智能机器人的应用对广东高职教育的变革研究

汪福来

（揭阳职业技术学院 经管系，广东 揭阳 522000）

智能机器人的应用具有技术属性和社会属性高度融合的特点，是经济发展的新引擎、社会发展的加速器。紧跟智能化时代浪潮，政府近年来制定了各种政策，推动高职院校的智能化、信息化发展。2018 年4 月，教育部发布了《高等学校人工智能创新行动计划》，加快人工智能在教育领域的创新应用［1］；2019 年2 月，中共中央、国务院印发了《中国教育现代化2035》，提出建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台［2］；2019 年2 月，广东省人民政府办公厅发布了《广东省职业教育“扩容、提质、强服务”三年行动计划（2019—2021 年）》，提出对接省重点产业、龙头企业，服务区域人才需求，加强职业院校信息化建设，推进信息技术与教育教学改革深度融合，建设省级高水平高职院校［3］。这些政策体现了国家和广东省对高职教育智能化的重视和支持。

1 国内外智能机器人应用的综合概述

美国乔治亚理工大学在2016 年5 月投入使用了智能机器人Watson，该智能机器人是IBM 和乔治亚理工大学一起研究开发的，模拟导师在网上答疑，回答毕业季很多学生的问题，完整模拟了一个人

工作，五个月之后，学生觉得这个Watson 太棒了，把他评为优秀老师，它标志着智能机器人在教育领域的成功应用［4］。哈佛大学和麻省理工开发了edX 在线教育的平台，上面已有100 多所世界顶尖大学的课程，有1 600 多门课在平台上供在线学习，以及1 200 多万名学习者（南昌工程学院网络信息中心—资源平台）。2013 年，世界各国都推出了自己的MOOC 平台，例如德国的iversity，澳大利亚的Open2Study，英国的FutureLearn，美国斯坦福大学的NovoED，西班牙的spanishmooc，世界各国都掀起了智能教育的热潮［5］。

国内智能机器人应用的现状：广东省的高考英语口语和江苏省的中考英语口语，这两个全省性考试目前所有口语数据都是由智能机器来评测，所有考题和指令均由智能机器人发出，并自动将考生在考试中回答问题时所有语音信息进行录音并保存，考试的全过程不介入任何人为因素［6］。2017 年12月，深圳的无人驾驶公交车正式上路进行运用，叫“阿尔法巴-智能驾驶公交”。在《2018 中国职业教育技术展望：地平线项目报告》中，北京师范大学开发了虚拟教学应用系统，应用于化学、心理学、旅游管理、土木工程等专业课程的虚拟仿真实验教学，以三维立体模拟实验室代替传统的实验室，可进行无限制、多样式的重复操作，无污染、无浪费、无危险，学生参与操作进行互动，作品真实可触摸，能多角度移情体验操作［7］。2017 年6 月智能机器人教练在浙江省嘉善安通驾校正式上岗，学员在开车过程中，智能教练可以自动感知驾驶员车辆有没有压线、前后位置如何等，有语音进行实时提醒如何操作和教学，在练习完成后，语音评判训练结果与分析结果，提示失误在哪里、怎么避免失败，学车速度设置为3 米/秒，若超过这个速度，车辆就会自动点刹，之后会报警、停车，采用智能教练学员一次性通过驾照考试率达80%以上［8］。

国内外智能机器人的广泛应用给高职教育领域的智能化提供了技术支持，但是缺乏具体针对高职教育智能化体系构建的研究，本文以具体的高职院校为示例，构建智能化、网络化、个性化、终身化的高职教育体系。

2 智能化对广东高职教育的变革

2.1 对高职教育教学方式的变革

智能化的教学方式要打破传统固定教室、固定课程限制，构建集无线网、云平台直播、可移动桌椅、触摸一体机、纳米黑板、PAD 于一体的多媒体教学环境，并结合课程平台、平台APP、视频、微课、弹幕、VR 等各种先进的信息化手段实现智能教学。课程采用三维立体虚拟现实技术，借鉴联机游戏的形式，与虚拟环境中的经济、管理运营对象，进行交互作用，产生“沉浸”于工作环境的学习体验和操作感受，全面提升高职学生的实践能力。

2.2 对高职教育学习路径的变革

打造高职立体化学习教材，课程学习配置线上主教材、线下课外阅读辅导资料、配套电子资料（习题资料库）、教学网站，搭建跨学科、跨院校、衔接多种学习方式的高职学生终身学习立交桥，把理论知识和操作实践结合起来，把正式学习和非正式学习、线上学习和线下学习融为一体，学生通过远程在线答疑平台、电子作业提交、职校云平台的微课、慕课、创课提供的丰富个性化学习资源，形成自主、互动、随时、碎片化网络智能学习路径。

