人工智能与课堂精选(九篇)
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第1篇：人工智能与课堂范文
关键词：讯飞超脑计划；人工智能；未来生活
中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-00218-01
人工智能包含三个层次：计算智能、感知智能和认知智能，讯飞超脑计划是包含模拟人脑的知识表示与推理、类人学习机制与新知识的获取、机器加载专业知识成为专门的教育领域。讯飞超脑计划是基于全球关于人工神经网络的深度学习研究，简单来说就是希望未来讯飞超脑计划能够将人工智能从只是简单地能听会说到能够深度思考相关问题的科技转变。人工智能的不断开拓创新是为了帮助人类能够更好地生活，我们应该注重人工智能的发展推进，将其广泛合理地应用到生活的实际中去。
1 讯飞超脑计划目前取得的阶段学习研究成果
1.1 讯飞超脑计划关于我国现阶段关于高中生学习教育的人工智能成果
随着近年来教育电子多媒体设备的投入普及使用，使目前的高中老师在课堂上更习惯用电子化的教学方式来替代传统的板书课本单一枯燥的教学，与此同时，现阶段高中生也同样具备使用移动互联网的条件，这样就使得科大讯飞超脑计划的教育产品可以形成以下的模式如图1所示。
采用此智能的学习模式可以使我国的高中生接受公平的最好的教育，这就需要借助人工智能的帮助来使老师提高自身的教育水平，使高中生丰富并开阔自身的视野。课堂教学包括了在线课堂、畅言交互式多媒体教学系统以及畅言智能语音等，这种新颖的课堂教学模式使原本单一的教学方式变成了思想上任意遨游的知识海洋；智能考试包含了标准考场、英语四六级网上阅卷、普通话与英语口语测试等方面，智能考试系统从字迹工整的程度、词汇量的丰富度、语法的正确性与通顺性等多个方面来评判考试试卷，加上多年来的不断改进，人工智能的评判方法跟相关专家的人工试卷评判的相似度相差无几，很大程度地增加了试卷评判的效率性与公平性；学习产品与教育评价更是覆盖到了从低到高的各个层面的产品组织结构，更有利于高中生的学习与应试教育的公平性。
1.2 讯飞超脑计划对于提高人类生活水平的成果
随着人工智能技术在经济、教育、文化、娱乐等领域的不断应用，使人们的生活质量水平得到了很大程度的提高，人工智能带来的方便快捷对于人类的发展进化与物质文化的进步产生了不可忽视的作用。随着讯飞超脑计划的推出，一方面，可以把人类从繁重的劳动中解放出来，很大程度地提高人类生产生活的效率与质量；另一方面，人工智能的进步会极大地革新人类的思维方式，使人们能够多角度地认知世界，加深对人类对自身所处的宇宙地位的思考，利于人不断地探索奥秘，进一步推进人类社会的进步。
2 讯飞超脑计划下人工智能对于未来生活的影响及其发展趋势
2.1 讯飞超脑计划下人工智能对未来生活的影响
由于讯飞超脑计划是感知智能结合认知智能的再创新，使得未来机器将会实现高水平的感知智能，具有更多的包括语音识别、手写识别以及图像识别的更多智能感知能力与实现包括智能客服、人机交互等的取代人类脑力劳动的认知智能突破。所以说讯飞超脑计划下的人工智能在未来的教育、经济、文化、社会结构等未来生活的各个方面都会产生重大影响。在教育上，人工智能的应用优化了课堂结构，使学生能够实时接受外界的新知识以及与时俱进的教育模式改革；在经济上，人工智能的高效能与高效率会明显提高经济效益，用人工智能来进行财务管理有助于缩减不必要的人工劳务开支与相关的培训费用，利于经济的变革与提高；在文化上，人工智能对于人类语言文化与图像处理上的优势日益凸显出来，可以确定的是人工智能的发展将会深入到人类生活的各个层面中去。
2.2 讯飞超脑计划下人工智能的未来发展趋势
随着人工智能的不断演进，人工智能从最初能存会算的计算智能阶段，到后来的能听会说、能看会认的感知智能阶段，最后再到讯飞超脑计划下提出的让机器能理解、会思考的认知智能阶段，未来的人工智能在语言理解、知识表达、联想推理以及自主学习等方面都将会取得很大的进展。
3 结语
人工智能对于未来生活的影响是多方面的，在未来生活的各个方面都十分显著。与此同时，讯飞超脑计划下的人工智能不断的改革创新与发展，也将更快地推动人类的发展，人工智能与人类的生活是互相影响又相互制约的。人工智能的不断发展给人类的未来生活带来了很大程度的改变，人类在不断开拓人工智能的领域时也应不断提高自身能力与素养，以适应人工智能带来的不断创新和改变。
参考文献：
[1]张妮，徐文尚，王文文.人工智能技术发展及应用研究综述[J].煤矿机械.2009，30卷（2）.
第2篇：人工智能与课堂范文
关键词：人工智能；引擎；大数据；CPU；FPGA
DOI：10.3969/j.jssn.1005-5517-2017-2.006
1 2016年人工智能迎来了春天
2016年人工智能（A1）进入了第三个。2016年3月9-15日，谷歌AlphaGo（阿尔法狗）以4：1的成绩击败世界围棋冠军李世石职业九段，意义非常重大。因为过去机器主要做感知，现在出现了认知，这是人工智能的关键所在。
8个月后，2016年12月29日～2017年1月4日，AlphaGo的升级版――谷歌Master（大师）在30秒快棋网测中，以60胜0负1和的成绩，横扫柯洁、古力、聂卫平、朴廷桓、井山裕太等数十位中日韩世界冠军与顶级高手。从此以后，也许人类以后就没有和Master进行围棋比赛的机会了！除了围棋，人工智能下一步将在国际象棋、中国象棋等棋类方面发展。
扑克牌方面，专家水平的人工智能首次战胜一对一无限注德州扑克人类职业玩家，而且DeepStack让机器拥有知觉。
人工智能还能玩游戏。其意义很重大，平时环境中很难得到一些数据，因为游戏相当于虚拟社会，例如“星际争霸2”是复杂的虚拟社会，如果人工智能在这个虚拟社会中能战胜人，这将是非常了不起的，未来可涉及到高级决策，在军事上很有用处。2016年11月5日，谷歌DeepMind宣布与暴雪合作开发人工智能，挑战实时战略视频游戏“星际争霸2”。这件事情的意义非常重大。下一步可以用于军事上的高级战略决策。
无人驾驶方面，2016年11月15日，“在第三届世界互联网大会”期间，18辆百度“云骁”亮相乌镇子夜路，在3.16公里的开放城区道路上自主行驶。2016年特斯拉Autopilot 2.0问世，该软件只需要八千美元，就可让软件驾驶汽车。所有特斯拉新车将安装“具有完全自动驾驶功能”的该硬件系统，并可通过OTA（空中下载技术）进行软件升级；自动驾驶功能从L2（二级，半无人驾驶）直接跳跃到L4/L5（）；2017年底之前，特斯拉车将以完全自动驾驶模式从洛杉矶开往纽约。Uber提出在城区大范围无人驾驶出租车试运行，Uber 2016年9月14日在美国匹兹堡市推出城区大范围无人驾驶出租车免费载客服务并试运行，先期已测试近2年，说明无人驾驶真正落地了。
为何无人驾驶很重要？因为人工智能是无人驾驶的核心。除了百度、特斯拉、Uber，谷歌Waymo也在做自动驾驶测试。此外，沃尔沃、福特、宝马、百度、英特尔等全球约20多家企业公开宣布，4年以后的2021年将会是无人驾驶/自动驾驶元年，部分5AE L4车将会实现量产。
计算机视觉
针对ImageNet ILSVRC测试比赛的1 000种物体识别，Deep CNN超过了人类的识别能力。人是5.1%（如图1），2016年2月23日谷歌人工识别的评测是3.08%。ImageNetILSVRC中有1000种物体，例如猴子、马、飞机、坦克等约1500万张照片、包含2.2万类种不同物体。深度学习一般能做到52层，极深度学习（very deep lea rning）现在已经做到1000层。
在ILSVRC 2016国际评测中，包括视觉物体检测、视觉物体定位、视频物体检测、场景分类、场景解析等性能均有提高。值得一提的是，在此次大会上，中国团队大放异彩，几乎包揽了各个项目的冠军（图2）。
人工智能语义分割
基于全卷积神经网络FCN的路面/场景像素级语义分割取得重要进展。为此，我们可以分割大部分道路。
人工智能唇语专家
看电视时把声音关掉，靠嘴唇说话的变化来识别谈话内容，这种能力机器识别率已经超过人类。例如2016年12月，英国牛津大学与谷歌DeepMind等研发的自动唇读系统LipNet，对GRID语料库实现了95.2%的准确率；对BBC电视节目嘉宾进行唇语解读，准确率为46.8%，远远超过专业的人类唇语专家（仅为12.4%）。
人工智能人脸识别
人脸识别可以达到产品级别，例如支付宝的刷脸成功率超过了人类。如图3，人的水平为97.40，百度为99.77。因此可以进行产品体验。2017年1月6日，百度人工智能机器人“小度”利用其超强人类识别能力，以3：2险胜人类最强大脑代表王峰。
语音识别
目前的社交新媒体和互动平台中，Al虚拟助手和Al聊天机器人正在崛起。一天，美国GIT（佐治亚理工大学）的一个课堂上来了一位助教，教师讲完课后说：“大家有问题就问助教吧”。这位助教原来是个会眨眼睛的机器人！这时学生们才知道每天网上给他们答疑解惑的是人工智能，此前学生们也感到很吃惊，这位助教非常敬业，晚上还在发Email。
人工智能语音合成
指从文本声音到真实声音，可以自动翻译成英文。2016年9月19日，谷歌DeepMind推出WaveNet，实现文本到美式英语或中国普通话的真实感语音合成。
人工智能速记员
包括语音识别和NLP（自然语言处理）。2016年10月17日，微软的语音识别系统实现了5.9%的词错率（WER），媲美人类专业速记员，且错误率更低；中国科大讯飞也有语音输入法。
人工智能翻译
中国人往往从小学到读博士都在学英语。现在，谷歌、微软和百度等公司在做人工智能翻译。以谷歌为例，2016年9月27日，谷歌的神经机器翻译系统（GNMT）实现了多语种翻译，较之传统方法，英译西班牙翻译错误率下降了87%，英译汉下降了58%，汉译英下降了60%，已接近人工翻译的水平。也许今后学外语没那么重要了，人们可戴着耳机，耳机能直接翻译成各语言。
人工智能对抗训练
Goodfellow（2014）提出的生成式对抗网络（GAN），为半监督学习/举一反三式的学习发展提供新思路，2016年发展迅速。目前是监督式学习，需要依靠大数据，因此大数据需要非常完备。而人是举一反三式的学习。例如人没有见过飞机，看过几张照片就可以把世界上所有飞机都认出；目前的大数据驱动的深度学习方式，是把世界上所有飞机照片都看过才行。现在进行举一反三的半监督或无监督式学习，思路是采用对抗的方法，一个网络造假，另一网络鉴别照片是真是假，通过对抗式的学习来共同进步（如图4）。
人工智能引擎
芯片三巨头
英特尔、英伟达和高通全部转到了人工智能上。为此英伟达的股票涨了几倍。英特尔也在大搞人工智能。高通为了进入人工智能领域，收购了恩智浦，恩智浦此前收购了飞思卡尔。
现在出现了基于超级GPU/TPU集群的离线训练，采用超级GPU/TPu集群服务器，例如英伟达的深度学习芯片Tesla P100及DGX-1深度学习计算机，谷歌数据中心的TPU。
终端应用采用GPU/FPGA-based DPU，例如英特尔Apollo Lake A3900的“智能互联驾驶舱平台”，高通骁龙的820A处理器。
通用人工智能与认知智能
1997年，lBM的超级电脑程序“深蓝”击败国际象棋大师加里・卡斯帕罗夫；2011年2月，IBM的自动问答系统在美国最受欢迎的智力竞答电视节目“危险边缘”中战胜了人类冠军：IBM的沃森医生在某些细分疾病领域已能提供顶级医生的医疗诊断水平，例如胃癌诊断。
可见，1.AlphaGo和Master等已可横扫人类围棋职业顶尖高手，下一步，将能下中国象棋等所有棋类，此外还可以打牌、炒股等，即什么都可以干，是强人工智能。2.人工智能已成为无人驾驶汽车商业落地的关键。3.视觉物体识别、人脸识别、唇语识别等在许多国际公开评测中，达到或超过人类的水平；4.速记等语音识别已可媲美人类；5.包括神经机器翻译在内的自然语言处理，性能也大幅度提升；6.生成式对抗网络得到极大关注。
目前，发展通用人工智能成为普遍共识。
2 社会极大关注
未来，可能很多工作就会消失了。
