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關(guān)鍵詞:人工智能;教學(xué)改革;教學(xué)方法
引言
人工智能(ArtificialIntelligence)是一門研究和模擬人類智能的跨領(lǐng)域?qū)W科,是模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的一門新技術(shù)。由于信息環(huán)境巨變與社會(huì)新需求的爆發(fā),人工智能技術(shù)的日趨成熟。隨著AI3.0時(shí)代的到來,大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛,對(duì)于管理類人才來說,加強(qiáng)對(duì)人工智能知識(shí)的深入學(xué)習(xí),不斷將人工智能技術(shù)與管理知識(shí)結(jié)合起來,對(duì)其未來職業(yè)生涯的發(fā)展有著重要作用。人工智能是一門前沿學(xué)科,管理學(xué)院開設(shè)人工智能課程的目的是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新思維與能力,基于其覆蓋面廣、包容性強(qiáng)、應(yīng)用需求空間巨大的學(xué)科特點(diǎn),通過概率統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)編程語言、數(shù)據(jù)庫原理等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí),加強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,為就業(yè)打下基礎(chǔ)。本文基于社會(huì)對(duì)于人工智能領(lǐng)域的人才需求,結(jié)合諸多長(zhǎng)期從事經(jīng)管類專業(yè)課程教學(xué)的老師意見,針對(duì)管理類人才的人工智能課程教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行探討,以期對(duì)中國(guó)高校人工智能課程教學(xué)改革研究提供幫助與借鑒。
1、教學(xué)現(xiàn)狀與問題
作為一門綜合性、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的理論技術(shù)學(xué)科,人工智能課程內(nèi)容及內(nèi)涵及其豐富,外延極其廣泛。學(xué)習(xí)這門課程,需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯思維能力。針對(duì)管理類人才,該課程在課程教學(xué)過程中存在幾個(gè)較為突出的問題。(1)課堂教學(xué)氛圍枯燥目前,中國(guó)大多數(shù)大學(xué)仍采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式,在教學(xué)過程中照本宣科,忽略與學(xué)生的互動(dòng),并且缺乏能夠有效引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與加深知識(shí)理解的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置,如此一來大大降低了學(xué)生自主思考的能力。在進(jìn)行人工智能相關(guān)課程知識(shí)講解時(shí),隨著章節(jié)的知識(shí)難度不斷增加,單向介紹式的枯燥教學(xué)方式無法反映人工智能學(xué)科的全貌,課堂講解難以同時(shí)給以學(xué)生感性和理性的認(rèn)知,部分學(xué)生因乏味的課堂氛圍漸漸無法跟上教學(xué)進(jìn)度,導(dǎo)致學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。(2)基礎(chǔ)課程掌握不牢管理類專業(yè)的學(xué)生大部分都會(huì)走向更加具體化的管理崗位,具有多學(xué)科的素養(yǎng),但這也導(dǎo)致很多學(xué)生所學(xué)知識(shí)雜而不精。學(xué)生在基礎(chǔ)不夯實(shí)的情況下去學(xué)習(xí)更高層面的知識(shí),給學(xué)生學(xué)習(xí)與老師教學(xué)都造成了很大困擾。人工智能課程知識(shí)點(diǎn)較多,涵蓋模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等眾多內(nèi)容,概念抽象,不易學(xué)習(xí)。一些管理類專業(yè)的學(xué)生未能熟練掌握高等數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等先修課程,缺乏一定的關(guān)聯(lián)思考和研究意識(shí),導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)難度增加,產(chǎn)生學(xué)時(shí)不足和教學(xué)內(nèi)容難點(diǎn)過多的問題。(3)教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)當(dāng)下,人工智能廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺、智能制造等各個(gè)領(lǐng)域,給學(xué)生提供了大量的現(xiàn)實(shí)案例,使得人工智能不再是高深莫測(cè)的理論,而是現(xiàn)實(shí)中可以觸及的內(nèi)容。例如,在機(jī)械學(xué)科領(lǐng)域,人工智能技術(shù)是電氣工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、車輛工程等方向的重要技術(shù)來源;在醫(yī)療領(lǐng)域,是醫(yī)療器械的創(chuàng)新生產(chǎn)源動(dòng)力;在能動(dòng)領(lǐng)域,是高端能源裝備與新能源發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng);在光電信息與計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域,技術(shù)的發(fā)展時(shí)刻推動(dòng)著智能科學(xué)與技術(shù)核心價(jià)值的提升。然而,對(duì)于管理類專業(yè)的學(xué)生來說,現(xiàn)階段的人工智能教材涵蓋許多智能算法及相關(guān)理論,在教學(xué)過程中常常涉及到很多從未接觸過的抽象理論和復(fù)雜算法,書本中的應(yīng)用實(shí)例大多紙上談兵,缺乏專門適用于管理類專業(yè)知識(shí)與人工智能技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)實(shí)踐,加上一些教師授課方法單一,不利于引導(dǎo)學(xué)生將人工智能算法應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活。另外,大學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力差異很大,教師采用統(tǒng)一的方式教給他們,這使一些學(xué)生無法跟上和理解,教師也無法控制學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,導(dǎo)致學(xué)生缺乏動(dòng)力。因此,如何結(jié)合學(xué)生的現(xiàn)實(shí)情況,提高他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也是人工智能課程教學(xué)要考慮的問題。
2、管理類人才的人工智能課程教學(xué)改進(jìn)策略
課程教學(xué)改革是一項(xiàng)提高大學(xué)教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要手段。如何在時(shí)代背景下應(yīng)用新技術(shù)和新思想進(jìn)行實(shí)施課程教學(xué)改革是高校亟待解決的問題。對(duì)于高校的教學(xué)工作而言,教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的變化不再是課程資源的簡(jiǎn)單數(shù)字化和信息化,而是充分利用時(shí)代信息資源優(yōu)勢(shì)的新型教學(xué)模式。針對(duì)管理類專業(yè)人工智能課程教學(xué)過程中存在的問題,可以從教學(xué)方法改進(jìn)和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置兩個(gè)方面進(jìn)行課程教學(xué)改進(jìn)。
2.1教學(xué)方法改進(jìn)
教師對(duì)學(xué)生具有引領(lǐng)作用,其教學(xué)方法的改進(jìn)能夠帶動(dòng)學(xué)生改進(jìn)自身學(xué)習(xí)方法。(1)啟發(fā)式案例教學(xué)案例教學(xué)法就是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)要求,通過安排一些具體的教學(xué)案例,引導(dǎo)學(xué)生積極參與案例思考、分析、討論和表達(dá)等多項(xiàng)活動(dòng),是一種培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知問題、分析和解決問題等綜合能力的行之有效的教學(xué)方法。啟發(fā)式案例教學(xué)以自主、合作、探究為主要特征,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,并緊密結(jié)合人工智能領(lǐng)域的相關(guān)理論與方法,有效理解知識(shí)要點(diǎn)及其關(guān)聯(lián)性,適用于管理類專業(yè)學(xué)生的教學(xué)。具體而言,高?;谄鋯栴}啟發(fā)性、教學(xué)互動(dòng)性以及實(shí)踐有用性等特點(diǎn),可以建立基于人工智能知識(shí)體系的教學(xué)案例庫,雖然這項(xiàng)建設(shè)將極具挑戰(zhàn)性與耗時(shí)性,但具有很強(qiáng)的積極效果:培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)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(dòng),對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)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(xué),讓學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)原理及應(yīng)用;通過一題多解的案例使學(xué)生思考如何獲取最有效的解題方法;通過綜合案例的設(shè)計(jì),啟發(fā)學(xué)生全方位地探索問題的解決方案。