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中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2019)41-0144-02
一、人工智能课程伦理考虑的基本内涵
人工智能课程中进行伦理考虑,是在人工智能课程中有针对性地加入道德教育的元素。在方式上,可以借用西方的“隐形教育”方式。在内容上,必须符合中国的人工智能发展态势,更要受中国社会主义核心价值体系的引导。目前中国的人工智能课程,过度偏向于技术性。尤其是许多社会机构提供的课程,更是偏向于功利性,目的在于让学习课程的学习者快速获得工作。因此,必须从源头入手,对这些社会机构进行一定的约束和规范,对人工智能课程内容进行整体的架构。
二、高校人工智能课程中伦理考虑的必要性
(一)我国对于科技工作者职业道德建设的要求
首先,科技工作者的职业道德建设是促进社会治理体系现代化的必然要求。加强社会治理制度建设,一靠法治,二靠德治。中国正聚焦力量加强自主创新,科技是第一生产力。基于当代中国语境下,科技工作者的职业道德建设就至关重要。科技工作者对自己的社会责任与伦理责任应该有着充分的理解,在科研活动中既要着眼于为社会提供科学技术上的新成果,同时也要强调在伦理道德建设中起到应有的作用。
其次,从长期看,科技工作者的职业道德建设利于国家科技的发展,利于促进科技难题的解决。发展是连续和间断的同一,科技发展不能一蹴而就。在面临科技瓶颈问题时,就更要求科技工作者具有坚韧不拔的品质和无私奉献的精神。这些精神都是进行职业道德教育中的重要内容,也是科技工作者承担的社会角色中必不可少的特质。
最后,高尚的职业道德是科技工作者奋进的不竭动力。一个科技工作者只有站在最广大人民的立场上,奉献自我才能成就事业。随着全球化的发展,受西方“享乐主义”的负面影响,科技工作者只有更加坚守自我、承担社会责任,才能具有不断前进的精神支柱。
(二)对解决人工智能伦理困境的源头性作用
随着人工智能应用领域的广泛化,以及应用群体的普及化,难以避免的带来一些伦理问题上的困境。例如伦理学中经典的“电车难题”,在当代科技发展中也出现了在人工智能领域的“无人车难题”。无人车产生事故的责任归属与分配就是目前很多学者在关注的伦理问题。人工智能的发展对当前的法律规制,还有现存的人伦规范都产生了挑战。人工智能的未来发展方向,在操作性上要避免技术鸿沟,在设计过程中要坚持算法公开化、透明化,并且在出现数据漏洞时应尽快地进行自我修复。这对于科技工作者自身的素质提出了很高的要求,不但要求科技工作者自身的知识素质与知识能力过硬,而且要求科技工作者要严于律己,具有较高的思想道德素质。要求科技工作者对于人工智能的发展保持理性的态度,坚持为国为民。许多科幻电影和小说中都体现了未来人工智能发展到一定阶段时,人与机器产生的情感迷思。作为科技工作者,在设计与调整过程中都应保持情感中立,勇于承担社会责任。目前我国正处于人工智能发展的初级阶段,人工智能尚不能拥有自主意识,人工智能的行为责任必须要找到其背后的拥有自主意识的人。无论是现阶段还是未来,作为人工智能产品开发者与设计者的科技工作者树立正确的价值观和承担相应的社会责任是十分必要的。科技工作者的知识层次与道德品质在某种程度上说,是研发人工智能产品的起点。因此,对科技工作者的成长过程中进行持续的道德教育,使其树立高尚的道德观念,对于解决许多人工智能带来的伦理困境都具有源头性、基础性的作用。
三、高校人工智能课程与伦理道德教育的结合方式探索
(一)高校人工智能课程资源的充分运用与更新
从资源形态上看,实物化资源与虚拟化资源,线上资源与线下资源都应充分运用。随着智能校园的普及,有基础条件的地区与校园可以充分运用好身边的人工智能。人工智能课程是一门理论与实践相结合的课程,因此课程的内容也不能仅停留在理论层面。除了对于学术资源的运用,也应当结合实体的人工智能产品进行学习。但因为人工智能的发展程度还没有普及化,人工智能机器人也远没有达到触手可及的程度。因此运用新媒体技术,通过虚拟现实的手段进行在教学过程中的知行结合是可以尝试的路径。VR技术在网络设备硬件教学中可以节约成本,便于人工智能课堂的普及化。在理论教学中,可以通过与虚拟机器人的交互增强趣味性。VR技术有3个最突出的特点:交互性、沉浸性和构想性。课程设置者可以充分借助VR的沉浸性设置相应的场景,让课程学习者通过对特定道德场景的判断引出思考。这种新媒体手段既可以更新原有课堂知识的教学教法,更适合作为伦理教育走入人工智能课堂的重要媒介。
从资源时态上看,人工智能课程资源必须随着人工智能的发展而不断更新。从现实角度来看,最初开设人工智能课程时,其教学目标还是相对简单的——即培养学生的创造性与知识能力。但随着人工智能的普及应用,产生了许多人工智能语境下的道德困境。从指导思想来看,我国逐步走向世界舞台,随着实力增强指导思想也是不断变化的,新时代会提出新目标,为了实现中华民族的伟大复兴,课程内容的丰富也是十分必要的。因此,人工智能课程若要符合时代需要,就需要不断地更新课程资源。人工智能这一学科是具有学科交叉性的,与之相关各个领域的最新前沿问题都需要结合相应的道德教育,只有这样才能适应时代的发展。
(二)高校人工智能课程内容的合理架构
对于不同年龄层次的人工智能课程,必须考虑到不同群体的教育规律。提出合理的教育目标,用不同群体可以接受的方式方法才能达到最优的教学效果。我国人工智能课程目前的课程架构中,已经有学者进行了分年龄层次的研究。人工智能课程可以规划为专业性逐渐增强的、从边缘到中心的课程层级系统。对于高校本科生和研究生来说,人工智能课程设置内容必须具有专业性。在上文的课程体系建构中添加了艺术、文学、哲学等内容,其中包含对于人工智能伦理学的思考与认识。但在某种意义上这些青年的社会价值观就代表了未来科技工作者的社会价值观。因此在这一阶段,人工智能课程的架构与实施,国家应加以引导和监督。一方面需要建立统一标准的高校人工智能课程体系,另一方面在應对课程具体内容的落实方面给予一定程度的监督。
(三)在高校人工智能课程教学过程中充分运用案例
首先应充分运用学术案例,例如度量学习,在其基础上的迁移学习,以及发表在《机器学习》、《数据挖掘》等顶级期刊上的论文。使课堂具有含金量,可以说这也是国家发展与关注的重点。通过学术性经典案例的学习可以拥有不一样的视角,通过历史发展的角度去看人工智能技术的演变与发展。其次应充分运用具体案例。在人工智能课程中对于许多道德问题,不应抽象地去讨论,而应该具体地去讨论。也可以让学生与AI系统进行直接的问答,如:我们能保证它们稳定可靠吗?我们应该如何去测试人工智能?人工智能课堂中既要包容学生多元化的答案,不压抑创造性又要对于错误的思想进行思想转化,这就需要教育者具体问题进行具体分析了。
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关键词:人工智能;全英文教学;教学内容改革;教学模式改革
1 实施全英文教学的必要性
随着国际学术交流的日益活跃以及国际化办学的趋势发展,借鉴国外著名大学的办学理念和管理模式,利用世界优质教育资源,提升教育教学水平,造就具有国际竞争能力的复合型创新人才,正成为我国教育改革与发展的新方向。
智能化是人类社会技术发展的必然趋势。作为计算机科学与技术专业课程体系中的核心课程之一,人工智能的地位正随着该学科的不断发展和其技术的广泛应用迅速提高,而且在非计算机领域,具有不同专业背景的学者也通过这个年轻的领域发现新思想和新方法。由于人工智能课程内容涉及计算机科学以及边缘学科的新理论、新方法与新技术,因此在该课程中开展全英文教学不仅可以让学生充分了解人工智能日新月异的发展,还可以促进本科教学与国际接轨,在培养国际化创新人才方面具有十分积极的现实意义。
2 当前国内全英文教学存在的主要问题
笔者对当前国内高校人工智能课程全英文教学的现状进行调查分析,调查对象为软件工程专业本科三年级学生,调研问卷共58份。调查项目、内容及结果见表1。
从项目1和2的调查结果看,大部分学生认为开展全英文教学有必要,其在提高英语应用能力、增强自己的就业竞争力以及了解国际前沿等方面有很大帮助。然而,由于全英语教学在我国尚处于起步阶段,进行全英语教学的效果并不十分理想,其教学试点与实践尚存在一些亟待解决的问题,主要表现在如下几个方面。
