人工智能用于構建美術課程混合式教學的原則方法路徑研究

易善炳

（喀什大學 美術與設計學院，新疆 喀什 844006）

美術混合式課程教學是采用“線上”+“線下”的教學模式，它是計算機網絡技術發展的產物。目的是通過兩種美術課程教學組織形式有機結合，把學生的學習由淺到深的引向深度學習。目前來看，美術課程混合式教學的探索還處在初級階段，很多混合式教學問題沒有得到解決。教師作為教學的主導者，對美術混合式教學進行不斷地探索，解決其中存在的問題，才能真正實現混合式的教學目標。借用人工智能技術的發展，將人工智能技術運用于美術課程混合式教學，可以解決美術課程混合式教學中存在的多個問題。

一、現行美術混合式課程教學中存在的問題

美術課程混合式教學改革在美術教育中提出的較早，但取得的效果不太明顯。很大一部原因是美術課程混合式教學改革主要借鑒了其他學科的教學改革。目前較為流行的混合式教學方式是翻轉課堂和慕課教學，美術課程教學改革也借鑒了此法。但從整體情況來看，兩種混合式美術教學方式不能滿足美術課程教學改革的要求。

翻轉課堂就是教師在上課前錄制好課程視頻，學生可以在課外通過視頻學習課程。在課堂上，學生與教師可以充分互動，通過互動答疑的方式學習課程。美術課程教學具有特殊性，如果簡單的采用翻轉課堂的教學方式，難以保證課堂教學效果?，F實的情況是美術課程教學采用的是教與學的模式。從美術課程教學來看，美術課程分為兩部分，即理論課程和實踐課程。理論課程可以通過翻轉課堂的教學方式來實現，但面臨的問題是學生能否根據教師布置的任務進行課下學習，因為有些學生的自律意識不強，部分學生或根本不去完成教師安排的課外課程學習。發生類似的情況，教師不能有效地監督，這樣會導致課程教學起不到翻轉課堂預設的學習效果。何況現在很多學生喜歡上網，他們更愿意把時間花費在網上，而不是教師提前錄制好的教學視頻上。在課堂上教師將大量的時間留給學生，按理學生能有更多的時間對所學知識進行理解和消化，也可以通過自己喜歡的方式學習，但是有些學生在課堂上表現并不積極，他們不與任課教師進行交流，為了完成學分而上課，課程學習變成了走形式化。教師因為要錄制課程視頻，教師的課程講解面對的不是學生，而是冷冰冰的屏幕，缺少與學生現場情感互動交流的機會。這就造成教師講知識，學生學知識的尷尬局面，缺少教學中的情感態度價值。因為在課程教學中，教師不僅用知識去讓學生成才，而且還要用人格魅力去感染學生。目前翻轉課堂教師錄制的視頻達不到這樣的教學效果，學生除了能夠學到一定的課堂知識，難以實現與教師的情感交流。美術實踐課程很難用翻轉課堂的教學方式來實現，美術實踐課程教學具有創造性。通常意義上，美術教師進行作品示范，邊理論講解邊作技法演示，一些細微之處很難通過視頻呈現出來，學生遇到的問題也不能隨時地與任課教師溝通，這樣翻轉課堂就割裂了實踐教學的特殊性。

慕課簡稱“MOOC”，即為互聯網興起的一種在線教育。慕課教學得到了高等學校教育的積極響應。慕課被認為是一種混合式的教學方式，它是信息化教育的產物。慕課具有開放性、透明性、優質性的特征，目的是讓學生能享受優質的課程資源，其建立和實施的前提是課程學習難度適中，能夠適合大部分學習者的學習，與此同時學習者要有毅力和自律意識，在沒有教師的監督下可以自主學習。據相關的調查發現，慕課學習只有不足10%的學員能夠堅持完成慕課的學習。[1]慕課教學內容多為知識性的傳授，教學形式單一，教學設計簡單，教學目標也不能根據授課對象進行設置，所以難以適應高等院校教學改革的需求。美術課程混合式教學改革和慕課教學只適合在美術理論課程的講授中，對知識性的講解有用，但它缺少傳統課堂教學中的師生互動和課堂氛圍，使課程教學變得索然無味。另外慕課教學在美術實踐課程中明顯存在問題。美術實踐課程需要在任課教師的指導下才能實現，如果只通過理論教學指導，則難以達到美術實踐課程的教學目標和效果。

