時間:2023-11-16 10:37:02
序論:速發表網結合其深厚的文秘經驗,特別為您篩選了11篇人工智能教育的目的范文。如果您需要更多原創資料,歡迎隨時與我們的客服老師聯系,希望您能從中汲取靈感和知識!
人工智能概念是20世紀五六十年代正式提出的,隨著信息技術的不斷發展,人工智能已成為一門新的技術科學。時至今日,人工智能技術的發展經歷了人工智能起步期、專家系統推廣期和深度學習期等階段,而在應用領域也取得了重大突破,如Google的無人駕駛技術和運用深度學習算法的AlphaGo戰勝圍棋冠軍等。除此之外,人工智能已被日益廣泛地應用于經濟社會各個領域,在教育領域亦是如此。2018年教育部就印發了《高等學校人工智能創新行動計劃》,要求進一步提升高校人工智能領域科技創新、人才培養和服務國家需求的能力。因此,人工智能必將不斷被融合到教育領域,并為大學教育變革提供新方式。基于人工智能的機器學習、人機交互與知識圖譜等技術方法,可以為大學英語教師在課堂教學、備課與教學研究等多個方面提供支撐;可以為大學英語教學管理與治理提供決策支持;可以為大學生英語自主學習和教師備課提供智能推薦支撐。目前,學者們已對人工智能對英語教育的影響進行了相關的研究。如高華偉分析了外語作文智能評閱與形成性評價融合策略;劉洋針對人工智能技術與高校英語教學的相互關系,通過調查問卷和訪談等方式,分析了現有計算機輔助語言學習軟件和系統的不足,并提出了相應的解決策略;張艷璐對人工智能在給英語教學帶來機遇的基礎上,探究了人工智能在大學英語教學中的應用;趙生學分析了人工智能時代大學英語教學的變革與策略;嚴燕分析了人工智能時代英語教學促進學生深度學習的路徑。在人工智能時代,人工智能技術必將對大學英語教育領域各個方面產生重大影響,如大學英語人才培養目標、教學內容、教學計劃、教學策略、教學模式、成績評價體系與英語領域科研等方面。針對此,本文在現有研究的基礎上,重點從教師和學生兩個層面分析人工智能對大學英語教育的積極影響和消極影響,并提出相關建議,以期為大學英語教師教學與大學生英語學習提供參考。
一、人工智能的積極影響
人工智能技術在大學英語教育領域的應用,將對大學英語教學資源、教學模式與大學生二語習得等方面產生積極作用,主要體現為以下幾個方面。
(一)豐富了大學英語教與學資源人工智能技術的發展與應用為大學英語教與學提供了豐富的資源。如互聯網上含有豐富的英語視頻與圖片等資源;在線教育平臺也提供了大量的英語課程資源,如中國大學生慕課、雨課堂等,它們各具特色,可為教師與學生提供多樣化選擇。因此,人工智能技術一方面可為大學英語教師提供豐富的教學素材,同時還可根據大學生學習目標與學習習慣等為其英語學習提供豐富的課外資料。同時,很多網絡資源可下載或者回放,這樣可以使得大學生的英語學習不再受到時間與空間的限制。特別是對于教育資源缺乏的地區而言尤為重要,可以在很大程度上解決教育資源不平衡問題。其中,百度教育大腦的智能備課系統便是典型應用案例。其依托百度人工智能、大數據和云平臺的優勢,整合了豐富的優質資源。對于教師而言,此平臺可按照教學進度為教師提供經過篩選的教學素材,節省教師的備課時間,提高其工作效率。
(二)豐富了大學英語的教學方式傳統的大學英語授課往往以線下課堂教學方式為主,而人工智能技術的使用豐富了大學英語單一的教學方式。可利用網絡平臺,如雨課堂、慕課平臺等,開展大學英語線上教學模式或者線上線下混合教學模式。新的教學模式有利于教師在大學英語教學過程中采用不同的教學策略。使用新的教學模式和不同的教學策略可以提高大學生學習英語的興趣,進而有助于提高大學生英語習得的效率。
(三)提高了大學生英語習得的效率由于英語習得是一個復雜的心理過程,與大學生的情感因素、學習動機等密切相關。采用人工智能技術的大學英語線上教學方式,使得教師與學生之間不是面對面的交流互動,可以在一定程度上緩解學生焦慮、害怕等情緒,有利于學生的英語學習。動機是英語習得中重要的非智力因素,也是影響大學生英語習得效率的重要內在因素之一。學習動機與使用另一種語言的興趣密切相關。而人工智能技術采用豐富的英語學習資源以及英語教學方式的多樣化,這些有助于提高學生學習英語的興趣,進而增強學習英語的動力。
(四)形成了大學生英語習得分析數據庫人工智能技術是以大數據為依托,可以跟蹤和記錄大學生英語課堂學習和課后學習等各種信息數據,進而可形成大學生英語習得數據庫。基于大數據分析與人工智能技術方法,如數據挖掘、關聯性分析和回歸預測等,可以挖掘大學生英語學習背后的規律特征,了解到每個學生的具體情況。進而構建每個學生的英語學習畫像,如學生的線上學習狀態、課程作業完成情況、測試成績和學習方式等。可為教師形成可視化的學生個體和班級整體的學情分析報告。因此該數據庫有利于教師掌握每位學生的英語學習狀態,掌握學生個體差異,為調整教學方式、教學方法與策略提供支撐。同時,上述數據為大學英語教學與大學生英語習得的研究也提供了數據支撐。
二、人工智能的消極影響
人工智能在大學英語教育領域對教師與學生發揮著積極的作用,同時對他們也產生了一些消極的影響,主要體現為以下幾個方面:
(一)對教師的消極影響由于大學英語課堂教學存在一定的缺陷,往往需要改進此教學方式。而人工智能技術的應用,雖有助于大學英語教學改革,但還需要教師熟練掌握人工智能相關技術的使用,會給信息技術能力比較薄弱的教師造成壓力。借助人工智能平臺,大學英語教學不受時間、空間和學生人數等影響,勢必會減少大學英語教師的需求,造成大學英語教師面臨失業的壓力。進而影響大學英語教師的工作積極性,以及大學英語教學質量。
(二)對學生的消極影響根據語言資本理論與期望價值理論,大學生英語學習的期望價值主要是經濟期望價值。而大學生英語學習的期望價值與學習目的和行為密切相關。比如大學生英語學習經濟期望價值主要體現為學習英語對未來找工作很重要,可以增加經濟收入。而人工智能技術在語言領域的應用,勢必會影響大學生對英語學習的期望價值。如人工智能翻譯機的出現,使得各種語言之間翻譯非常容易。即使不懂英語,也可使用它進行英語交流。因此,人工智能技術在英語領域的應用,將降低大學生英語學習的期望值,進而影響他們英語學習的興趣與目的。
人工智能是多種學科相互滲透而發展起來的交叉性學科,其涉及計算機科學、信息論、數學、哲學和認知科學、心理學、控制論、不定性論、神經生理學、語言學等多種學科。隨著科技的飛速發展和人工智能技術應用的不斷擴延,其涉及的學科領域將愈來愈多,它已和人們的學習、生活息息相關,時代和社會需要此方面的大量人才。在高中信息技術課中開設人工智能初步模塊是十分必要的,本文擬從其發展現狀、存在問題等幾個方面對我國高中信息課程中人工智能教育做一下探討。
一、高中開設人工智能課程的意義
(1)人工智能定義
人工智能(AI,Artificial Intelligence)是計算機科學的一個分支,己成為一門具有廣泛應用的交叉學科和前沿學科。它研究如何用計算機模擬人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設計、學習、規劃以及問題求解等思維活動,來解決人類專家才能解決的復雜問題,例如咨詢、探測、診斷、策劃等。
(2)開設人工智能課程的意義
現實世界的問題可以按照結構化程度劃分成三個層次:結構化問題,是能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問題;非結構化問題難以用確定的形式來描述,主要根據經驗來求解;半結構化問題則介于上述兩者之間。
將人工智能課程引入到我國現行的教育中,可以讓學生在了解人工智能基本語言特征、理解智能化問題求解的基本策略過程中,體驗、認識人工智能技術的同時獲得對非結構化、半結構化問題解決過程的了解,從而使學生了解計算機解決問題方法的多樣性,培養學生的多種思維方式,更好的解決現實問題。
二、高中人工智能教育現狀及存在問題
目前,該學科的教育正處于摸索階段,由于中學信息技術師資水平、學校硬軟件設備等條件的制約,我國尚未在中學專門開設獨立的人工智能類課程,Internet上與人工智能教育相關的中文信息資源也十分貧乏,在教學環境上大致存在以下問題:
(一)教學條件參差不齊
開設好人工智能課程,就要求安排更多的實踐課程和活動來增強課程的趣味性,讓廣大師生切實體會到人工智能對我們生活的影響。這些活動大部分要求上機操作或利用網絡資源來學習交流,這就對教學條件提出了較高的要求,尤其是一些偏遠農村、條件相對落后的中學在開設人工智能課程上存在很大困難。
(1)對硬件性能的要求
人工智能課程中有較多的實踐課程需要老師和學生利用網絡資源,使用計算機進行操作。這就需要學校配備計算機網絡教學機房,若其性能較差,會延長學生在線進行人機對話的時間,一旦遇到網絡堵塞,可能連網頁都打不開,這不僅浪費了僅有的上課時間,而且大大降低了學生的學習興趣。
(2)對軟件性能的要求
為了降低成本,學校可以利用互聯網上提供的免費下載軟件和免費在線教學網站等進行實踐教學,可大大減少自研開發軟件和軟件維護的費用。但一旦遇到網絡不通、網絡擁擠或在線網站停止服務等情況,將無法使用網絡資源進行教學,可見,軟件的依賴性較強也存在很大的問題。
(二)對人工智能科學的認識不足
(1)學生的認識誤區
提及人工智能,給大多數學生的感覺是一門神秘、遙不可及的科學。很多學生認為人工智能技術是很高深的科學,離我們現實生活有一定距離,研究和接觸這門科學是少數科學家的事情,從而對該科學的關注程度不高。其實,人工智能學科是一門漸漸成長的科學,它將應用在我們生活的方方面面。我們應在教學中讓學生多去體驗人工智能的魅力所在,吸引更多對該學科感興趣的人去研究和使用它。
(2)教師對人工智能學科開設存在偏見
一些從事該學科教學的教師沒有接觸過人工智能方面的知識,在接觸過后被其中深奧難理解的知識所嚇倒,認為即使開設了這門課程也不易被同學們所接受;而一些在大學接觸過人工智能課程的教師則認為,其理論枯燥乏味,知識內容艱深,不適合放在高中開設。
(三)一線教師經驗不足
在我國大學教育中,開展人工智能專業課程的大學為數不多,師范類院校更是少之又少。從事人工智能領域的專業人才輸出少,所以,缺乏具備一定知識結構、有專業素養的教師來擔任高中信息技術課中人工智能課程的教育工作。絕大多數的一線教師并沒有接受過人工智能課程的專業培訓,在授課內容上的著重點掌握不好,教學目標不夠明確;在授課形式上也沒有前人的經驗可尋,這就給一線教師帶來了極大的挑戰。
三、解決上述問題的幾點建議
(一)加強軟、硬件建設
在學校條件允許的條件下,應加大硬件設施的投入,改善網絡傳遞信息的效率,同時加強軟件資源建設。鼓勵師生上網搜索更多適合AI教學的網站,教師應整理出和AI相關的趣味小故事、電影、光盤等和教材相關的素材,以便更好的配合硬件教學。
(二)端正認識,增強支持
作為教師要樹立對高中人工智能選修課程的正確認識。通過對課標中規定的相關內容的深入了解和學習,克服對人工智能的神秘感或恐懼感,理性而客觀的看待人工智能技術及其應用,明確在高中開設該課程的目的。同時,教師也不能因為該課程的“選修”性質,從而輕視該課程的作用。
作為學生不應該僅僅看見這門課程的娛樂趣味性,應把一些重要的技術理論知識重視起來,不能過分的放松自己而偏離了我們的教學目標。家長也應該支持和贊同學生選擇該課程,不能應認識不到這門課程的作用、怕耽誤學生主干課的學習而反對學生積極參與。
校方領導也不應條件限制就輕易放棄這門課程的開設,應給予積極的配合。社會各界也應加強輿論與正確引導,讓更多的人們認識人工智能并予以肯定。
總之,人工智能是一門逐漸成長的科學,開設好該課程需要廣大教育工作者和校方領導不斷努力,互相交流,共同克服困難。
參考文獻:
[1]張劍平.人工智能技術與“問題解決”[J].中小學信息技術教育,2003(10).
