人工智能課程

開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人工智能課程，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

第1篇

關(guān)鍵詞：航天類專業(yè) 人工智能 教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（b）-0155-02

面對(duì)航天科技迅猛發(fā)展，現(xiàn)代軍備技術(shù)快速提升，培養(yǎng)具有專業(yè)性的高素質(zhì)航天類人才，是我國(guó)航天科技發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，也是航天重點(diǎn)高校面向并有效服務(wù)航天事業(yè)的歷史責(zé)任。航天類本科生的教育形式也需要突破傳統(tǒng)的方式，著重多樣性、前沿性、工程性，因此，該專業(yè)的各門課程教育都應(yīng)該結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，探索新的教學(xué)模式。

人工智能自1956年誕生50多年以來，引起眾多科研機(jī)構(gòu)、政府和企業(yè)的空前關(guān)注，已成為一門具有日臻完善的理論基礎(chǔ)、日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣泛交叉的前沿學(xué)科。由于航天領(lǐng)域的特殊要求，人工智能在其發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的重要作用，各發(fā)達(dá)國(guó)家都相繼開展了人工智能與航天技術(shù)相結(jié)合的研究，致力于實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的、具有容錯(cuò)能力的、智能的飛行系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。因此，“人工智能”作為航天類專業(yè)的一門特色選修課，應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)展開更具有實(shí)用性和創(chuàng)新性的教學(xué)。

1 人工智能課程特點(diǎn)

一方面，“人工智能”是一門多學(xué)科交叉的綜合學(xué)科，它涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等眾多領(lǐng)域，具有知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、內(nèi)容抽象、不易理解、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，使得該課程的教學(xué)具有較大的靈活度和較高的難度。另一方面，“人工智能”是一門正在發(fā)展中的學(xué)科，具有較強(qiáng)的前沿性，計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、生物科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展不斷的提出了許多新的研究目標(biāo)和研究課題，使得人工智能的技術(shù)和算法也需要不斷更新，這在很大程度上增加了“人工智能”課程的教學(xué)難度。

2 航天類專業(yè)特點(diǎn)

首先，航天類專業(yè)具有較強(qiáng)的工程性。在專業(yè)的教學(xué)改革中有統(tǒng)一的特點(diǎn)，即強(qiáng)調(diào)要體現(xiàn)航天工程技術(shù)的綜合性、系統(tǒng)性， 注重培養(yǎng)復(fù)合型人才。其次，航天類專業(yè)具有一定的前沿性。因?yàn)楹教祜w行器作為現(xiàn)代高科技和多種學(xué)科技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)晶，應(yīng)及時(shí)把現(xiàn)代先進(jìn)科技融入到了專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)類的課程教學(xué)中， 專業(yè)知識(shí)更新快成為又一特點(diǎn)；另外，航天類專業(yè)應(yīng)注重實(shí)踐性教育。尊重個(gè)性和興趣，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放，要求學(xué)生自主地設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。最后，航天類專業(yè)應(yīng)重視產(chǎn)學(xué)合作。產(chǎn)學(xué)合作的目的在于推動(dòng)學(xué)校與航天產(chǎn)業(yè)的持續(xù)全面合作，造就一支科學(xué)技術(shù)研究和工程實(shí)踐兼?zhèn)涞慕處熽?duì)伍。

3 教學(xué)模式的探索

3.1 教材的選擇

人工智能作為一門新興的學(xué)科，其理論與方法都還在不斷的發(fā)展與完善中。就目前來看，關(guān)于人工智能的定義和范圍都沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的教材所介紹的內(nèi)容也不盡相同。在教材選用方面，需要綜合考慮專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生的知識(shí)背景。本課程主要針對(duì)航天類專業(yè)高年級(jí)本科生，該類學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、信息論、通信理論等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)航天應(yīng)用的基本需求有初步的了解，因此，“人工智能”課程難度應(yīng)該控制在中級(jí)，可以較深入的介紹人工智能的基礎(chǔ)算法和應(yīng)用案例。

中南大學(xué)蔡自興教授積累了多年的教學(xué)與科研經(jīng)驗(yàn)，借鑒了國(guó)內(nèi)外其他專家和作者的最新研究成果，吸取了國(guó)內(nèi)和國(guó)外人工智能領(lǐng)域?qū)W術(shù)書籍的長(zhǎng)處，于1987年編寫了“人工智能及其應(yīng)用”一書，該書根據(jù)人工智能學(xué)科的新發(fā)展不斷修訂，推出四個(gè)版本。本課程采用“人工智能及其應(yīng)用（第4版）”，其中大部分內(nèi)容適合本科生學(xué)習(xí)。另外，本課程還給學(xué)生提供其他一些參考書目，如N.J.Nilsson 的“Artificial Intelligence：A New Synthesis.Morgan Kanfmann”等經(jīng)典教材。

3.2 課堂教學(xué)形式的探索

“人工智能”課程內(nèi)容較抽象，概念較為繁多，若采用單一的課堂講授的方式，學(xué)生容易概念混淆、理解不透，逐漸產(chǎn)生厭倦情緒，導(dǎo)致教學(xué)效果差。本文探索不同的課堂教學(xué)手段，根據(jù)不同內(nèi)容采用不同的教學(xué)手段，有利于學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解與吸收。另外，考慮到航天類的專業(yè)特點(diǎn)，突出課程內(nèi)容的工程應(yīng)用，增加研究性質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容與形式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

（1）課件采用圖文并茂的PPT。綜合利用文字、圖像、聲音、視頻等多種媒體表示方法，在介紹原理和概念時(shí)采用精辟的文字，介紹算法流程時(shí)采用圖像，介紹算法應(yīng)用時(shí)采用視頻。在PPT中適當(dāng)利用不同的字體、顏色或動(dòng)畫來突出重點(diǎn)，細(xì)化流程，引導(dǎo)學(xué)生的思路，便于集中注意力接受重點(diǎn)內(nèi)容。

（2）適當(dāng)增加課堂討論與練習(xí)。對(duì)于人工智能的一些基本問題，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行調(diào)研和討論，來深化課程內(nèi)容的了解，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；對(duì)于重要的算法和理論，可以增加課堂練習(xí)，讓學(xué)生實(shí)際動(dòng)手進(jìn)行公式的推導(dǎo)或演算，并在練習(xí)中分析學(xué)生對(duì)問題的理解程度，有針對(duì)性的增加講解或指導(dǎo)。

（3）適當(dāng)采用類比的講解方式。對(duì)人工智能的不同學(xué)派，不同方方法，以及方法的不同應(yīng)用，廣泛的采用類比的形式進(jìn)行講解，不僅可以復(fù)習(xí)已學(xué)習(xí)的內(nèi)容，也利于對(duì)新內(nèi)容的理解。并且，通過對(duì)不同內(nèi)容的比較總結(jié)相似點(diǎn)、區(qū)分不同點(diǎn)，可以避免概念的混淆，清晰的掌握課程內(nèi)容。

（4）增加研究性教學(xué)。研究性教學(xué)強(qiáng)調(diào)通過問題來進(jìn)行學(xué)習(xí)，有必要將實(shí)際應(yīng)用案例或者授課教師的科研項(xiàng)目融入日常的教學(xué)工作中去，用“啟發(fā)式”、“案例式”教學(xué)激發(fā)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”能力。

3.3 課程內(nèi)容的探索

一方面，鑒于本科生知識(shí)結(jié)構(gòu)還不夠完善，“人工智能”課程的內(nèi)容要控制在適應(yīng)本科生學(xué)科基礎(chǔ)的中等難度；另一方面，鑒于航天類專業(yè)的特點(diǎn)，課程內(nèi)容應(yīng)更注重與航天應(yīng)用相結(jié)合的內(nèi)容，并且在課程中增加具體應(yīng)用的介紹。具體的課程內(nèi)容如表1所示。

3.4 考核形式的改革

“人工智能”課程注重學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)的試卷形式不能全面的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，因此，應(yīng)采用課堂表現(xiàn)和課程報(bào)告相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合考核。

一方面，重視學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，對(duì)學(xué)生課堂討論與練習(xí)的表現(xiàn)進(jìn)行考核評(píng)分，作為總成績(jī)的參考；另一方面，注重學(xué)生課題調(diào)研和實(shí)踐的能力，采取提交課程論文的形式進(jìn)行考核。正確引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣、課程內(nèi)容、可行性、實(shí)踐難度進(jìn)行合理選題，并根據(jù)所選題目進(jìn)行文獻(xiàn)查閱和總結(jié)，完成調(diào)研報(bào)告或算法實(shí)現(xiàn)報(bào)告。結(jié)合者兩個(gè)方面進(jìn)行最終成績(jī)的評(píng)定，綜合衡量學(xué)生問題分析能力、論文寫作能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

4 結(jié)語

航天類專業(yè)的本科生教學(xué)需針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)有的放矢，該專業(yè)的課程教育都應(yīng)該趨向于前沿性、專業(yè)性和實(shí)用性。本文的“人工智能”課程教學(xué)改革方案不僅考慮到該課程屬于前沿叉學(xué)科的特點(diǎn)，也綜合考慮了航天類專業(yè)的特點(diǎn)。為了使課程教學(xué)更好地服務(wù)于學(xué)生，本文提出的改革方案打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將課堂理論講解、課堂討論、課后調(diào)研、項(xiàng)目實(shí)踐等相結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，有利于培養(yǎng)真正符合航天領(lǐng)域所需要的綜合型高級(jí)人才。

參考文獻(xiàn)

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第2篇

【關(guān)鍵字】人工智能；課程改革；高中；信息技術(shù)；課程實(shí)施

【中圖分類號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097 (2008) 10―0043―04

教育部在2003年頒布的高中信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)中，首次把“人工智能初步”設(shè)置為選修模塊，與多媒體、網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等一起列入信息技術(shù)課程體系[1]。此舉曾被視作信息技術(shù)課程改革的亮點(diǎn)之一。然而，在如今高中信息技術(shù)新課改已經(jīng)全面鋪開之際，人工智能選修課程的推進(jìn)仍然舉步維艱，面臨諸多困難和問題。

一 高中人工智能課程的現(xiàn)狀分析

自2004年我國(guó)部分省級(jí)實(shí)驗(yàn)區(qū)開始推進(jìn)高中新課程改革以來，信息技術(shù)課程改革已經(jīng)開展了四年之久。從目前的總體情況來看，信息技術(shù)課程的基礎(chǔ)模塊與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、算法與程序設(shè)計(jì)三個(gè)選修模塊的實(shí)施情況較好，而數(shù)據(jù)庫技術(shù)與人工智能初步兩個(gè)選修模塊的推進(jìn)情況相對(duì)不佳。特別是人工智能課程，至今在全國(guó)范圍內(nèi)正式開設(shè)該課程的學(xué)校寥寥可數(shù)，少數(shù)高中展開了一定的探索和實(shí)驗(yàn)，而大多數(shù)學(xué)校仍持有觀望態(tài)度。以下分別從實(shí)施取向和實(shí)施層次的角度分析該課程的現(xiàn)狀：

（1） 課程實(shí)施的取向

由于我國(guó)長(zhǎng)期以來實(shí)行的是全國(guó)統(tǒng)一的課程與教材，按照統(tǒng)一規(guī)定執(zhí)行教學(xué)計(jì)劃，對(duì)學(xué)校和學(xué)生的評(píng)價(jià)也是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與方式實(shí)施的，因此我國(guó)以往的課程實(shí)施基本上都采用了忠實(shí)觀的取向[2]。本次新課改中信息技術(shù)課程的實(shí)施過程難免受到這種取向的影響。然而，新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)信息技術(shù)技術(shù)各個(gè)模塊的具體實(shí)施并沒有明確而詳細(xì)的規(guī)定，從而使教師對(duì)包括人工智能模塊在內(nèi)的課程實(shí)施缺乏長(zhǎng)期慣于依賴的參照和依據(jù)，增加了課程實(shí)施的難度，造成部分模塊的課程難以開設(shè)的情況。

（2） 課程實(shí)施的層次

課程實(shí)施包括五個(gè)層面的變化，即教材的改變、組織方式的改變、角色和行為的改變、知識(shí)與理解的改變、價(jià)值的內(nèi)化[3]。目前高中人工智能課程在教材改變的層面已經(jīng)做出了一定的努力。在課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，現(xiàn)已出版的五套教材在體例、版面、學(xué)習(xí)活動(dòng)、評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了多樣化的設(shè)計(jì)，基本上貫徹了新課標(biāo)所倡導(dǎo)的課程目標(biāo)和理念。在組織方式的層次，少數(shù)已經(jīng)開設(shè)人工智能課程的學(xué)校結(jié)合學(xué)生的興趣與學(xué)校的實(shí)際情況，有針對(duì)性地開展了課程的組織。然而，仍然有一些地區(qū)或?qū)W校不愿或不習(xí)慣打破原有的課程組織方式，而是采用硬性規(guī)定的方式，人為指定兩三門課程，將選修變?yōu)楸匦蓿拗茖W(xué)生的自由選擇，依然維持原有的固定班級(jí)授課的形式。教材的改變僅僅是課程實(shí)施的開始，在組織方式、角色或行為、知識(shí)與理解、價(jià)值等層次，大部分學(xué)校還未發(fā)生變化或變化還很小。

（3） 課程實(shí)施的典型個(gè)案

目前國(guó)內(nèi)開展人工智能課程教學(xué)或?qū)嶒?yàn)的典型學(xué)校如表1所示。總體來看，這兩所學(xué)校都地處東南沿海地區(qū)，且學(xué)校本身比較積極參與高中新課改的實(shí)踐探索，屬于“敢于吃螃蟹”的類型。考慮到課程本身的要求較高，兩所學(xué)校都選取了基礎(chǔ)較好的學(xué)生開展教學(xué)。到目前為止，兩所學(xué)校均已開展了三期的教學(xué)或?qū)嶒?yàn)探索，任課教師及時(shí)總結(jié)教學(xué)心得體會(huì)，并在相關(guān)教學(xué)刊物或課程研修活動(dòng)中與廣大一線教師分享教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

二 高中人工智能課程的影響因素

根據(jù)Snyder的研究，可以把課程實(shí)施的影響因素歸納為四個(gè)方面：課程改革自身的性質(zhì)、校區(qū)的整體情況、學(xué)校的水平以及外部環(huán)境[4]。結(jié)合高中人工智能課程的現(xiàn)狀，本文分別從以上四個(gè)方面來探討影響該課程的主要因素。

（1） 課改自身的性質(zhì)

課程改革本身的性質(zhì)是影響課程實(shí)施的第一要素。它包括課程改革的必要性及其相關(guān)性、改革方案的清晰程度、改革內(nèi)容的復(fù)雜性以及改革方案的質(zhì)量與實(shí)用性。結(jié)合信息技術(shù)新課程改革的相關(guān)調(diào)查研究，廣大信息技術(shù)教師和教研人員對(duì)課改的必要性應(yīng)該認(rèn)識(shí)得比較到位，然而他們對(duì)信息技術(shù)課程中是否有必要單獨(dú)開設(shè)人工智能模塊存有疑惑。其次，不少教師對(duì)課程改革方案（課程標(biāo)準(zhǔn)）的認(rèn)識(shí)并不是非常清晰。他們認(rèn)為新課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)理念、實(shí)施建議等內(nèi)容相對(duì)抽象，不易把握和理解，缺乏具體的針對(duì)性，可操作性不強(qiáng)。再次，人工智能課程的實(shí)用性相比其他模塊并不明顯，課程內(nèi)容也相對(duì)難度較高。這些因素造成課程設(shè)置的必要性不強(qiáng)、實(shí)施難度大、實(shí)用性不高，直接影響人工智能課程在學(xué)校的順利設(shè)置。

（2） 校區(qū)的整體情況

校區(qū)的整體情況主要包括地區(qū)的適應(yīng)性、地方管理部門的支持、教學(xué)隊(duì)伍的培養(yǎng)、教學(xué)研討和交流等等。各地區(qū)對(duì)課程改革的需要程度會(huì)直接影響人們實(shí)施課程的積極性和主動(dòng)性。我國(guó)東西部地區(qū)的學(xué)校對(duì)課程改革的需求程度不同，從而造成了課程實(shí)施的地區(qū)差別。從目前開設(shè)人工智能課程或教學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)校來看，均分布于東南沿海較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。這些學(xué)校的共同特點(diǎn)是基礎(chǔ)條件較好，對(duì)課程改革的積極性高，敢于進(jìn)行教學(xué)嘗試和革新。此外，地方管理部分的支持對(duì)課程實(shí)施也有很大影響，如廣東省為了推動(dòng)信息技術(shù)課程改革，專門出臺(tái)了關(guān)于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)指導(dǎo)意見[5]。其中強(qiáng)調(diào)“要特別注意人工智能初步”，并針對(duì)人工智能課程提供了較為具體的教學(xué)建議，從而促使該省出現(xiàn)了全國(guó)最早正式開設(shè)人工智能課程的學(xué)校。師資隊(duì)伍也是影響課程的因素之一。目前大多數(shù)高中缺乏熟悉人工智能課程內(nèi)容和教學(xué)方法的專業(yè)教師，使得學(xué)校無法開設(shè)該課程。因此，有關(guān)人工智能課程的研討和學(xué)習(xí)交流顯得尤為重要，然而目前這些方面的活動(dòng)總體上相對(duì)缺乏。

（3） 學(xué)校的水平

學(xué)校水平對(duì)課程實(shí)施的影響因素包括校長(zhǎng)的作用、教師的個(gè)人特征和教師集體的行為取向。學(xué)校是課程改革的基本單位，校長(zhǎng)和教師是學(xué)校課程改革的動(dòng)因。校長(zhǎng)對(duì)課改理念的理解，以及對(duì)課改的支持、參與程度都會(huì)影響課程的順利實(shí)施。校長(zhǎng)通常會(huì)根據(jù)上級(jí)主管部門的意見，結(jié)合本校的實(shí)際情況，權(quán)衡課程改革可能對(duì)學(xué)校形成的各種影響。在高考的影響下，信息技術(shù)課程在高中各科中長(zhǎng)期存在地位“低人一等”的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)課時(shí)常被“侵占”的現(xiàn)象。如果校長(zhǎng)對(duì)信息技術(shù)課程本身不重視，那么要求學(xué)校開設(shè)人工智能選修課無疑是一種奢望。此外，一所學(xué)校教師個(gè)人和集體的改革意識(shí)的強(qiáng)弱也會(huì)影響課程的實(shí)施。從人工智能課程的現(xiàn)狀來看，恰好印證了這一點(diǎn)：改革意識(shí)強(qiáng)的教師個(gè)人或教研組即使沒有上級(jí)的硬性指令，也能積極展開各選修模塊的教學(xué)嘗試和探索，并自覺地從教學(xué)者成長(zhǎng)為研究者，而思想保守的學(xué)校即使具備了課程實(shí)施的基本條件，也不愿積極開設(shè)相關(guān)的選修課程，長(zhǎng)期停留于課程的“忠實(shí)執(zhí)行者”的層次。

（4） 外部環(huán)境

外部環(huán)境因素主要包括政府部門的重視、外部機(jī)構(gòu)的支持以及社區(qū)與家長(zhǎng)的協(xié)助。各國(guó)課程改革的經(jīng)驗(yàn)表明，教育行政部門和相關(guān)機(jī)構(gòu)的態(tài)度在很大程度上影響到新課程的順利實(shí)施。特別是我國(guó)長(zhǎng)期以來受到前蘇聯(lián)教育模式的影響，課程改革通常是自上而下的模式，新課程的實(shí)施主要依靠各級(jí)政府教育行政部門的政策和指令的推動(dòng)。本次新課程改革同樣繼承了這一模式，但是整個(gè)教育體制和評(píng)價(jià)體系未能及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，因此在某些方面造成各級(jí)教育部門的政策抵觸，出現(xiàn)“上有政策、下有對(duì)策”的情況。此外，社區(qū)與家長(zhǎng)對(duì)新課改的認(rèn)識(shí)和態(tài)度也影響到人工智能課程的實(shí)施。研究表明，社區(qū)與家長(zhǎng)更加關(guān)心的是新課改是否有助于提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)，是否會(huì)給學(xué)生造成更大的負(fù)擔(dān)，而對(duì)學(xué)生能力的全面發(fā)展和個(gè)性的培養(yǎng)則是其次的考慮。因此，要使社區(qū)與家長(zhǎng)認(rèn)識(shí)和了解課程改革的意義和目標(biāo)，引導(dǎo)其關(guān)心新課程、支持新課程才能更好的促進(jìn)新課改的健康發(fā)展，進(jìn)而才可能使得包括人工智能在內(nèi)的高中各科選修模塊得以全面開設(shè)與實(shí)施。

