人工智能技术在高职院校课程教学中的应用研究

［摘 要］随着人工智能技术的快速发展，其在教育领域尤其是高职教育中的应用日益广泛。文章以Python程序设计课程为例，探讨人工智能技术在高职院校计算机编程课程教学中的具体应用与实践。结合智能编程助手教学实例，展示人工智能技术对提高教学互动性、教学效率和拓宽学生学习思路的影响，推进技术应用与课程教学的深度融合，培养具有创新能力和实践能力的复合型人才，为高等职业教育在人工智能技术时代的发展提供新思路。

［关键词］人工智能技术；高等职业教育；计算机编程；教学改革；Python程序设计

［中图分类号］G642 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）18-0089-04

随着计算机技术的飞速发展，人工智能技术已成为医疗、金融和交通等行业的关键力量，其数据处理能力和学习算法展现出巨大的潜力，尤其在教育领域对提升教学质量与效率成效显著。在高职教育领域，人工智能的引入不仅优化了教学资源配置，还创新了教学内容与方式，对于满足工业化与信息化快速发展背景下高技能人才的培养需求具有重要意义。面对不断变化的就业形势，高职院校学生需掌握更复杂多样的技能，传统教学模式已难以满足这些新兴需求。而借助智能分析和反馈机制，教师可以更精准地识别学生的个性化需求，灵活调整教学进度，从而显著提升教学效果。

教育部通过推广人工智能技术在课程教学中的应用，助力培养更多具备信息素养、科学素养和创新能力的人才。本文以Python程序设计课程为例，通过运用人工智能工具，优化教学内容，为编码、调试、性能优化及项目管理提供实时支持和自动化建议，帮助教师精确掌握学情，从而有效提升教学质量。同时，通过自动生成代码、代码审查和缺陷检测等教学场景，极大地丰富了学生的学习体验，不仅让学生掌握了编程技能，而且培养了学生解决复杂问题的能力和创新思维，为其未来的职业发展奠定了坚实的基础。

一、高职院校课程教学的现状

随着社会对高技能人才需求的日益增长，传统教学方法的弊端日益凸显，难以满足学生多样化的技能学习需求。第一，传统的教学模式缺乏个性化的学习机制，未能充分考虑学生在认知能力、学习风格及知识储备上的差异，采用“一刀切”的教学法，导致部分学生学习兴趣缺失，学习积极性不高，技能提升受限。第二，课程内容与市场需求脱节。教学内容更新滞后，未能紧跟行业前沿和技术进步，导致学生毕业后难以满足企业的实际需求。第三，教学资源配置不合理，地域间与学科间的资源差异阻碍了教学质量的提升，影响了学生综合能力的培养。

综上所述，高职院校课程教学在适应现代教育需求上存在不足，主要表现在个性化学习机制缺失、课程内容与市场需求脱节以及教学资源配置不合理等方面，这些不足制约了教学质量的提升和学生能力的全面发展。因此，高职院校亟须深入探索并实践教学新模式，优化教学策略，创新教学方式，积极引入前沿的教学工具和技术，以确保教学内容与时俱进，从而更好地适应快速变化的教育环境和市场需求。

二、将人工智能技术融入高职课程教学的必要性

将人工智能技术融入高职课程教学，已成为教育改革的必然趋势。教师要不断更新教学内容与方法，以适应社会对人才的需求。人工智能技术凭借其强大的数据处理与分析能力，成为优化教学资源和实施个性化教学的重要工具。通过引入人工智能技术，教师能够为学生提供更加贴合实际需求的教学内容，帮助学生深入理解复杂概念，并有效提升学生在实践中的知识应用能力。

此外，人工智能技术在提升教学互动性和学习效率上展现出巨大潜力。通过运用人工智能技术赋能课堂教学，教师可实时获取学生学习行为反馈，并据此灵活调整教学策略，优化教学内容，实现个性化与精准化教学。同时，依据学生的学习习惯和进度，智能推送符合其学习风格的资源与练习，有效激发学生的学习热情，提升学生的学习效率，让学生在有限时间内掌握更多技能。