人工智能(Artificial Intelligence)是研究使計算機模擬人的學習、推理、思考、規劃等思維過程和智能行為的學科,用過對計算機實現智能的原理的研究,制造出類似于人腦智能的計算機,使計算機實現更高層次的應用。隨著信息技術的發展和網絡的廣泛普及,人們教育觀念正在悄然改變,新型的教育模式正在成形,計算機網絡遠程教育迅速發展,然而由于計算機網絡遠程教育發展尚不成熟,實際應用過程中存在諸多問題,而人工智能的引入,則使計算機網絡教育水平提升到一個全新的發展臺階,并展現了其廣闊的發展前景[1]。
一、人工智能技術概況
人工智能是通過研究人的智慧機理和思維過程,利用計算機體現和模擬人的智能行為。人工智能自其正式提出至今短短幾十年內取得飛速的發展,已經成為一種成熟的工具。由于人工智能的效用堪比人的智慧,在進行信息分析處理時可以采取語音識別,實現人機對話,所以其應用范圍自其發展以來逐步向諸多領域擴展,如醫學、建筑學、地質學、機械等,而其研究課題也不斷深入,如專家系統、機器人、自然語言處理系統、博弈等。人工智能具有理解經驗并從中學習、辨別模糊或互相矛盾的信息、快速而成功地對新環境做出反應、在解決問題時使用推理進行有效的推導、能處理復雜的情況、應用知識控制環境等諸多能力。人工智能是一個知識信息系統,知識在人工智能中占據重要的地位,計算機的智能只有通過對知識的發現、儲存、學習、推理和決策才能展現出來。人工智能主要有以下優勢:首先,由于知識儲存與計算機系統中,為人們知識傳播和復制帶來了極大的便利,計算機網絡技術的發展,使知識的傳播和復制突破時間和空間的限制,為人們帶來無限的知識共享。其次,人工智能系統拓展了知識信息獲取渠道,同時在某些任務處理的質量和速度上,人工智能展現的能力驚人的能力,遠非人類所能及[2]。
二、人工智能技術在計算機網絡教育中的應用
(一)智能決策支持系統
智能決策支持系統(IntelligentDecision Support System)是由決策支持系統與人工智能結合的產物,在網絡教育領域的應用展現出廣闊的發展前景。智能決策支持系統在數字圖書館中的應用,則使得決策目標和進行問題的識別更加明確,幫助決策者建立起完善的決策模型,提供多種備選方案,同時對各種備選方案進行選擇、優化、比較、分析,從而使決策者的決策更加準確、有效[3]。
(二)智能教學專家系統
智能教學專家系統ITES(Intelligent Teaching Expert System)是傳統CAI系統轉向的主要方向,是一種開放式交互教學系統,通過智能教學專家系統利用計算機對專家教授教學思維的模擬,從而為教學提供一個良好的智能環境。一方面,學生可以通過智能專家系統獲取知識,另一方面,智能教學專家系統能根據學生的具體實際情況(包括知識儲備、能力、學習方式等)進行知識傳授,從而使教學效果大大提升。在智能教學專家系統中,智能計算機輔助教學占據重要地位,具有以下智能:首先,自動生成各種問題和練習,并在教學內容理解的基礎上,形成問題解決方案,同時還能自動生成和理解自然語言;其次,能根據學生的自身實際情況,對學生的學習內容和教學進度進行合理調整,并對教學內容具有解釋咨詢的能力;再次,能對學生的錯誤進行判斷,評價學生學習行為,并幫助學生糾正錯誤,同時使自身教學策略得到完善。
(三)智能導學系統
智能導學系統(Intelligent Induct-learning System)是現代繼續安吉網絡教育系統的重要組成部分,是實現計算機網絡教育項目的保障。通過智能導學系統,能為學生提供一個良好的學習環境,并能快速地獲取其所需要的各種資源,從而使學習者獲得學習的全方位服務,進而達到學習的成功。智能Agent技術的智能導學系統,可根據學生的具體情況制定符合學生實際的導學策略,并為學生提供個性化、針對性的服務。在這種導學策略下,系統不僅能自動生成各種問題和解決方案,并且能合理規劃、調整學習內容和進度,同時能針對信息反饋內容及時修正導學策略,使導學策略更加合理科學[4]。除了上述3各種系統在計算教學中的應用,還有智能仿真技術(Intelligent Simulation Technology)、智能硬件網絡IHN(Intelligent Hardware Network)、智能網絡組卷系統INES (Intelligent Network Examine System)、智能信息檢索引擎 (Intelligence Information Retrieval Engine)等系統在計算機網絡教學中應用,這些人工智能在計算機網絡教學中的應用,共同推進了計算機網絡教學的發展。
三、結語
計算機網絡教育中加強對人工智能技術的引入,使我國現代計算機網絡教育呈現蓬勃發展的態勢,通過多種智能系統的應用,使計算機網絡教育的學習環境得到極大的改善,計算機網絡教育的時空制約進一步突破,大大延伸了計算機網絡教育的服務領域。隨著人工智能技術在計算機網絡教育中應用的深入研究和發展,未來計算機網絡教育的個性化將會更加突出,遠程教育也將實現更好的發展。
參考文獻:
[1]潘瑞玲,余輪.具有Agent功能的遠程教育系統的設計[J]. 福州大學學報(自然科學版). 2012(03):105-106.
