時間:2023-08-28 16:27:28
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近年來大數據、云計算等信息技術飛速發展,人工智能在一些特殊領域(如圖像識別、語音識別、自然語言等)不斷取得突破性進展。人工智能作為新的技術驅動力正引發第四次工業革命,為醫療、教育、能源、環境等關鍵領域帶來新的發展機遇。人工智能專家預測,人工智能在通用技術領域可能尚不能替代人類,但在一些特殊領域,人工智能將會淘汰現有的勞動力。在國外,許多國家紛紛把人工智能作為國家發展的重要競爭戰略,我國學者也密切關注著人工智能的最新理論進展和實踐應用,國務院于2017年7月頒布《新一代人工智能發展規劃》,明確人工智能發展的重點策略。“人工智能變革教育”的潮流,引發了教育研究領域的“人工智能熱”。當前全球范圍內,人工智能在教育領域的大量研究和應用催發形成了教育人工智能概念。目前梳理學術上關于研究人工智能與教育的文獻主要集中于:
(一)教育理念的革新。“人機一體”將成為未來新的教育方式[1],由新技術和新手段的出現所應運而生的智慧教育[2],將對原有教育進行改進和完善。智能技術在改變教育的手段和環境的同時,還有利于構建出系統解決教育問題的教育新體系,從而真正觸及教育的根本[3]。
(二)關注技術的革新。機器深度學習、智能學習的算法、視覺識別以及智能語言識別這些基礎技術的突破,為人工智能的教育應用奠定了堅實的基礎[4]。
(三)探究教育的應用。人工智能在學校教育中的學業測評、交叉學科、角色變化等應用領域具有巨大潛力,教師角色內涵也將在與人工智能的協同共存中發生改變。AI監課系統能夠數據化、可視化評估教師的授課情況,將人工智能技術的運用滲透到整個教學過程中,教師可以根據評分實時調整授課內容,以促進個性化學習,從而提升教學效果。教育深受技術發展的影響,新技術融入教育并促進教育方式的轉變已成為必然趨勢。一方面技術為教育提供了新的、更加廣闊的可能性;另一方面技術具有變革人類的教育方式與學習方式的能力。然而,技術是一把“雙刃劍”,如何獲取或實現以人工智能為代表的新興信息技術所擁有的特征、優勢與功能,使其在教育中最大限度地發揮其應有的價值呢?人工智能技術如何繼續被安全使用到教育領域?如何通過教育變革來促進新興信息技術在教育教學中的廣泛與深入應用,實現教育深層次革命等問題,是目前需要關注和探討的主要問題。
1人工智能時代下教育變革的背景
1.1人工智能的內涵及具備的強大能力
人工智能最早由美國達特茅斯學院于1956年提出,其研究主要包括機器人、圖像識別、自然語言處理、語音識別等,實質是一種自動感知、學習思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學習、推斷與革新的能力,推動了圖像識別、自然語言處理等方面的技術突破。人工智能同時具有理性判斷力、超強的工作力,只要電力供應不斷,幾乎可以無限制地工作下去,而且適應不需要情感投入的工作。它的超強能力,源于三個重要的技術:深度學習、大數據和強算力。
1.2人工智能時代的機遇和挑戰
人工智能在精力、記憶力、計算力、感知力以及進化力等方面與人類相比,具有突出優勢。在醫藥領域,人工智能的出現使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫療資源,解決醫療診斷領域診斷質量不均衡、醫生資源不足等問題。在教育領域,人工智能促進教學質量進一步提升、教師角色多樣化、學生學習能力的提升;為教育研究提供新技術和數據支撐;極大拓展了教育研究新視域;使教育在立德樹人方面、教育方法創新方面、教育手段和環境方面以及教育服務供給方式方面均發生改變。然而,看到人工智能以其強大的處理能力帶來機遇的同時,也需要正視人工智能帶來的新挑戰。在人工智能浪潮沖擊下,如何借助人工智能發展的機遇推進教育的變革與創新?人工智能技術如何繼續被安全使用?首先,人工智能專家大都認為,人工智能將會淘汰大量現有的依靠非腦力勞動為生的勞動力,需要培養人工智能時代的新型勞動力。而且,人工智能技術本身的不太成熟使很多人工智能技術只是應用在兒童教育領域,再者,人工智能潛在的道德倫理問題缺乏法律制度規范。除此之外,人工智能時代將對社會結構以及人的地位構成挑戰。綜上所述,人工智能時代所帶來的機遇是大于挑戰的。教育需適應人工智能技術所帶來的突破和飛躍,不斷調整和更新教育的方向和目標,實現育人成人的發展目標。
2人工智能與教育變革
2.1人工智能與教育目的的變革
人工智能帶來的巨變不僅影響人類未來如何發展,而且極大釋放了人類的生產力,這些在一定程度上使得人類需要重新思考教育是何目的。人工智能影響教育目的的變革主要表現在:第一,人工智能可能會使人類陷入精神危機。這源于兩方面的結果:一方面,人工智能將取代大部分人的工作崗位,工作的喪失將會導致人的價值和尊嚴喪失。另一方面,人工智能技術的發展將可能導致所有基于自由主義的想法破產,轉而人類所擁有的價值和尊嚴可能轉化為一種“算法”,人工智能帶來的職業替代風險在教育領域同樣存在,主要是對教師角色的挑戰。第二,人工智能有利于培養人的學習能力。從某種角度上講,人工智能剝奪人的就業機會,但同時,人工智能助教機器人將協助教師實現個性化指導,從而有利于將學習的過程視為尋求自我價值和意義的過程。除此之外,人工智能有利于使教育注重培養人的精神能力,這種精神能力大致包括實踐動手能力、價值追求能力以及創造能力,從而有利于學生知識以便于更好地完善自我、豐富自我,使教育跳脫“知識為本”的陷阱,發揮“立德樹人”的正向作用。
2.2人工智能與學習方式的變革
