職業教育課堂教學與人工智能技術的深度融合之道

◎李 曉 男，蘇 輝

2019年5月16 日，習近平主席在向國際人工智能與教育大會致賀信中指出：“中國高度重視人工智能對教育的深刻影響，積極推動人工智能和教育深度融合，促進教育變革創新”。由此可見，人工智能與教育的融合勢不可擋，它改變著教育生態。調研當前職業教育的課堂現狀發現，一方面，教師對于人工智能應用認識明顯不足，但學生應用手機智能軟件的積極性高，這一現狀與人工智能發展態勢極不協調；另一方面，職業學校學生在學習中普遍存在倦怠特征。而人工智能最大的能量在于創新和效用，將人工智能應用于職業教育課堂教學，可維持學生對知識、學習過程的好奇心，激發學生的學習信心，增強學生主動參與學習的積極性，改變學生的學習倦怠心態，實現“人人渴望成才、人人努力成才、人人皆可成才、人人盡展其才”的生動局面。

一、應用瓶頸：職業教育課堂教學與人工智能技術的深度融合之難點

（一）人工智能難以走進一線教師的認知

1.對教育教學中人工智能應用特征的認識不足。人工智能是什么？人工智能能否在教育教學活動中產生對人和社會的重大影響？人工智能與教育教學的深度融合最終會走向何處？在這些方面，學術研究層面一直存在著很多爭論。一線教師由于不了解人工智能技術的特征內涵、發展現狀及趨勢，不能辨識其優劣，自然不能準確地描述教學需求及應用。其結果是，過分重視技術，夸大了技術的作用影響力，忽視了技術的缺陷，忽視技術應用是為了人的發展這一根本目的，也很難提出實際應用需求。

2.對教育教學中人工智能應用功能的認識不足。在學生的個體成長中，人工智能既可以幫助他們獲取知識、獲得能力，為現在的學習和生活提供支持，又可以激發他們的潛能，不斷提升自我，適應未來發展需求。人工智能對社會及對整個教育系統也具有很大的影響力，當人工智能在教育實施變革應用的同時，必然會促進社會政治、經濟等更高效理性地發展。

（二）人工智能難以體現于課堂教學實踐應用

雖然國家多次提出加強人工智能與教育教學創新應用實踐的要求，而在實際中，能夠主動應用人工智能技術實施教育教學者十分有限。這主要是因為教師們沒有主動學習人工智能新技術的熱情，也沒有在教學中積極應用的熱情。一種新技術的應用，既需要行政的推動，也需要環境的支撐，更需要教師內在的驅動力。人工智能技術范圍廣、技術深，很難與一線課堂迅速達成契合，從當前的人工智能技術應用來看，更多的是應用大數據實現教學管理，而教師們習慣于感性評價學生行為及學習成績，并沒有建立數據分析的能力，也直接導致人工智能與課堂教學結合應用范圍狹窄。事實上，隨著智慧課堂的不斷完善，弱人工智能技術也早已應用于課堂教學過程。教師們的課堂過程錄像、實時監控、課前課后作業展示、課堂團隊分組、課堂網絡回答等，都是弱人工智能的應用，這些應用是借助于管理軟件實施，并沒有明顯體現出強人工智能的技術性，反而降低了教師人工智能課堂教學實踐的訴求。

（三）人工智能難以融合教師課堂教學核心需求

人工智能與課堂教學深度融合的推動主體是誰？政府、學校的推動固然重要，但沒有教師的積極推動，則深度融合只會淺嘗輒止。因此，既要加強人工智能與課堂教學深度融合的頂層設計，明確人工智能與教育深度融合的目標任務、工作重點和保障措施，又要確保課堂教學一線教師積極參加技術學習及應用，形成人人創新、百花齊放的智能化應用生態。人工智能環境下的教學資源，主要包括教學平臺、學習資源以及學習環境等[1]。對于教師課堂教學需求而言，人工智能當前主要提供課堂組織管理、教法學法變革等需求支持，但對課堂教學需求的核心部分即數字教學資源、教學內容上的支持則較少。而一線教師，既不缺乏課堂教學管理的組織能力，也不缺乏教法學法變革的方法，他們更需要從教學內容上實施人工智能變革應用的可能。在實際中，企業目前主要提供管理技術來支持教學管理及教學方法，在教學內容數字資源建設中并沒有應用人工智能創新的普適案例，這也扼殺了一線教師課堂教學應用人工智能的創新空間。

二、實施理念：人工智能技術支持下的職業教育課堂教學變革內涵

（一）教育目標凸顯是人工智能技術與課堂教學深度融合的根本要求

教育是指培育人才、傳授知識的過程，教育技術是一種工具或方法，是教育實施變革的保證。追本溯源，人工智能技術亦是人類改造世界的一種工具或方法，任何一種工具和方法都有其局限性，深刻分析人工智能技術的內在特點，有助于我們駕輕就熟地應用它為教育教學服務。

