前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的人工智能时代教育主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
近两年,“AlphaGo”连胜全世界的围棋名将,被媒体广泛报道。人工智能开始成为社会关注的热点,引起人们的广泛兴趣,并令人深信不疑。
在刚刚结束的2017年高考,学霸君与准星云学两家企业的“高考机器人”分别拿出了 134 分和 105 分的高考文科数学成绩。在做题方面,机器可能已经超越了不少人类。正是这样一件事,同样引发了人们的深度讨论与思考。
的确,随着理论和技术的日益成熟,人工智能开始受到产业资本的热捧,语音识别、机器视觉、智能控制、智能检索、智能互联、专家系统、自动规划等应用步伐加速。金融、电商零售、医疗健康、交通、个人助理等多个领域都可以看到人工智能的应用,人工智能已然开始取代工厂工人、客户服务等重复性工作。人工智能在教育领域同样拥有巨大的应用潜力,随着知识表示方法、机器学习与深度学习、自然语言处理、智能、情感计算等关键技术的发展,人工智能将在学校管理、校园安全、课堂管理、智能助教、自动阅卷、自适应教学等方面发挥作用。
面向未来,我们不禁要问,人工智能是否能够改变教育?人工智能在教育领域将释放怎样的潜力?本期策划,我们邀请上海海事大学魏忠,探讨人工智能视角下的未来教育,从人工智能的教育本体、对学科的影响、对教育技术的改变、对教育价值的重新定位几个方面进行了系y思考与分析。江苏师范大学智慧教育学院周宝、杨现民结合人工智能在教育中的典型应用,探讨人工智能对学校管理及教学带来的革命性影响。华东师范大学第二附属中学刘党生,从技术与教育的关系延伸到人工智能,并对非生物智能介入教育的未来趋势进行了预测;重庆市江津区聚奎小学校刘春林、重庆市聚奎中学校张渝江从教育教学实际出发,介绍了人工智能软件如何温柔地改变教育。上海市位育中学陈凯从教育哲学的角度,探讨了人工智能如何作用于思维、认知、学习,并进行了反思。
“这是最好的时代,这是最坏的时代;这是智慧的时代,这是愚蠢的时代。”人工智能时代的钟声已经敲响,我们还在工业时代的迷梦中寻找教育的未来。谁曾想到,未来来得如此之快,我们是否准备好做出改变?未来,我们需要什么样的人才?我们需要什么样的教育?我们不妨想象一下,未来10年、20年的教育将发生怎样的改变?也许一个崭新的时代并不会留给我们那么长时间去形成新的教育生态系统。
关键词:新工科;人工智能导论;实践教学;校企合作;案例库
随着物联网、大数据、5G及人工智能等信息技术的发展,为了应对中国产业变革及新一轮的科技革命,适应“中国制造2025”国家战略需要及产业经济创新发展,同时将国际工程教育思想本土化,“新工科”应运而生[1]。信息技术发展催生出了人工智能相关的专业,国内高校纷纷设立了智能科学与技术专业。近年来,人工智能技术的发展引领着人类社会正逐渐走进智能社会,人工智能将深刻影响人类社会。随着人工智能的进一步发展,高等教育的价值也将进一步提高[2]。因此,各高校应尽快建立与新工科相一致的智能科学与技术专业,并深入研究我国人工智能的人才培养体系、课程设置、实验平台及成果转化等方法,改革传统人工智能的教育教学方法,形成有新工科特色的智能科学与技术专业工程教育方法。由于传统的专业是按学科划分的,因此,目前的智能科学与技术专业课程体系以理论为主,强调学科知识的系统性和完备性[3]。人工智能导论作为智能科学与技术专业的核心课程,同时也是人工智能“入门性”和“引导性”的课程。但是,目前人工智能导论的课程设置上主要存在课程内容陈旧、实践课程不足、教材理论过强、教学模式老旧及实践教学与企业需求不适应等问题。尤其是人工智能导论课程,缺乏实践教学将会降低学生学习人工智能的兴趣和积极性。因此,为了解决这些问题,并使高校跟上人工智能时代的脚步,抓住高等教育发展的新机遇,进行面向新工科的人工智能导论实践教学模式探索具有重要的现实意义。
1人工智能对新工科人才的新要求
1.1具备多学科交叉知识。人工智能导论是一个多个学科交叉而成的一门课程。人工智能导论主要包括知识系统、智能搜索技术、脑科学、机器学习、神经网络、支持向量机、专家系统、智能计算及分布式智能等内容[4]。因此,一个合格人工智能专业人才需要具备多学科知识。1.2具备多领域应用能力。人工智能导论的应用领域广泛,基本包含工业、农业及社会生活的各个行业(如工业生产、通信、医疗、金融、社会治安、交通领域及服务业等)[5]。人工智能导论课程要求学生在学好理论前提下也应该掌握各行业的相关知识,只有这样才能提高人工智能技术在各领域的应用。1.3具备人工智能创新创业精神。目前,创新驱动发展成为了我国现阶段发展的重要力量,人工智能成为经济发展的新引擎[5]。在大众创业、万众创新的号角下,人工智能技术作为创新创业过程中的一个大趋势。因此,当今新形势下培养具有创新创业精神的人工智能专业人才对我国经济发展及大学毕业生创新创业具有重要意义。1.4具备人工智能人文素养。人的内在品质就是人文素养,人文科学的知识水平和研究能力是人文素养的重要组成部分,人文素养是人文科学体现出来的以人为研究对象和中心的精神[6]。人工智能对人类社会带来的是便利还是带来灾难,关键是使用者的思想道德和人文素养。因此,培养具有人文精神的人工智能专业人才具有重要的意义。
2人工智能导论课程教学现状
目前,许多高校已经认识到传统的人工智能导论课程已经不能适应社会和学生发展的需要。尤其是地方普通高校在师资、科研及学科力量薄弱情况下进行人工智能导论的实践教学。目前人工智能导论的课程设置上主要存在的问题如下:⑴本科生课程内容陈旧。近年来,随着云计算、大数据、5G等信息技术的快速发展,也带动人工智能技术发展日新月异。对于高校来说,要紧跟人工智能技术前沿,传授学生的知识也要紧跟人工智能的发展。目前,虽然也出现了不少新的人工智能导论教材,但在课堂上能够教学的新内容仍然不多,教材内容仍然集中在传统的人工智能技术(如问题求解、知识表示、归结原理及经典推理等技术)上。⑵研究生课程内容重叠。研究生的人工智能导论课程应作为本科生课程的一个延续,但部分高校对研究生人工智能导论课程的教学重视不够。很多本科生已经学过的内容在研究生阶段又进行了重复。因此,在新工科背景下培养高层次的人工智能人才,就必须要在研究生阶段加强新工科人才实践能力的培养,选择合理的人工智能导论课程,改革研究生阶段人工智能导论的教学理念和教学模式。⑶实践课程不足。实践教学是提高人工智能新工科人才能力的重要路径。目前,大多数院校的人工智能导论课程理论与实践联系不够紧密,对学生实践能力的培养不够,只知道理论,而不进行实际的实践应用就不能成为合格的人工智能新工科人才。另外,大多数地方高校的人工智能实验室建设投入不足,实验条件差,验证性的实验较多,实验课时不足,学生对人工智能新技术的接触不够。⑷人工智能导论教材理论性过强。目前,现有的人工智能导论教材以理论为主,缺乏人工智能实践内容。在课程教学过程中学生经常会感觉索然无味,当实践课程开设不足时,这种情况会非常明显。学生会渐渐的对人工智能导论课程失去兴趣和热情,最终会导致课程的教学质量和效果下降,不能达到新工科人工智能专业人才培养的预期。⑸教学模式老旧。人工智能导论是多学科交叉的课程,课程内容理论性强、抽象、多知识点是新工科的特点。然而,大多数地方高校仍然采用过去的课堂教学模式(即“教师讲、学生听”的教学模式),这种单向灌输的教学方式以教师为主,学生的主动性不够,只是在被动接收知识。学校这种重视理论不重视实践的教学模式,在一定程度上影响了新工科人才的实践能力,从而导致教学内容与企业社会需求脱节。
