智能机器人时代高职教育教学改革探索

汪福来

（揭阳职业技术学院经济管理系，广东 揭阳 522000）

新时代快节奏的生活环境和激烈竞争的社会环境对人才的培养提出了更高的质量要求，高职教育应主动迎接挑战，应用智能思维、教育智能机器人技术和模式改造传统教育生态，实现高职教育系统的结构性变革。2020年全国教育工作会议提出职业教育要在以质图强上下功夫，要实质性改革高职教育评价体系，运用云技术、5G、虚拟现实、大数据和人工智能等新技术改进教学方式方法，构建基于新技术的高职教育教学新模式和教育治理新形态。

一、国内外教育智能化及教育机器人的应用现状

在教育机器人领域，西方国家研究应用前列的是美国、德国和法国，亚洲研究应用前列的是日本、韩国和新加坡。美国汉森机器人公司（Hanson Robotics）制造的索菲亚机器人教师，能根据不同的教学情境，独自完成一门课程的教学，如机器人、科学、技术、工程、数学、编程和人工智能、计算机视觉课程等。日本最大的机器人培训学校是修曼机器人教室，为6-12岁青少年儿童提供智能训练解决方案，通过益智积木搭建，科技模型制作，机器人设计、组装、编程等系列活动课程，以“游戏化学习”和“体验式学习”培养学生的注意集中力、观察思考力、想象创造力、空间认知力。

全球教育机器人研究机构的代表有：美国的塔夫茨大学，主要的项目工程有社区工程、乐高工程、互动学习和协作环境、教育创造者空间、学生教师外展指导计划等；美国的佐治亚理工学院，突破学科界限的出色深度和广度机器人研究，具有下一代机器人的强大部署系统的变革性研究。

国内教育智能化应用举例:常州纺织服装职业技术学院开发了基于墙体绘画与虚拟仿真3D技术的智能互动体验系统教学，广东食品药品职业学院采用系列虚拟现实技术（3DMAX、Quest3D和Unity3D）开发了“虚拟工厂”来支持食品药品类行业实训教学和创新实践教学，江苏省大港中等专业学校采用古陶瓷虚拟仿真系统和拼补小助手软件，带学生熟悉各朝代陶瓷造型特征与历史文化，帮助学生高效掌握四类古陶瓷修复的工艺流程与操作要领。

国内已成立的人工智能研究院：深圳智能机器人研究院、清华大学人工智能研究院、北京前沿国际人工智能研究院、深圳人工智能与大数据研究院等。

国外的智能教育机器人注重培养分析和解决问题，独立思考能力和创造力训练，国内智能教育主要应用在拍照搜题、分层排课、口语测评、组卷阅卷、作文批改、作业布置等简化操作方面，并结合智能、虚拟仿真技术实现身临其境式的教学。

二、智能机器人时代高职教育的主要特点

（一）虚拟仿真与现实操作结合的体验式教学

采用先进的三维仿真定制开发技术来模拟真实实验室的现实环境和实训场地，通过物理引擎来模拟真实的环境中的物体之间的相互作用，如：重力和碰撞等，通过粒子系统来模拟真实环境中的特效，如：火、雨雪和烟雾等。通过Windows、Mac、Android、IOS和Web等，可实现C/S、B/S和手机版等的多架构发布平台。虚拟仿真实验教学管理平台提供了全方位的虚拟实验教学功能，聚集实验教务管理、实验教学管理、实验前理论知识学习、实验过程智能指导、实验结果自动批改、实验报告提交、实验室开放预约管理、中心门户网站、互动交流通知系统、系统管理等功能，解决了危险高压电环境、化学实验的危险性和污染性、建筑工地等真实环境无法开展的实验教学问题。

（二）机器人助教的智能导学教育

采用智能机器人辅助教学能根据大数据统计的学习数据实时捕捉每个学生学习动态数据，准确诊断学习知识点弱点，数据反馈找到学生的知识漏洞，让学生只学不会的知识点，节省80%刷题时间；并制定适合个人的动态学习路径，根据每个学生学习进度情况的不同，制定个性化学习方案，将时间有效地花在薄弱知识点上。调控学习难度，让成绩优异学生学习具有挑战的内容，成绩一般或者成绩不佳的学生分配学习容易听懂并接受的知识点，帮助学生快速建立学习成就感，消除学习抵触和消极情绪，查漏补缺的教学模式轻松提高学习效率。

