《人工智能在新时代职业教育中的应用和发展》
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摘 要：智能化是当今社会发展的重要方向,同时也是信息化发展的趋势.随着人工智能、物联网、大数据及云计算等技术的迅猛发展,机器将越来越多地代的体力劳动,以劳动推动社会前进的人类将更多依靠创新创造推动社会前进,人类开始进入智能社会、智能时代.当前,人工智能已经能够广泛应用于银行、卫生、电子商务以及装备制造等各行各业,同时也将促进教育的变革与发展.该文介绍了人工智能在职业教育的教学、学习和创新探索等方面的应用前景,并为职业教育的智能发展方向提出了合理的建议.
关键词：人工智能;深度学习;职业教育;大数据;云计算
中图分类号：G434 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）05-0207-04
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国务院在2019年2月颁布了《国家职业教育改革实施方案》（以下简称《方案》）[1],该文件对我国当前职业教育改革的总体方向阐明了全方位的指导性规划.《方案》提出,要将大批普通本科高等学校向应用型转变,并努力完善职业教育体系,重点建设50所高水平高等职业学校和150个骨干专业（群）,大幅提升我国新时代职业教育的现代化水平,争取让所有学生都能获得出彩的机会.在教育部召开的新闻发布会上,教育部相关负责人着重强调,职业教育和普通教育是不同类型、同等重要的两类教育,说明了职业教育在当前社会的重要地位.但是我国目前的职业教育,还存在着政府的支持力度不均衡,体系不完善吸引力不够强、社会民众的认识存在偏差、技能人才的职业发展受限等问题.此次方案是从国家层面提出,目的就是为办好新时代职业教育做好顶层设计和规划蓝图.因此,随着方案的实施我国的职业教育体系必将迎来新的发展机遇.
当前人工智能的快速发展正在引领着新一轮的科技变革,对社会各行各业和人们的生活工作等都带来了巨大的影响,同时人工智能也在加速融入教育领域,智能化教育将成为未来学校变革的主题,为我们的教育事业注入新的活力,同时人工智能技术带来的新方法和新工具必将推动当前教育教学模式的转型升级,极大的提升教与学的效率.目前,人工智能已经能够在辅助学习、辅助教学和学习效果评价等各个教学环节全面参与,针对不同学生的差异化和个性化学习已能够实现并极大提高学生的学习兴趣和学习效果.教育部在2018年印发的《教育信息化2.0行动计划》中提出,“以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础,依托各类智能设备及网络,积极开展智慧教育创新研究和示范,推动新技术支持下教育的模式变革和生态重构”.在信息技术推动社会大变革的时代,教育也应紧紧抓住人工智能发展的动力,推动自身教学的变革和创新,构建实现学生个性化学习与终身化学习的完善教育体系,使我国的教育水平从优秀走向卓越.
现有的职业教育主要还是以培养技能和学习知识为目标,而智慧时代需要大批量具有创新创造能力的人才.因此人工智能与职业教育的结合需要推动当前的教学方法、学习方式、效果评价以及教学管理模式的不断转型与升级,培养受教育者的创新创造能力和发现及解决问题的能力.构建一体化的智能教育平台是一个系统的工程,需要整合信息技术的各个方面,包括物联网、云计算及大数据等关键技术与智能算法的有机结合,共同推动职业教育的教学、科研以及管理等方面的提升,智能化教育的体系架构如下图所示：
1 人工智能在教育领域的应用及研究现状
目前,人工智能在语音识别、图像处理、人脸识别和专家系统等方面的应用研究已经越来越成熟,国外将人工智能技术应用于教育领域的研究也较早,包括应用于教育的机器学习算法以及陪伴成长的智能机器人等,并且越来越接近实践和商业化应用.总的来看,将人工智能技术应用于教育主要包括以下几个方面：
1.1 关于智能化教育的理论基础
任何一门领域的研究都需要有坚实的理论作为基础,那么具体什么才是智能化教育呢?国外的Luckin R.Holmes W[2]等学者在相关文献中提出智能化教育是将传统的教学理论与人工智能技术相结合而形成的新的研究方向,智能化教育的目的是利用智能技术改善学习的环境,通过个性化的教学让学生享受学习的过程以提高学习的效率;此外还有Timms M J[3等提出智能化教育主要是通过智能化教学平台来改进教师的教学过程以及学生学习的方式,并通过智能设备来监控学习的效果.国内方面,闫志明等学者提出了教育人工智能的概念,并阐明了其内涵[4];马玉慧等提出了我国在新时代如何更好地利用人工智能来促进教育的发展[5];刘清堂等从技术的角度探索了智能化教育的发展方向[6].还有新媒体联盟在近年来的报告中也重点提到人工智能的发展在教育领域的应用前景[7].