第一,深度學習。深度學習也稱為深度結構學習或者深度機器學習,是一類算法的集合。深度學習概念的提出,一方面尊重了教學規律,另一方面也是應對人工智能時代下的挑戰。深度學習在機器學習、專家系統、信息處理等領域取得了顯著成就,提倡學教并重、認知重構、反思教學過程,進而達到解決問題的目的。第二,個性化學習。個性化學習區別以往傳統班級課堂授課,尊重學生的個性發展,因材施教。人工智能技術與大數據的應用有利于學生享受個性化的學習服務,可提供個性化的學習內容,可視化分析學生的學習數據,快速提高學生的學習效率。第三,自適應學習。自適應學習是指人工智能基于對個體學習進行快速反饋的基礎上,根據學習者特征,為其推薦個性化的學習資源和學習路徑,從而最大程度上適應學生的學習狀態,是實現個性化學習的重要手段。人工智能技術有利于快捷、科學地判斷學生的學習狀態,進行學習反饋;持續收集學生的學習數據,其中包括學習目標、學習內容;高效地為學生提供海量的學習資源。
2.3人工智能與學習環境的變革
首先,有利于搭建靈活創新的學校環境。不僅可以使空間規劃更具彈性,而且可以調節性增強物理環境。其次,人工智能時代的教育區別于以往傳統教育強調的統一秩序,更注重個體的用戶體驗。創客空間、創新實驗室等學習環境的不斷增加以及人工智能技術的不斷發展,個性化的空間環境與學習支持將改變目前學習的學習空間環境。除此之外,隨著對話交互技術的逐漸成熟與不斷普及,有利于實現虛實結合的立體化實時交互。VR、AR等技術的同步協作也有利于搭建新的學習環境,滿足學習者的一系列要求。腦機互動技術的突破有利于實現將人工智能植入人腦,從而改變人類自然語言的交流方式。最后,人工智能通過即時、準確、高效的大數據分析有利于進行精準且個性的學習評價與反饋。人工智能將綜合收集所有同學的學習記錄,互相比對、優化,從而進行綜合提升。更為重要的是,人工智能的人臉識別以及語音識別技術可以運用到教師的教學過程中,進行學生的學習情緒感知,學習狀況的了解,從而促進學生學習的科學化;智慧校園、智慧圖書館等的出現,為教學環境的建設提供重要參考。
3人工智能在教育領域的應用
一、高職教育現狀
(一)客觀層面
(1)社會面。當前社會發展處于轉型關鍵期,高職教育迎來全新發展機遇,對人才培養質量不斷提高。傳統思想中,家長學生都帶著有色眼鏡看待高職教育。隨著社會給技術技能型人才提供很多高薪崗位,部分學生主動選擇高職院校進修學業,提高自身技能水平。高職院校必須以社會發展趨勢為導向,及時調整自身發展戰略。(2)政策面。在新課程改革視域下,政府高度重視高職教育的發展,出臺了多項扶持政策,如《國家職業教育改革實施方案》《職業學校專業頂崗實習標準》《關于推進高等職業教育改革創新引領職業教育科學發展的若干意見》等,極大的推動了高職教育的穩定發展。
(二)主觀層面
(1)教學理念。高職教師受傳統思想影響,往往重視成績和理論知識,亟需引進新的教學理念,并落實在實際教學中。高職院校已經意識到人工智能時代,自身轉型創新的必要性,正積極將全新的教學理念貫穿在人才培養過程中。(2)教學方式。高職教育逐漸創新教學方式,將頂崗實習、校企合作、實訓教學等應用在常規教學中,適應時展,彰顯職教特色。但在實際教學中,教師理念未發生變化,能力無法滿足新型教學方式需求,存在亟需改進優化的地方。(3)教學體系。只有完善的教學體系,才能為高職教育的改革創新提供依據參考。當前高職教育體系中含有諸多不足,如學科單一、理論與實踐比重不協調、知識內容陳舊等。高職教育要想適應新時展趨勢,應積極完善教學體系。
二、人工智能現狀
(1)國家戰略。近年來,國家高度重視人工智能發展,國務院《關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》(國發〔2017〕35號),提出科技創新的主要方向是人工智能,提倡積極構建全新的人工智能科技創新協同機制,進一步完善人工智能教育體系,實現人才儲備和梯隊建設的目標,推動智能經濟的發展。各部委也積極頒布一系列政策,如《智能制造2025》《“互聯網+”人工智能三年行動實施方案》《機器人產業發展規劃(2016-2020)》等[2]。可見,國家為人工智能技術的發展提供了充足動力,人工智能已成為國家戰略的一部分。(2)產業發展。多年的探索,人工智能技術有了明顯提升,在問題求解、泛邏輯理論、不確定推理、拓撲學、圖像處理、模式識別、專家系統等方面有了顯著研究成果,一部分成果甚至領先世界水平。例如我國在模式識別領域的研究,文字識別、語言識別、虹膜識別都取得優異成果,被廣泛應用在生物醫藥、機器人視覺研究、衛星遙感、自主導航、軍事等領域。企業十分關注人工智能技術的發展應用,像360人工智能研究院、阿里人工智能研究院、百度人工智能研究院等。人工智能技術的深度研究,使應用和商業價值最大化。據不完全統計,2017年人工智能產業創造700億元市場價值,預計在2020年產業規模超過1600億元。
三、人工智能推動新時代高職教育轉型發展的必要性
(一)技術技能型人才的需求
高職教育發展的目的是培養適合崗位需求的技術技能型人才。人工智能時代,先進技術的廣泛應用,大部分崗位對人才的需求發生明顯變化,逐漸形成了“機器換人”的局面。企業中簡單、重復、勞動強度大的崗位,都由智能機器人予以代替。例如在京東電商的物流中,出現無人機配送方式,直接沖擊了傳統人工物流配送模式。相信在不久的將來,會有更多的智能機器人走向物流配送的工作崗位,形成全新的工作體系。此外,在生產制造的質檢環節,由于傳統人工監測方式存在諸多不足,應用人工智能的圖像識別技術,可以實現對產品質量的動態檢測。可見,人工智能時代會有大批崗位“消失”,取而代之的是智能化機器人。高職教育必須轉變以往的教育模式,順應時展趨勢,結合社會崗位對技能人才的需求,調整高職教育方向,實現高職教育價值。
(二)國家發展戰略的要求
以往的發展致力于“中國制造”,但新時代“中國制造”已無法提升綜合國力,國家必須調整發展戰略。人工智能時代將“中國制造”轉變為“中國創造”“中國智造”。這一發展戰略的轉變,能看出先進科學技術在國家發展中的重要地位。為了2025年實現“中國智造”的目標,高職院校創新人才培養模式,順應國家發展戰略的調整。同時,高職教育轉型過程中,轉變以往以理論、成績為主的思想觀念,對人才進行更加系統的培養,調整理論知識、實習實踐之間的關系比例。人工智能時代的高職教育轉變與創新,可以加大對學生創新意識的培養力度,使人才綜合素養得到更好提升,滿足“中國創造”的需求。