隨著我國教育的迅猛發展,作為科學教育重中之重的小學科學教育逐漸開始被大眾所關注,所以探索小學科學教育的新思路已成為教育改革的關鍵之一。多年來,我國不斷借鑒發達國家的教育改革理念與經驗,并進行本土化研究,促進我國教育發展。
一、研究背景
HPS教育作為西方20世紀80年代盛行的理論,引入中國已有20余年。作為極其受歡迎的教育理念,憑借著自身優勢在中國教育課程改革中占據了一席之地,也為中國科學教育提供了新思路。
(一)HPS的概念界定
HPS的提出源自科學內部對科學反思和科學外部人員對科學本質認識的思考。最初,HPS指的是科學史(HistoryofScience)和科學哲學(PhilosophyofScience)兩大學科領域,但在20世紀90年代科學建構論流行后,科學社會學與科學知識社會學被引入科學教育,HPS逐漸演化成科學史(HistoryofScience)、科學哲學(PhilosophyofScience)和科學社會學(SociologyofScience)三者的統稱[1]:科學史即研究科學(包括自然科學和社會科學)和科學知識的歷史;科學哲學則是對科學本性的理性分析,以及對科學概念、科學話語的哲學思辨,比如科學這把“雙刃劍”對人類社會的影響;科學社會學則討論科學處在社會大系統中,社會種種因素在科學發展過程中的地位和作用,這包括了政治、經濟、文化、技術、信仰等因素[2]。在國外,德國科學家和史學家馬赫最早提倡HPS教育,突出強調哲學與歷史應用至科學教學中的作用。我國HPS相關研究開始晚且研究規模較小,首都師范大學的丁邦平教授認為HPS融入科學課程與教學是培養學生理解科學本質的一個重要途徑[3]。
(二)HPS教育理念融入小學科學課程的必要性
運用科學史、科學哲學等進行教學是目前國際上小學科學教育改革的一種新趨勢。2017年,教育部頒布的《義務教育小學科學課程標準》標志著我國科學教育步入了新階段,其不僅要求達成科學知識、科學探究的相應目標,也要養成相應的科學態度,思考科學、技術、社會與環境的融洽相處。該標準提出了“初步了解在科學技術的研究與應用中,需要考慮倫理和道德的價值取向,提倡熱愛自然、珍愛生命,提高保護環境意識和社會責任感”。HPS教育與小學科學課程的結合是教學內容由知識到能力再到素養的過程,是小學科學教育的新維度,改變了小學科學課程的教學環境。將科學課程中融入HPS教育的內容,可以幫助學生理解科學本質,研究科學知識是如何產生的,科學對社會的多方面影響以及科學和科學方法的優、缺點等。當《小學課程標準》將科學態度和價值觀視為科學教育的有機組成部分時,小學科學課程就有望成為HPS教育的天然載體,同時為小學科學課程滲透HPS教育提出了挑戰。目前,我國小學科學課程雖已有部分設計融入了HPS教育理念,但該融入過程仍停留在表面,融入程度低,融入方式單一。所以,研究HPS教育理念融入小學科學課程十分有必要。
(三)HPS教育理念融入小學科學課程的可行性
縱觀國內外已有的研究,將HPS教育融入小學科學課程可分為基于傳統課堂模式的正式教育課程和基于科技館、研學機構等的非正式教育課程。由皖新傳媒、中國科學技術大學先進技術研究院新媒體研究院、中國科學技術大學出版社三方通力合作、聯合打造的《人工智能讀本》系列叢書自出版以來已發行八萬套,在安徽省多個市區的小學得以應用,是青少年人工智能教育上的一次全新探索。該套叢書分三年級至六年級共四套,涵蓋了16個人工智能前沿研究領域知識點,每一節課都設有場景引入、讀一讀、看一看、試一試4個模塊。小學《人工智能讀本》作為闡述新興科技的讀本,以親切的場景對話和可愛幽默的插畫等形式吸引了眾多小學生的興趣,不僅可作為學校科學課讀本,也可以應用于課外場景。本文則以小學《人工智能讀本》為例,對HPS教育進行初步摸索與實踐,以期對小學科學教育帶來教益。
二、HPS教育理念融入小學科學的典型案例
《人工智能讀本》作為HPS教育理念融入小學科學實踐的典型案例,側重引導學生多維度、科學辯證地認識人工智能,內容包括機器學習、決策職能和類腦智能,以及人工智能的不同發展階段,帶領學生思考人工智能帶來的倫理問題以及其他挑戰,培養學生正確的世界觀、人生觀和價值觀。本研究將以《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰”為例,分析HPS教育理念融入小學科學的實踐。
(一)科學史:提升課程趣味性
小學科學教育作為培養具有科學素養公眾的重要步驟,提升過程的趣味性則十分重要。過去傳統的小學科學教育注重知識的傳遞而忽略了學習過程,填鴨式教學導致學生失去對科學的興趣與探索欲,不利于公民科學素養的整體提高。而科學史作為研究科學(包括自然科學和社會科學)和科學知識的歷史,已經逐漸滲透到科學教育中來。科學史常常介紹科學家的事跡,某一知識誕生所面臨的困難和曲折過程,而將科學史融入課程可以帶學生重回知識誕生的時刻,切身體會科學。讀本作為在小學科學教育中不可或缺的工具,利用科學史內容,以敘事方式可以將科學哲學與科學社會學的思想融入教學過程中,在讀本中融入歷史,可以提升課程趣味性,幫助學生更加容易探求科學本質,感受科學家不懈努力、敢于質疑的精神,提升科學素養。例如《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰”引入部分即以時間順序展開,介紹人工智能的發展與面臨的困境。在“看一看”中機器人索菲亞是否可以結婚的故事不僅為本章節提供了豐富的內容,提升了課程的趣味性,而且還融入了科學與哲學,引發讀者對于人工智能的思考。
(二)科學社會學:提升課程社會性
科學社會學是研究一切科學與社會之間的聯系與影響,包含科學對社會的影響和社會對科學的影響。科學是一種社會活動,同時也受到政治、經濟、文化等多方面影響,比如蒸汽機的誕生表明科學促進社會的發展。在科學教育的課堂中融入科學社會學不僅可以幫助學生理解科學問題,還可以通過介紹科學與社會之間的復雜關系,培養學生靈活、批判看待科學問題的思維能力。如六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰”中,在介紹個人與技術的基礎上引入了政府和環境這兩個要素,使學生在更宏觀的背景下,獲得這樣一種認知:環境與技術之間有一把“雙刃劍”,個人與技術、政府與技術之間是相互促進的主客體關系。《人工智能讀本》并不全是說教性質的文字,在“試一試”中的辯論賽環節讓同學通過親身實踐,更加了解人工智能對于社會的多方面影響。通過對于科技是一把“雙刃劍”這一事實的了解,同學們可以更好地將學習知識與社會的背景聯系在一起,深刻體會科學中的人文素養,增強社會責任感。
(三)科學哲學:提升課程思辨性
以往研究發現,國內學科教材中關于科學史和科學社會學內容較多而且呈顯性,而對于科學哲學的融入內容不夠,且不鮮明。[3]科學哲學融入科學教育無疑可以提升學生的思辨性,幫助學生建立起對于科學正確而全面的認識。例如,《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰”中,引入人工智能倫理,通過介紹人工智能面對的挑戰、人工智能的具體應對策略,讓小學生了解人工智能技術發展的同時也要重視可能引發的法律和倫理道德問題,明白人與人工智能之間的關系以及處理這些關系的準則。通過“讀一讀”先讓學生明白倫理概念,再用一幅畫讓學生思考在算法的發展下,人類與機器人的關系如何定義,向學生傳遞樹立人類與人工智能和諧共生的技術倫理觀。通過這種方式,可以幫助學生逐步建立完整的科學觀,全面且思辨地看待科學,提升學生思辨性,進而提升科學素養。
三、HPS教育理念融入小學科學課程的實踐建議
《人工智能讀本》作為一套理論與實踐相結合,具有知識性與趣味性的兒童科普讀物,著重引導小學生培養科學創新意識,提升人工智能素養,產生求知探索欲望。但《人工智能讀本》作為HPS融入小學科學課程的初始,仍存在教育資源不充分、內容結合較淺等不足,為了將HPS教育更好融入小學科學課程,可從以下三方面加以改進。
(一)開發HPS教育資源
HPS教育需要教育資源的支撐。HPS教育資源來源廣泛,無論是學生的現實生活,還是歷史資料,都可以提供契機和靈感。《人工智能讀本》中收集了大量與人工智能相關的故事和現實案例,都可以作為教育資源,從各個角度達到科普的目的。在新媒體時代,進行HPS教育資源開發時,應當注意借助最新的信息與通信技術增強資源的互動性,如互動多媒體技術、虛擬現實技術、增強現實技術、科學可視化技術等。在傳統的科學課堂教學中,主要是通過圖片文字講解,實驗演示及互動來開展。這種形式對于現實中能接觸到的實驗內容,如常見的動植物、可操作的物理化學實驗等,比較容易開展。而對于地球與宇宙科學領域的知識,或者一些已經不存在的動植物,則只能通過圖片視頻進行展示,不容易進行實驗展示。通過虛擬現實技術、增強現實技術等,則可以虛擬出世界萬物,如不易操作的物理化學實驗、已消失的動植物等都可以通過虛擬現實的手段得以呈現。這些技術或能使教學內容變得生動形象,或通過營造沉浸感以使學生有更佳的情境體驗,或讓學生與教學資源進行交互從而自定義內容,服務于學生科學素養提升的終極目的。
(二)對小學科學教師進行培訓
HPS教育的關鍵是從社會、歷史、哲學等角度對自然科學內容進行重新編排,并不是將大量的內容或學科知識簡單相加,這對教師能力也提出了更高要求。目前,人工智能教學領域常常出現“學生不會學、老師不會教”的狀況,《人工智能讀本》作為內容翔實有趣的讀本可以彌補一部分缺失。但與此同時,也需要提升教師的教學能力與知識儲備。HPS教育理念不僅僅針對歷史中的科學人物,所有的學生主體也是歷史中的主體,他們也身處于社會中,并且對于生活中的各種科學現象有著自己的思考。所以教師身為引導者,需要注意到學生的思考,深入挖掘,鼓勵他們對所思內容進行反思并付諸實踐。科學史和科學哲學應當成為科學教師教育項目中的一部分,這能讓科學教師更好地理解他們的社會責任。為此,對職業科學教師進行HPS培訓便是必要的。
(三)多場景開展小學科學教育
科學素養不是空洞的,它來自學生的認識體驗,并從中獲得生動、具體的理解和收獲。《人工智能讀本》作為方便攜帶的讀本,不僅可以在小學科學課堂中作為教材使用,也可以應用在其他場景,如研學旅行、科技館等場所。課堂學習只是小學科學教育中的一個環節,家庭、科技館等也可以進行科學教育。例如,科技館與博物館可以以科學家和歷史科學儀器為主題舉辦展覽,展覽中融入HPS教育理念,學生在參觀和學習過程中學習有關科學內容。一些歷史上大型的科學實驗,學校教室或實驗室無法滿足條件,但在大型的場館中可以實現。例如,研學旅行作為目前科學教育中最受歡迎的方式之一,已被納入學校教育教學計劃,列為中小學生的“必修課”,正逐漸成為學生獲得科學知識的另一個途徑。研學旅行作為一種集知識性、教育性、趣味性和娛樂性為一體的旅游形式,通常伴隨著知識教育的過程,包括科學知識的普及,所以也是開展小學科學教育的重要場所。在該場景下,運用《人工智能讀本》等新興手段進行科學教育往往取得事半功倍的效果。
結語
目前,HPS教育理念已經積極嘗試運用到小學科學教育中,包括學校內的正式學習以及學校外如科技館、博物館、研學旅游中的非正式學習之中。其中,科技史以時間維度為線索創造豐富資源的同時也可以提升課程趣味性;科學社會學以科學與社會之間的相互關系幫助學生理解科學本質,提升科學素養;科學哲學則以哲學的視域審視科學的誕生提升學生思辨能力。未來,HPS教育結合小學科學則需要更深入,在資源開發、教師培訓以及應用場景等方面加以改進,為提升國民科學素養做出努力。
參考文獻:
[1]袁維新.國外科學史融入科學課程的研究綜述[J].比較教育研究,2005,26(10):62-67.