(2)研討互動(dòng)式教學(xué)研討互動(dòng)式的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是逐漸遞進(jìn)、有機(jī)結(jié)合的。研討是基于學(xué)生個(gè)體的差異性,在課堂討論的過程中對(duì)學(xué)生做出評(píng)判,從而對(duì)不同類型的學(xué)生開展針對(duì)性的教學(xué)。互動(dòng)則是在研討的基礎(chǔ)上,通過老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的互動(dòng),讓學(xué)生主動(dòng)參與到課堂教學(xué)的過程中來。在人工智能課程教學(xué)過程中,教師通過課堂討論了解學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,可以有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容,例如,對(duì)于學(xué)校積極性不強(qiáng)的學(xué)生,將人工智能理論內(nèi)容與學(xué)生個(gè)人興趣范疇、社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及研究現(xiàn)狀聯(lián)系起來,能夠極大程度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主能力;對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱的學(xué)生,可以在教師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,根據(jù)自己的理解撰寫心得報(bào)告,并在課堂或課外進(jìn)行師生互動(dòng)。像這樣研討與互動(dòng)相結(jié)合的模式。有助于增強(qiáng)學(xué)生的探索和求知欲望,建立起濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。(3)有效激勵(lì)式教學(xué)人工智能是引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù),人才需求量極大,對(duì)教師的教學(xué)水平也提出了更高要求,因此,進(jìn)行有效激勵(lì)極為重要。在學(xué)生激勵(lì)方面,可以舉辦各類人工智能競(jìng)賽項(xiàng)目,設(shè)置相應(yīng)項(xiàng)目獎(jiǎng)學(xué)金,吸引學(xué)生參與實(shí)踐,調(diào)動(dòng)學(xué)生做研究、發(fā)論文的積極性。例如,教育部主辦的中國(guó)研究生人工智能創(chuàng)新大賽,圍繞新一代人工智能創(chuàng)新主題,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力,為人工智能領(lǐng)域健康發(fā)展提供人才支撐。高校也可以借鑒這種模式,在各學(xué)院乃至全校開展此類競(jìng)賽項(xiàng)目,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力與團(tuán)隊(duì)合作能力,鼓舞更多學(xué)生加入到人工智能課程的學(xué)習(xí)中來,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。在教師激勵(lì)方面,在教師聘任和提升過程中把參加學(xué)生課程制定、課堂與課外作業(yè)、課程項(xiàng)目和論文指導(dǎo)等看作教學(xué)任務(wù)的一部分,鼓勵(lì)教師積極參與這些活動(dòng)。(4)學(xué)科滲透式教學(xué)人工智能學(xué)科知識(shí)融合程度較高,學(xué)科交叉性強(qiáng)?;谌斯ぶ悄艿膶W(xué)科交叉性特點(diǎn),增強(qiáng)管理類人才對(duì)學(xué)科應(yīng)用的領(lǐng)悟,可以采取開展學(xué)科滲透式教學(xué)的方法。從2015年起,國(guó)務(wù)院和教育部先后印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見教育》、《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》等文件,“互聯(lián)網(wǎng)+”、“智能+”已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域,人類進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代,社會(huì)需求“技術(shù)+管理”的高端復(fù)合人才。例如,基于工業(yè)4.0和強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略,人工智能技術(shù)在智能制造的應(yīng)用極為廣泛。上海理工大學(xué)非常重視少數(shù)民族預(yù)科班的教育質(zhì)量。為增強(qiáng)少數(shù)民族管理類人才對(duì)該領(lǐng)域應(yīng)用的認(rèn)識(shí),我們請(qǐng)機(jī)械工程、能源動(dòng)力領(lǐng)域的相關(guān)專家以授課或講座的形式,進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)的講解,使學(xué)生理解更為透徹。此外,在教學(xué)實(shí)踐過程中,還可以用舉辦人工智能知識(shí)交流會(huì)、線上人工智能論壇等形式,促進(jìn)不同專業(yè)間老師、學(xué)生對(duì)于人工智能知識(shí)模塊的見解,相互交流、滲透和學(xué)習(xí),從而推動(dòng)人工智能課程教學(xué)的改進(jìn)。
2.2教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
世界一流大學(xué)在人工智能課程內(nèi)容設(shè)置根據(jù)不同國(guó)家的教育體系設(shè)置,肯定會(huì)有不同,但頗有共通之處。本文借鑒世界頂尖大學(xué)經(jīng)驗(yàn),針對(duì)管理類專業(yè)人工智能課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究,結(jié)合中國(guó)教育體系設(shè)置,認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。(1)核心內(nèi)容設(shè)置為避免學(xué)生因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)過多而出現(xiàn)雜而不精的問題,勢(shì)必要精化教學(xué)內(nèi)容。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,我們可以使用云計(jì)算和其他方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸、存儲(chǔ)和處理,通過在線收集和整合網(wǎng)絡(luò)課程相關(guān)數(shù)據(jù),挖掘和豐富教學(xué)資源,并在整合課程資源的基礎(chǔ)上,進(jìn)行研究方法和前沿知識(shí)的擴(kuò)展。在核心內(nèi)容設(shè)置方面,可以通過收集到的數(shù)據(jù)資料,選擇人工智能領(lǐng)域具有代表性且難易程度適中的知識(shí)作為重點(diǎn),使學(xué)生能夠在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握人工智能的知識(shí)脈絡(luò)。例如,編寫針對(duì)管理類人才的人工智能教材,內(nèi)容涉及緒論、知識(shí)表示與推理、常用算法、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面的同時(shí),重點(diǎn)增加相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)在管理上的應(yīng)用案例,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。同時(shí),根據(jù)管理類專業(yè)偏向領(lǐng)域,開設(shè)關(guān)聯(lián)程度較大、應(yīng)用較廣泛的人工智能選修課程,以便學(xué)生根據(jù)自己的興趣與需求選修具體方向的課程。(2)注重學(xué)生的數(shù)理及編程基礎(chǔ)良好的數(shù)理及編程基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)人工智能的前提。只有具備了這些基礎(chǔ),才能搞清楚人工智能模型的數(shù)量關(guān)系、空間形式和優(yōu)化過程等,才能將數(shù)學(xué)語言轉(zhuǎn)化為程序語言,并應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)。管理學(xué)院人才的數(shù)理及編程基礎(chǔ)相對(duì)薄弱,因此,在安排學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程之前,建議開設(shè)面向全體管理類專業(yè)學(xué)生的微積分、線性代數(shù)、概率論等專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程以及C語言、python等編程基礎(chǔ)課程,使學(xué)生具備數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)與一定編程基礎(chǔ),為學(xué)習(xí)人工智能課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外,可以推進(jìn)MOOC平臺(tái)建設(shè),在平臺(tái)上開設(shè)人工智能網(wǎng)絡(luò)課程,幫助學(xué)生掌握人工智能知識(shí)基礎(chǔ)及專業(yè)技能。