時(shí)間：2023-08-18 17:15:30
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篇人工智能課程評(píng)價(jià)，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。
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，高校基于其問題啟發(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)。基于人工智能的學(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，國務(wù)院和教育部先后印發(fā)了《國務(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。
關(guān)鍵詞：人工智能；本科高年級(jí)教學(xué)；教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
1 引言
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科類各專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，在信息類相關(guān)的許多高年級(jí)本科和研究生都開設(shè)了人工智能課程。人工智能是一門前沿性的學(xué)科，它主要研究計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的基本原理和基本方法，同時(shí)人工智能也是一門多學(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。廣義的人工智能涵蓋了模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計(jì)算智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論等眾多研究方向。人工智能作為計(jì)算機(jī)學(xué)科的重要分支，已成為人類在信息社會(huì)和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)時(shí)代所必須具備的一項(xiàng)核心技術(shù)，并將在未來發(fā)揮更大的作用。
由于人工智能課程的學(xué)習(xí)難度較大，內(nèi)容更新比較快，也繁多，使得教學(xué)有一定的難度。特別是針對(duì)本科高年級(jí)的人工智能教學(xué)，由于本科生的研究意識(shí)相對(duì)較弱，而人工智能比較強(qiáng)調(diào)科研性，所以如何教好本科高年級(jí)的人工智能課程是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
本文通過分析本科高年級(jí)的教學(xué)特點(diǎn)和人工智能課程的自身特點(diǎn)，在如何提高教學(xué)質(zhì)量這一問題上提出了幾點(diǎn)思考。
2 本科高年級(jí)的教學(xué)特點(diǎn)
中國的本科教育，由于歷史和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等諸多原因，目前的定位還是培養(yǎng)某方面專業(yè)人才的專才教育。本科高年級(jí)學(xué)生在完成了低年級(jí)公共基礎(chǔ)課程和部分專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)之后，迫切希望了解本專業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景，所以在教學(xué)過程中要注意內(nèi)容的應(yīng)用性和專業(yè)性。另一方面，本科高年級(jí)學(xué)生也是研究生教育的儲(chǔ)備人才，在教學(xué)過程中要適時(shí)的進(jìn)行科研引導(dǎo)，這樣能夠讓畢業(yè)生保持對(duì)科學(xué)的興趣，從而為研究生階段進(jìn)一步深入研究打下基礎(chǔ)。本科生一般于4年級(jí)的10月份開始著手畢業(yè)設(shè)計(jì)，在本科高年級(jí)的教學(xué)過程中還要注意與畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容相結(jié)合，這樣可以讓學(xué)生提前做好準(zhǔn)備，選擇適合自己的方向。
3 人工智能課程的學(xué)科特點(diǎn)