從定義上看，教育和人工智能技術不存在主次、因果、從屬、序列關聯，是并列共存的關系。兩者深度融合后，在結構上產生了主次關系，即教育為主體，人工智能技術為輔助，“人工智能輔助于教育（學）應用、建構教育場景、重組教育中的要素或者重構教育過程，才屬于人工智能的教育應用”[2]；在功能上實現了兩者的交叉滲透，相互促進、相互影響，當人工智能技術應用于教育時，它與現代教育技術、一般教育技術等并沒有本質的區別，都是優化教育教學，具有為教育服務的功能特征。突出“人工智能”，只是更多地凸顯這一技術的特殊性。

人工智能技術與教育結合，人工智能技術與課堂教學的深度融合，是跨界理論的應用突破，是人工智能技術與教育教學技術的交叉融合，是現代教育技術的創新升級，并形成了新的獨立技術體系。盡管人工智能技術發展日新月異，不斷推陳出新，與教育教學技術不斷滲透耦合，但教育的本質只會更加清晰明了，即無論“教育+人工智能”怎樣融合發展，如何形成一個新的體系，“人工智能在教育領域的最終目的是服務于人，而不是服務于機器，不能脫離培養全面發展的人這個根本目標”[3]。從技術哲學視野看，人工智能技術與課堂教學的深度融合過程是基于教學目標實現的人工智能技術及教育雙重演變過程，一方面促進著人工智能技術被課堂教學系統所改造接納發展，另一方面促進著課堂教學系統被人工智能技術所改變突破發展。

（二）學習方式變革是人工智能技術與課堂教學深度融合的直接體現

教育部學校規劃建設發展中心主任陳鋒指出，信息技術發展的最大價值，不是作為技術工具，而是為豐富和發展各種各樣的學習方式提供可能性，這是技術創新對于教育帶來的最大變革所在，也是要深入開拓的地方。因此，應用人工智能技術，實施課堂教學變革，聚焦學生成長是學習方式變革的核心。

學習方式的變革，將學生從傳統的被動接受轉換為主動學習，充分發揮學生的主體能動性，喚醒學生的參與意識及進取精神，這些深遠影響都是人工智能技術在課堂教學應用中需體現的實施方式?，F代學習方式，更加強調學生學習過程中的主動性、獨立性及獨特性。人工智能技術是模仿人的行為的一種技術，可以更方便地模擬人的行為實施引導和監控。傳統教學方式，受制于時空技術的限制，不能充分發揮學生學習的主體性，而引入人工智能技術，可充分發揮技術的高效監測功能，將傳統的被動學習過程，轉變為學生主動獲取知識及分享的過程，促進學生的身心成長，并以成就感提升其個人發展內驅力，從而實現人工智能技術與課堂教學深度融合的意義價值。在實踐中，授課教師可充分應用人工智能技術交互特征，構建豐富的課堂教學資源，激發學生的學習動機，引導學生主動參與課堂教學，實現因愛而學；可充分應用人工智能云網技術優勢特征，構建“教學測評”一體的平臺教學資源，實現想學則學、隨時可學、內容選學，構建無教自學的自適應學習方式；可充分應用人工智能大數據監測功能，實施行為監測及情感偵測，實現數據精準評測，完善學生學習及成長的不足，提高學生的綜合能力及情感素養；可充分應用人工智能接口先進技術，構建動態課堂教學新形態，實現學生自教、互評、實驗、創新型的高效課堂。

（三）道德倫理規范是人工智能技術與課堂教學深度融合的基本要求

技術的自然屬性首先表現在任何技術的產生與發明都不能脫離自然物的客觀實在性，它在給人帶來利益的同時也會帶來傷害。無論是教師、學生、開發者及軟件工具都應遵循基本的內在價值觀及外在的行為規范要求，否則人工智能技術與課堂教學深度融合將會本末倒置，誤導學生黑白不分，這也失去了人工智能應用于教育的價值意義?！叭斯ぶ悄芗夹g存有違背教育規律和教育倫理的可能，從而成為過度教育、強迫教育或填鴨式教育的手段，淪為不良教育的‘幫兇’”[2]。人們基于美好的教育愿景，希望通過人工智能技術應用于教育教學，讓更多的優質教學資源實施，從而實現公平教學，但智慧式的學習，在實際應用中，依然存在很多問題。一是人工智能技術的應用，未能沖破應試教育的束縛，甚至成為應試教育的新推手，忽視了學習者素質的整體提高；二是人工智能技術的應用，讓人們容易過度依賴于技術，忽視道德責任情感，產生人與自然及社會的不和諧；三是大數據的不斷應用，對公民信息隱私、個性偏好等存在泄漏可能。

因此，提出人工智能技術與課堂教學深度融合的道德倫理規范符合時代及發展需求。《新一代人工智能倫理規范》強調，將倫理道德融入人工智能全生命周期，促進公平、公正、和諧、安全，避免偏見、歧視、隱私和信息泄露等問題，為從事人工智能相關活動的自然人、法人和其他相關機構等提供了倫理指引。在人工智能技術與課堂教學深度融合及應用中，提升數據安全意識，引導科技向善，體現生命價值，必須保持道德倫理“公平、公正、和諧、安全”。