(3)實(shí)驗(yàn)建設(shè)為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于人工智能知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)性理解,可以基于不同的應(yīng)用模塊,設(shè)計(jì)具有前后鋪墊、上下關(guān)聯(lián)的綜合性實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)不同層次的項(xiàng)目要求,同時(shí)基于相同的實(shí)驗(yàn)課題,讓學(xué)生分組對(duì)實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行攻克,并設(shè)置多元化的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系,通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中反映出的不同進(jìn)度,讓教師能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平做出準(zhǔn)確評(píng)判,及時(shí)進(jìn)行教學(xué)反思,以便更好地開展下一步工作。例如,針對(duì)人工智能課程應(yīng)用中很廣的遺傳算法,在某一管理規(guī)劃的具體應(yīng)用上設(shè)置理解-實(shí)現(xiàn)-參數(shù)分析-具體應(yīng)用-嘗試改進(jìn)-深度拓展的不同層次的項(xiàng)目要求,在這些項(xiàng)目層次中規(guī)定必做項(xiàng)與可選項(xiàng),讓學(xué)生基于同一實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行合作學(xué)習(xí),然后通過個(gè)人自我評(píng)價(jià)、小組成員互相評(píng)價(jià)以及教師評(píng)價(jià)的方式進(jìn)行打分,對(duì)小組整體能力以及個(gè)人能力進(jìn)行綜合評(píng)估,以期培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力。
一、人工智能機(jī)器人
隨著信息技術(shù)以及人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展,機(jī)器人無論是在技術(shù)上還是在外形上都顯著提高,并且,不斷的進(jìn)行功能延伸。將具有感覺、思考、決策和動(dòng)作能力的系統(tǒng)稱為智能機(jī)器人,這是一個(gè)概括的、含義廣泛的概念。這一劃時(shí)代的概念產(chǎn)生,為機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,也為信息技術(shù)的發(fā)展,拓開了巨大的想象空間和新的創(chuàng)造天地。智能機(jī)器人是信息技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域,是一門具有高度綜合滲透性、前瞻未來性、創(chuàng)新實(shí)踐性的學(xué)科,蘊(yùn)涵著極其豐富的教育資源。
二、機(jī)器人教學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀
2000年,機(jī)器人教學(xué)處于起步階段,第一屆“廣茂達(dá)杯”中國(guó)智能機(jī)器人大賽在長(zhǎng)沙舉行。其目的是刺激機(jī)器人新技術(shù)的發(fā)展;鼓勵(lì)年輕學(xué)生投身機(jī)器人技術(shù)。2002年,機(jī)器人競(jìng)賽得到了進(jìn)一步的發(fā)展。2003年,機(jī)器人競(jìng)賽達(dá)到熱潮。2004到2009年,機(jī)器人競(jìng)賽成為了主流,第四屆至第九屆中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽分別在河南、廣西、陜西、云南、重慶、湖南、青海舉行,競(jìng)賽規(guī)模不斷擴(kuò)大,規(guī)格不斷提高,經(jīng)驗(yàn)不斷豐富,成績(jī)不斷攀升。同時(shí),第五屆至第十屆“廣茂達(dá)杯”中國(guó)智能機(jī)器人大賽也取得了豐厚的成績(jī)。2011年廣東省的虛擬機(jī)器人競(jìng)賽,全省共有12個(gè)地市和順德區(qū)報(bào)名參賽,參賽隊(duì)伍106支,參賽學(xué)生148人。比賽形式新穎,要求學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)編寫虛擬足球比賽和虛擬滅火比賽的程序,然后進(jìn)行投影演示,所有的同學(xué)都可以觀看和學(xué)習(xí)。2012年的“樂博杯”青少年機(jī)器人世界杯中國(guó)競(jìng)賽在西安舉行,匯聚了眾多的參賽者。同學(xué)們秉著重在參與、學(xué)習(xí)交流的態(tài)度,經(jīng)過兩天緊張激烈的比賽,比賽成績(jī)優(yōu)異,涌現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的編程人員。其中最為突出的是興圍小學(xué)代表隊(duì),他們突出重圍贏得了冠軍,即將代表中國(guó)隊(duì)去墨西哥參加世界級(jí)機(jī)器人大賽。
機(jī)器人競(jìng)賽已成為國(guó)內(nèi)科技、教育界一致認(rèn)同的一項(xiàng)青少年科技創(chuàng)新的重要賽事,作為一項(xiàng)富有時(shí)代性、創(chuàng)新性、參與性和普及性,適應(yīng)當(dāng)代青少年需求,深受當(dāng)代青少年歡迎的智力開發(fā)活動(dòng),在全國(guó)各地產(chǎn)生了廣泛的社會(huì)影響。
三、存在的問題
(一)教學(xué)方面
1、智能機(jī)器人缺少科學(xué)、可行、實(shí)效的教學(xué)目標(biāo)。按照學(xué)制的階段性劃分不明確,存在重復(fù)學(xué)校相同知識(shí)的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致機(jī)器人教材特色不明顯。
2、智能機(jī)器人教育往往沒有固定的教學(xué)設(shè)計(jì)和規(guī)劃。導(dǎo)致許多教學(xué)只能按照產(chǎn)品使用說明書進(jìn)行教學(xué),不能按照學(xué)生接受能力有秩序的開展知識(shí)體系教學(xué)。
3、目前學(xué)校教育使用的機(jī)器人很紛雜,缺少規(guī)范。并且絕大部分并不兼容,開放度低。還有就是教學(xué)用機(jī)器人單機(jī)價(jià)格偏高原因是銷售數(shù)量上不去,導(dǎo)致廠商只能太高價(jià)格。
(二)教育資源方面。由于我國(guó)各省市之間的貧富差距不斷加大,從而導(dǎo)致在教育資源投入方面也是參差不齊,很多欠發(fā)達(dá)地區(qū)軟硬件教學(xué)設(shè)備都嚴(yán)重不足,智能機(jī)器人的教學(xué)活動(dòng)很難正常開展。
四、改進(jìn)措施
(一)資源環(huán)境建設(shè)方面。積極探索信息技術(shù)條件下人工智能機(jī)器人進(jìn)課堂教育環(huán)境的構(gòu)建策略。建立完善系統(tǒng)的小學(xué)教育人工智能機(jī)器人進(jìn)課堂資源的開發(fā)、應(yīng)用的管理運(yùn)行機(jī)制。同時(shí),應(yīng)該加大對(duì)中小學(xué)智能機(jī)器人教學(xué)資源投入力度,以確保所有孩子都能夠享受到同等級(jí)的教學(xué)資源。
(二)學(xué)科教學(xué)方面。對(duì)于小學(xué)的人工智能機(jī)器人教學(xué)工作來講,教師的培訓(xùn)工作應(yīng)該是非常重要的。由于目前該門學(xué)科在小學(xué)教學(xué)當(dāng)中仍屬于一種新型的學(xué)科,相關(guān)教師之前并沒有進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過相關(guān)理論,同時(shí),實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也是嚴(yán)重不足。因此,這就無形中增加了教師的教學(xué)難度,因此,對(duì)教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)培訓(xùn)是十分必要的。
目前,我國(guó)開展的“校校通”工程已經(jīng)在全國(guó)的中小學(xué)基本完成,各地區(qū)小學(xué)已經(jīng)具備了計(jì)算機(jī)房,而開展機(jī)器人教學(xué)工作還需要進(jìn)一步購置教學(xué)使用的機(jī)器人,從而建立起以信息技術(shù)為核心的現(xiàn)代化教學(xué)環(huán)境,即“機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)室。另外,教學(xué)資源的進(jìn)一步開發(fā)與收集也是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。學(xué)??梢越y(tǒng)一添置一批有關(guān)機(jī)器人的教學(xué)信息資源,例如:教學(xué)光盤、教學(xué)軟件等等。同時(shí),還可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源收集相關(guān)的機(jī)器人教學(xué)課件,教案等。豐富教師教學(xué)參考資料。
【關(guān)鍵詞】人工智能;診斷學(xué)教學(xué);智能教學(xué)系統(tǒng);智能組卷系統(tǒng);智能閱卷系統(tǒng);智能仿真教學(xué)系統(tǒng)
人工智能(artificialintelligence,AI)的概念最早是在1956年的Dartmouth學(xué)會(huì)上提出的,隨著計(jì)算機(jī)核心算法的突破、計(jì)算能力的迅速提高以及海量互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的支撐,目前已被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域[1-2]。近年來,人工智能也給教育教學(xué)領(lǐng)域帶來了機(jī)遇,人工智能+教育正如火如荼地開展和推進(jìn),改變著傳統(tǒng)的教育形式及生態(tài)[3-4]。2018年教育部《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》,各大高校在人工智能及其教育發(fā)展上有了綱領(lǐng)性的指導(dǎo)[5]。醫(yī)學(xué)教育作為教育教學(xué)諸多領(lǐng)域的一隅,乘著人工智能發(fā)展的東風(fēng),各大高校在推進(jìn)醫(yī)學(xué)教學(xué)改革方面進(jìn)行了大量積極的探索與嘗試[6-8]。診斷學(xué)是由基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)過度到臨床醫(yī)學(xué)的橋梁課,其教學(xué)質(zhì)量的良莠直接影響到醫(yī)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量,傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以滿足現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教學(xué)的要求,如何發(fā)揮人工智能的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),讓其更好地應(yīng)用于診斷學(xué)的教學(xué)工作,也是診斷學(xué)課程教改的重要研究方向。