3人工智能导论实践教学初探
3.1人工智能导论课程实践平台建设。为了提高学生对实践教学的兴趣,南阳师范学院计算机科学与技术学院在人工智能导论授课过程中广泛应用多种计算机实验教学平台,如采用开源的PaddlePaddle百度飞桨深度学习平台,希冀一体化人工智能实践教学平台及大数据综合实验平台。教师可以在实践教学过程中方便的使用这些平台进行授课,学生也可以在课堂中跟随老师完成相关实验,并能够在课下进行相关实验练习及提交作业。3.2人工智能导论课程实验内容优化。在人工智能导论实践教学过程中,以学生兴趣为导向,开展相关应用课程实验,南阳师范学院计算机科学与技术学院对人工智能导论实验课程内容进行优化。优化后的主要实验课程包括搜索优化算法实现、智能计算实现、贝叶斯分类实验、最近邻算法实验、机器学习实验及神经网络实验。最后,通过期末课程设计进一步提高学生解决实际问题及创新创业的能力。3.3人工智能导论实践教学模式改革。⑴校企合作为使人工智能导论实践教学不与企业脱节,校企合作是关键。应积极派遣教师进企业进修,了解企业需求,并提高教师的工程能力。从2018年以来,南阳师范学院计算机科学与技术学院每年暑假期间累积派遣教师58人/次前往百度、中兴、科大讯飞、神舟数码及江苏传智播客公司等进修培训。同时已经在固定时间邀请相关企业讲师到学校进行人工智能方面的项目教学。建立起了具有地方区域特色的师资队伍及校企协调的实践教学模式,从而避免人工智能导论课程实践与企业实际脱节。⑵“双导师”负责制人工智能导论实践课程实行“双导师”制,邀请企业中实践经验丰富的人才任教或任职,校企合作建立实践教师指导团队,改革教学策略及教学方法,以项目为牵引,将人工智能导论实践课程作为第二课堂学分。还要积极制定人工智能相关的科技作品竞赛的奖励机制,积极引导学生参加各种人工智能相关的比赛,从而进一步提高学生在创新实践方面的能力。⑶采用案例教学法以案例导入进行教学,提高学生兴趣。首先,从人工智能竞赛的部分赛事中、(如百度的人工智能大赛,“2020年全国人工智能大赛”,“2020中国高校计算机大赛人工智能创意赛”等)中选取贴近实际问题的案例作为人工智能导论实践课程的案例来源。然后,采用目前主流的人工智能开发软件进行算法代码的编写,引导学生采用Python语言调用第三方接口库进行算法的实现。最后,让学生使用主流的编程语言(如C++、Java等)开发完善算法或进行系统设计与实现。
4结束语
在新工科背景下,人工智能导论作为智能科学与技术专业的基础核心课程,人工智能人才培养应注重提高学生解决问题的能力。在这种背景下,笔者结合近年来了解到的企业需求和上课的实际,对人工智能导论实践教学模式进行初探,具体如下:①校企合作,构建人工智能实践平台;②建立案例库,优化实践的内容;③校企“双导师”制,采用案例教学,从而进一步提高学生在创新实践方面的能力。
参考文献:
[1]杨晴,王晓墨,成晓北等.新工科背景下的新能源科学与工程专业——哈佛大学工科教育在学科交叉方面的启示[J].高等工程教育研究,2019.S1:23-24,33
[2]李明媚,成希,罗娟.人工智能时代的高等教育之变与不变[J].黑龙江高教研究,2020.2:41-44
[3]陈义明,刘桂波,张林峰等.智能科学与技术专业课程体系建设的理论思考[J].计算机教育,2020.309(9):103-107
[4]刘永,胡钦晓.论人工智能教育的未来发展:基于学科建设的视角[J].中国电化教育,2020.2:37-42
[5]姚琳,石志国.人工智能课程体系与教学方法研究[J].中国大学教学,2019.10:19-22
[关键词]人工智能 信息技术 智能教育
人工智能是多种学科相互渗透而发展起来的交叉性学科,其涉及计算机科学、信息论、数学、哲学和认知科学、心理学、控制论、不定性论、神经生理学、语言学等多种学科。随着科技的飞速发展和人工智能技术应用的不断扩延,其涉及的学科领域将愈来愈多,它已和人们的学习、生活息息相关,时代和社会需要此方面的大量人才。在高中信息技术课中开设人工智能初步模块是十分必要的,本文拟从其发展现状、存在问题等几个方面对我国高中信息课程中人工智能教育做一下探讨。
一、高中开设人工智能课程的意义
(1)人工智能定义
人工智能(AI,Artificial Intelligence)是计算机科学的一个分支,己成为一门具有广泛应用的交叉学科和前沿学科。它研究如何用计算机模拟人脑所从事的推理、证明、识别、理解、设计、学习、规划以及问题求解等思维活动,来解决人类专家才能解决的复杂问题,例如咨询、探测、诊断、策划等。
(2)开设人工智能课程的意义
现实世界的问题可以按照结构化程度划分成三个层次:结构化问题,是能用形式化(或称公式化)方法描述和求解的一类问题;非结构化问题难以用确定的形式来描述,主要根据经验来求解;半结构化问题则介于上述两者之间。
将人工智能课程引入到我国现行的教育中,可以让学生在了解人工智能基本语言特征、理解智能化问题求解的基本策略过程中,体验、认识人工智能技术的同时获得对非结构化、半结构化问题解决过程的了解,从而使学生了解计算机解决问题方法的多样性,培养学生的多种思维方式,更好的解决现实问题。
二、高中人工智能教育现状及存在问题
目前,该学科的教育正处于摸索阶段,由于中学信息技术师资水平、学校硬软件设备等条件的制约,我国尚未在中学专门开设独立的人工智能类课程,Internet上与人工智能教育相关的中文信息资源也十分贫乏,在教学环境上大致存在以下问题:
(一)教学条件参差不齐
开设好人工智能课程,就要求安排更多的实践课程和活动来增强课程的趣味性,让广大师生切实体会到人工智能对我们生活的影响。这些活动大部分要求上机操作或利用网络资源来学习交流,这就对教学条件提出了较高的要求,尤其是一些偏远农村、条件相对落后的中学在开设人工智能课程上存在很大困难。
(1)对硬件性能的要求
人工智能课程中有较多的实践课程需要老师和学生利用网络资源,使用计算机进行操作。这就需要学校配备计算机网络教学机房,若其性能较差,会延长学生在线进行人机对话的时间,一旦遇到网络堵塞,可能连网页都打不开,这不仅浪费了仅有的上课时间,而且大大降低了学生的学习兴趣。
