宋權(quán)華，白靜華，廖守琴，方昕

(安康學(xué)院 電子與信息工程學(xué)院， 陜西 安康 725000)

0 引言

2011年以來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，以圖像識(shí)別、模式識(shí)別和泛在感知數(shù)據(jù)等為代表的人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人工智能跨越了科學(xué)與應(yīng)用之間的“技術(shù)鴻溝”，實(shí)現(xiàn)了從“不能用、不好用”到“可以用”的技術(shù)突破，迎來(lái)了迅猛增長(zhǎng)[1]。2015年10月21日，教育部、發(fā)改委和財(cái)政部發(fā)布了《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見(jiàn)》，貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變(簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)型發(fā)展)的決策部署，推動(dòng)高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，明確指出高校在轉(zhuǎn)型發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該履行任務(wù)之一便是要“深化人才培養(yǎng)方案和課程體系改革”。應(yīng)用人工智能技術(shù)推動(dòng)高等教育改革和創(chuàng)新對(duì)于推動(dòng)地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要意義，人工智能技術(shù)促進(jìn)地方高校教學(xué)變革有四條主要的路徑：重塑教育理念、重構(gòu)在線教育資源、變革教育方式和創(chuàng)新應(yīng)用模式。

1 更新教育理念：人工智能技術(shù)與教育融合發(fā)展

目前，雖然越來(lái)越多的地方高校改革教育教學(xué)模式，引入了MOOC、在線互動(dòng)教學(xué)等新型教學(xué)形態(tài)，但這些模式只是將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)搬到了網(wǎng)絡(luò)，適用于大量重復(fù)性知識(shí)講解和記憶學(xué)習(xí)，缺乏深度學(xué)習(xí)能力的開(kāi)發(fā)，本質(zhì)上是“弱人工智能”。無(wú)論是應(yīng)用和研究的深度還是廣度，人工智能在地方高校中的應(yīng)用還處于起步階段，人工智能技術(shù)的復(fù)雜性和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的不足給其在地方高校的應(yīng)用和發(fā)展帶來(lái)了很大的困難。

在教育理念層面，多數(shù)思考的立足點(diǎn)仍然是工業(yè)時(shí)代以知識(shí)傳授為主的教學(xué)模式，而非智能時(shí)代以核心素養(yǎng)為主導(dǎo)的教育理念[2]，人工智能應(yīng)用偏重技術(shù)化導(dǎo)向而忽視育人本質(zhì)。對(duì)于地方高等院校來(lái)說(shuō)，要將人工智能完全引入教學(xué)、研究和管理領(lǐng)域，就必須根據(jù)自身發(fā)展的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)或引入一系列符合學(xué)校特點(diǎn)和教育教學(xué)規(guī)律的人工智能系統(tǒng)。首先，教學(xué)管理經(jīng)費(fèi)的投入是最重要的保障；其次，人工智能技術(shù)和系統(tǒng)引進(jìn)后，為了提高使用幾率和效率，要顛覆傳統(tǒng)的教學(xué)組織、管理過(guò)程和模式；最后，當(dāng)前地方高校教師的信息素養(yǎng)水平普遍偏低，在人工智能系統(tǒng)引入和學(xué)校教學(xué)研究、管理運(yùn)維智能化后，要進(jìn)行一系列的信息化培訓(xùn)，包括人工智能技術(shù)的使用培訓(xùn)和信息化教學(xué)理念、方法的培訓(xùn)。在人工智能技術(shù)與教育融合發(fā)展的進(jìn)程中，高校教師要轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念，既不能有片面狹隘的“技術(shù)依賴(lài)”，也不能產(chǎn)生教師消亡論導(dǎo)致的“技術(shù)恐慌”，辯證地看待人工智能技術(shù)與教育的關(guān)系，積極適應(yīng)新形勢(shì)和新常態(tài)，謀劃教育教學(xué)的新發(fā)展。

2 重構(gòu)在線資源：優(yōu)質(zhì)在線資源體系和包容性的數(shù)據(jù)系統(tǒng)

