人工智能用于构建美术课程混合式教学的原则方法路径研究

易善炳

（喀什大学 美术与设计学院，新疆 喀什 844006）

美术混合式课程教学是采用“线上”+“线下”的教学模式，它是计算机网络技术发展的产物。目的是通过两种美术课程教学组织形式有机结合，把学生的学习由浅到深的引向深度学习。目前来看，美术课程混合式教学的探索还处在初级阶段，很多混合式教学问题没有得到解决。教师作为教学的主导者，对美术混合式教学进行不断地探索，解决其中存在的问题，才能真正实现混合式的教学目标。借用人工智能技术的发展，将人工智能技术运用于美术课程混合式教学，可以解决美术课程混合式教学中存在的多个问题。

一、现行美术混合式课程教学中存在的问题

美术课程混合式教学改革在美术教育中提出的较早，但取得的效果不太明显。很大一部原因是美术课程混合式教学改革主要借鉴了其他学科的教学改革。目前较为流行的混合式教学方式是翻转课堂和慕课教学，美术课程教学改革也借鉴了此法。但从整体情况来看，两种混合式美术教学方式不能满足美术课程教学改革的要求。

翻转课堂就是教师在上课前录制好课程视频，学生可以在课外通过视频学习课程。在课堂上，学生与教师可以充分互动，通过互动答疑的方式学习课程。美术课程教学具有特殊性，如果简单的采用翻转课堂的教学方式，难以保证课堂教学效果。现实的情况是美术课程教学采用的是教与学的模式。从美术课程教学来看，美术课程分为两部分，即理论课程和实践课程。理论课程可以通过翻转课堂的教学方式来实现，但面临的问题是学生能否根据教师布置的任务进行课下学习，因为有些学生的自律意识不强，部分学生或根本不去完成教师安排的课外课程学习。发生类似的情况，教师不能有效地监督，这样会导致课程教学起不到翻转课堂预设的学习效果。何况现在很多学生喜欢上网，他们更愿意把时间花费在网上，而不是教师提前录制好的教学视频上。在课堂上教师将大量的时间留给学生，按理学生能有更多的时间对所学知识进行理解和消化，也可以通过自己喜欢的方式学习，但是有些学生在课堂上表现并不积极，他们不与任课教师进行交流，为了完成学分而上课，课程学习变成了走形式化。教师因为要录制课程视频，教师的课程讲解面对的不是学生，而是冷冰冰的屏幕，缺少与学生现场情感互动交流的机会。这就造成教师讲知识，学生学知识的尴尬局面，缺少教学中的情感态度价值。因为在课程教学中，教师不仅用知识去让学生成才，而且还要用人格魅力去感染学生。目前翻转课堂教师录制的视频达不到这样的教学效果，学生除了能够学到一定的课堂知识，难以实现与教师的情感交流。美术实践课程很难用翻转课堂的教学方式来实现，美术实践课程教学具有创造性。通常意义上，美术教师进行作品示范，边理论讲解边作技法演示，一些细微之处很难通过视频呈现出来，学生遇到的问题也不能随时地与任课教师沟通，这样翻转课堂就割裂了实践教学的特殊性。

慕课简称“MOOC”，即为互联网兴起的一种在线教育。慕课教学得到了高等学校教育的积极响应。慕课被认为是一种混合式的教学方式，它是信息化教育的产物。慕课具有开放性、透明性、优质性的特征，目的是让学生能享受优质的课程资源，其建立和实施的前提是课程学习难度适中，能够适合大部分学习者的学习，与此同时学习者要有毅力和自律意识，在没有教师的监督下可以自主学习。据相关的调查发现，慕课学习只有不足10%的学员能够坚持完成慕课的学习。[1]慕课教学内容多为知识性的传授，教学形式单一，教学设计简单，教学目标也不能根据授课对象进行设置，所以难以适应高等院校教学改革的需求。美术课程混合式教学改革和慕课教学只适合在美术理论课程的讲授中，对知识性的讲解有用，但它缺少传统课堂教学中的师生互动和课堂氛围，使课程教学变得索然无味。另外慕课教学在美术实践课程中明显存在问题。美术实践课程需要在任课教师的指导下才能实现，如果只通过理论教学指导，则难以达到美术实践课程的教学目标和效果。