三 高中人工智能課程的反思

通過調(diào)查訪談以及與相關(guān)授課教師的交流，筆者了解到高中人工智能課程的教學(xué)情況和教師的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。總體來說，該課程的推進(jìn)情況不如預(yù)期理想，需要從課程的設(shè)計(jì)、管理、教學(xué)以及評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行反思。

（1） 課程設(shè)計(jì)

本次高中信息技術(shù)課程改革將原來的一門課程分解為1個(gè)必修模塊和5個(gè)選修模塊，從而給學(xué)生提供多樣化的選擇。“人工智能初步”選修模塊是作為智能信息技術(shù)處理專題設(shè)置的，以反映信息技術(shù)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，體現(xiàn)教育的時(shí)代性要求。課程設(shè)置的目的在于使學(xué)生在技術(shù)掌握與使用的過程中，逐漸領(lǐng)會(huì)信息技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用以及對(duì)科學(xué)技術(shù)和人類發(fā)展的深遠(yuǎn)意義[6]。然而，以上的描述更多是該模塊的隱性價(jià)值，相比其他模塊該課程的顯性價(jià)值并不是很直觀。而一線的信息技術(shù)教師較多關(guān)注的是該課程的顯性價(jià)值：課程能給學(xué)生帶來些什么？學(xué)生的實(shí)踐能力能否有較大提高？教師們?cè)跊]有找到一個(gè)合理的價(jià)值依托之前，一般不會(huì)貿(mào)然開課。這一點(diǎn)值得課程設(shè)計(jì)者和教研人員的深刻思考。

通過網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查，不少教師認(rèn)為人工智能課程在高中開設(shè)是有一定必要性的[7]，但并不意味著所有的學(xué)生都需要學(xué)習(xí)該課程。課程應(yīng)面向?qū)θ斯ぶ悄苡幸欢ㄅd趣的學(xué)習(xí)者，且最好有一定的基礎(chǔ)。事實(shí)上，相對(duì)于其他選修模塊，選擇人工智能課程的學(xué)生并不是很多。因此，結(jié)合我國(guó)目前的情況，可以考慮優(yōu)先在發(fā)達(dá)地區(qū)條件較好的部分學(xué)校開設(shè)，再進(jìn)一步利用其示范作用，以點(diǎn)帶面，逐步鋪開培訓(xùn)、指導(dǎo)、交流的規(guī)模和影響面，積極穩(wěn)妥地推進(jìn)高中人工智能課程的建設(shè)。

（2） 課程管理

課程的有效管理有助于提高課程實(shí)施的質(zhì)量。上個(gè)世紀(jì)90年代以來，我國(guó)的中小學(xué)課程由原來的中央集權(quán)管理體制逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閲?guó)家、地方、學(xué)校的三級(jí)管理體制。國(guó)家負(fù)責(zé)課程的總體規(guī)劃，省級(jí)教育部門結(jié)合本地區(qū)實(shí)際制定課程計(jì)劃或?qū)嵤┓桨福鴮W(xué)校也將有權(quán)根據(jù)學(xué)校傳統(tǒng)或?qū)W生興趣開發(fā)適合本校的課程。目前人工智能課程雖然已被列入國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)，但在地方管理層面并未得到應(yīng)有的認(rèn)可。部分地區(qū)考慮到高考因素，直接將人工智能模塊排除在學(xué)生的選擇范圍之外，無疑成為阻礙該課程順利實(shí)施的一個(gè)重要原因。

目前我國(guó)高中了解熟悉人工智能教學(xué)內(nèi)容、方法的教師十分缺乏，相關(guān)教育主管部門需加強(qiáng)該課程的師資培養(yǎng)，邀請(qǐng)教材編寫人員和相關(guān)專家，積極開展各級(jí)培訓(xùn)、研討和交流活動(dòng)，以務(wù)實(shí)的態(tài)度來聽取學(xué)科教師的意見，為他們提供一些明確的、可操作的指導(dǎo)和建議。也可以開展優(yōu)秀教學(xué)案例的征集和評(píng)獎(jiǎng)，通過公開課的觀摩和點(diǎn)評(píng)活動(dòng)，或吸納中學(xué)教師參與有關(guān)課程改革和教學(xué)研究的課題，以此提高教師參與改革的積極性。此外，國(guó)內(nèi)高等師范院校信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)應(yīng)該對(duì)新課改作出及時(shí)的反應(yīng)，針對(duì)高中信息技術(shù)各選修模塊為師范生開設(shè)相關(guān)的課程，為課改的成功實(shí)施提供后備師資力量的支持。

（3） 課程教學(xué)

從已開展的人工智能課程教學(xué)或?qū)嶒?yàn)情況來看，主要的教學(xué)體會(huì)包括：教學(xué)對(duì)象選取時(shí)要有針對(duì)性，不宜硬性指定，應(yīng)結(jié)合學(xué)習(xí)者自己的興趣和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)供其自由選擇；由于課程的理論和技術(shù)的要求較高，不宜大量采用“講授法”進(jìn)行教學(xué)，應(yīng)設(shè)計(jì)一些有挑戰(zhàn)性的活動(dòng)供學(xué)生實(shí)踐；為保證教學(xué)進(jìn)度有序進(jìn)行，可通過課堂小測(cè)及時(shí)鞏固所學(xué)內(nèi)容；應(yīng)提供良好的網(wǎng)絡(luò)條件和計(jì)算機(jī)設(shè)備以支持課程教學(xué)和實(shí)踐的順利開展。

國(guó)外一些高校通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的手段與中學(xué)合作開展人工智能教學(xué)，加快了課程建設(shè)的步伐，并提高了教學(xué)質(zhì)量。大學(xué)負(fù)責(zé)教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)維護(hù)，主持與中小學(xué)的討論答疑，中學(xué)則負(fù)責(zé)課程教學(xué)的具體實(shí)施。文中個(gè)案也印證了這種做法的有效性：讓一些致力于高中人工智能課程研究的高校和部分條件較好的中學(xué)建立共同體，協(xié)作推動(dòng)課程的實(shí)施。一方面，高校研究人員能為中學(xué)提供教學(xué)指導(dǎo)建議、技術(shù)和資源的支持；另一方面，中學(xué)的教學(xué)實(shí)踐也為高校進(jìn)行課程教學(xué)研究提供了材料和依據(jù)。

（4） 課程評(píng)價(jià)

研究表明，評(píng)價(jià)目前已成為影響高中信息技術(shù)新課程實(shí)施的一個(gè)重要問題[8]。從本次課改的動(dòng)因來看，針對(duì)我國(guó)現(xiàn)行教育體制下的高考選拔制度在很多方面呈現(xiàn)的弊端，新課改力圖在一定程度上改變這一局面，努力使學(xué)習(xí)者能夠真正獲得全面的發(fā)展。但是，在目前情況下以高考為“指揮棒”的評(píng)價(jià)體系短期內(nèi)仍然無法發(fā)生質(zhì)的變化。高中新課改實(shí)施以來，部分省份相繼將信息技術(shù)課程納入了高考的范疇，以往信息技術(shù)課程不受重視的情況逐漸得到了一些改善。然而，高考是否解決信息技術(shù)課程評(píng)價(jià)問題的一劑良藥，進(jìn)而為人工智能課程的實(shí)施及其評(píng)價(jià)帶來新的希望，目前仍是值得懷疑和思考的問題。特別是當(dāng)前高考科目已經(jīng)較多，再增加科目無疑會(huì)加重學(xué)習(xí)者的負(fù)擔(dān)，且很容易回到應(yīng)試教育的老路上。

其次，雖然新課程標(biāo)準(zhǔn)中提供了關(guān)于課程評(píng)價(jià)的建議，但是其中的內(nèi)容仍然比較抽象，可操作性不夠。如在信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)建議中，提倡評(píng)價(jià)主體的多元化，關(guān)注學(xué)生的個(gè)別差異，綜合應(yīng)用多種過程性評(píng)價(jià)方式，適當(dāng)滲透表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的理念，等等。這些內(nèi)容從理念上來講都是很好的，但是如何在教學(xué)實(shí)踐中加以操作實(shí)施，對(duì)一線教師而言仍是不夠明確和難以把握的問題。而且，信息技術(shù)課程的每個(gè)模塊各有特色，然而課程標(biāo)準(zhǔn)并未就此提供專門的評(píng)價(jià)建議。因此，一套科學(xué)合理、適合人工智能課程的評(píng)價(jià)體系和方法仍需要教研人員在實(shí)踐中不斷摸索總結(jié)。

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第3篇

關(guān)鍵詞：高校；人工智能；倫理道德教育

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-9324（2019）41-0144-02

一、人工智能課程倫理考慮的基本內(nèi)涵

人工智能課程中進(jìn)行倫理考慮，是在人工智能課程中有針對(duì)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(nèi)容上，必須符合中國(guó)的人工智能發(fā)展態(tài)勢(shì)，更要受中國(guó)社會(huì)主義核心價(jià)值體系的引導(dǎo)。目前中國(guó)的人工智能課程，過度偏向于技術(shù)性。尤其是許多社會(huì)機(jī)構(gòu)提供的課程，更是偏向于功利性，目的在于讓學(xué)習(xí)課程的學(xué)習(xí)者快速獲得工作。因此，必須從源頭入手，對(duì)這些社會(huì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一定的約束和規(guī)范，對(duì)人工智能課程內(nèi)容進(jìn)行整體的架構(gòu)。

二、高校人工智能課程中倫理考慮的必要性

（一）我國(guó)對(duì)于科技工作者職業(yè)道德建設(shè)的要求

首先，科技工作者的職業(yè)道德建設(shè)是促進(jìn)社會(huì)治理體系現(xiàn)代化的必然要求。加強(qiáng)社會(huì)治理制度建設(shè)，一靠法治，二靠德治。中國(guó)正聚焦力量加強(qiáng)自主創(chuàng)新，科技是第一生產(chǎn)力。基于當(dāng)代中國(guó)語境下，科技工作者的職業(yè)道德建設(shè)就至關(guān)重要。科技工作者對(duì)自己的社會(huì)責(zé)任與倫理責(zé)任應(yīng)該有著充分的理解，在科研活動(dòng)中既要著眼于為社會(huì)提供科學(xué)技術(shù)上的新成果，同時(shí)也要強(qiáng)調(diào)在倫理道德建設(shè)中起到應(yīng)有的作用。

其次，從長(zhǎng)期看，科技工作者的職業(yè)道德建設(shè)利于國(guó)家科技的發(fā)展，利于促進(jìn)科技難題的解決。發(fā)展是連續(xù)和間斷的同一，科技發(fā)展不能一蹴而就。在面臨科技瓶頸問題時(shí)，就更要求科技工作者具有堅(jiān)韌不拔的品質(zhì)和無私奉獻(xiàn)的精神。這些精神都是進(jìn)行職業(yè)道德教育中的重要內(nèi)容，也是科技工作者承擔(dān)的社會(huì)角色中必不可少的特質(zhì)。

最后，高尚的職業(yè)道德是科技工作者奮進(jìn)的不竭動(dòng)力。一個(gè)科技工作者只有站在最廣大人民的立場(chǎng)上，奉獻(xiàn)自我才能成就事業(yè)。隨著全球化的發(fā)展，受西方“享樂主義”的負(fù)面影響，科技工作者只有更加堅(jiān)守自我、承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，才能具有不斷前進(jìn)的精神支柱。

（二）對(duì)解決人工智能倫理困境的源頭性作用

隨著人工智能應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛化，以及應(yīng)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(xué)中經(jīng)典的“電車難題”，在當(dāng)代科技發(fā)展中也出現(xiàn)了在人工智能領(lǐng)域的“無人車難題”。無人車產(chǎn)生事故的責(zé)任歸屬與分配就是目前很多學(xué)者在關(guān)注的倫理問題。人工智能的發(fā)展對(duì)當(dāng)前的法律規(guī)制，還有現(xiàn)存的人倫規(guī)范都產(chǎn)生了挑戰(zhàn)。人工智能的未來發(fā)展方向，在操作性上要避免技術(shù)鴻溝，在設(shè)計(jì)過程中要堅(jiān)持算法公開化、透明化，并且在出現(xiàn)數(shù)據(jù)漏洞時(shí)應(yīng)盡快地進(jìn)行自我修復(fù)。這對(duì)于科技工作者自身的素質(zhì)提出了很高的要求，不但要求科技工作者自身的知識(shí)素質(zhì)與知識(shí)能力過硬，而且要求科技工作者要嚴(yán)于律己，具有較高的思想道德素質(zhì)。要求科技工作者對(duì)于人工智能的發(fā)展保持理性的態(tài)度，堅(jiān)持為國(guó)為民。許多科幻電影和小說中都體現(xiàn)了未來人工智能發(fā)展到一定階段時(shí)，人與機(jī)器產(chǎn)生的情感迷思。作為科技工作者，在設(shè)計(jì)與調(diào)整過程中都應(yīng)保持情感中立，勇于承擔(dān)社會(huì)責(zé)任。目前我國(guó)正處于人工智能發(fā)展的初級(jí)階段，人工智能尚不能擁有自主意識(shí)，人工智能的行為責(zé)任必須要找到其背后的擁有自主意識(shí)的人。無論是現(xiàn)階段還是未來，作為人工智能產(chǎn)品開發(fā)者與設(shè)計(jì)者的科技工作者樹立正確的價(jià)值觀和承擔(dān)相應(yīng)的社會(huì)責(zé)任是十分必要的。科技工作者的知識(shí)層次與道德品質(zhì)在某種程度上說，是研發(fā)人工智能產(chǎn)品的起點(diǎn)。因此，對(duì)科技工作者的成長(zhǎng)過程中進(jìn)行持續(xù)的道德教育，使其樹立高尚的道德觀念，對(duì)于解決許多人工智能帶來的倫理困境都具有源頭性、基礎(chǔ)性的作用。

三、高校人工智能課程與倫理道德教育的結(jié)合方式探索

（一）高校人工智能課程資源的充分運(yùn)用與更新

從資源形態(tài)上看，實(shí)物化資源與虛擬化資源，線上資源與線下資源都應(yīng)充分運(yùn)用。隨著智能校園的普及，有基礎(chǔ)條件的地區(qū)與校園可以充分運(yùn)用好身邊的人工智能。人工智能課程是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，因此課程的內(nèi)容也不能僅停留在理論層面。除了對(duì)于學(xué)術(shù)資源的運(yùn)用，也應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)體的人工智能產(chǎn)品進(jìn)行學(xué)習(xí)。但因?yàn)槿斯ぶ悄艿陌l(fā)展程度還沒有普及化，人工智能機(jī)器人也遠(yuǎn)沒有達(dá)到觸手可及的程度。因此運(yùn)用新媒體技術(shù)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)的手段進(jìn)行在教學(xué)過程中的知行結(jié)合是可以嘗試的路徑。VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件教學(xué)中可以節(jié)約成本，便于人工智能課堂的普及化。在理論教學(xué)中，可以通過與虛擬機(jī)器人的交互增強(qiáng)趣味性。VR技術(shù)有3個(gè)最突出的特點(diǎn)：交互性、沉浸性和構(gòu)想性。課程設(shè)置者可以充分借助VR的沉浸性設(shè)置相應(yīng)的場(chǎng)景，讓課程學(xué)習(xí)者通過對(duì)特定道德場(chǎng)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(shí)的教學(xué)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(shí)態(tài)上看，人工智能課程資源必須隨著人工智能的發(fā)展而不斷更新。從現(xiàn)實(shí)角度來看，最初開設(shè)人工智能課程時(shí)，其教學(xué)目標(biāo)還是相對(duì)簡(jiǎn)單的——即培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性與知識(shí)能力。但隨著人工智能的普及應(yīng)用，產(chǎn)生了許多人工智能語境下的道德困境。從指導(dǎo)思想來看，我國(guó)逐步走向世界舞臺(tái)，隨著實(shí)力增強(qiáng)指導(dǎo)思想也是不斷變化的，新時(shí)代會(huì)提出新目標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興，課程內(nèi)容的豐富也是十分必要的。因此，人工智能課程若要符合時(shí)代需要，就需要不斷地更新課程資源。人工智能這一學(xué)科是具有學(xué)科交叉性的，與之相關(guān)各個(gè)領(lǐng)域的最新前沿問題都需要結(jié)合相應(yīng)的道德教育，只有這樣才能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。

（二）高校人工智能課程內(nèi)容的合理架構(gòu)

對(duì)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(guī)律。提出合理的教育目標(biāo)，用不同群體可以接受的方式方法才能達(dá)到最優(yōu)的教學(xué)效果。我國(guó)人工智能課程目前的課程架構(gòu)中，已經(jīng)有學(xué)者進(jìn)行了分年齡層次的研究。人工智能課程可以規(guī)劃為專業(yè)性逐漸增強(qiáng)的、從邊緣到中心的課程層級(jí)系統(tǒng)。對(duì)于高校本科生和研究生來說，人工智能課程設(shè)置內(nèi)容必須具有專業(yè)性。在上文的課程體系建構(gòu)中添加了藝術(shù)、文學(xué)、哲學(xué)等內(nèi)容，其中包含對(duì)于人工智能倫理學(xué)的思考與認(rèn)識(shí)。但在某種意義上這些青年的社會(huì)價(jià)值觀就代表了未來科技工作者的社會(huì)價(jià)值觀。因此在這一階段，人工智能課程的架構(gòu)與實(shí)施，國(guó)家應(yīng)加以引導(dǎo)和監(jiān)督。一方面需要建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的高校人工智能課程體系，另一方面在應(yīng)對(duì)課程具體內(nèi)容的落實(shí)方面給予一定程度的監(jiān)督。

（三）在高校人工智能課程教學(xué)過程中充分運(yùn)用案例

首先應(yīng)充分運(yùn)用學(xué)術(shù)案例，例如度量學(xué)習(xí)，在其基礎(chǔ)上的遷移學(xué)習(xí)，以及發(fā)表在《機(jī)器學(xué)習(xí)》、《數(shù)據(jù)挖掘》等頂級(jí)期刊上的論文。使課堂具有含金量，可以說這也是國(guó)家發(fā)展與關(guān)注的重點(diǎn)。通過學(xué)術(shù)性經(jīng)典案例的學(xué)習(xí)可以擁有不一樣的視角，通過歷史發(fā)展的角度去看人工智能技術(shù)的演變與發(fā)展。其次應(yīng)充分運(yùn)用具體案例。在人工智能課程中對(duì)于許多道德問題，不應(yīng)抽象地去討論，而應(yīng)該具體地去討論。也可以讓學(xué)生與AI系統(tǒng)進(jìn)行直接的問答，如：我們能保證它們穩(wěn)定可靠嗎？我們應(yīng)該如何去測(cè)試人工智能？人工智能課堂中既要包容學(xué)生多元化的答案，不壓抑創(chuàng)造性又要對(duì)于錯(cuò)誤的思想進(jìn)行思想轉(zhuǎn)化，這就需要教育者具體問題進(jìn)行具體分析了。

第4篇

[關(guān)鍵詞]人工智能 信息技術(shù) 智能教育

人工智能是多種學(xué)科相互滲透而發(fā)展起來的交叉性學(xué)科，其涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、數(shù)學(xué)、哲學(xué)和認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、控制論、不定性論、神經(jīng)生理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科。隨著科技的飛速發(fā)展和人工智能技術(shù)應(yīng)用的不斷擴(kuò)延，其涉及的學(xué)科領(lǐng)域?qū)⒂鷣碛啵押腿藗兊膶W(xué)習(xí)、生活息息相關(guān)，時(shí)代和社會(huì)需要此方面的大量人才。在高中信息技術(shù)課中開設(shè)人工智能初步模塊是十分必要的，本文擬從其發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題等幾個(gè)方面對(duì)我國(guó)高中信息課程中人工智能教育做一下探討。

一、高中開設(shè)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(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，己成為一門具有廣泛應(yīng)用的交叉學(xué)科和前沿學(xué)科。它研究如何用計(jì)算機(jī)模擬人腦所從事的推理、證明、識(shí)別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、規(guī)劃以及問題求解等思維活動(dòng)，來解決人類專家才能解決的復(fù)雜問題，例如咨詢、探測(cè)、診斷、策劃等。

（2）開設(shè)人工智能課程的意義

現(xiàn)實(shí)世界的問題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個(gè)層次：結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)化問題難以用確定的形式來描述，主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來求解；半結(jié)構(gòu)化問題則介于上述兩者之間。

將人工智能課程引入到我國(guó)現(xiàn)行的教育中，可以讓學(xué)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(yàn)、認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)的同時(shí)獲得對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題解決過程的了解，從而使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)解決問題方法的多樣性，培養(yǎng)學(xué)生的多種思維方式，更好的解決現(xiàn)實(shí)問題。