與信息類其它專業(yè)課程相比，人工智能具有應(yīng)用性、研究性和發(fā)展性三個(gè)重要學(xué)科特點(diǎn)。首先，人工智能是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。人工智能學(xué)科的主要目標(biāo)在于研究用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能，并開發(fā)相關(guān)理論和技術(shù)。人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用于模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘、智能控制、信息檢索、智能機(jī)器人等領(lǐng)域，在日常生活中，隨處可見人工智能技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例；其次，人工智能技術(shù)具有很強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值，是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中重要的研究方向。技術(shù)進(jìn)步無止境，研究者們不斷追求開發(fā)出效率更高、更智能的人工智能技術(shù)：最后，人工智能是一門正在發(fā)展中的學(xué)科。隨著信息化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)的發(fā)展，人類已步入信息社會(huì)和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，它們?yōu)槿斯ぶ悄芴岢隽嗽S多新的研究目標(biāo)和研究課題，人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域以及技術(shù)算法都在不斷發(fā)展。
4 人工智能教學(xué)的三點(diǎn)思考及對(duì)策
4.1 注重應(yīng)用性和介紹性
在教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)，本科高年級(jí)學(xué)生一般比較關(guān)心各種人工智能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和使用方法，而對(duì)基礎(chǔ)性理論和技術(shù)細(xì)節(jié)不是很感興趣。他們一方面希望能學(xué)到很多較新和較實(shí)用的人工智能算法，并且最好可以看到使用效果；另一方面又希望老師的教學(xué)主要停留在介紹性層面，不想花太多時(shí)間在復(fù)雜的理論理解上。這也比較符合本科高年級(jí)的教學(xué)特點(diǎn)，本科階段主要是培養(yǎng)具備較強(qiáng)應(yīng)用性和基礎(chǔ)科研素質(zhì)的專業(yè)人才。傳統(tǒng)的人工智能教學(xué)主要講授知識(shí)表示和搜索推理技術(shù)，大部分實(shí)例都是解答式或推證式的。由于其知識(shí)的抽象性，又加之其應(yīng)用實(shí)例較少，所以往往教師感覺難講，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也感覺乏味，對(duì)講授的內(nèi)容大多都是死記其方法和步驟，因此影響了教學(xué)效果。針對(duì)這一問題，筆者認(rèn)為，在設(shè)計(jì)人工智能教學(xué)時(shí)，要注重內(nèi)容的新穎性、實(shí)用性和介紹性。除了講授那些仍然有用的和有效的基本原理和方法之外，要著重介紹一些新的和正在研究的人工智能方法和技術(shù)，特別是近期發(fā)展起來的方法和技術(shù)，如支持向量機(jī)、決策樹、模糊集、遺傳算法、蟻群算法等。這些內(nèi)容的理論部分可以不必過分深究，教學(xué)重點(diǎn)主要放在介紹每種技術(shù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展?fàn)顩r、應(yīng)用領(lǐng)域和具體實(shí)現(xiàn)上。此外，要注意理論與實(shí)際應(yīng)用密切結(jié)合，在教學(xué)過程中加入一些與課程內(nèi)容結(jié)合的、可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用內(nèi)容。考慮到目前應(yīng)用最廣泛的人工智能領(lǐng)域之一是模式識(shí)別，而研究模式識(shí)別的主要計(jì)算機(jī)工具是Matlab，所以筆者在教學(xué)過程中以手寫數(shù)字識(shí)別作為教學(xué)實(shí)例，針對(duì)所介紹的每一種人工智能技術(shù)，都將其應(yīng)用于手寫數(shù)字識(shí)別當(dāng)中，并講解了這些技術(shù)的Matlab實(shí)現(xiàn)方法。學(xué)生在掌握了基本理論之后，可以按照實(shí)現(xiàn)步驟的指導(dǎo)，立刻上機(jī)見到算法的實(shí)際效果，加深對(duì)算法實(shí)現(xiàn)思路和方法的認(rèn)識(shí)。
4.2 注重科研引導(dǎo)性