1.2 关于智能化教育的应用研究
计算机一直以来都是教学的重要工具,从开始的计算辅助教学到现在的智能化教学平台,计算机将借助人工智能的发展在教学中占据更重要的位置.Knewton是一家专门为客户提供个性化教育的公司,该公司的核心理念是通过适配学习技术为每一位学习者提供个性化需求,万海鹏等[81发现该公司通过数据收集、推断以及预测和建议等过程能够准确分析并预测出学生的学习情况,最终针对学生给出更有效的学习方案,促进学生的学习兴趣并提高学习效果;个性化教育将是未来智能教育的发展趋势之一,另外由于每个学生的学习基础和学习能力等方面都存在差异,根据学生的偏好和需求采用智能推送技术精准地给学习者推送所需的教学资源也是智能化教育的一个重要应用[9];对学习者的学习情况进行测评一直是广大教育工作者的繁重任务,因此智能测评利用人工智能技术自动化地对学习者的学习效果进行评价具有很高的应用价值,加州大学伯克利分校创建的Gradescope就是一款很好智能测评软件[10].Gok-sel- Canbek[11]等研究提出可以利用人工智能在学习者与机器人之间搭建良好的桥梁,让机器人扮演教师、学习的伙伴等與学生进行互动,培养学生的学习兴趣和分析能力;学习中难免伴随各种不良情绪,通过分析学习者的面部表情、语调以及姿态等进行情感计算[12],并采取一些缓解不良情绪的措施可以使学习者保持良好的学习状态.
1.3 人工智能促进教学变革的研究
人工智能对教育的关键影响还在于对整个教与学的过程的改变.在教的过程中,教师可以利用智能化教学的工具获得学习者的学习情况,根据这些信息动态调整教学计划.在学的过程中,学习者可以通过智能化学习的工具分析出影响自身学习的因素,针对不利的因素提出相应的优化方法.此外,人工智能针对单个学科教育的影响也有学者进行专门的研究,例如与人工智能紧密联系的计算机科学,相关学者指出人工智能可以显著地提高计算机科学教育与学习的效率.
2 人工智能在新时代职业教育中的发展前景
人工智能的快速发展给教育领域带来了巨大的影响,尤其是职业教育方面,未来大量的普通技能型岗位将会逐渐被智能机器人取代,这一趋势具有不可逆转的必然性,因此传统职业教育培养的普通技能型人才将会面临更加严峻的就业形势,职业教育应当顺应时代潮流,拥抱当下的科技革命,才能在国家提出“中国制造2025”的时代背景下找准定位迎来新的发展.
2.1 构建新的教学资源和环境
智能化学习是一个系统性的概念,其中学习主体、学习资源和学习环境是其基本的构成要素.人工智能对教育所产生的影响,很大程度上是通过智能工具、资源或者环境来实现的.因此,熟练地掌握智能化教学工具是新时代职业教育教师的必备技能.
2.1.1 智能化教学平台
智能化教学平台是一种以人工智能技术（包括语音识别、人脸识别、情感计算、机器学习以及数据挖掘等）为主体,将各种智能化的应用融入各类教学或管理中的系统.其主要过程是通过智能感知层获取学习者的学习状态和学习内容等,并形成统一的数据中心部署在云计算平台,利用云平台强大的计算能力再结合各种智能算法为学习者提供个性化的学习内容以及学习方案,主要应用还包括教学、科研、生活以及决策管理等.其特点在于他的智能化、个性化以及高效性.
隨着网络的不断普及和人工智能的快速发展,很多教育类的企业都推出了自己的智能化教学平台,如爱学堂、慧学云和未来脑等等.这些教学平台大多具备个性化服务、资源推送、精准教学、线上互动、智能测评等功能,而且还在不断地丰富和发展.传统的职业院校更应该与时俱进,抓住机遇推动智慧校园的建设,推广智能化教学平台促进教学模式和教学手段的改革,进而提升教学质量.
2.1.2 智能化学习资源
在智能化教学时代,传统的学习资源主要有三个方面的转变：首先是学习资源的形式转变,网络教学资源成为一种重要的学习形式,微课等短视频教学资源在网络上随处可见,利用人工智能分析技术,可以将这些视频进行分割和标记后推送给不同的学习者;其次是学习资源的结构发生转变,从单一的结构形式转变为面向不同类型学习者的非结构化、多媒介的形式;最后学习资源的生成方式的改变,在智能化教学平台里,面对相同的专业往往给不同的学习者推送不同的学习资源.