(1)对全英文教学的理解存在偏差。从项目3~5的调查结果看,教师不能正确处理好全英文教学与专业英语课教学的关系,使全英文教学变为纯英语课教学或专业英语课的翻版。大部分学生还是希望教学授课语言以双语为主或以中文为主、英文为辅,多媒体课件形式为中英文相结合。
(2)全英文教学达不到预期的教学效果。从项目6和7的调查结果看,虽然一些大学花了很大代价邀请国外一流教授专家讲授课程,但由于人工智能课程理论性强、难度大,学生很难适应全英文课程教学。
(3)缺乏内容全面和难度适中的教材。从项目8和9的调查结果看,一些大学在实施人工智能课程全英语教学时直接引进原版英文教材,但这对本科生来说,原版英文教材内容偏多、难度较大,学生学习时不免有诸多畏难情绪。
(4)师资匮乏。从项目10的调查结果看,学生对承担全英文教学教师的满意程度普遍不高。实际上,全英文教学对承担课程教学的教师要求很高,他们不仅需要具备专业知识,而且还要掌握英语应用技能,而现阶段国内高校中能承担全英语教学的师资仍然十分匮乏。
综上所述,如何改革全英文教学模式,讲授哪些教学内容,采用何种科学的教学方法与手段,是值得我们思考和关注的教学改革重点和难点。
针对以上这些问题,我们深入研究人工智能课程的特点,对现有教学模式、内容及方法进行全方位探索和改革,制订全英文教学计划,对促进教学工作、提高教学质量、培养国际创新型人才起重要作用,其重要意义具体体现在以下3个方面。
(1)探索如何将理论知识传授、综合能力培养与英语交流运用三者有机结合,建立全英文教学的新型模式,这将对更新教学理念和探索适合于计算机软件人才培养的教学方法产生深远影响。
(2)全英文课程教学能够让学生掌握最先进的人工智能国际前沿技术,开阔国际视野,有利于培养复合型、实用型、具有国际竞争力的高层次创新人才。
(3)全英文教学改革的探索与实践能够促进国内教育向国际教育迈进。
3 全英文教学内容改革
建立完善的全英语教学体系,需要有系统而完整的教学内容。我国计算机科学与技术本科专业人工智能课程课时一般只有36学时,因此我们需要考虑从什么角度组织教学内容,才能让学生比较容易地理解、熟悉和掌握人工智能的原理、方法与技术,从而显著提高教学效果。
与国内教学内容相比,国外教学更注重分析问题的思维方法和解决问题的应用能力,对提高学生的学习兴趣以及培养学生的创新能力十分有益,但是原版内容过多,且大多以国外政治、经济、文化、社会和生活为背景,对于我国学生来说,理解某些内容和背景比较困难。因此直接套用原版教学内容往往存在一定问题,我们需要在引进、消化和吸收国外经典教材内容的基础上,有选择性地挑选合适内容。国外经典教材编写思路不尽相同,一些经典人工智能教材及主要内容见表2。
人工智能的基本思想和主要内容是研究人类智能活动规律和用于模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。从表2中可以看出它们的共同点,即人工智能应围绕“智能”这个核心,但由于智能本身非常复杂,难以用单一的理论与方法描述,需要从不同的抽象层次刻画智能这个主题。我们认为,人工智能的主要内容可按图1所示划分为不同层次并确定讲授顺序。
在最底层,神经网络与演化计算(适应性原理与仿生机制等)辅助感知以及与物理世界的交互;抽象层反映知识在智能中的角色和创建以及围绕问题求解的知识的抽象、表示和理解;更高层则提出学习、规划、推理的模型和方式;应用层构造智能化智能体以及具有一定智能的人工系统,让计算机实现以往需要人的智力才能完成的工作。除了将人工智能课程的教学内容划分为这4个层次,为保证教学内容的循序渐进性,还可按照抽象层更高层最底层应用层顺序安排教学内容。
4 全英文教学模式改革的实施关键
针对以上国内全英文教学中存在的主要问题,我们提出人工智能课程全英文教学模式改革的实施关键,包括全英文课堂教学模式的重定位,“二三二”模式教学方法的改革,集先进性、前沿性和实用性为一体的教学内容创新以及全专业英语教学团队的打造。
4.1 全英文课堂教学模式的重定位
人工智能课程教学以培养学生掌握专业基础知识、培养实践动手与应用能力以及提高英语交流水平三者相结合为主要目标,分两个阶段进行,国内教师与国外教师共同授课。首先,国内主讲教师讲授人工智能课程的基础原理、模型和方法,可采用集中授课、案例教学和课堂实践等教学方式,使学生掌握人工智能的一般基础知识;在此基础上,再邀请国际知名外籍教师为学生讲授人工智能国际前沿技术,包括集中授课和专题研讨。经过基础学习,学生一般已掌握人工智能基础知识,因此对于外籍教师所讲授的学科前沿等内容能够准确理解和把握。与单纯采用全英文教学或单纯邀请外籍教师授课相比,该模式能收到较好的预期效果。“1+1”全英文双课堂教学模式如图2所示。
4.2 “二三二”模式教学方法的改革
实行全英语教学后,由于使用英文教材及中外教育背景存在差异等因素,我们在教学过程中对教学方法进行一定程度的调整和改进,包括全英文授课形式、案例教学、教学内容以及教学手段等方面;配合“1+1”全英文双课堂教学模式,提出图3所示的“二三二”模式教学方法,培养学生成为具有综合能力、创新能力、国际视野和英语技能的复合型人才。
该教学方法模式包括:(1)过渡式全英文与沉浸式全英语两大英语教学方式;(2)激励自主式、启发互动式、体验学习式三大学习法,激发学生学习兴趣,使学生牢固掌握人工智能基础理论与方法;(3)参与学习式和自我展示式两大学习法,培养学生综合运用知识的能力和创新能力。
在全英文课堂授课过程中,我们需要注重把握英语与专业的比例。首先,不能一味地追求全英文授课的形式而忽视教学效果;其次,还需要为学生提供一个良好的语言学习环境,在实际教学中注重培养学生良好的英语思维习惯,从根本上提高学生的英语水平。
人工智能课程包含大量概念,内容抽象,算法复杂,学生往往难以理解与掌握。将案例教学方法引入课程教学能有效提高学生的学习兴趣,获得较好的预期教学效果,但要达到理想的教学目标,仅仅靠课堂教学远远不够,还需要拓展第二课堂。有计划地邀请国外人工智能专家和教授到大学进行专题讲座,鼓励学生参加相关的课外科研/科技活动,使得学生能够体验式地、自主地学习,更好地了解人工智能新技术,从而进一步激发学生的学习热情。构建案例教学和课堂实践的双课堂教学模式,不仅能够丰富教学内涵,而且可以充实学科前沿知识并拓宽学生的国际视野。
4.3 集先进性、前沿性和实用性为一体的教学内容创新
除了引进、消化和吸收国外经典教材内容以外,我们还需要逐步建立起具有自身特色的教学内容,以保证教学内容集先进性、前沿性和实用性为一体。
(1)先进性。我们提出教学与科研相结合,以科研带动教学发展的新思路。教师可结合自己的人工智能及其相关领域的科研项目,将科研最新研究成果以及学科前沿知识进行梳理与优化并有机融入课程教学中,确保教学内容的先进性,有效提高教学改革的质量。
(2)前沿性。对人工智能发展较快的领域,如智能计算、数据挖掘等,还需更新和补充全英文教学内容,同时可以邀请国际知名大学教授共同研究与探讨教学内容,保证课程内容具有一定的前沿性,通过实现全英语教学保证课程与国际接轨。
(3)实用性。在讲授基础理论知识的基础上,还应注重实践的应用,增强学生的动手操作能力,以符合素质教育必须注重实践的要求。教师可结合教学中的基本理论知识,适当补充案例与实例,使得教学内容与实际相联系,丰富课程内涵并提高教学效果。
4.4 全专业英语教学团队的打造
师资力量直接影响教学效果。师资的匮乏是现阶段全英语教学面临的主要问题之一。虽然一些教师具有较扎实的人工智能学科功底,但不能熟练地运用英语进行授课,而有些教师则知识结构单一,缺少人工智能及其相关学科间的交叉与融合,因此我们需要多渠道、多层次地打造既具备专业知识,又具有学科交叉与融合能力,同时掌握英语技能的全英语教师队伍。将科研与教学相结合,利用与国外人工智能及相关领域学术带头人建立的合作关系优势加强交流与合作,争取申请国际合作科研项目,利用科研提高教师的教学质量、专业水平和英语技能。
5 全英文教学的具体实施
我们在软件工程专业本科三年级学生的人工智能课堂上实施全英文教学,具体实施过程如下。