針對現行美術課程混合式教學中存在的問題，用適當的方法去解決，才能夠促進美術課程混合式教學改革。近年來，人工智能技術可以解決美術課程混合式教學中存在的問題，它可以充分利用計算機網絡技術的優勢，解決美術課程混合式教學中亟待解決的問題。

二、人工智能的概念及在美術課程混合式教學中實現的原則方法

人工智能俗稱AI技術。所謂的人工智能是相對于人的自然智能而言的，通俗的理解是“人造智能”。[2]1它是通過在人的控制下實現機器的深度學習，目的是拓展人類的智能。我們可以把它分為兩個階段，即弱人工智能階段和強人工智能階段。目前人類對人工智能的研究主要處在第一階段。機器能夠通過一定的智能程序設計，將根據計算機指令實現預設的目的，進而減少人的體力、腦力等重復性或者較為復雜性的勞動。人工智能技術綜合利用了計算機技術、圖像技術、仿真技術、語言技術、多媒體技術、網絡技術、數據技術、虛擬現實等來幫助人們完成任務的智能體?；谌斯ぶ悄艿膬瀯?，將人工智能技術運用于美術混合式課程教學改革之中，有利于美術課程混合式教學改革的實現。

目前人工智能能夠運用在美術課程混合式教學之中，優勢在于：（1）人工智能技術能通過機器訓練實現深度學習，進而可以不斷地深化人工智能學習技術。人工智能技術與傳統的網絡技術相比，它可以模擬人的大腦進行思維，這種思維模式即機器學習思維。它可以根據美術教學的要求進行情景預設，通過編程的方式滿足美術課程線上教學的要求。（2）人工智能可以基于群體網絡智能初步實現集思廣益的智能效果。人工智能可以利用大數據平臺，收集相關的來自不同群體的意見，然后通過經驗分享的方式達到課程學習經驗共享的目的。在美術線上教學中，學習經驗的分享可以讓學習者能夠快速地找到自身的學習定位以及自身學習存在的不足，通過他人的經驗分享，可以獲得更深層次的學習認知。（3）人工智能可以實現人機一體化進而走向混合智能的形態。人工智能技術在記憶和存儲知識能力的某些方面優于人類，通過特定的編程，能夠將知識儲存起來，然后在需要的時候通過檢索系統可以隨時隨地地提取。將會給學習者獲取知識帶來方便。在美術線上課程教學過程中，教師不能過分地強調學生對知識技能的掌握，而是要強調運用和獲取知識的能力。（4）人工智能可以跨媒體進行連接，實現智能識別。智能體可以根據需要進行設計，它們可以通過語言、聲音、圖像、指令等進行系統識別，進而實現不同媒介之間的語義貫通。把人工智能的語言、聲音、圖像技術運用在美術課程線上教學中，可以增加在線課程學習獲取知識的靈活性。

人工智能被運用在生活的多個領域，它正在逐步改變現代人的生活和學習方式。公眾對人工智能發展持認可的態度，愿意花費時間和精力在人工智能技術研究上，人工智能取得了很多新進展。把人工智能技術運用在美術課程混合式教學中存在一定的可能。優點在于它已經突破了先前計算機網絡技術不能實現的多種技術相互融合的問題。它能夠通過建模與仿真的技術、圖像—語言—聲音理解技術、檢索技術、人機交互技術等最終實現在線虛擬課堂教學，真正實現在線課堂教學學生無礙，情境交流互動自然，達到課程混合式教學目的。從當前來看，將人工智能以下技術運用于美術課程在線教學，主要基于以下四個原則與方法：

（一）利用人工智能建模與仿真的技術，再現真實美術課堂教學情境

從現實的在場到觀念的在場，在人工智能技術的幫助下可以得到實現。當前人工智能在多個領域已經得到了運用，譬如智能制造、智能城市、智能醫療等。這些成果的取得離不開人工智能技術的發展。程序工程師可以根據收集到的數據信息，借助3D成像技術，進行虛擬場景的設置。虛擬現實場景的目的是為了學生能夠真實地感受到情境教學，而不是對著冷冰冰的鏈接終端。目前設計工程師能根據需要進行三維環境的模擬，建立起虛擬的環境，其在視覺上接近于現實情境，但是在智能方面還有待進一步的提升。傳統的虛擬現實主要通過圖形繪制的方式完成，即利用三維模型軟件來實現，譬如3DMAX、RHINOCWROS、MAYA等通過電腦圖繪的形式然后轉換成三維模型空間，進而創設出一種生活情境再現的模式。用戶通過終端連接進入到其中，可以讓用戶有一種身臨其境的感受。