二、高中人工智能教育現(xiàn)狀及存在問題

目前，該學(xué)科的教育正處于摸索階段，由于中學(xué)信息技術(shù)師資水平、學(xué)校硬軟件設(shè)備等條件的制約，我國(guó)尚未在中學(xué)專門開設(shè)獨(dú)立的人工智能類課程，Internet上與人工智能教育相關(guān)的中文信息資源也十分貧乏，在教學(xué)環(huán)境上大致存在以下問題：

（一）教學(xué)條件參差不齊

開設(shè)好人工智能課程，就要求安排更多的實(shí)踐課程和活動(dòng)來增強(qiáng)課程的趣味性，讓廣大師生切實(shí)體會(huì)到人工智能對(duì)我們生活的影響。這些活動(dòng)大部分要求上機(jī)操作或利用網(wǎng)絡(luò)資源來學(xué)習(xí)交流，這就對(duì)教學(xué)條件提出了較高的要求，尤其是一些偏遠(yuǎn)農(nóng)村、條件相對(duì)落后的中學(xué)在開設(shè)人工智能課程上存在很大困難。

（1）對(duì)硬件性能的要求

人工智能課程中有較多的實(shí)踐課程需要老師和學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作。這就需要學(xué)校配備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)機(jī)房，若其性能較差，會(huì)延長(zhǎng)學(xué)生在線進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的時(shí)間，一旦遇到網(wǎng)絡(luò)堵塞，可能連網(wǎng)頁都打不開，這不僅浪費(fèi)了僅有的上課時(shí)間，而且大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）對(duì)軟件性能的要求

為了降低成本，學(xué)校可以利用互聯(lián)網(wǎng)上提供的免費(fèi)下載軟件和免費(fèi)在線教學(xué)網(wǎng)站等進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，可大大減少自研開發(fā)軟件和軟件維護(hù)的費(fèi)用。但一旦遇到網(wǎng)絡(luò)不通、網(wǎng)絡(luò)擁擠或在線網(wǎng)站停止服務(wù)等情況，將無法使用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行教學(xué)，可見，軟件的依賴性較強(qiáng)也存在很大的問題。

（二）對(duì)人工智能科學(xué)的認(rèn)識(shí)不足

（1）學(xué)生的認(rèn)識(shí)誤區(qū)

提及人工智能，給大多數(shù)學(xué)生的感覺是一門神秘、遙不可及的科學(xué)。很多學(xué)生認(rèn)為人工智能技術(shù)是很高深的科學(xué)，離我們現(xiàn)實(shí)生活有一定距離，研究和接觸這門科學(xué)是少數(shù)科學(xué)家的事情，從而對(duì)該科學(xué)的關(guān)注程度不高。其實(shí)，人工智能學(xué)科是一門漸漸成長(zhǎng)的科學(xué)，它將應(yīng)用在我們生活的方方面面。我們應(yīng)在教學(xué)中讓學(xué)生多去體驗(yàn)人工智能的魅力所在，吸引更多對(duì)該學(xué)科感興趣的人去研究和使用它。

（2）教師對(duì)人工智能學(xué)科開設(shè)存在偏見

一些從事該學(xué)科教學(xué)的教師沒有接觸過人工智能方面的知識(shí)，在接觸過后被其中深?yuàn)W難理解的知識(shí)所嚇倒，認(rèn)為即使開設(shè)了這門課程也不易被同學(xué)們所接受；而一些在大學(xué)接觸過人工智能課程的教師則認(rèn)為，其理論枯燥乏味，知識(shí)內(nèi)容艱深，不適合放在高中開設(shè)。

（三）一線教師經(jīng)驗(yàn)不足

在我國(guó)大學(xué)教育中，開展人工智能專業(yè)課程的大學(xué)為數(shù)不多，師范類院校更是少之又少。從事人工智能領(lǐng)域的專業(yè)人才輸出少，所以，缺乏具備一定知識(shí)結(jié)構(gòu)、有專業(yè)素養(yǎng)的教師來擔(dān)任高中信息技術(shù)課中人工智能課程的教育工作。絕大多數(shù)的一線教師并沒有接受過人工智能課程的專業(yè)培訓(xùn)，在授課內(nèi)容上的著重點(diǎn)掌握不好，教學(xué)目標(biāo)不夠明確；在授課形式上也沒有前人的經(jīng)驗(yàn)可尋，這就給一線教師帶來了極大的挑戰(zhàn)。

三、解決上述問題的幾點(diǎn)建議

（一）加強(qiáng)軟、硬件建設(shè)

在學(xué)校條件允許的條件下，應(yīng)加大硬件設(shè)施的投入，改善網(wǎng)絡(luò)傳遞信息的效率，同時(shí)加強(qiáng)軟件資源建設(shè)。鼓勵(lì)師生上網(wǎng)搜索更多適合AI教學(xué)的網(wǎng)站，教師應(yīng)整理出和AI相關(guān)的趣味小故事、電影、光盤等和教材相關(guān)的素材，以便更好的配合硬件教學(xué)。

（二）端正認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)支持

作為教師要樹立對(duì)高中人工智能選修課程的正確認(rèn)識(shí)。通過對(duì)課標(biāo)中規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容的深入了解和學(xué)習(xí)，克服對(duì)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(shù)及其應(yīng)用，明確在高中開設(shè)該課程的目的。同時(shí)，教師也不能因?yàn)樵撜n程的“選修”性質(zhì)，從而輕視該課程的作用。

作為學(xué)生不應(yīng)該僅僅看見這門課程的娛樂趣味性，應(yīng)把一些重要的技術(shù)理論知識(shí)重視起來，不能過分的放松自己而偏離了我們的教學(xué)目標(biāo)。家長(zhǎng)也應(yīng)該支持和贊同學(xué)生選擇該課程，不能應(yīng)認(rèn)識(shí)不到這門課程的作用、怕耽誤學(xué)生主干課的學(xué)習(xí)而反對(duì)學(xué)生積極參與。

校方領(lǐng)導(dǎo)也不應(yīng)條件限制就輕易放棄這門課程的開設(shè)，應(yīng)給予積極的配合。社會(huì)各界也應(yīng)加強(qiáng)輿論與正確引導(dǎo)，讓更多的人們認(rèn)識(shí)人工智能并予以肯定。

總之，人工智能是一門逐漸成長(zhǎng)的科學(xué)，開設(shè)好該課程需要廣大教育工作者和校方領(lǐng)導(dǎo)不斷努力，互相交流，共同克服困難。

參考文獻(xiàn)：

［1］張劍平.人工智能技術(shù)與“問題解決”［J］.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2003(10).

［2］段東輝.淺談信息技術(shù)課程中人工智能教育［J］.新鄉(xiāng)教育學(xué)院學(xué)報(bào)，第19卷第二期2006，6.

第5篇

關(guān)鍵詞：人工智能；電氣信息類；教學(xué)應(yīng)用

教師在電氣信息類專業(yè)教育教學(xué)中在運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行教學(xué)時(shí)，要對(duì)人工智能技術(shù)的含義和特點(diǎn)進(jìn)行深入的分析和研究，并且還要了解電氣信息類專業(yè)的育人目標(biāo)和教學(xué)要求，將人工智能和電氣信息類專業(yè)教學(xué)進(jìn)行有機(jī)的融合，為學(xué)生打造全新的教學(xué)課堂，從而使學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和學(xué)習(xí)能力能夠在人工智能的運(yùn)用下得到有效的提高，為學(xué)生后續(xù)的發(fā)展提供更多的可能性。

一、人工智能時(shí)代的概述

人工智能（ArtificialIntelligence，縮寫為AI）亦稱智械、機(jī)器智能，指由人制造出來的機(jī)器所表現(xiàn)出來的智能。通常人工智能是指通過普通計(jì)算機(jī)程序來呈現(xiàn)人類智能的技術(shù)。該詞也指出研究這樣的智能系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)，以及如何實(shí)現(xiàn)。人工智能于一般教材中的定義領(lǐng)域是“智能主體（intelligentagent）的研究與設(shè)計(jì)”，智能主體指一個(gè)可以觀察周遭環(huán)境并作出行動(dòng)以達(dá)致目標(biāo)的系統(tǒng)。約翰麥卡錫于1955年的定義是“制造智能機(jī)器的科學(xué)與工程”。安德里亞斯卡普蘭（AndreasKaplan）和邁克爾海恩萊因（MichaelHaenlein）將人工智能定義為“系統(tǒng)正確解釋外部數(shù)據(jù)，從這些數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，并利用這些知識(shí)通過靈活適應(yīng)實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)和任務(wù)的能力”。人工智能的研究是高度技術(shù)性和專業(yè)的，各分支領(lǐng)域都是深入且各不相通的，因而涉及范圍極廣。人工智能是研究使用計(jì)算機(jī)來模擬人的某些思維過程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等）的學(xué)科，主要包括計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的原理、制造類似于人腦智能的計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。人工智能是十分廣泛的科學(xué)，它由不同的領(lǐng)域組成，它是哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、數(shù)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、控制論、不定性論、仿生學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學(xué)科。在人工智能時(shí)代下進(jìn)行電氣信息類專業(yè)教育改革的過程中，需要對(duì)人工智能時(shí)代的含義和發(fā)展背景進(jìn)行深入的分析和研究，這樣才可以給電氣信息類專業(yè)教育改革指明一個(gè)正確的方向，保證后續(xù)工作的科學(xué)性和有效性。在2016年的世界經(jīng)濟(jì)報(bào)告中，人工智能被預(yù)測(cè)為第4次工業(yè)革命的主要技術(shù)代表，人工智能的發(fā)展將從宏觀到微觀的各個(gè)角度進(jìn)行相互的滲透以及融合，從而符合各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ谥悄芑夹g(shù)的新要求和新需求。在人工智能技術(shù)發(fā)展的過程中，產(chǎn)生了大量的新技術(shù)和新產(chǎn)品，也形成了新的產(chǎn)業(yè)核心的發(fā)展模式[1]。我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)在人工智能時(shí)代下發(fā)生了重大的變革，由于人工智能技術(shù)獨(dú)特的技術(shù)形式和技術(shù)模式，深刻地改變著人們的生活方式和生活模式。在一定程度上不僅可以推動(dòng)我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力的提高，還有助于推動(dòng)科學(xué)技術(shù)水平逐漸朝著智能化和數(shù)字化的方向而發(fā)展，從中可以看出人工智能技術(shù)的發(fā)展是時(shí)展的必然趨勢(shì)，并且發(fā)展前景是比較廣闊的。人工智能技術(shù)主要是指將多個(gè)學(xué)科技術(shù)進(jìn)行有效的整合，其中涵蓋了計(jì)算機(jī)學(xué)科、語言學(xué)科和心理學(xué)科，智能化特征是比較明顯的。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，由于融合了各種尖端的技術(shù)，能夠?qū)⒓夹g(shù)能力和技術(shù)思維進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，模仿人的工作行為和思維，在當(dāng)前時(shí)代下人工智能技術(shù)得到了蓬勃的發(fā)展，但是人工智能技術(shù)的發(fā)展也需要一定的時(shí)間和精力。首先，在實(shí)際用的過程中相關(guān)工作人員進(jìn)行了機(jī)器人的研發(fā)，機(jī)器人可以在復(fù)雜的環(huán)境中對(duì)信息進(jìn)行有效的替代和處理，模仿人類的思維進(jìn)行日常的工作。在后續(xù)工作的過程中，相關(guān)工作人員進(jìn)行了數(shù)據(jù)系統(tǒng)的開發(fā)，可以自動(dòng)化和智能化的對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理以及分析，在較短時(shí)間內(nèi)提取出有效的信息，完成整個(gè)工作流程[1]。隨著我國(guó)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，一些工作人員紛紛加強(qiáng)了對(duì)人工智能技術(shù)的研發(fā)力度和開發(fā)力度，不僅可以提高計(jì)算機(jī)的使用效果，還可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)日常運(yùn)行過程中所存在的故障。在當(dāng)前時(shí)代下人工智能技術(shù)的使用范圍在不斷的擴(kuò)展，并且人工智能技術(shù)的發(fā)展前景是非常廣闊的，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中發(fā)揮著獨(dú)特性的作用和決定性的重要影響的作用。

其次，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)和各行各業(yè)進(jìn)行了相互的滲透以及融合。在當(dāng)前電氣信息專業(yè)領(lǐng)域中人工智能技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，并在實(shí)際工作的過程中對(duì)原有的工作模式進(jìn)行了有效的改進(jìn)和創(chuàng)新。一些工作人員在實(shí)際工作的過程中構(gòu)建了自動(dòng)化的工作模式和工作平臺(tái)，將人工智能技術(shù)完美的融入電氣信息領(lǐng)域中，不僅為我國(guó)電氣信息領(lǐng)域指明了一個(gè)正確的方向，也在一定程度上提高了人工智能技術(shù)的水平。最后，人工智能技術(shù)的發(fā)展，在電氣信息領(lǐng)域中的影響是迅速擴(kuò)大的，人工智能的使用會(huì)對(duì)電氣信息行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生深刻的影響，甚至是革命性的變化。人工智能的應(yīng)用不僅僅停留于行業(yè)的技術(shù)層面，更加重要的是在人工智能時(shí)代下一些新的工作思維和發(fā)展理念。作為電氣信息類專業(yè)的工作人員在人工智能的時(shí)代下要提高自身的專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)水平，根據(jù)人工智能時(shí)代的特點(diǎn)以及發(fā)展方向，對(duì)原有的工作模式和工作理念進(jìn)行深入的改革以及創(chuàng)新，并且還要掌握有關(guān)人工智能方面的新技能，從而使得電氣信息類專業(yè)影響力能夠得到有效的提高。但是從側(cè)面來看人工智能技術(shù)的發(fā)展對(duì)于電氣信息類專業(yè)2本刊特稿科學(xué)咨詢/教育科研2021年第24期(總第745期)來說是把雙刃劍，給實(shí)際工作帶來了新的挑戰(zhàn)，一些工作人員不得不提高自身的專業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)素質(zhì)，掌握更多的人工智能技術(shù)。在當(dāng)前時(shí)代下這種影響和變革已經(jīng)被普遍認(rèn)可，因此使我國(guó)電氣信息類專業(yè)行業(yè)能夠得到良好的發(fā)展。高校要對(duì)電氣信息類專業(yè)教育進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母镆约皠?chuàng)新，根據(jù)當(dāng)前人工智能時(shí)代的發(fā)展方向和對(duì)人才的要求，對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力進(jìn)行良好的培育，從而使學(xué)生能夠充分的發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高電氣信息類專業(yè)的水平和質(zhì)量，再一次加深人工智能和電氣信息行業(yè)的融合力度。相關(guān)負(fù)責(zé)教師要加強(qiáng)對(duì)這一問題的理解，對(duì)原有人才培養(yǎng)模式和課程教育重點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母锖蛣?chuàng)新，根據(jù)人工智能時(shí)代和電氣信息領(lǐng)域融合的背景，提高課堂教學(xué)的科學(xué)性和針對(duì)性，從而使學(xué)生在畢業(yè)之后能夠獲得良好的發(fā)展。

二、人工智能對(duì)電氣信息類專業(yè)人才需求的影響分析

人工智能主要是利用計(jì)算機(jī)對(duì)人腦功能進(jìn)行模擬，具備一定程度的人類認(rèn)知和分析問題的能力，人工智能是人類所制造的智能化技術(shù)，也是機(jī)器智能化發(fā)展的主要載體。在人工智能發(fā)展的過程中，由于是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)分支，所以在人工智能研究的過程中，涉及有關(guān)語言識(shí)別和圖像識(shí)別方面的功能。在當(dāng)前時(shí)代下，人工智能所形成的熱點(diǎn)效應(yīng)是比較廣闊的，人工智能技術(shù)的應(yīng)用，使得各行各業(yè)朝著智能化的方向而發(fā)展，對(duì)于電氣信息類專業(yè)人才需求來說，也逐漸朝著智能化的方向而發(fā)展。電氣信息類的教學(xué)，主要是為了讓學(xué)生能夠在班級(jí)學(xué)習(xí)的過程中，將理論和實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和操作能力，實(shí)踐性是比較強(qiáng)的。在電氣信息類專業(yè)發(fā)展的過程中各種新興的技術(shù)被應(yīng)用其中，擴(kuò)展了電氣信息類專業(yè)的發(fā)展實(shí)力，并且人工智能和電氣信息類專業(yè)進(jìn)行了有機(jī)的融合和滲透。人們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)思維的影響下已經(jīng)形成了互聯(lián)網(wǎng)思維的發(fā)展理念，隨著人工智能技術(shù)的廣泛運(yùn)用再加上云技術(shù)和算法技術(shù)的普遍化，這又給電氣信息類專業(yè)的發(fā)展提供了重要的支撐。在相互融合的技術(shù)背景下，電氣信息類專業(yè)也即將進(jìn)入到人工智能發(fā)展的領(lǐng)域中[2]。因此對(duì)于電氣信息類專業(yè)行業(yè)的工作人員來說，要了解人工智能時(shí)代下先進(jìn)的信息技術(shù)，并且還要結(jié)合電氣信息類專業(yè)在人工智能背景下的新特點(diǎn)，樹立新的工作模式和工作理念，從而使得電氣信息類專業(yè)能夠在人工智能技術(shù)背景下得到廣泛的發(fā)展。對(duì)于人才需求方面，要求高校要對(duì)原有課堂教學(xué)模式和課程教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行深入的改革和創(chuàng)新，融入人工智能方面的內(nèi)容，對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)和專業(yè)能力進(jìn)行良好的培育，高校要正確地理解人工智能對(duì)電氣信息類專業(yè)教學(xué)的影響，從而使得電氣信息類專業(yè)能夠朝著生態(tài)化和持續(xù)性的方向而發(fā)展。

三、人工智能給電氣信息類專業(yè)提供的機(jī)遇

在人工智能技術(shù)中，所涵蓋的技術(shù)內(nèi)容相對(duì)來說是較為豐富的，這在一定程度上有助于提高電氣信息類專業(yè)的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。從中可以看出在當(dāng)前時(shí)代下的電氣信息類專業(yè)教育教學(xué)中，教師要充分地把握人工智能技術(shù)所帶來的機(jī)遇，從而提高課堂教學(xué)的效果和質(zhì)量。在人工智能技術(shù)中包含著語言識(shí)別技術(shù)和圖像辨認(rèn)技術(shù)，也可以對(duì)一些語言進(jìn)行有效的處理和研究。在課堂教學(xué)的過程中，教師要充分的發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生了解當(dāng)前電氣信息領(lǐng)域的發(fā)展方向和主要的發(fā)展特點(diǎn)[3]。由于電氣信息類專業(yè)所涵蓋的內(nèi)容是相對(duì)來說較為復(fù)雜的，學(xué)生在日常學(xué)習(xí)的過程中，需要進(jìn)行多個(gè)學(xué)科知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，這給學(xué)生日常學(xué)習(xí)和教師的課堂教學(xué)帶來了諸多的挑戰(zhàn)，教師要結(jié)合課程教學(xué)的內(nèi)容，對(duì)課堂教學(xué)模式和流程進(jìn)行精心的安排。在實(shí)際工作過程中，要以計(jì)算機(jī)作為主要的輔助手段兼容，并且充分利用其他專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)來開展日常的教學(xué)。在課堂教學(xué)過程中，教師要充分的利用人工智能技術(shù)，對(duì)原有課堂教學(xué)模式進(jìn)行深入的改革以及研究，并且結(jié)合新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的這一大背景，對(duì)原有課程教育模式進(jìn)行創(chuàng)新和調(diào)整，從而給學(xué)生提供更加廣闊的發(fā)展空間。首先，在實(shí)際工作的過程中，人工智能技術(shù)重新構(gòu)造了電氣信息專業(yè)的課程，由于電氣信息類的實(shí)用性是比較強(qiáng)的，在人工智能的技術(shù)下能夠取得不一樣的教學(xué)效果。將語言識(shí)別技術(shù)和圖像辨認(rèn)技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，教師可以充分發(fā)揮這些專業(yè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高課堂教學(xué)的效果。另外在課堂教學(xué)情景中，教師可以利用人工智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)，并且為學(xué)生打造智能化的工廠開展虛擬實(shí)驗(yàn)室，從而對(duì)學(xué)生的專業(yè)能力和操作水平進(jìn)行良好的培育。其次，在電氣信息類專業(yè)教學(xué)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)鹘y(tǒng)課程教育模式進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。在以往課程教學(xué)中，由于電氣信息類專業(yè)所涉及的知識(shí)學(xué)科是相對(duì)來說較為豐富的，這給教師的日常教學(xué)帶來了諸多的問題。比如在實(shí)際教學(xué)的過程中很難實(shí)現(xiàn)課程的有效統(tǒng)一，也無法為學(xué)生打造標(biāo)準(zhǔn)化的課程教育體系，在進(jìn)行個(gè)性化和獨(dú)特性課程教學(xué)方面的力度還是不足的，甚至也沒有完善的教育體系進(jìn)行主要的支撐，這給實(shí)際的教學(xué)工作帶來了諸多的問題。隨著人工智能技術(shù)的應(yīng)用，在課程教育的過程中，教師可以充分的發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行有效的總結(jié)和收集。從而為學(xué)生打造個(gè)性化的教學(xué)課堂，并且運(yùn)用人工智能技術(shù)，還可以對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求進(jìn)行分析和研究，提高課堂教學(xué)的針對(duì)性，從而使學(xué)生可以更加積極地進(jìn)行知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)快樂學(xué)習(xí)的效果[4]。在專業(yè)教育中教師要充分的發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高人工智能技術(shù)的應(yīng)用性效果，對(duì)學(xué)生的知識(shí)需求進(jìn)行深入的挖掘以及研究，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量能夠得到有效的提高。與此同時(shí)，在課程教育的過程中，教師還可以進(jìn)行課堂情景的構(gòu)建，通過網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)為學(xué)生再現(xiàn)一些生活中的真實(shí)案例，為學(xué)生全面素質(zhì)的提高奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、人工智能技術(shù)在電氣信息類專業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用路徑