(1)国际软件学院成立教学主管部门领导小组、从事教学研究的骨干教师组成的全英文教学工作小组以及由教学督导组成的监管小组,三者之间相互配合并共同促进,保障全英文教学工作的顺利推进与落实。领导小组对全英文教学的师资培训、人才引进、多媒体网络资源开发、实验室建设、教材编写等予以政策支持;教学工作小组制订全英文教学工作规划和年度计划;监管小组定期对工作小组的教学完成情况进行评估。
(2)在课程教学中,打破国内常规教学方式,建立开放式全英文教学模式,教学形式多种多样。教学方式以“1+1”双课堂教学模式为核心,以讲授与专题讨论相结合的方式,围绕基本原理、方法与技术展开教学,激发学生自主学习与创新学习的热情。
(3)国际软件学院在人工智能相关领域承担并完成了一批国家与省部级科研课题,而且取得了一些有影响的研究成果,形成了自己的学科特色和优势。2006年,国际软件学院聘请被誉为世界“人工大脑”领域先驱的美国犹他州州立大学计算机系Hugo de Gaffs教授担任武汉大学全职教授和学院国际人工智能研究室主任。
(4)聘请与国际软件学院有合作协议的国立首尔大学计算机科学与工程学院Bob McKay教授专职来校为本科生讲授人工智能技术前沿。同时,利用国外学者来武汉大学顺访的机会,请其为学生作学术报告,使学生了解国际最新人工智能技术,如邀请曾经在麻省理工学院从事过7年博士后研究的宋森研究员进行“理解大脑与仿制大脑”的讲座等。
(5)国际软件学院在遴选教师到与学院有教学和科研合作的国外大学进修时,优先考虑给本科生授课的全英文教师,并将全英文教学能力作为选拔条件,以教师的学术进修带动全英文教学建设,使学科和专业建设与全英语教学队伍打造相结合,全面推进全英语教学工作的开展。
6 结语
人工智能是计算机科学与技术专业的重要课程,目前正面临着知识更新和教学改革的紧迫任务。笔者以实施全英文教学为契机,针对目前国内全英文教学中存在的亟待解决的主要问题,提出人工智能全英文教学内容与教学模式改革的新思路。
(1)以智能为核心,从不同抽象层次刻画智能主题,构造人工智能最底层、抽象层、更高层以及应用层4大模块内容。
(2)突破传统教学模式,对全英文教学模式进行重定位,提出“1+1”全英文双课堂教学模式。
(3)提出“二三二”模式教学方法的改革方案,培养具有综合能力、创新能力、国际视野、英语技能的复合型人才。
(4)提出教学与科研相结合,以科研带动教学发展的新思路,进行集先进性、前沿性和实用性为一体的教学内容创新。
关键词:“智能+”;富媒体;教学模式
2017年7月8日,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,我国人工智能发展迎来新纪元。人工智能作为信息技术的更高发展阶段,毫无疑问会深层次推动教育教学改革与创新发展[1]。在互联网技术的推动下,“智能+”背景下的教学资源表现形式和呈现方式越来越多样化,教学活动的时空结构和活动方式得到了充分拓展,学生在学习中的独立性、自主性和创造性得到了充分体现,教师成为学生学习的支持者和引导者[2]。“智能+”是“互联网+”的进一步升级,给各行各业尤其是教育带来了新的机遇和挑战。“智能+”与教育相结合,将有力推动教育教学改革与创新发展,这也是机电类专业新工科教学改革的内涵之一。机电类专业人才培养应该紧跟国家发展战略,结合人工智能和大数据等新技术来改造专业课程体系,培养符合新时代、新背景需求的复合型人才。课程教学创新是改造专业课程体系的重要内容之一,传感器与测试技术作为机电类专业核心课程,长期存在课堂教学内容与工程应用脱节的问题,这与应用技术型高校建设和工程技术型人才培养要求不相适应,更与当前“智能+制造”的技术要求不相适应。本文将“智能+”与传感器与测试技术课程相结合,探索基于“智能+”的富媒体教学模式,作为适应新形势下课程改革需要的重要内容。
1基于“智能+”的富媒体教学模式
富媒体是指具有动画、声音、视频或交互性的信息传播方法,包含流媒体,声音,Flash,Java,Javascript等程序设计语言形式之一或者几种的组合。基于“智能+”的富媒体教学模式是富媒体、网络服务、人工智能等技术与教育教学相结合的产物,是高校课程教学模式改革的重要发展方向之一。课程教材、学习资源以及教学方法是教学模式的基本组成,图1为基于“智能+”的富媒体教学模式构架,它包括富媒体教材、富媒体教学资源以及教学方法三部分。图1“智能+”富媒体教材是通过在纸质教材上印刷索引,以二维码链接网络平台上的数字课程资源库,方便学生深入开展自主学习。“智能+”富媒体教学资源由课件、微课、案例、虚拟实验、题库、课程讨论等形式的资源组成,是“智能+”富媒体教材所链接的各种数字资源。充分应用新技术,优化教学组织,开展基于工程教育理念的教学模式和多元考核评价体系,是实现基于“智能+”的富媒体教学模式的关键。
1.1基于“智能+”的富媒体教材
“纸质教材+课件”是以往的教学形式,存在教材信息载体单一、编排和呈现方式单调等问题,留给教与学自由发挥的空间比较狭窄,难以支撑新颖教学活动的开展。“互联网+”的升级,给教育教学带来了新的机遇和挑战。基于“互联网+”新发展阶段的“立体化教材”应运而生[3],而所谓“互联网+”教材就是以往的纸质教材加上互联网技术所构成的教材生态[4]。与单纯纸质教材相比,基于“智能+”的富媒体教材不再是一本简单的图书,而是数字教学资源的接口。这种新型富媒体教材除了介绍各章知识结构、教学任务、导学知识点等内容以外,还印刷有索引式二维码供学生扫描链接,其中包含了微课视频、动画演示、工程案例以及虚拟实验等纸质教材无法呈现的教学资源。这种“立体化教材”使学生不再面对枯燥的工作原理、结构特点、工程应用等文字描述,而可通过手机扫描二维码打开链接,观看知识点的视频讲解、动画演示、虚拟装配过程等,这样学生对知识点的掌握会更快更牢。使用基于“智能+”的富媒体教材,能够将线上线下的资源打通,将纸质阅读与网络阅读打通,为学生创造跨媒体的阅读新体验。基于“智能+”的富媒体教材为课堂教学提供了新的模式,对于推动教育信息化、促进教学改革、提高教学质量具有现实和深远意义。
1.2基于“智能+”的富媒体教学资源
高校课程教学创新应以“互联网+”为创新理念,以强化互联网思维为核心,以建设立体化、多媒体、动态化的学习资源平台为目标[5]。基于“智能+”的富媒体教学资源就是在网络平台上创建完备的数字课程资源库,学生转变为该互联网产品的用户,教师转变为该互联网产品的制作者。包括教师在内的教学资源的编撰者不仅仅进行纸质内容的编写,还要开展数字化教学内容的研发,要进行教学视频的录制、教学案例的配音,也要规划动画课件的制作、探讨虚拟现实技术的应用,甚至还要进行某些功能的软件开发等。只有将“制作者”的理念融入“智能+”富媒体教学资源的创建过程中,才能将数字化资源和纸质内容很好地融合,为学生提供高质量的“智能+”富媒体教学产品。富媒体教学资源由视频、音频、微课、动画、案例库、题库、课件、虚拟仿真实验以及互动社区等组成,教师能够利用富媒体教学资源将知识点讲解、实验操作示范和过程、虚拟仿真模拟演示等内容展现给学生,强化学生对知识技能的学习,还能通过在线答题和课程论坛与学生形成实时交互,动态掌握学生的学习进度。教师可将教材中具有多样性、动态性、易变性、拓展性的内容都以网络资源的形式传至网络平台,以弥补文字教材内容更新周期长的不足,同时充分利用网站内容更新方便、传递快捷、容量大、呈现方式多样的优势,组织引导学生开展互动式、体验式学习。
1.3基于“智能+”的教学方法
充分应用互联网技术,采用适当的教学方法,形成高效的教学组织方式和合理的课程考核评价体系,是实现基于“智能+”的富媒体教学模式的重要保障。当前,“以学生为中心”的教育理念已在国内高校得到认可,基于该理念的课程教学模式层出不穷,为高校教育教学改革创新、实现学生全面发展发挥了积极的推动作用。“以学生为中心”的教学模式包括任务驱动教学法、项目驱动教学法、项目导向教学法、翻转课堂、慕课以及工程教育模式(包括CDIO模式和OBE模式)等。工程教育模式是以学生、学习和学习效果为中心的一种开放式的教学模式,教师将课程知识点全方位渗透到工程项目中,以引导学生通过工程实践潜移默化地掌握新知识[6]。工程教育是高校适应新形势,落实新要求,全面提高工程人才培养质量的必然要求。应用型本科院校以培养具有较强实践能力、创业能力和创新精神的高级应用型人才为培养目标,在教育教学领域,必须树立“以学生为中心”的教育理念,培养高素质应用型本科人才。因此,基于“智能+”的富媒体教学模式必须坚持工程教育模式。在信息技术的支持下,教师要充分利用富媒体教材和富媒体教学资源,开展线上线下、课前课后的混合式教学,实现教学内容与工程实际的有机结合,培养学生的专业知识、工程实践能力和创新思维,满足新工科人才培养的要求;要优化教学组织,切实保障教学秩序和教学质量,构建学习效果的多元评价与反馈体系,不断完善和创新基于“智能+”的富媒体教学模式,最终实现显著提高教学质量的目标。