1傳統(tǒng)的診斷學(xué)教學(xué)方法存在的問題
診斷學(xué)是學(xué)習(xí)臨床基本技能最重要的一門課程,其內(nèi)容包括癥狀學(xué)、體檢檢查、實(shí)驗(yàn)室檢查及輔助檢查等四大塊,分為理論課和見習(xí)課,目前大多數(shù)醫(yī)學(xué)院理論課采用的是以大班的形式在多媒體教室講授,而見習(xí)課則采取分小組的模式進(jìn)行,多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)該教學(xué)模式取得的教學(xué)效果不盡人意,尤其是近年來隨著全國(guó)各大醫(yī)學(xué)院校的擴(kuò)招,出現(xiàn)了師資及教學(xué)資源配套的相對(duì)不足,上述教學(xué)模式的問題逐漸凸顯。理論知識(shí)以老師講授為主,采取的是“滿堂灌”的教學(xué)模式,然而該部分教學(xué)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)繁多,知識(shí)串聯(lián)度不高,課堂靈活度、生動(dòng)度較為薄弱,學(xué)生聽完課以后對(duì)課程內(nèi)容印象不深,知識(shí)掌握度差,同時(shí)由于學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性差異大,不能進(jìn)行課前充分預(yù)習(xí)的學(xué)生在課堂上更加難以跟上老師講授的節(jié)奏。見習(xí)課是對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力,前期理論知識(shí)掌握度差又會(huì)影響見習(xí)的教學(xué)質(zhì)量,導(dǎo)致教學(xué)過程形成惡性循環(huán)[9]。見習(xí)課主要采取老師講授要領(lǐng)及演示操作流程,之后學(xué)生們互相練習(xí)的教學(xué)方法,該部分內(nèi)容需反復(fù)加強(qiáng)練習(xí),同樣的動(dòng)作要領(lǐng)反復(fù)錘煉才能熟練掌握,因課堂見習(xí)時(shí)間有限,而老師講授及演示需占用大部分時(shí)間,學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)不多,老師對(duì)學(xué)生的操作手法、操作內(nèi)容、操作順序等重要內(nèi)容進(jìn)行指導(dǎo)和勘誤的時(shí)間少,學(xué)生操作的規(guī)范性難以保證,在以后的臨床實(shí)踐中,往往存在實(shí)踐操作能力的缺陷。上述教學(xué)模式教師與學(xué)生們之間除了課堂時(shí)間,其余時(shí)間是脫節(jié)的,不能很好地溝通,學(xué)生們有疑問的知識(shí)點(diǎn)難以得到老師的及時(shí)解答,教學(xué)活動(dòng)中沒有充分反饋,各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)難以進(jìn)行教學(xué)反思,形成教學(xué)相長(zhǎng)的良性循環(huán)。課后復(fù)習(xí)及階段性總結(jié)復(fù)習(xí)是課堂知識(shí)內(nèi)化及升華的重要方面,傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常是給學(xué)生布置課后作業(yè),學(xué)生完成后上交由老師批改留檔,這個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生與老師缺乏有效的溝通,且由于學(xué)生們學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性差異,課后沒有老師的監(jiān)督及針對(duì)性地輔導(dǎo),課后作業(yè)的質(zhì)量良莠不齊,教學(xué)質(zhì)量欠佳是顯而易見的。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展及研究的開展,涌現(xiàn)了一大批新的診斷方法與手段,譬如關(guān)于腫瘤診斷的分子marker,評(píng)估預(yù)測(cè)疾病活動(dòng)度及預(yù)后相關(guān)的指標(biāo),在臨床上已經(jīng)常規(guī)應(yīng)用,但由于教材更新需要周期,很難跟新進(jìn)展同步介紹,另外由于課時(shí)有限,難以全面地就學(xué)科前沿及新進(jìn)展進(jìn)行講授[10]。
2人工智能應(yīng)用于診斷學(xué)教學(xué)的重要意義
2.1教師方面
將人工智能應(yīng)用于診斷學(xué)教學(xué)實(shí)踐,削弱了教師的知識(shí)權(quán)威而強(qiáng)化了教師的價(jià)值引導(dǎo),對(duì)教師的個(gè)人能力提出了更高的要求,促使教師踏實(shí)踐行終身學(xué)習(xí)并持續(xù)更新自身知識(shí)結(jié)構(gòu)。互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時(shí)代,知識(shí)呈幾何指數(shù)更新并出現(xiàn)大爆炸,基于各種互聯(lián)網(wǎng)即時(shí)通訊平臺(tái)及手機(jī)APP,診斷學(xué)體格檢查、理論知識(shí)講授相關(guān)的小視頻及研究進(jìn)展不勝枚舉,這就要求教師及時(shí)獲取、更新知識(shí)并進(jìn)行相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備。人工智能的應(yīng)用促使教師從單人施教發(fā)展為團(tuán)隊(duì)施教,為開發(fā)更具個(gè)性化的課程教學(xué)注入團(tuán)隊(duì)的力量?;诖髷?shù)據(jù)的人工智能可以減少診斷學(xué)教學(xué)過程中的機(jī)械性、重復(fù)性工作,如平時(shí)作業(yè)的批改、考勤統(tǒng)計(jì)等,減輕了教師的工作負(fù)擔(dān),教師可以將更多的精力投入到醫(yī)德醫(yī)風(fēng)、醫(yī)患溝通能力以及體格檢查手法的規(guī)范化培養(yǎng)上,更多的心思放在豐富課程內(nèi)容及教學(xué)形式上。同時(shí)大數(shù)據(jù)可以及時(shí)反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài),教師可以根據(jù)學(xué)生的反饋及課程評(píng)價(jià)有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的輔導(dǎo)。
2.2學(xué)生方面
將人工智能應(yīng)用于診斷學(xué)教學(xué)實(shí)踐,可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及暴露的問題,如是否按時(shí)完成課程任務(wù)、測(cè)試中哪些知識(shí)點(diǎn)容易出錯(cuò)等,人工智能系統(tǒng)能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析和深度挖掘,并且可視化呈現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù),有利于教師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、參與度以及學(xué)習(xí)效果,并根據(jù)具體的學(xué)情分析數(shù)據(jù)來調(diào)整輔導(dǎo)和教學(xué)方案?;谌斯ぶ悄軓?qiáng)大的算法和分析,可以為學(xué)生定制個(gè)性化的教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度,提供更有針對(duì)性的課堂內(nèi)容和隨堂測(cè)試,并對(duì)測(cè)試及平時(shí)作業(yè)進(jìn)行智能批改,真正做到查漏補(bǔ)缺。診斷學(xué)課程內(nèi)容相對(duì)枯燥,學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣有限,基于人工智能的教學(xué)方式可以寓教于樂,在課程中將一些比較零散的知識(shí)點(diǎn)可以設(shè)置成互動(dòng)小游戲,營(yíng)造出良好的課堂氛圍,提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)效率。
2.3教學(xué)過程
針對(duì)教學(xué)過程,人工智能亦發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。第一,診斷學(xué)作為橋梁課程,是一門必修課,包括臨床醫(yī)學(xué)五年制、八年制、法醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)等相應(yīng)專業(yè)的學(xué)生均需要學(xué)習(xí),人工智能擁有超強(qiáng)的計(jì)算能力和強(qiáng)大的“記憶力”,面對(duì)眾多不同專業(yè)的學(xué)生,可以根據(jù)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,制定出適合不同專業(yè)學(xué)生的完備教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)活動(dòng)開展過程中,人工智能還可以根據(jù)學(xué)生的課堂及課后測(cè)試表現(xiàn),依據(jù)分層教學(xué)的要求自動(dòng)設(shè)置梯次教學(xué)目標(biāo),幫助學(xué)生們逐步提升學(xué)習(xí)能力和知識(shí)掌握度。第二,人工智能可以憑借自身信息化的特點(diǎn),對(duì)各種教學(xué)資源進(jìn)行分析,為教師和學(xué)生選擇更優(yōu)質(zhì)更合適的資源提供依據(jù),促進(jìn)個(gè)性化的教與學(xué)。第三,傳統(tǒng)的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容相對(duì)有限,人工智能基于大數(shù)據(jù)能夠啟發(fā)新的教學(xué)思路,創(chuàng)新教學(xué)方法,為診斷學(xué)教學(xué)提供更多的可能性。