(三)學生自身價值實現的需求
一、前言
當前的人工智能雖然還不夠完善但其在人類的發展進程中起到了巨大的作用。因為其具有了超強的學習和分析的能力,在個人以及人工智能較量的過程中人工智能一直都是處在領先的地位,為此可以利用到人工智能來促進到人類社會的快速發展。
二、相關概念闡述
人工智能又稱AI,是模擬物種智能應用的技術實現和科學。機器智能的科研市場領域包括各種圖像和語言結構的快速識別,以及使用語言直接處理和服務機器人。它不僅相當于人類行為的智能,還可以系統地模擬物種的思維,并將在幾年內超越歷史上的物種。在未來,機器人不斷學習,以使仿人機器人模仿人類的學習方式,在這一過程,獲得新的各種知識,智能機器人的學習過程更快,可以實現對海量綜合數據的深入分析。此外,人工智能機器人不僅可以獲得更準確的結果,而且具有獨特且更快的信號傳輸速率。許多科學家有能力超越人類自身。在深入思考核心問題時,實際上,很多人因為機器人是人類設計的,所以不可能超越人類的歷史,但是人工智能機器人可能具有集成的學習功能,因此這種可能性將變得非常大。人工智能機器人具有繼續學習技術的能力,沒有人能夠預測學習數據后的整體智能水平。
三、人工智能視域下機器人學習的適切性
在當前的文化和教育生活環境中,由于智能教育的興起,大數據情境系統功能可以為學生綜合分析和選擇各種類型的信息,從而重用具有潛在影響的知識可以促進智能教育的發展。智能機器人繼續學習,但借助計算機來分析綜合數據,例如,以完全掌握規則并進行非常有效的分析和預測。可以看出,機器人正為人類智能教育而學習更有益。在教育中,信息化的進程在今天的時代,智能教育無疑已經成為吸引學生在學習過程中的重要因素。將學習與先進技術核心技術結合起來的方法有很多。人工智能機器人必然會給文化教育生態系統帶來幫助。向人工智能機器人學習的方式很多,學校教師可以提高和教育的整體質量和效率,學生也可以贏得符合自身市場需求的學習服務,這有助于減輕學生和家長的負擔。
四、人工智能視域下機器人學習的應用創新研究
從人工智能技術的角度來看,智能機器人學習是目前世界上最先進的技術。大數據在教育相關領域的應用具有很好的業務前景。人工智能機器人持續學習的應用可以幫助一些學生實現相關知識與數據之間的聯系。
(一)機器人學習與教育之間的融合僅從當前的現象來看,大多數教師不了解核心技術,而了解該技術的人也不了解教育,這很容易導致無法在教育與核心之間形成良好的關系。因為技術研發人員不了解教育,所以不能從教育的多個角度審視開發過程,優秀的教師也不能從技術角度回應數據的全面發展。在人工智能開發領域,機器人應該深入地整合到學習和教育中。組織技術實施和教育核心領域的相關人員進行直接溝通和交流,使人工智能機器人在學習和應用過程中能夠更充分地認識到技術研發和生產人員的過程。
(二)機器人學習在學習場景方面的應用人工智能在學校教育領域的應用,因其未來的發展趨勢而呈現出明顯的趨勢。然而,隨著學校教育核心領域的許多專業學科的介入,對學習人工智能機器人的要求將越來越高。當你開始學習同一個主題時,需要在同一個應用程序中逐步建立不同的場景。這對機器人來說更難在未來繼續學習,但也是最值得創新的。仿人機器人普遍對大量綜合數據進行深入分析,分析每個學習內容主題的特點和各部分學生的特點,并采取相應的更有針對性的基本教學方法,提高同學教育的速度和效率。
中圖分類號:TP242 文獻標識碼:A
人工智能(Artificial Intelligence),英文簡寫是AI。它主要研究、發掘應用在延伸、模擬和擴展人的智能理論、技術、方法,以及應用系統的一門新科技。“人工智能”一詞剛開始,由1956年美國計算機協會組織的達特莫學會上提出的。自那以后,研究者們發展了眾多理論和原理,人工智能的概念也隨之擴展。由于智能概念的不確定,人工智能的概念一直沒有一個統一的標準。
1機器人、人工智能概述
人工智能學科的出現與發展不是偶然的、孤立的,它是與整個科學體系的演化和發展進程密切相關的。人工智能是自然智能(特別是人的智能)的模擬、延伸和擴展,即研究“機器智能”,也開發“智能機器”。如果把計算機看作是寶劍,那么人工智能就是高明靈巧的劍法。
1956年夏季,在美國達特摩斯大學,由麥卡賽、明斯基、香農等發起,由西蒙、塞繆爾、紐厄爾等參加,舉行了關于“如何用機器模擬人的智能”的學術研討會,第一次正式采用“人工智能”的術語。這次具有歷史意義的、為期兩個月之久的學術會議,標志著“人工智能”新學科的誕生。
人工智能在電子技術方面的應用可以把人工智能和仿真技術相結合,以單片機硬件電路為專家系統的知識來源,建立單片機硬件配置專家系統,進行故障診斷,以提高糾錯能力。人工智能技術也被引入到了計算機網絡領域,計算機網絡安全管理的常用技術是防火墻技術,而防火墻的核心部分就是入侵檢測技術。隨著網絡的迅速發展,各種入侵手段也在層出不窮,單憑傳統的防范手段已遠遠不能滿足現實的需要,把人工智能技術應用到網絡安全管理領域,大大提高了它的安全性。
2學科交叉帶來的挑戰
實時人工智能是實時系統和人工智能技術相互結合的一個新的研究領域。實時人工智能系統是一種在動態的環境中,能夠利用有限的資源來可靠地完成關鍵性任務的系統。目前大多數人工智能規劃和問題求解系統都試圖產生一個完全的精確解,但是在資源限制的狀態下, 快速地產生一個近似解將更有效。Anytime算法能夠折衷解的質量和計算時間,是人工智能技術應用在實時環境中的有效技術。由基本的Anytime算法構成實時人工智能系統的關鍵之一是如何給基本算法分配時間, 從而可以獲得系統的性能描述,實施有效的實時監控。時間分配算法,爬山算法僅能找到局部最優解,如果組織問題滿足局部組織問題的條件,它能夠找到最優解。對于不滿足局部組織問題的條件的大型組織結構,爬山算法不能保證找到全局最優解。遺傳算法適合于尋找全局解,但搜索效率取決于一些關鍵參數的確定和算子的操作機制選取。
智能主體是智能互聯網中的生靈,它是一種智能的軟件實體,能夠在智能互聯網中自由遨游,為用戶提供各種智能服務。所謂網絡智能軟件是面向智能主體的研究方法所設計、開發的軟件。網絡智能軟件技術是網絡技術、人工智能技術、軟件工程技術的結合。