（一）轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)目標(biāo)在人工智能時(shí)代下的電氣信息類專業(yè)教育中，由于原有的教育重點(diǎn)和人才培養(yǎng)模式已經(jīng)無法順應(yīng)人工智能時(shí)代的發(fā)展特點(diǎn)和對(duì)人才的需求了，所以在實(shí)際工作的過程中，要對(duì)電氣信息類專業(yè)教育進(jìn)行有效的改革，幫助學(xué)生在畢業(yè)之后能夠獲得穩(wěn)定的發(fā)展。首先，在對(duì)電氣信息類專業(yè)教育進(jìn)行改革時(shí)，要轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)的目標(biāo)，這主要是由于人工智能技術(shù)在電氣信息類專業(yè)行業(yè)中的運(yùn)用對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)都產(chǎn)生了非常深刻的影響，并且電氣信息類專業(yè)對(duì)于人才的需求發(fā)生了很大的變化。比如，對(duì)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)和專業(yè)技能方面都和傳統(tǒng)發(fā)現(xiàn)模式有所不同，在電氣信息處理的過程中提出了諸多的要求。相關(guān)電氣信息類專業(yè)從業(yè)者不僅要具備完善的理論知識(shí)，還要具備創(chuàng)新性的思維能力，能夠面對(duì)當(dāng)前變化多端的人工智能時(shí)代，具備新的技術(shù)和新的思維，靈活地運(yùn)用在實(shí)際工作中所存在的問題。因此對(duì)于電氣信息類專業(yè)教育來說，要對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)良好的變革。其次，電氣信息類專業(yè)要著眼于當(dāng)前國(guó)際發(fā)展方向和新業(yè)務(wù)的特征，了解有關(guān)業(yè)態(tài)產(chǎn)品和專業(yè)能力方面的內(nèi)容。從這些問題入手提出正確的人才培養(yǎng)目標(biāo)，并且對(duì)原有課程教學(xué)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，從而促進(jìn)學(xué)生能夠在課堂學(xué)習(xí)的過程中加深對(duì)人工智能技術(shù)的了解，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

（二）升級(jí)人才培養(yǎng)模式在人工智能背景下對(duì)電氣信息類專業(yè)教育進(jìn)行改革時(shí)，要在原有育人模式的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有效的升級(jí)，改變傳統(tǒng)的課程教學(xué)設(shè)置。當(dāng)前大部分電氣信息類專業(yè)院校還是采用之前偏理論的課程來對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)內(nèi)容的講授，雖然這些理論知識(shí)是學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)期間必須要掌握的內(nèi)容，但是假如仍然向?qū)W生講述這些課程的話，也沒有將理論和實(shí)踐進(jìn)行相互的結(jié)合，使得學(xué)生無法在人工智能時(shí)代下得到良好的發(fā)展，因此相關(guān)負(fù)責(zé)教師在實(shí)際教育工作中要對(duì)原有人才培養(yǎng)模式進(jìn)行轉(zhuǎn)型和升級(jí)。電氣信息類專業(yè)教師要根據(jù)當(dāng)前電氣信息行業(yè)的發(fā)展和對(duì)人才的要求，對(duì)課程教育內(nèi)容進(jìn)行重新的調(diào)整。首先，在實(shí)際教育的過程中要向?qū)W生全面地展示先進(jìn)的人工智能技術(shù)，技術(shù)是推進(jìn)電氣信息專業(yè)前進(jìn)的動(dòng)力之一。但是在原有的電氣信息類專業(yè)教育中，教育技術(shù)的實(shí)施和教學(xué)并沒有受到相關(guān)負(fù)責(zé)教師的重視，教師在班級(jí)教學(xué)的過程中，也沒有為學(xué)生融入當(dāng)前先進(jìn)的人工智能技術(shù)和運(yùn)用案例，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。在人工智能時(shí)代下，人機(jī)協(xié)作是當(dāng)前主要的工作模式和發(fā)展模式，因此對(duì)于電氣信息類專業(yè)教育來說，要對(duì)人才培養(yǎng)課程結(jié)構(gòu)和課程重點(diǎn)進(jìn)行有效的調(diào)整和創(chuàng)新。教師在教學(xué)中不僅要加入有關(guān)以往課程的教育內(nèi)容，還要對(duì)課程進(jìn)行有效的擴(kuò)展，融入新媒體和人工智能技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的課程。比如教師可以立足于教材中的內(nèi)容，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)多樣化的實(shí)訓(xùn)活動(dòng)和實(shí)踐操作平臺(tái)，在學(xué)生實(shí)踐的過程中要融入先進(jìn)的人工智能技術(shù)，這些教學(xué)模式的運(yùn)用不僅可以讓學(xué)生了解人工智能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，還可以多方位的鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐應(yīng)用能力。所以相關(guān)高校要適當(dāng)?shù)慕梃b這一教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提高課程教學(xué)的針對(duì)性。其次，在育人模式中還要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和操作能力的培養(yǎng)，在人工智能背景下，電氣信息的發(fā)展模式和主要的發(fā)展方向都發(fā)生了一定的改變。在當(dāng)前電氣信息領(lǐng)域發(fā)展的過程中，為了使自身能夠在人工智能背景下得到有效的發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新和創(chuàng)意的人才，并且要求這部分人才能夠掌握先進(jìn)的人工智能技術(shù)，根據(jù)電氣信息發(fā)展的實(shí)際需求和人們對(duì)電氣信息的要求，從而生產(chǎn)出個(gè)性化和特色化的產(chǎn)品。在育人模式升級(jí)中，教師要將專業(yè)和特色進(jìn)行有機(jī)的融合，構(gòu)建新的教育思路，過硬的專業(yè)素質(zhì)才是人才升級(jí)的重要基礎(chǔ)。在人工智能時(shí)代下，信息的來源和途徑逐漸朝著多樣化的方向發(fā)展，在這些繁雜的信息中既有重要的信息也有多余的信息，所以要使學(xué)生能夠?qū)@些信息進(jìn)行有效的辨別。高校在制定人才培養(yǎng)模式中，要專業(yè)性的鍛煉學(xué)生的工作能力和專業(yè)素質(zhì)，從而使學(xué)生能夠在這些大量的信息中提取有用的信息，提高電氣信息類專業(yè)的有效性。

（三）引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆谌斯ぶ悄鼙尘跋聦?duì)院校電氣信息類專業(yè)進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師要在保留原有學(xué)習(xí)項(xiàng)目的同時(shí)，立足于學(xué)生當(dāng)前的理解能力，開發(fā)新的教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)中教師要求學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立性的思考，并且教師還要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)思路進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)以及啟發(fā)，使學(xué)生可以運(yùn)用課堂中所學(xué)到的知識(shí)內(nèi)容靈活的解決實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中所存在的問題。教師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用不同的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行大膽的設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證。教師在班級(jí)教學(xué)的過程中，可以為學(xué)生引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)模式任務(wù)，驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)模式主要是以學(xué)生為中心，教師要立足于教材中的內(nèi)容和課堂教學(xué)的目標(biāo)為學(xué)生布置相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)綜合性的學(xué)習(xí)效果。在為學(xué)生布置學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，要融入當(dāng)前先進(jìn)的人工智能技術(shù)，讓學(xué)生充分的發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來完成教師所布置的任務(wù)。教師要在任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)模式中增加一些設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型的學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生直接深入到實(shí)踐學(xué)習(xí)中進(jìn)行方案的設(shè)定以及驗(yàn)證，并且對(duì)最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多方位的分析以及討論。在班級(jí)教學(xué)的過程中，教師要讓學(xué)生圍繞著一個(gè)教學(xué)目標(biāo)來開展日常的學(xué)習(xí)，并且學(xué)生在學(xué)習(xí)和驗(yàn)證的過程中，教師還要加強(qiáng)和學(xué)生之間的互動(dòng)和交流，從而對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方向和實(shí)驗(yàn)思路進(jìn)行有效的引導(dǎo)，使學(xué)生可以在強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行自主性的探索以及學(xué)習(xí)，并且也可以在班級(jí)中形成良好的互動(dòng)。

（四）利用人工智能技術(shù)進(jìn)行輔的教學(xué)在電氣信息類專業(yè)教學(xué)課堂中，教師在利用人工智能技術(shù)進(jìn)行教學(xué)時(shí)，要在原有課程的基礎(chǔ)上充分地發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)實(shí)際教學(xué)起到一個(gè)良好的輔助作用。比如，在實(shí)際教學(xué)的過程中，教師需要將理論知識(shí)和學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)進(jìn)行相互的結(jié)合，提高課堂教學(xué)的真實(shí)性和有效性，在課程內(nèi)容中要圍繞著各種企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目來讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，教師要利用人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為學(xué)生展現(xiàn)真實(shí)的一線工作現(xiàn)場(chǎng)，讓學(xué)生全面的感受工作的環(huán)境，不僅有助于提高課堂教學(xué)的效果，還可以讓一些抽象的理論知識(shí)變得生動(dòng)和直觀，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提高。

（五）在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用在電氣設(shè)備故障診斷中，人工智能技術(shù)中的模糊理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用比較廣泛。以前我們常常面臨的問題是，當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)問題或故障時(shí)，總是表現(xiàn)出比較復(fù)雜的癥狀，采用傳統(tǒng)處理手法難以對(duì)問題做出準(zhǔn)確判斷和查找，人工智能技術(shù)則很好地解決了上述問題。比如發(fā)電機(jī)的設(shè)備故障具有非線性、不確定和復(fù)雜性的特征，傳統(tǒng)論斷方法準(zhǔn)確率非常低，而通過人工智能技術(shù)中模糊理論和專家系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，能大大提高故障論斷的準(zhǔn)確率。

第6篇

【關(guān)鍵詞】大規(guī)模開放在線課程；人工智能課程；翻轉(zhuǎn)教學(xué)法

0 引言

近年社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才能力的要求越來越高，而學(xué)生所學(xué)與實(shí)際需求存在不少差距，高校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)因而遭遇詬病。依托信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程（massive online open course，MOOC）較好貫徹了以學(xué)為中心的理念，其翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式與靈活有效的交互極大提升了學(xué)習(xí)興趣[1]。搭建MOOC平臺(tái)的計(jì)算機(jī)技術(shù)既是技術(shù)基礎(chǔ)，也是熱門MOOC課程。在此浪潮下傳統(tǒng)高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)首當(dāng)其沖受到?jīng)_擊，遇到前所未有的挑戰(zhàn)。縱觀國(guó)際三大MOOC巨頭的課程建設(shè)均始于計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程，同時(shí)也是所占比例較大的課程系列，其中人工智能（Artificial Intelligence，AI）課程在Coursera、Udacity[1]兩個(gè)平臺(tái)上均是最早開設(shè)的課程之一。采用何種教學(xué)模式更適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的需求呢？這是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵問題。

1 人工智能課程的課堂教學(xué)困境

人工智能是研究模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用的前沿交叉學(xué)科，涉及面廣、研究性強(qiáng)，還不斷產(chǎn)生新的理論和方法。課程難度大理論強(qiáng)實(shí)踐難，也是公認(rèn)難講的課程之一，該課程具有如下特點(diǎn)：

1.1 先導(dǎo)課多，知識(shí)抽象，涉及面廣，更新快

前期知識(shí)包括：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學(xué)、程序設(shè)計(jì)、圖像處理等。如果前期知識(shí)不扎實(shí)，很難理解內(nèi)容并融會(huì)貫通。傳統(tǒng)內(nèi)容包括：知識(shí)表示和推理、搜索策略、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)、遺傳算法等，涉及大量抽象理論和復(fù)雜算法。教材普遍特點(diǎn)是：內(nèi)容滯后，枯燥深?yuàn)W的理論和解決現(xiàn)實(shí)問題的實(shí)踐聯(lián)系不緊密。

1.2 研究性強(qiáng)

該領(lǐng)域很多內(nèi)容仍是科研熱點(diǎn)，并不斷涌現(xiàn)出新的研究方向、新內(nèi)容、新方法、新技術(shù)和新應(yīng)用。

1.3 教學(xué)方式單調(diào)

技術(shù)和管理的局限也制約了教學(xué)方式，教學(xué)方式基本以教為中心，停留在講授、問答等簡(jiǎn)單互動(dòng)上，教學(xué)方法單一。很少能提供學(xué)生自學(xué)、討論、合作和實(shí)踐的一整套互動(dòng)實(shí)踐機(jī)會(huì)，難以真正體現(xiàn)以學(xué)為中心的理念。

1.4 學(xué)生缺乏興趣

一方面，課程本身特點(diǎn)使得課程容易陷入枯燥的紙上談兵的尷尬。另一方面，即將畢業(yè)的高年級(jí)本科生對(duì)未來規(guī)劃明確，抽象的人工智能課程無論從職業(yè)發(fā)展還是繼續(xù)深造對(duì)學(xué)生并沒有立竿見影的效果，進(jìn)一步拉低興趣。此外，教材滯后，教學(xué)方法單一等也會(huì)影響興趣。

如火如荼發(fā)展的MOOC的課程，尤其Udacity的課程設(shè)計(jì)之初就立足于解決實(shí)際問題的導(dǎo)向，做法上的獨(dú)特之處成功吸引了大批學(xué)生。課堂教學(xué)中借鑒在MOOC上被證明有效的教學(xué)模式和方法，不啻為一種嘗試，以期擺脫教學(xué)困境，提高學(xué)習(xí)興趣，最終提升教學(xué)質(zhì)量。

2 MOOC的教學(xué)模式

MOOC的教學(xué)模式分為三種：cMOOC、xMOOC 和 tMOOC[2]。早期的cMOOC的教學(xué)模式特點(diǎn)是學(xué)習(xí)者完全做主，但復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)產(chǎn)生龐大而混雜的知識(shí)網(wǎng)，缺乏識(shí)別主次和歸納總結(jié)能力學(xué)生常因信息過載陷入茫然無措的境地。2011年Udacity 創(chuàng)始人之一在網(wǎng)上開設(shè)的“人工智能導(dǎo)論”課程改變了表現(xiàn)風(fēng)格，把互聯(lián)網(wǎng)作為教學(xué)媒體的呈現(xiàn)潛力發(fā)揮到極致，按知識(shí)點(diǎn)分割內(nèi)容成短小視頻，其間插入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)問題的解決，突出了Udacity有別于傳統(tǒng)教育機(jī)構(gòu)及其先行者的地方：注重發(fā)現(xiàn)并解決問題。這就是xMOOC的教學(xué)模式，沿襲并創(chuàng)新了熟悉的學(xué)習(xí)風(fēng)格，使得MOOC如魚得水漸漸發(fā)展壯大。隨著MOOC逐步成熟，為了適合具有專業(yè)基礎(chǔ)的職業(yè)技能培訓(xùn)，發(fā)展培養(yǎng)針對(duì)具體任務(wù)的探究學(xué)習(xí)教學(xué)模式，即tMOOC模式，這是Udacity網(wǎng)站課程的另一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。表1顯示了MOOC的三種模式的對(duì)比。

以Udacity的人工智能導(dǎo)論課程為例，只要高中畢業(yè)具有概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)的學(xué)生就可以學(xué)習(xí)，該課程適合入門，但難度較低，內(nèi)容較少。清華大學(xué)的馬少平編寫的人工智能教材是很多大學(xué)，包括我院人工智能課程的教材，清華大學(xué)的人工智能課程經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)形成了一個(gè)系列教學(xué)資源庫，包括教材、課程視頻、教學(xué)課件、作業(yè)及答案和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。根據(jù)Udacity網(wǎng)站的人工智能導(dǎo)論課程的展示，表2從幾方面對(duì)比了Udacity人工智能課程與清華大學(xué)馬少平版的人工智能課程情況：

從表2可以發(fā)現(xiàn)Udacity的人工智能視頻采用了按知識(shí)塊分割成短小視頻，在期間和完畢之后都準(zhǔn)備了測(cè)試，細(xì)節(jié)上體現(xiàn)了以學(xué)為主的理念。縱觀類似人工智能的國(guó)家精品課程[3]，學(xué)習(xí)資源多為文本類，重用難，對(duì)教學(xué)重難點(diǎn)沒有拓展和轉(zhuǎn)化。這種以內(nèi)容共享為中心的呈現(xiàn)模式，缺乏與學(xué)習(xí)者充分交互，難以體現(xiàn)以學(xué)為中心的教學(xué)理念。

在MOOC的教學(xué)設(shè)計(jì)中，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者極大熱情的是翻轉(zhuǎn)課堂，在學(xué)習(xí)環(huán)境中引入了自主協(xié)作[4-5]，在交流機(jī)制中融入了多元互動(dòng)，給學(xué)習(xí)者帶來積極、主動(dòng)、高效的學(xué)習(xí)，翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂的區(qū)別如表3所示：

3 MOOC的教學(xué)模式對(duì)人工智能課堂教學(xué)的啟示

3.1 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與調(diào)整

MOOC的教學(xué)通過把理論抽象的知識(shí)點(diǎn)分割成小段錄制的微課視頻，時(shí)長(zhǎng)不超過15分鐘，內(nèi)容銜接處具有一定交互性，講解形象化，提供給學(xué)生反復(fù)觀看，這種用技術(shù)處理分解知識(shí)點(diǎn)和把難點(diǎn)從抽象變成具象的過程降低了理解難度。

課堂教學(xué)也可以通過分而治之的方式對(duì)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化調(diào)整。人工智能涉及內(nèi)容與范圍多而雜，作為入門課程并不要面面俱到，根據(jù)學(xué)生層次，可以區(qū)分重點(diǎn)掌握和一般介紹的內(nèi)容，以點(diǎn)帶面鋪開，因此，根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，把成熟的基礎(chǔ)理論和這些理論的實(shí)際應(yīng)用整合，輔以其他新技術(shù)的穿插介紹，主要分三塊：

①人工智能的概念和發(fā)展，熟悉人工智能的研究和應(yīng)用領(lǐng)域；

②人工智能的基本技術(shù)，包括知識(shí)表示，邏輯推理、搜索策略、模糊理論等；

③涉及現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，如：機(jī)器學(xué)習(xí)，模式識(shí)別，自然語言理解，智能控制等。

為了反映人工智能領(lǐng)域最新進(jìn)展，教師還可以收集學(xué)生感興趣的最新成果專題信息，及時(shí)更新、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，通過與實(shí)際更緊密的融合接軌，對(duì)課堂上沒時(shí)間介紹而又較熱點(diǎn)的新知識(shí)，通過提供方向和資料解決，注重提高興趣的同時(shí)，也展示出課程學(xué)科特點(diǎn)、主流技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)。

3.2 緊密結(jié)合實(shí)際

Udacity的開設(shè)之初的目的就是學(xué)習(xí)為了解決現(xiàn)實(shí)問題，其人工智能課程設(shè)計(jì)也不例外，包含有實(shí)際遇到問題的解決，這種立竿見影的好處就是極大激發(fā)了興趣。

考慮到高年級(jí)學(xué)生對(duì)解決實(shí)際問題技術(shù)的興趣遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于技術(shù)理論等細(xì)節(jié)，不想花太多時(shí)間去理解復(fù)雜而難以看到實(shí)踐效果的理論上，更想通過實(shí)際體驗(yàn)解決問題增強(qiáng)成就感。教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)尤其緊密結(jié)合實(shí)際運(yùn)用。