2基于“智能+”的富媒体教学模式实践
机械测试与机械设计、机械制造并列构成机械专业三大板块,传感器与测试技术是机械类专业的专业基础课程,也是机电类专业的专业核心课程。传感器与测试技术是一门实践性很强的课程,教学内容包括测试信号分析、传感器原理以及测试技术应用三大部分。目前课程教学依然存在一些问题,例如课程知识更新滞后,知识的交叉融合不够;课程内容偏重理论,实践和应用程度不够;课程“教与学”脱节,信息技术利用不够;等等。尽管各种课程教学改革模式层出不穷,但大多不能满足“智能+”背景下对人才培养的要求,与培养应用型人才或工程型人才的要求更是相去甚远。为激发学生的潜力,增强学生的综合应用能力和创新意识,此类实践性强的课程的教学改革势在必行。开展富媒体教材和富媒体教学资源支持下的新型教学活动,能够有效提高学生解决实际问题的能力,促进提高学生工程实践能力和创新能力的培养目标的实现。笔者结合“智能+教育”,根据传感器与测试技术课程的特点,提出如图2所示的基于“导学练研”的“智能+”富媒体教学模式[7]。在富媒体教材的指引和教师的引导下,学生可利用富媒体教学资源进行知识的学习、能力的训练以及项目的研讨等活动,形成基于知识点的在线学习(侧重基础知识)、基于现代工具和实验设备的实验实践(侧重基本技能)、基于项目的综合训练(侧重综合能力提升)。在此过程中,学生将知识学习、实践操作与教师引导有机结合,以增强工程实践能力、现代工具使用能力和创新能力,提高学习实效。建立学习效果多元考核评价体系,考核以“学生的学”为主,“教师的教”为辅,结合“课内+课外”,构建涵盖知识、能力、素质的“一考两评”(知识点考试、实验训练评价和工程项目实践评价)学生成绩评定模式。与此教学模式相配套的富媒体教材以目标为导向、以应用为核心来组织单元知识点。每个单元都明确了学习目标和学习内容所要解决的实际问题,并突出了实践性和应用性。每个单元同时还包括教学要求、知识结构、基本概念、应用案例、工程项目索引、富媒体教学资源二维码等。为更好地与此教学模式相适应,富媒体教学资源中还引入了实验项目和工程项目内容。实验项目分为线上虚拟实验和线下实验室实验,形成虚实结合的实验训练方式。工程项目索引可在富媒体教学资源中详细阐述项目设计目标、设计任务、设计内容、实施步骤以及考核方法,使学生初步了解工程项目概况,积累基础知识,为线下工程实践打下基础。课程教学以案例为入口,以工程项目为出口,在项目驱动、“智能+”富媒体教材和工程教育基础上,以“智能+”富媒体教学资源为支撑,构建教与学互动下的“教师导、学生学、实验练、项目研”教学法,有效激发了学生的学习兴趣,提高了学生分析问题、解决问题的实践能力。
3结语
“智能+”是技术发展的新阶段,富媒体技术则是新型数字信息传播方法。将智能技术、富媒体技术与教育教学相结合,构建“智能+”富媒体教学模式,是新形势下高校课程教学改革的重要发展方向,也是全面提高人才培养质量的必然要求。笔者将其应用于传感器与测试技术课程教学实践,提出基于“导学练研”的“智能+”富媒体教学模式,将基于知识点的线上学习、基于现代工具和实验设备的实验实践、基于项目的综合训练与教师引导辅导有机结合,提高了学生的学习兴趣,增强了学生的工程实践能力、现代工具使用能力和创新能力,提高了学生的学习实效。
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1高校法学专业教育的现状
当代高校法学专业教育成绩斐然,其不仅为中国的法治建设奠定了丰富的理论基础,而且也为未来的法学专业教育指明了发展方向。但是随着新时代的到来,法学教育的背景以及定位也在发生变化,此时,高校的法学专业教育在教育目标、方法、体制以及模式方面也显现出诸多问题。
1.1法学教育目标片面
法学教育目标不仅直接决定了高校法学教育的方向,甚至也影响着法律人才类型的培养。但就目前来看,教育界对法学教育目标的认识较为混乱。有学者主张法律人作为治国之才,承担着服务社会与管理社会的责任,其属于社会的精英人才。为了更好发挥法律人管理及服务社会的能力,法学教育目标应以培养法律精英人才为首位。也有学者主张法学作为应用性学科,法学教育应以培养法学应用人才为根本目标,核心在于注重法学理论知识的运用。还有的学者认为法学专业应以培养通识人才为主,在当前创新型国家背景下,培养法学通识人才有利于形成创新思维,使法学人更容易应对社会变化不断出现的新情况以及新问题。学界对法学教育目标认识不一致最终导致高校在实际法学教育过程中目标的不统一。有的高校仅重视法学精英人才的培养,而忽略了法学应用人才培养,导致学生处理实际法律纠纷的能力多有欠缺。而有的高校仅重视培养法学应用人才,而忽略了传统的法学理论知识,也导致学生的专业素养不高,甚至缺乏法律职业道德素养,给相关法律职业带来负面影响。
1.2法学教育方法落后
在高校进行法学教育过程中,教学方法的运用也至关重要。科学、合理的教学方法不仅能使学生牢固掌握法学理论知识,还有利于提升法学专业的教学质量。但从当前高校法学教育方法来看,仍然较为落后。一方面,由于高校法学教育目标较为片面,导致在教学方法上,也未能很好兼顾理论教学与实践教学,最终使学生产生理论和实践脱节现象。有的高校教师仅进行课堂式的法学教学,通过在课堂上分析法律条文的内涵与外延来要求学生掌握相应的法学理论知识,并未给学生提供运用法律知识处理实际问题的机会;而有的高校教师则一味重视案例教学,并未教授相应的法学理论知识,导致学生仅掌握了个别案件,对案件背后所折射的法学理论则一知半解。另一方面,随着人工智能以及大数据技术在各学科领域的运用,其也为法学教育方法的革新带来了契机。但实践中,高校教师大多数仍是以传统的课堂教学为主,未能很好运用现代化的教学工具。最终,法学教育方法的落后不仅不利于提升学生学习法律知识的积极性,使法学教学难以达到应有的效果。而且也不利于培养学生的法律逻辑能力、思维能力以及实际解决问题的能力。
1.3法学教育体制不一
就我国当前的法学教育体制而言,从法学教育层次来看,既有专科,也有本科,同时还有硕士及博士,不同层次教育所掌握的法学知识明显存在差异。从法学教育机构来看,既有普通公办高校,也有私立学校还有职业院校以及其他相关培训机构。从法学教育内容来看,既有普通高校的法学基础理论知识教学,也有培训机构的法律职业资格教学,还有公权机关对相关人员的法律执业能力的培训。虽然从历史层面上来看,现有的法学教育体制在一定程度上为改革开放之初国家法治建设输送了大量的法律人才,但是随着国家治理体系以及治理能力现代化水平的持续深入,实践中法学教育层次繁多、渠道庞杂、内容多样等的特点无不彰显着当前法学教育体制的混乱,不仅同国家要求构建法律职业共同体的愿景相违背,也严重影响了法学教育工作的开展,给法学教育的整体形象带来了负面影响。
1.4法学教育模式单一
法学作为理论与应用相结合的学科,法学教育也可以分为专业型、职业型以及专业与职业兼顾型模式。但我国高校在教学模式的选择方面长期坚持专业型的教学模式。主要原因在于一方面,我国传统的课堂教学是教师主导型,教师在课堂上通常是对法学各学科的基本理论以及法律条文进行讲解,使学生能够具备基本的法学素养,并系统掌握法学的基础理论。在此过程中极少涉及实践案例,使得法学教育呈现专业性特征。另一方面,我国的法律职业资格考试也进一步加强了专业型的法学教育模式。法律职业资格考试在很大程度上作为法律职业的准入门槛,对于法学生以及法学院校而言,其重要性不言而喻,所以,学生个人为了通过资格考试,往往会花费大量时间在法律专业知识的学习上,从而也使得学校在法学教学模式上更倾向于选择法律职业资格考试所要求的专业型教育模式,最终也导致了法学教育模式的单一。
2高校法学专业教育面临的机遇