3機器人、人工智能及實時系統的前景展望
人工智能的研究目標是認識與模擬人類智能行為。傳統人工智能研究往往將研究重點集中于對人類單個智能品質如計算能力、推理能力、記憶能力、搜索能力、直覺能力等的研究與模擬。然而,由于人類智能行為是各種單個智能品質的綜合體現,因此傳統研究方法往往無法充分刻畫或恰當模擬人類的智能行為。把人看成多種智能品質構成的有機整體――智能體(agent),綜合考察智能體的各種智能行為與特征,是當前人工智能研究者共同的愿望。
人工智能作為一個整體的研究才剛剛開始,離我們的目標還很遙遠。但人工智能在某些方面將會有較大的突破。
半個世紀以來,人工智能發展極其迅速,專家系統、智能控制在短短的10余年里就發展成熟。目前的焦點,如分布式和協同式多專家系統、機器學習(知識挖掘和知識發現)方法、硬軟件一體化技術以及并行分布處理技術還有MAS的研究,也有望在下一個5年內也會成熟。根據AI目前的發展態勢,以及現有的規劃,將AI未來的發展必將越來越廣泛,越來越深入,越來越快地,向著人類智能的方向逼近。
4總結
中圖分類號:TP18
“人工智能”一詞最早是在20世紀50年代末期在Dartmouth學會上提出的。它是計算機技術的一個分支學科,但又同時包含了很多領域的不同學科,例如生物信息學、機械理論學、數理推論、語言文化等,它的研究領域非常的廣泛,包括機器翻譯研究、智能控制研究、專家系統學、機器人研究、語言和圖像理解研究、遺傳編程研究、自動程序設計研究、航天科學與應用、龐大的信息處理、儲存、管理研究。此后,越來越多的科研人員開始了對人工智能技術的研究。國際上比較先進的研究機構有麻省理工學院、斯坦福大學、加州大學伯克利分校、賓夕法尼亞大學、耶魯大學、德國人工智能研究中心、索尼公司等,中國的先進研究機構主要有清華大學、北京紫光優藍機器人技術有限公司、中國科學院先進技術研究院、北京大學、南京理工大學、哈爾濱工業大學、中國科學技術大學、北京郵電大學等幾十家機構。
目前,將人工智能應用在網絡教育中是很多研究者關注的熱點,在近些年的研究中取得了很大的進步,取得了一些先進的成果,但是在研究中也遇到了一些問題,需要研究人員進行解決并創新。本文首先介紹了網絡教育的現狀,探討了人工智能在網絡教育中的應用,通過研究提出了做好人工智能在網絡教育中應用的有效措施,最后對人工智能在網絡教育中的發展前景進行展望。
1 網絡教育的現狀
隨著信息技術和網絡技術的不斷發展,人們對教育的觀念以及接受教育的方式發生了巨大的改變,“網絡教育文化”日趨成熟。網絡的發展給傳統的教育模式帶來新的挑戰,它除了將傳統教育模式的一些顯著不足進行了改變以外,同時使教學更富有吸引力和生氣,吸引更多的人愿意到Internet教學中來學習自己想要的知識,他們可以不受時間、空間、身份的限制,到這個虛擬的課堂來進行“充電”。但在當前,網絡教育還在初級的發展階段,在實際的推廣和應用中還存在著一些問題:
(1)在網絡遠程教育的過程中,支持學習的服務系統沒有很好的滿足學習者的要求,引導學習者學習的手段和給學習者答疑的方法都比較落后,服務的方式受到一些客觀因素的限制;
(2)網絡實驗教學中有很的問題存在,例如空間的分散性差,時間的流動性和自主性差,除此之外,便攜性也比較差等;
(3)目前,雖然網絡教育中進行的考試具有開放性,但是考試的公平公正性、考試類型的科學性、出題的權威性都很難保證;
(4)目前來看,網絡系統本身具有了信息查詢能力,但這種查詢的能力是很有限的。
2 人工智能在網絡教育中的應用
2.1 智能決策支持系統
智能決策支持系統是在1980年左右由美國的研究大師波恩切克提出來的,是決策支持系統與人工智能技術相結合的產物。目前,由于智能決策支持系統的不斷發展和創新,在網絡教育的應用和研究方面表現出很強的發展潛力。例如,智能決策支持系統在數字和移動圖書館中的得到了廣泛的應用,該系統能夠為數字圖書館的管理人員提供決策和管理所需的數據、信息,幫助他們明確決策和管理的目標,通過建立決策模型并加以修改或完善,為數字圖書館正確、有效的管理和決策提供必要的支持。
2.2 智能教學系統
智能教學系統是在1970年以后迅速發展起來的,可以為學習者提供一種智能的授課環境,它將計算機的模擬功能來體現在整個教學過程中,使用人工智能技術和多媒體技術等先進的教學手段,共同形成一個交互式的開放的教學系統,在這個學習系統中,學生可以主動的獲取學習知識,系統可以根據學習者的個人情況來進行合理和科學的教學,以達到最佳的、理想的教學效果。
2.3 智能導學系統
支持服務是現代計算機網絡教育系統的重要構成要素。建立和維持一個高效靈活、強有力的支持服務子系統是有效地開發、管理和實施計算機網絡教育項目的保證。智能導學系統可以創造一個優良的學習環境,使學習者方便快捷地調用各種資源,以獲得學習的成功。
2.4 智能硬件網絡
智能網是20世紀80年代初期興起的研究課題。隨著網絡的日益普及,通過網絡進行學習,不僅要求多媒體綜合化的信息處理能力,而且要求網絡能夠提供高級信息處理能力。就目前的狀況而言,對現有的計算機教育網絡賦予其一定的“智能”,從硬件性能本身加以提升是一種不乏遠見的選擇。
3 做好人工智能在網絡教育中應用的有效措施
3.1 加大資金的支持
對于做好人工智能在網絡教育中的應用工作,絕對離不開資金的支持,因此各級政府部門應該做好相關的預算,落實好國家對于支持人工智能技術的相關政策,對于在人工智能技術發展中做出突出貢獻的企業和科研單位要給予一定的資金支持,支持這些企業、科研單位的研究工作,促進人工智能在網絡教育中更好的發展和應用。
3.2 加快人員培訓工作,建立技術研究團隊
人工智能在網絡教育中的應用工作具有技術性、專業性強等很多特征,因此,必須培養一批高素質的人工智能專業人才,同時還要對這些人員進行全面的業務培訓,使得這些人員既要懂管理,又要精通人工智能的專業知識,通過全面的業務培訓和人才引進,建立人工智能的技術研究團隊,使得這些人的才能得到很好的發揮,在人工智能方面有所創新,保證人工智能在網絡教育中得到更好的應用。
