人工智能在職業教育中的應用

呂慧慧

（寧波大學 教師教育學院，浙江 寧波 315211）

2021年，教育部發布的《關于實施第二批人工智能助推教師隊伍建設行動試點工作的通知》中明確指出，要深入推進人工智能等新技術與教師隊伍建設的融合，推動教師主動適應信息化、人工智能等新技術變革，積極有效開展教育教學。人工智能是模仿智能生物行為［1］，感知、識別、學習、反應和解決問題的機器［2］，是人們使用機器模擬人類和其他生物的自然智能［3］?！叭斯ぶ悄?教育”不斷融合、創新與發展，為職業教育課堂教學改革提供了技術支持，為課堂教學革命賦予新動能。［4］

目前關于人工智能教育應用的研究主要集中于探究人工智能教育應用建設與落地的技術領域、模式領域和實踐領域［5］，對人工智能技術恰當地應用到課堂中，提高教學和學習效果的研究亟待發展。事實上，人工智能在職業教育中已開始積極推進，涌現了一批優秀的教學案例，值得分析借鑒與推廣?；诖耍疚牟捎冒咐芯康姆椒?，收集近三年全國職業院校技能大賽一等獎獲獎作品，對其中應用人工智能技術的教學案例進行分析，歸納職業教育中人工智能教學應用的主要場景，著重挖掘職業院校在教學中應用人工智能技術的經驗，提出將人工智能技術恰當地應用到職業教育中的策略與建議。

一、人工智能在職業教育中的應用

本文采用案例研究法，對近三年全國職業院校技能大賽中職一等獎獲獎作品進行案例分析，結果顯示職業教育中教師在教學過程中主要將人工智能技術用于自動化測評與反饋、沉浸式學習、游戲化環境下的人機互動與反饋等方面。

（一）課前學生預習及課中知識練習的自動化測評與反饋

在所分析的案例中，教師借助智能教學平臺輔助教學的案例最多。智能教學平臺包含自然語言處理、語音識別等多種技術，相關平臺有理、虛、實一體網絡學習平臺、智慧教學云平臺、云班課等。自然語言處理技術能夠理解學習者的語言，其在教育領域的應用主要體現在機器翻譯、作文評價與批改、智能問答與人機交互等方面。［6］語音識別技術能夠準確識別學習者的語音信息，對其進行測評并給出修正意見，有助于提升學習者的語言表達能力。因此，智能教學平臺不僅可以支持學習者的課前預習活動，而且可以在課中輔助學習者對知識點進行練習和測評，幫助教師了解學生的學習狀態，及時調整課堂設計。智能教學平臺融合機器智能和教師智慧，取長補短，優勢互補，實現課堂教學的最優化。

理、虛、實一體網絡學習平臺、智慧教學云平臺等具有數據分析與反饋功能，能夠實時評價并反饋學生的作業情況，生成班級學情分析圖，有助于教師及時準確掌握學生的學習狀態。在教學中，此類平臺一般應用于課前或課中。教師在課前布置與課內知識學習有關的個人或小組學習任務，如學習視頻、虛擬操作與實驗練習、課前調查等，學生完成任務并提交，平臺反饋課前學習參與度、個人與班級答題錯誤率、整體預習結果分析等。教師通過平臺反饋數據，了解學生課前預習中的共同難點，有針對性地設計課堂教學活動。在課中，智能教學平臺作為學生的學習效果檢測工具，幫助學生了解知識掌握情況，調整學習節奏。同時平臺還可作為教學內容分析工具，幫助教師針對性地講解重難點知識，提高教學效率。

（二）課前、課中、課后的沉浸式學習

在所分析的案例中，教師借助智能仿真軟件進行沉浸式教學的約占三分之一。智能仿真軟件包含虛擬現實、增強現實、圖像識別等多種技術，相關平臺有NB物理實驗、3D環物軟件、中國化學助學平臺等。虛擬現實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的智能技術。［7］增強現實是一種將現實與虛擬世界相結合的技術。相關研究表明，虛擬現實是人工智能領域的技術集成結晶，是近幾年人工智能教育應用創新研究領域使用最多的技術。［8］虛擬現實和人工智能相結合可以提高學生的學習體驗并促進學生與知識的交互。［9］人工智能的虛擬現實教學技術可以提供沉浸式學習環境， 使學生在虛擬情境中體驗真實［10］；人工智能的增強現實教學技術可以生成視覺反饋，并通過可視化和沉浸式技術豐富學生的學習體驗，有利于學生深入理解知識。［11］此外，在沉浸虛擬學習環境中對學習者過程性數據全面采集與記錄，能夠模擬個性化交互，構建面向個體的智能學習空間。［12］因此，學生利用智能仿真軟件進行沉浸式學習既可以加深對知識的理解、增強學習興趣，還可以減少操作不當帶來的危險，適用于自動化、機電、物理等實操性強、實驗危險系數高的專業。

