化、資源的豐富以及師資力量提升，使中職學生擁有更好的教育環境，獲得更多實用的硬技能與軟技能（非技術技能）。這種非技術技能對職業生涯非常重要，如人際關系技能、社交技能、組織管理技能、時間管理技能、批判思維技能、問題解決技能等［9］。將人工智能技術引入到中職教育勢在必行。

Fig.1 Secondary vocational education combined with artificial intelligence圖1 中職教育與人工智能相結合方式

Fig.2 The improvement of teachers and students in the artificial intelligence environment improvement in the secondary vocational education圖2 教師與學生在人工智能環境下得到提升

3.1 個性化學習模式構建

人工智能可有效支持自主探究和協作學習，使學習方式從進度、方法、評價等方面一致的集體學習向個性化學習轉變［10］。很多中職院校已經采用一些學習系統與軟件，如自適應學習系統、闖關游戲學習軟件等，為學生創造豐富多樣的學習環境。未來由于機器的智能化，許多工作崗位技術人員將面臨失業危險，因此要更加注重學生關于“能”的發展，這里的“能”指的不是技能，而是學習者的潛能以及發揮的能量。華盛頓教授研究表明，更深層次的個性化問題會激發積極的情感狀態，避免消極情緒［11］。中職學生相較于高中學生學習主動性普遍偏弱，因此為中職學生設計個性化學習環境更為重要。中職院校課程按照不同專業劃分，更具有實踐性。構建學習模式時要根據不同專業的學習者特點制定個性化培養模式與更加精細化的學習路徑，如圖3 所示。構建步驟如下：①通過預測模塊預測學生學習成果，生成針對學生所學專業的學習路徑；②運用挖掘模塊搜集與分析學生的深度數據，從而了解學生對所學專業的理解情況；③通過判斷模塊對學生學習過程進行二次分析，判斷學習過程中遇到的各種情況；④根據以上信息建立個性化學習模塊，學習完成后將學習情況反饋給學生并在系統中保存好記錄，系統根據學習記錄對學習者進行預測，從而形成專業化學習循環。

3.2 教學機器人輔助教學

如今計算機、交互式設備、多媒體和互聯網在教育中的應用越來越多［12］，人機交互作為一種新型的教育關系語境成為未來教育學術研究重點［13］。教育機器人開發兒童智力，中小學課外活動課程也出現教育機器人身影，大學中教育機器人進行輔助測量、計算數據等。

在中職教育中引入教學機器人優勢有：①教育機器人可幫助學生完成一些機械的重復性操作，節省時間；②針對中職教育學生不能很好掌握理論知識現象，引入教學機器人能提高知識傳授效率。中職教育知識內容很多都是技能型知識，這些知識在傳統教科書中往往晦澀難懂、死板枯燥，學生難免感到厭煩。教學機器人可將教科書上的內容以多樣化形式與中職學生交互，知識內容隨著社會發展不斷更新改進；③中職教育更加注重綜合能力培養，教學機器人可輔助進行虛擬沉浸式技能訓練，通過VR、AR設備建立虛擬訓練場景，增加學生實操機會。

Fig.3 Personalized learning four modules and learning path圖3 個性化學習4 大模塊與學習路徑

3.3 智慧教育大環境下中職學生創新創業

隨著教育技術的發展，學生的學習形式與手段以及提升能力渠道也更加豐富多樣。近年創新創業活動（簡稱“雙創”）在我國大學生中迅速展開。雖然中職教育在雙創活動有著場地、設備、師資等巨大優勢［14］，但其優勢并未發揮出來，中職的雙創活動還受到各方面條件制約。人工智能無疑能使創新創業活動與中職教育更加充分地融合：①豐富多樣的技術產品給中職雙創提供更多的形式；②增加學生實踐機會，提升實訓經驗，為以后發展奠定基礎；③雙創大賽提升學生動手能力。

大多中職學生基礎知識不牢，設置機器人大賽等賽事能提高其參與積極性。構建人工智能、機器人相關理論知識，以此夯實基礎學習。另一方面，中職學生本身動手能力強，在機器人比賽中分小組合作，能激發學生的競爭與合作意識。

3.4 智能評價與測評

我國中職教育培養與評價方案一直在不斷發展。應用人工智能、情感計算等技術對學生全面素質進行評價，教師與學生能更充分地了解學習與認知情況。傳統評價方式只對學生的書面成績進行測評，學生的日常表現、學習過程、活動參與情況等未完全記錄。針對中職教育實踐性強的特點，僅僅從學生的考試成績分析是不夠準確的，需要結合智能評價與測評系統輔助教學，如圖4 所示。

以往教師要精準評定學生綜合能力十分困難，因為教師不能時時刻刻記錄觀察每個學生的平時表現。有了人工智能技術，教師可利用智能評價系統記錄學生日常學習數據，并在這一過程中持續觀察學生成績變化。課上記錄每個人的課堂表現、遇到的問題，課下記錄學生的日常學習行為數據、課業情況及參加學校組織的各項活動情況等。

Fig.4 Intelligent evaluation and assessment圖4 智能評價與測評

通過每日累計的數據以及數據變化，自動生成該學生的學習情況，形成變化數據圖形（包括個人數據變化以及與全班同學數據變化對比等）和個性化反饋報告。教師通過最終結果對該生進行測評，了解學生除考試成績外的行為發展反饋，掌握學生的全面發展情況。學生也可以結合智能評價結果與教師提出的反饋意見調節學習方式與行為。人工智能技術方便教師因材施教，學生也能更準確地了解自己學習過程中的不足。

3.5 課程內容知識體系變革

與工作世界具備動態適應關系是職業教育信息化與普通教育信息化的重要區別［15］。中職教育學生更注重就業情況，因為他們涉及的工作都是機械化的，未來有被智能機器取替的可能。人工智能為中職教育與未來求職帶來全新的培養模式，要求在中職學習過程中普及人工智能知識，引入新的課程知識體系，培養人工智能素養以及跨領域思維能力，如圖5 所示。

Fig.5 Curriculum content knowledge system change圖5 課程內容知識體系變革

課程知識體系改革有3 個方面：①中職教育課程負責人應有意識地在各專業學科中引入人工智能知識，使課程呈現跨學科融合，為中職課程創建高端化、智能化發展視野；②中職學生應有意識培養自己的信息化思維，學會在學科基礎上應用人工智能知識與技術，提高課程知識學習能力，將所學知識與就業實踐緊密結合；③中職教師應有意識整合人工智能與各專業知識，在教學過程中進行課程整合引導學習。

4 結語

隨著互聯網的發展，教育活動的內容、方式發生很大變化，人工智能的加入更加適合多元化課堂教學。人工智能一方面促使學生擺脫機械的技能訓練，有更充分的時間去接觸需要靈活思考運用的事物，提高自身的辯證思維、創新創造以及探索發現等能力。另一方面要注意發揮學生自身優勢。人工智能推動產業變革、技術創新、崗位更迭，在淘汰大量傳統勞動力的同時，對新型勞動力需求也不斷提升［16］。人工智能與教育融合，旨在培養新型智能型人才。隨著中職教育與人工智能融合不斷深化，在更加高層次上打破教育壁壘成為可能，技術、設備與發展理念愈發成熟，教育思想、資源、水平等將向更深層次邁進。同時應注意人工智能高速發展下學生個人信息隱私等問題，提供一個完善的中職教育發展環境。