人工智能在职业教育中的应用

吕慧慧

（宁波大学 教师教育学院，浙江 宁波 315211）

2021年，教育部发布的《关于实施第二批人工智能助推教师队伍建设行动试点工作的通知》中明确指出，要深入推进人工智能等新技术与教师队伍建设的融合，推动教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革，积极有效开展教育教学。人工智能是模仿智能生物行为［1］，感知、识别、学习、反应和解决问题的机器［2］，是人们使用机器模拟人类和其他生物的自然智能［3］。“人工智能+教育”不断融合、创新与发展，为职业教育课堂教学改革提供了技术支持，为课堂教学革命赋予新动能。［4］

目前关于人工智能教育应用的研究主要集中于探究人工智能教育应用建设与落地的技术领域、模式领域和实践领域［5］，对人工智能技术恰当地应用到课堂中，提高教学和学习效果的研究亟待发展。事实上，人工智能在职业教育中已开始积极推进，涌现了一批优秀的教学案例，值得分析借鉴与推广。基于此，本文采用案例研究的方法，收集近三年全国职业院校技能大赛一等奖获奖作品，对其中应用人工智能技术的教学案例进行分析，归纳职业教育中人工智能教学应用的主要场景，着重挖掘职业院校在教学中应用人工智能技术的经验，提出将人工智能技术恰当地应用到职业教育中的策略与建议。

一、人工智能在职业教育中的应用

本文采用案例研究法，对近三年全国职业院校技能大赛中职一等奖获奖作品进行案例分析，结果显示职业教育中教师在教学过程中主要将人工智能技术用于自动化测评与反馈、沉浸式学习、游戏化环境下的人机互动与反馈等方面。

（一）课前学生预习及课中知识练习的自动化测评与反馈

在所分析的案例中，教师借助智能教学平台辅助教学的案例最多。智能教学平台包含自然语言处理、语音识别等多种技术，相关平台有理、虚、实一体网络学习平台、智慧教学云平台、云班课等。自然语言处理技术能够理解学习者的语言，其在教育领域的应用主要体现在机器翻译、作文评价与批改、智能问答与人机交互等方面。［6］语音识别技术能够准确识别学习者的语音信息，对其进行测评并给出修正意见，有助于提升学习者的语言表达能力。因此，智能教学平台不仅可以支持学习者的课前预习活动，而且可以在课中辅助学习者对知识点进行练习和测评，帮助教师了解学生的学习状态，及时调整课堂设计。智能教学平台融合机器智能和教师智慧，取长补短，优势互补，实现课堂教学的最优化。

理、虚、实一体网络学习平台、智慧教学云平台等具有数据分析与反馈功能，能够实时评价并反馈学生的作业情况，生成班级学情分析图，有助于教师及时准确掌握学生的学习状态。在教学中，此类平台一般应用于课前或课中。教师在课前布置与课内知识学习有关的个人或小组学习任务，如学习视频、虚拟操作与实验练习、课前调查等，学生完成任务并提交，平台反馈课前学习参与度、个人与班级答题错误率、整体预习结果分析等。教师通过平台反馈数据，了解学生课前预习中的共同难点，有针对性地设计课堂教学活动。在课中，智能教学平台作为学生的学习效果检测工具，帮助学生了解知识掌握情况，调整学习节奏。同时平台还可作为教学内容分析工具，帮助教师针对性地讲解重难点知识，提高教学效率。

（二）课前、课中、课后的沉浸式学习

在所分析的案例中，教师借助智能仿真软件进行沉浸式教学的约占三分之一。智能仿真软件包含虚拟现实、增强现实、图像识别等多种技术，相关平台有NB物理实验、3D环物软件、中国化学助学平台等。虚拟现实是一种通过三维视觉和听觉模拟为用户提供身临其境的体验的智能技术。［7］增强现实是一种将现实与虚拟世界相结合的技术。相关研究表明，虚拟现实是人工智能领域的技术集成结晶，是近几年人工智能教育应用创新研究领域使用最多的技术。［8］虚拟现实和人工智能相结合可以提高学生的学习体验并促进学生与知识的交互。［9］人工智能的虚拟现实教学技术可以提供沉浸式学习环境， 使学生在虚拟情境中体验真实［10］；人工智能的增强现实教学技术可以生成视觉反馈，并通过可视化和沉浸式技术丰富学生的学习体验，有利于学生深入理解知识。［11］此外，在沉浸虚拟学习环境中对学习者过程性数据全面采集与记录，能够模拟个性化交互，构建面向个体的智能学习空间。［12］因此，学生利用智能仿真软件进行沉浸式学习既可以加深对知识的理解、增强学习兴趣，还可以减少操作不当带来的危险，适用于自动化、机电、物理等实操性强、实验危险系数高的专业。