针对现行美术课程混合式教学中存在的问题，用适当的方法去解决，才能够促进美术课程混合式教学改革。近年来，人工智能技术可以解决美术课程混合式教学中存在的问题，它可以充分利用计算机网络技术的优势，解决美术课程混合式教学中亟待解决的问题。

二、人工智能的概念及在美术课程混合式教学中实现的原则方法

人工智能俗称AI技术。所谓的人工智能是相对于人的自然智能而言的，通俗的理解是“人造智能”。[2]1它是通过在人的控制下实现机器的深度学习，目的是拓展人类的智能。我们可以把它分为两个阶段，即弱人工智能阶段和强人工智能阶段。目前人类对人工智能的研究主要处在第一阶段。机器能够通过一定的智能程序设计，将根据计算机指令实现预设的目的，进而减少人的体力、脑力等重复性或者较为复杂性的劳动。人工智能技术综合利用了计算机技术、图像技术、仿真技术、语言技术、多媒体技术、网络技术、数据技术、虚拟现实等来帮助人们完成任务的智能体。基于人工智能的优势，将人工智能技术运用于美术混合式课程教学改革之中，有利于美术课程混合式教学改革的实现。

目前人工智能能够运用在美术课程混合式教学之中，优势在于：（1）人工智能技术能通过机器训练实现深度学习，进而可以不断地深化人工智能学习技术。人工智能技术与传统的网络技术相比，它可以模拟人的大脑进行思维，这种思维模式即机器学习思维。它可以根据美术教学的要求进行情景预设，通过编程的方式满足美术课程线上教学的要求。（2）人工智能可以基于群体网络智能初步实现集思广益的智能效果。人工智能可以利用大数据平台，收集相关的来自不同群体的意见，然后通过经验分享的方式达到课程学习经验共享的目的。在美术线上教学中，学习经验的分享可以让学习者能够快速地找到自身的学习定位以及自身学习存在的不足，通过他人的经验分享，可以获得更深层次的学习认知。（3）人工智能可以实现人机一体化进而走向混合智能的形态。人工智能技术在记忆和存储知识能力的某些方面优于人类，通过特定的编程，能够将知识储存起来，然后在需要的时候通过检索系统可以随时随地地提取。将会给学习者获取知识带来方便。在美术线上课程教学过程中，教师不能过分地强调学生对知识技能的掌握，而是要强调运用和获取知识的能力。（4）人工智能可以跨媒体进行连接，实现智能识别。智能体可以根据需要进行设计，它们可以通过语言、声音、图像、指令等进行系统识别，进而实现不同媒介之间的语义贯通。把人工智能的语言、声音、图像技术运用在美术课程线上教学中，可以增加在线课程学习获取知识的灵活性。

人工智能被运用在生活的多个领域，它正在逐步改变现代人的生活和学习方式。公众对人工智能发展持认可的态度，愿意花费时间和精力在人工智能技术研究上，人工智能取得了很多新进展。把人工智能技术运用在美术课程混合式教学中存在一定的可能。优点在于它已经突破了先前计算机网络技术不能实现的多种技术相互融合的问题。它能够通过建模与仿真的技术、图像—语言—声音理解技术、检索技术、人机交互技术等最终实现在线虚拟课堂教学，真正实现在线课堂教学学生无碍，情境交流互动自然，达到课程混合式教学目的。从当前来看，将人工智能以下技术运用于美术课程在线教学，主要基于以下四个原则与方法：

（一）利用人工智能建模与仿真的技术，再现真实美术课堂教学情境

从现实的在场到观念的在场，在人工智能技术的帮助下可以得到实现。当前人工智能在多个领域已经得到了运用，譬如智能制造、智能城市、智能医疗等。这些成果的取得离不开人工智能技术的发展。程序工程师可以根据收集到的数据信息，借助3D成像技术，进行虚拟场景的设置。虚拟现实场景的目的是为了学生能够真实地感受到情境教学，而不是对着冷冰冰的链接终端。目前设计工程师能根据需要进行三维环境的模拟，建立起虚拟的环境，其在视觉上接近于现实情境，但是在智能方面还有待进一步的提升。传统的虚拟现实主要通过图形绘制的方式完成，即利用三维模型软件来实现，譬如3DMAX、RHINOCWROS、MAYA等通过电脑图绘的形式然后转换成三维模型空间，进而创设出一种生活情境再现的模式。用户通过终端连接进入到其中，可以让用户有一种身临其境的感受。

