人工智能视域下中职教育人才培养模式研究

郭 瑾，张玮缨，高 伟

（辽宁师范大学计算机与信息技术学院，辽宁大连 116000）

0 引言

2017 年国务院印发了新一代人工智能（Artificial Intel⁃ligence，AI）发展规划，从科技研发应用推广和产业发展等方面提出一系列措施。我国在人工智能领域如语音识别、感知推理、机器学习、智能服务等多个方面都取得重要进展［1］，人工智能技术正慢慢渗透于我们生活的每个角落。加速积累的技术能力与海量数据资源、巨大的应用需求、开放的市场环境有机结合，形成我国人工智能发展的独特优势［1］。教育界学者广泛关注人工智能的独特优势并试图将其应用到各阶段教育活动中。本文阐述人工智能在教育领域的应用形式及未来发展趋势，提出中职教育与人工智能深度融合的几种渠道，以期为中职教育引入人工智能技术提供一些思路。

1 教育人工智能概述

人工智能为教育注入了新动力。国外教育人工智能研究热点有智能导师系统、人工智能教育机器人、机器学习、学习模型、计算思维等［2］，致力于将人工智能相关技术应用到生物、心理、计算机等各学科，形成更为优质高效的教学。我国2017 年开始将人工智能列为一级学科建设重点，通过人工智能技术辅助日常教学，实现日常教育与终身教育定制化，推动新型教育体系构建［1］。梁迎丽等［3］指出智能导师系统、自动化测评系统、教育游戏与教育机器人是人工智能在教育中的4 大应用形态，市场上已有百度“智慧课堂”项目、腾讯“智能教育云”平台以及科大讯飞的语音测评软件等教育应用［4］。

2 中职教育现状

世界各国中职教育都在不断发展。德国职业教育体系较为完善，各阶段职业院校能够很好地衔接，中职教育主要通过指导的方式培养学生工作技能；美国中职教育在注重培养技能外更注重培养学生素质，提升后续发展能力，运用人工智能技术设备对学生进行综合评估。开设人工智能相关课程，通过更全面、自由的培养方式使学生未来有更多选择。

美国新媒体联盟与北京师范大学智慧学习研究院协作完成《2018 中国职业教育技术展望：地平线项目报告》［5］，重点关注职业教育发展。中等职业教育是在高中教育阶段进行的职业教育，包括一部分高中后职业培训，主要对具有初中知识能力的学生进行三年制教学［5］。中职学生普遍存在理论基础知识薄弱、主动性差、建构知识能力低等缺点，但他们对于实操课程上手更快理解更强。中职学生培养不单要具备牢固的专业基础知识，还要做到学以致用，发挥自身优势，真正成为创新型人才。

3 人工智能下中职教育人才培养方式

人工智能技术与人类一起工作，以最有益的方式更好地创建与人类合作的人工智能系统，更利于人们生活［6］。现在的学生是第一批伴随数字技术长大“数字原住民”［7］。人工智能近年正广泛应用到幼儿、中小学、高中及大学等阶段教学中。“人工智能+教育”平台关注信息技术与教育的深度融合，教育环境从数字校园转向智慧校园，大数据、机器学习、知识图谱等智能技术不断更新［8］。如图1 所示，在中职教育中利用人工智能手段将提升教师能力，这种能力不仅仅指教师自身能力，还包括由人工智能手段得到的辅助能力，在一对一教学中产生一对多效果。

如图2 所示，中职教育与人工智能融合，教师可利用各种新型人工智能硬件设备与软件（如平台、操作系统）辅助教学。教师可利用新型系统更优质地完成管理工作。技术的优化、资源的丰富以及师资力量提升，使中职学生拥有更好的教育环境，获得更多实用的硬技能与软技能（非技术技能）。这种非技术技能对职业生涯非常重要，如人际关系技能、社交技能、组织管理技能、时间管理技能、批判思维技能、问题解决技能等［9］。将人工智能技术引入到中职教育势在必行。

Fig.1 Secondary vocational education combined with artificial intelligence图1 中职教育与人工智能相结合方式

Fig.2 The improvement of teachers and students in the artificial intelligence environment improvement in the secondary vocational education图2 教师与学生在人工智能环境下得到提升

3.1 个性化学习模式构建

人工智能可有效支持自主探究和协作学习，使学习方式从进度、方法、评价等方面一致的集体学习向个性化学习转变［10］。很多中职院校已经采用一些学习系统与软件，如自适应学习系统、闯关游戏学习软件等，为学生创造丰富多样的学习环境。未来由于机器的智能化，许多工作岗位技术人员将面临失业危险，因此要更加注重学生关于“能”的发展，这里的“能”指的不是技能，而是学习者的潜能以及发挥的能量。华盛顿教授研究表明，更深层次的个性化问题会激发积极的情感状态，避免消极情绪［11］。中职学生相较于高中学生学习主动性普遍偏弱，因此为中职学生设计个性化学习环境更为重要。中职院校课程按照不同专业划分，更具有实践性。构建学习模式时要根据不同专业的学习者特点制定个性化培养模式与更加精细化的学习路径，如图3 所示。构建步骤如下：①通过预测模块预测学生学习成果，生成针对学生所学专业的学习路径；②运用挖掘模块搜集与分析学生的深度数据，从而了解学生对所学专业的理解情况；③通过判断模块对学生学习过程进行二次分析，判断学习过程中遇到的各种情况；④根据以上信息建立个性化学习模块，学习完成后将学习情况反馈给学生并在系统中保存好记录，系统根据学习记录对学习者进行预测，从而形成专业化学习循环。

