智慧学习环境下职业教育人才培养模式的创新和实践

陈杰

摘   要：近年来，学习环境电子化、智能化在教育领域得到了长足的进步。教与学的关系由原本的内容灌输逐渐转换成为教提供方向，为学进行实践的新型关系。电子化提供了学习效率的提升，智能化则提供了教学质量把控的效率提升。随着人工智能与大数据处理技术的进一步发展，教与学有了更多的工具，真正的个性化教学正在变得可能。本文探讨了新背景下的人才培养新型模式，提出了若干可行性建议，将可为改革职业教育的人才培养模式和实践提供具体有效的指导。

关键词：智慧学习环境  职业教育  人才培养模式  信息化教育  实践创新

中图分类号：G717                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）02（b）-0209-05

1  智慧学习环境的发展历程

1.1 多媒体课件与教学传播

20世纪随着计算机辅助教学（Computed Assisted Instruction _CAI）技术的应用推广，多媒体设备和多媒体课件出现在学校的教学过程中，教师根据教学内容，结合学科特点，充分运用多媒体技术的优势制作出一套适合教与学的含有大量可见、可听多媒体信息的辅助教学系统。通过含有丰富文本、图片、声音、视频和动画等多媒体课件，可以将一些粉笔板书、口头描述难以表达清楚的教学内容，生动形象地展示给学生。将抽象化直观、静态化动态，化繁为简，化难为易。学生通过视觉、听觉等多方面参与，更好地理解和掌握教学内容。同时，多媒体课件制作、存储和传输均较为便捷，它的到来改变了传统教学课堂上教师信息量不够，效率低下，教育与现代科学技术脱节，理论与实践脱离，课堂与实验室脱离，同时为教师和学生都预留足够大量的时间用于知识分析和讨论。多媒体课件的存在还大大扩展了学生信息获取的渠道，解决传统课堂学生忙于记笔记却难免漏记，课下复习资料携带困难等问题。

1.2 互联网与教学传播

互联网技术被称作“第四媒体”，实现了人类传播史上的又一次革命。互联网因其多媒体、超文本和互动性等特点，在教育的各个环节表现出了明显的优势。互联网作为一种新型的综合性的多媒体，它信息容量特别大，时效性长，易于保存，传播速度快，覆盖面广，刺激多种感官，具有声音和动态画面等特点，突破了纸质书本、广播和电视等传统媒体的局限性。网络教育的诞生大大提高了教学活动的自由度，基于互联网的远程教育，线上教育应运而生。互联网技术拉近了人与人之间的距离，它的传播方式给了学习者极为主动的选择信息和自由交流的机会和權利。它突破了以往传播一对一或一对多的局限，极大地丰富了教学资源。网络教育彻底打破了时、空的限制，学习时间上，学生可以根据自己的实际情况，灵活选择合适的时间从网上学习。学习地点上，只要有电脑和网络，全球任何地方都是学习场所，学生无论在哪里都可以学到自己想学的知识。在网络面前人人平等，无论是什么样的身份、年龄、职业都可以利用互联网平台学习。

1.3 人工智能环境的发展与成熟

人工智能概念从20世纪60年代初提出后，一直处于稳定而缓慢的发展阶段。20世纪90年代出现了互联网技术，信息的流动与收集开始为人工智能技术发展注入活力。其中，1997年国际商业机器公司（简称IBM）深蓝超级计算机战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫是当时人工智能发展的一个里程碑。到2011年左右，计算资源，尤其是图形处理器（简称GPU）为代表的蓬勃发展，让深度学习（亦称神经网络）技术开始变得可能。同时，互联网、传感器、社交网络等的出现，以手机为代表的各种数字化终端的普及，使得大数据的收集变得日常化、多元化，迎来了数据的爆炸式增长，据IDC发布《数据时代2025》的报告显示，目前世界上90%以上的数据是最近几年才产生的。深度学习模型如同人的大脑，通过大量的数据进行训练，让计算机“学习”到数据间的内在逻辑，从而实现判断、推理、生成等的不同任务。

2  新时代智慧学习环境的技术基础

2.1 设备环境

（1）智慧课堂。

所谓智慧课堂，除了将课件、资料电子化外，最重要的是让教这一过程变得更加“智能化”，更加符合不同班级、甚至不同学生的学习能力和状态。智慧课堂打破了物理课堂的界限，让课堂边界不断延伸，逐渐形成学习重心前移的趋势，形成课前学习、课间讲解重难点、课后巩固检查成果的流程。