综上所述，人工智能技术的融入为高职课程教学带来了诸多创新和优势，不仅优化了教学资源的配置，而且极大提升了教学质量，丰富了学生的学习体验。随着人工智能技术的持续进步与深化应用，未来高职教育将更加注重人工智能技术与课程内容的深度融合，以培养出更多适应社会与技术发展需求的高技能人才。

三、Python程序设计课程教学的实施路径

本文探讨将人工智能技术融入Python程序设计课程，利用人工智能技术辅助课堂教学、创新教学方式；以智能编程助手的运用为例，将人工智能技术运用于课堂教学中，分析和探究人工智能技术在实际教学中的具体实施路径（见图1）。

（一）分析学情

在现代教育体系中，编程已成为培养学生逻辑思维与问题解决能力的重要途径，同时也是学生面向未来数字化社会的必备技能。针对传统编程教学面临的教师资源匮乏、课堂时间有限及学生能力参差不齐等问题，本文提出在Python程序设计课程中融入人工智能技术，特别是智能编程助手，以革新教学与学习模式。智能编程助手能够根据学生的个性化需求，精准提供编程建议、代码示例及问题解决方案，有效缓解教师的压力，并激发学生的学习热情。同时，学生可借助智能编程助手快速获取编程难题的解答与反馈，从而增强解决复杂编程问题的能力。此外，智能编程助手还能引导学生主动探索新的编程概念与技术，展现了编程教育的灵活性和适应性，能够促进教学效率与学生学习效果的双重提升。

（二）确立课程目标

智能编程助手的引入旨在实现以下课程目标：培养学习兴趣、实施个性化教学、培养问题解决能力、提升教学效率。

1.培养学习兴趣

智能编程助手通过创新教学方法与创建互动式学习环境，有效激发了学生的学习兴趣。该工具巧妙融入游戏化元素，依据学生兴趣及过往表现，动态设计编程挑战并提供即时反馈，使学生在挑战与互动中持续获得学习动力，显著提升了他们对编程学习的热情。

2.实施个性化教学

智能编程助手通过提供个性化的教学方案，让学生能根据自己的节奏和风格进行学习。智能编程助手通过分析学生的学习历史和实时表现，优化教学内容，调整挑战难度，为每个学生量身定制学习目标，从而有效提升学习效率；同时，针对学生的薄弱环节，提供专项资源与支持，助力学生在编程学习中实现最大限度的提升。

3.培养问题解决能力

智能编程助手能够设定合适的编程问题与项目，培养学生的问题解决能力。学生需运用批判性思维和创造力来应对挑战，而智能编程助手则提供必要的指导和资源，帮助学生洞悉问题本质，掌握分析、设计算法及实现解决方案的技能。这一过程不仅深化了学生的编程知识，而且强化了学生的逻辑思维与创新能力。

4.提升教学效率

智能编程助手的自动化教学和数据分析功能，有效提升了教学效果与教学效率。智能编程助手实时监控学生的学习状态及进度，为教师提供精准的反馈，助力优化课程设计与教学策略，减轻了教师的负担，确保教学决策精准有效，从而提升教学质量与学习效果。

（三）设计教学流程

教学流程分为4个环节：导入、新知、任务和小结。各环节中，教师积极融入人工智能技术，运用智能编程助手，优化教学活动，提升教学效率。

1.导入环节

课程开始，教师采用智能编程助手作为互动引入工具，通过提出如“编程语言有哪些类型？”和“编程在日常生活中有哪些应用？”等编程相关问题，引导学生积极思考与讨论。同时，智能编程助手即时反馈学生回答问题的情况，提供补充信息，激发学生学习的兴趣，为后续知识学习奠定基础。

2.新知环节

教师讲解新的编程知识时，引入智能编程助手，提供代码示例、动画演示、互动测验等教学资源。以循环结构为例，智能编程助手能展示多种编程语言的循环实现，并通过动画演示其工作原理。同时，智能编程助手根据学生反馈，提供个性化的解析和示例，确保每个学生深刻理解并掌握知识。

3.任务环节

任务环节细分为任务分配、编程实践、代码审查与反馈、问题解决与优化、任务提交与评估、互动讨论与学习分享。智能编程助手在Python程序设计课程中担任辅导与协作角色。以循环结构为例，学生可就编程问题或特定功能代码编写向智能编程助手求助，智能编程助手则提供针对性的指导和代码建议。