人工智能引起社会的极大关注和热议，人工智能发展很快；而且人工智能的学习速度快，很勤奋，未来可以达到人类所有的智能，这时到达了从强人工智能到超越人工智能的奇点；人工智能有超越人类智能的可能；理论上，人工智能还可以永生。
这也引起了很多人们的担忧。奇点到来、强人工智能、超人工智能、意识永生、人类灭绝等耸人听闻的观点出现，引起包括霍金、盖茨和马斯克等在内的世界名人对人工智能发展的担忧。在每年的世界人工智能大会上，专门有一个论坛探讨人工智能与法律、伦理及人类未来的会场。
现在，人工智能工业的OpenAI成立。
2016年全社会对人工智能的极大关注，可能是2016年AI的最大进展！
在半监督/无监督学习、通用人工智能方面，人工智能具有举一反三，并有常识、经验、记忆、知识学习、推理、规划、决策，甚至还有动机。这最后一点有点恐怖，人是有意识和动机的，机器做事也有动机，太可怕了。
智能学习进步很快，AIpha Go八个月后就可以战胜所有围棋手，因为它能每天24小时学习、不吃不喝地学习，比人强多了。
因此，在经历了60年“三起两落”的发展后，以深度学习为主要标志的人工智能正迎来第3次伟大复兴，这次引起社会尤其是产业界高强度的关注。因为上世纪60年代和80年代，人工智能没有达到这样的水平。
硅谷精神教父、预言家凯文・凯利说，未来人工智能会成为一种如同电力一样的基础服务。斯坦福大学推出了“人工智能百年研究”首份报告――《2030年的人工智能与生活》。
3人工智能上升为国家发展战略
有人认为第四次工业革命即将由人工智能与机器人等引爆。英国政府认为，人工智能有望像19世纪的蒸汽机革命那样彻底改变我们的生活，甚至人工智能给人类社会带来的变革与影响，有可能远远超过蒸汽机、电力和互联网带来的前三次工业革命。
智能制造、无人驾驶汽车、消费类智能机器人、虚拟助手、聊天机器人、智能金融、智能医疗、智能新闻写作、智能律师、智慧城市等可能被人工智能代替。人工智能将无处不在，可望替换人类的部分脑力劳动，一些职业会被取代或补充，一些新的行业又会诞生，例如18世纪出现了纺织工人，之后汽车代替了马车等。因此，我们将经历从“互联网+”到“人工智能+”。
中国“互联网+”与“中国制造2025”国家发展战略的实施，对人工智能的巨大需求在迅速增长。未来2-5年，人工智能应用与产业发展将迎来爆发期。
中国政府在《“互联网+”人工智能3年行动实施方案》提出：计划在2018年形成千亿级人工智能产业应用规模。201 7年1月10日，科技部部长万钢称，将编制完成人工智能专项规划，加快推进人工智能等重大项目的立项论证。
美国政府在2016年10月13日出台了《为人工智能的未来做好准备》的报告，提出了23条建议措施。同一天，美国政府又出台了《国家人工智能研发战略规划》，提出了7大重点战略方向。美国参议院于2016年11月30日召开了关于人工智能的首次国会听证会，主题是“人工智能的黎明”，认为中国是对美国人工智能全球领导地位的一个真正威胁。在2016年12月20日美国白宫了《人工智能、自动化与经济》报告，考察了人工智能驱动的自动化将会给经济带来的影响，并提出了国家的三大应对策略方向。可见，奥巴马把人工智能看作其政治遗产之一（注：另一个是Cyber空间）。
英国政府2016年12月了《人工智能：未来决策的机遇与影响》的报告，关注人工智能对社会创新与生产力的促进作用，论述如何利用英国人工智能的独特优势，增强英国国力。
日本政府2017年开始，要让人工智能与机器人推动第四次工业革命。
4 我国对策
应以深度卷积神经网络为核心，全面开展计算机视觉、语音识别和自然语言等人工智能产品的开发与大规模产业化应用。这需要大数据、计算平台/计算引擎、人工智能算法、应用场景等飞速发展，另外还需要资源、资金、人才。在方法上，选定垂直细分领域最重要。
面向若干细分垂直领域，建立大数据中心。实现大数据采集、清洗、标签、存储、管理与交易，建立大数据源公共基础设施与垂直领域知识库。专有大数据是人工智能产业制胜的关键和法宝。中国企业必须开始特别关注大数据的采集与利用。其重要性如同原油―样，跨国企业视之为战略资源！
强力开展人工智能芯片与硬件平台的研发。包括基于FPGA的深度学习芯片；类脑芯片与忆阻器件；建立国家级人工智能超算中心。
第3篇：人工智能与课堂范文
关键词：多媒体教室；人工智能化；设计
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）03-0210-02
多媒体教室人工智能化设计即在软件方面利用智能算法对CCS进行优化，在硬件方面挖掘和应用功能更加强大的硬件，使多媒体教室能够灵活的应对教学应用中出现的各类情况，使教学效果和管理水平都得到提升的途径，可见对多媒体教室人工智能化设计展开研究，对现代教学水平的提升意义重大。
1多媒体教室的人工智能化设计的背景分析
首先，多媒体教室与普通教室的主要区别是应用计算机、CCS等信息设备，使教学手段更加丰富，但由于多媒体教室所应用的设备购买价格较高、后期维护的专业性要求较强且由于多媒体教室功能的实现建立在所有设备都与CCS建立关系的基础上，任何设备的故障都可能导致CCS受损，所以多媒体教室设备维护既非常重要又存在一定的难度；其次，多媒体教室由于数量有限，所以其通常以流动制的形式使用，这在一定程度上加大了多媒体教室的人员管理难度，既不利于教学效率的提升，又会为多媒体教室的安全隐患提供空间[1]。再次，由于多媒体教室室内设备较多，功能的实现对网络的依赖性较强，使多媒体教室面临着网络和设备所带来的安全隐患，而传统多媒体教室在设备维修、人员管理、消除安全隐患等方面存在不足，需要设计人工智能化多媒体教室对其进行完善。我国人工智能在近年来得到了一定的发展，已经具备设计人工智能化多媒体教室的能力，所以进行人工智能化多媒体教室设计，提升多媒体教室的使用性能具有可行性。
2 人工智能化多媒体教室设计分析
人机工程学是人工智能化设计的主要依据，由于人机工程学强调以机械的实际用户为核心，所以在多媒体教室人工智能化设计的过程中必须结合应用主体的特点和需求进行，现阶段多媒体教室的应用主体主要为学生、教师和维修人员，其中前者为多媒体教室的主要应用对象，而后两者为多媒体教室的直接操作主体，应用多媒体教室的方式决定，学生和教师更希望多媒体教室的操作界面简单、美观、人性化、可操作性强，而维修人员希望多媒体教室的运行状态能够在界面上得到直接的体现，甚至多媒体教室能够检测自身的潜在故障，针对故障进行修复、报警或允许故障存在于一定范围内[2]。另外教学时间的有限和影响教学效果的因素复杂之间的矛盾一直是教师管理的难点，人工智能化多媒体教室如果能够智能的调节室内环境中可能会对教学效果产生影响的因素，可缓解教师的教学压力，提升教学效果。通过针对教师、学生和维修人员对多媒体教室人工智能化设计的需求分析，可以确定人工智能化设计要针对传感网络和数据库两方面进行。
3 智能化传感网络设计
笔者设计的多媒体教室智能化传感网络建立在无线传感器网络WSN的基础上，由大量无线收发模块和传感器构成的传感器节点是WSN的重要组成部分，通过无线通信将节点与CCS相连，形成WSN的整体，可见传感器节点具体的安装位置并不受限，现阶段传感器种类多样，将不同的传感器应用于WSN中，可以起到不同的效果，例如安装光强传感器，多媒体教室的CCS可结合传感器上传数据智能判断向窗帘发送拉下或拉开命令；安装二氧化碳传感器，CCS可结合上传数据智能判断是否开启排气扇；安装温湿度传感器，CCS可结合上传数据智能判断是否开启空调或喷雾器；安装声音传感器，CCS可结合收取的信息智能控制多媒体教室室内的设备等[3]。通过上述举例可以发现，智能化传感网络设计的效果很大程度上取决于传感器节点设计的多样化和难易程度，通过智能化传感网络设计既可以使有可能影响教学效果的因素，如阳光、灯光、空气质量等在人工智能化多媒体教室中得到自动调节，这有利于教师专心于教学，提升学生在课堂上的舒适度，对提升教学效果具有重要的意义，又可以有效的检测多媒体教室可能存在的安全隐患，例如多媒体教室安装烟雾传感器的情况下，当其检测到要发生火灾时，信息传递至CCS，其可以智能开启报警装置，这在一定程度上有利于缩减安全隐患的影响范围，具体传感器的种类、数量、安装位置设计需要结合多媒体教室的实际情况确定[4]。智能化传感网络的设计不仅使多媒体教室室内环境、设备实现智能化的控制，而且能够实现设备故障的智能化诊断和修复，这一方面要利用传感器向CCS传输相应的数据，一方面需要CCS完成数据库内的检索和判断，所以对数据库进行人工智能设计也是多媒体智能设计的重要组成部分[5]。
4 人工智能化数据库设计
为弥补传统多媒体教室在人员管理方面的缺陷，在设计人工智能化数据库的过程中主要从以下几个步骤进行，首先，将数据库内的教学资源全部粘贴条形码；其次，利用阅读器将所有的条形码扫描到数据库中，以此实现多媒体室内资源的全部登记，学生在想应用多媒体教室内部资源的情况下通过检索数据库即可对多媒体教室相应的资源使用情况准确掌握；再次，学院向学生发放特质能够反映学生身份的身份卡；最后在学生要进行多媒体教室相关资源的任何操作时，都需要扫描其身份卡并结合人工智能算法，对学生的座位安排等智能制订方案，并形成多媒体教室的实际使用情况记录，由此实现对人员的记录，在此设计的过程中要保证向用户开放的UI的友好性，以此保证智能化数据库功能全面实现[6]。在应用智能数据库提升多媒体教室人员管理水平的同时需要注意，数据库的网络安全直接关系到数据库的应用性和人员管理的水平，所以笔者在设计智能化数据库的过程中将甲骨文公司设计研发的Oracle数据库应用其中，并针对多媒体教师专项AI算法设置访问权限，这在一定程度上提上了数据库的安全性，使损坏多媒体教室是内设备的行为得到有效的遏制，而且使数据库对多媒体教室较大的人员流动的适应性增强，多媒体教室使用性能得到明显的提升[7]。除针对人员管理外，智能化数据库的设计还能够提升设备维修的效率，例如多媒体教室的设备维修人员将多媒体教室内所有设备可能发生的故障以及故障的表现，应对措施等信息传输至智能化数据库，当多媒体教室内设备的运行出现异常，并由传感器感知后，会自动将异常的信息传输至CCS，并由其智能的确定应对措施。
由于教师和学生作为多媒体教室的主要使用群体，其要求多媒体教室操作界面具有人性化设计、且操作的可行性简单，所以针对智能化数据库的设计除注重以上四个环节外，还要对界面的布置、颜色等进行调整，使其尽可能满足人工智能化多媒体教室使用人员的要求。
5 多媒体教室的人工智能化设计优缺点分析
5.1优点分析
笔者所设计的智能化传感网络以WSN为基础，其既价格相对较低，而且线路设计相对简单，通过对具有网络化和一体化性能的多媒体教室进行改进即可以实现，而且传感器的安装位置相对较灵活，对多媒体教室的规模、构造等也没有较强的依赖，所以将笔者所提出的人工智能化设计推广应用的可能性较大；另外，通过上述人工智能规划设计可以发现，其既能够弥补传统多媒体教室在管理、维修、消除安全隐患等方面的缺陷，而且提升了管理水平，使多媒体教室更加满足教师、学生和维修人员的需求。
5.2不足分析
笔者所设计的智能化传感网络要求新装一定数量的传感器，而传感器虽然对安装位置的要求较低，但其对安装技术和维修技术的要求相对较高，所以其安装和维修需要聘用具有专业技术的人员进行，这在一定程度上提升了教学成本，特别是具有较多多媒体教室的院校，利用此设计方法的可操作性较低；另外，笔者所设计的人工智能数据库虽然为多媒体人员管理提供了便利，方便了多媒体资源的查询和应用，但智能化数据库软件的调试和容错是保证其有效运行的重要途径，但调试和容错的操作都需要专业技术人员进行，这在一定程度上也增加了教学成本，而多媒体教室人员上的流动也会加大软件的修护难度。
6 结论
通过上述分析可以发现，现阶段多媒体教室已经在教学中得到广泛的应用，但人们在享受其在教学中提供的便利的同时认识到其在管理、维修等方面仍存在不足，所以尝试将人工智能与多媒体教室相结合，对其性能进行不断的优化，以此推动现代教学水平的提升。
参考文献：
[1] 王镇江，杨厚群.浅谈现代多媒体教室智能化管理系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2014（11）：2634-2636.