(2)对软件性能的要求
为了降低成本,学校可以利用互联网上提供的免费下载软件和免费在线教学网站等进行实践教学,可大大减少自研开发软件和软件维护的费用。但一旦遇到网络不通、网络拥挤或在线网站停止服务等情况,将无法使用网络资源进行教学,可见,软件的依赖性较强也存在很大的问题。
(二)对人工智能科学的认识不足
(1)学生的认识误区
提及人工智能,给大多数学生的感觉是一门神秘、遥不可及的科学。很多学生认为人工智能技术是很高深的科学,离我们现实生活有一定距离,研究和接触这门科学是少数科学家的事情,从而对该科学的关注程度不高。其实,人工智能学科是一门渐渐成长的科学,它将应用在我们生活的方方面面。我们应在教学中让学生多去体验人工智能的魅力所在,吸引更多对该学科感兴趣的人去研究和使用它。
(2)教师对人工智能学科开设存在偏见
一些从事该学科教学的教师没有接触过人工智能方面的知识,在接触过后被其中深奥难理解的知识所吓倒,认为即使开设了这门课程也不易被同学们所接受;而一些在大学接触过人工智能课程的教师则认为,其理论枯燥乏味,知识内容艰深,不适合放在高中开设。
(三)一线教师经验不足
在我国大学教育中,开展人工智能专业课程的大学为数不多,师范类院校更是少之又少。从事人工智能领域的专业人才输出少,所以,缺乏具备一定知识结构、有专业素养的教师来担任高中信息技术课中人工智能课程的教育工作。绝大多数的一线教师并没有接受过人工智能课程的专业培训,在授课内容上的着重点掌握不好,教学目标不够明确;在授课形式上也没有前人的经验可寻,这就给一线教师带来了极大的挑战。
三、解决上述问题的几点建议
(一)加强软、硬件建设
在学校条件允许的条件下,应加大硬件设施的投入,改善网络传递信息的效率,同时加强软件资源建设。鼓励师生上网搜索更多适合AI教学的网站,教师应整理出和AI相关的趣味小故事、电影、光盘等和教材相关的素材,以便更好的配合硬件教学。
(二)端正认识,增强支持
作为教师要树立对高中人工智能选修课程的正确认识。通过对课标中规定的相关内容的深入了解和学习,克服对人工智能的神秘感或恐惧感,理性而客观的看待人工智能技术及其应用,明确在高中开设该课程的目的。同时,教师也不能因为该课程的“选修”性质,从而轻视该课程的作用。
作为学生不应该仅仅看见这门课程的娱乐趣味性,应把一些重要的技术理论知识重视起来,不能过分的放松自己而偏离了我们的教学目标。家长也应该支持和赞同学生选择该课程,不能应认识不到这门课程的作用、怕耽误学生主干课的学习而反对学生积极参与。
校方领导也不应条件限制就轻易放弃这门课程的开设,应给予积极的配合。社会各界也应加强舆论与正确引导,让更多的人们认识人工智能并予以肯定。
总之,人工智能是一门逐渐成长的科学,开设好该课程需要广大教育工作者和校方领导不断努力,互相交流,共同克服困难。
参考文献:
[1]张剑平.人工智能技术与“问题解决”[J].中小学信息技术教育,2003(10).
[2]段东辉.浅谈信息技术课程中人工智能教育[J].新乡教育学院学报,第19卷第二期2006,6.
关键词:贸易经济人才培养大数据与人工智能挑战
中图分类号:G71文献标识码:A文章编号:1672-3791(2020)06(a)-0028-02
21世纪是一个智能化时代,人工智能与智能系统的不断发展,成为当今世界各国发展的重中之重。2015年来,人工智能快速覆盖了我国的各行各业,这些新型行业的出现,一方面给传统产业、行业和企业带来挑战,使得传统行业开始萎缩,对人才的需求开始下降,而新产业、行业和企业的出现并得到快速发展,因此对人才的需求量逐年增加。这一变革,给高校人才培养带来了巨大的挑战和机遇。
1人工智能背景下的贸易经济专业发展现状分析
1.1贸易经济专业办学与人工智能的联系很弱
从贸易经济专业的办学水平和内容来看,均处于传统阶段,对行业在人工智能方向上的变迁没有系统的认识和认知性教育,贸易经济专业的改革势在必行。
以重庆工商大学为例,贸易经济专业的办学与人工智能的结合非常微弱,甚至可以说基本没有考虑到人工智能与专业办学的结合。最近三年,重庆工商大学的贸易经济专业开始探索大数据与专业办学的结合,苦于师资和其他办学资源的限制,目前仍处于讨论阶段。
1.2贸易经济专业的人才培养仍停留在传统模式上
从开设贸易經济专业的高校来看,人才培养模式均未与人工智能、大数据进行紧密结合,这一现状对专业建设与快速发展的行业之间对现代人才需求之间存在着较大的差距,贸易经济专业需要加快改革的力度。
1.3贸易经济专业的课程体系仍未与人工智能结合起来
从课程体系来看,贸易经济专业的专业类课程设置中不同学校有些差异,标志着各校的专业建设和人才培养有所不同,但是大部分课程设置都是传统类课程,如西方经济学、政治经济学、会计学、贸易经济学、零售学、消费经济学、商品学、市场营销、商务谈判、国际贸易、产业经济学。与人工智能、大数据、数据分析的课程很少出现,传统课程也未与人工智能进行交叉,或者以多种方式将人工智能、大数据及数据分析嵌入各门课程中。
2人工智能背景下贸易经济专业发展的机遇
人工智能与大数据的发展势不可挡,产业体系初具规模,支撑能力日益增强。为贸易经济专业的未来发展带来了不可多得的机遇。
2.1人工智能给贸易经济专业带来了新的发展方向
无论从流通2025还是从流通4.0来看,人工智能与流通、贸易行业的深度结合形成的新行业,成为未来发展的新趋势,这些行业的快速发展,对人才的需求,为贸易经济专业明确了未来的办学方向。
2.2人工智能给贸易经济专业的课程体系改革带来了新方向
开设贸易经济专业的各高校均有自己的一些课程建设的特征和特色,在科学研究方面,多学科之间互相支持也具备了前提条件,这一先天优势,给贸易经济专业进行的课程体系的重构,提供了优越的前提条件。人工智能背景为贸易经济专业的课程体系重构和改革提供了新的方向,贸易经济专业可以在专业课程体系设计上,加大大数据与人工智能与贸易经济课程的结合力度。
2.3人工智能给贸易经济专业学生就业带了新机遇
传统时代贸易经济专业主要为商贸流通类企业培养高端商贸人才,或者为政府部门、科研单位培养管理和科研型人才。人工智能与各行业的结合,孕育出了一些新的岗位,这些岗位需要高端人才,这些人才不止懂贸易、物流、商务的专业知识,更要懂数据、大数据,尤其是能够进行数据处理和分析,并等运用大数据进行管理。同时智能贸易、智能零售、智慧商业、智慧物流等行业对新型人才的需求非常紧迫。
因此,贸易经济专业的办学需要进行深入的市场调研,全面深入掌握行业发展和人才需求的实际情况,重构人才培养的体系和思路,重新设计专业课程,这是提升人才质量的关键。
3人工智能背景下贸易经济专业发展的挑战