（2）移动智能设备。

近十余年来，智能手机的发展速度可谓“惊人”。2007年，苹果公司发布第一代iPhone，智能手机开始真正走向市场，“触屏”和“手机应用”两种设计语言开始引领智能手机的潮流;2008年，谷歌发布第一版安卓系统;2011年，小米手机的开售拉开了中国智能手机高速发展的序幕。经过7、8年的发展，国产智能手机厂商异军突起，以低价优质的各系列产品迅速占领我国市场，甚至很多走出国门，走向国际舞台。

与此同时，我国通信技术的发展更是起头并进，从1998年3G时代我国处于学习、追赶状态，到2008年4G时代逐渐追上，到2019年5G的领先尝试，我国的通信基础设施可以说在全球都是首屈一指。

智能手机屏幕越来越大、速度越来越快、电池越来越耐用，网络通信速度越来越快、资费越来越便宜、覆盖越来越广，这两者结合后，对教育模式也带来了翻天覆地的改变。课堂之外，学生可以在地铁上、公交车上或者任何不方便拿出电脑的场合，进行视频或者音频学习;遇到不懂的问题，可以随时随地通过互联网查阅相关资料，抑或在学习社区发帖提问，或者直接通过即时通信工具向同学、老师请教。

同时，云技术的发展让学习进度可以无缝同步到学生的所有设备，并通过数据记录反映出学生不同时期的学习状态。这些数据反馈到教师端，可以很好地了解学生不同时期需要的不同教学资源——比如某一章节的学习中，某个学生纵向对比学习进度落后，通过调阅大数据或者通过人工智能技术辅助判断可以找到相关原因，比如有可能这段时间花在学习上的功夫不够，或者这一周确实难度较大，从而实现不同的辅导手段，让学生重新跟上。

2.2 软件技术

作业批改：通过计算机视觉技术，实现作业自动批改，并对比班级或年级的学习成果。课堂追踪：课堂上解答学生的问题，讲解重难点，通过摄像头等设备分析学生的学状态。课前学习系统：交互型的课前学习，自动记录学生的自学状态和效果，自动总结课前学习中的难点。课后社区：通过语义分析，得到学生课后讨论的重点与仍然困惑的知识点，查漏补缺。笔记批注分享：通过云技术同步大家的笔记与批注，阅读材料、课后作业时学生和老师都可以看到所有人的优秀批注。AR/VR课堂：通过AR/VR技术，让一些知识点可视化、3D化，特别是一些需要操作的课题。知识点讲解自动整理：通过不同教师不同课堂里的讲解经验收集，帮教师自动分析知识点的难易、常见误区等。

2.3 知识存储传输和学习数据分析

云计算技术在智慧学习环境的构成中起到了举足轻重的左右，其核心技术就在于“云层”，“云层”由数据云，资源云、服务云三部分组成。数据云主要负责数据在云层的存储与操作;资源云主要负责学习资源的存储与操作;服务云则是起到智慧学习环境与云层的连接作用。

人脸识别技术目前已日趋成熟，应用通过对面部特征点的提取与建模可以识别学习者的身份。一则方便学习环境的管理与学习环境的安全，二则利用人脸识别技术可以使学习者进入学习系统，确保学习者的学习权益。

大数据技术可以搜集学习者与学习环境的相關数据。搜集学习者的数据之后，可以代入科学的数据模型，进行数据计算。或者进行大数据比对，得出科学的结论。根据计算结果或者数据结论得出学习者的学习特点与学习现状，进而规划出学习者的学习进程与学习内容，以达到学习效果的最优化。收集学习环境的相关数据，教育云端进行云存储与云端计算。

情感识别分为表情识别与视线追踪，表情识别技术提取面部的表情特征点，再进行大数据的表情比对以检测识别学习者的学习心理。而视线追踪技术是追踪学习者的眼球活动轨迹，再进行模型分析可以得出学习者的学习状态，是否集中注意力、是否分心等。若学习者学习状态不佳可以暂时中断学习，若学习者学习状态不错可以适时加快学习进程，增加学习难度。以达到最佳学习效果。

3  传统职业教育与人才培养模式分析

职业教育在改革开放的四十年间，取得了丰富的成果。职业教育一方面以特色专业助学生掌握坚实基础理论学会一技之长，并在教学活动中提高学生的综合素质;另一方面，紧密联系社会联合企业开展合作办学，培养出符合社会需求的人才。现行职业教育人才培养模式主要有：