[2] 宋炜光.多媒体教室智能化管理系统的设计[J].韶关学院学报，2014（08）：20-24.
[3] 石世美.高校信息化学习环境的研究与设计[D].北京：北京理工大学，2015.
[4] 叶新东.未来课堂环境下的可视化教学研究[D].上海：华东师范大学，2014.
[5] 张斌.宿州职业技术学院网络型多媒体教室系统设计与应用研究[D].武汉：华中师范大学，2012.
第4篇：人工智能与课堂范文
关键词：人工智能；教学改革；学习心理；考核方式
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）06-0152-02
虽然人工智能的发展历史只有五十余年，但它已经广泛应用于专家系统、机器翻译、图像处理和机器人技术等领域。随着人工智能技术对社会经济发展的影响不断增大，人工智能课程不再是计算机专业独有的专业课程，国内外很多高校在自动化、智能交通等专业都开设了选修课，甚至在高中的信息技术课程中也在推广设置。吉林大学硕士专业“模式识别”将《人工智能》设为专业学位课程，同时也将其设为汽车、机械等其他学科的选修课程。由于研究生相关基础知识水平参差不齐，课程内容又比较抽象、生涩，为了提高教学质量，在本次教学改革过程中充分考虑学生学习新知识的心理演变过程，认真研究教学内容、教材、教学方法等诸多方面，力求在教授基本原理的同时，培养学生对智能系统进行理论分析、设计并编程实现的能力，为后期的论文研究阶段打下坚实的基础。本次教学改革受到了吉林大学研究生课程体系建设和核心课程建设项目的资助。
一、教学内容
教学改革的关键是教学内容。人工智能与统计学、心理学、语言学、计算机科学、生物学、控制论等都有交叉关系，学科涉及的内容十分庞大。人工智能学科知识的繁多与授课学时有限之间的矛盾比较突出。作为国内模式识别专业的领军院校，如中科院智能所、清华大学、上海交通大学和南京理工大学等，他们所开设的《人工智能》课程学时和内容也不尽相同。我们参考了上述院校的授课内容，同时考虑到本校本学科的学术研究方向，精心归纳、优化教学内容，力争做到教学内容系统、精炼和实用。目前，我们讲授的教学内容主要包括：智能化智能体系统、盲目搜索方法、启发式搜索方法、局部搜索方法、约束满足问题、博弈树搜索方法、知识表示方法、不确定知识与推理、规划与机器学习等，共40学时。
另外，人工智能领域中新问题、新理论交错涌现，这就要求教学大纲要定期修订，教学内容要及时更新，同时教师也需要不断提高自身的学术水平，以便提高硕士课程的研究性内涵。
二、教材选用
要搞好课程建设，教材是一个很关键的问题。我们广泛阅读和研究了国内外的经典教材，经过一番斟酌之后，我们选用了Stuart Russell和Peter Norvig所著的《人工智能-一种现代方法（第二版）》。首先，选用国外教材能够更快地追踪最新研究成果。同时该教材已经被世界上900多所大学采用，符合促进高校的教学内容向国际水准靠拢、与国际接轨的理念。另外，人民邮电出版社在2002年曾经出版该书的英文版的第一版，双语学习能有助于提高学生的英语水平，为学生后续的查阅英文文献，甚至发表英文文章奠定基础。
三、教学方法
在国内，比较有影响的是中南大学以蔡自兴教授为首的教学团队为计算机科学与技术本科专业开设的人工智能课程，该课程在2003年被评为全国高等学校首批精品课程[1]。2007年该课程又开始进行全国双语教学示范课程建设，成绩斐然[2]。多年来，我们不断汲取同行的成功教学经验[3]，结合本学科的硕士专业特点、考虑学生的知识结构和实践能力，不断改革和尝试，总结了一套行之有效的教学方法。我们一切以学生为主体，在教学过程中充分考虑学生学习新知识的心理演变过程，采用灵活多变的教学手段。让学生从感兴趣，保持兴趣，到收获用所学知识解决实际问题的成功喜悦，并进一步增强投身于科研论文研究的热情。
课程伊始，通过多媒体演示人工智能技术已取得的杰出成就，激发学生的学习兴趣。然后布置学生查阅资料，列举人工智能发展史上的重要事件和最新研究的热点问题，课上再组织学生做报告。通过上述活动，一方面拓展了学生的专业视野，另一方面锻炼了学生的表达能力。
随着课程内容的深入，让学生组成兴趣小组，任意选择问题实例，利用每节课学习的理论、算法不断地更新该实例的解决方案，评价性能优劣。学习小组可以培养学生科研协作的精神。另外，课堂上每组轮流做报告阐述各自的研究进展，演示编程效果。其他同学或给出修改意见，或提出个人观点。最后老师及时总结，引导学生提高分析问题的深入性和广泛性。充分的课堂讨论能够提高学生多角度思维的能力，培养学生善于钻研和勇于创新的精神。同学间的这种学术交流也可以让学生有机会了解彼此的学习状况与能力，促进学生展开良性的学习竞赛，也为学生接受和理解老师最后给出的课程成绩做了心理铺垫。老师总结时要对学生的努力多肯定，激发他们的学习热情和潜能，让他们感到学习知识的快乐。
四、考核方式
实践表明笔试测验的方式不能全面反映学生的学习情况，所以本课程尝试采取自选实验设计题目，根据实验报告、上机演示结果和口试等方式综合评定成绩。其中，实验报告要求学生根据实验题目详细介绍设计思路，阐述编程方法，分析实验结果。口试是老师当场就报告中的问题提问，并对学生的回答进行讲评。课程成绩中，实验报告设计分析占60%，上机成果演示占30%，口试占10%。
通过实验设计的考核方式，学生的学习积极性得到了很大的调动，充分发挥了学生的自主创新能力，锻炼了学生知识综合应用技能。但美中不足的是该方式不像笔试那么客观，学生的成绩容易受教师的主观性影响。另外，人工智能作为一门学位课，其成绩往往直接影响学生的奖学金评定，学生和相关领导对成绩的评定原则十分关心和重视。为了减少人为因素对学生成绩的干扰，避免师生因课程成绩产生分歧，我们规定了完善的考核细则。考核细则发给同学，作为实验报告的首页，方便记录每一个环节上学生的得分情况，做到成绩评定有据可查。
非笔试的成绩评定方式对任课教师的要求也提高了，我们教师团队还规定了详细的教师工作守则。首先要求教师认真细致地阅读学生的实验报告，给出报告得分，并准备口试时提问的问题，得分和问题都要在实验报告的首页做好记录。询问每个同学的问题都不能重复，上机演示和口试环节都是公开的。问题可以是设计不合理的思路，或是阐述不清的步骤等，教师要注意掌握问题的数量，尽量做到均衡。上机演示时，学生经常因为紧张而漏掉部分功能的演示，因此，教师要跟学生加强沟通。口试时，根据学生的状态，可以给予适当启发，但要在成绩评定上做出相应调整。经过多年的摸索，我们将上机演示按照实验报告成绩的倒序方式进行，这样有利于在口试过程中由浅入深，逐渐加深问题的难度，有效避免重复。教师评价时应严格缜密，让学生正确认识自己的设计水平，对课程成绩的认定跟老师达成一致。
经过教学团队的不懈努力，“模式识别”专业的“人工智能”课程建设在教学内容、教学方法、教材选用、考核方式等方面的研究都取得了一些成绩，教学实践表明教改措施已见成效，教学质量有了明显提高。
参考文献：
[1]刘丽珏，陈白帆，王勇，余伶俐，蔡自兴.精益求精建设人工智能精品课程[J].计算机教育，2009，（17）：69-71.