構建虛擬課堂的目的是為了實現學習者能夠有身臨其境的虛擬現實的課堂感受。由于學生受到傳統課堂教學的影響，他們對于在線課堂體驗沒有傳統課堂感受要好。很大程度上是因為現在的在線課堂較為簡單，目前較為流行的是釘釘課堂和騰訊課堂，但是這些課堂模式較為簡單。一方面它們只能實現圖像和課件展示的傳輸，不能實現教師與學生的實時互動。目前在線課堂師生實時互動主要是以傳統的輸入輸出為主。如果網絡連接不暢，還會出現卡頓的現象。另外一方面學生只能通過播放的形式進入到線上課堂中來，但是他們無法與任課教師之間實現面對面的交流。如果是上百人的課堂，教師也很難顧及到所有的學生，與所有的學生有任何形式的肢體語言的交流。這樣的課堂就成為了一個簡化的課堂教學。作為一個教育者應該知道，教育不是僅僅教會知識，而是要有情感上的交流。在線課堂不能夠改變這種現狀，在線課堂是糟糕的。畢竟受教育者也是有情感的，他們與教師之間應該要有情感交流，否則難以達到相應的教學效果。人工智能構建美術課程線上教學，其通過建模和仿真技術可以在一定程度上改變這種問題，但是到目前為止，還是不能徹底地去解決這一問題。

（二）利用人工智能圖像—語言—聲音理解技術，實現美術課程教學在線講解更生動

在傳統意義上的理解，只有人能對圖像、語言、聲音進行識別和理解，在人工智能未出現之前，計算機只能通過簡單的指令進行理解人類的符號和語言，現在人工智能的出現，在機器學習的訓練下，智能體不僅可以理解人類的圖像、語言、聲音，而且還可以對它們進行識別，做出判斷，進而加強了智能體對于人類語言和符號的理解。譬如計算機可以根據智能圖像識別軟件，通過輸入的圖像來識別對象，達到智能交互的目的。也可以利用聲控軟件進行語言輸入，這就緩解了輸入困難人群的壓力。語言差異是阻礙人類交流學習的一個因素。機器通過學習能夠快速地掌握一門語言，緩解人們對于不同語言之間相互學習的困擾，智能翻譯出現以后，它有效地緩解了語言差異給公眾造成的困擾。人工智能技術的運用將會打破圖像—語言—聲音不能交互的困擾，它將來可以解決這三者之間的缺陷，進而增強虛擬現實環境中的真實感。

目前線上課程教學形式較為單一。為了改變這一現狀，可以在線上課程教學中實現圖像—語言—聲音的智能轉換，而不是以傳統的講授為主。在傳統的教學中，講授占據了很重要的位置。但是適當的講授是有利于學生的學習，但是過多的講授則會使學生產生乏味或者導致精神不集中的現象。為了改變這一線上教學的現狀，教師在線上教學過程中，可以開展多種樣式的線上教學，而不是以傳統的講授為主。因為學生在缺乏情感交流的情況下，教師難以保證學生的學習效果。為了能夠引起學生對線上教學和學習的興趣，教師可以根據實際情況進行課程設置，利用人工智能技術平臺，開創性地對課程進行創設，利用人工智能圖像識別技術、語言技術、聲音技術對美術課程資源進行整合，目的是能改善美術課程線上教學單一的模式，讓美術課程線上教學真正的生動起來。

（三）利用人工智能檢索技術，讓在線美術課程教學理解更深入

人工智能檢索技術可以幫助用戶快速地檢索到需要獲取的知識信息，減少用戶查閱知識的困擾。計算機可以通過一定的程序指令，在短時間內獲取到用戶想要查找的知識信息，進而能減少用戶查閱知識的時間。目前來看，用戶檢索信息的方式不僅可以文字輸入檢索，而且可以對聲音輸入和圖片輸入有一定的檢索能力，這些都要依靠智能化的程序來實現。

