人工智能背景下应用型本科高校智慧教育平台建设研究

□高 政 徐 妲

一、引言

云计算、大数据、物联网等技术的蓬勃发展，推动了社会的数字化、信息化和智能化进程，人工智能得益于大数据量、大存储和大应用的支撑，其应用范畴也从实验室走出来融入到平民级应用当中，如常见的扫地机器人、智能客服、智能制造等等，人们已经步入到“人工智能时代”。

在这样的背景下，信息化教育从传统的教育过程、数据信息化，进展为新技术与教育的深度融合，在智能技术的支撑下地培养智慧人才。2017年，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，指出要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。2018年，教育部发布《教育信息化2.0行动计划》，更是强调以信息化引领构建以学习者为中心的全新教育生态，实现公平而有质量的教育，促进人的全面发展。

应用型本科高校是一种新的教育类型，区别于以科研为办学目的的本科高校，主要面向区域经济社会，以学科为依托，以应用型专业教育为基础，以社会人才需求为导向，培养高层次应用型人才。在应用型本科高校的智慧教育中，强调使用智能教育，培养新一代符合社会需求的应用型、智慧型人才。本文拟研究在人工智能+教育背景下的应用型本科高校智慧教育支撑平台建设方案及应用策略，为应用型人才培养提供解决思路。

二、智慧教育的理念

智慧教育最早来自于美国IBM的智慧地球计划，2008年IBM首席执行官S.J.Palmisano在其报告中首次提及Smarter Planet的概念，其目的旨在寻找能够通过技术与新世界的一个合理支撑点：借助物联网、大数据、云计算等先进技术实现人与人、人与环境、环境与环境的相互感知、相互联通。韩国最早提出SMART概念，认为智慧教育应当是在具备一定的智能技术和丰富的学习资源基础上，通过引导学生进行自我导向学习来提高学生的兴趣及能力水平。马来西亚学者Chin认为，智慧教育是通过技术针对学习者的学习风格和学习能力进行个性化的支撑。在国内，黄荣怀等认为，智慧学习环境应具有能够感知学习情境、识别学习特征等功能。杨俊锋等认为智慧教育的核心是信息分析与学习支撑，信息分析对于明确技术支撑目标起到了关键的作用。

智慧教育的研究强调学生在教学中的主体性，明确技术的融合性。目前，在高等教育领域，爱课程、中国慕课网、蓝墨云班课、超星学习平台、清华在线等都是师生在线课程的有效支撑平台，在人工智能支持下的教育功能中，学生学习过程记录、学习资源应用、学业成果导出等方面得到了不同程度地改进和支持，尤其在疫情期间，线上教学已经成为传统教学的替代手段。在硬件方面，录播教室、移动智慧教室也在积极的建设中，物联网技术的加入，也让智慧教室的智能性更强，用户体验更好。

三、应用型本科高校智慧教育思路

应用型转型发展是当下普通本科高校一个重要改革方向，而在人工智能时代，培养的人才不仅仅是专业技术方向的高层次人才，更是能够适应当前技术发展、具有学习能力、能够善于利用技术思考和解决问题、具有创新创造的高层次智慧型人才，这也是现在科技竞争的时代，彰显一个个体能否有效应对社会需求的基本素养。

技术在不断发生着变化，教学环境发生了变化，教育培养目标发生了变化，教育培养内容发生了变化，教育手段和方法也发生了变化，当下的教育所面临的技术冲击是史无前例的，什么技术能够与教育相结合是无法预测的，教育云平台、语音识别技术、教育大数据分析技术、虚拟现实技术、智能导航技术、教育物联网技术等技术不断推陈出新，给教育带来了前所未有的想象。

近些年，在技术的支撑下出现了移动学习、1∶1数字化学习、翻转课堂等等新的教育教学方式，传统的一对多式的教学在技术的冲击下被不断的质疑和革新。就第47次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，学生是整个网民职业结构中占比最高的群体(占有21%)，高校学生手机拥有率超过90%，几乎人手一部智能手机。在网络发展变化的情境下，学生接触知识的机会相当之多，教师的权威性也逐渐受到了瓦解，学生的主体意识逐渐增强。尤其对于应用型本科高校教学来讲，学生的问题思维、批判意识、实际动手能力和实际问题解决能力更为重要。所以，需要结合当前普通本科高校应用型转型人才培养的需求，重新思考智慧教育视角下的教育教学模型，让技术和教育得到深入融合，实现人工智能的适切性应用。

在智慧教育理念的支撑下，应用型本科高校人才培养应主要从两个方面入手：第一，是智慧教育支撑平台的建设，教育信息化多年的经验证明，信息技术之于教育，可以提高教学效率，提升教学效能，将过去教育之不敢想变成为现实，但这一切都要得益于教学设备和教学环境的信息化建设。所以，应该加大现代化教学软硬件设备的建设，为智慧教育搭好舞台，让教师成为整场教育活动的“导演”。第二，智慧教学模型的研究。在智能技术的支撑下，教学被赋予了无限的可能，但是各个学科的特征不同，个性化需求不同，所以，需要根据学科特点，寻找相应的整合策略，形成智慧教学模型，同时，形成新的智慧教育技术需求，促进支撑平台的改进和发展。