傳統(tǒng)人工智能講授通過實(shí)例解答或推證式講述理論，如知識(shí)表示和搜索推理技術(shù)，該部分理論強(qiáng)，應(yīng)用實(shí)例少，往往學(xué)生感覺枯燥乏味，教師也感覺晦澀抽象，學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容基本靠死記方法和步驟，這種僵化的教與學(xué)影響了教學(xué)效果。

因此，設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)尤其注重內(nèi)容的實(shí)用性。除了講授至今仍沿用和有效的基本原理和方法外，引入近年發(fā)展起來的方法和技術(shù)，如智能算法等，對(duì)這些內(nèi)容重點(diǎn)在技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)上，強(qiáng)調(diào)與實(shí)際的融合貫通。教學(xué)過程中加入與課程內(nèi)容對(duì)應(yīng)又可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的試用內(nèi)容。如模式識(shí)別應(yīng)用于手寫數(shù)字識(shí)別，通過仿真軟件模擬實(shí)現(xiàn)算法，獲得立竿見影的效果體驗(yàn)，加深對(duì)算法的認(rèn)識(shí)，引起學(xué)生濃厚的興趣。同時(shí)也對(duì)某些很有發(fā)展前景的技術(shù)興趣導(dǎo)入，如目前人工智能研究側(cè)重人類理性邏輯功能的模擬，而如果把情感智能考慮進(jìn)去，才更有人性化的智能決策。這就是經(jīng)過了將近20年發(fā)展的情感計(jì)算，隨著可穿戴技術(shù)漸漸滲透進(jìn)生活，引起更多關(guān)注，這些接地氣的內(nèi)容提升了興趣。

3.3 實(shí)踐能力的培養(yǎng)

Udacity 創(chuàng)始人史蒂芬斯博士的說過，“即使是最好的大學(xué)，其計(jì)算機(jī)課程所傳授的技能也是浮于理論的”。學(xué)習(xí)的目的是為了解決實(shí)際問題，帶著問題學(xué)習(xí)和思考，有利于主動(dòng)學(xué)習(xí)的激發(fā)。這些方面，可以參考Udacity人工智能課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容修正。強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是為了解決實(shí)際問題服務(wù)的目標(biāo)。

3.4 教學(xué)模式及教學(xué)方法的變化

3.4.1 實(shí)例教學(xué)法

人工智能內(nèi)容的抽象性決定了知識(shí)點(diǎn)的難度，Udacity人工智能課程教學(xué)中盡量把難懂的知識(shí)點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)實(shí)中有趣實(shí)例，通過感性體驗(yàn)提高理性理解，讓學(xué)生容易接受。筆者進(jìn)行了一些化難為易的嘗試：如利用漢諾塔問題講解狀態(tài)空間的知識(shí)表示，通過野人過河的游戲程序步步領(lǐng)會(huì)理論精髓；結(jié)合下棋軟件體驗(yàn)?zāi)M人腦思考的計(jì)算機(jī)博弈的極大極小搜索思路，這些實(shí)例教學(xué)激起了興趣，擴(kuò)展了學(xué)生思路，拓寬了視野。

3.4.2 翻轉(zhuǎn)教學(xué)法

整門課程錄制課程小視頻還有一定難度，作為嘗試，選擇少量知識(shí)點(diǎn)錄制視頻進(jìn)行翻轉(zhuǎn)教學(xué)。如抽象的理論部分，借鑒網(wǎng)上已有視頻資源融入教學(xué)過程，分解知識(shí)點(diǎn)破解難點(diǎn)，形象化與短時(shí)間的重復(fù)講解，增加學(xué)生對(duì)抽象內(nèi)容的理解，期間穿插核查對(duì)理解內(nèi)容的核查，并留出思考時(shí)間，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。

3.4.3 交互環(huán)境的營(yíng)造，輔助教學(xué)過程完善

1）基于聯(lián)通主義的學(xué)習(xí)交互[6-7]

在MOOC課程中，提供在線交流論壇，學(xué)習(xí)者建立課程組，學(xué)習(xí)組等方式交流，這種教與學(xué)、學(xué)與學(xué)的交互不但是網(wǎng)狀進(jìn)行的，而且是即時(shí)的。學(xué)生將互動(dòng)產(chǎn)生的內(nèi)容作為學(xué)習(xí)的中心，通過學(xué)習(xí)者不同認(rèn)識(shí)的交互，建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，拓寬了視野，更有利于問題的有效解決。這種互動(dòng)交流分成三種形式：

①教師對(duì)統(tǒng)一回答提問集中且意義較大的疑難問題；

②學(xué)習(xí)者分享學(xué)習(xí)感悟；

③學(xué)生間交流帶來不同認(rèn)知的碰撞。

以上三種情況的互動(dòng)在課堂教學(xué)中也可以運(yùn)用于課堂教學(xué)：及時(shí)分析整理共同問題，集中回復(fù)；課堂教學(xué)的互動(dòng)除了課堂上及時(shí)了解學(xué)生反饋的互動(dòng)，還有對(duì)解決問題的互動(dòng)。課下互動(dòng)可以利用學(xué)者網(wǎng)建立課程組，提供了較好的師生交流形式與效果，同時(shí)利用學(xué)習(xí)組在小組中分享互助，小組成員的交流引起認(rèn)知碰撞，這種實(shí)際參與的體驗(yàn)加深了理解，并鞏固學(xué)到內(nèi)容，這些資料的逐漸積累還可以復(fù)用。

2）基于行為主義的學(xué)習(xí)反饋[8]

MOOC 遵循了程序教學(xué)的一般原則，尤其注重學(xué)生反饋，像游戲一樣關(guān)卡設(shè)置讓整個(gè)過程充滿挑戰(zhàn)性，一些機(jī)器評(píng)分實(shí)現(xiàn)了及時(shí)學(xué)習(xí)反饋，擺脫了單向提供課程資源的弊端。課堂教學(xué)可以借鑒這種借助技術(shù)手段互動(dòng)了解學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，促使有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生。

4 教學(xué)改革的實(shí)施

利用以上措施在《人工智能》課程的教學(xué)中實(shí)踐，通過在xMOOC教學(xué)模式中部分適當(dāng)內(nèi)容引入翻轉(zhuǎn)教學(xué)法與利用學(xué)者網(wǎng)的課程交互，探索提高興趣，促進(jìn)理論與實(shí)踐的融合，促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生，提高學(xué)生實(shí)踐能力的途徑。通過觀察，調(diào)查與訪談等方式，了解學(xué)生在該教學(xué)模式中興趣與能力改善狀況，同時(shí)研究教師教學(xué)法轉(zhuǎn)變與教學(xué)水平變化的關(guān)系，根據(jù)追蹤研究效果，發(fā)現(xiàn)這種改善調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了教學(xué)效果。實(shí)踐中通過建立實(shí)驗(yàn)組（班）與對(duì)照組（班）、評(píng)價(jià)教學(xué)模式和教學(xué)效果等因素，不斷總結(jié)、修正和完善，期望建立適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)與環(huán)境的有效的該課程的教學(xué)模式與教學(xué)方法。

5 結(jié)束語

筆者結(jié)合人工智能課程的教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)本科高年級(jí)的教學(xué)特點(diǎn)和人工智能課程學(xué)科特點(diǎn)，提出在設(shè)計(jì)人工智能教學(xué)時(shí)，通過MOOC的教學(xué)模式和教學(xué)方法完善課堂教學(xué)，注重內(nèi)容的實(shí)用性和新穎性，適當(dāng)穿插新方向的內(nèi)容，目標(biāo)是將難學(xué)、枯燥、難理解的問題，變得易學(xué)、有趣、易理解。從學(xué)生反饋來看，這些方法起到了積極的實(shí)際效果，有效地提高了學(xué)習(xí)積極性。

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[4]徐明，龍軍.基于 MOOC 理念的網(wǎng)絡(luò)信息安全系列課程教學(xué)改革[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2013，36（03）.

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[6]李青，王濤.MOOC：一種基于連通主義的巨型開放課程模式[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2012（3）：30-36.

第7篇

關(guān)鍵詞:HPS教育;小學(xué)科學(xué);人工智能

隨著我國(guó)教育的迅猛發(fā)展，作為科學(xué)教育重中之重的小學(xué)科學(xué)教育逐漸開始被大眾所關(guān)注，所以探索小學(xué)科學(xué)教育的新思路已成為教育改革的關(guān)鍵之一。多年來，我國(guó)不斷借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的教育改革理念與經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行本土化研究，促進(jìn)我國(guó)教育發(fā)展。

一、研究背景

HPS教育作為西方20世紀(jì)80年代盛行的理論，引入中國(guó)已有20余年。作為極其受歡迎的教育理念，憑借著自身優(yōu)勢(shì)在中國(guó)教育課程改革中占據(jù)了一席之地，也為中國(guó)科學(xué)教育提供了新思路。

(一)HPS的概念界定

HPS的提出源自科學(xué)內(nèi)部對(duì)科學(xué)反思和科學(xué)外部人員對(duì)科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)的思考。最初，HPS指的是科學(xué)史(HistoryofScience)和科學(xué)哲學(xué)(PhilosophyofScience)兩大學(xué)科領(lǐng)域，但在20世紀(jì)90年代科學(xué)建構(gòu)論流行后，科學(xué)社會(huì)學(xué)與科學(xué)知識(shí)社會(huì)學(xué)被引入科學(xué)教育，HPS逐漸演化成科學(xué)史(HistoryofScience)、科學(xué)哲學(xué)(PhilosophyofScience)和科學(xué)社會(huì)學(xué)(SociologyofScience)三者的統(tǒng)稱［1］:科學(xué)史即研究科學(xué)(包括自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué))和科學(xué)知識(shí)的歷史;科學(xué)哲學(xué)則是對(duì)科學(xué)本性的理性分析，以及對(duì)科學(xué)概念、科學(xué)話語的哲學(xué)思辨，比如科學(xué)這把“雙刃劍”對(duì)人類社會(huì)的影響;科學(xué)社會(huì)學(xué)則討論科學(xué)處在社會(huì)大系統(tǒng)中，社會(huì)種種因素在科學(xué)發(fā)展過程中的地位和作用，這包括了政治、經(jīng)濟(jì)、文化、技術(shù)、信仰等因素［2］。在國(guó)外，德國(guó)科學(xué)家和史學(xué)家馬赫最早提倡HPS教育，突出強(qiáng)調(diào)哲學(xué)與歷史應(yīng)用至科學(xué)教學(xué)中的作用。我國(guó)HPS相關(guān)研究開始晚且研究規(guī)模較小，首都師范大學(xué)的丁邦平教授認(rèn)為HPS融入科學(xué)課程與教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)的一個(gè)重要途徑［3］。

(二)HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)課程的必要性

運(yùn)用科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)等進(jìn)行教學(xué)是目前國(guó)際上小學(xué)科學(xué)教育改革的一種新趨勢(shì)。2017年，教育部頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)志著我國(guó)科學(xué)教育步入了新階段，其不僅要求達(dá)成科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究的相應(yīng)目標(biāo)，也要養(yǎng)成相應(yīng)的科學(xué)態(tài)度，思考科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境的融洽相處。該標(biāo)準(zhǔn)提出了“初步了解在科學(xué)技術(shù)的研究與應(yīng)用中，需要考慮倫理和道德的價(jià)值取向，提倡熱愛自然、珍愛生命，提高保護(hù)環(huán)境意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感”。HPS教育與小學(xué)科學(xué)課程的結(jié)合是教學(xué)內(nèi)容由知識(shí)到能力再到素養(yǎng)的過程，是小學(xué)科學(xué)教育的新維度，改變了小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)環(huán)境。將科學(xué)課程中融入HPS教育的內(nèi)容，可以幫助學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，研究科學(xué)知識(shí)是如何產(chǎn)生的，科學(xué)對(duì)社會(huì)的多方面影響以及科學(xué)和科學(xué)方法的優(yōu)、缺點(diǎn)等。當(dāng)《小學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀視為科學(xué)教育的有機(jī)組成部分時(shí)，小學(xué)科學(xué)課程就有望成為HPS教育的天然載體，同時(shí)為小學(xué)科學(xué)課程滲透HPS教育提出了挑戰(zhàn)。目前，我國(guó)小學(xué)科學(xué)課程雖已有部分設(shè)計(jì)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(xué)科學(xué)課程十分有必要。

(三)HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)課程的可行性

縱觀國(guó)內(nèi)外已有的研究，將HPS教育融入小學(xué)科學(xué)課程可分為基于傳統(tǒng)課堂模式的正式教育課程和基于科技館、研學(xué)機(jī)構(gòu)等的非正式教育課程。由皖新傳媒、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院新媒體研究院、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社三方通力合作、聯(lián)合打造的《人工智能讀本》系列叢書自出版以來已發(fā)行八萬套，在安徽省多個(gè)市區(qū)的小學(xué)得以應(yīng)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(jí)至六年級(jí)共四套，涵蓋了16個(gè)人工智能前沿研究領(lǐng)域知識(shí)點(diǎn)，每一節(jié)課都設(shè)有場(chǎng)景引入、讀一讀、看一看、試一試4個(gè)模塊。小學(xué)《人工智能讀本》作為闡述新興科技的讀本，以親切的場(chǎng)景對(duì)話和可愛幽默的插畫等形式吸引了眾多小學(xué)生的興趣，不僅可作為學(xué)校科學(xué)課讀本，也可以應(yīng)用于課外場(chǎng)景。本文則以小學(xué)《人工智能讀本》為例，對(duì)HPS教育進(jìn)行初步摸索與實(shí)踐，以期對(duì)小學(xué)科學(xué)教育帶來教益。

二、HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)的典型案例

《人工智能讀本》作為HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)實(shí)踐的典型案例，側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生多維度、科學(xué)辯證地認(rèn)識(shí)人工智能，內(nèi)容包括機(jī)器學(xué)習(xí)、決策職能和類腦智能，以及人工智能的不同發(fā)展階段，帶領(lǐng)學(xué)生思考人工智能帶來的倫理問題以及其他挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。本研究將以《人工智能讀本》六年級(jí)第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”為例，分析HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)的實(shí)踐。

(一)科學(xué)史:提升課程趣味性

小學(xué)科學(xué)教育作為培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)公眾的重要步驟，提升過程的趣味性則十分重要。過去傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)教育注重知識(shí)的傳遞而忽略了學(xué)習(xí)過程，填鴨式教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生失去對(duì)科學(xué)的興趣與探索欲，不利于公民科學(xué)素養(yǎng)的整體提高。而科學(xué)史作為研究科學(xué)(包括自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué))和科學(xué)知識(shí)的歷史，已經(jīng)逐漸滲透到科學(xué)教育中來。科學(xué)史常常介紹科學(xué)家的事跡，某一知識(shí)誕生所面臨的困難和曲折過程，而將科學(xué)史融入課程可以帶學(xué)生重回知識(shí)誕生的時(shí)刻，切身體會(huì)科學(xué)。讀本作為在小學(xué)科學(xué)教育中不可或缺的工具，利用科學(xué)史內(nèi)容，以敘事方式可以將科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會(huì)學(xué)的思想融入教學(xué)過程中，在讀本中融入歷史，可以提升課程趣味性，幫助學(xué)生更加容易探求科學(xué)本質(zhì)，感受科學(xué)家不懈努力、敢于質(zhì)疑的精神，提升科學(xué)素養(yǎng)。例如《人工智能讀本》六年級(jí)第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”引入部分即以時(shí)間順序展開，介紹人工智能的發(fā)展與面臨的困境。在“看一看”中機(jī)器人索菲亞是否可以結(jié)婚的故事不僅為本章節(jié)提供了豐富的內(nèi)容，提升了課程的趣味性，而且還融入了科學(xué)與哲學(xué)，引發(fā)讀者對(duì)于人工智能的思考。

(二)科學(xué)社會(huì)學(xué):提升課程社會(huì)性

科學(xué)社會(huì)學(xué)是研究一切科學(xué)與社會(huì)之間的聯(lián)系與影響，包含科學(xué)對(duì)社會(huì)的影響和社會(huì)對(duì)科學(xué)的影響。科學(xué)是一種社會(huì)活動(dòng)，同時(shí)也受到政治、經(jīng)濟(jì)、文化等多方面影響，比如蒸汽機(jī)的誕生表明科學(xué)促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。在科學(xué)教育的課堂中融入科學(xué)社會(huì)學(xué)不僅可以幫助學(xué)生理解科學(xué)問題，還可以通過介紹科學(xué)與社會(huì)之間的復(fù)雜關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生靈活、批判看待科學(xué)問題的思維能力。如六年級(jí)第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”中，在介紹個(gè)人與技術(shù)的基礎(chǔ)上引入了政府和環(huán)境這兩個(gè)要素，使學(xué)生在更宏觀的背景下，獲得這樣一種認(rèn)知:環(huán)境與技術(shù)之間有一把“雙刃劍”，個(gè)人與技術(shù)、政府與技術(shù)之間是相互促進(jìn)的主客體關(guān)系。《人工智能讀本》并不全是說教性質(zhì)的文字，在“試一試”中的辯論賽環(huán)節(jié)讓同學(xué)通過親身實(shí)踐，更加了解人工智能對(duì)于社會(huì)的多方面影響。通過對(duì)于科技是一把“雙刃劍”這一事實(shí)的了解，同學(xué)們可以更好地將學(xué)習(xí)知識(shí)與社會(huì)的背景聯(lián)系在一起，深刻體會(huì)科學(xué)中的人文素養(yǎng)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

(三)科學(xué)哲學(xué):提升課程思辨性

以往研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)學(xué)科教材中關(guān)于科學(xué)史和科學(xué)社會(huì)學(xué)內(nèi)容較多而且呈顯性，而對(duì)于科學(xué)哲學(xué)的融入內(nèi)容不夠，且不鮮明。［3］科學(xué)哲學(xué)融入科學(xué)教育無疑可以提升學(xué)生的思辨性，幫助學(xué)生建立起對(duì)于科學(xué)正確而全面的認(rèn)識(shí)。例如，《人工智能讀本》六年級(jí)第四單元“人工智能倫理與其他挑戰(zhàn)”中，引入人工智能倫理，通過介紹人工智能面對(duì)的挑戰(zhàn)、人工智能的具體應(yīng)對(duì)策略，讓小學(xué)生了解人工智能技術(shù)發(fā)展的同時(shí)也要重視可能引發(fā)的法律和倫理道德問題，明白人與人工智能之間的關(guān)系以及處理這些關(guān)系的準(zhǔn)則。通過“讀一讀”先讓學(xué)生明白倫理概念，再用一幅畫讓學(xué)生思考在算法的發(fā)展下，人類與機(jī)器人的關(guān)系如何定義，向?qū)W生傳遞樹立人類與人工智能和諧共生的技術(shù)倫理觀。通過這種方式，可以幫助學(xué)生逐步建立完整的科學(xué)觀，全面且思辨地看待科學(xué)，提升學(xué)生思辨性，進(jìn)而提升科學(xué)素養(yǎng)。

三、HPS教育理念融入小學(xué)科學(xué)課程的實(shí)踐建議

《人工智能讀本》作為一套理論與實(shí)踐相結(jié)合，具有知識(shí)性與趣味性的兒童科普讀物，著重引導(dǎo)小學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)，提升人工智能素養(yǎng)，產(chǎn)生求知探索欲望。但《人工智能讀本》作為HPS融入小學(xué)科學(xué)課程的初始，仍存在教育資源不充分、內(nèi)容結(jié)合較淺等不足，為了將HPS教育更好融入小學(xué)科學(xué)課程，可從以下三方面加以改進(jìn)。

(一)開發(fā)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(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活，還是歷史資料，都可以提供契機(jī)和靈感。《人工智能讀本》中收集了大量與人工智能相關(guān)的故事和現(xiàn)實(shí)案例，都可以作為教育資源，從各個(gè)角度達(dá)到科普的目的。在新媒體時(shí)代，進(jìn)行HPS教育資源開發(fā)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意借助最新的信息與通信技術(shù)增強(qiáng)資源的互動(dòng)性，如互動(dòng)多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、科學(xué)可視化技術(shù)等。在傳統(tǒng)的科學(xué)課堂教學(xué)中，主要是通過圖片文字講解，實(shí)驗(yàn)演示及互動(dòng)來開展。這種形式對(duì)于現(xiàn)實(shí)中能接觸到的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如常見的動(dòng)植物、可操作的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，比較容易開展。而對(duì)于地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)，或者一些已經(jīng)不存在的動(dòng)植物，則只能通過圖片視頻進(jìn)行展示，不容易進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，則可以虛擬出世界萬物，如不易操作的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、已消失的動(dòng)植物等都可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)的手段得以呈現(xiàn)。這些技術(shù)或能使教學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)形象，或通過營(yíng)造沉浸感以使學(xué)生有更佳的情境體驗(yàn)，或讓學(xué)生與教學(xué)資源進(jìn)行交互從而自定義內(nèi)容，服務(wù)于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升的終極目的。