第5篇：人工智能与课堂范文
关键词：专业特色教育;教学改革;创新型人才;机器人课程教学;大学教育
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）36-0093-02
特色课程作为大学高年级的专业综合型、知识拓展型课程，这种课程通常涉及到多门大学专业基础课程的知识，具有交叉性、跨学科，虽然比普通课程难度大，但是好处同样也多，非常有利于学生进行毕业设计和将来增加就业机会[1]，所以一直受到学生们的欢迎。本文以机器人技术基础为例，谈谈如何有效地开展好专业特色课，使这种课既能做到与时俱进地不断引入各种新发展技术，又可以作为大学生创新实践或科技比赛的支持课程[2]。
机器人技术基础本来是机械电子工程专业的专业必修课和机械自动化专业的专业选修课，但是这门课同时也可以作为其他各类学科的一门知识拓展型课程[3]。通过这门课程的学习，学生能够熟悉、使用、研究和设计机器人，为从事机器人工程领域的工作奠定基础。该课程需要学习的内容包括机器人学必要的基础知识、各种类型的机器人部件、各个子系统、各种传感器和机器人应用和理论方面的基本知识。具体来说，机械方面，主要包括机器人本体的机械结构、机械运动学，诸如典型的机械构成、常见的机械组成等;动力与驱动方面，包括电磁、液压电机，以及各类微型或特异形式的驱动方式，如记忆金属、超生波点击等;控制方面，则包括控制系统、微处理器的应用、多种多样的传感器等，如视觉传感器、仿生的触觉传感器等;运动控制方面则包括位姿分析、轨迹计算，如轨迹预测与优化、正向或逆向运动学等;最后还涉及到人工智能，即机械人如果进行逻辑分析、决策判断，如进行语言语义分析、静态或动态的视觉图像分析等。该课程有很强的交叉性，跨多个学科，对学生的基础知识要求也比较高，如机械设计、电子电路、传感器、高等数学、计算机编程能力等，正因为如此，该课程总是作为本科高年级学生或者研究生阶段的专业课程来开设。
在教学过程中我们发现，由于电影电视中对各种机器人的宣传激发了青少年对机器人的兴趣，人们通常认为的机器人或许就像他们从电影、电视里看到的那样，这些都让大学生对该课程的期望比较高。但是作为一门专业课程，又不能太过于娱乐化，因此，课程内容的组织成了首先要解决的问题。机器人课程的教材目前主要有高等教育出版社的《机器人学》，主编为刘极峰;另一本是清华大学出版社的《机器人技术及其应用》，主编为朱世强;还有一本是郭洪红编著的《工业机器人技术》，由西安电子科技大学出版社出版。这三本教材主要教学内容都围绕工业机器人，大概可分为三个部分的教学内容：动力学与控制、传感器、机械结构，机器人学则更加注重机器人控制理论的分析和计算。这三本教材我们都使用过，但是教学效果一直不太理想，主要是因为学生的兴趣要超过我们的教学内容。作为全校公开课，课堂内既有来自理工科专业的学生，也有来自管理学院和艺术学院工业设计系的学生。特别是我们经常遇到一些正在进行跟机器人技术相关的各种创新或者竞赛项目的学生，他们遇到的一些问题，在课堂内无法解决，这让他们比较失望，影响了这门课程的教学效果。对于这样一门面向全校所有专业、不同背景的学生的课程，同时又是一门应用性非常强的课程，如何调整课程内容，使之真正成为学生们希望和期待的那样，也就是说从学习中找到自己探求问题的答案，则成为我们要首先要解决的问题。直到我们发现一门由郭洪红编著的《竞赛机器人设计与实践》，由科学出版社出版，才终于找到了解决办法。
对于以前的教学方案，我们进行了大幅修改。首先是教学内容，从单一教材发展为多本教材，并添加了跟当前技术发展相匹配的内容，如军事机器人、无人飞机、人工智能等;其次是从知识性灌输向实践教学转变，即以项目为目标，确定教学方向;最后是实验课程的变化，以前是设置堂内小实验，现在则是综合性、制作性实验。下面详细介绍一下我们的做法。
现有的三本机器人技术课本，都是针对工业生产型机器人，主要偏重于机械和控制两方面，比如这三本教材都着重介绍了传感器、运动姿态和轨迹规划。人类文明的终极产物就是人造人，机器人，或者生化人。人类对于机器人的恐惧和迷恋，从1927年电影中出现的第一个机器人Maria诞生以来，其实有着长达一个多世纪的时间。全世界的电影人孜孜不倦的将一个又一个经典的机器人形象展现在了大众的面前，学生们对机器人的映像，除了一些展会，就是来自于电影电视，如长兴不衰的《星球大战》、经典的《终结者》，还有《异形》中的生化机器人神父，等等。对于更多的比如生化机器人、人工智能方面则没有涉及。课堂不能与实际脱离，我们在课堂内专门增加了针对生化机器人、仿生机器人相关的人造器官、人机结合方面知识。另一点就是关于人工智能（ArtificialIntelligence：AI），它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，也是机器人发展最重要的一个环节。人工智能企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。从AI诞生以来，由于理论和计算机技术的限制，一直没有什么起色。但是近几年来，基于深度神经网络的学习方兴未艾，以前的多层神经网络的问题容易陷入局部极值点，如果训练样本足够充分覆盖未来的样本，那么学到的多层权重可以很好的用来预测新的测试样本，新的研究成果也促使我们在课堂上添加了相关内容。在课程结束前，我们还针对有关机器人是否替代人类以及机器人对人是否有害等哲学方面的问题，开辟了一堂讨论课，激发了同学们对未来的思考。
培养大学生的创新素质是高等学校的一项重要使命，课堂教学也要紧扣这个要求，围绕着如何激发学生的创造力和创新能力展开。以项目为导向是我们进行教学改革的第二项内容。以前我们的教学都是按照知识结构来设计教学大纲，这样的教学类似于传统的“填鸭式”教学，学生的接受意愿不高，教学效果不理想。而近些年来，高校开始重视大学生的素质教育，出现了各种创新项目和创新大赛，在很多大学生类的科技竞赛中，有很多跟机器人相关，比如机器人足球比赛、机器击、防爆灭火救灾机器人比赛等[4]。每年都有很多学生为比赛才报名参加机器人课程的学习。这些新的情况也启发了我们对课程进行相应的调整，将本来比较刻板的单向教学变成有针对性的教学。孔子曾经说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”可见他特别强调兴趣的重要作用。于是我们将原来的教学结构打破，设置了几个比赛类的制造项目，将机器人知识穿插在项目实施中，让学生们带着问题来学习。兴趣是最好的教师，是感情的体现，是学生学习的内在感情驱动。在学生们完成项目的过程中，兴趣让学生对我们课内介绍的知识，能自觉地、主动地、竭尽全力去观察、思考、探究，这样最大限度地发挥学生的主观能动性，容易在学习中产生新的联想，而不同的项目，让他们能够进行知识的移植，做出新的比较，综合出新的成果，进而也更加能培养和促进学生的创新能力。
最后是关于实验课程的改革，以前是设置堂内小实验，比如机器人传感器实验，学生在1个小时内，进行图像抓拍，或者进行超声波障碍物检测。该实验由于时间短、实验内容简单，并不能激发学生们对课程的深入理解。现在我们有了以项目为导向的教学，实验内容改成具有综合性、制作性的实验，每个项目通过在课堂内的辅导，学生在课外进行制作[5]。小制作需要一定的费用，我们将学生们分组，每组学生共同分担，由于每个制作的费用不到两千元，主要部件可以借用学校实验室配件，最后每个学生承担的费用不到一百元。有的学生有大学生创新项目费的支持，可以制作出更加复杂和精美的作品。这样的制作项目，学生既可以跟课堂内容结合，又能跟创新项目结合，激发了学生的求知欲。以前课堂内只有教师讲授，现在的课堂内学生的参与性非常高，常常为了一个问题，大家群策群力，讨论非常活跃，带来了非常好的教学效果。
今天的高校，应该为打造更加全面的新世纪创新型人才培养的体系而改革。通过对专业特色课改革的实践，我们不仅帮助了大学生拓展了知识面，而且增加了锻炼其运用知识分析、解决问题的能力，更加注重培养他们的创新能力。
参考文献：
[1]邵友竹.浅议大学专业课教学的特点[J].辽宁高等教育研究，1988，（6）.
[2]张峰，孙娟.提高大学专业课程教学效果的措施[J].文教资料，2010，（1）：213-215.
[3]王旭仁，姚叶鹏，刘丽珍.机器人课程建设探索和思考[J].计算机教育，2011，（15）：89-91.
第6篇：人工智能与课堂范文
人文情怀对教学的涵养
1.求真精神给予了学生观察世界的全新视角
求真精神对教学的涵养主要包括批判精神、计算思维和逻辑思维的培养。批判并不意味着坏，也并不意味着批评；相反，它意味着看到更远处。批判让学生学会质疑和思考。而计算思维是信息技术学科的核心素养。周以真教授指出，“计算思维是人们分析问题、研制解决问题方案，并将此方案信息化的一种解决问题的能力”。随着智能社会的到来，每位学生都应拥有将所要解决问题的方案信息化的能力，这样才能与未来的社会无缝对接。同时，求真教学思想对学生逻辑思维的培养有着无可比拟的优势，因为算法蕴含的逻辑思维培养浑然天成，学生们通过程序设计的学习，通过参与机器人活动，就能习得终身受益的思维方式与解决问题的方法，这对生活在生活与数字技术共存相生、虚拟空间与现实生活并行不悖的环境中的学生而言意义重大。求真的信息技术教学终将让学生们能在数字时代保持理性头脑、拥有创造未来世界的能力。
2.向善精神给予了学生价值观的引领
向善精神对教学的涵养主要表现在对学生价值观的引领上。信息技术是一把双刃剑，用得好能造福人类，用不好能灭绝人类。最近霍金、比尔・盖茨等人都在担忧机器人对人类的威胁，因为在并不遥远的未来，超人工智能的机器人或将不受人类控制，如果最先实现超人工智能机器人技术的人有着邪恶的价值观，那么人类将可能陷入灭绝的深渊，而如果实现超人工智能机器人技术的人有着为人类造福的价值观，那么人类将得到永生。这些可能实现超人工智能机器人技术的人今天也许就坐在我们的课堂中，如果我未能给予学生的情怀赋予涵养和牵引，那么，技术这把双刃剑终将伤害我们自己。
3.臻美精神给予了学生欣赏美、设计美和创造美的启迪
臻美教学思想对教学的涵养主要包括审美、设计与创造的浸染。臻美习惯的培养将使学生不断超越自己、积极面对人生。职业生涯规划师古典认为，未来孩子的培养方向是从强到美，“美”的情感终将感染和引领孩子们成长为有着自由的超越精神和积极的理想追求的人。臻美的教师会主动选择美的范例、提供美的素材、设计美的任务、展示美的作品、进行美的评价。在美好的信息技术课堂上，学生的审美能力自然得到培养，表达美的意愿必然会增强，美的创造水到渠成，同时，受益的还有设计思维和创造思维的培养。
综上所述，人文情怀涵养下的信息技术教学就是要在教学技术的同时，促进学生真、善、美全面发展，使学生成长为富有人文底蕴又兼具科学精神的勇于实践创新的人。
人文情怀涵养下学生创新思维的培养
创新思维是指以新颖独创的方法解决问题的思维过程，通过这种思维能突破常规思维的界限，以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果。由此可知，天马行空的妄想不是创新思维；有价值的创新思维，必须是“生之有根，长之靠谱”，既与众不同，又具有社会意义。
如何在教学中培养学生的创新思维，心理学研究提供了三种思路：一是在教学中注重一些与创造力相关的思维方式和行为倾向；二是在课程设置和教学上为学生创造空间，鼓励他们根据自己的特长和兴趣对现实、知识和意义进行独特的建构（其最终目的是希望从个体知识结构兴趣点的发展独特性中产生思维内容的新质）；三是通过参与特定领域共同体的创造实践活动，培养与之相关的习惯、性向、知识，从而形成专长，并跃升到创造新的理念、方法和产品的新水平。本课题研究中所运用的培养学生创新思维的方法与策略，思路源自上述三个方向。
1.教学指向现实世界的实际需求，激发学生的学习兴趣，为创新思维奠基