本科教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，還要培養(yǎng)學(xué)生具備基本的科研素質(zhì)。本科教育一方面為社會(huì)培養(yǎng)了大批應(yīng)用型人才，另一方面也要為我國的科研事業(yè)培養(yǎng)后備力量。特別是近幾年來我國對(duì)科研的投入不斷增加，研究生招生規(guī)模逐年增大，本科高年級(jí)學(xué)生打算繼續(xù)讀研的也不在少數(shù)。而人工智能是計(jì)算機(jī)相關(guān)學(xué)科非常活躍的研究課題，其涵蓋的分支非常廣泛，如模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計(jì)算智能、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論等，都是目前國際和國內(nèi)熱門的研究方向。針對(duì)這一特點(diǎn)，在本科高年級(jí)的人工智能教學(xué)中，還要注意對(duì)學(xué)生適時(shí)適度的科研引導(dǎo)。這樣可以激發(fā)學(xué)生的研究興趣，樹立目標(biāo)意識(shí)，找準(zhǔn)研究方向，為未來的科研工作打下基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生思考每種人工智能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是什么?缺點(diǎn)是什么?有沒有改進(jìn)的辦法?比如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算智能中較為成熟的技術(shù)，具有強(qiáng)大的非線性學(xué)習(xí)能力，在模式識(shí)別、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分析、生物信息學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘等眾多領(lǐng)域都取得過成功應(yīng)用。然而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法自身也存在著一些缺點(diǎn)，如會(huì)有局部最小解、解受初值影響較大、理論解釋不完善等。近十年來，研究者逐漸把目光轉(zhuǎn)移到另一種新的非線性學(xué)習(xí)工具――支持向量機(jī)上。同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，支持向量機(jī)具有泛化能力強(qiáng)、不受局部最小問題困擾、理論背景完善等顯著優(yōu)點(diǎn)。在給學(xué)生講解BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的時(shí)候，一方面可以通過手寫數(shù)字識(shí)別實(shí)驗(yàn)展示其強(qiáng)大的非線性分類能力，另一方面也要告訴學(xué)生，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并不是完美的，其缺點(diǎn)同樣明顯。然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這些問題進(jìn)行思考，討論有沒有更好的解決辦法。此時(shí)，順勢(shì)引出支持向量機(jī)的內(nèi)容，并且介紹支持向量機(jī)的研究現(xiàn)狀和研究方向。通過兩者的對(duì)比，學(xué)生不但了解到了較新的人工智能技術(shù)，又對(duì)人工智能研究中如何去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、人工智能技術(shù)的進(jìn)化歷程有了直觀的印象。
4.3 教學(xué)內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)本科生用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題和進(jìn)行專業(yè)研究能力的檢驗(yàn)，是本科高年級(jí)學(xué)生將要面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。由于人工智能學(xué)科具有應(yīng)用性和科研性的特點(diǎn)，人臉識(shí)別、網(wǎng)頁檢索、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)、基因數(shù)據(jù)處理等應(yīng)用領(lǐng)域都離不開人工智能技術(shù)，所以人工智能方向?yàn)閷W(xué)生提供了豐富的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題。針對(duì)這一特點(diǎn)，在本科高年級(jí)的人工智能教學(xué)中，可以適當(dāng)穿插介紹有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。告訴學(xué)生哪些應(yīng)用領(lǐng)域是目前人工智能研究的熱點(diǎn)方向，哪些人工智能技術(shù)可以用來解決這些問題。