人工智能在高校教学中的应用研究

孙继刚

（吉林外国语大学 人工智能学院，吉林 长春）

一 引言

21世纪以来智能信息技术化在全球快速崛起，以信息化为代表的第四次工业革命已经悄然而至。随着中国全面小康社会的实现，开启了全面迈向社会主义现代化的伟大征程，社会的发展需要信息化技术人才，而针对传统大学课堂教育教学现有的问题及挑战的改革，进一步倒逼中国教育提质，社会教育保障条件提质，教育教学方式变革提质。2017 年，中国国务院发布《新一代人工智能发展规划》，文件中明确指出新一代智能信息技术全面参与传统教育教学方式变革过程各环节中，面向未来教育教学体系构建以新兴智能技术为基础，主动加强高校教育与智能技术深度融合。这标志着中国自主回应人工智能技术迅速发展的时代特征与当代育人目标计划问题，高校教育教学重大变革势在必行。党的十九大报告中明确2035年实现教育现代化发展目标，以人工智能如何促进教育信息化，以人工智能现代教育体系结构优化，加强与大学生教学互动的直观性，促进实现大学生的高效学习及创新性的培养。实现人工智能与高校教育教学相辅相成，是当代教育现代化研讨的重要议题，因此中国教育现代体系的重组与结构优化进程中，促进人工智能的全面应用对于保障教育目标的实现及合格建设者的培养具有重要的理论意义和现实意义。

二 高校课堂教学发展现状

自20世纪90年代末中国高等学校全面扩招以来，中国教育体系各阶段入学率明显提升，这既是回应提高国民整体素质的战略需要，也是补足中国社会建设技术型人才的短板。进入21世纪以来，高等教育在培养创新型人才战略中的基础性地位越发明显，教育规模逐步扩大。截至 2018 年，高等教育的入学率已占总适龄人数趋近于一半，全面高校的总数量已突破3000大关，在校人数达到4000 万，在世界高等在校生中占比20%。另一方面各高校培养博士研究生、硕士研究生的规模也逐年扩大。目前在校研究生的数量也处于改革后的井喷态势，人才培养更多回应区域经济的发展需求，形成了多学科多门类。这既是中国的高等教育事业蓬勃发展的标志，也是中国教育体制改革的巨大成功。同时也对现有高等教育体系造成了不小的压力和负荷。截至 2017年，高校的科研总经费规模达到了 452 亿元，但这些资金还是无力支撑某些高校关于国家重点研发计划、重大专项项目以及自然科学的项目，这也极大地促使某些高校的科学研究以及应用技术研讨活动受限。国民教育诉求在高等教育现有体系框架下越发艰难，大班授课、以一补多等形式越来越普遍，高等教育原有的开放性在民办高校教育教学中难以实现。高校学术科研成果与办学水平实际上遇到了瓶颈期。

传统教学模式以课堂讲授为主，教师作为教学活动的主体，这一模式难免出现一言堂的现象，是传统教学模式的硬伤。随着中国教育育人目标的调整及教育体系的逐步改革，教师课堂教学与学生互动环节明显增加，但学生参与积极性有限，实际效果没有达到预期。在某些地方职业学校教师侧重讲理论，学生对实践操作环节不熟悉，走出校门对技术工作需较长时间再培训。某些高校教学模式单一，过多强调教材的主体作用，参考书类别单一，学生对知识的获取途径有限，尤其是理科类学科信息量的基础性作用没有体现出来，教材始终跟不上信息技术的更迭，这样学生何时形成创新性人才特质。高校教学过程中理论教学是基础，实践教学是重要的辅助工具，只有大量信息化实践活动才能有效避免学生严重脱离社会发展实际。中国社会建设进入创新驱动发展的重要战略机遇期，创新型人才是社会主义现代化建设的必要接班人储备，在党的社会发展阶段战略安排中是高等教育的重要育人目标。重视实践教学更要跟上时代步伐，主动适应信息化是实践教学中的重要问题，面向学生创新教学体制更为重要。