3.2 教学机器人辅助教学

如今计算机、交互式设备、多媒体和互联网在教育中的应用越来越多［12］，人机交互作为一种新型的教育关系语境成为未来教育学术研究重点［13］。教育机器人开发儿童智力，中小学课外活动课程也出现教育机器人身影，大学中教育机器人进行辅助测量、计算数据等。

在中职教育中引入教学机器人优势有：①教育机器人可帮助学生完成一些机械的重复性操作，节省时间；②针对中职教育学生不能很好掌握理论知识现象，引入教学机器人能提高知识传授效率。中职教育知识内容很多都是技能型知识，这些知识在传统教科书中往往晦涩难懂、死板枯燥，学生难免感到厌烦。教学机器人可将教科书上的内容以多样化形式与中职学生交互，知识内容随着社会发展不断更新改进；③中职教育更加注重综合能力培养，教学机器人可辅助进行虚拟沉浸式技能训练，通过VR、AR设备建立虚拟训练场景，增加学生实操机会。

Fig.3 Personalized learning four modules and learning path图3 个性化学习4 大模块与学习路径

3.3 智慧教育大环境下中职学生创新创业

随着教育技术的发展，学生的学习形式与手段以及提升能力渠道也更加丰富多样。近年创新创业活动（简称“双创”）在我国大学生中迅速展开。虽然中职教育在双创活动有着场地、设备、师资等巨大优势［14］，但其优势并未发挥出来，中职的双创活动还受到各方面条件制约。人工智能无疑能使创新创业活动与中职教育更加充分地融合：①丰富多样的技术产品给中职双创提供更多的形式；②增加学生实践机会，提升实训经验，为以后发展奠定基础；③双创大赛提升学生动手能力。

大多中职学生基础知识不牢，设置机器人大赛等赛事能提高其参与积极性。构建人工智能、机器人相关理论知识，以此夯实基础学习。另一方面，中职学生本身动手能力强，在机器人比赛中分小组合作，能激发学生的竞争与合作意识。

3.4 智能评价与测评

我国中职教育培养与评价方案一直在不断发展。应用人工智能、情感计算等技术对学生全面素质进行评价，教师与学生能更充分地了解学习与认知情况。传统评价方式只对学生的书面成绩进行测评，学生的日常表现、学习过程、活动参与情况等未完全记录。针对中职教育实践性强的特点，仅仅从学生的考试成绩分析是不够准确的，需要结合智能评价与测评系统辅助教学，如图4 所示。

以往教师要精准评定学生综合能力十分困难，因为教师不能时时刻刻记录观察每个学生的平时表现。有了人工智能技术，教师可利用智能评价系统记录学生日常学习数据，并在这一过程中持续观察学生成绩变化。课上记录每个人的课堂表现、遇到的问题，课下记录学生的日常学习行为数据、课业情况及参加学校组织的各项活动情况等。

Fig.4 Intelligent evaluation and assessment图4 智能评价与测评

通过每日累计的数据以及数据变化，自动生成该学生的学习情况，形成变化数据图形（包括个人数据变化以及与全班同学数据变化对比等）和个性化反馈报告。教师通过最终结果对该生进行测评，了解学生除考试成绩外的行为发展反馈，掌握学生的全面发展情况。学生也可以结合智能评价结果与教师提出的反馈意见调节学习方式与行为。人工智能技术方便教师因材施教，学生也能更准确地了解自己学习过程中的不足。

3.5 课程内容知识体系变革

与工作世界具备动态适应关系是职业教育信息化与普通教育信息化的重要区别［15］。中职教育学生更注重就业情况，因为他们涉及的工作都是机械化的，未来有被智能机器取替的可能。人工智能为中职教育与未来求职带来全新的培养模式，要求在中职学习过程中普及人工智能知识，引入新的课程知识体系，培养人工智能素养以及跨领域思维能力，如图5 所示。

Fig.5 Curriculum content knowledge system change图5 课程内容知识体系变革

课程知识体系改革有3 个方面：①中职教育课程负责人应有意识地在各专业学科中引入人工智能知识，使课程呈现跨学科融合，为中职课程创建高端化、智能化发展视野；②中职学生应有意识培养自己的信息化思维，学会在学科基础上应用人工智能知识与技术，提高课程知识学习能力，将所学知识与就业实践紧密结合；③中职教师应有意识整合人工智能与各专业知识，在教学过程中进行课程整合引导学习。

4 结语

随着互联网的发展，教育活动的内容、方式发生很大变化，人工智能的加入更加适合多元化课堂教学。人工智能一方面促使学生摆脱机械的技能训练，有更充分的时间去接触需要灵活思考运用的事物，提高自身的辩证思维、创新创造以及探索发现等能力。另一方面要注意发挥学生自身优势。人工智能推动产业变革、技术创新、岗位更迭，在淘汰大量传统劳动力的同时，对新型劳动力需求也不断提升［16］。人工智能与教育融合，旨在培养新型智能型人才。随着中职教育与人工智能融合不断深化，在更加高层次上打破教育壁垒成为可能，技术、设备与发展理念愈发成熟，教育思想、资源、水平等将向更深层次迈进。同时应注意人工智能高速发展下学生个人信息隐私等问题，提供一个完善的中职教育发展环境。