（1）任务分配

编程课程开始时，教师先明确学习目标与任务要求，聚焦于循环结构的应用，要求学生编写实现特定功能的程序。随后，智能编程助手依据这些学习目标与任务要求，为学生提供具体的编程任务，如“使用for循环编写程序，计算1至100内所有奇数的总和”。

（2）编程实践

学生根据任务要求开始编写代码，智能编程助手在这一过程中实时提供辅助与支持。学生可通过输入问题或请求，获得关于编程语法、函数使用、逻辑结构等方面的指导。例如，学生可能会询问“如何使用Python的for循环？”，智能编程助手会即时提供相应的语法说明及示例代码。

（3）代码审查与反馈

学生完成初步编程后，可将代码导入智能编程助手进行审查。智能编程助手不仅严格校验语法准确性，还深入评估逻辑结构的合理性及运行效率的高低。一旦发现任何错误或不足之处，智能编程助手将指出问题，并提供详尽的反馈及改进建议。

（4）问题解决与优化

学生根据智能编程助手的反馈，在教师的指导下对代码进行修正和优化。在此过程中，学生可能需多次向智能编程助手寻求帮助，以解决复杂问题并提升代码的准确性。智能编程助手在促进学生自主思考的同时，提供必要的指导和支持。例如，学生在尝试采用不同算法来优化程序时，智能编程助手会给予评价与建议。

（5）任务提交与评估

学生完成编程任务后，将代码提交给智能编程助手进行评估。智能编程助手根据预设的评估标准和指标，对代码进行评分，并生成综合性评估报告。该报告不仅客观评价了代码的准确性，还深入分析了代码风格、可读性及运行效率等，为学生提供有效的反馈。

（6）互动讨论与学习分享

任务结束后，教师引导学生参与互动讨论与学习分享环节，学生可分享编程过程中的心得体会、遇到的难题及解决方法。同时，教师根据学生的分享内容，引导学生深入思考，补充相关知识要点。

4.小结环节

课程尾声的小结环节，教师通过智能编程助手与学生共同回顾本节课的学习内容。智能编程助手可以根据学生的学习表现及任务完成情况，提供个性化的学习总结与反馈。此外，教师可借助智能编程助手收集的数据与分析结果，进行课堂小结，强调关键知识点，解答学生的疑惑，并为其后续学习提供明确方向。

四、教学反思

上述教学实例展示出智能编程助手对编程教学效率具有显著提升作用，为学生构建了一个更加个性化、互动性强且充满挑战的学习空间。在智能编程助手的辅助下，学生的自主学习能力和创新思维能力得到显著提升，学习成效显著。教师可借助智能编程助手高效管理课堂与学生，实现精准施教，从而提升教学质量。

通过引入人工智能技术，Python程序设计课程教学实现了更高的灵活性和效率，使学生能够更深入地理解编程知识，提升Python程序设计技能。同时，教师借助智能编程助手的数据分析和反馈，能准确掌握学生学情，满足其个性化需求，实现因材施教。然而，值得注意的是，人工智能技术在增强教学互动性和个性化的同时，也有可能会削弱学生的独立思考能力。部分学生容易过度依赖智能编程助手，缺少对编程挑战的自主探索，仅依赖智能编程助手的即时解答和代码示例功能。因此，未来教学应着重平衡技术使用与学生自主学习能力培养，确保人工智能技术不仅是解决问题的工具，更是促进学生综合能力发展的桥梁。

五、结语

人工智能技术融入高职院校课程教学正逐步革新传统的教学模式，为Python程序设计课程等计算机编程课程注入强大的教学动力。人工智能技术如智能编程助手在教学中的应用，显著改善了教学质量，增强了教学互动性，并提升了学习成果。然而，技术辅助应与教师教学相辅相成，而非简单替代，教师也要注重学生独立学习能力的培养。展望未来，高职院校应深化对人工智能技术的研究与应用，精准平衡技术辅助与教学需求，持续优化教学方法，确保学生在数字化时代扎实掌握基础知识和必备技能，为其职业生涯奠定坚实的基础。

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［责任编辑：林志恒］