2.1.3 智能化教学环境
传统的职业教育主要还是在教室进行面对面的授课,教学环境比较单一和枯燥而难以吸引学生的注意力和兴趣.智慧教室是智能化教学环境的一个主要应用,它是一种智能的学习场所和活动空间,以学习者为中心,通过各种智能化技术来辅助教学,例如通过人脸识别技术来实现自动点名,分析出学生的到课率并自动将统计结果发给教务管理部门,从而大大减少教师课堂点名的时间.智能化教学环境具有感知能力、个性化、开放性以及灵活性等特点,能够为教师和学生提供一个轻松、愉快和互动的学习环境.
智能化的教学资源和教学环境是促进新时代职业教育变革的基础条件,《国家职业教育改革实施方案》也对职业院校教学环境的建设提出了更高的要求和目标,智慧校园的建设和发展成为必然趋势,只有给职业院校加上智慧的翅膀,才能更好地培养出新时代需要的高技能人才.
2.2 优化教与学的过程
构建智能化的教学资源与教学环境是新时代职业教育教学变革的前提和基础,而优化教与学的过程则是职业教育改革的关键.在教师的教学方面,人工智能可以在备课、授课、答疑等环节辅助教师,能够有效地促进教学进一步向智能化、精准化和个性化方向发展;在学生学习方面,人工智能可以对学习者的预习、互动、实践等环节提供辅助,帮助学生不断提高学习效果,改进学习体验.
2.2.1 智能化教学
在教学过程中,应用于教育的智能机器人融合了多种先进技术,可以辅助教师开展各类教学活动.在教师备课时,可以根据每个学生的学习情况进行大数据分析,给教师提供适合的教学资源和教学方案等;在教师授课时,可以根据学生的面部表情和语言等进行情感分析,及时给教师反馈学生的动态学习情况.还可以针对特定的教学目标开发出数字化的仿真游戏,给学生提供一种全新的认知视觉,提高学习的乐趣,充分调动学习的积极性,通过虚拟现实技术,教学的课堂将不仅仅局限于传统的教室,生动逼真的学习环境可以给学生提供一种身临其境的虚拟化场景,以往难以想象的知识点可以从立体化的空间和更深入的角度去理解,提高教师的教学效果;在课后,批改作业是传统的教学过程中教师的一项重要任务,智能机器人可以利用文本分析、语义识别等技术帮助教师实现规模化的自动批改作业,减轻教师的负担,让教师更多地专注于教学的过程.
2.2.2 智能化学习
在新时代的职业教育中,教师将不仅仅是站在讲台上给学生灌输知识,传统的授课方式应逐渐转变为以学生为中心的自主式学习、探索性学习等多种形式,学生的学习可以通过各种智能化终端设备来实现随时随地的一体化学习环境.在教学过程中,需要更加关注于如何引导学生进行有效的自主学习,根据学生的特点和兴趣等提供相应的学习资源和学习环境,帮助学生有效地预习新知、交流学习感受,陪伴和引导学生不断学习,最终提升学习的效果.
总的来说,利用人工智能技术提供的虚拟化场景或仿真3D游戏等教学环境可以为学生创造更多的学习空间和时间,通过数据挖掘、情感分析、语音识别等手段可以更好地进行因材施教,让学生的学习更有针对性.
2.3 多元化的智能测评
现代职业教育体系主要还是由工业时代演变而来,而工业时代的价值取向在于标准化和规模大,因此目前职业教育也存在标准化批量培养人才的问题.然而人类的智能具有明显的多元化特征,例如逻辑判断的天赋、音乐的天赋、运动的天赋以及语言的天赋等等,因此传统教育中标准化的评价指标完全是有失偏颇的,往往在某一领域拥有极高天赋的学生会因为统一的评价指标而失去自身成长的机会,导致一些领域的天才早已淹没在童年时代的标准化考试里.
所有孩子的天赋都存在一个生理年龄的关键期,一旦错过这段时期将很难再有发展甚至失去,多元化的智能测评目的不是给每个学生区分优劣,也不局限于去挖掘某个领域的天才,他的宗旨是要能够及时发掘每个学生的智力特点和潜能,并为他们建立一个有别于他人和充满价值感的评价体系,最终目的是去帮助每个学生发挥自身的才能和天赋,使之更好地适应这个多元化的社会.目前人工智能在多元化的智能测评领域已经诞生了很多优秀的产品,例如哈佛大学教授开发的MIDAS以及谷歌团队研发的Mabl等都已经取得广泛的应用.
2.4 智能化的教学管理
随着教育信息化2.0时代的到来,很多学校都加快了智慧校园的建设步伐,人工智能在提高教学管理水平的应用主要有以下几个方面：一是提供科学决策,利用大数据挖掘出影响教学质量的一些关键性指标以及之间的关联性,从而提高教学质量;二是优化资源配置,通过物联网等技术感知和分析学校的教学秩序和耗能情况等,节约不必要的投资;三是简化办事流程,通过各种智能终端都能够实现网上快速审批,提高办事效率;四是加强安全管理,利用智能监控和网络舆情分析等手段及时发现广大师生的身体和心理健康等问题,做出快速响应.