三 信息化对高校教学模式改革的新挑战

（一）学习者自主获取知识的时代诉求

教师教学资源的选择在教学的课前设计阶段具有很大的影响作用，评价学习者的学习兴趣及学习结果是知识传授者能否达到教育目的的重要环节。而这一点在传统教学中教师无法充分了解分析学习者的基本特征，对于学习者而言处于盲区。学习者需要的教学资源是面向大多数人的，而学习者的差异性导致部分学习资源不能满足学习者，学习者需要的资源匮乏，传统教学中教师往往忽视了学习者的兴趣取向，学习者无法真正获取想要的知识。这一现象反映出传统教学中，教师脱离信息技术的运用进行的教学活动，产生不了所要达到的实效性。信息化时代教师有演示工具，表面上看是推进人工智能与教学相结合，实际却没有实现信息技术教学全过程，学习者的学习积极性也没有充分地调动。学习者需要真实情景的教学环境，教师只使用新的技术，而没有做到信息技术应用与教学实际的深度结合，那么往往出现人工智能技术优势未能显现出来、学习者教育目标和教育教学问题也没有达到的结果。这就需要教师在教学的全过程保证充分教学目标和技术应用的统一，从整体教学活动中充分利用人工智能技术，实现信息化教学与教学目标相匹配，最终提高教学的有效性。

（二）教育评价体系多元化的时代诉求

进入新时代高校教育评价体系成为教育体制机制改革的突破口，以智能技术为基础，现有教育评价体系仍然存在不完善、形式单一问题。单一的评价体系及不完善的评价机制，无法有效整理学习数据，更没能以此为基础满足学习者的各方面学习成果的诉求，实现学习进程的有效跟踪和辅导更是难上加难，结果就是学习成绩是单一的评价通道，学习者从教师教学活动中获取评价信息有限。现代教育教学评价体系应是多元的，传统教育评价严重缺少教师评价、同伴评价和自我评价等形式，测试题或学习者作品这种评价形式过于单一，无法实现获取知识的量化，如教师点评和学习过程记录最终形成综合学习评价报告等这些可以由人工智能实现的评价形式。人工智能基础上，教师不再是课堂教学中心点，实现教师与学生主次位置转换。教师可以将“人工智能技术+”体现在知识点的讲授环节中，学习者的教学评价及管理实现信息数据，在线课程和在线课堂在人工智能时代已实现了一定层面对单纯讲授知识的突破，倒逼教师改变自己作为职能单纯的课堂知识推送角色。人工智能基础上，教师自主授课与人工智能有效结合可以使管理学习者学习进度及成效变得很轻松，学习者主动回应传授的知识、自我管理和实现预期的教学评价，教师和学习者都在教学过程中充分实现学习预期评价，这对于传统教师职能和学习者是真正的解构。

（三）线上课程的兴起

突如其来的疫情进一步催生了人工智能与教学实践的深度结合，线上课程在一定程度上对传统的班级授课制课堂产生了极大冲击。线上课程的兴起是时代发展的产物，它的兴起主要表现于：其一，线上课程基本上没有学习时间和地域限制，学习者的自主性可以得到充分的体现。许多高校主动适应线上课程环境，尤其是全国一部分知名高校为代表推出诸多精品线上课程，突出高校教育的独特优势，结合线下自习室或实验室，实现了线上线下相结合模式；其二，高校教师在线上课程中的角色转换。许多教师主动参与线上课程的讲授，越来越多的学生加入线上教学环境中，倒逼教师主动回应信息化教育背景、教学理念及讲授方法，全面革新学生的主体性和个体差异；其三，学生者主动找知识。线上课程没有了传统课堂教师的管控，学习者学习能力更强才能自主地根据自己的学习需求选择自己需要的课程资源，进而实现自己找知识的优质教学目的。线上课程的教学特点能够帮助学习者利用线上学习方法，以实现自觉适应线上课程过程。线上课程的兴起反映了人工智能时代对高校教学体系机制的全面变革，环境设施是高校教学改革的有力依托。但目前大多高校的智能化设备相对落后。人工智能技术对教学的保障作用还没有充分发挥。