3.3 加強和先進研究機構的合作
在人工智能技術研究方面,美國、英國、德國等國家都走在世界的前列,而我國的人工智能技術研究的能力較低,與上述發達國家相比還存在一定的差距。因此,如何縮小這種差距,實現人工智能在網絡教育中更好的應用,就需要我們的研究人員加強專業知識的學習,和這些國家的先進研究機構進行有效的溝通和聯系,借鑒其先進的研究經驗,根據自己的實際需要,進行一些實際的合作。
4 結束語
由于人工智能技術本身存在著巨大的優勢,人工智能網絡技術也會不斷地進行發展而趨于成熟,這將極大地改善并且優化網絡教育的學習環境,全面提升網絡教育的整體教學質量,并有望增強網絡教育的全面開放性。為了做好人工智能在網絡教育中的應用,需要加大資金的支持,加快人員培訓工作,建立技術研究團隊,加強和先進研究機構的合作,使網絡學習的支持服務更加人性化和擬人化,更加體現以人為本的關懷精神。
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【關鍵詞】人工智能 網絡教育 具體應用
1 網絡教育模式的發展現狀
1.1 網絡教育的優勢
網絡教育模式是對傳統課堂教育模式的更新與演進,傳統課堂教育模式具有交流便捷、課堂管理方便的優勢,但是也受到空間和時間的雙重限制,需要繳納昂貴的場地和設施費用,難以追趕新時期人們快捷的工作步伐。網絡教育通過互聯網遠程傳遞,在繼承和發展了傳統課堂優勢的同時,彌補了缺點和不足,在虛擬的網絡環境,擺脫了有關時間、空間、身份等諸多限制,促進了教育手段的創新,為人們提供了更多接受教育的機會,促進了國民教育水平的提高。
1.2 網絡教育存在的問題
網絡教育的問題主要體現在以下方面:
1.2.1 操作平臺的局限性
網絡教育登錄界面的首頁,一般包含著課程選擇、成績查詢、習題演練、師資介紹等基本內容,這容易導致眾多網絡教育平臺具有相同的首頁模板和計算機程序,不同平臺、不同學科、不同專業沒能充分體現出其獨一無二的課程特色。操作平臺具有局限性,無法充分體現人性化特色和該課程的特殊化要求。
1.2.2 教學方式的一致性
網絡教學中,一般采用計算機程序設定好的流程,授課、復習、習題演練、期末考試、綜合評估為基本程序,流程化操作,無法根據學生的學習特點和成績要求制定相應的教學方式。教學評價流程過于死板,無法像教師一樣考慮其他綜合因素進行分析,這就容易導致考試系統的公平性、評分的合理性受到質疑,無法體現教學權威性。
1.2.3 服務系統的落后性
網絡教育是以計算機的軟件程序為表現載體,將教學課程和學習方式相融合。隨著知識體系更新換代的不斷加快,學術糾錯的發生,課程及時更新也是十分重要的。但是網絡教育服務系統具有一定的落后性和延時性,傳遞的知識和答疑手段相對落后,影響著網絡教育的準確性和科學性。
2 人工智能在網絡教育中的具體應用
網絡教育缺陷的存在,其重要原因是教育流程系統的“剛性”無法符合學習者不同的教學需求,不懂得如何具體因人而異、因材施教;而人工智能“柔性”的工作特點,可以有綜合考慮各種影響因素,并及時調節,恰好是對缺陷的補充。事實證明,人工智能在網絡教育中的具體應用也取得了較好的效果,主要體現在以下方面:
2.1 專家系統的應用
專家系統是對智能教學系統、決策系統、導學系統以及先進的智能化硬件設備的總稱。傳統的網絡教育是流程化、規范化的,智能化教學系統是對每個流程應用智能化手段,促進教學過程的科學性。
2.1.1 智能決策系統。
在課程開始之前,增設智能決策功能即智能決策系統,類似于學校的入學考試,對學生的學習能力、成績水平、智力狀況進行基本的分析和了解,以學生能力而不是教師要求為教學依據,制定合理的教學計劃和學習方案;通過智能化設計,確定學習成績分階段測試計劃、智力開發方案和考試模擬系統等,通過這些方式,實現對學生能力的充分開發。
2.1.2 智能導學系統
這是通過對學生一定時期學習環境的營造,通過對環境內各影響因素施加措施,為學生的學習提供優質條件。影響因素包括教師、學習資源、外部因素等,一旦學生學習沒有達到預定的目標,教師模塊就會對學生的動態行為做出科學正確的指導,并向正確的學習軌跡糾正;學生學習所需要的參考資料、試卷分析、時事熱點等,會根據學生的學習進展情況及時更新資料庫;學生在學習中遭遇困境,系統會根據智能化發揮引導和提醒功能。
2.1.3 智能教學系統和智能化硬件設備
智能教學系統和智能化硬件設備分別是智能學習系統的軟件和硬件載體。智能教學系統是智能決策和智能導學子系統的綜合,是幾種不同模式的組合與搭配,最終出現適合學生自身的學習模式,并且讓系統關系更加穩固;硬件系統是網絡學習的基礎和載體,包括傳輸設備中的路由器、交換機設備,終端的打印機、攝像頭等。
2.2 其他人工智能系統的應用
2.2.1 語言處理系統
語言處理系統在人工智能領域是一種應用較為廣泛的技術,系統內部擁有錄音模塊、語言識別模塊、轉換模塊和輸出模塊。學生向錄音系統發出聲音,語言識別和轉換模塊將語言轉化為文字顯示在計算機界面上。就目前的技術來說,語言處理系統可以處理簡單口語和書面語言,局限在普通話,隨著語言庫的升級,語言處理系統的功能會越來越強大。這一功能的出現,對學生學習語言口語和減少文字任務有很大的幫助。
2.2.2 知識庫系統
知識庫系統是對知識和數據的整合、匯總和儲存,學生僅依靠記憶中對知識的只言片語和殘損記憶,發揮知識庫強大搜索功能,自動分辨出關鍵詞,并提供完整的數據。這對學生學習記錄的查找和知識的復習有很大幫助,也有助于系統的升級和完善。
3 促進人工智能在網絡教育中應用的具體措施
3.1 加大資金支持
資金支持是發展新科技的堅實保證,政府和相關機構應該重視人工智能在網絡教育發展中的巨大作用,提供政策的優惠和資金撥款,給予場地和設備的支持。有了資金的支持,可以吸引優秀人才開展系統研發和技術升級工作,可以為人工智能的應用提供高性能、高水平、先進的硬件設施保障。
3.2 開展教學實施