3人工智能在診斷學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
3.1智能教學(xué)系統(tǒng)
智能教學(xué)系統(tǒng)是教育技術(shù)學(xué)中重要的研究領(lǐng)域,其根本宗旨是使得學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境更加優(yōu)良和諧,智能教學(xué)系統(tǒng)能夠及時(shí)有效地調(diào)用最新最全的網(wǎng)絡(luò)資源并充分優(yōu)化后供學(xué)生學(xué)習(xí),使得學(xué)生能夠更加全方位、多角度地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí),提高學(xué)習(xí)效果[11]。智能教學(xué)系統(tǒng)大致由領(lǐng)域知識(shí)部分、教師部分及學(xué)生部分3個(gè)部分構(gòu)成[12],其中領(lǐng)域知識(shí)部分又稱為專家部分,這一部分既包含了需要講授的內(nèi)容及掌握的技能,又可以添加專家的學(xué)術(shù)成果,既能夠保證學(xué)生對(duì)于基本概念、基本理論及基本技能的掌握,又能夠拓寬知識(shí)面,增加知識(shí)的廣度。智能教學(xué)系統(tǒng)的教師及學(xué)生部分主要是為設(shè)計(jì)和制定教學(xué)方案及策略服務(wù),基于大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,根據(jù)課程的特點(diǎn)、歷年教學(xué)情況、學(xué)生身心發(fā)展特點(diǎn)及學(xué)習(xí)實(shí)際情況,制定更加個(gè)性化、高效的教學(xué)方案,促成教師因材施教,取得更加理想的教學(xué)效果。
3.2智能網(wǎng)絡(luò)組卷閱卷系統(tǒng)
診斷學(xué)教學(xué)內(nèi)容包括理論和見習(xí)兩大塊,教學(xué)過程中教師的大量時(shí)間用于出題、閱卷、批改平時(shí)作業(yè)等與考核相關(guān)的工作,并且在出題過程中需要圍繞相對(duì)固定的重難點(diǎn)內(nèi)容不斷創(chuàng)新題型,消耗教師大量的精力。智能網(wǎng)絡(luò)組卷閱卷系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì),將教師從繁冗的考核相關(guān)工作中解脫出來,使得教師的教學(xué)更高效,教師能夠把更多的時(shí)間。智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)能夠有效收集和分析知名高校教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫的在線題庫,實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享,通過隨機(jī)抽題組卷、答案隨機(jī)排序、題型隨機(jī)排序以及設(shè)置避免與歷年考卷重復(fù)等,顯著提升試卷的質(zhì)量,亦能改善考試作弊的頑疾,客觀地考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握度。智能網(wǎng)絡(luò)閱卷系統(tǒng)有簡(jiǎn)明的閱卷流程,能夠更有效地識(shí)別試卷及答案,能夠明顯降低傳統(tǒng)人工閱卷方式因疲勞帶來的出錯(cuò)率,使得工作效率更高、考核結(jié)果更公正。
3.3智能仿真教學(xué)系統(tǒng)
診斷學(xué)教學(xué)的見習(xí)部分是學(xué)生提高技能的重要環(huán)節(jié),常常采用分小組在病房完成的方式進(jìn)行,在課程的開展過程也凸顯出了各種各樣的問題,譬如因?qū)W生分組進(jìn)行詢問病史、體格檢查,重復(fù)次數(shù)多,患者難以多次配合;在教學(xué)時(shí)間段內(nèi)病房缺相應(yīng)的病種,無法對(duì)所學(xué)的癥狀進(jìn)行直觀的學(xué)習(xí);傳染病流行期間出于對(duì)學(xué)生健康安全的保護(hù),無法進(jìn)入病房見習(xí)等等,此時(shí)智能仿真教學(xué)系統(tǒng)能夠發(fā)揮重要的補(bǔ)充作用[13]。人工智能可以根據(jù)提供的海量真實(shí)臨床病例,由醫(yī)學(xué)專家整合其臨床特征,聯(lián)合計(jì)算機(jī)專家,根據(jù)相應(yīng)的教學(xué)要求,形成虛擬病人學(xué)習(xí)系統(tǒng),學(xué)生在仿真診療環(huán)境中,進(jìn)行問診、體格檢查、診斷以及給出治療方案,同時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在問診及診斷過程中的錯(cuò)誤,通過實(shí)踐、糾錯(cuò)再實(shí)踐,提高學(xué)生采集病史、體格檢查的能力,同時(shí)能夠加強(qiáng)學(xué)生的臨床思維的訓(xùn)練,夯實(shí)臨床基本功[14-16]。
4總結(jié)及展望
1人工智能的含義及優(yōu)勢(shì)
人工智能是融合信息科學(xué)和數(shù)學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)等知識(shí)的一種新型科學(xué)技術(shù),能通過感知環(huán)境做出主動(dòng)反應(yīng),并且該反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)、獲得最大收益(蔡彬彬.人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的應(yīng)用[J].科技風(fēng),2019(13):60)。如今人工智能已經(jīng)滲透到日常生活之中,例如手機(jī)里的智能助理、新聞瀏覽中的新聞推薦和機(jī)器翻譯、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛等。人工智能是全新的智能系統(tǒng),其優(yōu)勢(shì)主要包括:第一,模糊信息處理和協(xié)作的能力。大數(shù)據(jù)時(shí)代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)大量模糊信息,增大處理難度,而人工智能大多使用模糊邏輯的數(shù)據(jù)處理方式,無需準(zhǔn)確描述數(shù)據(jù)模型,運(yùn)用人工智能就能增強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信息處理能力。與此同時(shí),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)等均在發(fā)生變化,增大網(wǎng)絡(luò)管理難度,運(yùn)用人工智能的協(xié)作分布思維就能顯著提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作能力。第二,非線性處理和學(xué)習(xí)的能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)催生大量數(shù)據(jù)和信息,其中有很多都處于較低的概念層次,但其背后隱藏著價(jià)值巨大的信息,需要運(yùn)用人工智能進(jìn)行挖掘,學(xué)習(xí)低層次信息,進(jìn)行解釋和推理。人工智能還可以及時(shí)進(jìn)行非線性處理,由機(jī)器人模仿人的智能。第三,運(yùn)算速度快、成本低。迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得人們對(duì)其的依賴程度越來越大,但效率和成本問題不容忽視,運(yùn)用人工智能可以加強(qiáng)算法控制,在計(jì)算時(shí)速度較快、資源消耗較少,極大地節(jié)省計(jì)算成本。
2大數(shù)據(jù)時(shí)代人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中運(yùn)用的途徑
進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代以后,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展速度越來越快,全球越來越關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全問題,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)用中最重要、人們最關(guān)注的則是網(wǎng)絡(luò)控制、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存在不規(guī)則、不連續(xù)的特征,計(jì)算機(jī)判斷數(shù)據(jù)真實(shí)性的難度較大,因而有必要促進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化發(fā)展。
2.1運(yùn)用于管理
人工智能一般又被稱為人工智能Agent技術(shù),這是一種實(shí)體軟件,其組成部分主要是各Agent之間的數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫、解釋推理器、通訊部分,其依據(jù)就是Agent的知識(shí)庫,通過及時(shí)分析、處理數(shù)據(jù)信息完成相關(guān)任務(wù)。人工智能的管理一般可以基于用戶自定義搜索信息,并可以向指定位置傳輸,讓用戶享受更智能化的、人性化的服務(wù)(王佳美.人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J].通訊世界,2019(04):136-137)。例如用戶利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)查找所需信息時(shí),運(yùn)用人工智能就能進(jìn)行管理,對(duì)信息加以分析和處理,獲得有效的信息,節(jié)省大量查找時(shí)間。同時(shí),人工智能在人們的日常生活與工作中也有廣泛運(yùn)用,包括收發(fā)郵件、安排形成、網(wǎng)上購物等,享受十分優(yōu)質(zhì)的智能化管理服務(wù)。并且人工智能技術(shù)擁有一定的學(xué)習(xí)性、自主性,對(duì)于用戶分配的任務(wù)可以自動(dòng)完成,借助自主學(xué)習(xí)方式更好地推動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。
