基于人机协同课堂培养中职计算机专业“数智金匠”的策略

［摘 要］文章聚焦中职计算机专业教育，针对中职计算机专业“数智金匠”应具备的基本素养以及人机协同课堂的特点，以“计算机VR动画制作”课堂为例，提出通过整合课程内容、创新教学方法、智能反馈与评估培养中职计算机专业“数智金匠”的策略，以应对传统教育模式难以满足行业高标准需求的挑战。

［关键词］人机协同；中职计算机；“数智金匠”

［中图分类号］    G71                ［文献标识码］    A                ［文章编号］    1674-6058（2024）36-0022-04

一、问题提出

数智时代对计算机专业人才的核心素养提出了更高的要求，这倒逼教育改革，因此“数智+教育”的教学方式必然成为趋势。课堂是教育的主战场、育人的主渠道，只有课堂变革才能引发教育变革。现阶段，人机协同课堂的具体教学措施还不明确，教学目标缺乏针对性，没有对计算机专业数智化人才核心素养做准确定位。基于此，本文在分析数智时代背景下中职计算机专业“数智金匠”应具备的基本素养的基础上，论述基于人机协同课堂培养中职计算机专业“数智金匠”的策略。

二、中职计算机专业“数智金匠”培养的背景

2024年6月20日，国家主席习近平在致2024世界智能产业博览会的贺信中指出，中国高度重视人工智能发展，积极推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，培育壮大智能产业，加快发展新质生产力，为高质量发展提供新动能。2024年7月18日，第二十届中央委员会第三次全体会议通过了《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》（以下简称《决定》）。《决定》强调了数字化与智能化融合的重要性，为首次提出“数智”一词的政策文件，这标志着数智化已成为推动我国产业共识凝聚和新质生产力发展的重要引擎。各领域数字化、智能化不断推进和发展，数智化技术驱动下的中职教育改革已成为数智时代的必然趋势。在这样的大背景下，中职计算机专业教学面临前所未有的机遇与挑战。一方面，数智化转型的兴起对中职计算机专业人才的技能和素养提出了更高的要求，它的核心在于构建学生的数字化能力和智能化技能。数字化能力是指掌握信息技术基础知识，具备信息获取、处理和应用的能力；智能化技能是指能够运用人工智能等先进技术解决实际问题、进行创新创造的能力。另一方面，新兴技术的应用能为中职教育提供丰富的教学资源和创新工具，例如，将虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、人工智能（AI）等技术融入课堂。中职计算机专业“数智金匠”应具有五大数智素养，即基础计算机操作技能、信息处理能力、数字创新能力、数字伦理与安全意识、持续学习能力，这样才能更好地适应数智时代的发展，成为行业中具有竞争力和创新力的专业人才。

三、人机协同课堂的定义及特点

人机协同教学作为一种新兴的教育理念，在数智时代背景下，逐步成为未来课堂教学的发展趋势。通过人机协同，机器智能可辅助教师完成日常工作，促进学生的个性化学习，以实现教师的高效教学［1］。在数智化教学环境中，教师与AI智能助理（如教育机器人、虚拟助手、智能教学系统等）构建“人师+机师”的人机协同、双师协作的新型课堂，通过协同工作，共同指导、辅助学生学习，实现个性化的教学目标。人机协同课堂具有以下特点。

1.学习内容的个性化定制：人机协同课堂通过智能系统的大数据分析，精准识别每名学生的学习习惯、兴趣偏好及能力水平，从而为他们提供量身定制的学习资源和路径。这种个性化的学习体验有助于激发学生的学习兴趣，提高其学习效果。2.高效的教学互动：人机协同课堂打破了传统教学中单一的师生互动模式，引入AI智能助理作为教学助手。AI智能助理可以快速回应学生的学习需求，为其提供即时的反馈和指导，从而提高教学互动的效率和质量。3.拓展学习空间：人机协同课堂不受时间和空间的限制，可以随时随地为学生提供学习支持。这使得学生可以根据自己的节奏和需求进行学习。4.提升教学效率：人机协同课堂将教师的智慧与AI智能助理的计算能力相结合，实现优势互补。教师可以专注于教学设计和情感交流，AI智能助理负责处理烦琐的数据分析和个性化任务推荐，从而提升教学效率。5.灵活多样的教学方式：人机协同教学打破了传统课堂的限制，支持线上+线下混合式教学、翻转课堂等多种教学模式。这种教学方式可以更好地满足不同学生的学习需求，提高教学的灵活性和多样性。