應該積極促進人工智能在網絡教育中的教學實施活動,通過一線學習的監測和實驗,推動新技術的普及與應用。在相關專業院校安裝人工智能軟件,也是促進教學實施的有效途徑。
4 結束語
綜上所述,人工智能是一項應用廣泛,可研究性強的計算機前沿技術。通過人工智能相關技術的研究,能夠解決網絡教育中存在的諸多問題,提高學生的學習質量和效率,方便老師的教學管理,以及對教育教學模式將產生深刻影響。
參考文獻
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作者簡介
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
1 引言
人工智能是計算機科學的一個重要分支,是當前科學技術發展中的一門前沿科學,它的出現及所取得的成就引起了人們的高度重視,被認為是計算機發展的一個根本目標。
人工智能課程作為計算機科學與技術專業課程體系中的核心課程之一,其地位正在隨著該技術的不斷發展和廣泛應用而得到迅速提高。目前,國內外重點大學都非常重視該門課程的教學和研究,許多重點大學都有自己獨立的人工智能研究所。
本文通過多年的人工智能教學實踐,對人工智能教學的方法進行了初步的實踐和探索。中央民族大學在人工智能課程建設和教學過程中,針對計算機學科的發展趨勢,提出擯棄傳統講、學、考模式,注重學生能力培養的措施。在教學和實踐過程中,不斷進行探索,既從計算機學科本科的教學理念出發,從人工智能這門學科特點出發,以計算機學科分支的角度認知人工智能,組織教材的知識架構并進行教學。用計算機學科的觀點分析人工智能的基本原理與方法時,重點強調的是這些基本原理與方法與其他的計算機分支的共同點和不同點。共同點是強調計算機學科的本質,不同點是強調人工智能的本質。本文就針對我校人工智能課程教學的一些基本問題加以初步總結。
2 從計算機學科分支的角度認知人工智能
人工智能屬于計算機科學分支的學科,同時又是一門涉及控制論、信息論、語言學、神經生理學、數學、哲學等多學科交叉的課程。我國高等院校計算機學科的本科教學所設置的人工智能課程一般只有40課時左右,以什么角度組織教材內容,提高教學效果,才能使學生較容易地理解和掌握人工智能的原理與技術,是我們值得探索的問題。
人工智能處理的對象是知識,知識處理則需采用知識表示。因此,若以計算機分支的角度也就是用計算機學科的觀點看待人工智能,人工智能課程的教學內容應以知識為主線,以知識表示和搜索為基石進行組織。反映到實際教學中,就是人工智能的各個分支的介紹,這包括知識庫系統、自然語言理解、規劃、機器人等。總之,教學內容可分成兩個部分,第一部分是基礎理論和基本方法,包括:邏輯表示與歸結推理方法、搜索原理,知識表示(包括產生式系統、語義網絡、框架)、推理(包括不確定性推理、非單調推理)、機器學習。第二部分是實用技術,包括知識庫系統、高級搜索、自然語言理解。
3 優化和更新教學內容、加強雙語教學
人工智能作為一門新學科,在1988年前,國內外均未見有教學大綱和教材,開設本課程面臨的首要問題就是確定教學內容,包括人工智能的知識表示和推理以及人工智能的應用兩個部分。前者是人工智能的重要基礎,后者討論幾種人工智能應用系統,包括專家系統、機器學習、自動規劃和機器視覺等系統。這些內容只是給出了人工智能課程的初步框架。
隨著人工智能研究的進一步深入, 到20世紀90年代中期,人工智能也從符號(邏輯)主義一枝獨秀發展到符號主義、連接主義和行為主義多家爭鳴的新局面, 模糊計算和神經計算作為新內容列入到人工智能課程,充實了人工智能課程的內容。進入21世紀以來,人工智能學科又有了新的發展。為了及時反映人工智能研究和學科的最新進展,我們及時對教學內容進一步優化和更新:把人工智能分為基礎部分和擴展應用部分。
在教學和實踐過程中,考慮到本課程的多學科交叉性以及相關信息學科的快速發展, 在目前高校提倡雙語教學的環境下,將《人工智能》教材逐步改為全英語教材,這樣可以更快地掌握學科的發展動態, 掌握最先進的技術, 與國際發展趨勢接軌。Nils J.Nilsson教授所著的《人工智能》教材是美國Stanford大學計算機系本科教材,該教材體系比較符合學生的認知規律,便于學生接受、理解、掌握和鞏固所學知識;同時這本書內容豐富、取材新穎,適合作為該課程的英文教材。
4 注重案例教學、改革教學方法
案例教學首創于哈佛大學商學院,在經貿、管理、法學等學科領域的相關專業得到應用并取得顯著績效,然而目前工科專業還較少運用案例教學方法。人工智能的每一部分內容均包含大量概念,內容抽象,算法復雜,學生往往被動“聽講”;并且涉及很多的數理邏輯知識,有些顯得難以理解,并且往往讓學生感到比較枯燥,學生的學習興趣就漸漸淡薄,難以獲得預期的教學效果。鑒于這一現實問題,我們將案例教學方法引入到該課程的教學之中。
例如在邏輯推理技術和搜索技術這兩方面的教學過程中,我們使用參考教材《人工智能:一種現代方法》,并利用其中基于JAVA的教學開發工具包AIMA進行案例設計和實驗教學,在教學過程中結合AIMA中的案例來講解,使比較枯燥的知識以有效、實用和具體的形式表現出來,做到理論與實踐相結合。在講解搜索技術時,以“八皇后”問題為案例,結合AIMA中的設計實現,以講解和討論相結合的方式,學習盲目搜索、啟發式搜索等算法,使學生不僅能理解狀態空間的產生方法,而且能設計算法、實現算法,提高了學生的學習興趣和實踐能力。在學習神經網絡、模糊邏輯、進化計算等方面的內容時,我們主要借助于Matlab提供的相關工具箱。
5 加強教學隊伍建設、改革考核方法
建立一支愛崗敬業、富有戰斗力的教學隊伍是出色完成教學任務和提高課程教學質量的根本保證。教學人才資源是教學的第一資源。在學校有關部門的領導和學院的支持下,我們組成一支知識結構和年齡比較合理的教師隊伍。
中圖分類號:G642.0文獻標志碼:A文章編號:1674-9324(2019)41-0144-02
一、人工智能課程倫理考慮的基本內涵