这一策略围绕解决真实问题的学习，目标是在解决问题的实践应用中建构知识，提高技能，培养创造能力和倾向。“问题”的选择直接映射出教师的教育情怀，那些关注学生情感、希望为学生未来打下基础的教师所选择的“问题”一定是开放的、学生感兴趣并乐于去探究和表达的，并且学生在探究和表达的过程中能获得新知，掌握解决问题的方法，增强学习、迁移的能力。例如，在教学多媒体信息的加工时，教材所推荐的载体是PPT，学生在学习过程中普遍学习兴趣不大，究其原因，是教师选择的“问题”太简单，诸如用PPT制作新年贺卡、制作个人简介等，这类“问题”学生均能完成，完成之后学生没有成就感，也未能实现能力的迁移。如何突破这一教学瓶颈？笔者为信息技术教师支的招是用PPT讲属于自己的故事。“讲自己的故事”因其开放、独一无二、有意愿讲好故事才能够打动学生，学习因而成了对学生自发的需求。其背后的教学思想还包括对学生“设计感”和“故事力”的培养以及学生学会“讲自己的故事”之后的学习迁移能力的培养。
著名未来学家、趋势专家丹尼尔・平克在其《全新思维――决胜未来的6大能力》一书中提出未来属于那些拥有与众不同思维的人，唯有拥有右脑时代的6大全新思维能力――设计感、娱乐感、意义感、故事力、交响力、共情力，才能决胜于未来。如何让学生在有限的教学时间里讲好自己的故事？这里涵盖三方面的教学智慧：一是通过课前写好故事脚本节省课堂构思的时间；二是通过写脚本培养学生的设计思维；三是通过写脚本培养学生面对问题系统思考的能力和习惯。而设计思维和系统思考能力的培养又是学生今后继续拓展知识、灵活应用知识即学习迁移的最佳培养时机。
2.教学贯穿美的指引，以美启迪心灵，感性思考力为创新思维助力
目前，培养学生的逻辑能力及类似计算机般的能力仍然重要，但教育的目标不应该停留于此，我们必须引导学生做好准备，迎向概念时代。丹尼尔强调“概念时代拥有全然不同的思维模式和全新的生活方式，更加重视‘高概念’和‘高感性’能力。高概念能力包括创造艺术美感和情感美，辨析各种模式，发现各种机会，创造令人满意的故事，以及将看似无关的观点组合成某种新观点”。
那么，如何培养学生感性的思考力？笔者开展了审美、发现美、表达美、创造美，将美的培养贯穿始终的教学试验。于是，范例美、任务美、评价美成了课堂的主旋律，学生在美的浸润与启迪下，审美能力得到提升，发现美、表达美成了自觉行为，作品所传递出来的创意和美好让人感动。
3.教学张扬个性，以创意为评价核心，点燃创新思维
越是个性化的教育，越有可能培养出有独特知识结构、有鲜明特长和兴趣的学生。创新思维本质上是拓展的、开放的、个性化的，因此，标准化的教学或不以学生为中心的教学都无法培养出富有创新思维的学生。在未来社会，创新思维产品个性化是制胜的法宝，我们有必要将个性化的培养放在首位。那么，信息技术课堂应如何遵循学生的个性来开展教学呢？首先，教学充分考虑学生的能力、兴趣和学习风格；其次，教学重视学生个性化选择问题的机会、问题与个人的相关程度，以及帮助学生将所选问题个性化的策略；再次，教师协助学生应用知识技能来实现学生的意义构建。这样的教学，学生的个性方能得到最大程度的张扬，学生的创新思维才能得到点燃，学生的作品才会个性丰满、灵气袭人。
4.教学关注科学精神的培养，科学精神与人文情怀相依，思维常新
第7篇：人工智能与课堂范文
关键词：智能制造；通识能力；工匠精神；创新思维
工业4.0时代，智能制造的新技术、新业态、新产业下新岗位的方式、内容、方法、工具都发生了巨大变化，智能制造不再针对某个领域、某个专业，而是覆盖了各个产业，贯穿于产品、制造、服务全生命周期各个环节。高等职业教育中，人才培养与经济增长、产业结构升级之间存在着“引领和适应”的对应关系［1］，职业教育培养的学生都必须了解国家的战略布局，明白智能制造无处不在，要有家国情怀，主动将自己的职业生涯规划融入国家的发展战略，服务国家智能制造产业发展。
一、智能制造技术技能人才培养的机遇与挑战
（一）国家战略加速产业转型，提出人才培养新需求
国家“十四五规划”指出，要实现制造强国、推动产业链现代化；《成渝地区双城经济圈建设规划纲要》提出要打造“全球电子信息高端研发制造基地”；成都市《智能制造三年行动计划（2021—2023年）》提出，“加快构建智能制造生态体系建设”。智能化成为电子信息制造业快速转型发展的必然趋势，大力建设数字化车间和智能工厂，促进电子信息制造业快速转型发展，实现生产过程智能化、数控化，亟需具备设计数字化、生产自动化、管理现代化等多种技术技能复合的人才支撑。
（二）智能制造多种技术融合，提出人才培养新标准
2021年新职业“智能制造工程技术人员”国家职业标准和智能制造领域人才需求报告指出，现代企业生产过程中，数控加工、工业机器人等智能生产装备通过信息技术有机连接，通过各类物联网感知技术收集生产过程中各种数据，通过工业软件系统在线进行数据处理分析，实现智能化生产，该领域预计到2025年达到450万人的人才缺口，其中机械行业技术技能人才需求总量将达到377.6万［2］，高职学历的需求总量预计达149.08万，占比39.48%。智能制造领域的新岗位，需要大量能将软件应用、数控加工、机器人技术、物联网技术等多技术技能融合的产业工人。这对专业升级发展、数字化改造提出了新标准，亟须加快推进人才培养模式改革。
（三）职业教育融合创新发展，提出人才培养新任务
为落实《国家职业教育改革实施方案》，教育部、四川省政府《关于推进成都公园城市示范区职业教育融合创新发展的意见》提出，推动纵向贯通、横向融通的“全生命周期”职业学校教育和培训体系建设，打造“四园同构”的产教城融合园区和“中国匠谷”等高地。作为拥有技师学院的在蓉高职院校，实施高职与技师融通发展、促进现代职业教育体系加快构建成为学校的责任，需创新人才培养模式，服务成都市电子信息制造业园区和企业发展，培养新时代高素质技术技能智能制造产业工匠。
二、智能制造对技能人才通识能力提出的新要求
工业4.0时代，智能化赋能知识经济，劳动者仅凭一技难以适应产业发展，这就倒逼职业教育由“唯技而教”的专才教育走向通识教育和终身学习。通识教育，亦称之为通识能力，于20世纪80年代自美国引入，结合中国文化对“通”和“识”的解释，被翻译为“通识教育”，是指一种在不同学科领域、不同行业中能够共通的普遍知识和基础能力，包括语言表达能力、自学能力、适应能力、道德关怀能力、沟通协调能力、创新创意能力、理论到实践的能力等。哈佛大学的通识教育对全球的教育改革都有着重要影响，其教育的四大目标之一就是：教育学生如何成为社会一员，享受公民权利，履行公民义务，承担对地方、对国家、对世界以及对自己的责任。在智能制造时代，要通过通识教育培养出职业院校学生以下通用能力。
（一）追求卓越的大国工匠精神
一流的制造需要一流的技术，一流的技术则需要一流的精神，中国从“制造大国”走向“制造强国”，从资源禀赋优势走向创新制造优势，迫切需要坚持如一的品质，坚忍不拔、精益求精、追求完美和极致的工匠精神［3］。制造业文化就是工匠文化，只有对事业具有高忠诚度，才能全身心投入，秉持严谨的职业操守、崇高的职业品质，培养敬业、专注、精益、坚持的价值取向和行为表现，才能在制造质量和制造水平上取得持续不断的进展。
（二）创新精神和创造思维
智能制造是对传统制造的全方位提升，更是新技术、新思维、新概念、新模式不断涌现、广泛应用的典型业态，创新精神和创造思维要贯穿于智能制造全过程［4］。创新精神是推动工业制造突破传统模式、改变生产生活方式的重要精神，要求学生勇于挑战固有框架，不断追求新思维、新事物、新理念、新方法，探索新的规律，获取新的成功。创新思维是打破惯常思维、求新求异的独特思维，是人类创造性的获得灵魂和核心，是人的创造力迸发的源泉。
（三）多元的人文素养
在智能制造、人工智能的未来发展中，人机工程、柔性制造、仿生制造、个性定制等一系列多元化、复合型、综合化的制造发展，必将与社会学、经济学、文学、哲学、美学等人文社科发生更加紧密和广泛的联系与交叉。智能制造人才的人文素养也将成为面向未来发展的一种必备素养，在人工智能等新技术发展中将发挥重要作用。
三、成都工贸职业技术学院在智能制造人才培养方面的探索与实践
为服务成都建设“中国制造2025”试点示范城市、全国重要的先进制造业中心，成都工贸职业技术学院自觉担负起支撑地方高端制造业高质量发展的责任，全力打造“智能制造专业群”，推广智能制造的“大众教育”，培养学生跨领域、跨学科、跨专业的综合能力，为建设全面体现新发展理念的国家中心城市提供高素质技术技能人才支撑。
（一）瞄准人才需求，科学定位培养岗位
对接成都电子信息制造业网、智、软、端、屏、芯六个领域中的智能终端，专业群确定了工艺设计、生产线规划、过程实施、监测反馈四个智造链主要环节，其拥有工艺设计和优化、智能产线安装和调试、智能设备操作调试与编程等十个典型工作岗位。基于岗位数字化、智能化要求，对十个典型工作岗位核心能力进行分析，构建产品数字化设计、智能产线设计与调试、智能生产设备系统集成与运维、智能生产数据监测与反馈四个岗位群，这些岗位群需要多个专业交叉融合培养，满足复合型学生就业需求。学校将人才培养定位为坚持立德树人，培养具有劳动精神、工匠精神、创新精神，掌握产品数字化软件设计、柔性制造单元调试、高档数控设备操作、工业机器人柔性集成、生产数据分析等先进技术技能，具备智能化、数字化融合意识的新时代高素质技术技能智能制造产业工匠。
（二）立足核心素养，打造培养“工匠素质”的课程体系
一是加强通识课程的德育素养、信息素养、创新素养和人文素养的培养，将工匠精神教育融入思政课程教学。增设职教模块理论，形成有利于厚植工匠精神的思政教学体系，将工匠精神融入社会主义核心价值观、天府文化、中华优秀文化、社会主义先进文化的教育之中［5］。二是以融合的思想重构专业课程。对接新职业标准和相关“1+X”证书职业标准，以项目为载体，以问题为导向，在课程中挖掘知识、探究知识，提高解决实际问题的能力。知识有三大来源：基础理论层面、应用研发层面和实践性层面，制造行业的工艺和技术的创新发现只能通过“干中学”而习得。实践出真知，实践才是创新的唯一途径，因此要引导学生注重实践。三是开设“智能文明”“人工智能与信息社会”等公共选修课程，提高学生智能化素养，引导学生明白创新来源于制造一线，制造工厂本身就是一所“创新大学”，塑造学生人文情怀，增强对智能化产业的柔性适应力。
（三）深化产教融合，实现核心能力培养
学校深化产教融合，按照职业工种等级标准整合原有实训室，建设数控车、数控铣、PLC编程、现代信息技术、工业机器人等通用技能实训室，服务智造链四个环节通用能力、基础能力和双创基本技能培养。学校采取引企入校、校入园企等方式，依据理虚实一体化建设原则，重组、新建产品数字化设计、数控智能加工、数字工厂仿真训练等实训室，提质建设智能制造生产性实训基地、西门子数字化工厂虚拟仿真实训基地。基地重点支撑专业群核心能力课程、拓展能力课程和双创能力课程的实施，以及专业群核心工种的职业资格高级—技师和“1+X”证书中级—高级认证考核。实训基地向群内外学生开放，采取学分认证置换方式，开展兴趣培养、第二课堂学习、专业社团活动、技能竞赛等，引导学生建立研发—生产—营销的全生命链、系统化思维模式。
（四）打造工匠学院，服务工匠人才发展
成都工贸职业技术学院与成都市总工会整合双方优势资源，共同筹建“成都工匠学院”，探索产教融合、校企合作运行新机制。“成都工匠学院”聚集“成都工匠”优质资源，全力打造技能人才培育、现代产业发展精准服务、工匠人才社会价值实现的三大平台。依托“成都工匠学院”组建智能制造职业教育集团（联盟）、建设产业学院，打造生产性实训基地，实现资源共建共享。重点开展选育“工匠之师”，实施“匠中育师”计划；开展项目化、实战化“师带徒”，实施“以匠育工”计划；开展技能人才培训，实施“滴灌援企”计划，培养适应和引领现代产业发展的高素质应用型、复合型、创新型人才。制造是本体，智能是灵魂。在智能制造背景下，职业教育对高素质技术技能人才的培养应多关注工匠精神养成、创新驱动以及人文素养，激发学生创新思维，让学生实现全面而自由的发展、成为具有创新精神和综合竞争力的社会变革参与者。
参考文献：
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第8篇：人工智能与课堂范文
[关键词]未来课堂；智慧学习环境；智能学习空间；设计