(二)對(duì)小學(xué)科學(xué)教師進(jìn)行培訓(xùn)

HPS教育的關(guān)鍵是從社會(huì)、歷史、哲學(xué)等角度對(duì)自然科學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新編排，并不是將大量的內(nèi)容或?qū)W科知識(shí)簡(jiǎn)單相加，這對(duì)教師能力也提出了更高要求。目前，人工智能教學(xué)領(lǐng)域常常出現(xiàn)“學(xué)生不會(huì)學(xué)、老師不會(huì)教”的狀況，《人工智能讀本》作為內(nèi)容翔實(shí)有趣的讀本可以彌補(bǔ)一部分缺失。但與此同時(shí)，也需要提升教師的教學(xué)能力與知識(shí)儲(chǔ)備。HPS教育理念不僅僅針對(duì)歷史中的科學(xué)人物，所有的學(xué)生主體也是歷史中的主體，他們也身處于社會(huì)中，并且對(duì)于生活中的各種科學(xué)現(xiàn)象有著自己的思考。所以教師身為引導(dǎo)者，需要注意到學(xué)生的思考，深入挖掘，鼓勵(lì)他們對(duì)所思內(nèi)容進(jìn)行反思并付諸實(shí)踐。科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)應(yīng)當(dāng)成為科學(xué)教師教育項(xiàng)目中的一部分，這能讓科學(xué)教師更好地理解他們的社會(huì)責(zé)任。為此，對(duì)職業(yè)科學(xué)教師進(jìn)行HPS培訓(xùn)便是必要的。

(三)多場(chǎng)景開展小學(xué)科學(xué)教育

科學(xué)素養(yǎng)不是空洞的，它來自學(xué)生的認(rèn)識(shí)體驗(yàn)，并從中獲得生動(dòng)、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(xué)科學(xué)課堂中作為教材使用，也可以應(yīng)用在其他場(chǎng)景，如研學(xué)旅行、科技館等場(chǎng)所。課堂學(xué)習(xí)只是小學(xué)科學(xué)教育中的一個(gè)環(huán)節(jié)，家庭、科技館等也可以進(jìn)行科學(xué)教育。例如，科技館與博物館可以以科學(xué)家和歷史科學(xué)儀器為主題舉辦展覽，展覽中融入HPS教育理念，學(xué)生在參觀和學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)有關(guān)科學(xué)內(nèi)容。一些歷史上大型的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)校教室或?qū)嶒?yàn)室無法滿足條件，但在大型的場(chǎng)館中可以實(shí)現(xiàn)。例如，研學(xué)旅行作為目前科學(xué)教育中最受歡迎的方式之一，已被納入學(xué)校教育教學(xué)計(jì)劃，列為中小學(xué)生的“必修課”，正逐漸成為學(xué)生獲得科學(xué)知識(shí)的另一個(gè)途徑。研學(xué)旅行作為一種集知識(shí)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(shí)教育的過程，包括科學(xué)知識(shí)的普及，所以也是開展小學(xué)科學(xué)教育的重要場(chǎng)所。在該場(chǎng)景下，運(yùn)用《人工智能讀本》等新興手段進(jìn)行科學(xué)教育往往取得事半功倍的效果。

結(jié)語

目前，HPS教育理念已經(jīng)積極嘗試運(yùn)用到小學(xué)科學(xué)教育中，包括學(xué)校內(nèi)的正式學(xué)習(xí)以及學(xué)校外如科技館、博物館、研學(xué)旅游中的非正式學(xué)習(xí)之中。其中，科技史以時(shí)間維度為線索創(chuàng)造豐富資源的同時(shí)也可以提升課程趣味性;科學(xué)社會(huì)學(xué)以科學(xué)與社會(huì)之間的相互關(guān)系幫助學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，提升科學(xué)素養(yǎng);科學(xué)哲學(xué)則以哲學(xué)的視域?qū)徱暱茖W(xué)的誕生提升學(xué)生思辨能力。未來，HPS教育結(jié)合小學(xué)科學(xué)則需要更深入，在資源開發(fā)、教師培訓(xùn)以及應(yīng)用場(chǎng)景等方面加以改進(jìn)，為提升國(guó)民科學(xué)素養(yǎng)做出努力。

參考文獻(xiàn):

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［2］張晶．HPS(科學(xué)史，科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會(huì)學(xué)):一種新的科學(xué)教育范式［J］．自然辯證法研究，2008，24(9):83-87．

［3］丁邦平．HPS教育與科學(xué)課程改革［J］．比較教育研究，2000(06):6-12．

第8篇

摘要：目前，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)尚存在一些缺陷，使得課程的教學(xué)質(zhì)量沒有達(dá)到理想效果。文章深入剖析了高等院校目前在該課程教學(xué)上存在的種種問題及其產(chǎn)生原因，闡述了教學(xué)改革的必要性，著重介紹在當(dāng)前環(huán)景下運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建智慧課堂教學(xué)平臺(tái)，對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)進(jìn)行改革的具體方案，以期對(duì)高等院校的計(jì)算機(jī)類課程的教學(xué)改革有所助益。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；教學(xué)改革；人工智能；智慧課堂

云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能新興領(lǐng)域的崛起，推動(dòng)信息技術(shù)全面滲透于人們的生產(chǎn)生活中。信息技術(shù)的核心在于計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。然而，雖然目前各個(gè)高校都開設(shè)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，但是其教學(xué)卻存在著諸多問題，導(dǎo)致該課程無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。教育部在2012年《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，其中指明“以教育信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化，促進(jìn)教育的創(chuàng)新與變革”[2]。因此，本文以華中師范大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)為例，深入闡述了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的弊端，提出了在當(dāng)前人工智能如火如荼的時(shí)代背景下，如何應(yīng)用人工智能相關(guān)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)進(jìn)行改革的具體方案。該方案以創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)智慧課堂教學(xué)模式改革為主體，輔以教學(xué)觀念、知識(shí)體系和課程考核方式改革，以期對(duì)高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)有所裨益。

1傳統(tǒng)教學(xué)的缺陷

⑴課程的教學(xué)地位沒有引起足夠的重視一些高校為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程分配較少的學(xué)時(shí)（少于48學(xué)時(shí)），甚至有的專業(yè)將此課程設(shè)置為選修課。這種設(shè)置降低了該課程在教師和學(xué)生心目中的位置，導(dǎo)致了對(duì)該課程的忽視。同時(shí)，不少老師因?yàn)閷W(xué)時(shí)不夠，時(shí)間緊迫，僅僅講述與考試相關(guān)的內(nèi)容，不考的一概不講。這導(dǎo)致學(xué)生的眼界受限，知識(shí)和能力受限，無法培養(yǎng)其全面綜合的計(jì)算機(jī)素質(zhì)。還有的專業(yè)沒有將這門課給專業(yè)的計(jì)算機(jī)學(xué)院的老師講授，而是隨意安排授課人員。沒有經(jīng)過系統(tǒng)專業(yè)訓(xùn)練的教師缺乏足夠的知識(shí)儲(chǔ)備，很難講好這一門看似簡(jiǎn)單的課程。⑵課程教學(xué)內(nèi)容的制定與當(dāng)今時(shí)代對(duì)于信息化人才的需求脫節(jié)一些高校的現(xiàn)狀是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的課程教材知識(shí)陳舊[3]、質(zhì)量堪憂，教材總是無法跟上知識(shí)更新的步伐，例如都2019年了還在講Office2010。有的高校由于缺乏對(duì)課程的重視，沒有對(duì)教材優(yōu)中選優(yōu)，而是基于利益的考慮，優(yōu)先選擇自己院系編寫的教材。其教材內(nèi)容是七拼八湊，沒有整體性、邏輯性和連貫性，更不用說前瞻性。這樣的教材，無疑對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)設(shè)置了巨大的屏障。除此以外，一些院校的課程教學(xué)知識(shí)體系不夠明確和完善，教學(xué)大綱的制定不夠科學(xué)。從教學(xué)大綱中制定的學(xué)時(shí)分配來說，常常偏重實(shí)用性[4]，常用計(jì)算機(jī)軟件操作占據(jù)了大部分的課時(shí)。這會(huì)讓教師在授課時(shí)輕理論而重操作，如此培養(yǎng)學(xué)生，非常不利于其計(jì)算思維的形成，對(duì)后續(xù)其他計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)也是很大的傷害。⑶教學(xué)模式過于傳統(tǒng)，信息化水平較低從教學(xué)方式上來說，傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師課堂授課為中心，是以教師為主體的教學(xué)模式[5]。在這種模式下，教師仍然主要以填鴨式教學(xué)為主[6]，無法通過課堂教學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化特點(diǎn)，并進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)。另外，雖然計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程一般都配備了實(shí)驗(yàn)課時(shí)，但是實(shí)驗(yàn)課常常是采用教師布置上機(jī)任務(wù)、學(xué)生做完抽樣檢查的模式。這對(duì)于大課堂來說，教師的任務(wù)繁重，無法搜集到每一個(gè)學(xué)生的任務(wù)完成情況，無法清晰地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況和薄弱環(huán)節(jié)。而且，該課程缺乏相應(yīng)的研討課時(shí)，很難讓學(xué)生對(duì)其所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深入思考和探究，以增強(qiáng)思辨能力和對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。⑷課程考核方式不夠公平合理從考核方式上來說，該課程普遍采用“平時(shí)成績(jī)”+“期末考試”的加權(quán)方式對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行評(píng)定。平時(shí)成績(jī)多由考勤分所得，期末考試多采用機(jī)考模式。這種考核方式過于單一化、機(jī)械化，無法對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)。很多學(xué)生來到教室打考勤，但可能根本沒聽講，而是在睡覺或者玩手機(jī)。期末機(jī)考的公平合理性也是存在著很多的漏洞。例如機(jī)考的試題庫可以十年不變，分值的分配和難度的掌握都沒有經(jīng)過系統(tǒng)的考量。甚至有的考試系統(tǒng)不夠穩(wěn)定和安全，頻頻爆出Bug，嚴(yán)重影響了考試結(jié)果的真實(shí)性。

2新人工智能環(huán)境下對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的具體方案

2012年開始，在隨著卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在視覺處理方面的應(yīng)用取得巨大的成功之后，人工智能到達(dá)了有史以來的第三個(gè)爆發(fā)期。目前，深度學(xué)習(xí)技術(shù)在AlphaGo、無人駕駛汽車、機(jī)器翻譯、智能助理、機(jī)器人、推薦系統(tǒng)等領(lǐng)域的發(fā)展如火如荼。與此同時(shí)，人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域方面的應(yīng)用已經(jīng)興起。人工智能的教學(xué)產(chǎn)品也已有先例，例如基于MOOC平臺(tái)研發(fā)的教學(xué)機(jī)器人MOOCBuddy等等。基于人工智能的教育是融合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、VR、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的增強(qiáng)型數(shù)字教育[2].在當(dāng)前人工智能的大時(shí)代背景下，針對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的種種弊端，我們提出了如下教學(xué)改革方案。⑴改變教學(xué)理念，確立計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的重要地位計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)作為高校的一門公共課，實(shí)則應(yīng)當(dāng)作為各個(gè)專業(yè)的學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)、科研的必修之課程。因此，高等學(xué)校應(yīng)從源頭上確立該課程的重要地位，將該課程納入必修課范疇，并給與更充分合理的課時(shí)分配。除教學(xué)課時(shí)、實(shí)驗(yàn)課時(shí)之外，需要為該課程增加一定的研討課時(shí)。任課老師必須是來自于計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才。同時(shí)，定時(shí)舉辦關(guān)于該課程的教學(xué)培訓(xùn)、教學(xué)研討會(huì)和教學(xué)比賽，改變教師的教學(xué)理念，從源頭上給予該課程足夠的重視。⑵優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，重新制定課程的教學(xué)知識(shí)體系教材是教師教學(xué)的主要依據(jù)，也是學(xué)生獲得系統(tǒng)性知識(shí)的主要來源。因此，教材對(duì)于教學(xué)的重要性不言而喻。教材的選取需要優(yōu)中擇優(yōu)，必要的時(shí)候可以根據(jù)自身院校的情況自己編寫，力求使用好的教材使教學(xué)事半功倍。在選定優(yōu)質(zhì)教材的基礎(chǔ)上，制定更加合理的教學(xué)大綱，優(yōu)化計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)知識(shí)體系，突出計(jì)算機(jī)學(xué)科入門相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)的重要地位。對(duì)現(xiàn)有的過時(shí)內(nèi)容進(jìn)行更新，例如操作系統(tǒng)以Windows10的操作取代Windows7，Office這部分使用Office2019版本取代2010的版本，同時(shí)增加關(guān)于算法入門知識(shí)、程序設(shè)計(jì)入門知識(shí)以及人工智能、區(qū)塊鏈等前沿知識(shí)單元的介紹。以華中師范大學(xué)為例，我們?cè)趫D1中給出了該校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)圖。⑶充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)工具和人工智能技術(shù)，構(gòu)建智慧課堂，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式現(xiàn)代化的教學(xué)應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變以教師為核心的教學(xué)模式，更加突出學(xué)生的主體性地位。因此，在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)和蓬勃發(fā)展的情形下，應(yīng)當(dāng)改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)形式，充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，將傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)模式相結(jié)合，構(gòu)建智慧課堂。融合課堂教學(xué)身臨其境的效果與網(wǎng)絡(luò)課堂自主性強(qiáng)且方便師生交流的特點(diǎn)，通過師生之間多層次、立體化的互動(dòng)，達(dá)到提升教學(xué)效果的目的。同時(shí)，建立功能強(qiáng)大、完善的學(xué)生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，基于不同專業(yè)學(xué)生的不同特點(diǎn)和不同需求，進(jìn)行個(gè)性化的作業(yè)設(shè)置。針對(duì)教師布置的實(shí)驗(yàn)任務(wù)和學(xué)生的完成情況，結(jié)合在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，通過傳感器及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，搜集學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，并且使用人工智能算法進(jìn)行智能分析，使教師對(duì)當(dāng)前的學(xué)生的學(xué)習(xí)情況一目了然，并能引導(dǎo)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)的鞏固和掌握。研討課以學(xué)生為主體，按照所選課題進(jìn)行分組調(diào)研、分組討論，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其思辨能力。研討內(nèi)容最終可以課程論文的形式上交至課程共享平臺(tái)，由教師和同學(xué)共同給出評(píng)分。這里，仍以華中師范大學(xué)為例，我們將在線教學(xué)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)課平臺(tái)、研討課共享平臺(tái)等集成為一個(gè)基于人工智能技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)智慧教學(xué)綜合平臺(tái)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括用戶管理、在線教學(xué)、課堂互動(dòng)、作業(yè)管理、考試管理、BBS系統(tǒng)、智能分析和平臺(tái)管理8個(gè)模塊，其主要功能如圖2所示。該系統(tǒng)采用C/S模式，系統(tǒng)的服務(wù)器選用Linux服務(wù)器，同時(shí)開發(fā)基于PC機(jī)的和手機(jī)端的客戶端系統(tǒng)，方便學(xué)生和教師隨時(shí)選用、更加靈活。在線教學(xué)模塊中的智能學(xué)習(xí)助理功能，能夠根據(jù)歷史用戶的學(xué)習(xí)行為和當(dāng)前用戶的學(xué)習(xí)行為，自動(dòng)地識(shí)別學(xué)習(xí)內(nèi)容中的難點(diǎn)以及當(dāng)前學(xué)生的難點(diǎn)內(nèi)容，有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)強(qiáng)化。課堂互動(dòng)模塊中，通過可穿戴式傳感器搜集學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，用于后續(xù)智能分析模塊中對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)行為進(jìn)行智能分析。在線作業(yè)評(píng)價(jià)模塊包括機(jī)器評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)兩個(gè)功能。機(jī)器評(píng)價(jià)是系統(tǒng)為學(xué)生作業(yè)（客觀題、主觀題）自動(dòng)評(píng)分，其中主觀題的評(píng)分也是使用人工智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。教師評(píng)分時(shí)可以參考機(jī)器評(píng)分，減少教師工作量。同時(shí)，教師評(píng)分為機(jī)器評(píng)分提供機(jī)器學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，促進(jìn)機(jī)器評(píng)分更加智能。智能分析模塊能夠依據(jù)學(xué)生的在線課程學(xué)習(xí)模塊、課堂學(xué)習(xí)模塊、作業(yè)管理模塊等搜集到的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，促使教師深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和個(gè)性化特點(diǎn)，提升教學(xué)的針對(duì)性，并且有助于后續(xù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面、綜合的分析和成績(jī)?cè)u(píng)定。所有系統(tǒng)模塊中使用到的智能分析技術(shù)包括基本的統(tǒng)計(jì)分析、以及各類機(jī)器學(xué)習(xí)算法（k-means,NaveBayes,SupportVectorMachine,DeepLearning等等）。⑷改變傳統(tǒng)成績(jī)考核的方式在“教學(xué)”+“實(shí)驗(yàn)”+“研討課”課程結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)智慧教學(xué)綜合平臺(tái)的輔助之下，學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定更加全面化、多元化、公平化、自動(dòng)化[7]。平時(shí)成績(jī)中，除了教學(xué)綜合平臺(tái)的“課堂簽到”次數(shù)之外，還增加更多豐富多元化的考察信息，如：學(xué)生的課堂討論、在線課程學(xué)習(xí)和考核結(jié)果、平時(shí)作業(yè)完成情況，以及智能分析模塊中輔助分析的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、平時(shí)成績(jī)預(yù)測(cè)。期末上機(jī)考試系統(tǒng)也是智慧課堂綜合平臺(tái)的一個(gè)子模塊，是精心設(shè)計(jì)的穩(wěn)定、安全、功能強(qiáng)大的子系統(tǒng)，方便教師每一年更新試題庫，修改bug。試題庫中的每一套試卷都應(yīng)當(dāng)經(jīng)過科學(xué)的考卷質(zhì)量分析，使其難度、覆蓋范圍在一個(gè)均衡、合理的范圍。最后，教師通過對(duì)各類平時(shí)成績(jī)指標(biāo)以及期末考試成績(jī)加權(quán)，給出最終的學(xué)習(xí)成績(jī)。通過規(guī)范、合理、公平、全面的考核體系，獲得對(duì)學(xué)生公平、完善的評(píng)價(jià)機(jī)制，激勵(lì)學(xué)生并刺激教學(xué)良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

3結(jié)束語

本文中，我們以大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程為教學(xué)改革對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)課程教學(xué)的種種弊端，提出了一套在當(dāng)前人工智能蓬勃發(fā)展的大背景下對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革的具體方案。其中，利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)和人工智能技術(shù)建立輔助網(wǎng)絡(luò)智慧教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行教學(xué)模式的改革，是方案的重中之重。初步實(shí)踐表明，通過教學(xué)改革，我校學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的興趣和學(xué)習(xí)的積極性增強(qiáng)，其計(jì)算機(jī)綜合素質(zhì)和解決問題的能力有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

作者:趙素芬王賽單位:華中師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院

第9篇

關(guān)鍵詞：人工智能；教育變革；智慧教育

近年來大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能在一些特殊領(lǐng)域（如圖像識(shí)別、語音識(shí)別、自然語言等）不斷取得突破性進(jìn)展。人工智能作為新的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力正引發(fā)第四次工業(yè)革命，為醫(yī)療、教育、能源、環(huán)境等關(guān)鍵領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機(jī)遇。人工智能專家預(yù)測(cè)，人工智能在通用技術(shù)領(lǐng)域可能尚不能替代人類，但在一些特殊領(lǐng)域，人工智能將會(huì)淘汰現(xiàn)有的勞動(dòng)力。在國(guó)外，許多國(guó)家紛紛把人工智能作為國(guó)家發(fā)展的重要競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略，我國(guó)學(xué)者也密切關(guān)注著人工智能的最新理論進(jìn)展和實(shí)踐應(yīng)用，國(guó)務(wù)院于2017年7月頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確人工智能發(fā)展的重點(diǎn)策略。“人工智能變革教育”的潮流，引發(fā)了教育研究領(lǐng)域的“人工智能熱”。當(dāng)前全球范圍內(nèi)，人工智能在教育領(lǐng)域的大量研究和應(yīng)用催發(fā)形成了教育人工智能概念。目前梳理學(xué)術(shù)上關(guān)于研究人工智能與教育的文獻(xiàn)主要集中于：