智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)專(zhuān)家胡恩祥教授[3]曾提出“學(xué)習(xí)者與教育資源對(duì)稱(chēng)性假設(shè)”的人工智能教育應(yīng)用的新理論框架，強(qiáng)調(diào)了教育資源在人工智能教育過(guò)程中的重要性以及學(xué)習(xí)者與教育資源雙向互動(dòng)促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和資源整合改進(jìn)，在人工智能教育應(yīng)用的理論和實(shí)踐層面都具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。隨著教育信息化與人工智能的發(fā)展，語(yǔ)音語(yǔ)義識(shí)別、自然語(yǔ)言處理(NLP)、圖像識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、深度學(xué)習(xí)、腦神經(jīng)科學(xué)、量子計(jì)算和區(qū)塊鏈等智能化技術(shù)將更多與教育結(jié)合，自適應(yīng)學(xué)習(xí)、基于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析、智能批改和虛擬教學(xué)場(chǎng)景等將是未來(lái)高校教學(xué)的新形態(tài)，把教師從繁重的重復(fù)性勞動(dòng)中解放出來(lái)，也必將推動(dòng)學(xué)生思維方式和學(xué)校工作方式發(fā)生重大變化。

在人工智能技術(shù)促進(jìn)地方高校變革的過(guò)程中，在線教育資源是最重要的組成部分之一。匯聚優(yōu)質(zhì)資源，構(gòu)建新的教育生態(tài)，改變數(shù)字資源呈現(xiàn)形態(tài)，提高數(shù)字資源質(zhì)量，以有效互動(dòng)促進(jìn)學(xué)習(xí)效果是建設(shè)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)”的學(xué)習(xí)型社會(huì)的前提。目前在線教育資源質(zhì)量參差不齊，人工智能教育資源普遍缺乏有效的互動(dòng)機(jī)制，資源的設(shè)計(jì)和整合缺乏教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和幫助，技術(shù)含量低，人工智能的應(yīng)用主要偏重于知識(shí)性教學(xué)，以在線練習(xí)和測(cè)試為主，是網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)試教育，違背了教育教學(xué)規(guī)律，不可避免出現(xiàn)部分教師和教學(xué)管理人員的“技術(shù)依賴(lài)”或“技術(shù)恐懼”。大多數(shù)基于信息技術(shù)開(kāi)發(fā)的在線學(xué)習(xí)資源和平臺(tái)主要作為傳統(tǒng)教學(xué)的補(bǔ)充和替代，是一種“補(bǔ)償式應(yīng)用”和“替代式應(yīng)用”，而適合學(xué)習(xí)者個(gè)性化需要的適應(yīng)性教育資源不是很充分。

數(shù)據(jù)是發(fā)展人工智能的一個(gè)基本要素。數(shù)據(jù)在人工智能教育應(yīng)用中的作用一方面在于要評(píng)價(jià)人工智能促進(jìn)地方高等教育發(fā)展效果的好壞，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)是重要的依據(jù)，而數(shù)據(jù)質(zhì)量就是人工智能教育應(yīng)用主要關(guān)注的問(wèn)題；另一方面在于創(chuàng)造真正個(gè)性化學(xué)習(xí)的唯一途徑是跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，收集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可以提供關(guān)于學(xué)習(xí)者兩個(gè)層次的信息：第一層是提供給學(xué)習(xí)者訪問(wèn)的實(shí)際內(nèi)容，稱(chēng)之為一階信息；第二層次的信息是部分隱藏的，是與用戶(hù)訪問(wèn)和使用內(nèi)容的行為方面有關(guān)的數(shù)據(jù)，這是由人工智能控制的數(shù)據(jù)，并不是每個(gè)人都能輕易獲得，稱(chēng)之為二階信息[4]。地方高校要改進(jìn)教育管理系統(tǒng)、智能化學(xué)習(xí)系統(tǒng)或教育應(yīng)用中的其他人工智能設(shè)備，利用硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)全面綜合采集教育數(shù)據(jù)，將學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)狀況、心理發(fā)展?fàn)顩r、行為變化狀況和思維發(fā)展?fàn)顩r等作為數(shù)據(jù)采集評(píng)價(jià)的指標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用中的盲點(diǎn)，為教學(xué)決策和研究提供第一手資料，以便快速優(yōu)化提升人工智能教育系統(tǒng)的性能以及教育教學(xué)質(zhì)量。