NB物理實驗、3D環物軟件、中國化學助學平臺等具有智能仿真功能。智能仿真軟件對真實世界模擬，學生在虛擬世界中進行實驗操作，不僅可以讓學生沉浸其中，有身臨其境的感覺，還可以避免真實實驗的危險。在教學中，此類平臺一般應用于課前、課中和課后。在課前，教師讓學生利用虛擬仿真軟件完成預習任務，調動了學生的學習興趣，為學習新知識奠定基礎。如汽車運用與維修專業的教師讓學生在課前完成制動器的虛擬操作與實驗預習任務，為課堂上學習汽車盤式制動器的拆裝與檢測奠定了基礎。在課中，主要有兩種用途。一是知識點的學習，即利用智能仿真軟件來學習新知識。如數控技術應用專業的學生在學習萬能角度尺的內容時，學生個體先利用AR（增強現實）掃描認識萬能角度尺的結構，在智能虛擬世界中可以對萬能尺進行拆裝活動，以對萬能尺結構進行全面認識。二是強化所學的知識。如護理專業的學生在學習了臀大肌肌內注射定位的理論知識和操作要點后，教師讓學生借助智能仿真軟件進行連線法和十字定位法的實踐操作，強化對臀大肌肌內注射定位相關知識的深刻領會；物業管理專業的學生在學習了生活水泵的電氣控制基本操作步驟后，借助學習平臺進行接線圖的虛擬仿真操作練習；化學專業的學生在學習甲烷（探究氟利昂合成奧秘）的化學反應時，教師讓學生使用中國化學助學軟件探究甲烷和氯氣的微觀反應機理，搭建兩種物質反應的微觀模型。這不僅可以使學生在虛擬環境中感受真實，強化所學知識，還可以避免在現實物理環境中進行實驗操作所帶來的風險。在課后，主要是讓學生利用智能仿真軟件開展探索活動，培養學生的探究學習精神。如物理、化學、機電技術等專業的作業大多與實踐操作相關，真實的實驗環境較難搭建，智能仿真軟件可以很好地解決這一難題。

（三）游戲化環境下的人機互動與反饋

在所分析的案例中，含有游戲化環境下的人機互動與反饋的案例較少。游戲化是指使用娛樂活動之外的基于游戲的概念和技術來提高參與者的積極性和實踐效果。［13］學習平臺增添游戲元素可以提高學生的課堂參與度，使更多的學生完成學習任務。［14］游戲化的教學可增強學習者的學習興趣，調動學習的積極性，在娛樂活動中完成教學任務，在游戲化的學習氛圍中提高教學效果。研究表明，如何將人工智能技術更深入地嵌入游戲化學習中受到越來越多研究者的關注。［15］

H5游戲、虛擬仿真平臺等可以實現游戲化環境下的人機互動與反饋。支持人工智能的游戲化平臺不僅可以提高學生的參與度和積極性，還可以向教師提供有效反饋，幫助教師優化和設計課程。［16］在教學中，游戲化學習平臺一般應用于課堂學習效果的檢測與知識內容的強化。課堂學習知識主要分為事實性知識和操作性知識。對于事實性知識，教師在學生學習課堂教學基礎理論后，組織學生利用游戲化學習平臺強化練習，這不僅可以深化學生對所學知識的理解，還可以增添課堂教學的趣味性。

二、策略與建議

通過對全國職業院校技能大賽一等獎獲獎作品的案例分析，筆者提出以下三條建議，以期對促進職業院校教師利用人工智能輔助教學有所幫助。

（一）職業院校教師要轉變觀念，提升人工智能的技術接受度

在案例分析過程中發現，部分職業院校教師依然習慣采用傳統的授課方式，這無疑浪費了很多課堂教學時間。人工智能的最大技術特點是可以不厭其煩地重復性勞動，這減輕了教師的工作負擔，使教師有更多的時間優化教學設計，關心學生的個性化發展。因此，教師應積極轉變觀念，把簡單重復性的工作交給智能技術，著重培養學生的高階思維能力、優秀道德品質以及濃厚家國情懷。