（三）数字空间的高职教学方式

智能化教学打破教学空间屏障制约，多终端同步一体化服务，支持电脑、手机、平板电脑学习，满足不同系统、设备环境下的学习需求。交互教学系统设计，使教与学实时反馈，实现移动碎片化学习。通过AR虚拟现实技术、3D技术将教学信息传递过程变得更生动更容易理解。利用大数据库深入统计分析学生喜好，为学生的学习过程提供个性化的量身定制学习内容。改革传统教室的固定教学模式，利用智能化更广泛、更丰富的场景支持各种教学、研讨、分享和自学等，将高职教学以讲授为中心的灌输式学习转变为以自主学习为中心的激励式教育。

（四）智能化的高职学习方式

构建开放、多元、共享的移动互联网终身学习智能生态圈，采用开放式平台模式，集系统、资源及硬件为一体，在虚拟仿真实验和3D呈现中，学生自由地进入不同的学习情境，进行探索式、沉浸式学习。通过智能分析个人学习数据，提供个体学情报告，使学生了解自己的学习情况及特点，及时调整学习计划，查漏补缺加强薄弱知识点练习直至达标，把时间集中学习不会的知识点，避免盲目海量刷题，提高学习效率。

三、智能机器人时代高职教育存在的主要问题

（一）高职教育的教学、考核评价体系缺乏独立性

高职院校期中、期末教学检查全是本学校内部的领导和教师组成的督导团进行教学检查，且教师每年度的绩效考核也全是本校内部各级领导来评定绩效等级，不同的绩效等级对应高低不同的年底绩效奖励工资。因教学质量检查跟绩效考核全部是封闭系统的本校内部领导、教师参与，缺乏独立于学院外部的专业水平评价和监督，整个考核检查流程完全在封闭的本校内部开展，自己每年督导和考核本校自己的教学和绩效水平，被考核教师每个方面的具体得分也是不公开的，只通知最后优秀名额的结果，完全依赖内部力量的传统考核方法，导致考核内部相互评分的人情分数比重远高于教师本身的专业水平，教师本身专业知识水平、教学水平、学生管理水平反而不在考核重点关注范围内。缺乏专业的外部评价体系，导致的后果是教师被迫花大部分时间精力搞好各方面关系，跨学科的督导其实也无法从专业的角度客观评价非专业领域的教学水平，只能依据教师教学时服装、表情主观印象和提交的各专业统一标准化格式教学资料来打分，缺乏客观、专业、理性、科学的考核体系。

（二）高职扩招后不同类型招生的学生教学“一刀切”，无法因材施教

高职近几年扩招后学生的类型分：普通高中招生、高职学院自主招生、省普通高中学业水平考试招生、中高职衔接三二分段招生、中职学生“3+技能课程证书”招生、退伍军人招生。不同类型学生的基础和学习背景都有很大差异，但是学生招进去高职后的人才培养计划是相同的或类似的教学，同专业不同招生类别学习的课程都相同，课程标准也是统一没差别的，导致基础薄弱的学生很难跟上教学要求标准，学得越来越吃力和消化不了，最后自暴自弃失去学习信心；而基础较好的学生也会抱怨老师教的进度太慢，一个简单知识反复讲解和演示浪费课堂时间。不同的基础和类型学生，按照同样的教学标准和成绩要求考核，无法因材施教，教学效果达不到预期质量，教师和学生都苦不堪言。

（三）高职课程设置维度单一，教学内容滞后于社会岗位的技能需求

高职课程的设置均是势单力薄、各自为政的各专业学科孤军奋战格局，课程围绕特定单一的专业学科设置，基本没有交叉的学科课程设置，更没有开设跨学科的专业，课程设置维度的单一导致技能的单一和知识面的狭窄，在知识技能更新速度飞快的智能化新时代，无法适应岗位激烈竞争的社会复合型人才需求。在各行业岗位智能化、自动化高度普及的新时代，高职教学内容仍然停留在课本知识的灌输，教材几十年不变，实训课程是手工模拟（如做账、点钞）和不能网络一体化的单机软件上课，这些手工做账、点钞操作技能已被社会淘汰，企业现今都用软件做账和点钞机来代替手工处理。教学内容滞后于社会岗位的技能需求，学生工作后没法跟社会岗位技能直接接轨，只能重新再学习互联网软件操作和复杂融合业务岗位需求的跨专业知识。