通過向?qū)W生介紹具有一定應(yīng)用價(jià)值和研究意義的題目，然后引導(dǎo)他們查找閱讀相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，分析問題，解決問題，最后編寫代碼和撰寫論文。比如筆者給學(xué)生提供的選題包括：(1)基于支持向量機(jī)的上市公司信用評(píng)價(jià)；(2)正則化回歸在股票預(yù)測(cè)中的應(yīng)用；(3)基于膚色的人臉檢測(cè)；(4)基于內(nèi)容的網(wǎng)頁圖像檢索等。這些題目應(yīng)用性強(qiáng)，具有一定科研深度但是難度又不至于太大，學(xué)生選擇這些題目的積極性很高。通過將教學(xué)內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合，不但加深了學(xué)生對(duì)課程的理解，又使其找到了合適的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，可謂一舉兩得。
基于4MAT系統(tǒng)模式案例設(shè)計(jì)
4MAT系統(tǒng)模式又稱為自然學(xué)習(xí)模式，它是由美國“學(xué)習(xí)公司”總裁麥卡錫博士在1979年創(chuàng)立的一個(gè)新型有效的學(xué)習(xí)框架。該模式將學(xué)習(xí)風(fēng)格與腦科學(xué)研究結(jié)合起來，并根據(jù)人們感知和處理信息的方式，形成一種獨(dú)特的、順應(yīng)個(gè)性學(xué)習(xí)需求的教學(xué)模式。圖1為學(xué)習(xí)者以4MAT學(xué)習(xí)的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例。
第一階段，Johnny看到他的哥哥們是騎自行車去學(xué)校。他注意看他們是怎樣騎自行車的，騎自行車看上去很容易；第二階段，他請(qǐng)他的哥哥們（騎自行車的專家）展示他是怎樣騎自行車的；第三階段，Johnny騎上自行車，并嘗試騎行，他發(fā)現(xiàn)騎自行車并不像看上去那么容易；第四階段，他調(diào)整了自己，回過來再次嘗試騎自行車。在上述學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者的大腦經(jīng)歷觀察反映、抽象假設(shè)、行動(dòng)試驗(yàn)、形成具體經(jīng)驗(yàn)四個(gè)階段，即4MAT模式的四個(gè)象限，整個(gè)學(xué)習(xí)過程組成一個(gè)循環(huán)圓圈。
4MAT模式以關(guān)注學(xué)習(xí)者為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合左右腦的不同特點(diǎn)，將教學(xué)分解為八個(gè)環(huán)節(jié)（如圖2所示），可較好地為學(xué)習(xí)者提供有意義的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生有足夠的練習(xí)機(jī)會(huì)，且可“靈活調(diào)整”學(xué)習(xí)內(nèi)容，并在這一過程中發(fā)掘所學(xué)在生活中的應(yīng)用價(jià)值。高中信息技術(shù)課程內(nèi)容大致可分為“動(dòng)手做、如何做、為何做及做了何”四個(gè)方面，與4MAT模式四個(gè)象限的特點(diǎn)較切合。現(xiàn)以高中信息技術(shù)必修模塊中“信息的加工與表達(dá)――用智能工具處理信息”為主題，進(jìn)行4MAT模式教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。
1.本課時(shí)教學(xué)目標(biāo)。人工智能研究處于信息技術(shù)發(fā)展的前沿，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。高中人工智能課程目標(biāo)的基本點(diǎn)定位在了解和體驗(yàn)上，讓學(xué)生了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿，體驗(yàn)若干典型人工智能技術(shù)的應(yīng)用，感受人工智能對(duì)學(xué)習(xí)和生活的影響，激發(fā)對(duì)信息技術(shù)未來的追求。
2.本課時(shí)教學(xué)任務(wù)。《信息加工與表達(dá)》課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)要求：通過部分智能信息處理工具軟件的使用，體驗(yàn)其基本工作過程，了解其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過課堂討論、觀看媒體資料、網(wǎng)絡(luò)搜索、操作實(shí)踐、學(xué)習(xí)教材等手段，學(xué)生能夠：①了解人工智能技術(shù)的含義及智能工具的應(yīng)用范圍；②列舉人工智能技術(shù)在社會(huì)、生活中的應(yīng)用實(shí)例；③按功能對(duì)常見的智能應(yīng)用進(jìn)行分類；④在操作實(shí)踐活動(dòng)中，了解智能工具的基本工作原理及其應(yīng)用價(jià)值；⑤樹立辯證思想，客觀看待人工智能技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響，培養(yǎng)正確的信息技術(shù)運(yùn)用觀。