職業院校教師要積極尋求提升人工智能技術接受度的方法。其一，教師需廣泛了解各種人工智能技術的平臺或軟件，尤其是與自己學科相關的工具，挖掘其應用于教學中的全部價值。人工智能在教育中的應用場景可以分成學習、教學和管理三類。［17］案例分析結果顯示，目前人工智能技術在教學場景中使用得最多，多用于學生課前預習及課中知識練習的自動化測評與反饋，在學習場景中一般用于幫助學生在自主學習過程中進行沉浸式學習，在教學管理場景中的應用較少。人工智能可以幫助教師分層排課、管理班級，正確挖掘人工智能技術的價值是非常有必要的。其二，教師應積極觀摩人工智能技術與教學融合的優秀教學案例，總結與反思案例中的方法與技巧，主動將其內化為自己的知識。例如，在教學過程中可將智能技術用于課前學生預習及課中知識練習的自動化測評與反饋，通過反饋結果及時了解學生的知識掌握情況并及時調整教學安排；教師可以利用虛擬現實或增強現實技術幫助學生進行沉浸式學習；利用智能游戲調動學生學習的積極性等。其三，教師應把握好技術的角色定位，切勿為表現技術而盲目使用技術，需通過系統化的教學設計將智能技術融入教學之中，以充分發揮智能技術的教學功效。

（二）開展人工智能培訓，提高人工智能技術應用能力

在案例分析的過程中，筆者發現，雖然有些職業院校教師在教學過程中使用了人工智能技術，但是卻給人刻意使用的感覺，取得的教學效果并不理想。因此，提高教師教學過程中人工智能技術的應用實踐能力是非常必要的。

職業院校及相關教育部門應該積極組織開展人工智能的技術培訓，以迅速提升教師人工智能技術的教學應用能力。其一，培訓應該分學科、分年級定期開展。由于各學科、各年級具有不同的學科特點及教學要求，教師在選用人工智能教學產品時也有不同的標準，因而可以定期開展以“人工智能教學產品介紹”為主題的分科課程培訓，由專業的技術人員介紹人工智能產品，著重展示真實的教育應用案例，并組織一線教師分享產品課堂應用體驗。其二，在培訓中可以組織開展人工智能技術教學實踐活動。教師與專業技術人員配合，結合具體的教學內容，模擬真實的課堂情境，設計基于人工智能技術的教學活動，在實踐中應用，在相互交流中領悟智能技術的特性與要義。其三，在培訓中可以開展“人工智能技術教學創新應用大賽”等活動，“以賽促教、以賽促學”將有利于激發教師使用人工智能技術的興趣和熱情，讓教師接受并主動學習人工智能技術，體會技術的教育價值。

（三）構建資源共享的人工智能技術，擴大資源的利用率

在案例分析的過程中，筆者發現，雖然案例中涌現出很多功能完備、在教學中具有較好適用性的人工智能平臺，但是使用這些平臺往往需要支付高額費用，且使用權僅限于所購買版權的學校，這極大降低了教師使用人工智能平臺的熱情。隨著人工智能技術的飛速發展，相關產品琳瑯滿目，這些產品滲透到我們學習、工作和生活的方方面面，許多教師面對豐富的人工智能產品，可能會不知所措，無法挑選出最適合教學使用的智能產品。

面對上述問題，作者認為構建資源共享的人工智能技術平臺、擴大資源利用率是一個可行的方案。其一，政府及教育部門應該出臺相關的政策措施，鼓勵相關部門構建資源共享的人工智能技術平臺，借鑒我國慕課平臺的建設與運維機制，使人工智能產品可以讓教師和學生無償下載使用，擴大人工智能教學產品的使用率，從而更好地支持教師的教與學生的學。其二，教師、技術人員、教育管理者等教學相關人員應該合力搭建一個資源共享交流社區，用戶使用智能產品后可以在這個社區中發表產品體驗報告，這不僅可為其他教師在課堂中選擇人工智能技術時提供參考，還可為開發者優化改進產品功能提供建議。

三、結語

對近三年全國職業院校技能大賽中職一等獎獲獎作品進行分析后發現，職業院校教師能夠積極主動利用人工智能產品有效開展教育教學活動，且有些教師能夠在課堂中合理使用人工智能提高教學效果，增強學生學習的積極性與主動性。案例中優秀教師借助人工智能技術授課的經驗與方法，為其他教師在教學中使用人工智能輔助教學提供了參考與借鑒。但是也存在一些問題，案例中涌現出的部分人工智能平臺需要收費使用，有些教師在課堂中使用人工智能產品比較生硬，也有部分教師仍堅持傳統的授課觀念。因此，本文提出以下建議：職業院校教師要轉變觀念，提升人工智能的技術接受度； 職業院校及相關教育部門應該積極組織開展人工智能的技術培訓，以迅速提升教師對人工智能技術的教學應用能力； 構建資源共享的人工智能技術平臺，擴大資源利用率，以期對促進職業院校教師利用人工智能輔助教學有所幫助。