3 變革教育方式：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化學(xué)習(xí)

教育信息化的高端形態(tài)是智能教育，構(gòu)建人工智能教育環(huán)境，變革傳統(tǒng)的教育教學(xué)方式，促進(jìn)教育的系統(tǒng)性變革是人工智能教育應(yīng)用的首要目標(biāo)。人工智能技術(shù)在地方高校中應(yīng)用的關(guān)鍵在于要利用人工智能創(chuàng)設(shè)互動(dòng)學(xué)習(xí)空間以及以虛擬現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等為代表的虛擬學(xué)習(xí)空間；開(kāi)展以游戲化學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)和適應(yīng)性學(xué)習(xí)等為主的教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生多元智力的提升和發(fā)展；對(duì)地方高校教師和學(xué)生進(jìn)行科學(xué)教育，促進(jìn)人工智能導(dǎo)師系統(tǒng)在大學(xué)生學(xué)習(xí)中的應(yīng)用；設(shè)計(jì)出適應(yīng)智能時(shí)代個(gè)性化學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的系統(tǒng)；引入智能機(jī)器人，智能測(cè)評(píng)系統(tǒng)等，開(kāi)展基于教育大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)效果智能評(píng)估，有效提高評(píng)價(jià)的實(shí)效和準(zhǔn)確性；對(duì)教與學(xué)過(guò)程給予及時(shí)的評(píng)估和反饋，并提供數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，為正確的教學(xué)決策提供重要幫助；促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)和學(xué)生自主發(fā)展，全面提高人工智能的應(yīng)用效能。

綜合這些應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)，首先，在教育教學(xué)中合理使用人工智能技術(shù)。地方高校要積極探索基于人工智能技術(shù)構(gòu)建智能化、交互式學(xué)習(xí)環(huán)境，滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)的思路和方法。當(dāng)前信息技術(shù)沒(méi)有從根本上引發(fā)地方高校課堂教學(xué)和學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)革命[5]，在人工智能融合地方高校教學(xué)的發(fā)展過(guò)程中要探索基于數(shù)據(jù)精準(zhǔn)支持的疑難知識(shí)學(xué)習(xí)，基于大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)供給師資的高品質(zhì)個(gè)性化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)方式和路徑，也要關(guān)注人工智能對(duì)計(jì)算機(jī)教育應(yīng)用的增強(qiáng)和擴(kuò)展，專(zhuān)家系統(tǒng)等智能輔導(dǎo)系統(tǒng)促進(jìn)教學(xué)智能化的方法以及以深度學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)促進(jìn)教學(xué)智能化的方法和過(guò)程，人機(jī)協(xié)同解決教與學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題等智能教育過(guò)程中技術(shù)化的問(wèn)題[6]。人工智能可以在教與學(xué)中不斷增長(zhǎng)的學(xué)習(xí)分析、課程材料質(zhì)量評(píng)估、適應(yīng)性學(xué)習(xí)和推薦引擎等領(lǐng)域發(fā)揮作用，可以基于現(xiàn)有的MOOC等網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，為個(gè)體學(xué)習(xí)者以及混合式學(xué)習(xí)創(chuàng)造學(xué)習(xí)實(shí)踐和優(yōu)化的途徑。

其次，提高教師信息素養(yǎng)。教師信息素養(yǎng)是人工智能技術(shù)與地方高校教育教學(xué)深度融合發(fā)展的時(shí)代要求，是加快人工智能驅(qū)動(dòng)教學(xué)范式轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵所在。據(jù)調(diào)查，大部分地方高校教師和管理人員對(duì)人工智能+教育、人工智能+教學(xué)、人工智能+學(xué)習(xí)和人工智能+評(píng)價(jià)等教育教學(xué)新常態(tài)認(rèn)識(shí)不足，教師們對(duì)人工智能與教育融合的認(rèn)識(shí)還停留在信息技術(shù)技能的掌握和信息技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用上，將“人工智能+教育”簡(jiǎn)單理解為“教育+人工智能”，即在傳統(tǒng)的教學(xué)中使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)。目前，由于教師信息素養(yǎng)不夠，在教育信息化過(guò)程中面對(duì)眾多的教育教學(xué)新問(wèn)題時(shí)無(wú)法處理，教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)決策和教學(xué)組織更多依賴(lài)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不能精確分析學(xué)生的狀況導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)寬泛不精準(zhǔn)，教學(xué)環(huán)節(jié)和過(guò)程的設(shè)計(jì)依靠教師的主觀判斷，對(duì)課程教學(xué)效果的評(píng)價(jià)片面化、簡(jiǎn)單依賴(lài)考試、缺乏科學(xué)性。這些狀況的存在導(dǎo)致課程教學(xué)模式改革流于形式，為了應(yīng)用技術(shù)而應(yīng)用技術(shù)，人工智能教育脫離學(xué)生發(fā)展需求，人工智能教育模式的應(yīng)用難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)的需要[7]。