审视当代高校法学专业教育的现状,虽然可以看出仍然存在诸多问题,但随着依法治国理念的深入推进、社会经济稳中向好的发展、人工智能技术的广泛应用以及高端法学人才培养模式的逐渐健全也为高校法学专业教育的优化带来了诸多机遇。
2.1依法治国理念为高校法学专业教育带来思想优势
依法治国,建设社会主义法治国家作为我国社会主义现代化建设重要的战略目标,其核心要义是依据宪法及法律来治理国家。随着时代进步,依法治国理念也被不断深入推进,并成为国家长治久安的重要保障。在全面依法治国战略的引领下,社会各界都形成“尊法、学法、守法、用法、护法”的法治理念,社会公民的法律素养整体上有很大提升。而高校作为社会的重要组成部分,依法治国理念的深入推进也为高校的法学专业教育带来了诸多机遇。
2.2社会经济增长为高校法学专业教育带来经济优势
经济同教育的关系具有辩证统一性,一方面,教育可以为经济带来智力型劳动人才以及相应的技术创新。另一方面,经济又影响着教育发展、教育规模、教育结构甚至教育内容。如果国家的经济实力强大,基于教育对经济的能动作用,势必会投入诸多经济资源来为教育发展奠定物质基础。随着我国的社会经济的稳步发展,综合国力也得到了显著提升。而在科教兴国作为实现中华民族伟大复兴的重大方略的重要影响下,我国对教育的投入逐年提高,教育经费占国内生产总值的比例也在不断上升。从而为高校的法学教育工作的优化奠定了物质基础。
2.3人工智能发展为高校法学专业教育带来技术优势
随着人工智能技术在社会各领域的广泛应用,其也为高校的法学专业教育带来了诸多技术优势。例如,一方面,法学专业更加注重理论和实践相结合的教育模式,面对实践中高校教师仅重视理论型教学的弊端,便可以利用法律人工智能技术来加以完善,其能够提供一种交互式的VR模拟场所,使学生可以置身于虚拟法律系统中全程模拟法官、检察官或者律师办公流程或者对案件进行重现,该种技术不仅有利于学生深入了解案件的基本情况,还有利于学生学习到相应的法律实务技能,从而使其能够在课堂上所学到的法学理论与法学实践相结合。另一方面,人工智能技术还为高校法学专业的课堂教育提供了新的方式。慕课借助人工智能技术后,具备极强的互动性、智能性以及自主性的优势,更新了传统的法学教育模式。在慕课教学中,学生可以根据自身情况来选择所要学习的课程,摆脱了传统法学教学课堂的概括性教学,从而能够很大程度上调动学生学习的自主性。并且慕课也能够实现差异性学习,每个学生对于知识的掌握并不是同步的,在慕课平台,学生可以自主选择学习时间、学习地点以及学习内容,使学生的学习潜能最大程度被激发。
2.4高端法学人才为高校法学专业教育带来智力优势
法学教育作为培养法律人才的关键环节,不仅影响着法学生的思维养成以及职业选择,甚至也对国家的法治建设具有重要影响。高校在进行法学教育过程中,一方面需要有思想、经济、以及技术的支持,另一方面也需要高端法学人才的参与。教育本质上来说是师生共同完成的一项活动,如果法学教师的理论水平不高、实践经验有限,其在教学过程中将很难对学生以启迪,严重影响了学生的对于知识的掌握。因此,法学理论知识储备以及司法实践经验丰富的法学教师对于法学专业教育而言必不可少。就目前来看,随着我国高端法学人才培养模式的逐渐健全,具备深厚的法学理论知识、司法实践经验丰富、综合素质较强的法学人才被培养出来,当该类人才作为教师队伍投入到法学教育中时,高校法学专业的教育能够在很大程度上得到优化。
3高校法学专业教育的优化路径
对高校法学专业教育加以优化,从微观层面来看,有利于法学生对于法学知识的理解与掌握,从而改善并提高法学教学的现状及质量;从宏观层面来看,能更好为国家法治建设输送高技能的法律人才。在优化路径的选择上,应首先准确把握高校法学教育目标;其次,转变法学教育方法;再次,应打破高校同司法实务部门的体制壁垒,最后,需要积极探索“人工智能+法学”的教育模式。
3.1准确把握高校法学教育目标
法学作为一门实践性极强的学科,决定了高校的法学教育绝不是纯粹的象牙塔式的文字理论教学,法学教育目标的制定应以满足社会实际需求为准则。而在社会层面,不仅需要具有丰富理论知识的法学家来对社会现象问题进行研究、论证;也需要具有丰富实践经验的律师以及其他法律实践工作者来为社会提供法律服务;还需要具有较高的法律职业素养以及辨法析理能力的法官、检察官来对案件进行定分止争,进而达到维护法律的权威以及社会正义的目标。所以,高校法学教育目标的制定决不能过于单一化,而应该具有综合性。法学教育除了需要培养学生的基础法学理论之外,也需要注重对学生法律实践的引导,还需要注重提升学生法律职业素养,以不断适应社会发展对法学教育所提出的新要求。
3.2积极转变高校法学教育方法
传统的高校法学教育主要以课堂式讲授教学为主,虽然有利于学生掌握系统的法学理论知识,但却不利于学生实务经验的提高,导致学生进入社会后由于缺乏相应的实务经验而难以找到自身的职业定位,最终对法学生的就业率产生影响。所以,高校的法学教育应加以改进,从传统上以法学理论为主的教学方法转变为将理论与实务两者并重的教学方法。尤其面对当下重理论而轻实务的教学背景,法学教育除了课堂式的讲授教学方法之外,还可以通过加入相关案例教学,通过对典型案例的分析来引导学生进入案例情景,然后对案例背后所蕴含的深层法学理论知识以及解决实际法律问题的技巧进行讲解,不仅能以小见大,使学生能够更加深刻地理解抽象的法学理论,而且也能使学生亲自体验获取知识的过程,激发其求知欲,有利于培养学生创造性思维能力以及批判精神。除此之外,实践中高校还可以进一步推进模拟法庭活动,正所谓“实践出真知”,在模拟法庭中,由学生自己扮演和案件相关的诉讼参与人,并按照案件事实以及法庭程序来真实还原法院审判的全过程,不仅能够增加学习法律知识的趣味性,还有利于使学生对相关案件的发生、预防、处理以及涉及到的法律法规有更为深刻的认识和理解。最后,为了使学生能够学以致用,还可以开展诊所式的法律教育,法律诊所不同于传统的法学教育,其更加注重对学生自主学习能力、法律思维能力以及灵活运用法律解决问题能力的培养。在法律诊所教育中,学生能够亲自参与到案件争议的解决过程中,不仅能使其更深层次理解法律的内涵与要义,还有利于培养其法学实践能力。
3.3打破高校同实务部门的体制壁垒
当前的法学院校和实务部门之间具有明显的体制壁垒,法学院校作为高等学府,掌握着大量的法学基础理论知识,但是实务经验相对来说较为欠缺。而对于诸如法院、律所、政府机构等实务部门而言,其掌握了大量卷宗材料以及实务经验,但可能在法学理论基础方面较为薄弱。因此,应破除高校同实务部门之间的体制壁垒,充分发挥法律实务工作者在高校法学教育中的积极作用。具体可以在高校的法学教育过程中积极引入律师、法官、检察官以及其他法律实务人员担任高校教师,实现理论型教师与实务型教师的双线并行式教学模式。在该种并行式模式下,不仅可以使学生学习系统法学基础理论,还可以在实务型教师的引导下,使学生能够将法学基础理论同具体案件的知识点相融合。例如中国政法大学除了传统的法学基础理论以及实务课程体系之外,还开设了庭审同步直播、庭审录像观摩以及案卷阅览等诸多模式的实践教学活动,学生通过观看庭审直播、录像或者翻阅相关案卷材料来掌握司法实务中的相关问题,最终实现法学理论与实践经验的同步发展。
3.4探索“人工智能+法学”的教育模式
随着人工智能技术的迅速发展,其不仅推动了法律服务与行业活动的智能化,也给高校的法学专业教育模式也带来了诸多影响,为了培养出更多适应智能化要求的法治人才,法学教育应做出积极的回应与变革。大学慕课便是很好的尝试,不仅能很好解决传统法学课堂概括性教学的弊端,使学生能够实现个性化以及差异化学习,而且还能实现优势教育资源的共享,使学生能突破时间、地域以及师资力量的限制,学习潜能也可以在最大程度上被激发。此外,高校还应该引导教师转变传统的教学观念,高校教师作为推动教育创新发展的中坚力量,面对智能化变革的背景,不仅应积极探索智能化的教学方案,将智能化技术运用到法学基础教学中,还应该引导学生在法学学习过程中掌握各种智能技术,着重培养其法律思维能力、推理能力以及解决问题的能力,使其能适应人工智能时代对法治人才新的需求。