3.本課時(shí)教學(xué)內(nèi)容：①人工智能、模式識(shí)別、自然語言理解、機(jī)器翻譯；②智能工具的應(yīng)用范圍；③常見智能工具的操作（“小靈鼠”軟件、OCR軟件、在線翻譯軟件、機(jī)器人小I等）；④人工智能對(duì)人類生活、社會(huì)的影響及存在問題。
4.本課時(shí)教學(xué)安排見圖3。
①聯(lián)系，即讓學(xué)習(xí)者將學(xué)習(xí)內(nèi)容與相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)建立聯(lián)系。設(shè)計(jì)活動(dòng)來表明人工智能就在我們身邊以及它與信息技術(shù)學(xué)科前沿研究的聯(lián)系。活動(dòng)內(nèi)容：以小組為單位研討我們身邊的人工智能應(yīng)用例子。通過討論，說明人工智能對(duì)人類生活、社會(huì)的影響。這個(gè)討論有助于讓學(xué)生將身邊的經(jīng)驗(yàn)與學(xué)習(xí)內(nèi)容聯(lián)系起來。教師提供自主學(xué)習(xí)資源網(wǎng)站，引導(dǎo)并幫助學(xué)生聯(lián)系各人的經(jīng)歷了解人工智能的應(yīng)用范圍；通過讓學(xué)生觀看相關(guān)應(yīng)用視頻，讓他們獲得直觀的感性認(rèn)識(shí)。
②注意，即讓學(xué)生注意個(gè)人體驗(yàn)以及與其他同學(xué)的經(jīng)驗(yàn)分享。分析經(jīng)驗(yàn)，小組討論并將經(jīng)驗(yàn)繪制成圖表。分小組分享經(jīng)驗(yàn)并用概念圖示描述人工智能的含義。
③想象，即在向?qū)W生傳授呈現(xiàn)概念時(shí)，讓學(xué)生先將自己的理解描述出來。整合經(jīng)驗(yàn)：在學(xué)習(xí)日記中描述人工智能對(duì)你及社會(huì)生活環(huán)境的影響。每個(gè)學(xué)生要在自己的日志中說明某一人工智能應(yīng)用如何對(duì)個(gè)人生活和環(huán)境造成影響。
④告知，即由教師告知內(nèi)行知識(shí)，學(xué)生接受內(nèi)容并進(jìn)行研究。學(xué)習(xí)內(nèi)容：教師通過演示文稿介紹圖靈測(cè)試及人工智能小故事，幫助學(xué)生了解人工智能含義。教師帶領(lǐng)全班學(xué)生利用前面活動(dòng)中獲得的信息，創(chuàng)建人工智能思維導(dǎo)圖，其中要包括人工智能含義、應(yīng)用領(lǐng)域及它對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生的正面及負(fù)面影響。學(xué)生通過看視頻、聽講、課堂討論及小組研究等學(xué)習(xí)形式學(xué)習(xí)新知識(shí)。思維導(dǎo)圖會(huì)逐漸發(fā)展為一個(gè)動(dòng)態(tài)的圖示。學(xué)生可隨時(shí)添加其他信息和實(shí)例。比如，隨著對(duì)人工智能技術(shù)的深入了解，其他內(nèi)容也可以被添加到思維導(dǎo)圖中，在不斷形成的過程中，學(xué)生將學(xué)會(huì)如何有條理地收集信息。
⑤練習(xí)，即讓學(xué)生通過練習(xí)來學(xué)習(xí)，以達(dá)到對(duì)知識(shí)、技能的熟練掌握。實(shí)踐拼接活動(dòng)：以“它”怎樣看、“它”如何懂兩組活動(dòng)，制作設(shè)計(jì)新的思維導(dǎo)圖。歸納智能工具的工作原理和存在的不足。各小組通過實(shí)踐操作智能工具，分享有關(guān)知識(shí)和體驗(yàn)，以思維導(dǎo)圖的形式描述模式識(shí)別及自然語言理解的工作原理并提出技術(shù)改進(jìn)建議。教師在整個(gè)過程中對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予反饋和建議。
⑥延伸，即是學(xué)生創(chuàng)新的開始，學(xué)生對(duì)所學(xué)的靈活調(diào)整，遷移運(yùn)用。設(shè)計(jì)“人工智能會(huì)取代人類嗎”游戲中要用的問題。在課堂內(nèi)外以學(xué)習(xí)小組的形式開展活動(dòng)收集更多信息。每個(gè)小組根據(jù)他們了解的情況設(shè)計(jì)10個(gè)問題，在“人工智能會(huì)取代人類嗎”游戲中使用。比如，未來你心中的人工智能是什么樣、機(jī)器人具有真正的智能嗎、未來的智能工具將具備怎樣的功能，等等。