[中图分类号]G420 [文献标识码]A [文章编号]672-0008（2012）05-0042-08
一、引言
以计算机、通信、人工智能等为标志的信息技术快速发展及在教育教学领域的应用，使得我们传统的课堂也渐渐从普通教室转变为技术增强教室（Technology Enhanced Class-room）从单一技术的教室应用转变为泛技术的教学环境。这既是科学技术发展的必然结果，也是社会发展对技术教育教学应用的应然要求。正如美国前副总统阿尔·戈尔所说：“美国的每一个孩子都应当接受21世纪的教育，都应当使用21世纪的技术。”当今。我们所面临的学习者被称为是网络一代/数字后代（Digital Generation/Digital Natives），这一代的学习者正以与他们的父母截然不同的方式学习、玩乐、沟通、工作以及创造社群，他们利用网络，毫不费力地突破了地域和时间的限制，利用指尖横跨世界。他们崇尚自由和选择权，追求个性化，喜欢交谈、讨厌说教、天生就善于协作，他们会仔细监督你和你的组织，坚持做正直的人，就算是在上班或是上学。他们也想过得有趣些。速度才是生活的常态，创新就是生活的一部分。时代的发展要求我们培养出富有创造力和创新精神的学习者。课堂是教学的主阵地，理想的课堂应是互动的，知性灵动的天地。这些都需要我们改变现有的课堂的物理架构和教学样式。
从技术教育应用的历史来看，教育技术的发展史其实就是技术发展及其在教育教学领域应用的历史。技术的层出不穷，改变了信息的呈现、传输和存储，也改变了人类对于信息的获取和处理方式，但技术的不断推陈出新，同时也给教学者和学习者带来了很大的挑战，他们需要不断地去熟悉这些新技术，并将这些技术有效地应用于教与学的过程。幸运的是，随着社会对人的关注，技术也越来越智能化，从过去以技术为中心转向以人为中心，使人可以从繁杂的技术操作中解放出来，实现与技术、资源最为自然、和谐的交互，将自己的注意力集中于学习过程。借用环境行为学、社会学等学科的观点，“人塑造了环境，环境也塑造了人”。提高课堂主体对自身及其所处教与学环境的认识，建立和谐的人与环境之间的关系，是未来课堂研究的一个重要主题。
目前。国内外关于未来课堂（教室）研究已经引起了各国政府、全球知名企业、高等学校、科研院所以及中小学校等机构的关注，未来课堂设计与应用已经成为了教育技术学研究的一个新领域。
二、未来课堂的特性及教与学的特点
（一）未来课堂的概念界定及特性
关于未来课堂的界定，国内外的文献中目前尚无统一的论述，对于未来课堂，从名称上有“未来教室”和“未来课堂”两大类。
Clayton M.Christensen.Michael B.Horn and Curtis W.Johnson在“Disrupting Class”一书中指出，未来课堂是一个集成了技术与软件。提供给学生一些替代方法和选择以达到规定的目标的课堂。它们鼓励形成一个让学生一起工作计划，分享经验和教训和进行概念化的学习，而不是单纯记忆一些信息的环境。
美国的《每日论坛》报在其“Classroom of the Future，Here，Now”一文中指出，未来的课堂是一个学习环境，采用创新的教育活动，从课堂管理到教学的所有方面提高对技术的使用。它能使教学者和学习者成为优越的学习环境的一部分。
台湾的陈曼萃认为，未来教室是指这样一种教室环境，教学上，希望由过去单向的讲授教学。转变成为师生互动的学习模式，引发及提高学生的学习兴趣，并进而启发学生的创意与思考：同时。让学生有更大的自由可以依自己的喜好选择学习及进行探索的方式，以多元的管道汲取知识。包括使用各类的硬件载具，如计算机、学习机、电视、手机、电子书等。
台湾的赖阿福认为，未来教室可定义为一个高度信息化、互动性强、整合性佳的教学与学习环境，适合进行信息融入教学、数字学习，教师可运用多元教学策略在讲授、评量、诊断、互动、讨论、探究等教学过程中，除了能强化教学效能及学习成效外，亦能提升学习者的关键能力（包含问题解决、创意思考、批判思考、沟通表达、信息应用等能力）。
台湾资策会在“2009年的数位典藏与学习之产业发展与推动”计划中提出，未来教室为将新兴的数位教学终端设备与数位内容进行整合，辅以适当的教学模式与方法，发挥Ac-tive Learning（主动学习）的成效，培养学生高层次能力的教育体系与环境。未来教室即是将科技工具运用在教学上，且强调团体的交互式教学。并以学习者为中心设计教材，创造出协同合作之虚实整合学习环境。
台湾的《启动学习革命》一书中认为，“未来教室=无所不在的学习环境+电子书包+随意教室+远距实验室+高互动教室+相连教室”。在未来教室里，无处不可以学习，还可以跨班际、校际甚至国际进行交流。
未来教室是指将高新技术融入教育，创造全新的互动教育环境。未来教室的目标能力是培养学生的分析力、创新力，教学方式是多向的，以学生为中心进行学习，学生能够进行主动、探索性学习。
未来教室是一个集多媒体教室、计算机教室、微格教室、校园电视台等多种环境为一体的新形式教学环境，其中使用了包括电子白板、数字笔、电视（显示）墙、无线网络、数字摄像在内的多种技术，让学生充分体验到计算机技术发展所带来的便利。体验到利用新技术进行学习盼快乐。
未来教室便是利用先进的新一代信息科技，改变传统学校教室的学习环境，建立师生间双向互动的教育学习模式，不但能刺激学生学习动机与创新、探究之精神。更让教师能够丰富教材内容以及轻松教学。未来教室应该是一个广义的概念，包括教师的教学工具、学生的学习环境等。
英特尔全球教育总监Brian Gonzalez认为，未来的课堂是“颠倒的课堂”。是指教育者赋予学生更多的自由。把知识传授的过程放在教室外，让大家选择最适合自己的方式接受新知识；而把知识内化的过程放在教室内，以便同学之间、同学和老师之间有更多的沟通和交流。
王珠珠认为，未来教室是一个以学生为中心的教学的、鼓励学生多方面的进步的，是一个能够展现、呈现或者使用、分享或者多媒体的，应该是能够合作研究，能够便于信息交流的，应该是批判性思考，并且能够主动的计划和行动的这样一个真实和虚拟环境的整合的这样一个环境，或者叫结合的一个环境。
宋卫华认为，未来教室是一种利用电子白板技术、投影技术、智能空间技术、无线射频技术、物联网技术等手段，在现代创新教育理念的指导下，构建出以培养学生21世纪创新技能为目的，以互动为核心，能够激发学生学习兴趣，促进学生协作、探究学习的一种教室环境。
杨宗凯教授认为，未来的教室一定是云端教室，包括电子课本、电子课桌、电子书包、电子白板等，在资源方面，由模拟媒体到数字媒体，再到网络媒体，资源最终都在教育云上，内容达到极大丰富，从而满足个性化的学习。
通过对上述定义进行分析，可以看出，目前，已有对未来课堂（教室）的界定一个共有的趋势是关注于利用新兴的技术创建一个教与学的环境，促进学习者的学习和相关技能的培养。综合以上学者对未来课堂（教室）的概念界定研究，本文认为，未来课堂（Future Classroom/Classroom of the Future）是相对于传统和现代课堂而言的，是以人本主义、互动、环境心理学等相关理论和智能空间、云计算、人体工学等技术的支持下，以互动为核心，以充分发挥课堂组成各要素（人、技术、资源、环境和方法等）的作用，实施教与学，以促进人的认知、技能和情感的学习与发展的教与学的环境与活动。
未来课堂的特性主要体现在未来课堂的人性化、混合性、开放性、智能性、交互性和生态性等方面。人性化主要体现在技术设计与应用上。更多地体现以人为本的精神：混合性则主要体现在未来课堂可以实现多种教与学活动的混合，正式学习和非正式学习结合，虚拟课堂和现实课堂的混合。不同交互类型的混合等：开放性主要体现在课堂教学组织形式的开放以及教学资源的开放：智能性则体现在未来课堂应是一个智能化的学习空间，具有自然便捷的交互接口，以支持教与学主体方便地获得未来课堂设备的服务：生态性则体现在未来课堂应是一种平等、和谐、开放的生态系统。
（二）未来课堂教与学的特点
未来课堂的教与学的过程是以学生为中心的、自主的、个性化的。在学习内容上，不管是哪个领域。都要学习批判性思维、复杂问题的解决、合作以及多媒体通讯等21世纪的专业知识与能力：从技术对学习的促进方式上看，作为以泛技术环境为特征的未来课堂，可以通过不同技术来支持不同类型的学习，多媒体的呈现形式、网络资源和网络社群可以为学生的学习创造机会：从学习的时间和场所上看，学生可以随时随地按需学习，技术为按需学习和全方位学习搭建了关键性的桥梁。使学习资源通过正式学习和非正式学习得以有效利用：从学习主体的广泛性角度看，未来课堂则是提供了灵活的信息呈现方式、学生知识表征方式和活动参与方式，体现为所有课堂教与学主体提供服务。使所有人都能够得到合适和有效地支持。
三、未来课堂：智慧学习环境
智慧学习环境目前也已开始受到教育技术学界研究者的关注，《开放教育研究》杂志从2012年开始开辟“智能学习环境”专栏，北京师范大学教育学部知识工程研究中心和加拿大Athabasca（阿萨巴斯卡）大学计算机和信息系统学院也联合主办了“北京师范大学一阿萨巴斯卡大学首届“智慧学习环境国际研讨会”。
智慧学习环境是数字学习环境的高端形态，是社会信息化背景下学生对学习环境发展的诉求，也是有效促进学习与教学方式变革的支撑条件。智慧学习环境的目标是使得学习场所能够感知学习情景，识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习。
智能空间（smart Space）是智慧学习环境的一种实体形式，也是智慧学习环境实现的基础，是嵌入了计算、信息设备和多模态的传感装置的工作或生活空间，具有自然便捷的交互接口。以支持人们方便地获得计算机系统的服务。智能空间作为信息时代的产物是具有动态、主动、可思维、开放、多变等特性的建筑空间。
参照NIST（美国国家技术标准研究院）给出的智能空间具备的功能和为用户提供的服务标准，我们认为，作为智能空间的特定应用形式，未来课堂也应是一个智能学习空间，它应包括能识别和感知课堂主体以及他们的动作和目的，理解和预测这些主体在完成教与学任务过程中的需求：课堂主体能方便地与各种信息源（包括设备和数据）进行交互：他们所携带或使用的移动设备可以无缝地与未来课堂这一智能学习空间的基础设施进行交互：未来课堂能够提供丰富的信息显示：提供对发生在未来课堂中的经历的记录，以便在以后检索回放：支持未来课堂中多人的协同工作以及与远程用户的沉浸式的协同工作等。
智能学习空间还是一个富交互环境，在未来课堂这一智能学习空间中，大量的计算设备、多模态交互技术模块、情景感知（Context Awareness）模块被嵌入并隐藏在实际的物理环境中这些模块互相协作并能主动为用户提供服务，使得智能空间拥有立体、连续的交互通道。按照智能空间发展的这三个阶段，从独立的智能空间一开放的智能空间一智能社区的演变。不同的智能学习空间之间也应该能够自发地发生交互。当一个空间的资源无法满足用户的需要时。智能空间应该根据用户的要求向临近的空间发出请求来完成用户的任务。
目前，国内外对智能学习空间的研究主要集中于有关智能教室的研究，笔者曾在智能教室的研究现状与未来展望一文中。对智能教室研究的国内外现状进行了系统的综述。目前如清华大学的Smart Classroom，Dell公司的intelligentclassroom，卓越电子的智能教室等。
也有学者从各自角度提出了关于智慧（能）学习环境的构想。钟国祥等提出，智能学习环境是从建构主义学习理论、混合学习理论、现代教学理论出发，以学习者学习为中心，由相匹配的设备、工具、技术、媒体、教材、教师、同学等构成的一个智能性、开放式、集成化的数字虚拟现实学习空间，认为其既支持学习者学习的自主建构，又提供适时的学习指导。马来西亚学者Chin认为，“智慧学习环境是一个以信息通信技术的应用为基础、以学习者为中心的且具备以下特征的环境：可以适应学习者不同的学习风格和学习能力：可以为学习者终身学习提供支持；为学习者的发展提供支持。黄荣怀等人认为，智慧学习环境是一种能感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。