[2]張晶.HPS(科學史,科學哲學與科學社會學):一種新的科學教育范式[J].自然辯證法研究,2008,24(9):83-87.
人工智能技術作為社會媒介化發展的特殊產物,不僅能夠建構起智能媒介化的信息社會,更能深入到傳媒研究領域,引導影視傳媒研究朝著“互聯網+教育”的方向發展。當前影視傳媒教育正面臨重要的轉型階段,如何通過媒介信息技術調整現有的理論學習模式和教學培養目標,已經成為影視教育進行改革創新的突破口。基于人工智能為教育信息化帶來的機遇和挑戰,影視教育正致力于從“刀切教育”邁向“精準教育”,從“課堂缺席”轉為“課堂在場”,從人才培養模式到教育信息平臺搭建,都在不斷強化智能教育培養,力求為影視傳媒教育的智能化改革和實踐提供決策依據。
一、影視教育智能化發展的應用價值
智能化影視傳媒研究是教育信息化極為重要的應用場景,人工智能技術不僅拓寬了影視傳媒教育的研究方向,同時也在技術手段、渠道搭建、傳媒倫理等層面發揮著重要作用。
1.消除數據鴻溝,發揮智能傳媒教育技術賦能和知識平權的雙重功能。影視傳媒研究是以實踐為基礎的理論性教學,以培養創新型和復合型人才為教育目標。教育學者是影視文化傳播的驅動者,因個體間存在傳播技能、信息儲備和交往行為方面的差異,造成影視傳媒教育具有嚴重的知識鴻溝。在影視研究學者步入算法教育的重要階段,智能教育平臺可通過讀取人的反饋改變原有的教學模式,調整每一位受教育者的天賦類型。與此同時,教育學者能夠充分利用算法技術和人工智能手段,獲取定制化的影視資源和學習條件,以技術邏輯引導學習流程,用分析框架提高教學模式的理論性和可操作性,通過強化教與學的變革場景,激活文化創作的想象力和邏輯性思維,使科技創新在理性與感性、理論與實踐的引導作用下,從一般的理論教學形成智能媒介化的信息教學模式,從單向傳授轉變為雙向互動的學習教育模式。
2.拓寬學習渠道,推動教育形態從理論課堂到智能媒體教育課堂的變革。人工智能技術與影視教育教學的深度融合,正引發起一場新的教學革命。從教育手段和學習途徑上來看,原有的課堂教學已無法滿足理論和實踐的雙重需求,大數據催生出的智能化影視教育,在虛擬世界和現實世界間搭建起新的算法課堂,利用人工神經網絡簡化理論教學的概念,又通過具有超強運算能力和通訊能力的技術手段協助實踐操作。例如,人工智能照相機作為輔助型的教學工具,被運用于智慧課堂的攝影實踐教學中,借助云端技術和物聯網連接遠程數據中心,可以幫助不懂攝影技術的學習新手盡快了解電影拍攝的理論框架和基本技能,推動教學場景從應用性教學到智慧型課堂的氛圍建構。人工智能與影視教學的跨界融合,成為智能傳媒教育進行顛覆式創新的重要表現形式,教育形態正逐漸從智慧課堂過渡到智慧校園,從傳統的理論范式過渡到智慧媒體的應用型范式,幫助構建起新的學科話語體系。
3.重視傳媒倫理,推動智能化影視傳媒教育價值觀和技術性的生成。人工智能是以追求效益為初心的理性工具,在技能研發階段尚未對倫理規范提出強制要求,技術倫理向來是人工智能難以逾越的一道鴻溝;影視傳媒教育則是以培養學生的倫理觀和價值觀為出發點,重視以道德審美為核心的理性意識。智能化傳媒教育將信息技術和影視教學進行結合,使得理性工具得以同理性意識深度融合,人文關懷建立在技術作用之上,這既是培養受教育者核心價值觀的時代需要,亦是強化人工智能技術倫理的有效途徑。人工智能時代,強調智能化影視傳媒教育技術性和價值觀的生成,與其說是建立在影視教育應用場景上的技術倫理規范,不如說是借信息技術完成對傳媒倫理和受教育者價值觀的理性建構,讓人工智能發展緊密聯系意識形態和倫理道德問題,加深技術手段和教育學習的彼此作用,從而獲得傳媒教學在倫理層面的共識。隨著傳媒影響力的逐步擴大,以內容為載體的影視教學活動意味著要擔負起更重要的教學責任,學科研究核心價值觀的建設必須以注重傳媒倫理和技術倫理為教學基礎,重新建構現有的倫理道德觀念,為人工智能技術注入價值觀的活的靈魂。
二、影視教育智能化發展的風險問題
人工智能技術的迅速發展,賦予影視傳媒教育極大的應用價值,與此同時也面臨著潛在的風險問題。
1.灌輸式教育仍占據主流,智能化影視教學陷入價值認知困境。在人工智能技術出現以前,理論+實踐的教學策略已經成為一種固定的形態存在于傳統影視教學工作中,受教育者根據統一的培養目標規劃自己的學習方式,包括影視創作及影視理論等相關課程都按照相同的培養模式進行。由于教育主體對人工智能的認知存在兩極分化的現象,過往只能夠通灌輸式對學生進行強制教育,智能化影視教學則是處于小范圍內的實踐和創新。對影視教育而言,理論與實踐是學習的內容,繼承與創新才是研究的實質。明確人工智能教育的價值認知,從灌輸教育逐步邁向定制化教育,為高校的人才培養提供重要的智力支持,應當是影視教育智能化轉型發展的著力點。
2.智能教育應用場景缺乏思考,其深度和廣度有待進一步挖掘。當前,智慧課堂、智慧校園的出現奠定了智能傳媒教育的基本雛形,依靠大數據、物聯網等信息技術支撐的智能傳媒教育,在平臺搭建層面已出現顯著性成果,但對應用場景的深度和廣度挖掘還存在明顯問題。影視教育智能化應當以追求個性化和定制化教育為目標,崇尚的是終身學習的教學理念,不應當將人工智能技術僅局限于傳統的教學課堂,除了要從“線下”走向“線上”,還需要考慮到以人機交互為主要形態的教學應用場景,挖掘人工智能教育更多的應用情境和展現方式,從而對影視課堂的理論與實踐教學價值提供合理的在場性證明。
3.專業壁壘依然存在,智能化教學成果馬太效應極為明顯。智能教育世界要求培養更加多元化的應用型人才,但人工智能的馬太效應逐漸滲透到影視傳媒教育工作中,也會導致教學成果受到出現嚴重的失衡現象,難以滿足高校對人才培養的多元化需求。作為藝術研究的影視教學活動,其科學精神和創新實踐同樣重要。尤其在媒介融合背景下,要想推進受教育者從“影視學者”逐漸過渡到“影視作者”,人工智能不僅需要滿足師生的定制化教學任務,還應當破除專業和行業的壁壘,對其相關聯的學科和傳媒領域進行合作,才能夠改變當前智能化影視教育在教學模式上面臨的不足,不斷為社會輸送更多的應用型人才。
三、影視教育智能化發展的轉型實踐
面對智能傳媒教育的風險與挑戰,影視專業更應當立足于自身的教育發展特色,從人才培養模式、應用場景建設、教育資源整合等方面,推進影視教育智能化發展的轉型實踐。
1.從“灌輸教育”走向“精準教育”,創建新的人才培養模式。智能傳媒教育范式的自主性建構,應當立足于對傳統教學效率和人才培養模式的顛覆。基于當前影視傳媒智能化發展在人才培養模式層面的不足,其轉型實踐需要從受教育者的個性化需求出發,在師生、家長和社會的通力合作下,創建新的人才培養模式,利用碎片化學習完成系統化的學習過程,逐漸從“灌輸式教育”走向“精準化教育”。例如,人工智能時代對影視學生的培養更趨向于“以個人為導向的系統化學習”,通過前期對受教育者的大數據整理,對每一位同學的邏輯性、想象力、創造性和溝通能力等進行分析,從影視理論和影視創作兩大方向出發對受教育者形成定制化的學生畫像,并提供針對性的智慧作業,幫助教師采集學生的學習情況,從而實現規范化的信息管理。可以預見的是,智能傳媒時代,“互聯網+教育”學習模式的生成,在推動知識平權化等方面發揮重要價值,成為影視教育智能化追求的重要轉型路徑。
2.從“課堂缺席”走向“課堂在場”,打造新的傳媒教育平臺。人工智能不僅要改變傳統的人才培養模式,同樣也應當提供更加多元化的學習應用場景。過去的影視研究多局限于單一的課堂場景,采用課上理論和課下實踐的方式進行授課,完成影視教學的閉環。人工智能時代,影視傳媒教育應當調整原有的受教育模式,通過搭建合理的人工智能應用平臺,可以巧妙地將課堂場景與智能技術結合起來,為受教育者提供更加多樣性的教學應用場景,從而實現成長課堂的“在場共生”。例如,人工智能可以帶動影視制作的推陳出新,通過搭建智慧超媒體系統,將電影屏幕從影院搬到校園,自動生成無窮界面。與此同時,影視傳媒的智能化還可以幫助教師自動生成電影梗概,將理論性教學轉變為可視化形象,使電影理論同定制化的影像人物之間建立匹配關聯,讓教育場景從線下逐步延伸到線上,為影視研究提供重要的云服務。
高職教育強調培養學生的知識應用技能,其中重要的一點是要培養學生把理論知識應用到實際生產中的能力。然而在教學實踐過程中,學生普遍反映由于人工智能課程理論性強,難于從課本理論聯系到實際的專業應用上,這樣對激發學生的學習興趣,提高技能應用水平是不利的。
實際上,人工智能涉及的應用領域極為廣泛,其中在專家系統、模式識別、智能控制、數據挖掘、自然語言理解等方面尤為突出,每一種應用都能夠很好地體現出人工智能學科的基本理論方法特點。因此,在課程學習的開始階段,應讓學生按照個人興趣自行選定某個應用領域,在一定的提示和引導下通過檢索有關文獻,訪問相關的科研院校網站等方式獲取資料,了解當前該領域的發展現狀和具體產品的開發和使用情況,最后在課程的結束階段以學習報告的形式在課堂上加以演示和共同討論,這樣可以大大激發學生學習人工智能課程的主觀能動性,開闊學生的知識視野。資料的收集閱讀與思考是知識應用的首要環節,對于培養應用型人才的知識應用技能很有幫助。(二)安排學生對經典算法程序進行實驗
與普通高等教育相比,高職教育更加強調實踐教學的重要性。從實踐中學習和理解理論知識,并且把所學知識運用到實踐中,這是高職教育的重要特點。人工智能課程內容抽象而概念性強,單純的理論講解學生難以從中得到啟發,也難以體現出高職教育突出實踐教學的特點,為此需要安排學生動手實驗,從實踐中理解人工智能科學的理論原理和應用途徑。