2.3 对高职教育管理模式的变革

智能教学推动高职院校向数字智能教育管理模式发展，用智能技术开展高职教学过程监测、学情分析和学业水平诊断，建立基于大数据的多维度综合性智能评价，精准评估教与学的绩效，实现高职教育精细化管理、个性化服务，实现智能信息化教与学应用师生全覆盖。构建高职院校办公自动化、科研管理、教学教务、财务报销、招生信息、离校手续、就业信息等诸多智能化信息系统，形成高职师生高效、快捷、开放、共享的教育管理模式。

2.4 与广东高职教育的区域特色对接

广东高职教育的智能化走在全国的前列，通过校企合作培养高技能人才，服务于本省的经济发展和区域特色产业。据《广东省高等职业教育质量年度报告（2019）》统计：广东高职院校每年为社会输送超过25 万名高端技术技能人才，广东高职就业率保持在95%左右，本省就业比例为94%，到中小微企业等基层组织工作的就业率为71.92%。2018年，广东高职院校通过构建德智体美劳全面培养的教育体系，有效实现了德智体美劳全方位育人；并积极开展与国外高校、企业的合作，搭建协同育人平台；开展培训与职业技能认证，培养与国际接轨、粤港澳大湾区通用的技术技能人才。珠海城市职业技术学院与珠海格力电器股份有限公司协同共建产业学院，量身定制智能制造人才；深圳职业技术学院引导信息通信技术类专业学生循序渐进考取华为不同类别、不同层次证书，实现课证融通；广东农工商职业技术学院2018 年建成混合现实智慧课室，集MR 混合现实情景教学、教学直播、教学录播、多屏互动教学、一键上下课等功能于一身，打造师生互动信息化教学环境［9］。

3 智能化在广东高职院校的应用

2018 年中国科学评价研究中心、武汉大学中国教育质量评价中心和中国科教评价网联合发布了中国高职高专院校竞争力排行榜，深圳职业技术学院综合实力最为强劲排列第一名。深圳职业技术学院是国家示范性高等职业院校，学院采用信息化与数字化的智能管理体系，培养了大批高质量高技能的高职人才，成为高职院校智能化应用的典范。

深圳职业技术学院的智能管理体系以现有网络为基础，为教师、学生、管理者提供教学、科研、生活的智能化服务，具体包括多维互动的教学平台、智能高效的管理平台、智能多元评价系统、远程共享的资源中心、全面感知的学习环境五大模块。

1）多维互动教学平台。

为师生提供“教学练考评”一体化教学支撑，开展高效互动的课堂教学。主要包括以下功能模块：备课中心、授课中心、互动讨论、智能笔记、智能录播、在线作业、在线测试、精准推送。

2）智能管理平台。

采用人脸识别技术，实现自动无感、准确率高、效率高的“课堂人脸点名”考勤管理，根据教室安装的摄像机进行在线巡课督导，按照权限将课堂相关信息精准推送给上课教师，通过电子班牌发布通知公告、时间天气、课表信息等相关信息。

3）智能多元评价系统。

建立课堂的多元数据评价系统，基于基础设施、支撑平台、应用系统的底层支撑，通过构建汇聚教学相关数据的教学数据仓库，并建立经过专家论证的体系化评价指标，主要包括评价指标管理、评价方案管理、评价任务管理、智能评价分析、评价报告管理五大功能模块。实现高职院校教学过程的智能分析、实时监控、趋势预测、过程预警，并为领导、教师提供评价数据和改进建议，完美解决了传统教学考核手段缺乏有效的过程数据支撑、消耗师生时间及精力的缺点。

4）共享数字资源。

主要包括：数字课程资源、实训软件资源、社会培训资源等。通过搭载丰富的数字教学资源，为教师教学与学生学习提供大量优质数字资源，提供线上和线下优质资源获取，同时促进了师生互动、生生互动水平。基于互动教学平台，还可将积累形成丰富的过程教学经验分享资源，应用于后续教学与研究。

5）全面感知的学习环境。

打造远程互动虚拟智能课堂，实时直播观看、点播观看教师授课、师生互动以及教师板书等场景，促进师生课外互动交流，师生可在平台发布讨论主题，并进行交流，可对学生进行个性化学习资源推送以及学习活动建议，实现高职学习的极致教学交互体验。

4 构建智能化、网络化、开放共享的广东高职教育体系

遵循创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，充分利用现代智能化、网络化技术，以智能化学习环境和优质数字教育资源建设为基础，构建高职师生“处处能学、时时可学”的数字化、智能化的高职教育体系。