（一）教育理念的革新。“人機(jī)一體”將成為未來新的教育方式[1]，由新技術(shù)和新手段的出現(xiàn)所應(yīng)運(yùn)而生的智慧教育[2]，將對(duì)原有教育進(jìn)行改進(jìn)和完善。智能技術(shù)在改變教育的手段和環(huán)境的同時(shí)，還有利于構(gòu)建出系統(tǒng)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(guān)注技術(shù)的革新。機(jī)器深度學(xué)習(xí)、智能學(xué)習(xí)的算法、視覺識(shí)別以及智能語言識(shí)別這些基礎(chǔ)技術(shù)的突破，為人工智能的教育應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

（三）探究教育的應(yīng)用。人工智能在學(xué)校教育中的學(xué)業(yè)測(cè)評(píng)、交叉學(xué)科、角色變化等應(yīng)用領(lǐng)域具有巨大潛力，教師角色內(nèi)涵也將在與人工智能的協(xié)同共存中發(fā)生改變。AI監(jiān)課系統(tǒng)能夠數(shù)據(jù)化、可視化評(píng)估教師的授課情況，將人工智能技術(shù)的運(yùn)用滲透到整個(gè)教學(xué)過程中，教師可以根據(jù)評(píng)分實(shí)時(shí)調(diào)整授課內(nèi)容，以促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，從而提升教學(xué)效果。教育深受技術(shù)發(fā)展的影響，新技術(shù)融入教育并促進(jìn)教育方式的轉(zhuǎn)變已成為必然趨勢(shì)。一方面技術(shù)為教育提供了新的、更加廣闊的可能性；另一方面技術(shù)具有變革人類的教育方式與學(xué)習(xí)方式的能力。然而，技術(shù)是一把“雙刃劍”，如何獲取或?qū)崿F(xiàn)以人工智能為代表的新興信息技術(shù)所擁有的特征、優(yōu)勢(shì)與功能，使其在教育中最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值呢？人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用到教育領(lǐng)域？如何通過教育變革來促進(jìn)新興信息技術(shù)在教育教學(xué)中的廣泛與深入應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)教育深層次革命等問題，是目前需要關(guān)注和探討的主要問題。

1人工智能時(shí)代下教育變革的背景

1.1人工智能的內(nèi)涵及具備的強(qiáng)大能力

人工智能最早由美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院于1956年提出，其研究主要包括機(jī)器人、圖像識(shí)別、自然語言處理、語音識(shí)別等，實(shí)質(zhì)是一種自動(dòng)感知、學(xué)習(xí)思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學(xué)習(xí)、推斷與革新的能力，推動(dòng)了圖像識(shí)別、自然語言處理等方面的技術(shù)突破。人工智能同時(shí)具有理性判斷力、超強(qiáng)的工作力，只要電力供應(yīng)不斷，幾乎可以無限制地工作下去，而且適應(yīng)不需要情感投入的工作。它的超強(qiáng)能力，源于三個(gè)重要的技術(shù)：深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)和強(qiáng)算力。

1.2人工智能時(shí)代的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

人工智能在精力、記憶力、計(jì)算力、感知力以及進(jìn)化力等方面與人類相比，具有突出優(yōu)勢(shì)。在醫(yī)藥領(lǐng)域，人工智能的出現(xiàn)使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫(yī)療資源，解決醫(yī)療診斷領(lǐng)域診斷質(zhì)量不均衡、醫(yī)生資源不足等問題。在教育領(lǐng)域，人工智能促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提升、教師角色多樣化、學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升；為教育研究提供新技術(shù)和數(shù)據(jù)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(chuàng)新方面、教育手段和環(huán)境方面以及教育服務(wù)供給方式方面均發(fā)生改變。然而，看到人工智能以其強(qiáng)大的處理能力帶來機(jī)遇的同時(shí)，也需要正視人工智能帶來的新挑戰(zhàn)。在人工智能浪潮沖擊下，如何借助人工智能發(fā)展的機(jī)遇推進(jìn)教育的變革與創(chuàng)新？人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用？首先，人工智能專家大都認(rèn)為，人工智能將會(huì)淘汰大量現(xiàn)有的依靠非腦力勞動(dòng)為生的勞動(dòng)力，需要培養(yǎng)人工智能時(shí)代的新型勞動(dòng)力。而且，人工智能技術(shù)本身的不太成熟使很多人工智能技術(shù)只是應(yīng)用在兒童教育領(lǐng)域，再者，人工智能潛在的道德倫理問題缺乏法律制度規(guī)范。除此之外，人工智能時(shí)代將對(duì)社會(huì)結(jié)構(gòu)以及人的地位構(gòu)成挑戰(zhàn)。綜上所述，人工智能時(shí)代所帶來的機(jī)遇是大于挑戰(zhàn)的。教育需適應(yīng)人工智能技術(shù)所帶來的突破和飛躍，不斷調(diào)整和更新教育的方向和目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)育人成人的發(fā)展目標(biāo)。

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(fā)展，而且極大釋放了人類的生產(chǎn)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(xiàn)在：第一，人工智能可能會(huì)使人類陷入精神危機(jī)。這源于兩方面的結(jié)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(huì)導(dǎo)致人的價(jià)值和尊嚴(yán)喪失。另一方面，人工智能技術(shù)的發(fā)展將可能導(dǎo)致所有基于自由主義的想法破產(chǎn)，轉(zhuǎn)而人類所擁有的價(jià)值和尊嚴(yán)可能轉(zhuǎn)化為一種“算法”，人工智能帶來的職業(yè)替代風(fēng)險(xiǎn)在教育領(lǐng)域同樣存在，主要是對(duì)教師角色的挑戰(zhàn)。第二，人工智能有利于培養(yǎng)人的學(xué)習(xí)能力。從某種角度上講，人工智能剝奪人的就業(yè)機(jī)會(huì)，但同時(shí)，人工智能助教機(jī)器人將協(xié)助教師實(shí)現(xiàn)個(gè)性化指導(dǎo)，從而有利于將學(xué)習(xí)的過程視為尋求自我價(jià)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(yǎng)人的精神能力，這種精神能力大致包括實(shí)踐動(dòng)手能力、價(jià)值追求能力以及創(chuàng)造能力，從而有利于學(xué)生知識(shí)以便于更好地完善自我、豐富自我，使教育跳脫“知識(shí)為本”的陷阱，發(fā)揮“立德樹人”的正向作用。

2.2人工智能與學(xué)習(xí)方式的變革

第一，深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)也稱為深度結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)或者深度機(jī)器學(xué)習(xí)，是一類算法的集合。深度學(xué)習(xí)概念的提出，一方面尊重了教學(xué)規(guī)律，另一方面也是應(yīng)對(duì)人工智能時(shí)代下的挑戰(zhàn)。深度學(xué)習(xí)在機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域取得了顯著成就，提倡學(xué)教并重、認(rèn)知重構(gòu)、反思教學(xué)過程，進(jìn)而達(dá)到解決問題的目的。第二，個(gè)性化學(xué)習(xí)。個(gè)性化學(xué)習(xí)區(qū)別以往傳統(tǒng)班級(jí)課堂授課，尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，因材施教。人工智能技術(shù)與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用有利于學(xué)生享受個(gè)性化的學(xué)習(xí)服務(wù)，可提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，可視化分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，快速提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。第三，自適應(yīng)學(xué)習(xí)。自適應(yīng)學(xué)習(xí)是指人工智能基于對(duì)個(gè)體學(xué)習(xí)進(jìn)行快速反饋的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)習(xí)者特征，為其推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑，從而最大程度上適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)的重要手段。人工智能技術(shù)有利于快捷、科學(xué)地判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)行學(xué)習(xí)反饋；持續(xù)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，其中包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容；高效地為學(xué)生提供海量的學(xué)習(xí)資源。

2.3人工智能與學(xué)習(xí)環(huán)境的變革

首先，有利于搭建靈活創(chuàng)新的學(xué)校環(huán)境。不僅可以使空間規(guī)劃更具彈性，而且可以調(diào)節(jié)性增強(qiáng)物理環(huán)境。其次，人工智能時(shí)代的教育區(qū)別于以往傳統(tǒng)教育強(qiáng)調(diào)的統(tǒng)一秩序，更注重個(gè)體的用戶體驗(yàn)。創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等學(xué)習(xí)環(huán)境的不斷增加以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，個(gè)性化的空間環(huán)境與學(xué)習(xí)支持將改變目前學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)空間環(huán)境。除此之外，隨著對(duì)話交互技術(shù)的逐漸成熟與不斷普及，有利于實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的立體化實(shí)時(shí)交互。VR、AR等技術(shù)的同步協(xié)作也有利于搭建新的學(xué)習(xí)環(huán)境，滿足學(xué)習(xí)者的一系列要求。腦機(jī)互動(dòng)技術(shù)的突破有利于實(shí)現(xiàn)將人工智能植入人腦，從而改變?nèi)祟愖匀徽Z言的交流方式。最后，人工智能通過即時(shí)、準(zhǔn)確、高效的大數(shù)據(jù)分析有利于進(jìn)行精準(zhǔn)且個(gè)性的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反饋。人工智能將綜合收集所有同學(xué)的學(xué)習(xí)記錄，互相比對(duì)、優(yōu)化，從而進(jìn)行綜合提升。更為重要的是，人工智能的人臉識(shí)別以及語音識(shí)別技術(shù)可以運(yùn)用到教師的教學(xué)過程中，進(jìn)行學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒感知，學(xué)習(xí)狀況的了解，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)化；智慧校園、智慧圖書館等的出現(xiàn)，為教學(xué)環(huán)境的建設(shè)提供重要參考。

3人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

人工智能被認(rèn)為是最有潛力和影響力的教育信息化技術(shù)，將通過人工智能數(shù)據(jù)挖掘分析、3D打印、模擬仿真等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)人工智能與教育的深度融合，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、個(gè)性化教育服務(wù)、教育人工智能生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生根本影響。2018年《地平線報(bào)告》（高等教育版本）指出了教育領(lǐng)域的信息化發(fā)展，未來一段時(shí)間內(nèi)將通過人工智能與信息技術(shù)的結(jié)合，進(jìn)而影響教育階段的不同過程。具體見表1所示。

第10篇

關(guān)鍵詞：人工智能；信息素養(yǎng)；信息技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)35-2417-02

Artificial Intelligence Education and Middle School Students Information Literacy

WU Wen-tie

(Mathematics and Computer Institute of Mianyang Normal University, Mianyang 621000, China)

Abstract: Information Literacy in the Information Age is a national basic literacy, artificial intelligence represents a cutting-edge information technology. Based on the analysis of information quality and substance of the definition on the basis of exploring the field of artificial intelligence research, as well as in education, put forward the theory of artificial intelligence and technology courses in secondary education should be in a more systematic, comprehensive Improve the information literacy of students.

Key words: artificial intelligence; information literacy; information technology

1 信息素養(yǎng)的定義及其內(nèi)涵

“信息素養(yǎng)”一詞最早產(chǎn)生于信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的美國(guó), 是隨著現(xiàn)代信息社會(huì)的逐漸形成而對(duì)國(guó)民提出的一種兼跨人文和科學(xué)范疇的綜合性個(gè)人素養(yǎng)要求的描述。隨著研究的深入，人們對(duì)信息素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)也在不斷深化。

1974年美國(guó)信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主席保羅?澤考斯基最先提出信息素養(yǎng)的概念, 他認(rèn)為信息素養(yǎng)是“利用大量的信息工具及主要信息源使問題得到解答的技術(shù)及技能”。1992年美國(guó)圖書館協(xié)會(huì)提出：“信息素養(yǎng)是人能夠判斷何時(shí)需要信息, 并且能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行檢索、評(píng)價(jià)和有效利用的能力。”同年, 道爾在《信息素養(yǎng)全美論壇的終結(jié)報(bào)告》中給出了一個(gè)較為全面的定義：一個(gè)具有信息素養(yǎng)的人, 他能夠認(rèn)識(shí)到精確和完整的信息是作出合理決策的基礎(chǔ), 他能夠確定對(duì)信息的需求, 能夠形成基于信息需求的問題, 能夠確定潛在的信息源, 能夠制定成功的檢索方案, 從包括基于計(jì)算機(jī)的和其他的信息源中獲取信息、評(píng)價(jià)信息、組織信息用于實(shí)際的應(yīng)用, 將新的信息與原有的知識(shí)體系進(jìn)行融合以及在批判性思考和問題解決過程中使用信息。

綜上所述, 雖然研究人員從不同的視角界定了信息素養(yǎng)的定義, 但可看出, 信息素養(yǎng)既包括認(rèn)知態(tài)度層面上的內(nèi)容, 也包括技術(shù)層面、操作層面和能力層面上的內(nèi)容。概括起來講, 信息素養(yǎng)主要包括信息意識(shí)、信息能力和信息道德三個(gè)方面：

1) 信息意識(shí)。信息意識(shí)是信息素養(yǎng)的首要因素, 主要指人們對(duì)信息及其交流活動(dòng)在社會(huì)中的地位、價(jià)值、功能和作用的認(rèn)識(shí), 換句話說, 就是指人們對(duì)信息的判斷、捕捉的能力。信息意識(shí)的強(qiáng)弱將直接影響人們利用信息的程度和效果。人們只有有了信息意識(shí),才有可能有信息的需求, 進(jìn)一步去尋找信息和利用信息, 并主動(dòng)學(xué)習(xí)與信息處理有關(guān)的技術(shù)。

2) 信息能力。信息能力是信息素養(yǎng)的重要方面, 是指人們獲取信息、處理信息、利用信息、創(chuàng)造信息、交流信息的技術(shù)和能力。人們只有掌握一定的信息技能, 才能有效地開展各種信息活動(dòng), 有效地利用信息和創(chuàng)造信息, 充分發(fā)揮信息的價(jià)值, 變信息為動(dòng)力和優(yōu)勢(shì)。

3) 信息道德。信息道德是指人們?cè)谡麄€(gè)信息交流活動(dòng)過程中表現(xiàn)出來的信息道德品質(zhì)。它是對(duì)信息生產(chǎn)者、信息加工者、信息傳播者及信息使用者之間相互關(guān)系的行為進(jìn)行規(guī)范的倫理準(zhǔn)則, 是信息社會(huì)每個(gè)成員都應(yīng)該自覺遵守的道德標(biāo)準(zhǔn)。

2 人工智能的研究領(lǐng)域

人工智能的研究領(lǐng)域非常廣泛, 而且涉及的學(xué)科也非常多。目前,人工智能的主要研究領(lǐng)域包括：專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語言理解、自動(dòng)定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人學(xué)、智能決策支持系統(tǒng)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。下面主要介紹在網(wǎng)絡(luò)教育環(huán)境中常用的智能技術(shù)。

2.1 專家系統(tǒng)

所謂專家系統(tǒng)就是一種在相關(guān)領(lǐng)域中具有專家水平解題能力的智能程序系統(tǒng), 它能運(yùn)用該領(lǐng)域?qū)＜叶嗄攴e累的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí), 模擬人類的思維過程,求解需要專家才能解決的困難問題。

2.2 機(jī)器學(xué)習(xí)

“學(xué)習(xí)”是一個(gè)有特定目的的知識(shí)獲取過程, 其內(nèi)在行為是獲取知識(shí)、積累經(jīng)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律; 外部表現(xiàn)是改進(jìn)性能、適應(yīng)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我完善。所謂機(jī)器學(xué)習(xí), 就是要使計(jì)算機(jī)能模擬人的學(xué)習(xí)行為, 自動(dòng)地通過學(xué)習(xí)獲取知識(shí)和技能, 不斷改善性能, 實(shí)現(xiàn)自我完善。機(jī)器學(xué)習(xí)主要研究學(xué)習(xí)的機(jī)理、學(xué)習(xí)的方法以及針對(duì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)建立學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

2.3 模式識(shí)別

所謂模式識(shí)別,是指研究一種自動(dòng)技術(shù)。計(jì)算機(jī)通過運(yùn)用這種技術(shù),就可自動(dòng)地或者人盡可能少干預(yù)地把待識(shí)別模式歸入到相應(yīng)的模式類中去。也就是說,模式識(shí)別研究的主要內(nèi)容就是讓計(jì)算機(jī)具有自動(dòng)獲取知識(shí)的能力,能識(shí)別文字、圖形、圖像、聲音等。一般來說,模式識(shí)別需要經(jīng)歷模式信息采集、預(yù)處理、特征或基元抽取、模式分類等幾個(gè)步驟。

2.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能, 運(yùn)用大量的處理部件, 由人工方式建立起來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它是在生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)上建立起來的,是對(duì)腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的模擬, 具有學(xué)習(xí)能力、記憶能力、計(jì)算機(jī)能力以及智能處理功能。其中學(xué)習(xí)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要特征之一, 可以根據(jù)外界環(huán)境來修改自身的行為。學(xué)習(xí)的過程即是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的過程和不斷調(diào)整它的連接權(quán)值, 以使它適應(yīng)環(huán)境變化的過程。學(xué)習(xí)可分為有教師(或稱有監(jiān)督)學(xué)習(xí)與無教師(無監(jiān)督)學(xué)習(xí)兩種類型。對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究使人們對(duì)思維和智能有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí),開辟了另一條模擬人類智能的道路。

3 人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用

3.1 智能搜索引擎

隨著互聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)和頁面的激增以及網(wǎng)絡(luò)用戶隊(duì)伍的不斷壯大,信息檢索成為人們利用Internet的重要途徑。但是在浩瀚的網(wǎng)頁海洋中尋找有用的信息并不容易,需要借助有力的檢索工具如搜索引擎等等。目前一些著名的搜索引擎有:GOOGLE、YAHOO、EXCITE、INFOSEEK等,他們各有特色,但仍存在不足之處,如檢索到的無關(guān)信息過多以及檢索結(jié)果排序較混亂。智能化信息檢索是信息檢索的新分支,它是人工智能和信息檢索的交叉學(xué)科。它在對(duì)內(nèi)容的分析理解、內(nèi)容表達(dá)、知識(shí)學(xué)習(xí)等基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)檢索的智能化,這樣可以節(jié)省學(xué)習(xí)者在檢索中花費(fèi)的時(shí)間,幫助學(xué)習(xí)者提高檢索效率。智能化信息檢索所用到的人工智能技術(shù)有專家系統(tǒng)、自然語言處理和知識(shí)表示。

3.2 智能體(agent)

agent技術(shù)早在70年代出現(xiàn)在人工智能領(lǐng)域,通過感知、學(xué)習(xí)、推理以及行動(dòng)能夠基于知識(shí)庫的訓(xùn)練模仿人類社會(huì)的行為。隨著其進(jìn)一步發(fā)展,它在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。一套完整的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中包含許多子系統(tǒng),如答疑、作業(yè)、考試、交互等等子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)都有各自的數(shù)據(jù)庫用來存儲(chǔ)信息。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的智能性,可以引入智能技術(shù),把眾多子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫鏈接起來,實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。通過分析這些信息,智能技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的個(gè)別特征(如興趣愛好信息、點(diǎn)擊知識(shí)點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)、交互日志等等),并根據(jù)這些特征量身訂做出適合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方案,也有助于教師及時(shí)掌握學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中的動(dòng)態(tài)信息。

3.3 智能CAI(ICAI)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)已受到教育界的重視,成為學(xué)科教學(xué)改革的一種重要手段。許多學(xué)校都在開發(fā)CAI課件,但大多數(shù)CAI課件只是機(jī)械地按照教學(xué)設(shè)計(jì)者事先設(shè)計(jì)好的教學(xué)模式和內(nèi)容向?qū)W生傳授知識(shí),并沒有體現(xiàn)出個(gè)性化學(xué)習(xí),無法做到因材施教。

智能CAI是以人工智能技術(shù)為核心,使CAI系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況等因素分析學(xué)生的特征,合理安排教學(xué)內(nèi)容、變化教學(xué)方法去滿足個(gè)別教學(xué)的需要。使用智能CAI進(jìn)行教學(xué)能夠克服傳統(tǒng)CAI的不足,顯著提高教學(xué)效果,是CAI課件發(fā)展的趨勢(shì)。

3.4 智能教學(xué)系統(tǒng)ITS

智能教學(xué)系統(tǒng)(intelligent tutoring system,ITS)是涉及人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)和行為科學(xué)的綜合性課題,其研究的最終目標(biāo)是由計(jì)算機(jī)負(fù)擔(dān)起人類教育的主要責(zé)任,即賦予計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以智能,由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在一定程度上代替人類教師實(shí)現(xiàn)最佳教學(xué)。我國(guó)ITS的研究起步較晚,但近幾年隨著計(jì)算機(jī)的普及和教育軟件需求增大,ITS的發(fā)展較快。ITS按照功能分為四個(gè)模塊:專家知識(shí)模塊、學(xué)生模塊、教師模塊、人機(jī)接口模塊。