人工智能課程中進行倫理考慮,是在人工智能課程中有針對性地加入道德教育的元素。在方式上,可以借用西方的“隱形教育”方式。在內容上,必須符合中國的人工智能發展態勢,更要受中國社會主義核心價值體系的引導。目前中國的人工智能課程,過度偏向于技術性。尤其是許多社會機構提供的課程,更是偏向于功利性,目的在于讓學習課程的學習者快速獲得工作。因此,必須從源頭入手,對這些社會機構進行一定的約束和規范,對人工智能課程內容進行整體的架構。
二、高校人工智能課程中倫理考慮的必要性
(一)我國對于科技工作者職業道德建設的要求
首先,科技工作者的職業道德建設是促進社會治理體系現代化的必然要求。加強社會治理制度建設,一靠法治,二靠德治。中國正聚焦力量加強自主創新,科技是第一生產力。基于當代中國語境下,科技工作者的職業道德建設就至關重要。科技工作者對自己的社會責任與倫理責任應該有著充分的理解,在科研活動中既要著眼于為社會提供科學技術上的新成果,同時也要強調在倫理道德建設中起到應有的作用。
其次,從長期看,科技工作者的職業道德建設利于國家科技的發展,利于促進科技難題的解決。發展是連續和間斷的同一,科技發展不能一蹴而就。在面臨科技瓶頸問題時,就更要求科技工作者具有堅韌不拔的品質和無私奉獻的精神。這些精神都是進行職業道德教育中的重要內容,也是科技工作者承擔的社會角色中必不可少的特質。
最后,高尚的職業道德是科技工作者奮進的不竭動力。一個科技工作者只有站在最廣大人民的立場上,奉獻自我才能成就事業。隨著全球化的發展,受西方“享樂主義”的負面影響,科技工作者只有更加堅守自我、承擔社會責任,才能具有不斷前進的精神支柱。
(二)對解決人工智能倫理困境的源頭性作用
隨著人工智能應用領域的廣泛化,以及應用群體的普及化,難以避免的帶來一些倫理問題上的困境。例如倫理學中經典的“電車難題”,在當代科技發展中也出現了在人工智能領域的“無人車難題”。無人車產生事故的責任歸屬與分配就是目前很多學者在關注的倫理問題。人工智能的發展對當前的法律規制,還有現存的人倫規范都產生了挑戰。人工智能的未來發展方向,在操作性上要避免技術鴻溝,在設計過程中要堅持算法公開化、透明化,并且在出現數據漏洞時應盡快地進行自我修復。這對于科技工作者自身的素質提出了很高的要求,不但要求科技工作者自身的知識素質與知識能力過硬,而且要求科技工作者要嚴于律己,具有較高的思想道德素質。要求科技工作者對于人工智能的發展保持理性的態度,堅持為國為民。許多科幻電影和小說中都體現了未來人工智能發展到一定階段時,人與機器產生的情感迷思。作為科技工作者,在設計與調整過程中都應保持情感中立,勇于承擔社會責任。目前我國正處于人工智能發展的初級階段,人工智能尚不能擁有自主意識,人工智能的行為責任必須要找到其背后的擁有自主意識的人。無論是現階段還是未來,作為人工智能產品開發者與設計者的科技工作者樹立正確的價值觀和承擔相應的社會責任是十分必要的。科技工作者的知識層次與道德品質在某種程度上說,是研發人工智能產品的起點。因此,對科技工作者的成長過程中進行持續的道德教育,使其樹立高尚的道德觀念,對于解決許多人工智能帶來的倫理困境都具有源頭性、基礎性的作用。
三、高校人工智能課程與倫理道德教育的結合方式探索
(一)高校人工智能課程資源的充分運用與更新
從資源形態上看,實物化資源與虛擬化資源,線上資源與線下資源都應充分運用。隨著智能校園的普及,有基礎條件的地區與校園可以充分運用好身邊的人工智能。人工智能課程是一門理論與實踐相結合的課程,因此課程的內容也不能僅停留在理論層面。除了對于學術資源的運用,也應當結合實體的人工智能產品進行學習。但因為人工智能的發展程度還沒有普及化,人工智能機器人也遠沒有達到觸手可及的程度。因此運用新媒體技術,通過虛擬現實的手段進行在教學過程中的知行結合是可以嘗試的路徑。VR技術在網絡設備硬件教學中可以節約成本,便于人工智能課堂的普及化。在理論教學中,可以通過與虛擬機器人的交互增強趣味性。VR技術有3個最突出的特點:交互性、沉浸性和構想性。課程設置者可以充分借助VR的沉浸性設置相應的場景,讓課程學習者通過對特定道德場景的判斷引出思考。這種新媒體手段既可以更新原有課堂知識的教學教法,更適合作為倫理教育走入人工智能課堂的重要媒介。
從資源時態上看,人工智能課程資源必須隨著人工智能的發展而不斷更新。從現實角度來看,最初開設人工智能課程時,其教學目標還是相對簡單的——即培養學生的創造性與知識能力。但隨著人工智能的普及應用,產生了許多人工智能語境下的道德困境。從指導思想來看,我國逐步走向世界舞臺,隨著實力增強指導思想也是不斷變化的,新時代會提出新目標,為了實現中華民族的偉大復興,課程內容的豐富也是十分必要的。因此,人工智能課程若要符合時代需要,就需要不斷地更新課程資源。人工智能這一學科是具有學科交叉性的,與之相關各個領域的最新前沿問題都需要結合相應的道德教育,只有這樣才能適應時代的發展。
(二)高校人工智能課程內容的合理架構
對于不同年齡層次的人工智能課程,必須考慮到不同群體的教育規律。提出合理的教育目標,用不同群體可以接受的方式方法才能達到最優的教學效果。我國人工智能課程目前的課程架構中,已經有學者進行了分年齡層次的研究。人工智能課程可以規劃為專業性逐漸增強的、從邊緣到中心的課程層級系統。對于高校本科生和研究生來說,人工智能課程設置內容必須具有專業性。在上文的課程體系建構中添加了藝術、文學、哲學等內容,其中包含對于人工智能倫理學的思考與認識。但在某種意義上這些青年的社會價值觀就代表了未來科技工作者的社會價值觀。因此在這一階段,人工智能課程的架構與實施,國家應加以引導和監督。一方面需要建立統一標準的高校人工智能課程體系,另一方面在應對課程具體內容的落實方面給予一定程度的監督。
(三)在高校人工智能課程教學過程中充分運用案例
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:
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[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.197
