职业教育课堂教学与人工智能技术的深度融合之道

◎李 晓 男，苏 辉

2019年5月16 日，习近平主席在向国际人工智能与教育大会致贺信中指出：“中国高度重视人工智能对教育的深刻影响，积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新”。由此可见，人工智能与教育的融合势不可挡，它改变着教育生态。调研当前职业教育的课堂现状发现，一方面，教师对于人工智能应用认识明显不足，但学生应用手机智能软件的积极性高，这一现状与人工智能发展态势极不协调；另一方面，职业学校学生在学习中普遍存在倦怠特征。而人工智能最大的能量在于创新和效用，将人工智能应用于职业教育课堂教学，可维持学生对知识、学习过程的好奇心，激发学生的学习信心，增强学生主动参与学习的积极性，改变学生的学习倦怠心态，实现“人人渴望成才、人人努力成才、人人皆可成才、人人尽展其才”的生动局面。

一、应用瓶颈：职业教育课堂教学与人工智能技术的深度融合之难点

（一）人工智能难以走进一线教师的认知

1.对教育教学中人工智能应用特征的认识不足。人工智能是什么？人工智能能否在教育教学活动中产生对人和社会的重大影响？人工智能与教育教学的深度融合最终会走向何处？在这些方面，学术研究层面一直存在着很多争论。一线教师由于不了解人工智能技术的特征内涵、发展现状及趋势，不能辨识其优劣，自然不能准确地描述教学需求及应用。其结果是，过分重视技术，夸大了技术的作用影响力，忽视了技术的缺陷，忽视技术应用是为了人的发展这一根本目的，也很难提出实际应用需求。

2.对教育教学中人工智能应用功能的认识不足。在学生的个体成长中，人工智能既可以帮助他们获取知识、获得能力，为现在的学习和生活提供支持，又可以激发他们的潜能，不断提升自我，适应未来发展需求。人工智能对社会及对整个教育系统也具有很大的影响力，当人工智能在教育实施变革应用的同时，必然会促进社会政治、经济等更高效理性地发展。

（二）人工智能难以体现于课堂教学实践应用

虽然国家多次提出加强人工智能与教育教学创新应用实践的要求，而在实际中，能够主动应用人工智能技术实施教育教学者十分有限。这主要是因为教师们没有主动学习人工智能新技术的热情，也没有在教学中积极应用的热情。一种新技术的应用，既需要行政的推动，也需要环境的支撑，更需要教师内在的驱动力。人工智能技术范围广、技术深，很难与一线课堂迅速达成契合，从当前的人工智能技术应用来看，更多的是应用大数据实现教学管理，而教师们习惯于感性评价学生行为及学习成绩，并没有建立数据分析的能力，也直接导致人工智能与课堂教学结合应用范围狭窄。事实上，随着智慧课堂的不断完善，弱人工智能技术也早已应用于课堂教学过程。教师们的课堂过程录像、实时监控、课前课后作业展示、课堂团队分组、课堂网络回答等，都是弱人工智能的应用，这些应用是借助于管理软件实施，并没有明显体现出强人工智能的技术性，反而降低了教师人工智能课堂教学实践的诉求。

（三）人工智能难以融合教师课堂教学核心需求

人工智能与课堂教学深度融合的推动主体是谁？政府、学校的推动固然重要，但没有教师的积极推动，则深度融合只会浅尝辄止。因此，既要加强人工智能与课堂教学深度融合的顶层设计，明确人工智能与教育深度融合的目标任务、工作重点和保障措施，又要确保课堂教学一线教师积极参加技术学习及应用，形成人人创新、百花齐放的智能化应用生态。人工智能环境下的教学资源，主要包括教学平台、学习资源以及学习环境等[1]。对于教师课堂教学需求而言，人工智能当前主要提供课堂组织管理、教法学法变革等需求支持，但对课堂教学需求的核心部分即数字教学资源、教学内容上的支持则较少。而一线教师，既不缺乏课堂教学管理的组织能力，也不缺乏教法学法变革的方法，他们更需要从教学内容上实施人工智能变革应用的可能。在实际中，企业目前主要提供管理技术来支持教学管理及教学方法，在教学内容数字资源建设中并没有应用人工智能创新的普适案例，这也扼杀了一线教师课堂教学应用人工智能的创新空间。

二、实施理念：人工智能技术支持下的职业教育课堂教学变革内涵

（一）教育目标凸显是人工智能技术与课堂教学深度融合的根本要求

教育是指培育人才、传授知识的过程，教育技术是一种工具或方法，是教育实施变革的保证。追本溯源，人工智能技术亦是人类改造世界的一种工具或方法，任何一种工具和方法都有其局限性，深刻分析人工智能技术的内在特点，有助于我们驾轻就熟地应用它为教育教学服务。