最后，基于教育數(shù)據(jù)實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)決策。教育大數(shù)據(jù)是人工智能時(shí)代教育的基本要素，“人工智能+教育”是要利用人工智能技術(shù)來(lái)營(yíng)造全新的教育教學(xué)環(huán)境，要具備從人工智能技術(shù)在地方高校教育應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)并明確問(wèn)題，運(yùn)用教育數(shù)據(jù)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和解釋?zhuān)罱K將教育數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為教學(xué)決策的依據(jù)，并基于教學(xué)決策進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)實(shí)踐與評(píng)估[8]，從而在本質(zhì)上徹底革新和顛覆傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式。地方高校教師要正確認(rèn)識(shí)人工智能教育應(yīng)用，并主動(dòng)培養(yǎng)自身適應(yīng)信息社會(huì)的能力，在人工智能環(huán)境中生存的能力和創(chuàng)新能力。

4 創(chuàng)新應(yīng)用模式：“三位一體”融合發(fā)展

人工智能技術(shù)教育應(yīng)用的基本邏輯要回歸到“教育目標(biāo)及評(píng)價(jià)”這一教育教學(xué)活動(dòng)的根本出發(fā)點(diǎn)，人工智能教育應(yīng)用要突出以人的發(fā)展為核心以及弱人工智能階段技術(shù)促進(jìn)教育發(fā)展的實(shí)現(xiàn)流程[9]，從而為人工智能技術(shù)的教育應(yīng)用模式明晰方向，并為實(shí)現(xiàn)深度人機(jī)協(xié)同發(fā)展探索和積累理論以及實(shí)踐層面的借鑒經(jīng)驗(yàn)。如前文所述，目前人工智能與地方院校融合發(fā)展中存在的主要問(wèn)題：一是經(jīng)費(fèi)和資源問(wèn)題，二是師資能力問(wèn)題。要促進(jìn)人工智能技術(shù)與教育教學(xué)的融合發(fā)展，地方院校既要更新觀念，主動(dòng)擁抱人工智能，又要冷靜思維，探索適合院校實(shí)際的發(fā)展路徑，從當(dāng)前現(xiàn)實(shí)和趨勢(shì)來(lái)看，以人工智能技術(shù)支持下學(xué)生綜合能力培養(yǎng)為主體、以人機(jī)協(xié)同發(fā)展、校企協(xié)作共進(jìn)和多學(xué)科交叉融合三個(gè)維度為核心的“三位一體”融合發(fā)展是比較理想的模式，如圖1所示。

圖1 人工智能技術(shù)與地方高校教學(xué)融合發(fā)展的“三位一體”模式

首先，人機(jī)協(xié)同育人，促進(jìn)人的智慧發(fā)展。人工智能技術(shù)支撐的機(jī)器人在感知、識(shí)別、分析和運(yùn)算方面具有精準(zhǔn)、快速的先天優(yōu)勢(shì)，但是它完全依賴(lài)于外部海量數(shù)據(jù)的輸入，在經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)造力方面存在短板。與機(jī)器相比，人具有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)創(chuàng)造能力，地方高校在人工智能應(yīng)用過(guò)程中不能搞“一刀切”，盲目地將所有課程簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化為在線學(xué)習(xí)，導(dǎo)致“技術(shù)依賴(lài)”和“技術(shù)恐懼”。要發(fā)揮教師的主導(dǎo)、影響作用和人工智能技術(shù)的輔助作用，因此，人機(jī)協(xié)同、互相彌補(bǔ)是解決人工智能應(yīng)用的有效途徑。