3.1 订单合作模式

以市场需求为导向的校企合作模式，是以就业为目的、以岗位为依据、以能力为本位的人才培养模式。“订单式”人才培养模式作为现代学徒制的一种人才培育模式，其基本特点是：专业设置、技能训练、人才培养目标与企业需求相一致。具体表现为：校企共同制订专业设置和人才培养方案、课程标准;校企共建实训室，学校帮助企业培训员工，开展校企文化交流等;学生入校即成为企业的准员工，如期毕业即成为单位的正式员工。

3.2 工学交替模式

所谓的“工学交替”产学研人才培养模式是指学生在校实习与企业生产实践交替进行。例如齐齐哈尔工程学院开设的“第三学期”教学实践，安排在两个学年之间的暑假进行，时间一般在7周左右，在这7周的时间里学生要参加学院组织的顶岗实习，在实习中切实提高实践动手能力和对知识的理解掌握能力。学生带着新体会和新感悟回到学校继续学习理论知识，为第三学年的顶岗实习打下基础。这样“滚动式”的实习方式有效地弥补了“2+1”顶岗实习模式中的不足，能帮助学生更好地结合理论与实践。随着一次又一次的实习，学生的进步非常明显，同时学生将实习过程中遇到的问题带回课堂与教师进行深入地讨论、交流进了学生理论知识的升华，也提升了教师的实践指导能力。

3.3 顶岗实习模式

顶岗实习人才培养模式（即2+1）是近几年职业院校和高职高专采用最多的一种人才培养新模式。“2+1”中的“2”指学生前两年在学校学习和实习，“1”指学生在校的最后一年去企业顶岗实习，在实习中完成毕业设计。“2+1”模式中的“2”和“1”不完全是时间概念，主要是学校人才培养模式的转变——从传统的教学模式转向理论教学与实践教学相结合，通过“产学研”紧密结合行业动态和行业理论，同时实现了学院老师的研发技术成果直接产业化。顶岗实习人才培养模式下的学生既有扎实的理论素养又有解决实际问题的动手能力，缩短了学生走上工作岗位的适应期，提高了学生的就业竞争力。

这些传统职业教育人才培养模式的创新与发展契合职业教育的特点很大程度上推动了职业教育的发展。但是现代职业教育校园信息化环境正发生着翻天覆地的变化，构建与教学模式相适应的职业教育学习环境，进而再推进顺应需求的职业教育人才培养模式变革是势在必行的大事。如何利用现有的或正在准备建设的智慧学习环境和资源，有效促进职业教育学习模式和传授方式变革，深层次推进职业教育人才培养模式的时代化发展，促进学校、企业、教师、学生等各方进行更深度的沟通和信息交流，切实推进校企深度融合的有效运行机制建立，是我们每一个职业教育人必须深思的问题，是信息化背景下职业学校师生对实践学习环境发展的诉求。

4  新时代智慧学习环境的整合性探索与实践

职业教育的目的在于培养社会需要的技能型人才，课堂、实训室、企业都是职业教育的重要阵地。职业教育改革只有进入到相关各个层面，才真正进入了深水区，才能真正得到提升和发展。然而传统的教育教学模式未能充分发挥先进信息技术的优势，无法有效促进学生全面发展，无法提升教师专业素质与职业幸福感，这迫切需要整合智慧学习环境下的各项技术和资源探索改革职业教育的教育教学模式。

智慧学习环境变革职业教育人才培养模式途径和方法如图1所示。基于先进信息技术构建顺应职业教育时代化发展的智慧课堂、智慧实训室、开放学习中心等智慧学习环境，要以专业人才培养方案为主线以先进信息技术作为学习活动的支撑，融合物理环境与虚拟环境，全面感知学习情境信息和形成学习过程数据;以数据分析和数据挖掘的方式分识别学习者特征、分析学情，自动生成最佳适配的学习任务和活动;整合各方面学习资源，实现个性化资源和便利的互动工具的智慧推送，引导和帮助职业教育下的学生更好地学习技能;在教与学的过程中利用先进工具对学习和实训效果形成智慧跟踪反馈和智慧多元评价，以便后续开展个性化指导。以智慧学习环境变革职业教育人才培养模式构建适应职业教育发展需求的智慧学习生态，通过教与学的过程实现师生之间的知识传承、互动交流、资源共享，建立开放、共享、自由的资源管理模式，促进职业学校实验、教学系统建设与管理水平的提升和发展，为职业教育人才培养模式改革提供新的思路。