⑦提煉，即學(xué)生進(jìn)行自我適應(yīng)、調(diào)整、修改和評(píng)價(jià)其學(xué)習(xí)是否適當(dāng)。學(xué)生復(fù)習(xí)課堂記錄、個(gè)人日志、實(shí)踐體驗(yàn)、互聯(lián)網(wǎng)上學(xué)習(xí)到的內(nèi)容等，小組完成研究報(bào)告，為最后階段做準(zhǔn)備。
⑧展現(xiàn)，即讓學(xué)生表現(xiàn)自己。幫助學(xué)生將所學(xué)與更廣泛的知識(shí)聯(lián)系起來。設(shè)計(jì)一個(gè)總結(jié)主要觀點(diǎn)的演示文稿（用例子和視覺畫面對(duì)人工智能應(yīng)用作出說明）。為學(xué)校設(shè)計(jì)一個(gè)普及人工智能知識(shí)的網(wǎng)站。撰寫一份“智能工具應(yīng)用啟示”的研究的可行性報(bào)告，并設(shè)計(jì)完成一個(gè)未來智能工具或提出一個(gè)智能應(yīng)用的想法。
基于Feden-Vogel教學(xué)模式的案例設(shè)計(jì)
普萊斯頓?D?費(fèi)德恩，羅伯特?M?沃格爾結(jié)合信息加工論，在4MAT系統(tǒng)及教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了Feden-Vogel教學(xué)設(shè)計(jì)模式。該模式包含三個(gè)不同的工具：計(jì)劃組織圖、教學(xué)計(jì)劃模板、教案格式。其教學(xué)分五個(gè)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：步驟一，引起學(xué)生注意并激活先前知識(shí)；步驟二，教授陳述性知識(shí)，不僅包含課時(shí)內(nèi)容，還應(yīng)涉及一些核心概念等；步驟三，給學(xué)生提供足夠的時(shí)間和實(shí)踐機(jī)會(huì)，形成程序性知識(shí)；步驟四，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決不同問題，幫助他們以新的或不同的方式運(yùn)用所學(xué)；步驟五，結(jié)束當(dāng)前教學(xué)并啟發(fā)學(xué)生關(guān)注知識(shí)和連續(xù)性，過渡到下一教學(xué)主題。在Feden-Vogel模式中，是從步驟二開始教學(xué)設(shè)計(jì)（即在課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)中讓學(xué)生學(xué)習(xí)的陳述性知識(shí)），教學(xué)實(shí)施從步驟一開始。現(xiàn)仍以高中信息技術(shù)必修模塊中“信息加工與表達(dá)”為主題，進(jìn)行Feden-Vogel模式教學(xué)設(shè)計(jì)，課時(shí)教學(xué)目標(biāo)與上例同。
1.《用智能工具處理信息》Feden-Vogel計(jì)劃組織圖（見圖4）。
2.《用智能工具處理信息》Feden-Vogel教學(xué)五步驟設(shè)計(jì)。
步驟一，呈現(xiàn)先行組織圖，讓學(xué)生回顧先前的知識(shí)，提問前面幾類信息加工與表達(dá)的特征及應(yīng)用價(jià)值。這個(gè)練習(xí)可以讓學(xué)生準(zhǔn)備好學(xué)習(xí)下一個(gè)主題，即用智能工具處理信息。讓學(xué)生聯(lián)系和此問題相關(guān)的現(xiàn)實(shí)生活情境：如果你在寫一份研究報(bào)告時(shí)，需要一本資料書上的三頁內(nèi)容，或者你想通過錄音將你說的話轉(zhuǎn)化成文字時(shí)，你將采用什么辦法來完成？向?qū)W生提出這個(gè)問題，讓他們?cè)O(shè)想解決的方案。通過這個(gè)問題可以將情境與新主題聯(lián)系在一起。為了幫助學(xué)生解決此問題，可展示觸屏手機(jī)手寫輸入信息的過程，讓學(xué)生上網(wǎng)搜索相關(guān)資料。同時(shí)為學(xué)生提供多種體驗(yàn)工具軟件（“小靈鼠”軟件、OCR軟件，語音識(shí)別軟件等）。
步驟二，播放有關(guān)我們身邊人工智能應(yīng)用的視頻，讓學(xué)生上網(wǎng)查找人工智能應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)例。介紹圖靈測(cè)試，向?qū)W生提問，人工智能的含義是什么？學(xué)生建立人工智能概念圖，并添加智能應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)例。
步驟三，將學(xué)生異質(zhì)分組，提出小組體驗(yàn)計(jì)劃。當(dāng)學(xué)生制定好計(jì)劃后，就可以開始試著用智能處理工具（模式識(shí)別）進(jìn)行操作實(shí)踐。等他們完成體驗(yàn)后提問學(xué)生：識(shí)別的準(zhǔn)確率高嗎？影響識(shí)別率高低的主客觀因素有哪些？接下來，引導(dǎo)學(xué)生思考分析模式識(shí)別工具處理信息的工作原理，引導(dǎo)他們針對(duì)體驗(yàn)中存在的問題提出改進(jìn)建議。在建立模式識(shí)別思維導(dǎo)圖過程中，通過提問學(xué)生生活中或未來還有哪些信息可以通過模式識(shí)別來處理，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的了解。