NB物理实验、3D环物软件、中国化学助学平台等具有智能仿真功能。智能仿真软件对真实世界模拟，学生在虚拟世界中进行实验操作，不仅可以让学生沉浸其中，有身临其境的感觉，还可以避免真实实验的危险。在教学中，此类平台一般应用于课前、课中和课后。在课前，教师让学生利用虚拟仿真软件完成预习任务，调动了学生的学习兴趣，为学习新知识奠定基础。如汽车运用与维修专业的教师让学生在课前完成制动器的虚拟操作与实验预习任务，为课堂上学习汽车盘式制动器的拆装与检测奠定了基础。在课中，主要有两种用途。一是知识点的学习，即利用智能仿真软件来学习新知识。如数控技术应用专业的学生在学习万能角度尺的内容时，学生个体先利用AR（增强现实）扫描认识万能角度尺的结构，在智能虚拟世界中可以对万能尺进行拆装活动，以对万能尺结构进行全面认识。二是强化所学的知识。如护理专业的学生在学习了臀大肌肌内注射定位的理论知识和操作要点后，教师让学生借助智能仿真软件进行连线法和十字定位法的实践操作，强化对臀大肌肌内注射定位相关知识的深刻领会；物业管理专业的学生在学习了生活水泵的电气控制基本操作步骤后，借助学习平台进行接线图的虚拟仿真操作练习；化学专业的学生在学习甲烷（探究氟利昂合成奥秘）的化学反应时，教师让学生使用中国化学助学软件探究甲烷和氯气的微观反应机理，搭建两种物质反应的微观模型。这不仅可以使学生在虚拟环境中感受真实，强化所学知识，还可以避免在现实物理环境中进行实验操作所带来的风险。在课后，主要是让学生利用智能仿真软件开展探索活动，培养学生的探究学习精神。如物理、化学、机电技术等专业的作业大多与实践操作相关，真实的实验环境较难搭建，智能仿真软件可以很好地解决这一难题。

（三）游戏化环境下的人机互动与反馈

在所分析的案例中，含有游戏化环境下的人机互动与反馈的案例较少。游戏化是指使用娱乐活动之外的基于游戏的概念和技术来提高参与者的积极性和实践效果。［13］学习平台增添游戏元素可以提高学生的课堂参与度，使更多的学生完成学习任务。［14］游戏化的教学可增强学习者的学习兴趣，调动学习的积极性，在娱乐活动中完成教学任务，在游戏化的学习氛围中提高教学效果。研究表明，如何将人工智能技术更深入地嵌入游戏化学习中受到越来越多研究者的关注。［15］

H5游戏、虚拟仿真平台等可以实现游戏化环境下的人机互动与反馈。支持人工智能的游戏化平台不仅可以提高学生的参与度和积极性，还可以向教师提供有效反馈，帮助教师优化和设计课程。［16］在教学中，游戏化学习平台一般应用于课堂学习效果的检测与知识内容的强化。课堂学习知识主要分为事实性知识和操作性知识。对于事实性知识，教师在学生学习课堂教学基础理论后，组织学生利用游戏化学习平台强化练习，这不仅可以深化学生对所学知识的理解，还可以增添课堂教学的趣味性。

二、策略与建议

通过对全国职业院校技能大赛一等奖获奖作品的案例分析，笔者提出以下三条建议，以期对促进职业院校教师利用人工智能辅助教学有所帮助。

（一）职业院校教师要转变观念，提升人工智能的技术接受度

在案例分析过程中发现，部分职业院校教师依然习惯采用传统的授课方式，这无疑浪费了很多课堂教学时间。人工智能的最大技术特点是可以不厌其烦地重复性劳动，这减轻了教师的工作负担，使教师有更多的时间优化教学设计，关心学生的个性化发展。因此，教师应积极转变观念，把简单重复性的工作交给智能技术，着重培养学生的高阶思维能力、优秀道德品质以及浓厚家国情怀。