4.1 以班级为基础的学习环境与实践

智慧学习环境需要支持无时不有、无处不在、形式多样、个性化的学习活动，其对学习环境的丰富性支持得益于其复杂、先进的支撑技术。构建智慧学习环境包括智慧教室、智慧实训室、校园智慧学习中心以及智慧企业实践等。

（1）智慧教室。

建设智慧型教室，通用学习支持技术，如电子书、平板电脑、IPAD等其它智能移动设备，智能学习系统，开源学习平台等;交互支持技术，如摄像设备，传感器，RFID标签及其终端，3D技术等，动作捕捉交互平台，虚拟角色扮演，语义网络技术等。多媒体内容呈现技术，如投影技术等;网络摄像头、智能黑板、多媒体设备、课桌椅等。满足教师实时演示、授课和课堂教学管理;丰富数字学习资源的获取、推送和展示，支持学生手势、姿态和声音等自然感知;支持学生位置、状态、表情等属性的自动感应，感知学习者活动需求和活动状态;学習过程数据和学习结果分析，呈现可视化分析结果等需求。满足学生课前预习、课外学习互动、课后复习，课程的自主学习和测验;家校沟通，家长实时了解学生的学习状况等需求。

（2）智慧实训室。

通过在专业实训室搭传感器、RFID等设备、嵌入式专业实验控制设备、云服务控制平台等，实现感知、设定实验室环境信息和仪器设备信息，精确控制实验室设备参数;可视化监视、控制实验设备运行状况，根据课表需求预设设备开启、关闭情况。构建虚拟实验情境，协助学生在虚拟环境下完成模拟仿真实验，达到实训要求和目标。

（3）校园智慧学习中心。

通过建设云服务器/云空间、云终端、智能学习服务软件等将硬件资源虚拟化，从而进行统一的计算，利用一系列智能辅助工具将抽象的知识点具象化，可视化，帮助学生对知识点进行深入的理解与学习。有权限的学生通过学习中心云平台可以随时、随地温习、预习相关知识点或完成相关测试，并寻求指导教师的疑难解答。

（4）智慧校企通平台。

智慧校企通平台主要通过校企通实训平台解决师生校企之间距离问题，远程跟踪反馈在企业一线实践的学生实习动态情况，实时定位老师学生位置，统计学生考勤记录。实习学生通过平台每日打卡、周报、月报及企业评价实时报告实习情况，教师通过平台了解学生安全和实习动态，并为学生遇到问题实时提供个性化指导。

4.2 以学生个人为主体的学习环境与实践

以三全育人为指引，结合智慧学习环境的特点，充分利用校内外各种智慧教育载体为不同学生提供自主学习所需物质条件，容纳多种学习方法与策略，灵活提供定制服务，根据学习者自身的习惯及时间安排，合理选择学习内容及节奏如何充分调动学生的学习积极性，挖掘学习潜能，推进因材施教开展个性化学习指导，实时跟踪反馈学生学习情况，将智慧学习与“以学生为中心”人才培养模式无缝融合。

在传统的“工学结合”人才培养模式下，加入“无处不在、无时不有”的智慧学习元素，建设“校、政、行、企”四方合作平台，推进“工学交替、任务驱动以及项目导向”的教学模式，搭建递进实践教学体系，利用校园智慧学习中心实现各方资源共享，既发挥学校特色专业的示范、辐射、带动作用，又充分利用学校、企业、课程专家和政府等各方可用资源。深入开发校企合作的智慧学习环境下专业课程和实验、教学资源提供给智慧学习平台供学生自主学习。

4.3 教师在信息化教育创新中充当的角色

学习环境是实现学与教方式转变的基础，这与教育改革中“环境先行”的理念不谋而合。教师需要率先掌握先进信息技术的运用，充分利用智慧学习环境优势再造传统职业教育教与学的流程，利用信息技术实现物理空间和虚拟空间的无缝融合，使原有学习空间无限拓展，构建更加真实的学习情境使学生充分高效应用学习资源，锻炼提升学生的真实任务实践与问题解决能力;教师需要以教育大数据为依据从供给侧优化原有教学实践组织、活动、进程、管理和评价，实现数据驱动下基于需求的教学实践，帮助每个学生个性化提升;教师需要根据专业特征和智慧学习环境因素设计多元化、有特色的课程结构与模式，实现从理论到实训再到实践的培养模式改革。