人工智能+商贸流通的快速发展,以及人工智能在高等教育中的广泛应用,给高校贸易经济专业的办学和未来发展带来了很大的挑战,一方面传统行业的升级换代需要新型人才;另一方面当前高校贸易经济专业的现有资源的落后制约了教育改革。与此同时,智能化不断进入课程,对教师的替代力度在不断提高,这些变化,给高校的专业建设和专业发展带来了巨大的挑战。
4人工智能背景下贸易经济专业发展的路径
4.1建立适应人工智能+背景下的贸易经济专业人才培养理念
人才培养的创新首先是理念的创新与形成,贸易经济专业在人工智能时代的未来发展之路,是从人才培养创新出发,所以首当其冲的是人工智能+的培养理念的形成,根据区域商贸流通业发展与社会对贸易经济人才培养提出的新需求和高等教育与人工智能的融合发展的新趋势,在持续深入开展贸易经济专业人才培养模式的社会调研的同时,深入进行理论研究和实践探索的基础上,形成适合本校独特的人工智能背景下的贸易经济专业独特的培养模式。即“大德育理念”“大商科理念”“学科交叉融合发展理念”。
4.2构建人工智能+的人才培养方式与手段
贸易经济专业的教师和学生面对的是一个瞬息万变的时代,因此,教师要不断地跟进行业发展,成为理论的“创新者”,同时还要增加著名企业的管理者和实践者成为教学团队成员,来促进贸易经济专业教学与时俱进,促进科研、教学与社会服务一体化,形成风格独特的教学内容体系和教学方法,启发学生多思考,培养学生的创新能力和决策能力。
4.3加强适应人工智能+贸易经济专业教学的新型教师团队
教师是教学的最根本资源,是确保教学质量提升的根本性条件,也是推动教学改革的主要力量,贸易经济专业的一切改革均是基于教师的改革。首先,要加强教师在人工智能方面的学习和提升。其次,我国高等院校的贸易经济专业教师还要探索信息技术、人工智能如何支持教师决策、教师教育教学、改进教学手段等,推动新技术与教师专业发展有机融合,实行线上线下结合的混合教学。最后,贸易经济专业教师要充分认识到人工智能技术的广泛应用,不断可以促使和推进教师的研究能力,形成新型的教师团队。
4.4提升学生的在智慧产业中的就业能力
关键词:人工智能;高职;技能培训
一、人工智能概述
人工智能(Anificail Intelligence)是指利用计算机软件技术与自动化处理的技术,让计算机能够模拟与扩展某些人类特定智能的学科,最近几年来发展非常迅猛,在智能接口,数据挖掘,主体系统等方面取得了丰硕的成果。智能接口技术是研究如何实现人类与机器的便利沟通,现在已经实现了文字,语音,自然语言理解等方面实用化的功能。数据挖掘则是如何从大量不完备的数据中自动生成可应用的知识的技术,在大数据时代里将会有非常广泛的应用;主体系统则是指的让计算机具备愿望,能力,选择等心智状态的实体,实现计算机的自主性。从当前的应用发展趋势来看,在未来的5~10年内,人工智能将会应用在教育,医疗,管理,生产等绝大多数的社会领域中,将推动社会的全面发展与进步。在本文中,作者将以高职技能教育为切面,分析人工智能在该领域内应用的前景,并提出建立一套基于人工智能的高等职业技术辅助教学系统的思路,方便进行人工智能应用的相关人士研究与借鉴。
二、人工智能在高职教育教学领域的典型应用及其不足
将人工智能应用到教育方面是很久以来的教育现代化的热点,从最近几年来的人工智能在教育方面的应用来看,主要有三种应用的层面:一是智能计算机辅助教学(ICAI),它是将人工智能的技术引入至CAI系统中来,实现更加智能化的教学支持,减轻教师的工作量。二是智能,即让某些特定的课程与教学的内容,由人工智能来取代教师进行授课,即时答疑,提高教学的效率;三是智能数据库,对于课程相关的网络教学资源数据库,应用人工智能的方法进行数据分析,提高数据库的访问速度与交互功能,便于快速搜索与整理数据。但是对于高等职业技能教学来说,上述的三大应用领域还有些不够契合,主要体现在如下的方面:
(1)对于学习者的活动流程的监控与记录能力不够。传统的CAI系统,侧重于对理论思维知识的辅助教学,而对于学习者的身体活动的记录能力不佳,这样无法即时准确地保存技能学习过程中与身体活动相关的数据。众所周知,技能的教学是与学习者身体的活动相关联的,行动数据的获取量不足就会导致无法对学习者的技能及其效果进行评估与纠偏。
(2)与使用者的交互功能不佳。传统的人工智能交互是文本与图像,虽然简单直观但形式单一,还无法通过生动的语音和动作与使用者进行交互。这样在教学辅助方面的效果不尽如人意。
(3)智能水平有待于提升。现代的人工智能辅助系统,虽然已经能够实现教学数据的排序、统计、汇总等简单的操作,但是离真正智能化的工作还有一定的差距。系统无法根据学生操作的具体情况做出个性化的情况统计分析,提出个性化的建议。在即时交互方面也还有很大的提升空间。
三、高职技能辅助教学系统的设计思路
针对上述教学人工智能应用的不足,结合高等职业技术学校的教学情况,特地提出一套人工智能辅助系统的设计思路:
(1)使用高级的智能接口技术实现行动数据的采集。
智能接口是为建立和谐的人机交互环境,使得人与机器之间的交流像人与人之间的交流一样自然和方便。学习者在进行练习的过程中,无法像传统的人机交互方式一样将数据录入至计算机中,而是需要智能系统通过摄像头,运动传感器等等高级的智能接口技术来感知学习者的活动,对活动进行分析与统计,并转化为大数据存放至海量数据库中。至于具体采用哪种智能接口技术,需要根据具体的学习内容而定。
(2)应用专家系统对于学习者在技能操作中产生的大数据进行分析。专家系统是目前人工智能领域最有实效的一个领域,它是利用人工智能的技术让计算机能够实现特定领域内的大量知识与经验的系统。利用它来对技能学习过程中产生的大数据进行分析和挖掘,从中提炼出具有个性化的知识体系,发现学生与老师都没有发觉到的某些特殊的学习状态,能够为进一步的学习反馈做好充分的准备。这样可以使得学习的针对性更强,效率更高。
(3)使用智能检索与生成技术对于分析结果进行输出与展示。通过使用人工智能的检索系统,可以快速地对分析的结果进行展示,可以利用网络的环境,用生动形象的方式将结果展现在学习者或教师面前,方便掌握学习的过程。
四、辅助教学系统的应用展望
通过应用了上述的基于人工智能的辅助教学系统,将对于高职院校的教学产生非常强大与积极的影响。首先,该系统可以将教师从重复机械的日常教学环境中解放出来,不再通过传统的测验,考试,交流等方式获知学生的学习状态,由系统监控学习者在技能培训过程中的一举一动,自动进行学习效果的定性与定量的分析,积极地反馈给教师,从而使得教学更具备了明确的方向。其次,该系统也会增加技能教学的趣味性,将培训的活动转化为类似于电子竞技的效果,学生在学习的过程中随时可以观察到自己的学习状态,以及与其他同学的差异,更能够培养自学的能力。第三,该系统可以与现有的高职院校校园网实现无缝的对接,将全院校的数据进行统一的智能加工与挖掘,可以更加方便高职院校的管理工作,也可以方便地扩展成为完备的高校智能管理系统。
参考文献:
[1]邱月,人工智能技术在计算机辅助教学中的应用[J].福建电脑,2007(08).