四、应用型本科高校智慧教育平台建设

在智慧教育模型的有效运行需要相应智慧教育平台的支撑，而应用型本科高校智慧教育平台面向的学生群体更具有特殊性：应用型本科高校的学生具有自主学习能力，但是学习兴趣、学习习惯并不成熟；知识需求更加专业化、注重实用性；学习结果的评价不仅仅是学习成果，更重要的学习过程的把控和跟踪；学生实践性知识较多，对实践环境要求较高，在智慧教育平台的支持下，可以为教师和学生提供智能化的虚拟实践环境，虚实结合的实践技能教学过程管理等等。

(一)智慧教育平台软件系统框架。针对应用型本科高校的教学特点和教学需求，对智慧教育平台进行初步的系统设计，为智慧教育平台的开发提供参考依据。平台主要有三个层次构成，分别是数据中心、控制中心和应用中心。

1.数据中心。数据中心由基础数据库，资源数据库和教学业务数据库组成。其中基础数据库用于存储系统基础的信息；资源数据库用于存储服务于教学的资源，包括各专业、各学科所需要的电子教材、课件、网页、微课、作业、习题、影片、图片、声音、动画、可执行程序等富媒体化资源；教学业务数据库用于存储教学过程数据，包括学生考勤情况数据，互动交流数据，作业情况、考查情况、系统应用情况等等。

2.控制中心。控制中心主要包括算法引擎、过程管理、统一认证和数据协调等内容。其中算法引擎是数据驱动式算法集合，通过关联分析、推荐算法等支持下，为教学助手、学业分析等提供数据集合；过程管理是对教学过程数据进行记录和管理，为后期算法分析提供依据；统一认证主要负责用户账户和权限管理，可以与其他平台进行联合登陆，减少账号数据；数据协调功能是指对各功能、系统数据进行统一协调，对异构数据进行处理。

3.应用中心。应用中心针对教师和学生的需求，提供课堂教学互动工具、学科教学工具、虚拟仿真实验环境等等。其中虚拟仿真实验环境是针对各个学科不同提供的虚拟实验场所，比如空乘专业的模拟机舱，模拟登机过程；编辑出版专业的虚拟印务实验室；汽车专业的虚拟发动机虚拟实验室等等。学业分析功能则是对学生学习过程数据进行总结，分析学生的学习成就和学习缺陷，提供与自己对比分析和与同学对比分析功能，方便学生寻找个人差异，设定学习目标；智能推荐功能结合教师推荐，为学生推荐相关学习资源、学习课程、学习资讯以及就业岗位信息等；教学助手则根据以往教学过程数据，提供上课提醒、作业提醒、考试提醒、学业预警、知识发现等功能，为学生和教师提供友好的帮助服务。

应用型本科高校更加强调学生的应用能力、实操能力和未来岗位适应能力，所以针对应用型本科高校的智慧教育平台需要将学生能力评估、岗位实践服务、虚拟仿真环境等功能作为建设重点。

同时，毕业生的就业质量也是应用型本科高校建设中重点关注课题。一方面，对毕业要求分解，时刻跟踪学生学习状态，明确其学习技能达成度，为其推荐与其学习水平相当的岗位信息；另一方面为学生推荐相似学习成就的学习榜样，为其未来发展提供学习参考和动力。这种精准就业服务在传统的教学过程中是很难实现的，而基于大数据的智慧就业服务系统将会为高质量就业服务提供有效支撑。

(二)平台应用环境。智慧教育平台的应用应该支持个人电脑、平板电脑、智能手机三端同步，账号统一，根据师生的应用场景不同同步提供教学服务，支持随时进入式教学服务，不受时间、地域的限制。

同时，建立智慧教室，支持师生在智慧教室中进行教学，智慧教室一般需要提供智能地点签到、远程控制、在线录播、课堂互动等功能。在教室配置方面，一是在智慧的环境中，打破传统一对多的教室摆放形式，配置可移动桌椅，支持开放式教学环节安排；二是支持不能到校学生参与教学活动，提供在线直播互动学习服务；三是接入物联网环境，支持一键上下课，提前为教师准备好上下课环境(如灯光、设备的启动，远程关机，智能录播等等)。

五、结语

本文针对应用型本科高校教学需求，对人工智能背景下智慧教育平台模型设计和应用场景进行了研究和讨论。通过对应用型本科高校的转型目标、转型方式和转型过程进行分析，针对应用型本科高校教育教学特点，提出相应的智慧教育模型和支撑平台，希望能够更加有效地完成智慧教育的目的。

当前，智慧教育的开展形式大于实际，虽然有很多优秀的案例，但是真正实现智慧教育的课程却比较少，大部分高校课堂仍然难以做到真正的智能，一方面是教学策略和教学思路的设计，更重要的另一方面是智慧教学平台的表面性，其智能型、交互性、适切性还需要进一步从师生教学应用出发，尤其是应用型本科高校的智慧教育平台，应更注重个性化、注重专业性、注重实用性，与智慧教育本身相应相生。