从定义上看，教育和人工智能技术不存在主次、因果、从属、序列关联，是并列共存的关系。两者深度融合后，在结构上产生了主次关系，即教育为主体，人工智能技术为辅助，“人工智能辅助于教育（学）应用、建构教育场景、重组教育中的要素或者重构教育过程，才属于人工智能的教育应用”[2]；在功能上实现了两者的交叉渗透，相互促进、相互影响，当人工智能技术应用于教育时，它与现代教育技术、一般教育技术等并没有本质的区别，都是优化教育教学，具有为教育服务的功能特征。突出“人工智能”，只是更多地凸显这一技术的特殊性。

人工智能技术与教育结合，人工智能技术与课堂教学的深度融合，是跨界理论的应用突破，是人工智能技术与教育教学技术的交叉融合，是现代教育技术的创新升级，并形成了新的独立技术体系。尽管人工智能技术发展日新月异，不断推陈出新，与教育教学技术不断渗透耦合，但教育的本质只会更加清晰明了，即无论“教育+人工智能”怎样融合发展，如何形成一个新的体系，“人工智能在教育领域的最终目的是服务于人，而不是服务于机器，不能脱离培养全面发展的人这个根本目标”[3]。从技术哲学视野看，人工智能技术与课堂教学的深度融合过程是基于教学目标实现的人工智能技术及教育双重演变过程，一方面促进着人工智能技术被课堂教学系统所改造接纳发展，另一方面促进着课堂教学系统被人工智能技术所改变突破发展。

（二）学习方式变革是人工智能技术与课堂教学深度融合的直接体现

教育部学校规划建设发展中心主任陈锋指出，信息技术发展的最大价值，不是作为技术工具，而是为丰富和发展各种各样的学习方式提供可能性，这是技术创新对于教育带来的最大变革所在，也是要深入开拓的地方。因此，应用人工智能技术，实施课堂教学变革，聚焦学生成长是学习方式变革的核心。

学习方式的变革，将学生从传统的被动接受转换为主动学习，充分发挥学生的主体能动性，唤醒学生的参与意识及进取精神，这些深远影响都是人工智能技术在课堂教学应用中需体现的实施方式。现代学习方式，更加强调学生学习过程中的主动性、独立性及独特性。人工智能技术是模仿人的行为的一种技术，可以更方便地模拟人的行为实施引导和监控。传统教学方式，受制于时空技术的限制，不能充分发挥学生学习的主体性，而引入人工智能技术，可充分发挥技术的高效监测功能，将传统的被动学习过程，转变为学生主动获取知识及分享的过程，促进学生的身心成长，并以成就感提升其个人发展内驱力，从而实现人工智能技术与课堂教学深度融合的意义价值。在实践中，授课教师可充分应用人工智能技术交互特征，构建丰富的课堂教学资源，激发学生的学习动机，引导学生主动参与课堂教学，实现因爱而学；可充分应用人工智能云网技术优势特征，构建“教学测评”一体的平台教学资源，实现想学则学、随时可学、内容选学，构建无教自学的自适应学习方式；可充分应用人工智能大数据监测功能，实施行为监测及情感侦测，实现数据精准评测，完善学生学习及成长的不足，提高学生的综合能力及情感素养；可充分应用人工智能接口先进技术，构建动态课堂教学新形态，实现学生自教、互评、实验、创新型的高效课堂。

（三）道德伦理规范是人工智能技术与课堂教学深度融合的基本要求

技术的自然属性首先表现在任何技术的产生与发明都不能脱离自然物的客观实在性，它在给人带来利益的同时也会带来伤害。无论是教师、学生、开发者及软件工具都应遵循基本的内在价值观及外在的行为规范要求，否则人工智能技术与课堂教学深度融合将会本末倒置，误导学生黑白不分，这也失去了人工智能应用于教育的价值意义。“人工智能技术存有违背教育规律和教育伦理的可能，从而成为过度教育、强迫教育或填鸭式教育的手段，沦为不良教育的‘帮凶’”[2]。人们基于美好的教育愿景，希望通过人工智能技术应用于教育教学，让更多的优质教学资源实施，从而实现公平教学，但智慧式的学习，在实际应用中，依然存在很多问题。一是人工智能技术的应用，未能冲破应试教育的束缚，甚至成为应试教育的新推手，忽视了学习者素质的整体提高；二是人工智能技术的应用，让人们容易过度依赖于技术，忽视道德责任情感，产生人与自然及社会的不和谐；三是大数据的不断应用，对公民信息隐私、个性偏好等存在泄漏可能。

因此，提出人工智能技术与课堂教学深度融合的道德伦理规范符合时代及发展需求。《新一代人工智能伦理规范》强调，将伦理道德融入人工智能全生命周期，促进公平、公正、和谐、安全，避免偏见、歧视、隐私和信息泄露等问题，为从事人工智能相关活动的自然人、法人和其他相关机构等提供了伦理指引。在人工智能技术与课堂教学深度融合及应用中，提升数据安全意识，引导科技向善，体现生命价值，必须保持道德伦理“公平、公正、和谐、安全”。