2.2運(yùn)用于數(shù)據(jù)處理
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中運(yùn)用人工智能可以極大地提升數(shù)據(jù)處理能力,即從人工智能切入,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬、科學(xué)預(yù)測(cè),為開展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理工作提供可靠的技術(shù)支持,特別是開展預(yù)設(shè)性管理活動(dòng),方便對(duì)人員的行為進(jìn)行管理,減少額外成本投入,夯實(shí)后續(xù)開展數(shù)據(jù)處理活動(dòng)和管理活動(dòng)的基礎(chǔ)。為更充分地體現(xiàn)人工智能運(yùn)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢(shì),操作人員要從實(shí)際著眼,從人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)切入,通過構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制,實(shí)行必要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息預(yù)測(cè)和處理。具體而言,運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的操作狀態(tài),快速獲得主要的運(yùn)行參數(shù),并把所獲參數(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)做對(duì)比,從而輸出對(duì)比結(jié)果,直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。借助神經(jīng)元的連接權(quán)和閾值,還可銜接輸入值、輸出值,形成最佳的擬合函數(shù),基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架高效處理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用中的各類核心數(shù)據(jù),特別是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所涉及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行閱讀,預(yù)測(cè)短時(shí)間里人工智能在管理環(huán)節(jié)暴露的問題,高速設(shè)置應(yīng)對(duì)問題的方案。該操作需要大數(shù)據(jù)的支持,數(shù)據(jù)運(yùn)算量也很大,所以在運(yùn)用人工智能時(shí)要適當(dāng)前移數(shù)據(jù)信息的加工和處理工作,組建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的動(dòng)態(tài)模擬和預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
2.3運(yùn)用于網(wǎng)絡(luò)安全
人們對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用安全始終給予高度重視,運(yùn)用人工智能有助于強(qiáng)化其安全防護(hù)。例如運(yùn)用人工智能可以構(gòu)建智能防火墻,智能防火墻和其他防御系統(tǒng)比起來能借助智能化的識(shí)別技術(shù)采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù),對(duì)有害信息訪問進(jìn)行限制、攔截,減少計(jì)算量,提升數(shù)據(jù)信息安全等級(jí)。智能防火墻也有助于防范病毒攻擊、黑客攻擊,既能阻止病毒傳播,又能有效監(jiān)控并管理內(nèi)部局域網(wǎng),確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用的平穩(wěn)性、安全性(羅雅麗.大數(shù)據(jù)時(shí)代人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的應(yīng)用[J].電腦編程技巧與維護(hù),2019(06):120-122)。此外,智能防火墻的安全檢測(cè)效率比傳統(tǒng)防御軟件高很多,可以妥善解決外部攻擊問題,穩(wěn)步提升計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全工作的有效性。人工智能還可運(yùn)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的入侵檢測(cè)實(shí)踐,其主要涉及兩個(gè)模塊:一個(gè)是訓(xùn)練模塊,即在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用中通過人工智能實(shí)行網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè),實(shí)現(xiàn)正常審計(jì)已知數(shù)據(jù)、檢測(cè)異常數(shù)據(jù)的向量訓(xùn)練。人工智能檢測(cè)主要借助編碼的方式對(duì)已知入侵特征向量和審計(jì)記錄做分析、比較,進(jìn)而把入侵特征的向量變化識(shí)別出來。如果已知入侵向量有符合其特征的審計(jì)事件,那么計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警;如果入侵向量和審計(jì)事件不符,運(yùn)用人工智能就能自動(dòng)實(shí)行網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè),形成新的審計(jì)事件。還可以調(diào)整模式長(zhǎng)度、匹配時(shí)間,確保有效分析入侵檢測(cè)信息的特點(diǎn)。另一個(gè)是檢測(cè)模塊,借助預(yù)處理器實(shí)行入侵檢測(cè),即通過數(shù)學(xué)向量的形式,以審計(jì)未知為前提實(shí)施數(shù)字處理,之后基于支持向量機(jī)、判決函數(shù),分類數(shù)字向量,再經(jīng)過決策系統(tǒng)分類匯總數(shù)字向量。在檢測(cè)預(yù)測(cè)模塊中也可按照現(xiàn)有模型的運(yùn)行規(guī)律判定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在今后可能會(huì)遭受的攻擊,促進(jìn)模型裝置的及時(shí)更新,確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定。
2.4運(yùn)用于其他方面
大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)有力推動(dòng)各行各業(yè)的變革、發(fā)展,使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平越來越高,對(duì)人們的生活與生產(chǎn)發(fā)揮更大的作用。第一,人工智能在教學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用。教師可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學(xué)習(xí)中運(yùn)用人工智能,提高教學(xué)準(zhǔn)確度,并調(diào)動(dòng)學(xué)生的熱情和積極性。人工智能在早教領(lǐng)域的運(yùn)用也十分廣泛,智能機(jī)器人使早教進(jìn)入新的層面,教育不再受到書本的限制,成功把互聯(lián)網(wǎng)帶進(jìn)課堂,教師針對(duì)自己無法即刻解決的問題,可以借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)搜索準(zhǔn)確答案。第二,人工智能在企業(yè)管理領(lǐng)域的運(yùn)用。如今很多企業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都融入了人工智能,例如自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等,促使企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化管理目標(biāo),在安全的環(huán)境里降低管理成本(高塔,田雨鑫.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中大數(shù)據(jù)時(shí)代的人工智能應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2018(06):137-138)。企業(yè)在未來必然能依托人工智能實(shí)現(xiàn)真正的現(xiàn)代化和信息化、智能化管理。第三,人工智能在家居領(lǐng)域的運(yùn)用。經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展使智能家居進(jìn)入大眾的生活,為人們的居住提供更大的便利。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中運(yùn)用人工智能能很好地滿足人們的居住需求,例如自主控制燈光的明暗、窗簾的開合等,或者遠(yuǎn)程控制家居系統(tǒng),包括電飯鍋開關(guān)的遠(yuǎn)程控制,回到家里能有更多休息時(shí)間。因此,智能家居的應(yīng)用將會(huì)日益普及,讓人們享受優(yōu)質(zhì)的家居生活服務(wù)。
3結(jié)語
蘇霍姆林斯基在《教育藝術(shù)》中認(rèn)為,“在人的心靈深處有一種根深蒂固的需要,就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。在兒童的精神世界中,這種需要特別強(qiáng)烈”。我們要敢于打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)培養(yǎng)真正適應(yīng)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型和國(guó)際化人才。現(xiàn)代教育技術(shù)是伴隨現(xiàn)代科技的發(fā)展,特別是電子、通訊、計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展而產(chǎn)生的,也是現(xiàn)代教育理論發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。