在这些现有的项目中，尽管各个项目关注点会有差异，但是其核心思想是一致的，就是技术整合于教室及教学活动，为课堂教与学活动的顺利开展，及为学习者提供良好的个性化学习支持，注重学习者创新能力及创新精神的培养提供@技术、环境、人、资源各主体相互协调的智能学习空间。
在未来课堂研究方面，笔者曾利用质性研究法和文献研究法，对目前网络上公开的44篇中小学生所写的关于未来教室（课堂）的作文利用质性分析软件Nviv08.0软件进行了内容分析。提炼出当前中小学生对于未来课堂的想象与期望。基于作文内容分析建立的未来教室特点模型，如图1所示。
从模型图中研究者可以发现，学生们对于未来教室（课堂）特点的认识，主要体现在智能的、高科技的、人性化的、灵活的、有趣的、自由调节的、使用便捷的、安全的、心情愉悦的、生态的、环保的、无尘的等概念中。
另外，笔者基于对于未来课堂的定位和特性、学生理想中的未来课堂和未来课堂的目标进行分析的基础上，还采用了专家意见征询法，对来自于教育学、教育技术学、计算机科学与技术、建筑学、心理学等领域20位专家，对于未来课堂的认识进行了意见征询，借此构建了未来课堂的模型，如图2所示。
从未来课堂模型中。可以看出。未来课堂的设计主要从课堂环境设计和课堂教与学的活动设计两方面入手。未来课堂要能促进学习者的学习与发展，应使学习者在未来课堂中能够实现快乐学习和高效学习。而要做到这一点，需要学习者在未来课堂中进入到一个积极的心流状态。从心流理论研究可以得出，要使学习者获得这种心流状态，需要从学习环境和活动两方面进行考虑。其中环境部分包括未来课堂的物理环境和学习支持平台。物理环境中，未来课堂给课堂主体提供了高交互的教与学设备。能够有效支持课堂主体对于学习资源的获取、处理和呈现。智能环境控制则给课堂主体提供了良好的外在环境，从光、温、声、背景音乐、空气质量等方面根据课堂的实时状态进行调节。创意空间布局则主要考虑给学习者提供更为人性化的桌椅设施，以及根据教与学活动的需要能够方便实施桌椅的组合，形成学习小组，以利于小组学习活动的开展。
未来课堂中教的活动、学的活动和评的活动都是基于未来课堂云学习支持系统来实施的，所有学习资源的提取及课堂教学过程中生成的资源均来源于或进入到可进化的学习资源库中。课后的活动是课中教与学活动的延续，教师可以利用课堂实录系统记录的视频和学习支持平台记录的教学生成性资源进行分析，反思自己在教学过程中的经验和不足之处，并撰写反思，与同行交流，也可利用学习支持平台对学生在作业过程中提出的问题进行辅导交流。学生在课后也需要对自己的学习过程进行反思，撰写反思日志，并利用交互学习终端完成系统根据自己的学习情况推送的个性化作业。
未来课堂学习支持系统是未来课堂模型的重要支持部分，主要可以基于泛在网络实现高互动教与学设备、智能环控设备的接入与控制，支持未来课堂教与学等活动的开展。教师、学生可以通过交互终端接入未来课堂学习支持系统，进行教与学的活动实施，教研员、学校管理者、教师同事、家长等也可以接入未来课堂学习支持系统，参与教与学的过程，了解学与教的情况。
可进化的学习资源库是未来课堂学习支持系统的重要支撑。因为在未来课堂教与学的过程中有许多新生成的资源，而且未来课堂中的学习需要有情境性、适应性的资源，需要为学习者进行个体学习时所需的个性化学习资源需求提供支持。根据不同的要求，提供随需应变的学习资源服务。在未来课堂中，学习者需要的不是泛泛的学习资源，而是需要应时的、与学习目标、教与学内容相关的、能够切合学习者所处当前语境的资源。可进化的学习资源优势便在于它解决了资源的应时性。使学习资源有了适应性的特点。由于在未来课堂中，随着课堂主体与资源的交互，不断有新的生成性学习资源产生，也就是说学习资源能在与课堂主体进行交互的过程中，吸收资源使用者的集体智慧得以不断进化，这样就使得原本传统的静态化、结构封闭、内容更新迟缓的学习资源需要转变为动态生成、持续进化发展、结构开放的学习资源。不断保留在使用和交互过程中产生的生成性信息作为资源进化的养料，体现资源进化和学习者知识建构的历史路径，满足资源自身生命进化的需求。未来课堂中学习者的学习过程不仅仅是学习者与学习资源的交互，更重要的是在参与学习的过程中，吸取教学者、其他学习同伴、远程学习者或专家等人的智慧，建立起学习者学习的社会认知网络，收获持续获取知识的“管道”。透过学习资源在学习者、教师等人之间建立起动态的联系，共享学习过程中的人际网络和社会认知网络，满足社会化学习的需求。
由上可见，未来课堂是一个智慧学习环境，智能性是未来课堂的重要特性之一，未来的课堂应是这样一个富有技术、充分体现技术、人和谐交互的智慧学习环境。这个环境的组成既包括未来课堂物化形态上所呈现的智能学习空间，同时还包括在这个空间中对课堂主体所进行活动的智慧性支持。在这个环境中，技术也已成为一个具备一定智能的主体，与其他主体能够进行良好的互动，共同促进未来课堂教与学效率的提高。
四、未来课堂的智慧性体现
基于泛技术环境的支持，未来课堂的目标是旨在构建一个自然、和谐互动的学习空间。促进学习者进行个体学习和社会化学习，进而促进学习者的发展，在空间设计上也应能够体现绿色、环保，从信息化设计到体验性设计。
未来课堂作为一个智慧学习环境。其智慧性主要体现技术层面、环境层面和资源和服务层面等方面。
（一）技术层面——应用大量的智能技术
未来课堂作为一个泛技术支持下的教学环境，应用了大量的智能技术，主要实现信息的记录、传输、编辑的智能化，主体之间交互的多元化、便捷化。如RFID技术、泛在网络技术。智能学习空间（Smart learning space）是嵌入了计算、信息设备和多模态的传感装置的教学与学习空间，具有自然便捷的交互接口，以支持课堂主体方便地获得计算机系统地服务。人们在未来课堂里的学习过程就是使用计算机系统的过程，也是人与计算机系统不间断的交互过程。在这个过程中，计算机不再只是一个被动地执行人的操作命令的一个信息处理工具。而是协作课堂主体完成教与学任务的帮手，是人的伙伴，交互的双方具有和谐一致的协作关系。这种交互中的和谐性主要体现在人们使用计算机系统的学习和操作负担将有效减少，交互完全是人们的一种自发的行为。自发（spontaneous）意味着无约束、非强制和无须学习，自发交互就是人们能够以第一类的自然数据（如语言、姿态和书写等）与计算机系统进行交互。
（二）环境层面——实现智能环境
未来课堂中应用了许多电子设备，要做到环境的智能化，需要使电子设备消失在用户环境中，因此。需要“虚拟设备”来支持课堂主体与消失了的电子器件间的自然交互。通过智能化、个性化和相互连接的系统和服务创造所需的环境和功能。以此提高人们利用环境学习的质量。
空间可以感知人的存在。根据不同的人，空间就会有不一样的改变。
智能环境控制系统主要基于RFID等的物联网技术对课堂内的光、电、声、温根据学习者学习的需要进行控制，可以根据课堂外的光照条件调节照明，季节气候的不同调节温度，根据课堂内的声场环境调节声音系统等。如图3所示。
环境必须能识别生活在其中的人，适应他们，并从他们的行为中学习，可能的话还要具有情感。在环境智能的世界里，由组网的智能设备组成的电子系统将集成到人们的环境中，并为人们提供随时随地所需的信息、通信、服务和娱乐等服务。设备还能进一步适应甚至预备人们的需要。环境智能将以完全不同于现在的手柄式或固定的电子盒的方式出现。这些新系统将自然地融合到周围的环境中，并可以产生更为自然和隐含的交互方式。
智能环境重要的技术特性主要包括嵌入式（Embeded）。许多组网设备被集成到环境中。环境感知（context Aware）系统能识别你和你所处的环境上下文，个性化（Personlized）系统能调整自身以满足你的需求，适应性（Adaptive）能发生变化以响应你。预备（Anticipatory）系统无需有意识的干涉便能提前准备好你所想要的。
（三）资源层面
未来课堂可以通过云资源支持平台、智能课堂实录系统和交互白板实现资源的智能实时录制和资源存储。
智能课堂实录系统可以对课堂中的学习者的学习过程，包括自我学习和小组协作学习等过程进行记录，储存于云端资源服务平台中。可供学习者课后进行学习过程的回放，反思支持。
课堂智能实录系统是未来课堂物理架构的重要组成部分，实录系统能够自动跟踪课堂主体的状态和活动，自动调整镜头的景别。及实现聚焦和拾音电平的调整。并处理好不同摄像机之间的录制画面的同步。可以实现多摄像机、多场景切换式拍摄。
（四）服务层面
未来课堂应为课堂主体而建，终极目标在于促进学习者的个体学习和社会化学习，以促进学习者的发展，是一个充分发挥课堂主体的主动性、能动性，和谐、自由发展的教与学的环境与活动。未来课堂应为课堂教与学活动的实施提供完善的支持与服务。要实现这种支持与服务。需要未来课堂能够根据课堂实时情境。判断出课堂主体的需要，为教师和学生实现教与学过程的智能分析，资源的智能推送等。从而为每一个学习者能够实现个性化学习提供可能。
五、未来课堂——智慧学习环境的实现技术
未来课堂作为一个智慧学习环境，其实现技术主要包括硬件技术和软件技术两个层面，其中硬件技术主要包括所有设备之间的智能互联技术、多功能交互设备技术；软件技术则主要是指各主体间的信息的智能传输技术、控制技术及推理技术等。
（一）硬件技术层面
要使得未来课堂成为一个智慧学习环境，需要有硬件技术的支持，这些硬件技术主要包括物联网技术、多功能交互设备技术等。
1.物联网技术
未来课堂是一个泛技术环境，是一个技术增强型课堂。未来课堂的物理架构是指在泛在网络环境支持下，由多屏显示、活动桌椅、智能环境控制系统、桌面平板电脑、无线反馈系统、视讯会议系统、智能课堂实录系统等部分构成。从未来课堂的物理架构可以看出在课堂中应用了许多新的技术，但这些技术在未来课堂中不应该是单独存在的客体，而都应成为彼此之间信息互通的主体，成为未来课堂的有机组成部分。目前，实现要实现这些设备之间的无缝链接，主要可以采取物联网技术来完成。
物联网（TheInternet of things）的定义通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备。按约定的协议。把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
从课堂教与学主体进入课堂开始，其身份信息将自动被读取。相应的设备都会根据读取的主体信息调节相应的设备状态。给主体提供相应的支持。以符合个性化学习的需要。体现所有学习主体的学习机会平等性、学习方式多样性、学习模式灵活性。
基于物联网形成的无缝学习环境和泛在网络技术可以让所有学生和教育工作者随时随地使用综合性的学习基础设施。
2.多功能交互设备技术
除了物联网技术以外，未来课堂的主要特性是其互动性，要实现各主体之间的良好互动。需要有多功能交互设备技术的支持。如多功能交互笔。多触点交互显示技术等。
在未来课堂这样一个包括多种显示设备的三维交互空间中。用传统的鼠标键盘进行交互是相当繁琐的。每个显示设备都需要单独配备鼠标或键盘，对于不熟练的计算机用户来说。这种交互方式效率很低。对某些操作，例如绘制图标。即使是熟练的计算机用户用鼠标和键盘也很麻烦。清华大学研究者设计实现了一种多功能交互笔uPen，它是一个具有压力传感器的触摸笔，可以发射激光，笔身上还有激光发射和鼠标左右键共三个功能按键。结合触摸板和计算机视觉技术。用户利用一只uPen就能够以便捷的方式在课堂中与各种显示设备进行交互。这种笔势交互的模式摆脱了鼠标键盘，使用户在课堂的各个位置都能与显示设备交互，而且交互方式统一便捷。每一支uPen在使用过程中能向系统发送惟一的ID信息。为多支uPen同时工作提供了基础。结合室内定位系统，就能够确定使用人员的当前交互状态，为系统的主动服务和用户相关的过程记录提供了可能。
多点触控技术是一项由电脑使用者透过数只手指达至图像应用控制的输入技术。它是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备（如鼠标、键盘等）的情况下进行计算机的人机交互操作。多点触摸交互技术能支持同时多点触摸输入，使得触摸手势输入和多人协作交互成为了可能，可以提高交互的智能性、协作性和自然性，也推动了人机界面逐渐由图形用户界面（GUI）向自然用户界面的转变。将双手的手势动作定义成人们在日常生活中常用的自然动作并用来操作计算机，可以大大减少操作者的认知负担，降低学习操作的门槛。触摸手势交互作为一种更自然的人机交互方式，它符合用户的认知，提高了交互的自然性。