2、支持开展人工智能竞赛,鼓励进行形式多样的人工智能科普创作。鼓励科学家参与人工智能科普。
3、在郑州,人工智能在很多学校已经生根发芽,并取得了不错的成绩。
4、7月27日上午,2017第四届中美(国际)机器人挑战赛(2017 4th China Robotics Challenge,简称CRC)在郑州国际会展中心开幕。
5、本次比赛由郑州市教育局等单位主办,郑州市第二中学等承办,比赛7月29日结束。
6、本届机器人挑战赛,共有来自国内外的80支队伍参赛。
7、其中,中国共66支队伍,来自于全国各个名校;国际上共14支队伍,来自美国、巴西、澳大利亚等国,为历届FRC(FIRST Robotics Competition)总冠军、区域冠军战队。
8、开幕式上,郑州市教育局局长李陶然充分肯定了此项赛事的意义,他表示,在世界范围内人们关注FRC项目,积极参与FRC项目,其深远意义不在于赛事本身,而在于通过这样一个平台的体验和历练,让同学们的视野更开阔,思维更活跃,学识更综合,更具有创新实践能力,更具有创造性。
9、据了解,第四届中美(国际)机器人挑战赛比赛的主题为2017FRC赛季主题,即FIRST蒸汽工坊,将邀请两个探险俱乐部成员在一个依靠蒸汽动力的时代,启动飞船完成终极竞赛之旅
关键词: 人工智能;创新驱动;发展建议
人类对于智能机器的探索活动,古已有之。不过,以“人工智能”来命名这一探索并成为一个学科领域,却发生于1956年夏季在Dartmouth举行的一次小规模学术研讨会上。因此,2016年是人工智能学科问世的60周年,在这个不同寻常的年份,世界各地的人工智能科技工作者都在密切关注人工智能的发展动向。
2016年3月,DeepMind研制的人工智能围棋系统AlphaGo以4:1的战绩击败了韩国的围棋高手李世石,把世界对人工智能的关注推向了前所未有的。各种各样的议论喷涌而出。悲观者大呼:“人工智能对于人类的潜在威胁太严重,应当通过立法限制甚至禁止人工智能的研究”;乐观者高喊:“人工智能是人类的真正福音,只要把自己的思想意愿转嫁给人工智能机器,人类就可以通过机器来实现长生不老的千年梦想”。在科技界,人们则在激动着、讨论着:我们应当在什么样的热点技术上发力?是深度学习?是认知技术?还是类脑计算?
回想这些年来,互联网、云计算、大数据、物联网、移动互联、智能制造、智慧城市、人工智能、机器人一波又一波的高新技术登台亮相,中国科技界、教育界和产业界都在一个个地紧紧追赶。虽然在跟踪追赶的过程中取得了不菲的进展,但是人们不禁都在思考:对于人工智能来说,当前社会的需求是什么?什么才是有效的创新战略?怎样才可以摆脱跟踪追赶的被动局面,争取到引领创新的话语权?
发展人工智能不应当是一种孤立性、局部性的行动,而应当是能够带动和引领整个科学技术的创新和发展。
1 人工智能是当代重要交叉科学群的创新前沿
为了阐明“人工智能是当代重要交叉科学群的创新前沿”这个论断,需要逐个澄清相关的基本概念,包括:什么是人工智能?什么是当代的重要交叉科学群?以及什么是当代重要交叉科学群的创新前沿?
1.1 什么是人工智能
人工智能是一门“探索人类智能机理,创制人工智能机器,增强人类智力能力”的科学技术。从这个意义上可以理解,只要人类的智力能力得到了增强和扩展,人们从事各种科学技术以至各种经济社会活动的智力能力就会得到有效提升,从而能够有效促进各行各业的创新与发展。
那么,什么是人类智能?人类智能主要表现在人类主体为了不断改善生存发展的水平而发现问题、定义问题、解决问题的能力。其中,发现问题和定义问题的能力依赖于主体的目的、知识、直觉、理解力、想象力、灵感、顿悟、审美等内在能力,因此被称为“隐性智能”;解决问题的能力则主要依赖于获得信息,生成知识,创生策略等外显能力,因此被称为“显性智能”。
显然,隐性智能十分抽象,几近神秘,不仅研究起来甚为困难,就连理解起来也颇感玄奇,而显性智能则相对可理解,可研究。因此,人工智能研究遵循的原则是:基于人类主体给定的问题、知识、目标(这就是人类发现问题和定义问题的能力)这些前提,研究如何利用信息、生成知识、创生策略来解决问题,达到目标。也就是说,人工智能的研究遵循人类智能与人工智能相结合的原则:人类智能负责发现和定义问题,人工智能则负责在人类所给定的问题框架下解决问题。这样,人工智能机器就可以成为人类认识世界和改造世界的聪明助手。
由此可见,没有生命,没有目的,没有灵感,也没有审美能力的人工智能机器系统,原则上不具有隐性智能的能力,因而不可能独立地发现问题和定义问题,只能在人类所发现和所定义的问题框架下去解决问题。因此,人工智能超越人类的恐惧缺乏科学根据。
1.2 什么是当代重要的交叉科学群
当今的时代是信息时代,认识信息资源和利用信息资源为人类服务的信息科学是当今时代的标志性科学。具体来说,信息科学是“研究信息的性质及其运动规律的科学”,也就是以信息为研究对象,以信息的性质及其运动规律为研究内容,以信息科学方法论为研究指南,以增强和扩展人类信息功能(全部信息功能的有机整体就是人类的智力功能)为研究目标的科学。换言之,信息科学的研究目标就是扩展人类的智力功能,而研究信息的性质及其运动规律和信息科学方法论都是为了实现扩展人类智力功能这个目标服务的。
由此就可以清楚地理解:人工智能的研究是信息科W的最高目标,也是信息时代科学技术发展的基本目的;而为了使人工智能系统能够在人类发现和定义的问题框架下成功地解决问题,人工智能的研究必须从人类求解问题的能力中得到启发。这表明,人工智能的研究需要向认知科学学习,因为认知科学就是研究人类自己是如何面对问题解决问题的。另一方面,认知科学所研究的人类解决问题的机理又建立在脑科学的基础之上,因此,人工智能的研究必须理解脑科学的工作机理。再者,人类发现问题、定义问题、解决问题的能力并不是永远固定不变的,而是不断进化和发展的。因此人工智能的研究还必须学习信息生物学,后者深刻地研究和揭示了人类能力不断进化的机制。可见,脑科学、认知科学、信息科学、信息生物学、人工智能是当代最具重要意义的交叉科学群。这个科学群还包含更多的学科,恕不一一阐述。
1.3 什么是当代重要科学群的创新前沿
虽然脑科学、认知科学、信息科学、信息生物学、人工智能各有各的研究内容,但是所有这些学科共同的目标都是智能,如人类的智能(脑科学)、生物的智能(信息生物学)、人类智能的物质基础(脑科学)、人类智能和生物智能的工作机理(认知科学)、人类智能和生物智能的进化机制(认知科学与信息生物学)、人类智能的信息基础和研究方法论(信息科学)、人类智能的机器模拟和实现(人工智能)等。