作為新一輪科技革命的代表,人工智能(AI)技術(shù)已經(jīng)或正在顛覆性地改變著許多行業(yè)和領(lǐng)域,而教育就是其中之一。來自谷歌的世界頂尖的人工智能專家團(tuán)隊(duì)將AI的智能l展劃分成了三級(jí):第一級(jí)是“弱人工智能”,只能夠?qū)W⒃谝粋€(gè)特定領(lǐng)域,如下圍棋;第二級(jí)是“強(qiáng)人工智能”,能夠達(dá)到或超過人類水準(zhǔn);第三級(jí)是比人類聰明1000萬倍的人工智能。
目前,“弱人工智能”已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面:搜索引擎、實(shí)時(shí)在線地圖、手機(jī)語音助手、智能客服等都運(yùn)用了人工智能技術(shù)。盡管人工智能要從感知、行為和認(rèn)知三個(gè)維度全面模擬甚至超越人類,還有很長(zhǎng)的路要走,但目前的AI憑借強(qiáng)大的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力和大數(shù)據(jù)處理能力,已經(jīng)改變著傳統(tǒng)教育模式與教育形式,在破解教育資源不均、提高教育效率和教學(xué)質(zhì)量、提供個(gè)性化精準(zhǔn)化教學(xué)、優(yōu)化教育評(píng)價(jià)系統(tǒng)等方面將發(fā)揮重要作用。
浙江西湖高等研究院人工智能研究室主任于長(zhǎng)斌認(rèn)為,人工智能下一步應(yīng)用可能是遠(yuǎn)程教育、自我強(qiáng)化教育,甚至是教育領(lǐng)域的機(jī)器換人。從人工智能現(xiàn)階段研究成果來看,機(jī)器人做數(shù)學(xué)題、英語題完全沒有問題,有科學(xué)家還成功用人工智能自動(dòng)生成科研和學(xué)術(shù)論文,其中有一些甚至被期刊錄用。
高考機(jī)器人
在今年6月7日的“高考”中,人工智能機(jī)器人AI-Maths在數(shù)學(xué)科目的兩套試題考試中分別取得了105分和100分的成績(jī)。整個(gè)答題過程中,機(jī)器人不聯(lián)網(wǎng)、不連接題庫、無人工參與,全由機(jī)器人獨(dú)立完成解答。研究人員表示,由于AI-Maths在識(shí)別自然語言時(shí)遇到了一些困難,導(dǎo)致部分考題失分。
AI-Maths先后解答了2017年數(shù)學(xué)科目高考的北京文科卷和全國(guó)Ⅱ卷的試題,分別用時(shí)22分鐘和10分鐘,北京文科卷得分105分,全國(guó)Ⅱ卷(數(shù)學(xué))得分100分。對(duì)這臺(tái)機(jī)器人來說,解答一道題目的時(shí)間最快不到一秒。此前總共做了不到500套試卷,大約12000道數(shù)學(xué)題。而一個(gè)中國(guó)學(xué)生,按照每天10道數(shù)學(xué)題估算,到高考前已經(jīng)做了大約30000道數(shù)學(xué)題。
考試結(jié)果顯示,這臺(tái)高考解題機(jī)器人在不依賴大數(shù)據(jù)的前提下,邏輯分析能力遠(yuǎn)超人類,但在文意理解、多樣性思維上要比人類遜色得多。參與閱卷的資深數(shù)學(xué)老師表示,AI-Maths相當(dāng)于中等成績(jī)水平的高中畢業(yè)生,失分主要是因?yàn)椤白x不懂題目”,遇到一些人類語言(而非數(shù)學(xué)語言)時(shí),無法理解。
專家指出,這次機(jī)器人不得高分的原因較多,首先這個(gè)機(jī)器人并沒有代表機(jī)器人的最高水平,其次機(jī)器人沒有聯(lián)網(wǎng),不能夠聯(lián)想自己的知識(shí),這樣得低分也是理所當(dāng)然的了。經(jīng)過更多的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)以后,未來AI-Maths會(huì)取得更好的成績(jī)。
該機(jī)器人是由成都準(zhǔn)星云學(xué)科技有限公司研發(fā)的一款以自動(dòng)解題技術(shù)為核心的人工智能系統(tǒng),誕生于2014年。該公司參與了科技部的863“超腦計(jì)劃”。
同時(shí)進(jìn)行的另一場(chǎng)機(jī)器人高考測(cè)試中,學(xué)霸君的Aidam首次與6名高考理科狀元在北京同臺(tái)PK,解答2017年高考文科數(shù)學(xué)試題。Aidam的成績(jī)?yōu)?34分,6名狀元的平均分為135分。Aidam答題耗時(shí)9分47秒。為了展示,Aidam當(dāng)天答題放慢了六倍速度,平時(shí)每道題完成時(shí)間應(yīng)該在7-15秒。
從2014年開始,國(guó)內(nèi)人工智能引領(lǐng)者科大訊飛就聯(lián)合了包括北大、清華等在內(nèi)的超過30家科研院校和企業(yè),共同開啟了一項(xiàng)隸屬國(guó)家863計(jì)劃的“高考機(jī)器人”項(xiàng)目,他們希望通過這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施,研制出能夠參加高考并在2020年考上北大、清華的智能機(jī)器人?!俺X計(jì)劃”匯集了國(guó)內(nèi)近60%的人工智能專家,其重點(diǎn)就是要研究突破機(jī)器的知識(shí)表達(dá)、邏輯推理和在線學(xué)習(xí)能力。
目前,高考機(jī)器人在英語學(xué)習(xí)方面也取得階段性成果:一是翻譯,已經(jīng)能夠讓翻譯能力達(dá)到高考入門水平。二是在廣東地區(qū)的英語高考、中考場(chǎng)景中,在發(fā)音準(zhǔn)不準(zhǔn)、填空題選擇題,判斷你懂不懂知識(shí)上,機(jī)器已經(jīng)超過人工。三是口語作文實(shí)現(xiàn)突破。比如給學(xué)生一個(gè)題目《My Mother》,現(xiàn)在AI機(jī)器的評(píng)測(cè)打分已經(jīng)比人類打分更精準(zhǔn)。
有人提出了一個(gè)十分滑稽的問題,那就是人工智能要是通過高考考上大學(xué),是不是意味著我們的教育培養(yǎng)出來的就是考試的機(jī)器?這個(gè)問題的邏輯不一定嚴(yán)密,但巧妙地折射出了現(xiàn)行教育體制的一些問題。如果以應(yīng)試為主的教育方式不改變,智能機(jī)器取代老師幾乎是必然。更可怕的是,這樣的教育培養(yǎng)出的人也將被智能機(jī)器淘汰。
AI閱卷批改作業(yè)
面對(duì)龐大的考生規(guī)模和多種多樣的考試,專家和老師閱卷成為一個(gè)獨(dú)特的景觀。從傳統(tǒng)的紙筆閱卷到網(wǎng)上閱卷,再到今天的機(jī)器智能閱卷,AI可以輕松解決繁重復(fù)雜的閱卷難題,大大提高閱卷的效率和質(zhì)量。
通過對(duì)試卷進(jìn)行數(shù)字化掃描、格式化處理,轉(zhuǎn)換成機(jī)器可識(shí)別的信號(hào),機(jī)器就能按閱卷專家的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行自動(dòng)化閱卷,還可以自動(dòng)檢測(cè)出空白卷、異常卷,并給出最終的評(píng)閱報(bào)告及考試分析報(bào)告。原來三個(gè)月的工作,現(xiàn)在一周就能完成,而且更準(zhǔn)確、公正。
中國(guó)教育部考試中心對(duì)“超腦計(jì)劃”的閱卷工作進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果是,在“與專家評(píng)分一致率、相關(guān)度”等多項(xiàng)指標(biāo)中,機(jī)器均優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)人工評(píng)分。
除了代替人工閱卷,人工智能還可以幫老師做批改作業(yè)、備課等重復(fù)枯燥的工作,不僅節(jié)省大量時(shí)間,還可以減少工作量。
語音識(shí)別和語義分析技術(shù)的進(jìn)步,使得自動(dòng)批改作業(yè)成為可能,對(duì)于簡(jiǎn)單的文義語法,機(jī)器可以自動(dòng)識(shí)別糾錯(cuò),甚至是提出修改意見,這將會(huì)大大提高老師的教學(xué)效率。
今年兩會(huì)期間,科大訊飛董事長(zhǎng)劉慶峰在提案中提到,科大訊飛的英語口語自動(dòng)測(cè)評(píng)、手寫文字識(shí)別、機(jī)器翻譯、作文自動(dòng)評(píng)閱技術(shù)等已通過教育部鑒定并應(yīng)用于全國(guó)多個(gè)省市的高考、中考、學(xué)業(yè)水平的口語和作文自動(dòng)閱卷。而基于國(guó)家“十三五”863“基于大數(shù)據(jù)的類人智能關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)”階段性成果構(gòu)建的“訊飛教育超腦”已在全國(guó) 70% 地市、1 萬多所學(xué)校應(yīng)用。
國(guó)外也有多個(gè)智能測(cè)評(píng)公司和實(shí)踐案例。GradeScope是美國(guó)加州伯克利大學(xué)一個(gè)邊緣性的產(chǎn)品,它旨在簡(jiǎn)化批改流程,使老師們更專注于教學(xué)反饋。目前有超過150家知名學(xué)校采用該產(chǎn)品。MathodiX是美國(guó)實(shí)時(shí)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果評(píng)測(cè)網(wǎng)站,算法會(huì)對(duì)每一步驟都進(jìn)行檢查、反饋。
美國(guó)教育考試服務(wù)中心(ETS)是世界上最大的私營(yíng)非盈利教育考試及評(píng)估機(jī)構(gòu),已經(jīng)成功將AI引入SAT和GRE論文批改,同人類一起扮演評(píng)卷人角色。
計(jì)算機(jī)科學(xué)家喬納森研發(fā)了一款可進(jìn)行英語語法糾錯(cuò)的軟件,不同于其他同類型軟件的是,它能夠聯(lián)系上下文去理解全文,然后做出判斷,例如各種英語時(shí)態(tài)的主謂一致,單復(fù)數(shù)等。它將提高英語翻譯軟件或程序翻譯的準(zhǔn)確性,解決不同國(guó)家之間的交流問題。
雖然人工智能可以閱卷、批改作業(yè),但誠(chéng)如《信息時(shí)報(bào)》刊發(fā)的《推廣“機(jī)器人老師”可為廣大教師減壓》一文所言:教育需要尊重“異質(zhì)思維”,同樣的問題,學(xué)生會(huì)給出差異化、個(gè)性化的答案;目前“機(jī)器人老師”在閱卷、批改作業(yè)的時(shí)候會(huì)有明顯的局限性,可能更適用于客觀題卻不適用于主觀題。