3 新时代职业教育如何应对人工智能的发展浪潮
虽然人工智能已经在很多领域取得了重要的研究成果,但是其本身還是在快速发展和不断进化中的,在职业教育领域的应用还尚未成熟,存在片面性的问题,没有形成完整的体系.因此,新时代的职业教育者们必须充分借鉴国内外的先进管理经验,深入研究和思考如何通过人工智能有效提高教学管理的水平,从顶层设计的角度提出具有前瞻性、科学性和可行性的发展策略.
（1）树立智能化教育的理念
职业教育智能化的改革涉及制度、管理、平台以及人才培养等多个方面,但最根本的还是要坚持以人为本的原则.首先基础设施和教学资源的建设是前提,学校应努力完善智慧教育的基础设施建设,构建立体化的教学资源,让广大师生体会到教学本位的理念价值.其次,在建设智慧校园的过程中,需要尽可能地释放广大师生的主观能动性,主动参与追求自身的全面发展和综合素养的提升;最后,智能化教育不能仅仅停留在大数据的理性中,应该借助于人工智能技术为广大师生提供更多的人文关怀,实现所有师生的尊严和价值.
（2）强化智能管理顶层设计
职业教育的决策者们应该具备科学性和持续性的战略规划,构建智能化发展的机制和治理模式.首先在战略规划上要确保建设智慧校园的资金来源,对资源分配进行精心的规划和设计,激发广大师生的积极性从而形成有力的决策机制;其次要加强组织领导,设立专门的高校首席信息官（CIO）,全面负责学校的信息化建设;最后要有清晰的体系化发展模式,确保智能化建设的管理和维护等各个环节有序进行,同时以任务和问题为导向使各项工作的效益最大化.
（3）加强师资培养力度
当前职业院校的很多教师对智能技术的重要性认识不足,甚至不愿意或害怕使用先进的教学设备,这种现象对新时代职业教育的改革是极其不利的.因此必须要加大对广大教师的培养力度,打破传统的标准化人才培养模式,通过培养和引进相结合的方式打造一批人工智能领军人才.优化教师的培训课程体系使其更贴近时展的潮流,同时在培训过程中坚持探究和交互式的学习方式使教师充分体验到技术对于教学能力的促进作用,并通过与国内外的高科技互联网公司共同合作,让教师深入了解科技发展的前沿领域.
（4）建设人工智能学科及培养框架
目前国内外很多顶尖的高校已经将人工智能从传统的计算机学科中分离出来,形成单独的课程体系培养专门的人工智能领域的高端人才.在当前的智能革命中,新时代的职业高校也应该紧跟时代潮流开设人工智能相关的专业方向,努力形成和完善适合高技能人才的培养体系,构建人工智能领域的职业认证,形成“1+X”的培养模式,从而使学生同时具备人工智能专业的理论知识和实践操作能力,最终为国家的高端产业转型升级提供源源不断的人才支撑.
4 总结与展望
人工智能的发展必将给新时代职业教育的教学改革带来深远的影响,传统职业教育的管理模式以及教师的教学方式和学生的学习方式都将发生改变,科学技术再一次促进和推动教育的发展.因此本文在以人工智能促进教学变革的主题下,结合国家职业教育改革实施方案的精神,深入研究了人工智能在教育领域的应用和现状,并探讨了其在新时代职业教育改革的发展前景,最后对如何应对人工智能的发展浪潮提出几点建议.职业教育是国家经济和社会发展的重要支柱,要充分认识到技术变革带来的机遇和挑战,顺应时代需求,培养出更多优秀的复合型高技能人才,推动和促进我们从制造大国向制造强国的转型升级,为中国梦的实现做出更大贡献.
参考文献：
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【通联编辑：王力】
收稿日期：2019-10-31
基金项目：江苏省社会科学基金项目“大数据背景下智慧校园建设的策略与实践研究”（15JYCO01）
作者简介：仲伟伟（1989-）,男,江苏海安人,软件工程师,硕士,主要研究方向人工智能和数据挖掘;刘丽萍（1989-）,女,江苏海安人,讲师,博士,通讯作者,主要研究方向高等教育;汪方正（1981-）,男,江苏盐城人,副教授,硕士,主要研究方向大数据和人工智能.
回顾述说:此文是适合职业教育论文写作的大学硕士及关于人工智能本科毕业论文，相关人工智能开题报告范文和学术职称论文参考文献.
人工智能引用文献:
[1] 计算机人工智能专业论文题目 计算机人工智能专业论文题目如何拟
[2] 比较好写的人工智能论文题目 人工智能论文题目怎么定
[3] 计算机人工智能学论文参考文献 计算机人工智能英语参考文献哪里找