所以,人类智能和人工智能是当代这一重要交叉科学群共同的创新前沿。人们对于脑科学、认知科学、信息科学、信息生物学的理解深化了,就会促进人工智能研究的发展;反之,一旦人工智能的研究取得了突破和创新,也必然能够带动脑科学、认知科学、信息科学、信息生物学的突破与创新。
2 中国人工智能发展的现状:差距与优势
中国人工智能的发展现状,大家平日都亲身感受得到,应当比较熟悉,似乎无需赘言;但是国情是我们思考问题的基础,因此不可不察。而且,我们对于中国在人工智能发展方面所存在的差距和优势的认识,确实还有必要进一步深化。
2.1 差距:显差距,隐差距
大家都意识到,中国在人工智能的发展方面确实存在不少的差距。普遍J为,由于中国缺失了工业革命这个历史阶段的洗礼,因此在工业基础和工艺水平方面天然存在明显的不足。特别是中国微电子工业领域的高性能芯片制造能力有待进一步加强,人工智能硬件系统的水平也有待进一步提高等,这些都是众所周知的显差距。
然而,更值得深思的问题是:在人工智能的科学研究方面,长期以来,中国同行普遍习惯于跟踪学习,缺乏突破创新的民族自信心,更缺乏引领国际的强烈意识。无论是互联网、物联网、语义网、云计算、大数据、移动互联这些大概念,还是深度学习、无人驾驶、类脑计算这些技术思想,都是外国学者率先提出,然后才是中国学者蜂拥而上。加上这些年滋长蔓延起来的急功近利和学术诚信缺失,往往在蜂拥而上之后的一夜之间就会冒出许多“新成果”!这是中国人工智能发展存在的隐差距。
需要指出的是,显差距正因为“显”,已经得到各有关方的高度重视,并且正在不断地被缩小;但是,隐差距则因为“隐”,不容易被察觉,至今还没有引起各方面必要的重视,因此仍然是实现突破创新和引领战略的隐患。
2.2 优势:现优势,潜优势
那么中国在人工智能研究中是否也存在什么优势呢?表面看来,似乎中国在人工智能研究领域一直处于跟踪学习状态,谈不上存在什么优势;但是仔细考察发现其实不然,中国在人工智能研究中的确存在不可忽视的优势。
中国目前虽然在整体上还处于相对落后状态,但在某些技术研究上却处于国际领先地位。例如:语音识别技术,中国已经在近期多次国际评测大赛中夺得世界冠军;在汽车自动驾驶方面,中国的研发水平也与国际上旗鼓相当;特别是在理论研究方面,中国在人工智能通用理论研究方面的机制主义人工智能理论、人工智能逻辑理论研究方面的泛逻辑学、人工智能数学方面的因素空间理论都是国际领先的成果。这些都是已经涌现出来的现优势。
更加重要的是,像人工智能这样既十分复杂又极其深刻的科学研究,势必自觉或不自觉地受到科学方法论的影响。几十年来,国际人工智能的研究形成三大学派,就是受了以分而治之为特征的机械还原方法论的影响,把复杂的人工智能研究分为结构模拟的人工神经网络学派、功能模拟的物理符号系统学派、行为模拟的感知动作系统学派,而且长久以来互不认可,不能形成人工智能研究的合力。科学论证充分表明,适于人工智能研究的科学方法论不是“机械还原论”的方法论,而应当是“信息生态论”的方法论。后者与中国历来的“整体论”和“辨证论”思维传统息息相通。因此,在人工智能的研究领域,中国握有方法论的潜在优势(潜优势),只要自觉地加以运用,这种潜在优势完全可以转化为强大的现实优势(现优势)。
3 人工智能的社会需求和发展中国人工智能的战略建议
3.1 人工智能的社会需求
中国的信息化建设全面启动于20世纪90年代,得益于现代信息技术的支持,取得了举世瞩目的辉煌成就,进入了迎接复杂问题的新时期,面临着巨大挑战。从整个经济社会发展和全面改革的大局判断,在多次讲话中也明确指出,中国的改革开放进入了攻坚克难的深水区。众所周知,人工智能技术是信息技术的高端前沿;因此,为了迎接复杂问题的挑战,为了成功走出深水区到达胜利的彼岸,中国亟需人工智能科学技术的全面支持。
另一方面,纵观当今的国际环境不难发现,一些发达国家在中国黄海、台海、东海、南海不断制造紧张局势,企图以武力遏制中国的和平崛起。他们声称要长期投资人工智能,要用人工智能武器战胜中国,对此不能不高度警惕,并采取果断措施。
3.2 加快发展中国人工智能的建议
为加快发展中国人工智能,从战略性、系统性、可操作的角度出发提出5项建议。
(1)顶层规划。
火车跑得快,全靠车头带。建议设立国家级智能科学技术发展规划与协调专家委员会,负责研究和提出中国智能科学技术发展的中长期规划,制订智能科学技术产学研发展的实施政策,协调和促进中国智能科学技术的快速有序健康发展。
(2)人才培养。
万事都紧要,人才是根本。建议国务院学位委员会把中国现有的“智能科学与技术”二级学科提升为一级学科,以形成系统完整的智能科学技术人才培养体系;同时建议教育部在中小学开设智能科学与技术基础知识课程,开展课外兴趣培育活动。
(3)创新研究。
跟踪不可废,创新更关键。在国家自然科学基金设置“智能科学技术基础理论”专门领域,大力推进智能科学基础理论的突破创新;同时在国家“十三五”规划设立智能制造、智能农业、智能服务业、智能交通、智能网络空间安全、智能教育等应用专项。
(4)产业标准。
创新是尖兵,产业是后盾。大力促进中国智能化产业的发展,并在国家标准委员会建立智能产品标准工作委员会,鼓励有条件的单位和学术团体开展各类智能技术产品的测试、评价和检验标准的研究,引导智能化产业和产品市场有序健康发展。
(5)持续发展。
关键词:人工智能;高中生;职业规划;建议
一、引言
人工智能的不断发展与拓展促进了我国各个领域的发展,同时对各个行业产生巨大冲击,很多需要人工机械作业的领域将会使用机器人,造成大量人员的失业。面对如此现状,今后我们高中生如何做好职业生涯规划成为当务之急,只有深刻把握社会发展趋势,加强学习方向与时代潮流的匹配性,才能迎接挑战、抓住机遇、趋利避害,做好职业选择和规划,更好地适应今后的社会发展。
二、人工智能的发展现状和趋势
(一)人工智能的发展现状
“人工智能”一词最初是在1956年Dartmouth学会上提出的。它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发,人工智能是研究如何制造智能机器或智能系统,来模拟人类智能活动的能力,以延伸人们智能的科学。目前,人工智能技术在美国、欧洲和日本呈现飞速发展趋势。随着人工智能技术的快速发展,人工智能已经在各个行业得到广泛应用,其中比较典型应用主要包括符号计算、模式识别、机器翻译、机器学习、问题求解、逻辑推理和定理证明、自然语言处理、智能信息检索技术以及专家系统等,这些在计算机领域、化学领域、医学领域以及矿物勘测领域等得到广泛应用,并取得较好效果。