四、构建中职计算机专业人机协同课堂对培养“数智金匠”的必要性

目前，部分中职计算机专业课堂沿袭传统教育模式，对如何在教学中应用数智化的辅助手段、如何解决“数智金匠”的数智素养培养问题仍在摸索。在这样的研究背景下，深入探讨人机协同在计算机专业教学中的应用，对培养“数智金匠”具有重要的意义。首先，从培养“数智金匠”的基础——计算机操作技能来看，在传统教学模式下，学生大多通过理论的学习与有限的实验操作来掌握这一技能；而人机协同课堂则通过AI智能助理，为学生提供一个全天候、全方位的实践平台。AI智能助理能够模拟真实的工作环境，使学生在实践中不断提升计算机操作技能，如软件操作、编程、数据分析、系统维护等，确保学生不仅知其然，更知其所以然。其次，从培养“数智金匠”的信息处理能力来看，人机协同课堂通过运用智能教学系统实现了学习内容的个性化定制。智能教学系统能够帮助学生更有效地筛选、整理和分析信息，提高信息处理效率。同时，通过与智能教学系统的交互，学生能够学会如何更有效地利用数字资源提升自己在信息爆炸时代的竞争力。这种个性化教学策略不仅提高了学生的信息处理能力，还激发了他们的学习动力，促进了其深度学习。再次，从培养“数智金匠”的数字创新能力来看，教师将虚拟现实、增强现实等技术引入课堂，让学生能够在模拟的真实场景中进行实践和创新。这不仅锻炼了他们的动手能力和解决问题的能力，还提升了他们的数字创新思维。人机协同课堂在培养“数智金匠”的数字伦理与安全意识方面发挥重要作用。在人机交互的过程中，学生需要遵守一定的伦理规范和安全准则，如保护个人隐私、防范网络攻击等。通过与智能教学系统的交互，学生能够更好地理解数字技术的局限性和潜在的风险，从而更加谨慎地使用数字技术。最后，从培养“数智金匠”的持续学习能力来看，人机协同课堂能以其独特的互动性和趣味性，激发学生的学习热情与探索欲望。学生要想不断适应新的技术环境，完成新的学习任务，为应对未来职场的变化和挑战做好充分准备，就要具备持续学习的能力，培养自主学习的习惯，树立终身学习的意识。

五、基于人机协同课堂的中职计算机专业“数智金匠”培养的策略——以“计算机VR动画制作”课堂为例

（一）整合课程内容

1.数字化与智能化技术的融合

中职计算机专业人机协同课堂注重将传统的计算机科学知识与新兴的数字化、智能化技术相结合。例如，在“计算机VR动画制作”课堂上，教师要引导学生掌握VR制作常用软件Unreal Engine 4（UE4）虚拟引擎的基本原理和操作方法；学会运用大数据分析和云计算技术优化VR体验；通过分析用户行为数据，优化虚拟场景中的交互设计和视觉效果；利用云计算资源，实现VR应用的动态扩展和高效运行。在“VR数字铜鼓博物馆”项目中，教师要求学生综合运用数字化与智能化技术，打造一个既有历史文化底蕴，又充满现代科技感的虚拟展览。学生需利用大数据分析技术，了解用户的参观习惯和偏好，以此为基础优化展览布局和交互设计；同时，利用云计算技术，实现展览系统的高可用性和可扩展性，确保大量用户同时访问时的流畅体验。另外，在知识拓展方面，如学生学习完蓝图可视化脚本系统创建简单的交互场景后，若想了解如何利用C++语言进行更高级的功能开发，可借助教育机器人、虚拟助手等AI智能助理快速生成相应代码。

2.跨学科课程模块的设计

可以将“计算机VR动画制作”课程细分为计算机科学基础、VR技术、艺术设计、历史学、文化传播学等多个模块，每个模块由该领域的专业教师授课，确保学生获得系统而全面的知识。同时，通过跨学科整合课程，如“VR技术与历史文化传承”课程，引导学生将计算机技术应用到历史文化领域，培养学生的跨学科思维。运用真实项目“虚拟现实教育应用开发”，要求学生通过团队合作，利用所学的UE4技能，结合教育学原理，设计一个用于辅助历史教学的虚拟现实场景。学生需要研究历史资料，构建逼真的古代建筑、人物和道具模型，然后利用UE4的交互功能，设计出生动有趣的教学活动，如角色扮演、历史事件重现等。在“VR数字铜鼓博物馆”项目中，教师鼓励学生组成跨学科团队，共同完成任务。团队成员需充分发挥各自的专业优势：计算机科学专业的学生负责技术操作，艺术设计专业的学生负责视觉设计，历史专业的学生负责内容策划，文化传播专业的学生负责宣传推广。通过团队合作，学生不仅能够提升跨学科沟通能力，还能在实践中深化对所学知识的理解。此外，在教授“虚拟现实文化遗产保护”课程时，教师鼓励学生利用UE4技能对当地的文化遗产进行数字化复原和展示，这既有利于文化遗产保护，又有利于促进文化的传播。这些跨学科课程模块不仅提升了学生的专业技术水平，还培养了他们的项目管理能力、团队合作精神以及创新思维，使他们能够更好将技术应用到虚拟现实领域，为将来在“数智金匠”领域的职业发展打下坚实的基础。