IBM大中华区董事长陈黎明表示:“商业人工智能的核心是解决关乎企业经营中生存和制胜的关键问题。以电子、能源、汽车、工业产品制造及相关服务产业为核心的实体经济是保持国家竞争力和经济健康发展的基础。技术的不断创新发展,不仅将带动这些行业的生产率提高和产品性能提升,还能催生新材料、新能源、新生物产品、等战略性新兴产业的发展。IBM从未停下技术探索的脚步,引领着人工智能、区块链、物联网等创新技术的发展,以此强化行业基础能力,促进产业转型升级,助力中国企业由大变强的历史跨越。”
下面请跟随笔者来看看IBM助力中国企业实现转型和升级的几个案例吧。
神思电子(以下简称神思)是中国领先的智能识别领域软硬一体化解决方案提供商。神思率先采用IBM Watson Explorer(WEX),基于分析洞察、推理、自然语言理解能力,重点选择了金融和医疗这两个长期服务的行业,锁定“智能客服”、“实体服务机器人”和“自助设备智能升级”三大领域,改造服务流程,降低人力成本,提升服务质量与效率。
神思副总裁井j表示:“从2016年起,我们就启动了‘从行业深耕到行业贯通、从智能识别到认知行业解决方案’的战略升级。神思与IBM一样,将思考与持续创新都根植于企业的基因之中,我们与IBM并肩合作,希望运用IBM Watson认知计算加速公司战略升级的步伐,打造国内领先的智能认知行业解决方案,加速国内商业人工智能的发展。”
默克(Merck)是一家先进的科技公司,专注于医药健康、生命科学和高性能材料三大领域。默克携手IBM打造全新智能物流与智能工厂,利用IBM Watson IoT技术,对于需要妥善储存和运输产品的钢瓶实现智能化管理。通过钢瓶传感器数据收集与分析,IBM帮助默克施监测和管理厂内或运输途中的钢瓶的数量、位置和温度,确保空瓶及时回收,同时针对钢瓶的使用和返回情况,实时洞察并预测未来的库存情况,以便科学合理地采购来满足日后的需求。这不仅帮助默克达成了钢瓶的自动监控及全程追踪,还挺高了所获结果的精准度,节省人力和时间,大大提升工厂运营的整体效率。
默克中国首席信息官朱皓峰表示:“默克一直致力于以技术为驱动力,为患者和客户创造价值。IBM作为世界领先企业,在技术创新和业务管理上的先进理念都与默克的核心信念不谋而合。因此我们选择IBM作为重要合作伙伴,推行全球物联网部署计划,并将中国作为试点,加速当地的电子材料厂智能升级,引领未来默克‘工业4.0’和智能制造产业变革。”
隆基泰和与IBM共同合作,借助Watson平台,利用物联网与人工智能技术,构建综合能源云平台,为工业商业企业构建360度完整的客户能耗视图,持续构建高耗能企业用能预测及能效水平的分析和洞察能力,提升与客户的交互体验,增强与客户粘性,深度挖掘云平台服务价值,助力隆基泰和实现对传统能源服务模式的突破,打造智慧能源服务体系。
我所任教的学校是地处城市郊区的农村高级中学,学生来自城乡结合部。有一小群学生的状态为:当大部分学生完成规定的任务时,他们还没有完成任务,甚至每一个步骤都跟不上节奏。对于这样的学困生,我们要多加关注,在课堂中要调动这部分学生,让课堂更高效。
【案例主题】
高一必修第三单元第三节《信息的智能化加工》,大多数学生对这一节的内容感兴趣,课上表现很好。但部分学困生课堂参与热情不高,这就对我的授课方式提出了挑战。
【案例过程描述】
片段一:
良好的开头,是成功的一半。课堂一开始一定要吸引住学生的眼球,提高他们的学习兴趣,这样他们在课堂中才能紧跟着教师的步伐,一步一步往前。学困生因为对学习有恐惧心理,基础差,更加需要调动他们的积极性。因此,我一开始用视频作为导入,一下子抓住了包括学困生在内的所有学生的注意力。我播放石头剪刀布视频,让学生睁大眼睛观察为什么机器人总能赢。视频最后有慢动作,说明了机器人总赢的原因。视频播放到最后,课堂气氛一下子活跃了。我挑了个胆小的学困生回答问题。此时,平时很胆怯的小姑娘,居然很自信地告诉我机器人作弊,每次都是人先出机器人后出。我大声地对这小姑娘的回答给予了肯定,增加了这个学困生的信心和勇气。
片段二:
在课堂气氛活跃时,我趁热打铁,抛出了本节课的学生体验活动,并且设置体验活动内容时充分考虑到了学困生,活动如下:
(1)翻译古诗词,借助百度在线翻译网站:http:///。
(2)体验“人机对战五子棋”。
(3)访问http:///,用自然语言和机器人对话。
这三个体验活动吸引住了学生。体验一主要是体验在线翻译,让学生感受到机器只是机器,永远无法替代人;体验二是让学生知道我们平时玩的这个小游戏其实是人工智能的一个方面的应用,知道人工智能离我们并不遥远;体验三是人机对话,根据你所说的内容,机器人能够进行相应的回复。对于这三个体验活动,即使学习再困难的学困生都能独立完成。这样,“学困生”增加了自信,对掌握这节课所学内容有了信心。
片段三:
体验后,我设置了讨论活动。讨论问题:你知道哪些人工智能的应用?让全班学生先讨论,讨论后我找了学困生孙XX。孙XX对老师有严重的依赖,在学习过程中不善于总结,让他对他和同学的讨论结果进行总结,对他来说是一个锻炼机会。孙XX回答后我再找其他学生对他的回答进行补充,学生回答的内容我在黑板上作了记录,为下面所授内容做铺垫。
片段四:
对学生回答内容进行总结,将本节课的知识点贯穿其中,通过师生共同列举大量的实例,调动学困生的学习热情,从而完成本节课内容的学习。本节课知识点总结如下:
(1)模式识别:①指纹识别;②语音识别;③手写识别;④光学字符识别。
(2)机器翻译:介绍几个常用的机器翻译软件和几种在线翻译方法。
(3)其他应用:①智能机器人;②计算机博弈。
片段五:
让学生一起来展望:未来机器人在我们的生活中还会有哪些方面的应用?在前面的氛围的带动下,学生开始大声回答,这时我站到了刘XX(刘XX,来自较偏远的农村,由于在初中没有系统学习过信息技术,对计算机很陌生,因此进入了“学困生”行列)的旁边用眼神鼓励他,对他的回答给予大大的好评。刘XX回答后,我又找了其他的学生畅想未来,学生们热情高涨,将课堂气氛推向。最后,和学生一起对本次课的内容进行了回顾,结束了本节课的所有教学内容。
【案例反思】
教育最高目的就是把受教育者培养成社会所需要的人才,使人得到全面发展。从个性养成开始,要为学生提供充分实践活动的时间和空间,让学生进入一个自主的、积极的、充满创造性的学习过程。充分调动包括学困生在内的每一个学生参与课堂教学活动,让他们都得到健康的发展。
关键词:无人机系统;智能决策;自主控制;智能体系;任务规划;课程设计
0引言
无人机具有较强的机动性和较好的可操控性,能辅助人类在恶劣和危险的环境中执行复杂的任务。近年来,无人机系统迅速发展并广泛应用于环境监测、灾难搜救、反恐侦察等众多领域。无人机系统研究的一个关键问题是如何发展高度智能化的软件系统,提高无人机在动态复杂环境中自主决策的能力。目前,众多高校开设的无人机专业课程主要研究无人机的硬件平台、通信与测控、指挥控制、综合保障和实践等方面,然而对于无人机系统的智能决策问题研究尚不深入。
1无人机系统决策的内涵
1.1无人机自主控制系统概述
无人机自主控制系统是无人机实现自主飞行管理与自主任务管理的机载系统,如图1所示,它涵盖了机器人“观测一判断一决策一行动(observer-orient-decision-action,OODA)”的各个环节。
无人机自主控制能力是衡量无人机智能自主水平的一项重要能力。表1基于OODA分别对无人机自主控制能力进行了描述,其中,“判断”与“决策”部分评价的是无人机对战场态势的评估能力和对任务或行为的决策与规划能力,是衡量无人机自主决策能力的最重要指标,也是无人机决策课程设计与实践的核心。
1.2无人机自主决策子系统概述
自主决策模块位于智能无人机系统的顶层,它如同人类神经系统执行决策行为,产生计划并处理不确定性。自主决策模块主要包括顶层任务决策、顶层任务规划、底层行为决策和底层路径规划。顶层任务决策用于任务策略的在线生成;顶层任务规划用于任务计划的在线制定;底层行为决策用于运动行为的在线序贯决策;底层路径规划用于导航计划的在线生成,这些内容的教学与实践将贯穿课程的教学与实践过程。
2人工智能在无人机系统决策中的发展以及作用与地位