1）搭建智能化校园的硬件设施体系。

建立基于统一校园IP 网络的安防监控、门禁、考勤、数字广播、校园电视台、消费、生物识别、一卡通等物联网应用的智能化硬件设施，并网络接入统一管理。开发虚拟仿真实训系统和数字化技能实训室，构建体验式的高职教学课堂，支撑网络化的泛在学习实训设备体系。

2）构建互联共享的省、市、校三级网络数字化教与学平台。

高职院校建设一批微课、MOOC、SPOC 等多种形式的优质数字教育资源，按照“能学、辅教”功能定位，建设国家、省市及学校三级高职专业教学资源库并互联共享；基于信息技术实施混合式教学模式改革教学课程，利用平台开展远程职业教育培训和网络公开课程。

3）构建高职一体化的信息管理云服务平台。

建设集行政、教学、科研、学生和后勤管理于一体的高职信息管理云服务平台，依托平台建立学校统一数据中心，实时采集人才培养状态数据，提高教学诊断与改进能力；实时记录学生成长数据，服务学生成长、综合素质评价和管理；实时记载教师发展数据，构建数字化教师发展中心，促进教师专业发展，优化高职教育服务与管理流程。

4）构建高职校园网络与信息安全管控体系。

建设高职校园网络防护与访问控制、系统监测与操作审计、数据备份与灾难恢复等设施和相应工作机制，构建责任清晰和可控可查的网络安全技术防护环境。制订网络与信息安全应急预案，提升应急处置与防控风险能力，确保高职教育信息系统和数据安全。

5 高职教育智能化的未来发展趋势与思考

1）建立高职专业群共享资源库。

具体内容如下：第一，国际子资源库，包括世界各国高职教学子资源库的数据，内容涉及高等职业教育相关资源、具体专业群相关的专业建设资源等；第二，行业与产业信息子库，包括行业与产业动态技术服务信息，涵盖近三年人才需求变动技术服务、职业能力要求变化技术服务等；第三，企业资源子库，包括高职院校所在区域企业基本概况、技术开发服务、校企协议框架技术开发服务等。专业群共享资源库能结合高职教育的特点、市场的变动、所在区域企业行业的需求等整合信息资源，改进高职课程，调整教学方案。

2）搭建虚拟仿真和远程实验教学平台。

依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，搭建虚拟仿真平台和定制开发虚拟仿真实验教学软件，提供开放、共享、虚拟的实验教学环境，将有限的物理实验空间拓展成无限的实验教学空间，实现对实验过程可监控、可录播、精细化大面积指导，构建融教学、实训、职业资格认证、技能大赛集训于一体，理论与实践相结合的高职智能化实训室。包含三大类别：第一类为可远程控制的共享资源实验平台，主要为虚拟现实教学资源，构建了高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，例如模具拆卸与组装课程、数控切削技术训练课程；第二类为仪器共享虚实结合资源平台，是虚拟仿真实验中有部分实物参与的半实物仿真系统，真实实验中不能实现的功能由虚拟部分实现，真实环境中可以实现的功能由实物对象实现，例如自动控制技术的仿真教学课程；第三类为软件共享资源平台，软件共享是利用仿真工具软件二次开发的纯数字仿真实验资源，不带有实物对象，例如信号分析与处理课程。

3）开发个性化智能学习软件。

个性化智能学习软件借助人工智能、大数据技术，连接目标知识点作出颜色标签，构建出“哪里不会点哪里”的体系化知识网络，随时查漏补缺，扫清知识盲点，借助庞大的知识库，在任何一个学习环节都及时给予指导和反馈，系统记录学生每一次的点击和学习，通过大数据技术分析呈现学习数据报告，帮助学生及教师全面了解每个人的学习进度、知识水平、学习能力、学习态度和学习习惯，跳过已学会知识点，避免重复做题。学生可以从个性化智能学习软件里面选择符合自己需求的课程，教师根据学习数据报告的反馈，调整教学内容、训练思维难度、操作演示方式，优化教学效果和课程的适切性。

随着社会科学技术的不断发展，智能机器人已从根本上改变现有的教育模式，其也将会被广泛地应用到高职教学中去，开展机器人教育已是大势所趋［10］。高职教育智能化的应用以深圳职业技术学院为例作引领示范，融入课堂人脸识别技术点名、3D虚拟现实技术实验室、远程互动教学、智能教学考核等多种科技前沿技术，构建了全日制与业余教育相结合、高职学历教育与技能培训相结合、职前教育与职后教育相结合的立交桥，形成全方位、多层次、现代化、开放性的综合智能化高职教育体系。教育智能化实践引领高职院校的智能化改革，建设支撑区域发展、中国特色的高职院校，对接地方产业和骨干企业，培养高质量高技能的职业人才，为积极参与和引领国际经济合作竞争的新一轮改革发展提供有力的人才保证、智力支持和科技支撑。