（二）创新教学方法

1.项目式学习在人机协同课堂上的应用

首先，项目式学习通过构建以问题为导向的学习任务，促进了学生在人机协同课堂上的知识建构与技能提升。学生在项目式学习中需积极收集信息、探讨方案。这一过程不仅提高了学生的自主学习和解决问题的能力，而且为人机协同课堂提供了丰富的应用场景。AI智能助理在此过程中能够基于大数据和机器学习算法，为学生提供个性化的学习资源和反馈，从而提高学习的针对性和有效性。例如，在“VR环保主题动画短片制作”任务中，教师引导学生通过在线调研、利用数据分析工具了解当前社会对环保议题的关注度和有关热点话题。学生通过AI智能助理的辅助筛选和整理信息，快速定位有价值的选题方向。在剧本创作阶段，AI智能助理提供了基于大数据的故事情节和角色设定建议，帮助学生快速构建具有吸引力的故事框架。在三维动画制作过程中，学生可利用AI辅助的渲染引擎和动作捕捉技术优化动画效果，提高制作效率。

其次，项目式学习强调团队沟通与合作，为人机协同课堂上的交互与协作提供了重要支撑。在项目实施过程中，学生需要与同伴、教师以及AI智能助理进行频繁的交互与协作，共同完成项目任务。这种多模态的交互不仅培养了学生的沟通能力和团队合作精神，而且促进了人机之间的深度协同，提高了课堂教学效率和教学质量。例如，在“VR冒险闯关游戏场景设计”任务中，教师引导学生分组进行学习，通过游戏分析平台和AI智能助理了解当前VR冒险闯关游戏的流行趋势和玩家需求。AI智能助理能辅助学生小组成员之间进行互动和交流，帮助学生小组筛选和整理信息，快速定位有价值的选题方向。同时，AI智能助理还能帮助学生小组制订详细的游戏设计计划和项目计划。在游戏场景设计阶段，AI智能助理能提供基于大数据的场景设计建议和元素组合方案，帮助学生快速构建具有吸引力的游戏场景。在建模过程中，学生可利用AI智能助理提供的建模工具和材质库来提高建模效率和场景逼真度。此外，AI智能助理还能提供实时的场景设计反馈，帮助学生及时调整和优化场景细节。

2.混合式教学在人机协同课堂上的实施

混合式教学的实施推动了人机协同课堂上的教学创新与发展，线上平台为学生提供了灵活多样的学习材料和资源，线下课堂为学生提供了与教师及同伴直接互动的机会。混合式教学在人机协同课堂上的实施能充分发挥智能教学系统的数据处理能力和教师的情感交流优势，实现教学资源的优化配置和高效利用。在“VR民族主题巡游动画制作”任务中，课堂被分成了线上+线下的形式。线上预习阶段，教师通过在线教育平台发布预习任务，涉及VR动画制作基础、环保知识概述等。智能教学系统根据学生的学习历史和兴趣，为每位学生推荐个性化的预习资料，如相关视频教程、文章链接等。预习过程中，学生在线上平台的讨论区分享自己搜集到的民族主题素材，讨论VR巡游动画的创意构思。智能教学系统监测讨论活跃度，为教师提供学生参与度和兴趣点的数据反馈。线下实操与AI智能助理相结合。首先，教师讲解VR巡游动画的关键技术和流程，引导学生进行实操练习。其次，学生分组进行VR巡游动画的场景设计、角色建模和动画编辑。在实操过程中，AI智能助理提供实时的技术支持和反馈。例如，当学生遇到建模难题时，AI智能助理可以展示相关的建模教程或提供自动化的建模工具；当学生进行动画编辑时，AI智能助理可以检测动画的流畅度和连贯性，并提供改进建议。最后，AI智能助理完成反馈及对学生的个性化指导。