构建虚拟课堂的目的是为了实现学习者能够有身临其境的虚拟现实的课堂感受。由于学生受到传统课堂教学的影响，他们对于在线课堂体验没有传统课堂感受要好。很大程度上是因为现在的在线课堂较为简单，目前较为流行的是钉钉课堂和腾讯课堂，但是这些课堂模式较为简单。一方面它们只能实现图像和课件展示的传输，不能实现教师与学生的实时互动。目前在线课堂师生实时互动主要是以传统的输入输出为主。如果网络连接不畅，还会出现卡顿的现象。另外一方面学生只能通过播放的形式进入到线上课堂中来，但是他们无法与任课教师之间实现面对面的交流。如果是上百人的课堂，教师也很难顾及到所有的学生，与所有的学生有任何形式的肢体语言的交流。这样的课堂就成为了一个简化的课堂教学。作为一个教育者应该知道，教育不是仅仅教会知识，而是要有情感上的交流。在线课堂不能够改变这种现状，在线课堂是糟糕的。毕竟受教育者也是有情感的，他们与教师之间应该要有情感交流，否则难以达到相应的教学效果。人工智能构建美术课程线上教学，其通过建模和仿真技术可以在一定程度上改变这种问题，但是到目前为止，还是不能彻底地去解决这一问题。

（二）利用人工智能图像—语言—声音理解技术，实现美术课程教学在线讲解更生动

在传统意义上的理解，只有人能对图像、语言、声音进行识别和理解，在人工智能未出现之前，计算机只能通过简单的指令进行理解人类的符号和语言，现在人工智能的出现，在机器学习的训练下，智能体不仅可以理解人类的图像、语言、声音，而且还可以对它们进行识别，做出判断，进而加强了智能体对于人类语言和符号的理解。譬如计算机可以根据智能图像识别软件，通过输入的图像来识别对象，达到智能交互的目的。也可以利用声控软件进行语言输入，这就缓解了输入困难人群的压力。语言差异是阻碍人类交流学习的一个因素。机器通过学习能够快速地掌握一门语言，缓解人们对于不同语言之间相互学习的困扰，智能翻译出现以后，它有效地缓解了语言差异给公众造成的困扰。人工智能技术的运用将会打破图像—语言—声音不能交互的困扰，它将来可以解决这三者之间的缺陷，进而增强虚拟现实环境中的真实感。

目前线上课程教学形式较为单一。为了改变这一现状，可以在线上课程教学中实现图像—语言—声音的智能转换，而不是以传统的讲授为主。在传统的教学中，讲授占据了很重要的位置。但是适当的讲授是有利于学生的学习，但是过多的讲授则会使学生产生乏味或者导致精神不集中的现象。为了改变这一线上教学的现状，教师在线上教学过程中，可以开展多种样式的线上教学，而不是以传统的讲授为主。因为学生在缺乏情感交流的情况下，教师难以保证学生的学习效果。为了能够引起学生对线上教学和学习的兴趣，教师可以根据实际情况进行课程设置，利用人工智能技术平台，开创性地对课程进行创设，利用人工智能图像识别技术、语言技术、声音技术对美术课程资源进行整合，目的是能改善美术课程线上教学单一的模式，让美术课程线上教学真正的生动起来。

（三）利用人工智能检索技术，让在线美术课程教学理解更深入

人工智能检索技术可以帮助用户快速地检索到需要获取的知识信息，减少用户查阅知识的困扰。计算机可以通过一定的程序指令，在短时间内获取到用户想要查找的知识信息，进而能减少用户查阅知识的时间。目前来看，用户检索信息的方式不仅可以文字输入检索，而且可以对声音输入和图片输入有一定的检索能力，这些都要依靠智能化的程序来实现。