(二)人工智能的发展趋势
技术的发展总是超乎人们的想象,要准确地预测人工智能的未来是不可能的。但是,从目前的一些前瞻性研究可以看出未来人工智能可能会综合模糊处理、并行化、神经网络和机器情感等进行全方位发展。随着全球化趋势的不断增强,今后人工智能会向着全球国际标准的方向发展。人工智能技术不断地在就业领域应用及发展,因此高中阶段就对自己的职业生涯有着规划是未来发展的必然趋势,并且美国、加拿大等先进国家早早的就把高中生职业规划教育课程安排在了高中阶段,相比之下安排职业规划教育课程的高中毕业生,甚至大学毕业生对自己的规划都有着明确的方向,我国目前某些地区高中阶段已经安排了职业规划类型的课程,相信不久高中生职业规划的课程也会出现在更多地区的校园。
(三)人工智能发展对就业的影响
随着机器眼下正在取代的首当其冲的是那些简单机械操作的劳动者,比如说我国工厂里的初级工人正在面临自动化的威胁。还有美国福特公司,不仅大量裁减蓝领工人,而且还要把工厂搬到别的州或国家去,那里税收更低、政策环境更宽松、工会更友善的,在这些地方使用机器人不仅可以提高作业效率和质量,而且能够极大的降低各种成本,能够为企业创造更多的效益。
随着人工智能的快速发展,人工智能对各个领域的就业产生了重大影响,我国也在往这个方向发展,对于IT行业,今后会大量使用机器人进行工作,制造业也在逐渐增加使用机器人。技术的进步,使得个人的生产效率得到了巨大的提升。虽然就短期而言,机器是不会一下子取代大多数人,但我们必须未雨绸缪、防患于未然。有一些机械的、长时间集中精神的、固定套路的工作,比如流水线工、司机、配药师等,机器比人还擅长,这些领域将会淘汰大量的工人,导致很多人员失业。而很多工作需要人搭配机器做才最高效,这些工作是主流的新工作,但是需要注意的是,在人和机器协作的过程中,机器一定会不断智能优化的,在单一专业的工作内容中,机器逐渐又会替代人,因此也会造成人员失业。对于人际沟通事务,由于需要人与人之间的交流,还是人比较擅长。审美是模糊的、社会性的,这个还是人比较擅长。
对于我们高中生而言,勤动脑,勤动手,不断创新,是未来立足之本。因此不仅要埋头学习知识,还要培养创新能力和实践能力,以应对迎接人工智能的挑战。
(四)高中生应该怎样规划职业生涯
面对人工智能的快速发展,今后我们高中生应当趋利避害,努力做好职业生涯规划,实现自我价值的增值,具体来说应当从以下几个方面入手:
1.增强职业规划的意识
高中生要根据自身的主观因素以及外界的环境因素,分析、归纳、选择自己的职业发展方向,并且制定相应的学习、培养计划,采取必要行动去实现目标。这种确定人生方向的规划问题应该在高中阶段每一个学生都应该对自己有着清醒的认识,并且得到自身的重视,对选考科目的选择及大学志愿的填报就不会盲目、无头绪,在高中阶段有了明确的目标会使自己的学习方向更加准确,学习积极性更加强劲,同时在就业选择上也可以尽量地少走弯路。
2.选择高水平的职业指导教师
高中生实现从学校到社会或者更高层学校的过程中职业规划具有重要的导向作用,因此在高中阶段一个好的职业规划指导教师对学生的影响有着重要的意义。首先我们选择的职业规划指导教师必须具备一定的任职条件,目前国家也一再的强调任职职业资格的严格性;其次就是指导教师要善于启发式指导学生,增强学生的独立思考能力,在教师的帮助下充分认识自己的天赋、特长、兴趣、能力、心理等方,发现和挖掘自己多方面的潜能,学会正确利用各方面条件充分发展。同时,要注意避免指导教师的思想左右了我们的思想,只有准确的认识自己,才能促使我们带着自己的职业规划继续努力进步。
3.自己的高中生涯规划
高中的三年,对一个高中生的人生有着重要的意义,因此高中阶段可以进行分阶段的自我管理培养。高一阶段:刚进入学校,通过学习了解学科特点,利用学校、教师、网络、社会了解就业动向,自我优势结合人才需求,明确选考科目,初步制定职业发展意向。高二阶段:正确处理选考科目学习与学考科目学习的关系,既突出专业知识又兼顾知识广度。高三阶段:更要处理好语文数学英语必考科目学习与选修科目深化拓展的关系,既要提高高考成绩又要深化拓展专业素养;既要强化高考复习又要重视面试培训,为参加高校自主招生考试或“三位一体”考试做好充分准备。因为近年来重点大学通过高考统一招生录取的名额正在减少,而自主招生或“三位一体”的名额大量增加,有志于就读名牌大学的学生要注意这方面的情况。同时高中生要根据自己的理想多去了解高校情况,多去了专业设置的情况,为报考适合自己的学校及专业做好信息准备。
4.积极参加选修课程,为今后的职业生涯做好基础
按照教育部有关规定,高中学校要开设选修课程。我们可以根据自己的兴趣爱好,选取自己喜欢的课程进行学习,这不仅可以及早的发现我们的喜好和特长,为我们的职业生涯做规划有着重要的参考意义,同时对我们的基础知识的培养也很重要,拓宽了我们的见识宽度,为今后的职业生涯奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]刘界,黄冠,王冰洁.关于人工智能教育如何弥补当前教育缺陷的思考[J].内蒙古民族大学学报,2006,12(3):50-51.
[2]焦加麟,徐良贤,戴克昌.人工智能在智能教学系统中的应用[J].计算机仿真,2003.20(8).
[3]刘春玲,张焕生,郝国芬.BP神经网络在教学评价中的应用[J].煤炭技术,2012,31(5):231-232.
Abstract: In view of the characteristics of artificial intelligence curriculum, including abstract content and complex algorithm, and the actual needs of undergraduate teaching, combined with teaching practice, this paper discusses and sums up the teaching reform and innovation of undergraduate artificial intelligence curriculum from the teaching system, teaching content, teaching methods and assessment methods.