現在美術課程線上教學不僅通過課程講解獲取一定的知識，教師和學生也可以通過人工智能檢索系統做好課前的知識準備工作。在上新課之前，通過智能檢索系統對相關的教學知識進行搜集，這樣有利于在線教學中對新教學內容的理解和學習。從目前來看，現在學生基本上都可以通過計算機、手機和其他上網終端連接上網，獲取上課所需要準備的知識，而這些通過智能搜索都可以實現。教師在線上教學備課的過程中，也可以借助智能搜索最新的教學動態知識，將這些知識融入到線上課堂教學之中，進而可以增加教學的內容和知識量，也可以使學生獲得更多的課程知識。

（四）利用人工智能人機交互技術，促使學生在美術在線課程教學中能夠深度學習

人機交互技術的實現將會改變傳統的計算機網絡技術的能力，傳統的人機模式是用戶通過鍵盤鼠標進行輸入指令，然后計算機程序根據指令進行處理?，F在可以通過聲音或者肢體語言對智能機器發出指令，以實現對機器的控制，然后讓用戶具有一種參與感，在虛擬現實的場景中能夠感受到客觀真實的存在。

學生在無人監督的情況下，怎樣讓學生參與線上課堂教學，使學生獲得更多的線上課堂教學知識，它是當今線上教學中所面臨的問題。教師可以根據學生的線上學習情況進行調查，根據學生的知識結構、個性特征、學習能力等方面進行課程教學設計，設計出能夠適應學生學習的情境、內容、教法，使學生能夠對線上教學產生相互依賴，進而達到高效的學習目的。要想達到這樣的學習效果，在美術線上課程教學設計上就要充分地了解各方面的情況，譬如學生學習心理規律、教學資源結構、在線互動導學以及學習過程實時監控等，教師在充分考慮多種影響線上教學效果的因素，進而實現人工智能技術與美術課程線上教學深度融合的嘗試。

三、人工智能在構建美術課程混合式教學中的實現路徑

借助人工智能技術的優點，將它運用在美術課程混合式教學之中，將會改變傳統的美術課程教學方式。從目前來看，要想實現人工智能運用于美術課程線上教學，實現美術課程線上教學的優化，達到最終的教學效果?？梢酝ㄟ^以下方法路徑來實現：

（一）充分利用人工智能的技術優勢，將人工智能技術運用在美術課程在線教學之中

當前來看人工智能技術已體現出它在智慧教學中的優勢，它能夠將美術課程線下教學搬到線上教學。很多地方也在逐步采用這種混合教學的模式。它主要面對的是復雜的社會情況，減少公眾的學習成本，將課堂搬到線上進行。譬如今年的新冠肺炎疫情，很多高等院校都在開展線上教學，其目的是方便學生的學習，不至于在疫情期間停課停學。目前來看，這種線上教學還存在諸多的問題亟待解決。從學生的反饋意見來看，當前的線上教學部分學生很不認可，原因是它沒有傳統課堂師生對話的環境，即使線上課堂能夠與學生進行展開簡單的對話，但是形式過于單一，也沒有深入的情感交流。很多學生對于美術線上課堂教學還存在著一定的心理顧慮，但是未來人工智能技術開發者會解決在線教學中存在的諸如此類的問題。

（二）美術教師在線上課堂教學中，要把智能化教學與現實課堂教學結合起來

傳統的教學模式美術教師可以很熟練的進行掌握，但是線上教學對于有些美術教師而言是陌生的。隨著社會的發展，美術教師不僅要掌握常規課堂教學的技巧，而且要掌握一定的線上教學方式，否則難以適應新時代課堂教學的要求。從當前來看，很多高校都開展了“線上+線下”的混合式教學，其目的是有利于學生的學習。對于常規課堂，學生能與教師進行面對面的交流，但是在線上則行不通，線上的師生交流需要借助智能機器語言為載體，師生彼此看不見對方，也無法實現肢體語言或者表情言語的交流，在交流的過程中存在一定的障礙，人工智能技術開發者需要解決這樣的問題。但是目前師生只能適應當前的智能化教學。教師在線上線下教學中要不斷地總結教學經驗，借助智能化教學的優勢，把線下課堂和線上課堂結合起來，實現混合式教學目標。