人工智能从孕育之初到现在,经历了“三起两落”,如图2所示。人工智能的发展也不断促进无人机自主决策能力的发展,甚至可以说,人工智能的发展决定无人机自主决策水平的高低。早期,无人机决策大多依托产生式规则或谓词逻辑技术,主要针对确定决策;20世纪六七十年代,知识表达引入到有人机辅助决策支持系统的设计与研发中,也逐步迁移到无人机智能自主系统中;随着概率统计的引入,基于贝叶斯的不确定推理决策方法得到大力发展;专家系统依据专家经验生成策略,用于解决离散事件不确定性,形成了一系列无人机智能自主决策成功案例;近年来,机器学习、多智能体理论的热潮将无人机智能水平推到了一个前所未有的高度,使无人机具备知识沉淀、知识挖掘、智能发育的能力,并将单无人机执行ISR任务拓展到多无人机协同遂行多任务领域。无论经典人工智能方法还是人工智能新思路,都是无人机智能自主决策的重要基础,在无人机系统智能决策课程教学与实践中具有举足轻重的地位。
3无人机智能决策课程教学总体设计
国防科技大学依托控制学科和仪器学科在自动化专业试办开设了“无人机工程”专业方向,培养掌握无人机工程相关领域基础理论和基本知识的学员,使其具有从事无人机系统及相关装备的分析、设计、研制、维护和管理等方面的实际工作能力和初步科学研究能力。
3.1教学目的与课程设计总体思路
设置无人机智能决策课程的目的是使本专业学生快速了解无人机决策系统组成、熟悉决策系统工作原理、掌握决策理论与实现方法。课程设计的总体思路是设置课堂教学和动手实践两个主要环节,课堂教学环节主要通过教师讲授的方式,基于无人机自主控制系统组织结构,介绍无人机决策系统的基本概念;实践环节则是在学生已经掌握智能决策算法基本原理和流程的基础之上,让学生参与到决策系统的设计与实现中来。
3.2课程教学主要内容
无人机智能决策是课程教学的核心内容,主要覆盖贝叶斯推理理论、最优化理论、智能搜索等基本决策理论和方法,主要讲解如何将其运用于无人机智能感知、任务规划的建模和优化方法,比如基于贝叶斯的不确定推理、基于启发式人工智能搜索算法的路径规划等。内容安排包括问题描述、基本原理、算法过程、输入输出设计、结果分析等;人机智能融合决策是课程的拓展部分,主要涵盖人机智能融合原理、脑机接口原理、融合决策机制等理论和方法,主要讲解如何将其运用于人在回路辅助的无人机智能自主决策、混合主动规划的接口设计与融合决策方法,比如基于脑机接口的人机智能融合决策、混合主动任务规划等;拓展内容安排包括资料查新、接口设计、融合机制设计、融合算法实现、结果分析等。
4无人机智能决策教学实践环节设计
4.1课程实践环节的必要性
4.1.1无人机系统智能决策课程对实践的需求
实践教学是高等学校教育非常重要的教学环节,是提高人才分析问题与解决问题的重要途径。无人机系统智能决策是一门实践性很强的课程,一是由于无人机系统是一门交叉性的学科,主要涉及空气动力学、无人机平台设计与制造、图像处理与智能感知、导航系统原理、无人机飞行控制、人工智能、机器学习、任务规划与分配、无人机系统体系保障技术等许多学科,所以该学科具有知识点多、涉及面广、理论性强,需要学生具备较好的逻辑思维能力和数理基础等特点,因此,必须通过实践才能加深对无人机系统知识的理解;二是智能决策技术不断走向实用,20世纪80年代随着人工智能基础科学的研究,智能决策作为一门新兴学科出现在国际科学舞台上,智能决策技术早期以研究经典的智力游戏问题和仿真实验来证明理论等为主流,随着互联网的普及和国际信息化进程的提高,智能系统和智能计算等也逐渐成为学者们的研究热点。从加强学生的实践能力出发,考虑到课程的建设需要,需要加强无人机系统智能决策课程的实践教学内容。
4.1.2无人机系统智能决策课程对实践的要求
根据智能决策的特点,进行实践教学需要达到以下几个目的:一是加强学生对基础知识的理解,对智能决策基本方法的掌握;二是加强学生将智能决策知识与方法用于解决实际问题的能力;三是增强学生对智能决策研究领域的兴趣,培养更多的专业人才。
智能决策的实践教学工作必须以高质量的科研内容为基础。通过瞄准国际前沿、集成创新和引进消化吸收、提升原始创新以及再创新能力,从而建设创新平台和创新团队,以高水平科学研究支撑高质量的高等教育。此外,智能决策的实践教学还要考虑因材施教,验证关键技术环节。目前学生的学习任务较重且水平参差不齐,在设计实践环节时,要把握如何能在较短的时间内让学生得到最大程度的能力锻炼。在这种情况下,教师必须进行充分的准备,事先搭好通用的硬件平台和软件框架,以减轻学生不必要的负担,营造良好的氛围,将学生的主要精力集中在创新实践上,这样才能提高实践教学的效率。因此,课程借鉴了无人机领域最具影响力的国际微小型飞行器赛会(IMAV)的比赛规则,结合智能决策的研究热点和当前承担的学术科研任务,引入无人机竞赛作为智能决策教学实践的平台。
4.2基于无人机系统智能决策的课程实践方案
在智能决策课程开始之际,教师向学生明确课程实践方案,即通过无人机竞赛的形式考核学生解决实际问题的能力。通过举办无人机竞赛,可以激发学生的学习热情和创新动力,达到寓教于乐的目的。学生带着思考主动学习理论知识,而不是为了应付考试被动学习;教师应当按照学生的综合能力合理组队,从而达到能力互补和团队协作。
无人机竞赛面向本校无人机工程专业方向的本科生,根据智能决策课程的需要,共设置3个科目。
第一个科目是自稳飞行,无人机需在3分钟内完成从出发点到指定目标点的飞行,要求单次滞空时间不少于30秒;本科目考查的是学生对无人机自主飞控基础知识的掌握。第二个科目是避障侦察,无人机需以尽可能快的速度穿越一排障碍门,并识别地面上的物品;障碍门的可通行区域各不相同,无人机需通过机载单目相机识别可通行区域,并自主规划路径;本科目考查的是学生对智能识别和任务规划基础知识的掌握。第三个科目是特级飞行,包括手抛无人机平稳飞行、8字飞行、伴随飞行等;本科目考查的是学生的创造力。比赛采用百分制,3个科目按照难度系数和重要程度评分占比分别为30%、50%和20%。
如图3所示,课题组提供比赛使用的无人机硬件和飞控软件平台并指导学生拼装无人机及使用软件。学生需在课程学习的过程中制定智能决策的算法设计及代码实现计划,并严格按照时间节点实现目标;每个小组的成员必须说明自己在团队中的贡献,从而作为教师打分的依据。
一、管理会计课程的特点
管理会计是会计学专业的核心课程之一,该课程一般在基础会计、中级财务会计、成本会计课程的学习基础上开设。教学内容主要包括战略、预算、成本、营运、投融资、绩效等管理,教学方法一般采用理论讲述、案例分析等,教学学时一般50学时左右,教学采用“多媒体+传统”方式。该门课程与财务会计相比具有四个特点。(一)以财务会计提供的会计信息为基础。财务会计通过特有的确认、计量、记录、报告等方法程序,提供决策有用的会计信息。管理会计正是利用这些信息,进一步加工,用于组织的预测决策、规划控制等方面,以实现组织的价值增值为目标。技术方法用到较多复杂的数学计算,如回归模型、指数平滑、方案评价指标等。与财务会计相比,都是比较复杂的数学计算,学生只有具备相应的数学基础,方能学好。(二)将管理理论和思想融于会计。管理会计是管理学与会计学的交叉,在会计中融入了管理的理论和思想、理念。通过不同方案、不同指标的对比(静态的指标如投资回收期;动态指标如净现值、内部收益率等),帮助企业选择最优的方案,这是管理会计决策部分的主要内容。(三)方法程序灵活多样。管理会计是为企事业单位内部管理服务的,严格的会计准则、财务程序并不完全适用于管理会计,管理会计的方法、程序、工具,灵活多样,可以交叉使用,也可单独使用。
二、管理会计指引的实施有助于促进管理会计的发展