三、资源重构：职业教育课堂教学与人工智能技术的深度融合之策略

（一）深度分析基于人工智能技术的数字教学资源构建的新特征

基于人工智能技术的教学资源相比一般数字教学资源而言，更具先进性、引领性、独特性和创新性。从当下人工智能技术看，人工智能实现了文字、图片、音频、视频相互的迅速转换，实现了教学资源建设由低阶向高阶转变，由一维向多维转变，由低效向高效转变，由单能向多能转变。人工智能能依据一句话或一段话，生成多个不同图片，或生成不同视频，这种生成方式实现了教学资源从一维文字向多维（图片、视频、文字）的转变；而图片也可以由黑白转换为彩色、由静态转换为动态、由2D 向3D 虚拟转换，实现了教学资源从低阶向高阶转变；而这种资源的制作生成极为快捷，短短几秒就可以生成多种不同的图片、音频、视频。资源构建方式更为先进，资源特征更为独特。未来的人工智能教学资源不仅特色鲜明，而且更加具有智慧，在功能上将实现单能走向多能。本文将智能学习技术用于数字教学资源的开发和创新，重新定义并构建教学资源结构形态，形成了VR 虚拟仿真类元宇宙型教学资源（见图1）。

图1 人工智能转型数字资源层次

当前，职业教育大多数教师的教学应用停滞于弱人工智能阶段，交互动画、语音合成、游戏制作在课堂教学资源中应用较多；部分教师教学应用进入强人工智能阶段，应用云计算、数据库、机器人等技术，实施大数据教学分析，但没有达到深度挖掘数据的高度。而随着人工智能机器学习、智能学习技术的突破，超人工智能让数字教学资源转型成为现实，虚拟仿真、元宇宙的教学方式已经漫步课堂教学，一旦超人工智能转型数字教学资源技术成熟并突破，数字教学资源将大量涌现，成“倒金字塔”井喷式结构，未来的教学资源将大量应用智能创造。

（二）深度分析基于人工智能技术的数字教学资源构建新方式

人工智能技术的数字教学资源有文字、图片、音频、视频、元宇宙，各资源间又存在着相互关联、相互区别的关系，这种相互关联在人工智能下具有显著的“相互转型”特征（见图2），即各资源间迅速地转型及生成。在人工智能的作用下，数字化资源必然从现有层次走向更高阶层次，构建数字孪生、数字伴生、数字原生技术的应用和递进体系[4]，从而实现元宇宙数字教学资源建设。

图2 数字化资源构建方式

在资源转型上，百度AI、清华大学CogView 生成模型已经实现一行文字转多张图片的功能，其生成图片形态不一、风格多样，并能准确体现文字内容表达情境；剪映、快影已经具备文字生成视频的功能。其他文字转音频类工具更是举不胜举，图片转动画、人物照片转动漫图像、图片自动上色、图片自然场景间相互转换、智能写作机器人早已在各智能软件中广泛应用。国内外人工智能软件，如chatGPT 等，将深度学习技术不断挖掘，实现了资源的快速转型，这一技术将越来越成熟、完善与高效，数字化资源构建将更方便快捷。

（三）深度分析基于人工智能技术的数字教学资源应用的新场景

当人工智能技术能制作数字资源更为简单直接后，数字教学资源的构建将由教师创建走向学生创建，这也为职业教育课堂教学带来了新的应用场景，丰富了课堂教学形式。课前，学生通过自编自导，将学习内容以音乐、图片、动画、视频等形式呈现，在满足个人兴趣爱好的同时，实现知识的生成，提升学生创新创作的能力，再通过深刻理解分析知识内容，做好课堂讲解准备，丰富完善知识储备，提升其独立学习的能力，培养其精益求精的品质；课中，学生采用分享与展示、互教与讲解等方式，提高群体对本节课程内容的认知，提升群体学习能力、合作能力、表达能力，增强学习的自信心；课后，学生继续完善作品，实施新的创作，将技术应用融于生活，进一步实现生命价值。

综上，基于人工智能的课件开发与应用，既是一种教育教学尝试，也是一种教育教学挑战，更是一种创新。这种教育教学形式既符合当前的发展和需求，也符合未来的发展和需求。研究人工智能，如同打开一扇窗户，能让人看到不一样的世界，一线教师只有走近它、了解它、应用它，才能深刻认识到这一技术对教育教学变革的价值和意义。相关研究认为，人工智能将重构教学资源开发路径及教学资源形态，实现数字教学资源的高效转型。为此，广大教师应该重新思考人工智能应用于教育教学的策略、路径、方向及制度，积极体验更多智能产品，理解其智能特征，清晰人工智能的发展趋势，积极参与课堂教与学方式的变革，以适应时代所需。