人工智能技术在高职计算机类专业课程智慧课堂中的应用研究*

刘静

湖南工程职业技术学院信息工程学院 湖南 长沙 410005

1 人工智能背景下的智慧课堂教学研究背景

2017 年，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中提出，“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。”在人工智能的发展过程中，教育是和人工智能应用密切相关的领域。为提升专业课程教育教学质量，政策明确要求加强人工智能技术与教育教学的深度融合，帮助教师更高效的开展新型教学方法、教学模式的应用。随着在线教育平台的兴起，“人机共教”已经成为教育新形势，学生和教师角色已然发生改变，新一代学习者从被动学习转向主动探究转变，由大班教学转向个性化教学转变；教与学双方对智能化学习环境、泛在化学习资源、个性化教学等需求也越来越高。

针对现有高职专业课程建设过程中出现的教学内容设计枯燥、教学手段单一、教学评价及反馈形式滞后，学生自主学习能力较差、难以融入课堂学习等问题，本文主要教育理念变革、从教学内容优化、教学模式的个性化、企业与高校联合培养人才等方面探讨人工智能背景下计算机专业人才的培养。

2 人工智能技术与智慧课堂概念

2.1 人工智能

人工智能（Artificial Intelligence，建成AI），属于计算机科学的一个分值，其主要研究开发应用于模拟、延伸和拓展人的智能的理论、方法、技术以及应用系统[1]。通过研究了解智能的实质，设计生产出与人类智能相近的，能做出智能反馈的机器。人工智能概念最早起源于1950年的Dartmouth学会上，其研究内容主要包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理及专家系统等。人工智能融合了计算机科学、控制论、信息论、心理学、语言学等多个学科和专业，人工智能从这些学科之间通过相互渗透、有效融合发展而来。人工智能主要探究如何更有效的利用计算机模拟人脑从事各项思维活动，并做出相对应的行为反馈，以此解决各项复杂问题，从而使得人的智能得到延伸和拓展。

国内目前人工智能多技术主要应用于教学工具创新研究，以及教学模式、学科课堂分析等理论研究，真正利用人工智能技术促进教学变革尚存差距。本文基于信息化教学，从教与学等方面提出了高职计算机类专业课程教学实践研究策略。

2.2 智慧课堂

智慧课堂，是一种新型的教学工具，以建构主义学习理论为依据，基于先进的教学理念和真实的教学情境，以“互联网+”的思维方式和大数据、云计算等新一代信息技术结合提供多种教学工具、教学模式，以软硬一体化方式实现集中智能录制、远程互动以及常态化的直播录播，为教学决策提供大数据支撑，提供教学决策数据、评价及时反馈、交流互动多样、资源智能推送，构建了智能、高效的学习生态环境。智慧课堂其实质是基于动态学习数据分析、人工智能技术和“云、台、端”的运用，实现教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送智能化，创设有利于协作交流和意义建构的学习环境，通过智慧的教与学，

提升教学机制，搭建引导性施教环境；利用云平台提供的学生信息，基于动态学习测评分析和即时反馈，依靠数据科学决策，助力教师采取机智性行动，及时调整课前的教学设计，优化和改进课堂教学进程，构建有利于学生成长的引导性环境。帮助教师从课前教学设计、课中教学手段、课后学情数据分析、教学及时反馈，促进教学策略的及时调整，全流程、全场景的帮助教师开展新型教学模式，提升教学效率和教学质量。

3 人工智能应用于高职计算机类专业课程教学原因分析

高职计算机类专业课程因内容更新快、实践性强、内容难懂等特点，是工科类课程中普遍认为教学难、学习更难的一类课程，尤其是生涩难懂的编程类课程。随着信息技术的发展，计算机类专业课程内容也需要不断更新，这就更需要教学方法的更新，教学设备、教学环境的更新。传统的高职计算机类专业课程教学以教师为主导，通过教师身体力行口授、演示等方式，向学生传授知识和技能。鉴于多数高职学生自觉性低、专注力低、理解和接受能力低等特点，传统课堂教学课堂互动性差、教学手段固化、教学活动单一、教学反馈滞后、教学评价流于形式等缺点，已不能满足新时代下高职计算机类教学需要。基于新一代高职学生动手能力强，信息技术学习能力强的特点，以人工智能为代表的新一代信息技术在教与学领域的变革，将通过教学方法的改革，教学实践的创新，让教育教学与人工智能深度融合并智能化、高效化发展，有助于培养高素质的高职计算机类技术鞥人才。

4 基于人工智能的高职计算机类专业课程教学改革措施

上述内容针对人工智能技术在高职计算机类专业课程教学中的必要性和必然性进行分析，在专业课程教学改革过程中，应注重层次化和模块化的设计，针对学生学习情况，结合课程学习目标，基于智慧教学平台通过设计由浅入深地实践教学活动，促进学生全面掌握知识和技能，让学生的实践能力、专业能力、职业能力逐层次地得到培养和提升[2]。教师应该针对传统工科教育存在的问题和困境，大力结合人工智能技术的优势，进一步开发和设计教学内容，结合计算机类专业课程要求，利用智慧教学平台，优化教学内容、创设教学情境、开展教学活动、及时获得教学反馈，这将有助于进一步提升专业课程教学质量。