(一)管理会计指引的作用。为促进企业和行政事业单位加强管理会计工作,提升内部管理水平,促进经济转型升级,2014年财政部《关于全面推进管理会计体系建设的指导意见》(财会[2014]27号);2016年6月财政部《管理会计基本指引》,一系列文件的颁布实施改变了管理会计缺乏“规范”的局面。管理会计指引是从政府层面提出的应用管理会计的指示和引导,具有感召力和强制性,有助于促进单位充分利用管理会计的工具方法,提高管理水平,从而增强竞争力。(二)管理会计指引体系构成。管理会计指引体系包括基本指引、应用指引和案例库。基本指引、应用指引与案例,是管理会计龙头上的眼睛(于增彪,2016),用以指导组织管理会计实践。其中,基本指引在管理会计指引体系中起统领作用,是制定应用指引和建设案例库的基础,而应用指引则是对具体业务活动的详细要求,它们之间的关系类似于会计的总分类账户与明细分类账户。《管理会计基本指引》全文共6章29条,包括制定的目的、应用原则与应用环境、管理会计活动、工具方法、信息报告等。该指引在遵循战略导向、融合性、适应性、成本效益等原则的基础上,借助内外部环境因素,其中内部环境主要包括与管理会计建设和实施相关的价值创造模式、组织架构、管理模式、资源保障、信息系统等因素;外部环境主要包括国内外经济、市场、法律、行业等,通过规划、决策、控制、评价等管理会计活动的运作,运用战略地图、滚动预算管理、作业成本管理、本量利分析、平衡计分卡等模型、技术、流程等工具方法,进行战略、预算、成本、营运、投融资、绩效、风险等管理,提供具有相关、可靠、及时、可理解性的会计信息质量特征的财务信息和非财务信息,并进行定期和不定期、综合和专项报告,最终提高管理水平。之后,陆续实施22项《管理会计应用指引》,见下表。管理会计应用指引,是对单位实施管理会计工作的具体要求,具有指导性和较强的操作性。20世纪90年代后,河北邯郸钢铁公司实行的“模拟市场,成本否决”可谓成本管理在我国企业应用的典范。管理会计应用指引的设计以企业战略、预算、成本、营运、投融资、绩效、风险等七大领域的管理为依据,每一领域都有各自适用的管理会计工具方法。
三、互联网、人工智能在财务领域的应用给管理会计带来新的发展机遇
管理也是生产力。电子计算机在会计中的广泛应用,大大提高了会计核算工作效率。从会计凭证制作、记账到会计报表形成,计算机都能在程序语言的基础上全部完成,且快速准确,这样会计核算人员的需求数量相应的减少。更多的会计核算人员可以转岗从事管理会计工作,分析、重整财务数据,为决策提供依据。人工智能用于财务领域,一些程序化、重复性的工作,可以由智能机器人完成,会计人员可以从重复的、繁琐的工作中解脱出来;通过云计算处理财务数据,提高财务数据效能。这些新的技术在财务领域的应用,使会计工作重心发生转移,会计人员可以将精力用于开发思想、管理创新、提高组织管理效率,真正实现由核算型会计向管理型会计的转变,这为管理会计提供了新的发展机遇。
四、顺应新技术时代,改革管理会计课程教学
经济发展靠人才,培养人才靠教育。管理会计的广泛应用,必须培养管理会计专业人才。而管理会计人才的摇篮主要是高校会计学专业。因此,应该与时俱进,从培养方案修订做起,通过优化大纲、改进教学方法、提升师资水平、拓宽教学资源等,探索新技术时代背景下的管理会计教学改革,培养优质的管理会计人才,促进管理会计应用。(一)师资培训与提高。从高校会计学教学实践看,管理会计师资相对紧缺。许多高校虽然开设了会计专业,但大部分是财务管理、财务会计、税收、会计电算化等方向,管理会计的师资储备并不充足。管理会计课程“管理”的特点,也对管理会计教师提出了更高的要求,不仅要精通财务会计,还要具备较丰富的管理学知识、高等数学的知识等。尤其现在的互联网、云计算、大数据等,一方面为管理会计的发展提供了契机,另一方面也需要培养具备相关知识的管理会计教师。建议通过培训、专业跨转等形式,提高、充实管理会计师资,以满足新技术时代管理会计发展对师资的要求。(二)修订培养方案。培养方案是人才培养的纲领性文件,具有目标导向性。针对计算机、互联网、人工智能等新的技术环境,要充分调研兄弟院校的教学现状,实时修订培养方案。在新的培养方案中,突出管理会计的重要地位,整个培养方案的重心由会计核算型向管理型转移。聘请业内专家,对初步拟定的培养方案进行论证,并注意吸收来自会计实务界、毕业生等方面的意见或建议,不断优化完善。(三)削减财务会计的课程及学时。一般会计学专业的培养方案中,涉及财务会计的课程包括基础会计、中级财务会计、高级财务会计、税务会计、成本会计、政府及非营利组织会计。这些课程都是利用确认、计量、记录、报告等会计特有的程序,用借贷记账法记账,实现会计核算的职能。它们之间的差异仅仅是核算具体内容的区别,其所用的会计基本理论和方法是一致的。只要学生掌握了会计的程序和方法,就能很容易通过自学扩展不同领域的会计核算问题。笔者认为,完全可以合并或删掉某门课程,如将中级、高级财务会计、税务会计合并为财务会计,在基础会计学习的基础上开设。(四)增加管理会计的课时或增加相关课程。因国家对高校培养方案总学时有明确限定,现在总的趋势是压缩专业课比重。因此,在总学时数一定的情况下,压缩的财务会计的课时,可以用来增加管理会计的比重。通过增加管理会计课程的学时,加大案例教学、辩论式教学比重,剖析管理会计应用的成功案例及失败的教训,提升管理会计教学的深度和广度,开发学生的思维空间,培养创新思维及创新能力,提高其分析解决问题的能力,更好地服务于管理会计实践。(五)优化教学大纲。依据所修订的培养方案,撰写课程教学大纲。教学大纲应包括课程简介和课程教学大纲两部分。课程简介部分重在说明课程的类别、学时数、先修课程、所用教材、课程主要内容、参考文献及网络资源等参考资料,起到总括认识该门课程的作用。课程教学大纲主要包括课程的性质及任务课程、与其他课程的联系及分工、课程教学内容、学时分配表、教学基本要求、成绩考核说明等。课程内容应该按照章、节、问题等,尽量细化,并明确教学目的与要求、重点与难点,以便于课程的讲授。课程的考核应该明确具体,包括考试成绩、论文、案例分析等作业所占比重等。明确课程的主要参考书及网站,以便于学生课外研习。(六)选用优质教材、拓展学习资源。教材是教学的主要参考书,对学生的影响至关重要。应该优先选择国家精品课程教材、国家级规划教材。注意选择与管理会计课程、教材相适应的参考教材,促进学生从不同层面、不同视角对所学管理会计理论知识的掌握。避免因某种利益关系而选用质量低劣的管理会计教材。同时,借助主流网站,充分利用网络资源拓展管理会计课程的学习。如通过大中型企业的网站,查阅其管理会计实践做法,用所学理论分析、验证、反思企业管理会计实践。通过中国会计学会管理会计专业委员会网站,学习了解管理会计的学术前沿与管理会计面临的新问题,培养学生科学研究的思维及创新能力。通过浏览会计专业期刊网站,搜索研究有关管理会计论文,从中吸收管理会计思想和实践的营养,提高管理会计理论水平和实务能力。(七)教学方法与手段。以中国人民大学国家级优秀教材《管理会计学》(第七版)为例,管理会计课程内容主要包括变动成本法、本量利分析、经营决策、存货决策、投资决策、标准成本法、作业成本法、全面预算管理、业绩考核与评价。既包括管理会计的方法,也包括预测决策、规划控制与业绩评价,这些内容要求管理会计应采用多种教学方法,既包括对理论部分的教师讲述,还应该包括案例教学、讨论式教学、参与式教学等多种方法。案例教学要求教师通过案例内容的陈述与分析,将需要学生掌握的知识点、管理会计理论融入其中,提高学习兴趣,增强实践感知性。案例的来源可以多样化,可以选用中国管理案例库、期刊杂志中的案例等;也可以因地制宜,对案例进行修改,以便符合教学需要;条件成熟时,还可以利用寒暑假或与企业合作课题等机会,深入企业实际,自行编写具有自主知识产权的案例。这些案例,既是教材内容的补充和延伸,又能激发学生的学习热情。培养方案修订、学时的增加,使得类似“咖啡屋”、小组讨论、案例教学等方法成为可能。教学手段则可以根据内容,采用传统方法与多媒体相结合,(八)网络资源的学习引导。现在网络无处不在,网络资源丰富。在上述学习的基础上,教师可引导学生积极利用网络资源学习,如微课、慕课等,作为课堂学习的补充。中国会计学会、中华会计网校、各种期刊杂志网站、各级财政部门关于会计师职称考试网、大中型企事业单位网站、教育中介机构网站、大学精品课程与在线课程网站等,都具有丰富的管理会计学习资源。只要愿意学习,总能找到学习资源。互联网时代的学习,渠道和获取资料来源已经做到充分多元化。
五、结语
管理会计是价值创造的信息系统,国家要强大必须要有强大的企业,企业要强大必须要用管理会计(于增彪,2016),但管理会计是我国的短板(楼继伟,2016)。互联网、大数据、云计算、人工智能等现代新技术,为管理会计的发展提供了新的发展机遇。管理会计指引的实施为管理会计的实践提供了政策支持,这也给管理会计课程教学提出了新的、更高的要求。管理会计案例作为管理会计指引体系的构成部分,新技术时代的案例还相对匮乏。制作、编写新的管理会计案例的过程也是促进管理会计课程教学改革的过程,实现管理会计由“短板”到“升级版”的跨越,逐渐满足我国管理会计的需求(于增彪,2017),管理会计任重而道远。
参考文献:
[1]孙茂竹,文光伟,杨万贵.管理会计学[M].北京:中国人民大学出版社(第七版),2015.