在人工智能科學的發展過程中,先后提出了一些經典的優秀算法程序,如A*算法、遺傳算法、神經網絡的BP學習算法等,在科研和工程實際中得到了廣泛的應用,在實踐教學中同樣有著重要價值。根據教學要求和實際情況,學生并不需要自行設計關于這些算法的具體程序,在提倡開放和共享源代碼的今天,通過網絡能夠獲得大量相關的程序代碼資源。同時,一些軟件平臺也集成了一些工具箱,如遺傳算法工具箱、神經網絡工具箱等,只需設定相關輸入參數和數據,便可通過調用工具箱函數實現算法,極為簡便而易于理解。
學生應通過對這些程序作驗證性實驗來理解所學內容。為安排學生有效地進行實驗,教師應結合當前階段所講授的內容準備相應的算法程序,當該部分內容結束后在課堂上講解和演示算法程序的運行方法。學生獲得該算法程序以及具體的實驗任務后在課后完成實驗并提交實驗報告。
例如,在講授啟發式搜索時,可向學生提供A*算法求解八數碼難題的算法程序,并對某個學生給定某個初始棋盤狀態,要求學生動手運行程序并記錄由算法擴展所得的每個棋盤狀態的估價函數計算結果,以及相應的OPEN表和CLOSED表的變化情況,從中理解A*算法的原理特點。又如,在講授BP學習算法時,可根據學生的實際情況對內容進行調整,強調BP神經網絡的實際工程應用價值,而對BP算法的基本原理只作簡單介紹。向學生提供利用BP神經網絡學習特定目標函數的MATLAB程序代碼后,要求學生動手運行該程序,并且記錄和對比神經網絡在訓練前后對目標函數的逼近效果。
(三)啟發學生引入人工智能理論方法對畢業設計加以創新
引言
人工智能(ArtificialIntelligence)是一門研究和模擬人類智能的跨領域學科,是模擬、延伸和擴展人的智能的一門新技術。由于信息環境巨變與社會新需求的爆發,人工智能技術的日趨成熟。隨著AI3.0時代的到來,大數據、云計算等新技術的應用也愈發廣泛,對于管理類人才來說,加強對人工智能知識的深入學習,不斷將人工智能技術與管理知識結合起來,對其未來職業生涯的發展有著重要作用。人工智能是一門前沿學科,管理學院開設人工智能課程的目的是為了更好地培養學生的技術創新思維與能力,基于其覆蓋面廣、包容性強、應用需求空間巨大的學科特點,通過概率統計、數據結構、計算機編程語言、數據庫原理等基礎課程的學習,加強學生解決實際問題的能力,為就業打下基礎。本文基于社會對于人工智能領域的人才需求,結合諸多長期從事經管類專業課程教學的老師意見,針對管理類人才的人工智能課程教學內容與方法進行探討,以期對中國高校人工智能課程教學改革研究提供幫助與借鑒。
1、教學現狀與問題
作為一門綜合性、實踐性和應用性很強的理論技術學科,人工智能課程內容及內涵及其豐富,外延極其廣泛。學習這門課程,需要較好的數學基礎和較強的邏輯思維能力。針對管理類人才,該課程在課程教學過程中存在幾個較為突出的問題。(1)課堂教學氛圍枯燥目前,中國大多數大學仍采用傳統的課堂教學模式,在教學過程中照本宣科,忽略與學生的互動,并且缺乏能夠有效引起學生學習興趣與加深知識理解的教學環節設置,如此一來大大降低了學生自主思考的能力。在進行人工智能相關課程知識講解時,隨著章節的知識難度不斷增加,單向介紹式的枯燥教學方式無法反映人工智能學科的全貌,課堂講解難以同時給以學生感性和理性的認知,部分學生因乏味的課堂氛圍漸漸無法跟上教學進度,導致學習動力不足。(2)基礎課程掌握不牢管理類專業的學生大部分都會走向更加具體化的管理崗位,具有多學科的素養,但這也導致很多學生所學知識雜而不精。學生在基礎不夯實的情況下去學習更高層面的知識,給學生學習與老師教學都造成了很大困擾。人工智能課程知識點較多,涵蓋模式識別、機器學習、數據挖掘等眾多內容,概念抽象,不易學習。一些管理類專業的學生未能熟練掌握高等數學、運籌學、數據結構、數據庫技術等先修課程,缺乏一定的關聯思考和研究意識,導致課程學習難度增加,產生學時不足和教學內容難點過多的問題。(3)教學與實際應用脫節當下,人工智能廣泛應用于機器視覺、智能制造等各個領域,給學生提供了大量的現實案例,使得人工智能不再是高深莫測的理論,而是現實中可以觸及的內容。例如,在機械學科領域,人工智能技術是電氣工程、機械設計制造、車輛工程等方向的重要技術來源;在醫療領域,是醫療器械的創新生產源動力;在能動領域,是高端能源裝備與新能源發展的重要驅動;在光電信息與計算機工程領域,技術的發展時刻推動著智能科學與技術核心價值的提升。然而,對于管理類專業的學生來說,現階段的人工智能教材涵蓋許多智能算法及相關理論,在教學過程中常常涉及到很多從未接觸過的抽象理論和復雜算法,書本中的應用實例大多紙上談兵,缺乏專門適用于管理類專業知識與人工智能技術相結合的教學實踐,加上一些教師授課方法單一,不利于引導學生將人工智能算法應用于現實生活。另外,大學生對知識的理解能力差異很大,教師采用統一的方式教給他們,這使一些學生無法跟上和理解,教師也無法控制學生的學習狀況,導致學生缺乏動力。因此,如何結合學生的現實情況,提高他們的動手能力和實踐經驗也是人工智能課程教學要考慮的問題。
2、管理類人才的人工智能課程教學改進策略
課程教學改革是一項提高大學教學效果和人才培養質量的重要手段。如何在時代背景下應用新技術和新思想進行實施課程教學改革是高校亟待解決的問題。對于高校的教學工作而言,教學目標、教學內容和教學方式的變化不再是課程資源的簡單數字化和信息化,而是充分利用時代信息資源優勢的新型教學模式。針對管理類專業人工智能課程教學過程中存在的問題,可以從教學方法改進和教學內容設置兩個方面進行課程教學改進。
2.1教學方法改進
教師對學生具有引領作用,其教學方法的改進能夠帶動學生改進自身學習方法。(1)啟發式案例教學案例教學法就是教師根據教學目標、教學內容以及教學要求,通過安排一些具體的教學案例,引導學生積極參與案例思考、分析、討論和表達等多項活動,是一種培養學生認知問題、分析和解決問題等綜合能力的行之有效的教學方法。啟發式案例教學以自主、合作、探究為主要特征,調動學生的學習積極性,并緊密結合人工智能領域的相關理論與方法,有效理解知識要點及其關聯性,適用于管理類專業學生的教學。具體而言,高校基于其問題啟發性、教學互動性以及實踐有用性等特點,可以建立基于人工智能知識體系的教學案例庫,雖然這項建設將極具挑戰性與耗時性,但具有很強的積極效果:培養學生較強的批判性思維能力,更多地保留課程材料,更積極地參與課堂活動,對提高教學質量、培養具有人工智能背景的管理類人才具有重要意義。例如,通過單一案例教學,讓學生掌握相關基礎知識原理及應用;通過一題多解的案例使學生思考如何獲取最有效的解題方法;通過綜合案例的設計,啟發學生全方位地探索問題的解決方案。(2)研討互動式教學研討互動式的各個教學環節是逐漸遞進、有機結合的。研討是基于學生個體的差異性,在課堂討論的過程中對學生做出評判,從而對不同類型的學生開展針對性的教學。互動則是在研討的基礎上,通過老師與學生、學生與學生的互動,讓學生主動參與到課堂教學的過程中來。在人工智能課程教學過程中,教師通過課堂討論了解學生對于知識點的掌握情況,可以有針對性地設計教學內容,例如,對于學校積極性不強的學生,將人工智能理論內容與學生個人興趣范疇、社會產業發展及研究現狀聯系起來,能夠極大程度地提高學生學習的自主能力;對于基礎知識較為薄弱的學生,可以在教師的指導下查閱相關文獻資料,根據自己的理解撰寫心得報告,并在課堂或課外進行師生互動。像這樣研討與互動相結合的模式。有助于增強學生的探索和求知欲望,建立起濃厚的學習氛圍。(3)有效激勵式教學人工智能是引領未來的戰略性技術,人才需求量極大,對教師的教學水平也提出了更高要求,因此,進行有效激勵極為重要。在學生激勵方面,可以舉辦各類人工智能競賽項目,設置相應項目獎學金,吸引學生參與實踐,調動學生做研究、發論文的積極性。例如,教育部主辦的中國研究生人工智能創新大賽,圍繞新一代人工智能創新主題,激發學生的創新意識,提高學生的創新實踐能力,為人工智能領域健康發展提供人才支撐。高校也可以借鑒這種模式,在各學院乃至全校開展此類競賽項目,激發學生的創新能力與團隊合作能力,鼓舞更多學生加入到人工智能課程的學習中來,激發其學習興趣。在教師激勵方面,在教師聘任和提升過程中把參加學生課程制定、課堂與課外作業、課程項目和論文指導等看作教學任務的一部分,鼓勵教師積極參與這些活動。(4)學科滲透式教學人工智能學科知識融合程度較高,學科交叉性強。基于人工智能的學科交叉性特點,增強管理類人才對學科應用的領悟,可以采取開展學科滲透式教學的方法。從2015年起,國務院和教育部先后印發了《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見教育》、《高等學校人工智能創新行動計劃》等文件,“互聯網+”、“智能+”已經滲透到各個領域,人類進入數字經濟時代,社會需求“技術+管理”的高端復合人才。例如,基于工業4.0和強國戰略,人工智能技術在智能制造的應用極為廣泛。上海理工大學非常重視少數民族預科班的教育質量。為增強少數民族管理類人才對該領域應用的認識,我們請機械工程、能源動力領域的相關專家以授課或講座的形式,進行相關領域知識和發展趨勢的講解,使學生理解更為透徹。此外,在教學實踐過程中,還可以用舉辦人工智能知識交流會、線上人工智能論壇等形式,促進不同專業間老師、學生對于人工智能知識模塊的見解,相互交流、滲透和學習,從而推動人工智能課程教學的改進。
2.2教學內容設置
發展迅猛
身體不舒服,想要打開手機淘寶問問醫生,但是怎么樣才能從幾千個在線等待咨詢的醫生中間找到最匹配的那一個?