三、資源重構：職業教育課堂教學與人工智能技術的深度融合之策略

（一）深度分析基于人工智能技術的數字教學資源構建的新特征

基于人工智能技術的教學資源相比一般數字教學資源而言，更具先進性、引領性、獨特性和創新性。從當下人工智能技術看，人工智能實現了文字、圖片、音頻、視頻相互的迅速轉換，實現了教學資源建設由低階向高階轉變，由一維向多維轉變，由低效向高效轉變，由單能向多能轉變。人工智能能依據一句話或一段話，生成多個不同圖片，或生成不同視頻，這種生成方式實現了教學資源從一維文字向多維（圖片、視頻、文字）的轉變；而圖片也可以由黑白轉換為彩色、由靜態轉換為動態、由2D 向3D 虛擬轉換，實現了教學資源從低階向高階轉變；而這種資源的制作生成極為快捷，短短幾秒就可以生成多種不同的圖片、音頻、視頻。資源構建方式更為先進，資源特征更為獨特。未來的人工智能教學資源不僅特色鮮明，而且更加具有智慧，在功能上將實現單能走向多能。本文將智能學習技術用于數字教學資源的開發和創新，重新定義并構建教學資源結構形態，形成了VR 虛擬仿真類元宇宙型教學資源（見圖1）。

圖1 人工智能轉型數字資源層次

當前，職業教育大多數教師的教學應用停滯于弱人工智能階段，交互動畫、語音合成、游戲制作在課堂教學資源中應用較多；部分教師教學應用進入強人工智能階段，應用云計算、數據庫、機器人等技術，實施大數據教學分析，但沒有達到深度挖掘數據的高度。而隨著人工智能機器學習、智能學習技術的突破，超人工智能讓數字教學資源轉型成為現實，虛擬仿真、元宇宙的教學方式已經漫步課堂教學，一旦超人工智能轉型數字教學資源技術成熟并突破，數字教學資源將大量涌現，成“倒金字塔”井噴式結構，未來的教學資源將大量應用智能創造。

（二）深度分析基于人工智能技術的數字教學資源構建新方式

人工智能技術的數字教學資源有文字、圖片、音頻、視頻、元宇宙，各資源間又存在著相互關聯、相互區別的關系，這種相互關聯在人工智能下具有顯著的“相互轉型”特征（見圖2），即各資源間迅速地轉型及生成。在人工智能的作用下，數字化資源必然從現有層次走向更高階層次，構建數字孿生、數字伴生、數字原生技術的應用和遞進體系[4]，從而實現元宇宙數字教學資源建設。

圖2 數字化資源構建方式

在資源轉型上，百度AI、清華大學CogView 生成模型已經實現一行文字轉多張圖片的功能，其生成圖片形態不一、風格多樣，并能準確體現文字內容表達情境；剪映、快影已經具備文字生成視頻的功能。其他文字轉音頻類工具更是舉不勝舉，圖片轉動畫、人物照片轉動漫圖像、圖片自動上色、圖片自然場景間相互轉換、智能寫作機器人早已在各智能軟件中廣泛應用。國內外人工智能軟件，如chatGPT 等，將深度學習技術不斷挖掘，實現了資源的快速轉型，這一技術將越來越成熟、完善與高效，數字化資源構建將更方便快捷。

（三）深度分析基于人工智能技術的數字教學資源應用的新場景

當人工智能技術能制作數字資源更為簡單直接后，數字教學資源的構建將由教師創建走向學生創建，這也為職業教育課堂教學帶來了新的應用場景，豐富了課堂教學形式。課前，學生通過自編自導，將學習內容以音樂、圖片、動畫、視頻等形式呈現，在滿足個人興趣愛好的同時，實現知識的生成，提升學生創新創作的能力，再通過深刻理解分析知識內容，做好課堂講解準備，豐富完善知識儲備，提升其獨立學習的能力，培養其精益求精的品質；課中，學生采用分享與展示、互教與講解等方式，提高群體對本節課程內容的認知，提升群體學習能力、合作能力、表達能力，增強學習的自信心；課后，學生繼續完善作品，實施新的創作，將技術應用融于生活，進一步實現生命價值。

綜上，基于人工智能的課件開發與應用，既是一種教育教學嘗試，也是一種教育教學挑戰，更是一種創新。這種教育教學形式既符合當前的發展和需求，也符合未來的發展和需求。研究人工智能，如同打開一扇窗戶，能讓人看到不一樣的世界，一線教師只有走近它、了解它、應用它，才能深刻認識到這一技術對教育教學變革的價值和意義。相關研究認為，人工智能將重構教學資源開發路徑及教學資源形態，實現數字教學資源的高效轉型。為此，廣大教師應該重新思考人工智能應用于教育教學的策略、路徑、方向及制度，積極體驗更多智能產品，理解其智能特征，清晰人工智能的發展趨勢，積極參與課堂教與學方式的變革，以適應時代所需。