四、高职教育改革的路径

（一）引入独立于学院的第三方外部质量考核评价体系

借鉴欧美大学的经验，成立独立于政府、高职学院的第三方专业的教学质量评估机构，强化外部监管制度，对专业课教师采用匿名的方式选派同专业学科的外部专家来客观评价教学专业水平和教学效果，听课督导必须是同专业的行家，采用随机抽取不提前通知的上课时间，避免听课提前准备的表演化、形式化、检查迎合化的非常态教学。也可以通过政府购买服务的方式，购买外部的同专业专家团队匿名考核校内教师的绩效等级，减少主观评价、内部人情打分现象，让教师的主要精力投入到教学和专业的扩展学习和深入研究。

（二）利用智能、大数据技术设置学习进度不同的个性化课程

利用大数据技术跟踪统计学生的学习习惯偏好，如更喜欢视频、图片还是文字学习方式，后期提供个性化喜好的不同形式学习输出方式；统计学生作业过程中的知识点漏洞，对学生布置不同的补缺式作业内容，强化技能训练，直到熟练掌握课程内容。

不同渠道招生的学生采用智能化辅助教学，安排不同的教学侧重点，普高生基础知识牢固可以先理论讲解透彻再实训练习，能彻底理解知识点的来龙去脉；自主招生的操作技能好，可以多安排实训课程，在软件操作过程中分段融入相关的理论知识学习，理论联系实践学习效果更好；学考生很多已有工作实践经验，可以设置案例分析课程，要求运用知识点解决实际的社会经济问题，激发学习兴趣和培养思考能力；三二分段学生学习习惯和自觉性很好，课堂多提问形成开放式课堂，课后多布置作业扩展知识面；3+技能课程证书学生安排课程学习完成后考证，证书代替课程期末考试，提高考证通过率和督促课后自觉学习；退伍军人招生纪律性高，课程多安排模拟演示性的教学，教师演示和示范操作流程和步骤，再让学生对照操作和练习，能迅速消化知识点。

（三）设置跨学科融合的课程，单独设置专业新技术实践课程

借鉴斯坦福大学开设跨学科专业如化工生物学科、化工电子学科，这些具有交叉性质的学科创造了连续获得15项诺贝尔奖的科研硕果；牛津大学跨学科融合的双学科、三学科专业课程各占三分之一比例，单学科课程只在低年级开设。日新月异发展的新技术和更新换代迅速的高科技时代，复合型技能人才才能不被激烈竞争的职场淘汰，我国高职院校课程应改变围绕单学科设置的传统，开设跨学科专业，设置多学科融合的专业课程，开阔学生知识面，拓展培养学生的多维度技能，如理工类专业开设《与人合作》课程，经济类专业开设《财务智能化》课程，电子商务专业开设《投资理财》，文史类专业开设《商业管理》课程等，培养学生从多学科角度分析解决问题的综合能力，也为毕业后因兴趣偏好跨专业就业做好知识储备。

针对高职教学内容滞后于社会岗位技能需求的问题，教学内容要对接社会技能实践需求和岗位最新技术知识，以产业需求为导向，以强化实践能力和应用创新能力为载体，打破学科壁垒，课程体系按照模块化设置，每个模块具体培养哪些综合技能和实践操作应用能力都清晰明了，强化实践教学，减少纯理论知识比例，打破传统的按照课本纯理论上课、理论脱离实际的课程设置模式。以社会热点问题和实践新技术为切入点，每个专业开设跟本专业相关的《专业新技术实践》课程，培养学生综合运用知识解决社会热点问题的能力，要求学生学习并掌握最新专业实践新技术技能，避免课程知识点跟社会脱节，告别“头脑在21世纪的大学，学习18世纪的老旧技术，一毕业发现已落后时代一大截”现象。

（四）融入智能化技术的人机互动教学模式

利用智能化的辅助教师类设备开展教学，优化作业流程和批改效率，教师线上布置作业或课堂练习，人工智能APP在线批改练习题，批改即时出结果，标注错误部分并分析错误原因，并对所有学生的整体练习结果生成学情报告和错题集，反馈给教师，帮助教师准确捕捉学生学习情况，提高课堂练习反馈和作业批改的学习效率，构建包含智能评分、逐题精批、反馈分析、范例精讲、学习记录五个环节的人机互动智能化教学模式。国内目前的此类教学产品有科大讯飞与新东方的RealSkill智能化教学产品，国外的此类教学产品有STAR 360系列产品的计算机智能适应测试。

融入智能化技术的高职教育改革，从教学质量、教学效率以及教学维度三个方面创新了传统教育所缺失的价值。将智能化技术作为高职教育改革的切入点，培养至少拥有两种专业技能、能将多门知识交叉融合的高级复合人才，为社会输出具备新时代复合技能的工匠人才。