不可否認(rèn),最初機(jī)器是用來輔助人工教學(xué)的,未來的趨勢(shì)則是人輔助機(jī)器,而這個(gè)過程會(huì)一次次重塑考、學(xué)、教、管的服務(wù)流程。未來,當(dāng)進(jìn)入強(qiáng)人工智能和超人工智能時(shí)代,機(jī)器人更像是老甚至在許多方面超越老師。
機(jī)器人當(dāng)老師
城鄉(xiāng)、區(qū)域教育鴻溝,擇校問題,學(xué)區(qū)房問題,都是教育教學(xué)資源不均衡導(dǎo)致的,歸根到底是優(yōu)秀教師的稀缺,而智能教育機(jī)器人則是解決這一問題的有力工具?!皺C(jī)器人老師”不僅有助于解決師資不足和師資結(jié)構(gòu)不合理等難題,還能大大緩解社會(huì)矛盾,促進(jìn)教育公平。
目前國(guó)內(nèi)已涌現(xiàn)出像魔力學(xué)院這樣的創(chuàng)業(yè)公司。幾年前魔力學(xué)院創(chuàng)始人張海霞從北大畢業(yè)時(shí),她的畢業(yè)論文是國(guó)內(nèi)最早對(duì)人工智能教學(xué)進(jìn)行研究的學(xué)術(shù)論文,同時(shí)在上大學(xué)期間,她就已經(jīng)是新東方出國(guó)留學(xué)部最好的英語老師。這種雄厚的技術(shù)和教學(xué)背景,讓她成為國(guó)內(nèi)最早一批人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者。
“與大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)教育領(lǐng)域的產(chǎn)品不同,魔力學(xué)院從一開始,我們要解決的問題就是用人工智能機(jī)器替代老師進(jìn)行講課。曾經(jīng)有很多投資人建議我們妥協(xié)一下,暫時(shí)用真人老師講課,后面再一步步地進(jìn)化到人工智能老師,但我們從來沒有妥協(xié)?!睆埡O颊f。
直到2016年3月,魔力學(xué)院第一個(gè)商業(yè)化的版本上線,企業(yè)開始有了第一筆收入,成為全球在人工智能老師這個(gè)領(lǐng)域第一家產(chǎn)品上線的創(chuàng)業(yè)公司,也是第一家實(shí)現(xiàn)了持續(xù)收入和盈利的創(chuàng)業(yè)公司。至今,在人工智能老師這個(gè)領(lǐng)域,魔力學(xué)院的相關(guān)產(chǎn)品仍然是惟一能從教、學(xué)、練、測(cè)各個(gè)維度提供人工智能老師教學(xué)的公司。
目前在新東方也開始這樣的實(shí)驗(yàn),教室里沒有人類老師上課,機(jī)器人將重要知識(shí)點(diǎn)經(jīng)過搜集和教學(xué)設(shè)計(jì)后,用非常幽默的方式向?qū)W生傳授,從課堂效果來看,“學(xué)生很愿意聽”。
新東方教育集團(tuán)董事長(zhǎng)俞敏洪認(rèn)為,未來10年內(nèi),教師七成教學(xué)內(nèi)容一定會(huì)被機(jī)器取代。不過,缺少人類老師的教學(xué)必然不完整,因?yàn)檎n堂教學(xué)不光是把知識(shí)點(diǎn)告訴學(xué)生,更需要對(duì)學(xué)生開展知識(shí)融合、創(chuàng)造性思維、批判性思維等能力訓(xùn)練。對(duì)于這些思維方式的訓(xùn)練教學(xué),機(jī)器人老師還無法勝任?!拔磥淼恼n堂將是機(jī)器人智能教學(xué)、老師情感和創(chuàng)新能力的發(fā)揮及學(xué)生學(xué)習(xí)的三者結(jié)合。”
除了民辦教育在積極引入機(jī)器人老師,我國(guó)的“福州造”教育機(jī)器人已在部分城市的學(xué)校開始“內(nèi)測(cè)”,今后有望向全國(guó)中小學(xué)推廣。這款教育機(jī)器人除了幫助老師朗誦課文、批改作業(yè)、課間巡視之外,還能通過功能強(qiáng)大的傳感器靈敏地感知學(xué)生的生理反應(yīng),扮演“測(cè)謊高手”角色。一旦和“學(xué)生機(jī)”綁定,可更清楚地了解學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。
對(duì)于機(jī)器人老師,國(guó)外早有應(yīng)用。2009年,日本東京理科大學(xué)小林宏教授就按照一位女大學(xué)生的模樣塑造出機(jī)器人“薩亞”老師。“薩亞”皮膚白皙、面龐清秀,皮膚后藏有18臺(tái)微型電機(jī),可以使面部呈現(xiàn)出6種表情。她會(huì)講大約300個(gè)短語,700個(gè)單詞,可以對(duì)一些詞語和問題做出回應(yīng),還可以學(xué)會(huì)講各種語言?!八_亞”給一班10歲左右的五年級(jí)學(xué)生講課,受到新奇興奮的孩子們的極大歡迎。
教育是塑造靈魂的特殊職業(yè),教師是人類靈魂的工程師,面對(duì)的都是活生生的具有不同個(gè)性情感的學(xué)生,在價(jià)值觀塑造和創(chuàng)新思維啟發(fā)方面,“機(jī)器人老師”有著明顯的局限性。盡管機(jī)器人老師不知疲倦,知識(shí)淵博,能平等地對(duì)待學(xué)生,加上它的特殊身份能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力,然而機(jī)器人永遠(yuǎn)無法完全替代“真正的人類教師”。
當(dāng)老師們從繁重的重復(fù)性工作中解放出來,實(shí)際上可以將更多的時(shí)間和精力花在富有創(chuàng)造性的工作上。比如培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和情商,激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的熱情,鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考,形成自己的價(jià)值觀和思想體系,成為有美好人格和創(chuàng)新能力的個(gè)體。
實(shí)際上,老師充當(dāng)?shù)氖且粋€(gè)引導(dǎo)者、啟發(fā)者的角色,老師做的應(yīng)該是“準(zhǔn)備環(huán)境-引導(dǎo)孩子-觀察-改進(jìn)環(huán)境-再引導(dǎo)-退出-再觀察”。極少干預(yù)和不斷引導(dǎo),讓孩子能最大限度地?fù)碛歇?dú)立性、專注度和創(chuàng)造力。
機(jī)器人進(jìn)課堂是大勢(shì)所趨。不久的將來,人類老師將負(fù)責(zé)進(jìn)行情感、心理、人品、人格上的健康教育和品德教育,以及各類知識(shí)的融會(huì)貫通、學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而知識(shí)教育這部分,將會(huì)以“機(jī)器換人”的形式讓渡給人工智能。這將對(duì)老師提出更高的要求,因?yàn)槌R(shí)教育外的這些教學(xué)內(nèi)容,需要由真正有能力的老師來傳授?!袄蠋熞苊獗粰C(jī)器取代,就要先避免自己成為機(jī)器。”
可見,教師需要快速適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)需要,熟練使用各類領(lǐng)先科技產(chǎn)品,提升綜合素質(zhì),這將決定教師本人的去與留,更是教育希望與未來的關(guān)鍵所在。
個(gè)性化教育
因材施教在我國(guó)已有2000多年歷史,但在我國(guó)應(yīng)試教育大環(huán)境下,根據(jù)學(xué)生不同的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)能力以及自身素質(zhì)來制定個(gè)性化學(xué)習(xí)方案,真是說易行難。當(dāng)傳統(tǒng)思想與尖端科技相結(jié)合,因材施教的可行性有了大幅提高。人工智能介入后,個(gè)性化教育有兩條實(shí)現(xiàn)途徑。
一是構(gòu)建知識(shí)圖譜。構(gòu)建和優(yōu)化內(nèi)容模型,建立知識(shí)圖譜,讓學(xué)生可以更容易地、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)適合自己的內(nèi)容。國(guó)外這方面的典型應(yīng)用是分級(jí)閱讀平臺(tái),推薦給學(xué)生適宜的閱讀材料,并將閱讀與教學(xué)聯(lián)系在一起,文后帶有小測(cè)驗(yàn),并生成相關(guān)閱讀數(shù)據(jù)報(bào)告,老師得以隨時(shí)掌握學(xué)生閱讀情況。
Newsela將新聞與英語學(xué)習(xí)融為一體。通過科學(xué)算法衡量讀者英語水平,抓取來自《彭博社》《華盛頓郵報(bào)》等主流媒體的內(nèi)容,由專人改寫成不同難度系數(shù)的版本。LightSail也是相同應(yīng)用,不過它的閱讀材料是出版書籍,它收集了適合K12學(xué)生閱讀的來自400多個(gè)出版商的8萬多本圖書。
2015年底Newsela用戶量超過400萬,LightSail和紐約市教育局、芝加哥公立學(xué)校、丹佛公立學(xué)校等機(jī)構(gòu)達(dá)成了合作,而目前我國(guó)沒有如此規(guī)模、與官方達(dá)成合作的個(gè)性化閱讀學(xué)習(xí)平臺(tái)。
二是自適應(yīng)學(xué)習(xí)。人工智能可以從大量的學(xué)生中收集數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)學(xué)生未來表現(xiàn),智能化推薦最適合學(xué)生的內(nèi)容,最終高效、顯著地提升學(xué)習(xí)效果。當(dāng)一個(gè)學(xué)生閱讀材料并回答題時(shí),系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況給出相關(guān)資料。系統(tǒng)知道應(yīng)該考學(xué)生什么問題,什么樣的方式學(xué)生更容易接受。系統(tǒng)還會(huì)在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保留學(xué)生信息,以便未來能給學(xué)生帶來更多的幫助。
在美國(guó)喬治計(jì)算機(jī)學(xué)院,有一門課叫“人工智能概論”。這門課是艾薩克?格爾教授創(chuàng)建的。他有一個(gè)教學(xué)助理叫吉爾。這個(gè)課程的特點(diǎn)是以問答方式授課,學(xué)生提問,老師和助教回答。第一年就有大約1000多名學(xué)生參與,提出了超過1萬個(gè)問題,其中40%的問題是由助教吉爾回答的。讓學(xué)生驚奇的是,吉爾竟然是一個(gè)機(jī)器人,而且教了他們整整一個(gè)學(xué)期。格爾教授采用IBM沃森界面,創(chuàng)建了這個(gè)AI驅(qū)動(dòng)的BOT交互系統(tǒng),也開發(fā)了整個(gè)課程的內(nèi)容和形式。
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