阿里健康已經開發并在手機淘寶上線了健康小蜜――醫藥健康智能問答引擎。這個類似于智能問答機器人的引擎,可以回答普通用戶的一般性醫藥健康問題,然后根據用戶的需求進行選擇,將用戶自動匹配給相應的醫生或者藥師。
事上,目前,從醫療健康的監測診斷、智能醫療設備,到教育領域的智能評測、個性化輔導、兒童陪伴,從電商零售領域的倉儲物流、智能導購和客服,到應用在智能汽車的自駕技術,都能看到人工智能的身影。
人工智能等技術是助推自動駕駛發展的關鍵技術。例如,人工智能在幫助汽車解讀傳感器數據時起決策作用,通過閱讀駕駛者的駕駛行為和表情,能及時提醒駕駛員在疲勞駕駛時切換至自動駕駛模式。
“人工智能”一詞,通常被認為是1955年8月31日在達特茅斯(美國一所院校)會議上誕生的,61年來,人工智能的研究和實踐一直處于不斷增長的趨勢。當今,人工智能技術的突破帶來了席卷全球的技術革命風暴,創造出了一個無比廣闊的市場,中國的很多公司在這股大潮中抓住機遇,表現亮眼。有觀察者認為,中國的人工智能已成為一張令世界矚目的閃亮名片。
過去的一年里,長虹、TCL、創維等中國家電企業都紛紛人工智能家電產品,希望借助人工智能打破家電行業的銷售難題。
不久前,搜狗公司2016全年財報,搜狗借助人工智能技術實現了較大的業績增長。未來會把人工智能應用到更多的產品中,讓用戶表達和獲取信息更簡單,讓人工智能真正惠及人類。
全球人工智能研發的腳步正在加快,中國也不甘示弱。近年來,百度先后成立了大數據實驗室、深度學習實驗室和硅谷人工智能實驗室,并通過架構調整全面發力人工智能。2016年百度世界大會上,“百度大腦”推出,該項目將對語音、圖像、自然語言處理和用戶畫像、無人駕駛等領域進行重點關注和研發。
在騰訊,人工智能研究項目包括WHAT LAB(微信-香港科技大學人工智能聯合實驗室)、優圖實驗室、微信模式識別中心、智能計算與搜索實驗室等多個部門。
人工智能猶如新的科技革命,為長期低迷的世界經濟注入新的活力。去年諸多關鍵技術突飛猛進,無疑是人工智能發展史上濃墨重彩的一年。誕生半個多世紀以來,它終于走到了從科技研發到行業應用的臨界點,蓄勢待發。
為發展更新“發動機”
人工智能技術的重大突破必將帶來新一輪科技革命和產業革命,對人類生活的方方面面將產生深遠的影響。大力發展人工智能技術是中國經濟轉型升級的重要動力。
眾多研究表明,人工智能是對傳統行業商業模式、產業鏈和價值鏈的全面顛覆,將為全球經濟、社會生活的方方面面帶來質的變化。
發展人工智能的最大意義在于為現代化發展更換“發動機”。咨詢公司埃森哲研究了美國、芬蘭、英國等12個發達國家并作出預測,到2035年,人工智能將幫助這些國家的生產率提高40%左右。
對于中國而言,人工智能帶來的好處將是多方面的。就經濟來說,借助人工智能新技術實現自動化,將極大提高生產率,節省勞動成本;優化行業的現有產品和服務,提升其質量和勞動生產率;通過創造新市場、新就業等,將促進市場更加繁榮,開拓更廣闊的市場空間。
而在產業升級方面,中國的傳統制造業大而不強的問題亟待克服,人工智能恰恰為制造業轉型升級提供了便利和動力,一是這些企業擁有行業海量的數據和大量資金;二是在生產力水平急需提升、傳統人口紅利逐漸消失的情況下,傳統企業有迫切的意愿來改造升級自己的工廠、業務,提高收益,降低企業成本。因此,制造業既是人工智能可以大有作為的領域,也是中國發展人工智能的優勢領域。
《全球人工智能發展報告2016》顯示,中國人工智能專利申請數累計達到15745項,列世界第二;人工智能領域投資達146筆,列世界第三。
據艾瑞咨詢預計,2020年全球人工智能市場規模將達到1190億元,年復合增速約19.7%;同期中國人工智能市場規模將達91億元,年復合增速超50%。人工智能發展前景極為廣闊。
就制造業而言,“中國制造2025”計劃的實現就需要很多人工智能。比如過去在技術上難以克服的問題,就可以通過深度學習,在工程上快速地取得一些新的突破。人工智能技術的發展與應用,對于有效實現“中國制造2025”目標至關重要。
面向未來長遠布局
在人工智能這場科技浪潮中,中國與其他國家已經站在了同一起跑線上。針對未來產業競爭,中國政府已在多個方面對人工智能產業做出布局,“人工智能+”的發展,需要面向未來,做出長遠布局。
未來5到10年,人工智能將像水和電一樣無所不在,可以進入到教育、醫療、金融、交通、智慧城市等幾乎所有行業。
能夠透徹地了解人類智能行為產生的機理并制造出可以模擬智能行為的智能機,是人類長久以來一個美好而強烈的愿望。從世界各國的古老傳說到近代科學的不斷嘗試,都表明了人類希望征服自然進而征服自己的決心。人工智能學科的出現及迅速發展,為這一愿望的實現帶來了希望的曙光。它的研究延長了人腦的功能,深化與拓展了人類的智能勞動,使科學技術革命的發展速度空前。目前,人工智能(Artifical Intelligence,簡稱AI)已被應用到社會生活的各個方面并已取得了令人矚目的成就。
雖然體育實用計算機科學在短短十幾年中已經取得了迅猛的發展并有力地促進了體育事業的進步,但是,我們也不得不冷靜地看到,體育實用計算機技術還遠遠滯后于計算機科學的發展,在以“知識工程”為主的人工智能諸學科取得巨大成功的時候,體育實用計算機技術還在堅持“數據結構+算法=程序”的傳統程序設計方式,顯然已是大大落后于時代了。怎樣在系統分析的基礎上有步驟、有順序地將計算機科學的最新發展成果應用到體育領域中來,從更大程度上挖掘計算機科學的潛能從而促進體育科學再上新臺階,就成了體育科研工作者一個重要的課題。本文分析了體育實用人工智能的現狀,展望了體育實用人工智能的未來。目的是引發廣大體育工作者對體育實用人工智能的興趣,吸引更多的人參與到這項工作中來。
2 人工智能及其解題思路
人工智能是一門前沿學科,是在計算機科學、控制論、信息論、系統科學、哲學等多種學科基礎上發展起來的。它的出現及所取得的成就引起了人們的高度重視,從而被稱為是繼第三次產業革命之后的又一次革命。盡管如此,目前還沒有一個關于人工智能的確切定義。我們可以這樣理解:人工智能是一門研究如何構造智能機器(智能計算機)或智能系統,使它能夠模擬、延伸、擴展人類智能的學科。通俗地講,人工智能就是要研究如何使機器具有能聽、會說、會看、會寫、可思維、會學習等人類思維能力的一門科學。
人工智能的研制者通過知識獲取過程將專家知識變成計算機可以識別的代碼(知識庫),然后通過計算機程序設計使計算機模擬人類所特有的推理思維過程(挑選知識的過程),從而完成只有人類才能解決的智能問題。由于人工智能可以融合多個專家的知識并吸取了人類的直覺和經驗,所以,人工智能更適合于解決現實中需要人的思維判斷而難以量化的問題。對于體育領域而言,不論是運動員的選材、訓練計劃的安排、運動處方的制訂還是運動技術的診斷,體育專家的知識和經驗都有著舉足輕重的作用,如果智能系統可以完成這些工作,對體育科學的發展將產生深遠的影響。
3 體育實用人工智能的現狀
象所有處于發展之初的學科與研究方向一樣,人工智能與體育科學的完全交匯融合還有相當長的路要走,還需要我們保持清醒的頭腦,采取實事求是的系統分析方法來對待它。惟有如此,我們才會既能發現不利因素而不至于盲目樂觀,又能看到有利條件而不至于悲觀失望,才能有的放矢地把握體育實用人工智能的發展進程。
3.1 體育實用人工智能發展過程中的問題
1.對大多數體育工作者而言,人工智能技術還相當高深,它需要開發者不僅具備專項知識,還必須具備系統工程、軟件開發等多個領域的綜合素養。這些條件不僅對缺乏計算機操作能力的許多工作者來說十分苛刻,即便是具有一定計算機應用水平的科研人員,對知識工程理論與方法的缺乏也會使其成為人工智能的門外漢。智能系統的核心和基礎是人類的知識和經驗,要想開發智能系統,就必須從傳統的以數值計算為中心的程序設計轉變到以知識符號處理為中心的程序設計上來。這種思維與觀念的轉變顯然不是輕而易舉的。此外,智能系統的開發是一個復雜的、曠日持久的系統工程,不僅需要相當的技術和足夠的軟、硬件支持,而且需要開發人員長期、艱苦的努力。與那些更易在短期內取得成果的研究方向相比,體育實用人工智能技術的研究可能更容易被人們所忽略。