其次，校企協(xié)同發(fā)展，解決場(chǎng)景、經(jīng)費(fèi)和技術(shù)迭代更新問(wèn)題。人工智能技術(shù)還遠(yuǎn)未達(dá)到普及應(yīng)用，學(xué)校教育中的應(yīng)用還停留在理念層面，人工智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)又需要龐大的經(jīng)費(fèi)和人力物力，校企合作、協(xié)同發(fā)展是解決途徑之一。在設(shè)計(jì)制造層面，企業(yè)提供場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)，學(xué)校提供智力支持和人力資源，直接將實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的場(chǎng)地設(shè)在企業(yè)，避免高校專(zhuān)門(mén)建設(shè)此類(lèi)實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)場(chǎng)景，緩解財(cái)力、物力、人力的壓力；在應(yīng)用層面，學(xué)校提供教育教學(xué)數(shù)據(jù)資源以便更新升級(jí)產(chǎn)品，企業(yè)提供技術(shù)和實(shí)驗(yàn)條件支撐，形成產(chǎn)學(xué)合作育人的新常態(tài)、新模式，促進(jìn)人工智能產(chǎn)品的優(yōu)化升級(jí)和地方高等教育應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

最后，人工智能技術(shù)與多學(xué)科多領(lǐng)域創(chuàng)新融合發(fā)展。人工智能與各學(xué)科領(lǐng)域都有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，與神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)等領(lǐng)域都有廣泛交叉，人工智能與多學(xué)科的交叉有利于促進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革，實(shí)現(xiàn)高校教學(xué)和研究的跨學(xué)科、跨平臺(tái)和跨時(shí)空發(fā)展。地方高校要打造一批跨學(xué)科綜合課程、跨學(xué)科專(zhuān)業(yè)教師隊(duì)伍，培養(yǎng)具備人工智能時(shí)代跨學(xué)科實(shí)踐能力、綜合多種學(xué)科解決問(wèn)題能力的學(xué)生，利用人工智能技術(shù)的推動(dòng)突破學(xué)科之間的壁壘。

基于以上分析，在人工智能與教學(xué)融合的過(guò)程中，高?？刹扇〉呐e措有：第一，重新設(shè)定人才培養(yǎng)目標(biāo)，將傳統(tǒng)的以知識(shí)、技能為主的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)轉(zhuǎn)為培養(yǎng)學(xué)生具有合理的價(jià)值觀、具有較好的創(chuàng)新思維能力以及自主學(xué)習(xí)能力等終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。第二，改變學(xué)習(xí)資源供給體系，突破書(shū)本、教師與課堂的限制，廣泛利用網(wǎng)絡(luò)資源促進(jìn)學(xué)習(xí)資源全面、立體化呈現(xiàn)；同時(shí)拓展應(yīng)用企業(yè)實(shí)踐環(huán)境和資源，促進(jìn)知識(shí)理解與創(chuàng)生。第三，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，有效利用各種學(xué)習(xí)空間，形成課堂學(xué)習(xí)與移動(dòng)學(xué)習(xí)、線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)、學(xué)校學(xué)習(xí)與校外實(shí)踐交融共生的學(xué)習(xí)新格局。

5 總結(jié)

人工智能技術(shù)作為新一輪科技革命的重要代表之一，正從技術(shù)研發(fā)走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。目前，國(guó)家對(duì)利用人工智能促進(jìn)高等教育變革已經(jīng)提出了明確的指示和要求，地方高校要在改革創(chuàng)新中強(qiáng)化人工智能應(yīng)用的主體地位。對(duì)于地方高校來(lái)說(shuō)，充分利用以人工智能為代表的新信息技術(shù)將是抓住機(jī)遇、實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)變革和升級(jí)發(fā)展的關(guān)鍵。毫無(wú)疑問(wèn)，智能教育是未來(lái)的教育發(fā)展趨勢(shì)，在推動(dòng)人工智能高等教育應(yīng)用的過(guò)程中，需要地方高校、企業(yè)和教師個(gè)人、學(xué)生等各方共同努力，如何有效解決應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題、滿足新的教學(xué)需求將是人工智能促進(jìn)地方高等教育發(fā)展的關(guān)鍵。