现在美术课程线上教学不仅通过课程讲解获取一定的知识，教师和学生也可以通过人工智能检索系统做好课前的知识准备工作。在上新课之前，通过智能检索系统对相关的教学知识进行搜集，这样有利于在线教学中对新教学内容的理解和学习。从目前来看，现在学生基本上都可以通过计算机、手机和其他上网终端连接上网，获取上课所需要准备的知识，而这些通过智能搜索都可以实现。教师在线上教学备课的过程中，也可以借助智能搜索最新的教学动态知识，将这些知识融入到线上课堂教学之中，进而可以增加教学的内容和知识量，也可以使学生获得更多的课程知识。

（四）利用人工智能人机交互技术，促使学生在美术在线课程教学中能够深度学习

人机交互技术的实现将会改变传统的计算机网络技术的能力，传统的人机模式是用户通过键盘鼠标进行输入指令，然后计算机程序根据指令进行处理。现在可以通过声音或者肢体语言对智能机器发出指令，以实现对机器的控制，然后让用户具有一种参与感，在虚拟现实的场景中能够感受到客观真实的存在。

学生在无人监督的情况下，怎样让学生参与线上课堂教学，使学生获得更多的线上课堂教学知识，它是当今线上教学中所面临的问题。教师可以根据学生的线上学习情况进行调查，根据学生的知识结构、个性特征、学习能力等方面进行课程教学设计，设计出能够适应学生学习的情境、内容、教法，使学生能够对线上教学产生相互依赖，进而达到高效的学习目的。要想达到这样的学习效果，在美术线上课程教学设计上就要充分地了解各方面的情况，譬如学生学习心理规律、教学资源结构、在线互动导学以及学习过程实时监控等，教师在充分考虑多种影响线上教学效果的因素，进而实现人工智能技术与美术课程线上教学深度融合的尝试。

三、人工智能在构建美术课程混合式教学中的实现路径

借助人工智能技术的优点，将它运用在美术课程混合式教学之中，将会改变传统的美术课程教学方式。从目前来看，要想实现人工智能运用于美术课程线上教学，实现美术课程线上教学的优化，达到最终的教学效果。可以通过以下方法路径来实现：

（一）充分利用人工智能的技术优势，将人工智能技术运用在美术课程在线教学之中

当前来看人工智能技术已体现出它在智慧教学中的优势，它能够将美术课程线下教学搬到线上教学。很多地方也在逐步采用这种混合教学的模式。它主要面对的是复杂的社会情况，减少公众的学习成本，将课堂搬到线上进行。譬如今年的新冠肺炎疫情，很多高等院校都在开展线上教学，其目的是方便学生的学习，不至于在疫情期间停课停学。目前来看，这种线上教学还存在诸多的问题亟待解决。从学生的反馈意见来看，当前的线上教学部分学生很不认可，原因是它没有传统课堂师生对话的环境，即使线上课堂能够与学生进行展开简单的对话，但是形式过于单一，也没有深入的情感交流。很多学生对于美术线上课堂教学还存在着一定的心理顾虑，但是未来人工智能技术开发者会解决在线教学中存在的诸如此类的问题。

（二）美术教师在线上课堂教学中，要把智能化教学与现实课堂教学结合起来

传统的教学模式美术教师可以很熟练的进行掌握，但是线上教学对于有些美术教师而言是陌生的。随着社会的发展，美术教师不仅要掌握常规课堂教学的技巧，而且要掌握一定的线上教学方式，否则难以适应新时代课堂教学的要求。从当前来看，很多高校都开展了“线上+线下”的混合式教学，其目的是有利于学生的学习。对于常规课堂，学生能与教师进行面对面的交流，但是在线上则行不通，线上的师生交流需要借助智能机器语言为载体，师生彼此看不见对方，也无法实现肢体语言或者表情言语的交流，在交流的过程中存在一定的障碍，人工智能技术开发者需要解决这样的问题。但是目前师生只能适应当前的智能化教学。教师在线上线下教学中要不断地总结教学经验，借助智能化教学的优势，把线下课堂和线上课堂结合起来，实现混合式教学目标。