2.人工智能與體育科學兩學科發展的相對獨立性阻礙著兩者的交匯融合。掌握人工智能技術的科研人員還沒有看到其在體育領域應用的廣闊天地,人工智能的應用成果還集中在工業控制領域、社會經濟系統或軍事決策過程——相對來說,這些領域更易取得明顯的經濟效益和社會效益。體育實用人工智能研究的巨大潛力還沒有被挖掘出來。與此同時,相當一部分體育工作者還在沿襲著傳統的以“經驗技能”為主的教學、訓練模式,保守的思想也使他們看不到或是輕視或是不愿接受科技發展的新成果,這就加大了體育實用人工智能普及的難度。總的來說,相互滲透、相互吸引是兩者的必然趨勢,但目前人工智能與體育科學仍處于若即若離的境地,兩者的交叉還需要一個強有力的橋梁和紐帶。
3.人工智能技術本身的不完備性。盡管自80年代以來,對機器學習、分布式人工智能、知識表示、常識推理等基礎性研究取得了可喜的成果,特別是人工智能的重要分支——專家系統的應用研究成果已取得了重大突破,但是從總體上來看,人工智能距其完善還有相當長的路要走。我們不得不看到,人工智能的大部分分支,如自然語言理解、模式匹配、可視化研究等等都還不完善、不成熟,許多研究成果還僅僅停留在實驗室和書面報告里,并沒有轉化到應用上來,即使是在專家系統中,專家知識獲取這一“瓶頸”技術也阻礙了它的進一步發展。
此外,我們也不得不考慮一下計算機軟、硬件和資金方面的限制。一般一個大型的智能系統的開發需要強有力的計算機軟、硬件支持和足夠的資金投入,基本上以個人微機為主的體育科研及捉襟見肘的體育科研經費可能會從很大程度上限制著體育實用人工智能的發展。
3.2 體育實用人工智能發展的有利條件
盡管一系列理論與實際問題阻礙了體育實用人工智能的發展,但是我們也沒有理由對體育實用人工智能產生悲觀情緒,更多、更有利的條件則為人工智能技術在體育領域的應用開辟了道路。
1.計算機技術在體育領域的廣泛應用以及它對運動成績的巨大推動力,已經使越來越多的人們認識到程序設計的美妙前景。顯然,體育實用計算機程序的設計就是對體育工作者腦力勞動的解脫。這不僅僅是已嘗到程序設計甜頭的教練員和運動員的迫切要求,也是廣大體育科研人員的努力方向。
2.近年來,我國的體育教育,特別是高層次的體育教育取得了很大的進展,培養出一大批年富力強、有很強科研能力的碩士和博士研究生。他們大都具有較強的計算機應用能力和學習能力,對他們來說,掌握人工智能技術也并不是遙不可及。青年體育科技工作者的不斷發展與壯大,為體育實用人工智能的發展提供了必要的人才支持。
3.“全民健身計劃”的推廣與實施,不僅使我國的群眾體育走上了正規化的道路,而且吸引著越來越多的人參與到體育活動中來。這其中當然包括人工智能領域的研究人員,他們會在鍛煉中逐漸認識體育、了解體育、發現體育中的問題并不斷嘗試用本領域的技術方法來解決它(事實上,許多行之有效的體育實用方法和技術都是非體育專業科研人員引進到體育領域中來的)。人工智能會象現在已經在體育領域得到廣泛應用的灰色理論、模糊數學、系統工程一樣,逐漸地被廣大體育工作者所承認、理解和接受,進而逐漸滲透到訓練、選材、規劃、教學等日常的體育工作中。因此,“全民健身計劃”的出臺與推廣,又為體育實用人工智能的發展創造了有利的外部環境。
此外,體育科研觸角的不斷伸展、體育科技投入的逐漸增加、體育科研人員素質的不斷提高和人工智能技術的不斷完善,都會在一定程度上加快體育實用人工智能的步伐。
4 體育實用人工智能的發展方向
就目前人工智能領域而言,人工神經網絡技術與集成分布式智能系統是研究的熱點。前者是以研究大腦的結構和認知模型為主,用以對智力活動進行模擬或處理海量信息。后者是一種大規模的集成環境,即把各種不同的專家系統、神經網絡、數據庫、數值計算軟件包和圖形處理程序進行有機集成,以解決復雜問題,是“大成智慧工程”。雖然這兩者也可作為體育實用人工智能的研究方向,但對當前體育領域而言,應用性研究,即將各種已經成熟的智能技術應用到體育實踐中來,有著更加重大的現實意義。
4.1 各種體育實用專家系統的開發與研制
專家系統是利用具有相當數量的權威性知識來解決特定領域實際問題的計算機程序系統。它根據用戶提供的信息、數據或事實進行自動推理判斷,最后給出結論及結論的可信度以供用戶決策之用。之所以選擇專家系統做為體育實用人工智能研究的突破口,是因為不論從理論上、技術上,還是從應用上,專家系統都可以算得上是人工智能最成熟的一個分支。一些成功的專家系統開發實例(包括已開發的體育實用專家系統)可以提供技術支持,各種理論研究又使開發過程有章可循。體育實用專家系統的開發,能夠促使體育實用人工智能不斷地從抽象走向具體,引導體育工作者循序漸進地了解和掌握智能技術,逐漸開發出智能化程度更高的智能系統來。惟有如此,才能符合事物發展的客觀規律,才能保證體育實用人工智能健康、有序地發展。
4.2 體育領域自身智能技術研究人員的培養
由于受知識和技術的限制,在很長的一段時間內,體育實用人工智能的發展還必須依靠人工智能領域人員的引導。然而,只有培養出體育領域自身的智能技術研究人員,體育實用人工智能才會有光明的前途。新一代的開發人員,我們可以稱其為智能工程師,應該首先是一個體育工作者,并已具有相當程度的體育專業知識和體育運動實踐,再通過人工智能技術的學習和訓練,就可以單獨開發出自身領域高質量的智能系統。智能工程師及其工作,為人工智能技術向體育領域的滲透提供了必要的前提條件。
4.3 體育實用人工智能的基礎理論研究
雖然體育實用人工智能技術和方法研究十分重要,而且往往能夠在較短的時間內取得明顯的效益,但是它們卻根植于基礎理論的研究,脫離了基礎理論,技術和方法就會變成無源之水、無本之木。體育實用人工智能也只是曇花一現。知識只有形成體系,才能成為科學,一系列的技術只有被理論所串接和揉合,才會具有持久的生命力。因此,加強體育實用人工智能的基礎理論研究(包括運動智能和競技心理的形成、發展規律、技能知識的表達方式、體育專家的思維推理過程研究、技能知識的傳遞方式研究等),是這一新生學科存在和發展的根基所在。
5 結束語
體育實用人工智能離成熟還有很長的距離,還存在著一系列的問題,但同時又充滿著希望,為迎接這一機遇與希望共存的挑戰,廣大體育工作者需要沿著正確的方向做出艱苦的努力。
主要參考文獻
1 劉泉寶,等.關于人工智能的哲學思考.計算機科學,1995(2)
2 石純一,等.人工智能原理.北京:清華大學出版社,1993
3 陸汝鈐.專家系統開發環境.北京:科學出版社,1994
4 王永慶.人工智能—原理*方法*應用.西安:西安交通大學出版社,1995
5 劉有才,等.模糊專家系統原理與設計.北京:北京航空航天大學出版社,1995
6 Ming Rao,等.智能工程與控制技術:歷史、發展與未來.控制與決策,1994(1)
7 高揚.體育院校課表計算機輔助編排系統的開發與應用.體育數學與體育.系統工程,1995(1~2)
8 程勇民,等.射擊運動員膚紋特征及計算機選材模型的研究.體育科學,1995(5)
9 邵桂華,等.體育領域專家系統外殼的開發與研制.體育科學,1997(3)
隨著信息技術以及人工智能技術的迅猛發展,機器人無論是在技術上還是在外形上都顯著提高,并且,不斷的進行功能延伸。將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統稱為智能機器人,這是一個概括的、含義廣泛的概念。這一劃時代的概念產生,為機器人技術的發展,也為信息技術的發展,拓開了巨大的想象空間和新的創造天地。智能機器人是信息技術發展的前沿領域,是一門具有高度綜合滲透性、前瞻未來性、創新實踐性的學科,蘊涵著極其豐富的教育資源。
二、機器人教學的教學現狀