为满足人们简单、自然、友好、一致的人机交互需求，利用人在现实生活中的劳动技能和操作技巧，提高交互的自然性，该平台以用户为中心。相对于单手操作。双手交互不单是输入通道上的增加，而且体现了双手合作的特点，提高输入带宽和工作效率，使得传统的图形界面交互能够和双手多指交互相结合达到优势互补。如国防科学技术大学研发的基于手势的多指触摸协作交互平台。解决了多点触摸识别与定位、触摸手势识别、多人协作交互等关键技术，利用先进的光感应触控手段，实现了双手多指触摸操作的人机交互。开发了基于双手自然手势进行触摸交互的通用支撑软件，支持多人协作交互。通过触摸屏在图形界面上实现了一种自然、简单、高效的人机交互。支持自然手势的双手多指触摸人机交互系统，在触摸精度、显示面积和显示方式上与国际同期同类技术相比具有明显优势。
（二）软件技术层面
未来课堂设备的配置和连接从硬件技术层面来讲创建了智慧学习环境的物理基础，但要使其真正发挥各自的作用。成为一个智慧学习环境。则需要相应软件技术支持。这些软件技术主要是指各主体间信息的智能传输技术、控制技术及推理技术等，具体包括人工智能技术、上下文感知计算技术、和谐交互技术、计算机视觉识别技术和无缝数据管理技术等。
1，人工智能技术
人工智能技术是当前信息技术教育应用的一个研究热点，基于人工智能技术开发的智能教学系统使得计算机软硬件系统能够更好地服务于学习者的学习过程。以智能专家系统ITS（Intelligent Tutoring Systems）为例，ITS是一种能仿真人类教师的计算机教学系统，以学习者为主设计的教育软件，它能感知学习者的学习状态，而提供适合学习者程度及喜好的指导、决定学习者模块内容及选择特殊设计以辅助学习指导及练习（Shute&Psotka.，1995）。ITS利用AI技术推论学习者的学习状况、理解状态及分析学习者特质，进而决定教学的内容、时间点、与方式。这不但塑造了一对一教学的理想环境，同时也提供了针对不同学习者需求，量身定做的适性化（adap.tive）学习内容。ITS以学生模型（Student Model）、教学模块（Pedagogical Module）、领域知识（Domain Knowledge）、接口模块（Interface Module）四个组件来达成上述的各项功能。[删
在未来课堂中，学习者除了可以和实体课堂内的教学者、学习同伴进行互动外。还可以和学习支持系统中的智能型人进行互动，获得个性化的学习支持，智能性人中的“教学人”可分为“协助教学事物人”及“实际进行教学的仿真教学人”两种。台湾学者陈鸿裕的研究指出，协助教学事物的教学人主要的工作有：（1）自动负责同伴间的联络；（2）自动检视并提示学习进度；（3）自动收集课程的相关信息。而“实际进行教学的仿真教学人”则是代替教师实际进行教学的人，大部分的系统皆是以一个动态的3D人像作为沟通接口。以运用虚拟实境中丰富的沟通形式。与学习者在网络的虚拟实境中互动。
2.上下文感知计算技术
上下文感知是智能空间的重要特征。是提高计算系统交互智能性的核心技术。上下文感知计算是指利用上下文信息自动为用户提供适合当前课堂教与学情景的服务和支持。它主要涉及上下文信息的感知和表述、上下文建模和推理、上下文感知的应用等方面的内容。
上下文是指任何可用于表征实体状态的信息，这里的实体可以是个人、位置、物理的或信息空间中的对象。在实际应用中，上下文的种类可归纳为计算上下文、用户上下文及物理上下文等。上下文可分为低层上下文和高层上下文两个层次，低层上下文是指直接从相应的传感器获得的上下文：高层上下文和低层上下文往往是相互关联的，一般来说是根据低层上下文进行逻辑推理得到的。由于高层上下文更能体现用户主体的意图。因此人们对高层上下文更感兴趣。它成为判断用户主体当前意图，为用户主体提供相应服务和支持的重要依据。
3.和谐交互技术
未来课堂通过开发和集成先进的和谐交互技术，为学习者提供一个高效的信息获取、交流的工作空间。从而促使显著提高学习、讨论和协作效率。
在未来课堂中，多种来源的相关信息将集成显示在课堂的三维物理空间中，课堂教与学的主体可以在多个显示表面上以自然便捷的方式直接与信息系统交互。或与远程的专家或学习伙伴进行充分的协作交流，整个互动过程还将被自动存放为可索引的学习记录或参考案例。未来课堂这一智能学习空间是一个典型的多用户和谐人机交互环境，目标是促使学习者在复杂的情况下尽快地理解和掌握当前形势并快速地做出合理地决策。关键是要为开放式信息集成、多用户自然交互提供支撑技术。
基于普适计算的智能学习空间技术，能营造全方位信息显示与和谐交互环境，将大大提高教与学过程的快速性和可靠性。
4.计算机视觉技术
在未来课堂这一智慧学习环境中，人的行为识别理解、物品识别与定位，以及场景恢复等问题都需要利用计算机视觉技术作为主要或者辅助手段来解决。计算机视觉是用计算机或机器对生物视觉的仿真。是一门综合性的学科，它包括计算机科学和工程、信号处理、物理学、应用数学和统计学，神经生理学和认知科学等。计算机视觉就是用各种成像系统代替视觉器官作为输入敏感手段，由计算机来代替大脑完成处理和解释。计算机视觉的最终研究目标就是使计算机能像人那样通过视觉观察和理解世界。具有自主适应环境的能力。
在未来课堂中，用到的与计算机视觉相关的技术主要有图像处理、图像识别和图像理解。图像处理技术把输入图像转换成具有期望特性的另一幅图像，图像处理主要利用图像处理技术进行预处理和特征提取：图像识别是指根据从图像抽取的统计特性或结构信息，把图像分成预定的类别，图像识别主要用于对人的动作、物品等的识别与定位等；图像理解不仅描述图像本身，而且描述和解释图像内容所代表含义，图像理解主要用于对场景的理解和对人的行为和意图的识别等。
5.无缝数据管理技术
从用户的角度来看，进入未来课堂后，不同计算设备上的信息被放置在一个系统中，用户无需关心信息的上传和下载，只需利用下文介绍的多功能交互笔就能在不同显示设备上方便地显示、切换、标注这些信息，使得用户的注意力能主要放在讨论和信息理解的过程中，无需过多理会计算系统的细节。远程用户被允许接入未来课堂后，也能利用无缝数据管理模块来提供和共享信息。
在多种显示设备集成的智慧学习环境中，课堂教学主体可以通过物理环境（如墙面、桌面）、日常用具（如笔、激光笔），新型信息设备（如PDA、麦克风阵列），以及语音命令等自然便捷的方式与信息系统交互，无需依赖传统的鼠标键盘，以使对计算机不熟练的人员也能够直观地访问、处理信息。原型系统主要通过语音命令和多显示表面上的笔式交互提供直接的支撑技术。
除了以上的硬件技术及软件技术外，未来用在未来课堂这一智慧学习环境中的技术还可能包括增强现实技术（AR）、多模态信息融合、自动记录决策过程、内容增加技术（如把有意义的元数据添加到现有的音频和视频内容中）、新的压缩和表现技术（使音频和视频能实时地产生复合型媒体）和适应技术等，以支持未来课堂用户主体和课堂技术、资源和环境间的自然交互等等。
第9篇：人工智能与课堂范文
关键词：数学教学；多媒体；高效课堂；信息技术
中图分类号：G623.5 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）14-0028-01
数学课程标准明确指出，要改变教师示范、讲解为主的教学方式，引导学生投入到自主探索与交流合作的学习活动中。数学课堂教学要逐步改变内容的呈现方式，让教与学的模式更加契合学生的现实生活，符合学生的认知需要，要通过数学教学媒体的介入，引领学生学习方式的转变，让学生在数学学习中学会观察、分析比较、综合、推理假设等。通过现行的多媒体技术，促进师生交往形式的发展，大力倡导自主学习、踊跃展示、互相评价的学习模式。要充分发挥现代教育教学技术的优势，丰富学生的学习环境，为学生的学习提供技术性的支持与帮助。
一、丰富学习体验，激发多元智能
建构主义学习观研究表明，学习是学生自发的活动，任何他人的传授和指导都代替不了学生的自主探索。数学学习活动中，单一的学习方式容易造成学生学习的疲劳感，丰富多彩的学习形式会激发学生探究的内驱力。而现行的班级授课制中，整齐划一的形式很难满足个体多元化智能的需要，理想的教学应该是根据学生的智能特点选择与之匹配的教学方式，让每个学生都用自己喜欢的方式学习。在小学数学教学中，运用多媒体技术，力求让所有学生在充分体验的基础上学习，满足学生的个性需求，能收到比较好的效果。比如，在教学“认识面积”这部分内容时，为了让学生对面积的概念有清晰的认识，教师首先借助投影仪展示两个学生的手掌图形，引导学生比较其大小。然后用 PowerPoint出示了一个长5厘米、宽3厘米的长方形和一个边长3厘米的正方形，指导学生比较它们的大小。最后用幻灯片呈现了长4厘米、宽2厘米的长方形与边长3厘米的正方形，让学生比较大小。在学生实际操作中，裁剪拼贴有一定的困难，教师可以运用相关的多媒体技术进行剪裁组合，完成面积大小的比较。在学生对面积的概念有了初步的体验后，教师可以设计对比性的学习环节，指导学生用七巧板在投影仪上拼出不同的图案，再比较这些组合图形的周长和面积的大小。在教学实践中，多媒体的恰当应用会激发学生学习的兴趣，让学生在方便快捷中完成知识的理解和储备，实现学习能力的高效发展。需要引起重视的是，教学多媒体的加入不能代替学生的思考和操作，需要学生深入体验和探究的环节，不能过多地依赖多媒体。
二、给予学习支持，培养数学能力
学生数学能力的发展和训练是有计划有方法的，其中，最为重要的就是要根据学生的具体情况选择支持性的辅助材料，按照个体能力发展的规律，进行专业化的训练。多媒体技术对发展学生的数学能力，提高课堂教学效果有着特别的价值和意义。例如，一位教师在教学“用字母表示数”这部分内容时，首先与学生一起玩游戏。多媒体出示一个百宝箱，教师现场依次输入数字1、4、5、13……电脑依次输出数为：3、12、15、39……教师让学生说说输入数和输出数之间的关系后，师生继续对口令玩游戏。当教师将输入数定为x时，学生脱口而出，输出数3x；当教师指出输出数是27a时，学生给出了输入数9a。师生交流讨论，输入数和输出数之间有着怎样的关系，怎样表达才会更简洁。学生发现，用字母表示输入数和输出数之间的关系更为直接和方便，人工智能与学生的数学学习活动有着紧密的关联。因此，课堂应该增加必要的信息量，让学生自主收集需要的学习资源，进行自我分析与归纳。借助计算机技术进行观察、比较、推理、假设等思维活动，丰富数学学习的途径与内涵，让自主探索、合作交流成为数学课堂的主流活动，借此激发学生探索数学的热情，对学生进行科学的启蒙教育。
三、导航思维过程，奠基数学思想
数学是思维的体操，数学教学就是数学思想的教学。为了把握学生学习的具体情况，教师需要借助一定的媒介将学生数学思维活动充分展示出来，在团队合作交流中补充、发展和升华。现代教学媒体有着诸多的教学优势条件，能将有限拓展为无限，将细微之处放大，将静态转化为动态等等，这些都是数学思想教学的基础。例如，一位教师在教学“圆的面积”这部分内容时，引导学生将圆纸片平均分成4块，拼一拼；再平均分成8块，拼一拼……当学生平均分成36等份、72等份后，发现转化成的图形并不是规则的长方形，思维发展有了障碍。教师及时运用多媒体进行演示操作，学生发现，如果分的份数继续增加，那么拼成的图形将会逐步接近长方形。紧接着，教师播放动态的课件，将转化前和转化后的图形进行对比，让学生观察圆和长方形的关系。学生发现，它们的面积是一样的，长方形的长就是圆周长的一半，长方形的宽就是圆的半径。这样，圆的面积计算方法迎刃而解。
四、结束语
现代教育技术在学生的数学学习过程中不可或缺，新型媒体的介入必然导致课堂教学目标、教学过程、教学形式等的变革，一系列的变化都将朝着课程信息化的目标发展。教师应根据教学内容和实际情况，优化组合诸多媒体，实现教学过程的简洁高效。要关注学生的需要与能力，让多媒体有效地促进学生的学，提升学生数学学习的综合素养。
参考文献：