四 人工智能在高校教学中的应用路径

（一）教师角色重新定位

高校教师在人工智能时代转变传统的教学观念非常重要，角色定位应重新审视。具体表现为：其一，教师以课堂主要知识来源的传输者，引导学习者以其知识面为依托不断拓展信息化相应优质资源。教师作为知识传授者其职能不应弱化，相反在互联网条件下，尤其是教学活动与人工智能相结合背景下，为了使学习者能够以一定知识为基点自主获取知识能力培养，教师是人工智能在高校教学中应用的核心和主要推动力；其二，以人工智能技术为依托，教师应成为未来的课堂的导师，学习者是教学环节的中心，教师以主要知识传授者身份为基点，兼顾学习的设计者、辅助者和评价者，根据学习者的个性及学习需求，形成师生有形无形中的知识传授与获取。人工智能支持下大数据可以有效帮助教师分析学习者的学习需求，配合其制定针对性较强的课程，实现跟踪与评价。教师角色导师化是推进人工智能与教育体系相结合中的主要角色定位。人工智能结合课堂教学的改革，教师的专业的知识和能力是主要依托。因此，推进人工智能融入线下与线上课堂教学必须加强对教师相应的技术和能力的培训，人工智能的优势是可以做到的。需要的是教师的培训在人工智能结合高校课堂教学变革中关键性作用及时体现；其三，高校教师培训机制进一步优化。要成立专门的机构和部门，以人工智能为基础加强教师育人素质的专业培训，“人工智能+”教师素养是实现培训目标的有力保障。高校教师应主动学习及转变教学角色，新技术是培训的重头戏。给高校教师充分的学习及成长空间；其四，重塑人工智能时代师生关系。教师应在人工智能时代保持自身的权威性，对学习者的学习进程参与度更强，更需要以人工智能技术为契机实现角色转换。

（二）课堂教学形式的多元化

人工智能时代需要课堂教学组织形式多元，班级授课制是主流的形式。人工智能技术的广泛应用并不是要全面否定班级授课制，这一形式的基础性位置很重要，应积极拓展其他教学形式与其相对应。其一，人工智能技术参与高校课堂教学过程。大数据技术可以为高校教师总结教学行为提供数据信息支持，高级人工智能技术甚至能够全程参与学习数据的分析和处理，形成学习网格，在人工智能与课堂教学的融合进程中推进学习者由机器学习到深度学习的转化，数据信息课堂教学全过程中起到更好的优化作用；其二，线上线下相结合。教学空间中主要载体是教师，学校实体空间这一有利优势要充分利用。但是要将更多改革精力放在网络虚拟空间的构建与建设进程中，主要原因在于网络虚拟空间教学不受时间与空间限制，学习者的覆盖面更广。虚拟与现实的融合应是未来新型教学形态；其三，人工智能技术可以实现资源的有效重组。通过课堂教学变革，学习者学习的针对性更强，在学习者自主的学习进程中可以有效结合知识点讲授、回答疑难、互动探讨、跟踪掌控，甚至对学习者的测评分数、学习习惯和偏好、固有思维方式等全面评价教学成果。从而克服传统课堂评价的单一性指标。课堂教学形式的多元化借助人工智能技术和大数据支持的过程性评价和个性化评价，对学习资源重组，评价也时刻进行，评价结果更加精准。

（三）“人工智能+”教育的深度融合

信息时代人工智能与教育的融合是时代不断推进的产物。人工智能与教育的融合对现代教育体系优化与改革起到了重要的推动性作用，以现有相关的理论和实践研究为基础主要着力点应在于以下几个方面：其一，明确高校作为人工智能理论研究和实践探索主阵地。2017年，国务院颁布《新一代人工智能发展规划》，随后，2018年教育部颁布《高等学校人工智能创新行动计划》，文件明确表示推动人工智能以及人工智能与教育融合的健康快速发展的现代化教育目标。2019年，中国政府与联合国教科文组织合作，发布的《北京共识——人工智能与教育》，文中明确提出引领实施适当的政策，以人工智能与教育的系统融合为重要依托，创新教育、教学和学习方式改革，人工智能能够为更加开放灵活的教育体系提供重要保障，以现有生产能力为基础力争为全民提供更为公平、优质的终身学习机会，实现教育的可持续发展目标和人的全面发展。人工智能与教育的融合需要制定相应课堂教学的鼓励和引导机制，一线教师应成为其主力军，经费支持和奖励措施引导其把人工智能技术融入课堂教学活动中，人工智能赋能教育新的发展机遇。人工智能以大数据为基础，充分利用各种技术把对零散的、非结构化的信息数据作系统分析，促进教学活动的及时调整与提质。