4 人工智能教育對(duì)學(xué)生信息素養(yǎng)的作用

人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。換言之,它研究如何用計(jì)算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識(shí)別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動(dòng),來解決需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題,例如咨詢、診斷、預(yù)測(cè)、規(guī)劃等決策性問題。人工智能也是一門涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的交叉和邊緣學(xué)科。與一般的信息處理技術(shù)相比,人工智能技術(shù)在求解策略和處理手段上都有其獨(dú)特的風(fēng)格。人工智能研究處于信息技術(shù)的前沿,它的研究、應(yīng)用和發(fā)展在一定程度上決定著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。同時(shí),信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展提出了急切的需求。今天,人工智能的不少研究領(lǐng)域如自然語言理解、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都走在了信息技術(shù)的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中,并對(duì)人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。

綜上所述,作為信息技術(shù)一個(gè)不可缺少的重要組成部分,人工智能的基本內(nèi)容在中學(xué)信息技術(shù)課程中是不能不專門提及的,以往某些教材中用一兩頁篇幅作個(gè)簡(jiǎn)單介紹的方法根本不足以反映人工智能學(xué)科的全貌。因此,十分有必要在高中階段的信息技術(shù)課程中專門設(shè)立人工智能選修課。我們認(rèn)為,高中階段開設(shè)人工智能課程可以在以下幾個(gè)方面對(duì)學(xué)生的信息素養(yǎng)培養(yǎng)產(chǎn)生積極作用：

1) 多種思維方式的培養(yǎng)和信息素養(yǎng)的綜合鍛煉。

現(xiàn)實(shí)世界的問題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個(gè)層次：結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)化問題,難以用確定的形式來描述,主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來求解;半結(jié)構(gòu)化問題則介于上述兩者之間。一般說來,中學(xué)階段開設(shè)的傳統(tǒng)意義上的信息技術(shù)課程中所介紹的信息技術(shù),例如多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、算法與程序設(shè)計(jì)等,都是求解結(jié)構(gòu)化問題的基本技術(shù)。而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的一類有效技術(shù)。

把人工智能課程引入我國(guó)現(xiàn)行的高中信息技術(shù)教育,可以讓學(xué)生在體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)人工智能知識(shí)與技術(shù)的過程中獲得對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題解決過程的了解,從而培養(yǎng)學(xué)生的多種思維方式,達(dá)到提高信息素養(yǎng)的目的。通過人工智能課程的學(xué)習(xí),學(xué)生還將了解人工智能語言的基本特征,學(xué)到智能化問題求解的最為基本的策略。

2) 體驗(yàn)人類專家解決復(fù)雜問題的思路,提高學(xué)生的邏輯思維能力。

這里以人工智能學(xué)科中“專家系統(tǒng)”技術(shù)的體驗(yàn)、學(xué)習(xí)與應(yīng)用過程為例進(jìn)行說明。在專家系統(tǒng)的應(yīng)用過程中,一個(gè)實(shí)際的專家系統(tǒng)不僅能夠?yàn)橛脩艚o出相關(guān)領(lǐng)域的專家水平建議或決策,而且能夠通過解釋機(jī)制,以用戶容易理解的方式解釋專家系統(tǒng)的具體推理過程。學(xué)生可以向?qū)＜蚁到y(tǒng)提出諸如“為什么(Why)”、“如何(How)”、“如果……會(huì)怎么樣”等問題,系統(tǒng)接受用戶的問題指令后,可以根據(jù)推理的邏輯進(jìn)程,即時(shí)將答案呈現(xiàn)給用戶,整個(gè)過程如同教師與學(xué)生在進(jìn)行面對(duì)面的教學(xué)。在該過程中,學(xué)生可以充分體驗(yàn)人類專家的求解思路和推理風(fēng)格,有助于提高他們的分析、思維與判斷能力。

另一方面,在專家系統(tǒng)的教學(xué)過程中,可以要求學(xué)生自行構(gòu)建由產(chǎn)生式規(guī)則組成的知識(shí)庫,或進(jìn)一步利用工具軟件來開發(fā)簡(jiǎn)單的實(shí)用型專家系統(tǒng)。為了完成該項(xiàng)工作,學(xué)生一開始就要編制開發(fā)規(guī)劃、制定知識(shí)獲取策略,并具體付諸實(shí)施,這是一個(gè)不斷深化的過程。學(xué)生還得明確與系統(tǒng)有關(guān)的所有變量或相關(guān)的因素,并且將這些變量和因素轉(zhuǎn)化為問題求解,得出相應(yīng)的結(jié)論。在進(jìn)行一系列問題求解分析之后,運(yùn)用產(chǎn)生式規(guī)則來表示知識(shí),以此建立起來的專家系統(tǒng)還可以讓其他學(xué)生去運(yùn)用和體驗(yàn),具有一定的實(shí)用價(jià)值。

由于專家系統(tǒng)中的知識(shí)組織與推理過程是對(duì)人類專家思維方式的一種模擬,因此上述知識(shí)庫的組織和系統(tǒng)的推理過程能夠較好地體現(xiàn)學(xué)生的思維過程。在建造知識(shí)庫過程中,學(xué)生需要將原來零碎的未成型的知識(shí)概念化、形式化和條理化,從而內(nèi)化為學(xué)生自己的東西。所以,建造知識(shí)庫的過程不但能反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,而且有助于學(xué)生對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)的深層思考并有利于長(zhǎng)久記憶,同時(shí)也學(xué)會(huì)了專家系統(tǒng)的基本開發(fā)技術(shù)。正如美國(guó)著名的學(xué)習(xí)論專家Jonassen所指出的：那些自行設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的學(xué)生將會(huì)在這種活動(dòng)中受益匪淺,因?yàn)檫@是一個(gè)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深度加工的過程。

3) 了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿,激發(fā)對(duì)信息技術(shù)未來的追求。

人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿,通過人工智能知識(shí)、技術(shù)的學(xué)習(xí)與體驗(yàn),高中學(xué)生能夠?qū)π畔⒓夹g(shù)發(fā)展的前沿知識(shí)有一定程度的了解,這樣有助于他們開闊視野,培養(yǎng)興趣,激發(fā)對(duì)信息技術(shù)美好未來的追求,從而為今后進(jìn)入大學(xué)或走向社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

中學(xué)生的信息素養(yǎng)的培養(yǎng)是當(dāng)前信息技術(shù)課的一個(gè)重要目標(biāo)，而在現(xiàn)有的中學(xué)信息技術(shù)課程中，關(guān)于人工智能的知識(shí)只作了簡(jiǎn)單的介紹，學(xué)生們對(duì)于人工智能研究的廣大領(lǐng)域不能有詳細(xì)的概念，這對(duì)于中學(xué)生的信息化認(rèn)識(shí)和信息素養(yǎng)的培養(yǎng)不夠全面。因此在中學(xué)信息技術(shù)課中加大人工智能的知識(shí)介紹是信息技術(shù)課改革的重要內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

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第11篇

關(guān)鍵詞：人工智能；案例教學(xué)；應(yīng)用

1引言

作為計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的全新領(lǐng)域即人工智能，其正在迅速成長(zhǎng)與成熟、新方法、新理念、新技術(shù)并且不斷壯大，同樣也包含著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)學(xué)、信息論各類學(xué)科的交叉和邊緣學(xué)科。人工智能包含的主要內(nèi)容有知識(shí)表示和推理機(jī)制、問題求解和搜索算法，自然語言理解、專家系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)等；也作為計(jì)算機(jī)科學(xué)各專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，國(guó)內(nèi)外各高校都非常重視，都將人工智能作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課程。人工智能包含的學(xué)科多，知識(shí)點(diǎn)雜、理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象，算法難度高復(fù)雜，在此情況下各高校采用傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽”單一教學(xué)模式，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)地位；課堂教學(xué)與實(shí)際操作、理論與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用相脫節(jié)；加上理論知識(shí)強(qiáng)，案例缺乏，容易使學(xué)生感覺空洞；學(xué)生易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，也達(dá)不到鍛煉其分析問題、解決問題的思維能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。如何讓學(xué)生高效的學(xué)習(xí)一直是教師研究的課題，在大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的大背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+”已經(jīng)廣泛應(yīng)用和存在于生活、工作各個(gè)方面，其在教育教學(xué)中表現(xiàn)出的創(chuàng)新性、互動(dòng)性尤為突出，并極具優(yōu)勢(shì)。

2基于案例的教學(xué)研究

此方法開始于上世紀(jì)20年代左右，最早是由美國(guó)哈佛商學(xué)院所提倡的，基于當(dāng)時(shí)特殊的商業(yè)管理真是背景和特殊事件，能夠有效的發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)性、積極性和應(yīng)用能力，開展案例教學(xué)后，學(xué)生實(shí)際解決問題能力有了很大的提高。但此教學(xué)研究方法知道到上世紀(jì)80年代后期，才引起教師的重視。1986年由美國(guó)研究小組提出《準(zhǔn)備就緒的國(guó)家：二十一世紀(jì)的教師》書中，強(qiáng)烈推薦此方法在實(shí)際教學(xué)的重要性，并說明今后在教學(xué)過程中將其作為一種重要的教學(xué)方法應(yīng)用于各類課程中去。

3基于人工智能的案例教學(xué)研究及應(yīng)用

3.1案例精選

此方法第一步是案例選取，案例的好壞是決定案例教學(xué)效果關(guān)鍵因素。案例的選取需要滿足以下要求：（1）符合現(xiàn)在的教學(xué)目標(biāo)，明確學(xué)生需要掌握的知識(shí)點(diǎn)、重難點(diǎn)等，能夠運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中，以此提高學(xué)生分析、解決問題的能力；（2）案例要有代表性、趣味性，由于人工智能課程內(nèi)容多、抽象，需要將枯燥乏味的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為趣味生動(dòng)的案例，有利于吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性；例如，講到“知識(shí)表示”這部分內(nèi)容中引入“機(jī)器人搬積木”、“野人修道士渡河”案例；（3）采用互動(dòng)的形式，此為人工智能的案例教學(xué)研究重要特征，同時(shí)也是教學(xué)目標(biāo)得以充分展現(xiàn)的必要條件。能夠調(diào)動(dòng)大家的積極性，學(xué)生和學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間的互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

3.2案例的執(zhí)行

（1）講授法。基于教學(xué)內(nèi)容具體知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)案例；通過教師講解，幫助學(xué)生理解抽象的理論知識(shí)。案例的呈現(xiàn)有兩種基本形式：一是“案例—理論”,即先給出教學(xué)案例，后講解理論知識(shí)；二是“理論—案例”,即教師先講解知識(shí)，再給出教學(xué)案例；案例的呈現(xiàn)方式不同,會(huì)直接影響案例的功能，也會(huì)影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒、學(xué)習(xí)效果。為了使案例能更好地為教學(xué)服務(wù),教師講解案例之前應(yīng)從創(chuàng)設(shè)案例情境開始,通過情境體驗(yàn)與案例剖析激發(fā)學(xué)生認(rèn)知的興趣,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生注意,有利于教師導(dǎo)入新課。（2）互相討論法。大學(xué)生課余時(shí)間充沛，鑒于此，將班級(jí)學(xué)生分為若干小組，教師將事先準(zhǔn)備好的案例分配給各組，學(xué)生采用組內(nèi)互動(dòng)討論的形式，設(shè)計(jì)出此案例的各種解決方法。課堂上，將本小組的解決方法用課件展現(xiàn)給其他小組。講解完成后，學(xué)生開始互相討論，對(duì)比各自的方法，然后由老師進(jìn)行分析、對(duì)比和總結(jié)。以此來增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)、應(yīng)用能力的掌握。（3）相互辯證法。課后，采用相互辯證的方法，組織大家相互辯論。選擇一些綜合應(yīng)用比較強(qiáng)的案例。與簡(jiǎn)單的案例相比，綜合應(yīng)用案例能更加高效地啟發(fā)學(xué)生全方位地思考和探索問題的解決方法。相互辯證法是一種探索新型的教學(xué)形式，學(xué)生的自主性強(qiáng)，能夠在辯論中充分表達(dá)自己的觀點(diǎn)，充分運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)來維護(hù)自己的觀點(diǎn)，還可以促使學(xué)生查閱大量資料，拓展知識(shí)面。

4結(jié)語

通過以上論述，人工智能技術(shù)開始應(yīng)用于教學(xué),與教學(xué)現(xiàn)代化有著密切的聯(lián)系。其發(fā)展必將對(duì)現(xiàn)代教育起巨大推動(dòng)作用。在教學(xué),可以基于人工智能技術(shù)建立人類推理模型學(xué)習(xí)工具等諸多的運(yùn)用,展示出越來越好的實(shí)用性。

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第12篇

關(guān)鍵詞：高職教育；人工智能；轉(zhuǎn)型發(fā)展

一、高職教育現(xiàn)狀

（一）客觀層面

（1）社會(huì)面。當(dāng)前社會(huì)發(fā)展處于轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，高職教育迎來全新發(fā)展機(jī)遇，對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高。傳統(tǒng)思想中，家長(zhǎng)學(xué)生都帶著有色眼鏡看待高職教育。隨著社會(huì)給技術(shù)技能型人才提供很多高薪崗位，部分學(xué)生主動(dòng)選擇高職院校進(jìn)修學(xué)業(yè)，提高自身技能水平。高職院校必須以社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)為導(dǎo)向，及時(shí)調(diào)整自身發(fā)展戰(zhàn)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(fā)展，出臺(tái)了多項(xiàng)扶持政策，如《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》《職業(yè)學(xué)校專業(yè)頂崗實(shí)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)》《關(guān)于推進(jìn)高等職業(yè)教育改革創(chuàng)新引領(lǐng)職業(yè)教育科學(xué)發(fā)展的若干意見》等，極大的推動(dòng)了高職教育的穩(wěn)定發(fā)展。

（二）主觀層面

（1）教學(xué)理念。高職教師受傳統(tǒng)思想影響，往往重視成績(jī)和理論知識(shí)，亟需引進(jìn)新的教學(xué)理念，并落實(shí)在實(shí)際教學(xué)中。高職院校已經(jīng)意識(shí)到人工智能時(shí)代，自身轉(zhuǎn)型創(chuàng)新的必要性，正積極將全新的教學(xué)理念貫穿在人才培養(yǎng)過程中。（2）教學(xué)方式。高職教育逐漸創(chuàng)新教學(xué)方式，將頂崗實(shí)習(xí)、校企合作、實(shí)訓(xùn)教學(xué)等應(yīng)用在常規(guī)教學(xué)中，適應(yīng)時(shí)展，彰顯職教特色。但在實(shí)際教學(xué)中，教師理念未發(fā)生變化，能力無法滿足新型教學(xué)方式需求，存在亟需改進(jìn)優(yōu)化的地方。（3）教學(xué)體系。只有完善的教學(xué)體系，才能為高職教育的改革創(chuàng)新提供依據(jù)參考。當(dāng)前高職教育體系中含有諸多不足，如學(xué)科單一、理論與實(shí)踐比重不協(xié)調(diào)、知識(shí)內(nèi)容陳舊等。高職教育要想適應(yīng)新時(shí)展趨勢(shì)，應(yīng)積極完善教學(xué)體系。

二、人工智能現(xiàn)狀

（1）國(guó)家戰(zhàn)略。近年來，國(guó)家高度重視人工智能發(fā)展，國(guó)務(wù)院《關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》（國(guó)發(fā)〔2017〕35號(hào)），提出科技創(chuàng)新的主要方向是人工智能，提倡積極構(gòu)建全新的人工智能科技創(chuàng)新協(xié)同機(jī)制，進(jìn)一步完善人工智能教育體系，實(shí)現(xiàn)人才儲(chǔ)備和梯隊(duì)建設(shè)的目標(biāo)，推動(dòng)智能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。各部委也積極頒布一系列政策，如《智能制造2025》《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動(dòng)實(shí)施方案》《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）》等[2]。可見，國(guó)家為人工智能技術(shù)的發(fā)展提供了充足動(dòng)力，人工智能已成為國(guó)家戰(zhàn)略的一部分。（2）產(chǎn)業(yè)發(fā)展。多年的探索，人工智能技術(shù)有了明顯提升，在問題求解、泛邏輯理論、不確定推理、拓?fù)鋵W(xué)、圖像處理、模式識(shí)別、專家系統(tǒng)等方面有了顯著研究成果，一部分成果甚至領(lǐng)先世界水平。例如我國(guó)在模式識(shí)別領(lǐng)域的研究，文字識(shí)別、語言識(shí)別、虹膜識(shí)別都取得優(yōu)異成果，被廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)藥、機(jī)器人視覺研究、衛(wèi)星遙感、自主導(dǎo)航、軍事等領(lǐng)域。企業(yè)十分關(guān)注人工智能技術(shù)的發(fā)展應(yīng)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(shù)的深度研究，使應(yīng)用和商業(yè)價(jià)值最大化。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年人工智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造700億元市場(chǎng)價(jià)值，預(yù)計(jì)在2020年產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過1600億元。

三、人工智能推動(dòng)新時(shí)代高職教育轉(zhuǎn)型發(fā)展的必要性

（一）技術(shù)技能型人才的需求

高職教育發(fā)展的目的是培養(yǎng)適合崗位需求的技術(shù)技能型人才。人工智能時(shí)代，先進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大部分崗位對(duì)人才的需求發(fā)生明顯變化，逐漸形成了“機(jī)器換人”的局面。企業(yè)中簡(jiǎn)單、重復(fù)、勞動(dòng)強(qiáng)度大的崗位，都由智能機(jī)器人予以代替。例如在京東電商的物流中，出現(xiàn)無人機(jī)配送方式，直接沖擊了傳統(tǒng)人工物流配送模式。相信在不久的將來，會(huì)有更多的智能機(jī)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(chǎn)制造的質(zhì)檢環(huán)節(jié)，由于傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)方式存在諸多不足，應(yīng)用人工智能的圖像識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。可見，人工智能時(shí)代會(huì)有大批崗位“消失”，取而代之的是智能化機(jī)器人。高職教育必須轉(zhuǎn)變以往的教育模式，順應(yīng)時(shí)展趨勢(shì)，結(jié)合社會(huì)崗位對(duì)技能人才的需求，調(diào)整高職教育方向，實(shí)現(xiàn)高職教育價(jià)值。

（二）國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的要求

以往的發(fā)展致力于“中國(guó)制造”，但新時(shí)代“中國(guó)制造”已無法提升綜合國(guó)力，國(guó)家必須調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略。人工智能時(shí)代將“中國(guó)制造”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸袊?guó)創(chuàng)造”“中國(guó)智造”。這一發(fā)展戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變，能看出先進(jìn)科學(xué)技術(shù)在國(guó)家發(fā)展中的重要地位。為了2025年實(shí)現(xiàn)“中國(guó)智造”的目標(biāo)，高職院校創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，順應(yīng)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整。同時(shí)，高職教育轉(zhuǎn)型過程中，轉(zhuǎn)變以往以理論、成績(jī)?yōu)橹鞯乃枷胗^念，對(duì)人才進(jìn)行更加系統(tǒng)的培養(yǎng)，調(diào)整理論知識(shí)、實(shí)習(xí)實(shí)踐之間的關(guān)系比例。人工智能時(shí)代的高職教育轉(zhuǎn)變與創(chuàng)新，可以加大對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)力度，使人才綜合素養(yǎng)得到更好提升，滿足“中國(guó)創(chuàng)造”的需求。

（三）學(xué)生自身價(jià)值實(shí)現(xiàn)的需求

時(shí)代的發(fā)展使高職學(xué)生的思想發(fā)生變化，傳統(tǒng)的高職教育雖能提高學(xué)生專業(yè)能力，但并不滿足當(dāng)前企業(yè)對(duì)工作崗位的需求，學(xué)生無法實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值。曾經(jīng)的學(xué)生，沒有認(rèn)識(shí)到自身與社會(huì)的關(guān)系，存在“得過且過”等不良思想。新時(shí)代，高職學(xué)生逐漸認(rèn)清自身地位，意識(shí)到自己與國(guó)家民族是“命運(yùn)共同體”，是實(shí)現(xiàn)偉大復(fù)興“中國(guó)夢(mèng)”的主要力量。高職教育轉(zhuǎn)型創(chuàng)新，根據(jù)時(shí)展要求、學(xué)生需求，合理調(diào)整教學(xué)方案與計(jì)劃。