面向智慧学习环境下新时代人才需求，教师需要以培养具有高智能和创造力的人才为导向，引导学生实现个性化与智慧化学习，引导学生从被动学习走向主动学习，引导学生利用先进技术在任何时间，任何地点，以任何方式开展学习，获取学习资源和学习服务。智慧学习的技术本身将慢慢从人们的视线中消失，以“透明”的方式为师生学习提供服务，并让师生可以更加关注于学习本身（而不是智慧技术），从而真正推动职业教育教学变革。

4.4 学习环境、教学考核与学习效果综合评价

教学考核与学习效果综合评价是职业教育教学过程的重要环节。智慧学习环境下，可以运用先进技术开展教学过程性考核和多元化学习评价。智慧教室环境、智慧学习中心和智慧校企通平台为师生建立了线上交流空间并能存储过程性学习成果，能有效支持学生之间的学习成果分享交流与协作互动，同时能形成电子档案袋对学生学习和实践进行过程性评价，能利用学习空间开展学生之间作品评比和互动评价，并形成多元化智能评价结果，有效促进教师观察学生学习情况，促进学生本身和相互之间有效的反思总结。智慧学习环境能够及时捕捉和记录学生在互动过程中生成的信息，帮助教师过程性考核学生学习情况，辅助学生反思规划学习路径。

4.5 智慧学习环境变革教育教学模式推进情况及应用效果

学校利用泛在网络环境下先进的网络技术、云平台技术和物联感知控制技术构建较为丰富多元、开放共享的学习场所和互动平台。学校一线教学管理人员与实训人员结合专业课程教学工作，借助智慧教室、智慧实训室、教育云及校园智慧学习中心的作用，变革校园管理方式方法，创新教学手段和学习方法。例如在电子商务课程设计与教学过程中，教师利用I博导电子商务实训平台设计开展教学和实训，学生在这一平台下可以随时随地开展电商真实情境仿真实训，在这一平台作用下师生在省内外多次电商竞赛中取得好成绩。在高效共享的智慧学习中心作用下，学生借助网络、数字终端随时随地从智慧学习中心平台获得丰富的学习资源，便捷的参与方式和教育服务能力等满足了师生多种多样的学习需求。教师通过智能录播室录制课程说课、知识点讲解等资源，在智慧学习中心平台下建设各专业精品课程资源库，完成课程教材、课件、说课、知识点讲解以及实训过程材料等资源共享，学生可以登录该平台根据学习情况补缺补差，在实训指导材料指引下独立完成某项实训，上传实训结果和反馈存在问题，教师根据完成情况进行在线评价和个性化指导。学校通过智慧校企通（一站式微信校企办公平台）实时跟踪反馈解决顶岗实习师生与学校的距离问题，加强校企沟通交流，负责老师一对一或一对多远程跟踪反馈在企业一线实践的学生实习考勤和企业考核情况。

5  结语

智慧学习环境下职业教育人才培养模式的研究旨在探索分析缓和当前快速发展的智慧学习环境和与之不完全匹配的职业教育人才培养模式之间的矛盾，充分整合利用校内外一切可利用的软硬件资源，探索提出建设以班级为基础和以学生个人为主体的学习环境建设与教育模式实践思路，分析教师在智慧学习环境下角色转变及其所需要发挥的重要作用，探索应用先进技术推进校企融合和解决学生企业实践方面的管理问题，研究在新时代背景下职业教育人才培养的創新之路。随着先进信息技术的快速发展，学习环境及职业教育需求都在不断变化，契合所有时代发展的人才培养模式是不存在的。新时代下不断有新的方法新的技术涌现，社会对人才需求的变化会带来许多新的矛盾和问题，建设智慧学习环境和变革职业教育人才培养模式是一个无止境的过程，必须适时根据市场需求和现有资源对人才培养模式进行创新变革才能适应时代发展需求。

参考文献

[1] 邱艺，谢幼如，李世杰，等.走向智慧时代的课堂变革[J].电化教育研究，2018（7）：70-76.

[2] 习海旭，廖宏建，黄纯国.智慧学习环境的架构设计与实施策略[J].电化教育研究，2017（4）：72-76.

[3] 冯启晏.实验实训室建设与创新人才培养的路径初探[J]当代教育实践与教学研究，2015（8）：95，98.

[4] 杨现民.智慧教育体系架构与关键支撑技术[J].中国电化教育，2015（1）：77-84.

[5] 北京师范大学智慧学习研究院.2016中国智慧学习环境白皮书[EB/OL].[2017-05-26].http：//sli.bnu.edu.cn/a/xiazaizhuanqu/guojijiaoyuxinxihuadongtai/2017/0525/368.html.