（三）學生要積極主動參與線上課堂教學，充分利用人工智能技術輔助學習

從學生的視角而言，學生學習的參與度主要是由學生自己掌控的。無論是線上教學還是線下教學，學生如果不積極主動參與到課堂教學之中，難以達到教學目標要求。對于線上教學，現在采用的監督模式是用聽課時長來監督學生是否上課。但是這種簡單的操作造成了很多的問題。譬如有些學生不聽教師的線上課程，而是上課時連上課程終端，而自己卻忙于別的事情。根本不會顧及教師講的是什么內容。課程結束后，教師從統計的時長來判斷學生的聽課效果很難。從聽課時長只能對學生的考勤有約束力，但是收效甚微。因為學生上課掛機現象時有發生。為了解決這一現實問題，只能夠從學生自身做起，要提高學生的思想認識，讓學生能積極主動地參與到線上課程教學中來。未來人工智能技術系統可以實現對學習者的監督，而不是用非常機械的方式。因為智能機器的智慧在識別能力上遠低于人類自身。而有很多的地方需要機器學習才能夠實現。在美術課程線上教學中，學生只有認識人工智能技術輔助學習的重要性，它才能夠真正地實現智能化線上美術課程教學。

四、人工智能構建美術課程混合式教學的展望

美術課程教學活動是一項具有創新意義的活動，教師在課堂教學中發揮著重要的作用。所以在短時間內，人工智能技術只能輔助高等院校的美術課堂教學。尤其是在錯綜復雜的環境下，通過線上教學可以解決一些現實的問題。譬如遠程教學就可以給偏遠地區的學生帶來優質的課程資源，要借助智能化的教學模式。然而從現實來看，美術課程線上教學仍然達不到專家預設的理想效果。原因是美術線上教學有諸多的問題沒有得到解決，因為人工智能技術改變了學生的學習途徑，但是學生在學習方式上仍然沒有改變。

首先，學生可以通過建立的智能課程中獲得開放的課程資源。智能課程體系可以有效緩解學生的焦慮情緒，克服傳統課堂講解的冗長和乏味。由于美術課程分為理論課程和實踐課程。美術理論課程可以適當地開設一些線上課程，但是實踐課程很難開設線上課程，因為美術實踐課程需要師生的交流互動。雖然現行的有些美術線上課程可以互動，但是師生在情感交流方面還是極為欠缺。因此如何在學生線上學習過程中緩解他們的學習心理壓力，而能夠緊跟教師的思維走是一個問題。智能體能夠傳送美術教師講解的課程內容，但是基本上都是知識性的。學生在學習過程中，單一的獲取知識會讓他們承受很大的壓力，也促使學生產生焦慮情緒。如何對這種情緒進行有效的控制，這是人工智能技術在教學中需要改進的地方。

其次，人工智能技術在美術線上教學方面開發的還不夠，至少不能夠達到與線下美術教學一樣的教學效果。因為學生學習環境的改變，會影響到學生的學習效果。傳統的美術教學模式基本上都是通過線下講授完成的，但是突然間轉移到線上教學，學生有諸多的不適應，他們脫離教室，看不到任課教師，缺少學習的集體氛圍，在學習過程中學生無法約束自身，在美術課程學習中達不到預定的教學要求。人工智能技術如果能夠解決線上教學中存在的學習情境創設問題，將會進一步改變學生對于線上課程學習的態度。

再者，人工智能技術屬于技術的范疇，它缺少像人類一樣的情感因素。因為智能體不像人類的大腦一樣有意識能力，它們不會主動的思考。美術課程大部分是具有創意性的實踐活動，然而現行的美術課程線上教學都是單方面的輸出為主，遠達不到智能美術教學的要求。另外當前美術智能體教學體系還沒有形成。要想提升美術課程的智能教學還是要通過機器學習獲得，而這種機器意識的判斷目前還處在初級階段，遠沒有達到人類意識的層面。這樣就會存在一些現實的問題，即沒有情感的智能體不能夠很好的與人進行交流，機器不經過學習無法理解人類的情感。另外智能體是人類智慧的延伸。它們只能從事簡單的或者重復性的工作，而對于像美術教學這樣具有創新性的工作還有待繼續開發。但人們可以利用人工智能技術來改進線上課程教學方式，可以通過機器的深度學習來實現和實時監督線上美術教學的狀況，以更好地改進美術教學中存在的問題。在未來，人工智能技術將會運用于線上美術課程教學，它會改變未來的美術課程教學模式，而對于機器沒有情感的問題，可以通過機器深度學習得以初步實現。