1 中學教育現狀
教育乃立國之本,而中學教育乃是重中之重。一方面,中學生處于青春的成長期,各項綜合素質逐漸完善中,中學教育意義和責任重大;另一方面,中學教育仍然是應試教育為主,仍然需要面對千軍萬馬過獨木橋的“中考”“高考”,中學教育很大程度左右了學生的未來。
目前的中學教育資源,分為公共教育資源――公辦/民辦學校教育,和社會教育資源――私人家教、補習班等,有如下兩個特點。
1.1 學生得到的公共教育資源不足
學校班級結構的構成是:一名班主任教師,多名科任教師。在大多數學校中,無論是班主任教師,還是科任教師,均會承擔其他班級的教學任務。可以看出,教師資源是非常有限的,加上“中考”“高考”的上線壓力,教師往往會將有限的精力分散關注在所有的學生上,每個學生得到的公共教育資源并不多。
1.2 學生獲取的社會教育資源不公
學生若在學校無法獲取更多的教育資源,將不得不轉向社會教育資源去求助。據統計,學生參與社會教育資源的成本在200元/小時,學習費用成本過高,進一步造成普通學生的社會教育資源也無法獲取。
本文要探討的,正是通過人工智能這一現代信息化技術,構建智能輔助學習系統,使中學生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
2 智能輔助學習
2.1 人工智能簡介
人工智能(Artificial Intelligence)是計算機科學的一個分支,是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學科,能夠對人的意識、思維等信息過程進行模擬。隨著計算機科學技術的發展,特別是近年來大數據技術的成功應用,人工智能在越來越多的行業展現出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機器人“阿爾法”、微軟助理機器人“小娜”等為代表的虛擬智能機器人,能像人那樣思考,也具備超過常人的智能。
在國內,人工智能在教育領域的理論研究和教學實踐表現得越來越活躍,盡管人工智能并不是為教育專門研發的,但是人工智能的不斷發展,使得其在教育中的應用也越來越廣泛,教育的智能化一直是教育界和教育技術領域的理想和目標。
2.2 智能輔助學習系統
智能輔助學習系統,其表現形式是能夠為每個學生,配備一個虛擬教師。學生能夠通過電子設備(如手機、計算機),與虛擬教師進行交流對話,咨詢虛擬教師各學科的問題,并得到有效的學習輔助。
該智能輔助學習系統,具備以下幾個特征。
2.2.1 虛擬教師跨學科能力
與傳統的教師專一某一學科不同,虛擬教師并沒有學科邊界劃分。只要學習系統研發出某一學科的學習算法,該虛擬教師就能夠獲取該門學科的能力。
2.2.2 虛擬教師深度自學習
虛擬教師的“智能”來源于三方面。一是學生基本信息檔案,該檔案涵蓋了從小學教育開始的學科成績、綜合能力、愛好特長等,虛擬教師得到學生的人物畫像。二是虛擬教師對學生的自學習,每一次雙方的溝通交流,虛擬教師都能夠不斷更新發展學生的畫像。三是虛擬教師對學校課堂內容的自學習,虛擬教師并不是獨立于學校教育存在的,而是作為學習教育資源的一個補充,虛擬教師能夠掌握課堂進展、作業部署、考試動態等信息。
2.2.3 接近自然語義的溝通
學生與虛擬教師之間,可以通過自然語義的語音和文字進行溝通,如 “今天數學作業第2題不會”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他計算輔助手段為補充,如上傳某道數學題圖片,虛擬教師通過圖形識別匹配,給出該題的解題思路和講解。
2.3 優勢分析
智能輔助學習系統,有三大核心優勢。
一是“即學即問”,相比目前的學校教育和社會教育,學生在學習遇到困難時,只有有限的時間與教師交流,在智能輔助學習系統中學生將不受空間、時間限制,隨時隨地可以與虛擬教師互動,獲取充足的教育資源。
二是“定制教學”,相比目前的教育形式,課堂上教師與學生是一對多的關系,教師不可能專為某個學生定制教學方案,在智能輔助學習系統虛擬教師與學生是一對一的關系,虛擬教師能夠更了解學生,根據學生的具體情況制訂最佳學習方案。
三是“受眾廣闊”,相比目前的公共教育資源緊缺、社會教育資源費用昂貴,智能輔助學習系統一旦推廣,受眾學生可無限增加,邊際效應非常明顯。并且計算機系統設計特有的水平擴展能力,能夠隨著學生人數的增加而增加,支撐廣大的學生輔助學習。
2.4 前景預測
筆者比較看好人工智能在中學輔助教育中的落地前景,除了前文所述的人工智能技術發展,為中學教育帶來的價值外,當前國家政策和社會環境也非常有利。
第一,未來10年國家政府和教育部門會大幅增加在教育信息化產業上的投入,隨著《國家中長期教育改革和發展綱要(2010―2020年)》和《教育信息化十年發展規劃(2011―2020年)》等相關規劃相繼出臺,各級地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產業的投入,人工智能+云計算是重中之重,人工智能技術的興起必將教育信息化推向一個新的高度。
第二,教育信息化逐漸成為風口,根據前瞻產業研究《中國在線教育市場前景與投資戰略規劃分析報告》統計,2015年在線教育市場規模大約為479億美元,而這一數字在2020年預計將增長到504億美元。這個持續迅猛增長的市場正在吸引越來越多的創意和資本,教育領域中的人工智能也很快會成為熱點,涉足其中的高科技公司也會越來越多。
3 結 論
本文通過智能輔助學習系統,探索了人工智能在中學輔助教育中的一個應用。雖然沒有介紹具體的技術實現、系統研發,但對現狀痛點、應用前景做了綜合性分析概述,相信隨著科學技術的持續發展、教育領域的融合開放,本文探索的這個應用將實現于市場,使廣大中學生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
參考文獻:
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