4.1 基于智慧教学平台的教学资源优化

高职计算机类人才培养注重实践技能，为适应新时代发展与计算机技术的变革，基于人工智能技术的智慧教学平台整合智能化、数字化、精准化的优质教学资源，促使教学资源由纸质化向智能化和数字化转变。结合高职计算机类专业课程教学情境，打造的特色“体系化”资源，包含教材解析、教学设计、知识讲解、知识探究、拓展素材、测试训练、示范课例等教学资源供教师使用时参考。每一类资源提供详细的资源描述和使用建议，方便教师更准确、更便捷的使用资源。对教学资源进行获取与编辑，整合成易于学生接受的个性化教学内容，使得教学资源以立体、直观的方式进行呈现，将抽象的理论知识具象化，为学生创设出沉浸式的学习情境，智慧教学平台充分利用数字化技术与手段打造个性化、智能化学习情境，使学生更专注、更高效的地参与教学过程。教学资源优化促进专业课程学习、教学实施过程优化。

4.2 基于人工智能技术的智能化教学模式创新

高职计算机类专业课程教学模式多以教师讲授为主，利用多媒体或者黑板板书开展课程教学，单一的教学手段使得教学模式固化，教学效果完全依赖于教师个人教学经验及教师教学水平，教学效果无法得到保障。基于智慧教学平台，进行精准教学设计与教学实施，充分利用学生课前、课后时间，打破传统教学模式时间、空间上的局限，采用线上线下混合式教学方法，通过课前预习、课前测验，课中案例式教学、讨论式教学和项目式教学等方法，采用企业导师、校内教师相结合的双导师制度，分成学习小组，开展项目实践活动。企业导师通过智慧教学平台发布工作任务，学生组内分工合作，校内教师巡视指导答疑，企业导师针对课内教学内容进行针对性拓展和延伸。双导师制与自主学习相结合的教学模式以学生为中心、教师为主导，培养学生自主学习能力、沟通能力、团队协作能力。对课堂教学数据、小组学情、个人学情的数据收集和统计，便于就是进行课堂教学的回顾和反思，帮助教师不断优化教学设计。及时调整教学策略。针对学生个性特点因材施教，充分激发学生潜能，提升职业技术技能水平。

图1 基于人工智能技术的智能化教学模式创新

4.3 基于智慧课堂的教学数据分析

基于智慧教学平台，教师借助其中嵌入智能算法的分析技术，对教学全过程进行智能化教学分析。基于智慧教学平台，课后自动生成课程报告，课程过程以及成果有序沉淀，教师对课程内容进行回顾，查看课堂答题统计、学生与小组课堂表现、回看小组或学生项目实施情况[3]。通过过程性评价数据的累计，教师可以关注每节课的课堂生成、关注班级、学生的学情，如答题得分率、活动参与度及课堂表现，查看学生的进退步情况、知识薄弱点等。还可根据分析结果，向学生推荐个性化学习方案、专业课程资料、专业书籍等；借助智能算法分析不同学生的学生水平，评价其专业能力，依据分析结果开展个性化辅助教学。基于分析结果，针对学习效果较差的学生，教师利用智慧教学平台制定学习策略，追踪学习过程；针对学习效果较好的学生，教师利用智慧教学平台推送相应能力等级的配套学习资源，拓展和提升技能。教学管理人员可以查看专业课程教学实施情况，如班级上课数据，教师上课数据、课程对比数据、年级对比数据，课堂互动分析等，通过教学管理数据可视化，助力高职计算机类人才培养机制有序推进。

4.4 基于智慧教学平台的教学评估标准优化

智慧教学平台为教师提供精准、可调的教学评价机制。为适应新时代下高职计算机类专科学生学习特点，教师利用智慧教学平台，制定教学评估标准应该综合考虑教学效果、融入激励机制；以企业项目为载体，创设真实项目开发环境；引入多元评价方式，引导学生对关键技术进行研究，强化岗位实践能力、提升职业素养；不断完善并改进教学评估标准，将企业导师评价、小组自评、小组互评；利用平台从课前导学、课中跟学、课后乐学，采取线上和线下相结合方式，多元化、全方位的对学生学习过程数据进行采集分析；针对教学效果难评估等关键问题，利用平台预警机制，结合平台嵌入的数据采集技术、数据分析技术、数据可视化技术做出反馈预警，指导教师跟进学习过程，不断优化和调整教学策略、改善和修订教学内容[4]。在人工智能技术的支持下，将教师从烦琐的教学过程管理中释放出来，将教学重心放在教学过程的实施上，将专业课程教学目标落实于教学环节中，结合专业课程教学发现的问题，积极建设性意见。此外，学校应该加强对高职计算机类教师信息化教学能力及专业技能提升，支持教师教学信息化实践培训，提升教师教学信息化实施能力及水平，最终促进高职计算机类专业学生项目实践能力的提升。同时，学校还应加大智慧教室、智慧教学平台等硬件设施的建设投入，改善优化计算机类专业课程教学条件，为教师提供创新教学方法和手段的平台。

5 结束语

综上所述，人工智能技术的发展促进高职计算机类专业人才培养质量提升，应用人工智能技术建设智慧教学平台，是促进我国高职计算机类人才培养质量提升的重要环节。针对专业课程教学实践改革是一项复杂工程，积极推进课程教学手段、教学实践模式的改革势在必行。教师应对接计算机相应岗位的发展需求，以学生为中心，采取双导师制度，应用线上和线下混合教学模式，充分利用智慧教学平台，针对教学内容、教学环节、教学评价方式积极进行改革，创设真正落到实处的“智慧课堂”，激发学生学习兴趣，加强师生互动，创新教学方法，优化评估机制，带动教学实践模式的根本转型，提升教学质量，推动高职计算机类专业课程教学改革，以此促进人才培养模式的完善，推动高职院校培养出更多高素质的技术技能型人才。