AI+智慧学习教学模式研究

张晓丹，毕馨文*

（北华大学电气信息与工程学院，吉林省吉林市 132021）

1 AI+智慧学习概述

1.1 “AI+智慧学习”的基本特征

美国学者温斯顿对AI的作用定义为“如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作”，侧面反映了人工智能的基本特征，即人文思维性及智能机械性。“AI+智慧学习”在AI的基础下，结合学习的特性，具有个性化学习、智能化学习这两个基本特征。一方面，“AI+智慧学习”通过人工智能多元创造力的启发，挖掘学生的创新思维和创造力，针对不同学生的特性制定学习的方案，具有个性化教学的特征。除制定学生教学计划外，AI机器人还有教学监督的功能。另一方面，AI+智慧学习利用人工智能下的计算机系统、互联网技术、AR场景教学、数据库检索功能及专家系统等现代化、高科技的智能技术，能够摆脱现阶段各个学校的传统教学方式，让学生在独特、智能、高效的场所中学习，更大限度的接触新事物，从而达到我国科教兴国的战略。

1.2 “AI+智慧学习”的应用现状

在国外，AI+智慧学习在20世纪就开始有所应用，例如美国卡内基梅隆大学的“UGCV及未来美军项目”以及康奈尔大学的人工智能专业。在我国，AI+智慧学习的应用在2010年后才开始普及发展，之前一直处于研究试行阶段。2010年智能手机及互联网的发展下，手机里的AI智能机器人首先作为“AI+智慧学习”的试行方式开始渗透。其后，各个学校开始在多媒体教室中开始加入智能音频、智能识别解锁系统及智能书库搜索等智慧学习的元素，AI+智慧学习开始渗透普及在各个学校。2018年，教务处《AI+智慧学习”共建人工智能学院项目正式启动》，AI+智慧学习的教学模式开始得到政策支持。其后，吉林大学教务处首先组织召开“AI+智慧学习”的共建推进会，并准备建设人工智能学院。2019年，张业遂在十三届全国人大二次会议举行的新闻发布会中提出，我国已经将与AI相关的项目进行立法规划。鉴于此，AI+智慧学习的发展前景在政策扶持及法律保护下，将会多方普及，持续发展。

2 AI+智慧学习主要教学模式探究

2.1 智能环境教学模式

智慧学习的教学环境，对于教学的场所具有较高要求。首先，教学环境的“智能化”是智慧学习场所构建的所需要求。网络、计算机、投影仪等是教学基础设备，部分教室中的智能识别系统、3D建模工具、AR设备等是AI+智慧教学的高阶设备。其次，智能环境中的“可操作性”和“适应性”是教学可持续开展的基本要求。为保障教师教学开展的可持续性，智能环境中的智能设备需要时时更新、升级换代。例如，现阶段许多多媒体智能实验室，已经从手动解锁转换为智能人脸识别解锁系统，既能保障室内设备的安全性，又能避免手动解锁出现的失误环节。目前，AI+智慧学习在学校的主要教学活动，大多在多媒体教室中进行，而针对没有配备多媒体器械及设备的场所及班级，智慧教学则无法有序开展。除此之外，多媒体教室更新升级慢、智能环境中设备的老旧损坏等，都阻碍了AI+智慧学习的开展。

2.2 智能辅助教学模式

智能辅助教学模式是AI+智慧教学的最常见教学模式。首先，AI的智能搜索功能，能够辅助学习查找资料、完成课业、拓展思维。不同于以往的书本繁琐查找，通过AI系统的智能检索，学生能够在数据库齐的网络中耗时短而精准找到资源，其在教师备课时，也提高了教师的备课质量。其次，AI的定理证明功能，在智慧学习中能够答疑解惑，辅助学生对学习思维的层级构建。最后，AI的程序自动设计功能，可在教学中自动列举范例、类别分组甚至设计项目，提供学生理论转化实践的机会，不仅省去教师查找平台和设计案例的时间，还能够为不同的学生设计专项案例，推进个性化教学的开展。

2.3 人机对弈教学模式

人机对弈教学模式是现阶段AI+智慧学习的高阶教学模式。人工智能最初的研究方向便是通过人机对弈的形式，来监测人工智能思维的实用性，例如1997年美国IBM研制的人工智能计算机DEEP BLUE。以此为蓝本的人工智能机器人越来人多，通过学生与AI的人机对弈，在丰富课堂的同时提高学生的竞赛意识，并从竞赛中掌握知识、开发思维。一方面，部分学校文理科类课程及兴趣班课程（围棋、象棋）等，都开始采用人机对弈的教学模式。但由于机器人数量较学生来说较少，能够进行人机对弈的学生名额需要教师指定，能够接触到人机对弈的学生数量也不多。通过短暂的“一学期一次”的轮流对弈，学生无法在短期少量的对弈中提高自身的创造性思维。另一方面，针对跑步、篮球等体育类竞技活动，因AI设备资金原因，人机对弈的教学模式无法全面开展。

3 AI+智慧学习教学模式的创新发展

3.1 人工智能常态场所建构

现阶段，人工智能教学场所滞后，是阻碍智慧学习的主要问题。采取“多而精、少而广”的模式，建构人工智能的常态学习场所，务必保障各学校甚至各教室都配备AI设备。一方面，针对资金支持较为充裕、AI设备较多的学校，采取“多而精”的模式，将人工智能设备时时升级检测、将教室内所配备的设备进行筛选重组，达到教学效益最大化。另一方面，针对资金无法支持较多设备的学校，以“少而广”的模式进行建构。分散AI设备资源、保障每个教室都有能够基础教学的设备，而非将所有设备集中在同一个多媒体教室。以“少而广”的模式有限利用资源、推进AI学习场所的最大化建构。

3.2 机辅对接社会实践平台

为使学生在智能辅助学习下的拓展性思维得以实践，建设与机辅教学相对应的社会性实践平台，将学生的理论思维有机转化为实践，为培养实践应用型人才打下良好基础。各个学校可与当地企业进行校企合作，对不同专业和兴趣的学生提供不同岗位实习，对于优秀学生可以直接录用。在机辅对接社会实践平台的过程中，推进“产学研合作”的结合型教学模式，将AI+智慧学习的效用拓展到社会实践价值上。在学习与实践的对接过程中，学生通过在社会实践中的实践总结，又能够反向应用到学习上，增强自身对AI+智慧学习的适应性。

3.3 手机植入教学训练模式

针对目前人机对弈教学模式下“一AI一学生”构建模式的困难性，以智能手机代替AI机器人，建构个体手机植入AI后的教学训练模式。将检索、设计、规划、识别、证明等简易AI系统与手机连接，通过教师指导、学生使用，AI系统能够时时辅助学生学习。通过学生的检索量及训练打卡量，教师可通过人工复检，监督学生的学习情况，使AI智慧学习的效果“可视化呈现”。针对专家系统、高级检索、项目编程等高阶AI系统，在与手机连接使用时，为保障教学的有序性，均由教师掌握总控App开关，学生根据需求进行报备使用。

4 结束语

通过构建常态化的AI学习场所、拓展AI辅助教学的平台，学生能够在高效智能化、社会化的场所中进行学习思考，我国应用型人才和双创人才的培养得以推进。AI+智慧学习的教学模式具有激发学生主动学习的创造性思维、提高应用型人才培养的多效价值AI+智慧学习的教学模式将会在AI技术发展的不断深化中，不断开启多元化的方针。而鉴于此，学校也要与时俱进、多元创新教学思维，转换素质教育模式，从各方面推进AI+智慧学习的有效构建。