职业院校教师要积极寻求提升人工智能技术接受度的方法。其一，教师需广泛了解各种人工智能技术的平台或软件，尤其是与自己学科相关的工具，挖掘其应用于教学中的全部价值。人工智能在教育中的应用场景可以分成学习、教学和管理三类。［17］案例分析结果显示，目前人工智能技术在教学场景中使用得最多，多用于学生课前预习及课中知识练习的自动化测评与反馈，在学习场景中一般用于帮助学生在自主学习过程中进行沉浸式学习，在教学管理场景中的应用较少。人工智能可以帮助教师分层排课、管理班级，正确挖掘人工智能技术的价值是非常有必要的。其二，教师应积极观摩人工智能技术与教学融合的优秀教学案例，总结与反思案例中的方法与技巧，主动将其内化为自己的知识。例如，在教学过程中可将智能技术用于课前学生预习及课中知识练习的自动化测评与反馈，通过反馈结果及时了解学生的知识掌握情况并及时调整教学安排；教师可以利用虚拟现实或增强现实技术帮助学生进行沉浸式学习；利用智能游戏调动学生学习的积极性等。其三，教师应把握好技术的角色定位，切勿为表现技术而盲目使用技术，需通过系统化的教学设计将智能技术融入教学之中，以充分发挥智能技术的教学功效。

（二）开展人工智能培训，提高人工智能技术应用能力

在案例分析的过程中，笔者发现，虽然有些职业院校教师在教学过程中使用了人工智能技术，但是却给人刻意使用的感觉，取得的教学效果并不理想。因此，提高教师教学过程中人工智能技术的应用实践能力是非常必要的。

职业院校及相关教育部门应该积极组织开展人工智能的技术培训，以迅速提升教师人工智能技术的教学应用能力。其一，培训应该分学科、分年级定期开展。由于各学科、各年级具有不同的学科特点及教学要求，教师在选用人工智能教学产品时也有不同的标准，因而可以定期开展以“人工智能教学产品介绍”为主题的分科课程培训，由专业的技术人员介绍人工智能产品，着重展示真实的教育应用案例，并组织一线教师分享产品课堂应用体验。其二，在培训中可以组织开展人工智能技术教学实践活动。教师与专业技术人员配合，结合具体的教学内容，模拟真实的课堂情境，设计基于人工智能技术的教学活动，在实践中应用，在相互交流中领悟智能技术的特性与要义。其三，在培训中可以开展“人工智能技术教学创新应用大赛”等活动，“以赛促教、以赛促学”将有利于激发教师使用人工智能技术的兴趣和热情，让教师接受并主动学习人工智能技术，体会技术的教育价值。

（三）构建资源共享的人工智能技术，扩大资源的利用率

在案例分析的过程中，笔者发现，虽然案例中涌现出很多功能完备、在教学中具有较好适用性的人工智能平台，但是使用这些平台往往需要支付高额费用，且使用权仅限于所购买版权的学校，这极大降低了教师使用人工智能平台的热情。随着人工智能技术的飞速发展，相关产品琳琅满目，这些产品渗透到我们学习、工作和生活的方方面面，许多教师面对丰富的人工智能产品，可能会不知所措，无法挑选出最适合教学使用的智能产品。

面对上述问题，作者认为构建资源共享的人工智能技术平台、扩大资源利用率是一个可行的方案。其一，政府及教育部门应该出台相关的政策措施，鼓励相关部门构建资源共享的人工智能技术平台，借鉴我国慕课平台的建设与运维机制，使人工智能产品可以让教师和学生无偿下载使用，扩大人工智能教学产品的使用率，从而更好地支持教师的教与学生的学。其二，教师、技术人员、教育管理者等教学相关人员应该合力搭建一个资源共享交流社区，用户使用智能产品后可以在这个社区中发表产品体验报告，这不仅可为其他教师在课堂中选择人工智能技术时提供参考，还可为开发者优化改进产品功能提供建议。

三、结语

对近三年全国职业院校技能大赛中职一等奖获奖作品进行分析后发现，职业院校教师能够积极主动利用人工智能产品有效开展教育教学活动，且有些教师能够在课堂中合理使用人工智能提高教学效果，增强学生学习的积极性与主动性。案例中优秀教师借助人工智能技术授课的经验与方法，为其他教师在教学中使用人工智能辅助教学提供了参考与借鉴。但是也存在一些问题，案例中涌现出的部分人工智能平台需要收费使用，有些教师在课堂中使用人工智能产品比较生硬，也有部分教师仍坚持传统的授课观念。因此，本文提出以下建议：职业院校教师要转变观念，提升人工智能的技术接受度； 职业院校及相关教育部门应该积极组织开展人工智能的技术培训，以迅速提升教师对人工智能技术的教学应用能力； 构建资源共享的人工智能技术平台，扩大资源利用率，以期对促进职业院校教师利用人工智能辅助教学有所帮助。