2000年,機器人教學處于起步階段,第一屆“廣茂達杯”中國智能機器人大賽在長沙舉行。其目的是刺激機器人新技術的發展;鼓勵年輕學生投身機器人技術。2002年,機器人競賽得到了進一步的發展。2003年,機器人競賽達到熱潮。2004到2009年,機器人競賽成為了主流,第四屆至第九屆中國青少年機器人競賽分別在河南、廣西、陜西、云南、重慶、湖南、青海舉行,競賽規模不斷擴大,規格不斷提高,經驗不斷豐富,成績不斷攀升。同時,第五屆至第十屆“廣茂達杯”中國智能機器人大賽也取得了豐厚的成績。2011年廣東省的虛擬機器人競賽,全省共有12個地市和順德區報名參賽,參賽隊伍106支,參賽學生148人。比賽形式新穎,要求學生現場編寫虛擬足球比賽和虛擬滅火比賽的程序,然后進行投影演示,所有的同學都可以觀看和學習。2012年的“樂博杯”青少年機器人世界杯中國競賽在西安舉行,匯聚了眾多的參賽者。同學們秉著重在參與、學習交流的態度,經過兩天緊張激烈的比賽,比賽成績優異,涌現了一大批優秀的編程人員。其中最為突出的是興圍小學代表隊,他們突出重圍贏得了冠軍,即將代表中國隊去墨西哥參加世界級機器人大賽。
機器人競賽已成為國內科技、教育界一致認同的一項青少年科技創新的重要賽事,作為一項富有時代性、創新性、參與性和普及性,適應當代青少年需求,深受當代青少年歡迎的智力開發活動,在全國各地產生了廣泛的社會影響。
三、存在的問題
(一)教學方面
1、智能機器人缺少科學、可行、實效的教學目標。按照學制的階段性劃分不明確,存在重復學校相同知識的現象,從而導致機器人教材特色不明顯。
2、智能機器人教育往往沒有固定的教學設計和規劃。導致許多教學只能按照產品使用說明書進行教學,不能按照學生接受能力有秩序的開展知識體系教學。
3、目前學校教育使用的機器人很紛雜,缺少規范。并且絕大部分并不兼容,開放度低。還有就是教學用機器人單機價格偏高原因是銷售數量上不去,導致廠商只能太高價格。
(二)教育資源方面。由于我國各省市之間的貧富差距不斷加大,從而導致在教育資源投入方面也是參差不齊,很多欠發達地區軟硬件教學設備都嚴重不足,智能機器人的教學活動很難正常開展。
四、改進措施
(一)資源環境建設方面。積極探索信息技術條件下人工智能機器人進課堂教育環境的構建策略。建立完善系統的小學教育人工智能機器人進課堂資源的開發、應用的管理運行機制。同時,應該加大對中小學智能機器人教學資源投入力度,以確保所有孩子都能夠享受到同等級的教學資源。
(二)學科教學方面。對于小學的人工智能機器人教學工作來講,教師的培訓工作應該是非常重要的。由于目前該門學科在小學教學當中仍屬于一種新型的學科,相關教師之前并沒有進行系統的學習過相關理論,同時,實踐經驗也是嚴重不足。因此,這就無形中增加了教師的教學難度,因此,對教師進行適當的教學培訓是十分必要的。
課程設置應與高職教育培養目標和方式相一致
人工智能課程主要講授當今智能領域的理論方法及其應用,是一門涉及哲學、邏輯學、語言學、控制論、生物神經學等多個學科的課程。以普通高校高年級計算機專業學生為講授對象,人工智能課程在教學上一般以理論講授為主,并輔以一些應用實例加以分析。課程本身理論性強,內容較為抽象,因此對學生專業知識基礎的要求高,在教學上往往強調對各種智能理論的深入講解和分析,以此達到提高學生專業理論水平的目的。
當前高職教育中為計算機專業學生所開設的人工智能課程很大程度上沿用了普通高等教育環境下的教學方式和內容,這顯然與高職教育本身培養人才的目標和方式不一致。高職教育的最終目標是要培養適應生產需要的技能型、應用型人才,而高職教育在教學方式上應更為注重實踐教學,包括各種實驗、實訓、實習和設計。因此,人工智能課程中單純的理論講授并不能有效地適應高職教育的實際教學環境要求,有必要對人工智能課程在教學內容和方式上加以改革。
三個改革途徑
(一)引導學生閱讀應用研究文獻
高職教育強調培養學生的知識應用技能,其中重要的一點是要培養學生把理論知識應用到實際生產中的能力。然而在教學實踐過程中,學生普遍反映由于人工智能課程理論性強,難于從課本理論聯系到實際的專業應用上,這樣對激發學生的學習興趣,提高技能應用水平是不利的。
實際上,人工智能涉及的應用領域極為廣泛,其中在專家系統、模式識別、智能控制、數據挖掘、自然語言理解等方面尤為突出,每一種應用都能夠很好地體現出人工智能學科的基本理論方法特點。因此,在課程學習的開始階段,應讓學生按照個人興趣自行選定某個應用領域,在一定的提示和引導下通過檢索有關文獻,訪問相關的科研院校網站等方式獲取資料,了解當前該領域的發展現狀和具體產品的開發和使用情況,最后在課程的結束階段以學習報告的形式在課堂上加以演示和共同討論,這樣可以大大激發學生學習人工智能課程的主觀能動性,開闊學生的知識視野。資料的收集閱讀與思考是知識應用的首要環節,對于培養應用型人才的知識應用技能很有幫助。
(二)安排學生對經典算法程序進行實驗
與普通高等教育相比,高職教育更加強調實踐教學的重要性。從實踐中學習和理解理論知識,并且把所學知識運用到實踐中,這是高職教育的重要特點。人工智能課程內容抽象而概念性強,單純的理論講解學生難以從中得到啟發,也難以體現出高職教育突出實踐教學的特點,為此需要安排學生動手實驗,從實踐中理解人工智能科學的理論原理和應用途徑。
在人工智能科學的發展過程中,先后提出了一些經典的優秀算法程序,如A*算法、遺傳算法、神經網絡的BP學習算法等,在科研和工程實際中得到了廣泛的應用,在實踐教學中同樣有著重要價值。根據教學要求和實際情況,學生并不需要自行設計關于這些算法的具體程序,在提倡開放和共享源代碼的今天,通過網絡能夠獲得大量相關的程序代碼資源。同時,一些軟件平臺也集成了一些工具箱,如遺傳算法工具箱、神經網絡工具箱等,只需設定相關輸入參數和數據,便可通過調用工具箱函數實現算法,極為簡便而易于理解。
學生應通過對這些程序作驗證性實驗來理解所學內容。為安排學生有效地進行實驗,教師應結合當前階段所講授的內容準備相應的算法程序,當該部分內容結束后在課堂上講解和演示算法程序的運行方法。學生獲得該算法程序以及具體的實驗任務后在課后完成實驗并提交實驗報告。
例如,在講授啟發式搜索時,可向學生提供A*算法求解八數碼難題的算法程序,并對某個學生給定某個初始棋盤狀態,要求學生動手運行程序并記錄由算法擴展所得的每個棋盤狀態的估價函數計算結果,以及相應的OPEN表和CLOSED表的變化情況,從中理解A*算法的原理特點。又如,在講授BP學習算法時,可根據學生的實際情況對內容進行調整,強調BP神經網絡的實際工程應用價值,而對BP算法的基本原理只作簡單介紹。向學生提供利用BP神經網絡學習特定目標函數的MATLAB程序代碼后,要求學生動手運行該程序,并且記錄和對比神經網絡在訓練前后對目標函數的逼近效果。
(三)啟發學生引入人工智能理論方法對畢業設計加以創新
畢業設計是高職教育的重要環節,學生通過畢業設計對以往所學知識作系統性總結,通過畢業設計能進一步加強學生的技能訓練,提高學生的技能應用水平。從實踐教學的角度來講,畢業設計不僅僅要求學生對已學知識和技能的簡單重復運用,更重要的是強調學生能夠主動獨立地分析實際問題,對問題的解決方法提出新的觀點并付諸實踐。然而從教學的實際來看,在畢業設計中學生創新的主動性不足,往往停留在繼承和模仿階段,畢業設計作品少有突破和創新。究其原因,并非學生所學知識和技能不足,而是學生未懂得如何分析已有問題,在其基礎上引入新的解決方法或提出新的應用內容。
在計算機領域中,人工智能屬于研究和創新的前沿和熱點,許多舊有問題利用人工智能方法都得到了新的解決途徑。教師在指導學生畢業設計時,可針對某一問題恰當地啟發學生引入人工智能的理論和方法,并嘗試性地運用在解決當前問題之中,這樣能較容易地獲得新的改進和突破,對培養學生創新觀念和能力很有意義。
近年來,高職教育得到了迅速發展,其社會認可度也不斷提升。但是,在發展的過程中也出現了一些新的問題,其中突出的是如何對以往普通高等教育的教學方式和內容加以改革,以適應高職教育的新要求。人工智能課程作為一門重要的計算機專業課程,仍需要結合高職教育的實際要求以及學生的具體情況,在加強培養應用型、技能型人才,加強實踐教學上不斷進行探索和改革。
參考文獻
[1]趙蔓,何千舟.面向21世紀的《人工智能》課程的教學思考[J].沈陽教育學院學報,2004,6(4):131-132.