（三）学生要积极主动参与线上课堂教学，充分利用人工智能技术辅助学习

从学生的视角而言，学生学习的参与度主要是由学生自己掌控的。无论是线上教学还是线下教学，学生如果不积极主动参与到课堂教学之中，难以达到教学目标要求。对于线上教学，现在采用的监督模式是用听课时长来监督学生是否上课。但是这种简单的操作造成了很多的问题。譬如有些学生不听教师的线上课程，而是上课时连上课程终端，而自己却忙于别的事情。根本不会顾及教师讲的是什么内容。课程结束后，教师从统计的时长来判断学生的听课效果很难。从听课时长只能对学生的考勤有约束力，但是收效甚微。因为学生上课挂机现象时有发生。为了解决这一现实问题，只能够从学生自身做起，要提高学生的思想认识，让学生能积极主动地参与到线上课程教学中来。未来人工智能技术系统可以实现对学习者的监督，而不是用非常机械的方式。因为智能机器的智慧在识别能力上远低于人类自身。而有很多的地方需要机器学习才能够实现。在美术课程线上教学中，学生只有认识人工智能技术辅助学习的重要性，它才能够真正地实现智能化线上美术课程教学。

四、人工智能构建美术课程混合式教学的展望

美术课程教学活动是一项具有创新意义的活动，教师在课堂教学中发挥着重要的作用。所以在短时间内，人工智能技术只能辅助高等院校的美术课堂教学。尤其是在错综复杂的环境下，通过线上教学可以解决一些现实的问题。譬如远程教学就可以给偏远地区的学生带来优质的课程资源，要借助智能化的教学模式。然而从现实来看，美术课程线上教学仍然达不到专家预设的理想效果。原因是美术线上教学有诸多的问题没有得到解决，因为人工智能技术改变了学生的学习途径，但是学生在学习方式上仍然没有改变。

首先，学生可以通过建立的智能课程中获得开放的课程资源。智能课程体系可以有效缓解学生的焦虑情绪，克服传统课堂讲解的冗长和乏味。由于美术课程分为理论课程和实践课程。美术理论课程可以适当地开设一些线上课程，但是实践课程很难开设线上课程，因为美术实践课程需要师生的交流互动。虽然现行的有些美术线上课程可以互动，但是师生在情感交流方面还是极为欠缺。因此如何在学生线上学习过程中缓解他们的学习心理压力，而能够紧跟教师的思维走是一个问题。智能体能够传送美术教师讲解的课程内容，但是基本上都是知识性的。学生在学习过程中，单一的获取知识会让他们承受很大的压力，也促使学生产生焦虑情绪。如何对这种情绪进行有效的控制，这是人工智能技术在教学中需要改进的地方。

其次，人工智能技术在美术线上教学方面开发的还不够，至少不能够达到与线下美术教学一样的教学效果。因为学生学习环境的改变，会影响到学生的学习效果。传统的美术教学模式基本上都是通过线下讲授完成的，但是突然间转移到线上教学，学生有诸多的不适应，他们脱离教室，看不到任课教师，缺少学习的集体氛围，在学习过程中学生无法约束自身，在美术课程学习中达不到预定的教学要求。人工智能技术如果能够解决线上教学中存在的学习情境创设问题，将会进一步改变学生对于线上课程学习的态度。

再者，人工智能技术属于技术的范畴，它缺少像人类一样的情感因素。因为智能体不像人类的大脑一样有意识能力，它们不会主动的思考。美术课程大部分是具有创意性的实践活动，然而现行的美术课程线上教学都是单方面的输出为主，远达不到智能美术教学的要求。另外当前美术智能体教学体系还没有形成。要想提升美术课程的智能教学还是要通过机器学习获得，而这种机器意识的判断目前还处在初级阶段，远没有达到人类意识的层面。这样就会存在一些现实的问题，即没有情感的智能体不能够很好的与人进行交流，机器不经过学习无法理解人类的情感。另外智能体是人类智慧的延伸。它们只能从事简单的或者重复性的工作，而对于像美术教学这样具有创新性的工作还有待继续开发。但人们可以利用人工智能技术来改进线上课程教学方式，可以通过机器的深度学习来实现和实时监督线上美术教学的状况，以更好地改进美术教学中存在的问题。在未来，人工智能技术将会运用于线上美术课程教学，它会改变未来的美术课程教学模式，而对于机器没有情感的问题，可以通过机器深度学习得以初步实现。