P键词: 人工智能;创新;本科
Key words: artificial intelligence;innovation;undergraduate
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)22-0230-02
0 引言
人工智能是计算机科学的一个分支,是当前科学技术中正在迅速发展、新思想、新观点、新理论、新技术不断涌现的一个学科,其属于一门边缘学科,同时也是多个学科交叉而成的一门学科,包括语言学、哲学、心理学、神经生理学、系统论、信息论、控制论、计算机科学、数学等[1]。当前人工智能已经是很多高校计算机相关专业的必修课程,它是计算机科学与技术学科类各专业重要的基础课程,其教学内容主要包括自然语言理解、计算智能技术、问题求解和搜索算法、知识表示和推理机制、专家系统和机器学习等,国内外很多大学都意识到了其重要性,纷纷对其展开了教学和研究。人工智能课程包含多个学科,具有内容抽象、理论性强、知识点多等特点,且算法复杂,但是多数高校采用的教学方式仍是传统的课堂教学方式,即“教师讲、学生听”的教学模式,这种信息单向传输教学模式以教师为主体,学生只是在被动的接收知识;存在过分重视理论教学,忽视实践活动教学的问题,导致教育内容无法和社会接轨;人工智能教材理论性过强,学生在学习过程中常常感到枯燥乏味,进而对学习该课程失去热情[2],久而久之,不仅人工智能课程的教学质量和效果无法达到预期,甚至学生还会产生厌学心理。针对人工智能课程中现有的各项问题,本文作者结合自身丰富人工智能教学实践经验,参考人工智能课程特点和教学目标,从多个方面探讨和总结了人工智能,包括教学内容、教材选择、教学方法和考核形式等。
1 教学内容优化与更新
人工智能是一门崭新的学科。开设本课程首先是确定教学内容。通常来讲,人工智能学科的内容包括两个部分,具体:一是知识表示和推理;二是人工智能的应用。前者是人工智能的重要基础,后者主要介绍了几种人工智能应用系统,包括自动规划和机器视觉、机器学习、专家系统等。另外,课程内容中还包括了一些人工智能应用的实例,将实践和理论紧密结合起来[3]。
随着时代的发展和科技的进步,人工智能学科也取得了较大发展。基于此,人工智能学科也应该与时俱进,更新人工智能教学大纲,进一步完善其教学内容。修订后的人工智能教学大纲将人工智能分成两个部分,即基础部分和扩展应用部分。前者包括计算智能、搜索原理、知识表示等,后者包括智能机器人、智能控制、多智能体、自然语言理解、自动规划、机器学习、知识工程等。
教学内容的选择和确定应综合考虑多项因素,不仅要重视基础知识,也应注意推陈出新,随着科技的进步做到与时俱进,同时教学内容应符合现实的需求,能够与社会接轨,将理论和实践紧密结合起来,只有这样人工智能课程的教学质量和效果才能事半功倍。
2 教学策略及教学方法的改革创新
由于人工智能课程具有算法复杂、内容抽象、理论性强、 知识点多的特点,传统的教学模式已经无法满足人工智能课程的需求,教师应探索更加有效的教学模式和方法,确保人工智能课程能够取得良好的教学质量和教学效果。具体的改革和创新人工智能课程的手段和方法主要包括以下几个方面:
2.1 激发学生的学习兴趣 无论是经验还是常识都在告诉我们每个人最好的老师就是兴趣,学生只有对某门学科存在兴趣,才会更加主动积极的学习该门课程,从而获得良好的教学效果。比如,作者在课程的一开始先播放了一段著名导演斯蒂文・斯皮尔伯格的《Artificial Intelligence》的相关片段,由这个电影学生知道了世上存在人工智能的机器人,学生们随着电影情节的发展而深深感动,与此同时教师让学生思考和谈论人工智能是什么?研究人工智能的意义在哪里?实践发现,在课堂中加入电影因素,能够大大提升学生们的注意力,让学生更加专注在教学任务中,有效提高了学生探索人工智能的积极性和主动性。此外,在教学中还可以用动画、视频、图片等手段将反映人工智能最新研究和应用的成果展示出来,让学生更直观的感受人工智能的奥妙,从而投入更多热情学习人工智能课程。
2.2 面向问题的案例教学法 案例教学法是一种以案例为基础、以能力培养为核心的一种教学方法[11]。针对学校学生特点,我们采取了以下几种教学形式实施案例教学。①讲解式案例教学:这种案例通过教师的讲解,帮助学生理解抽象的理论知识点。案例的呈现有两种基本形式:一是“案例―理论”,即先给出教学案例,然后再讲解理论知识;二是“理论―案例”,即教师先讲解理论知识,再给出教学案例;通过情境体验与案例剖析激发学生认知的兴趣,引导学生对将要学习的内容产生注意,有利于教师导入新课。②讨论式案例教学:在课程初期将学生分成若干学习小组,每小组3~4人;教师将提前设计好的一题多解的教学案例以及收集的相关资料分配给每个小组,要求学生在课余时间通过自学和组内讨论的方式给出问题的不同解决方案。③辩论式案例教学:在课程后期,采取专题辩论的方式对综合应用案例进行讨论,能有效地启发学生全方位地思考和探索问题的解决方法,加深学生对人工智能的理解。
2.3 个性化学习与因材施教 在开展课程教育过程中应注意对学生进行个性化教学,结合学生特点因材施教。比如,在日常教学中多观察学生情况,鼓励那些应对教学任务后仍存在余力的W生深入探索较深层次的课程及相关知识,同时友善面对学习较差的学生,分析其学习过程中面对的困难,有的放矢地采取应对措施,帮助其不断进步;在教学过程中让学生以读书报告的形式多多思考,鼓励学生发散性思考问题,鼓励优秀学生进行深一步的探讨,并且教师应帮助具有新颖思想或论点的学生将其智慧以科技论文和发表文章的形式转化为成果。
2.4 注重综合能力培养 在研究型教学中任务驱动是一种常用的教学方法,其中心导向是任务,学生在完成任务的同时也在吸收和掌握知识。通常来讲,该教学方法的步骤是:教师提出任务师生共同分析以得出完成任务的方法和步骤适当讲解或自学、协作学习完成任务交流和总结。”[3]该教学模式不仅有利于培养学生的创新能力和创新意识,还能够培养学生解决实际问题的能力,提高其综合实力。不仅如此,由于该教学模式通常是以小组协作的方式进行,教师给出研究范围,学生自愿结组并选择具体的题目,经过分析和讨论后以程序设计或者论文的形式协作完成研究。由此可知,学生是在以团队的力量解决问题,这十分考验学生的团队协作能力,对于学生团队合作精神的培养至关重要,且在完成任务的过程中学生需要查阅大量的资料,久而久之学生收集资料和创新能力势必会得到提升。
2.5 采用启发式教学 人工智能的很多问题都较为抽象,对学生理解力的要求较高,因此,在实际的教学过程中教师应有意识的就课程内容提出相关问题,让学生自己独立思考,鼓励学生提出自己的想法和解决方案。然后回归到课程上,对比分析教材上的解决方案和学生自己的解决方案,如此不仅培养了学生独立思考的能力,也增加了学生参与教学活动的意识,提高了学生的学习热情。比如,在讲到较为抽象的“遗传算法”时,先提出一个问题,即“遗传算法如何用于优化计算?”,然后从“达尔文的生物进化论”入手,讨论“遗传”、“变异”和“选择”作用,之后举例分析,启发学生思考“遗传”、“变异”和“选择”的实现,最后师生一起导出遗传算法用于优化计算的基本步骤。如此既完成了教授遗传算法的目的,也锻炼了学生逻辑思维的能力,教学效果良好[4]。
3 作业和考核方式的改革创新
过去的课程作业都是单一书面习题作业,发展至今,课程作业形式已经发生了变化,更加丰富多样,包括必须交给教师评阅的书面家庭作业和不必交给教师的课外思考题目、口头布置的思考题或阅读材料以及大型作业等。其中通过网络就可以完成上交作业,并且教师批阅作业后也可以通过网络返回给学生,实现了网络化。课程的考核方式较之以前也发生了较大变化,加强了平时思维能力的考核,更加注重学生实验能力和动手能力的培养,不再是绝对的一次考试定成绩,而是在总评成绩中加入30%的平时成绩,如此不仅减轻了学生的期末负担,也迫使学生更加重视平时的学习思考,有利于课程教学质量的提升。
4 结束语
本文是以提高教学质量为目标,结合教学实践,从教学体系、教学内容、教学方法、考核方式等方面对本科人工智能课程的教学改革进行了探讨,总结了该课程在教学和实践方面的一些教改举措。这些举措符合二十一世纪高校教学的要求,可以支持教师提高教学手段现代化的水平,同时更贴合学生的学习需求。作为该课程的授课教师应始终保持对教学内容的不断更新、教学方法的多样化,才能激发学生的学习兴趣,培养他们的思维创新和技术创新的能力,最终提高本课程的教学质量。从学生的反馈来看,作者所总结的教学实践具有明显的教学效果。但仍有许多方面做得不够,今后将继续在教学过程中不断总结成功的经验,吸取失败的教训。
参考文献:
[1]蔡自兴.人工智能及其应用[M].三版.北京:清华大学出版社,2007.
[2]谢榕,李霞.人工智能课程教学案例库建设及案例教学实践[J].计算机教育,2014(19):92-97.
[3]蔡自兴,肖晓明,蒙祖强.树立精品意识搞好人工智能课程建设[J].中国大学教学,2004(1):28-29.