步驟四，讓全班一起討論在進(jìn)行模式識(shí)別智能工具體驗(yàn)中的感受。教師使用提問策略來幫助他們進(jìn)入下一人工智能應(yīng)用領(lǐng)域：自然語言理解。比如，可以問學(xué)生是否能通過工具將一段中文詩詞翻譯成其他語言，或者和機(jī)器人聊天時(shí)應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)智能處理工具。學(xué)生討論，形成小組設(shè)計(jì)報(bào)告，并通過上網(wǎng)查找出相關(guān)工具軟件名稱。學(xué)生選擇教師提供的工具軟件進(jìn)行體驗(yàn)操作，總結(jié)出其工作原理及存在的問題。
關(guān)鍵詞：人工智能；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 引言
人工智能(AI)是二十世紀(jì)五十年代后期興起的利用計(jì)算機(jī)模擬人類智能活動(dòng)去求解問題的學(xué)科，與空間技術(shù)、原子能技術(shù)一起被譽(yù)為二十世紀(jì)三大科學(xué)技術(shù)成就，目前廣泛應(yīng)用于專家系統(tǒng)、機(jī)器翻譯、語音識(shí)別、文字識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器人、電子游戲等方面，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以及許多高新技術(shù)產(chǎn)品中的核心技術(shù)。
為了適應(yīng)人工智能技術(shù)日益廣泛的需要，國內(nèi)外高校普遍開設(shè)了“人工智能”方面的課程，特別是作為計(jì)算機(jī)方面專業(yè)的核心課程之一。我校自從1993年開始為自動(dòng)化專業(yè)本科生開設(shè)“智能控制”選修課，1996年為自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等專業(yè)本科生開設(shè)“人工智能導(dǎo)論”、“人工智能及其應(yīng)用”課程。目前，我校軟件學(xué)院、信息學(xué)院、機(jī)電學(xué)院都開設(shè)了“人工智能導(dǎo)論”課程，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)字媒體技術(shù)、自動(dòng)化、機(jī)械制造與自動(dòng)化等許多專業(yè)本科生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是面向包括人文社科等全校所有專業(yè)的公選課之一，其目的是使學(xué)生了解人工智能的基本概念和基本原理，初步學(xué)習(xí)和掌握人工智能的基本技術(shù)和前沿內(nèi)容，拓寬知識(shí)面，啟發(fā)思路，為學(xué)生提供最基本的人工智能技術(shù)和有關(guān)問題的入門性知識(shí)，提高學(xué)生應(yīng)用開發(fā)軟件的能力和水平，為今后在相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用奠定更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，建設(shè)好“人工智能導(dǎo)論”課程具有重要意義和很廣的受益面。
由于人工智能是交叉學(xué)科，涉及面廣、內(nèi)容抽象、不易理解，學(xué)生往往有望而生畏的感覺，在教學(xué)過程中，老師教、學(xué)生學(xué)都比較吃力。為了更好地實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)目標(biāo)，提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，協(xié)調(diào)好教與學(xué)的雙邊關(guān)系，使學(xué)生由望而生畏的感覺，變?yōu)橛杏糜腥さ母杏X，根據(jù)已有人工智能課程在教學(xué)與實(shí)踐方面的經(jīng)驗(yàn)和方法，結(jié)合“人工智能導(dǎo)論”課程的近幾年教學(xué)實(shí)踐，對(duì)課程的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方式等方面進(jìn)行了探索總結(jié)。
2 調(diào)整與優(yōu)化教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容
“人工智能導(dǎo)論”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)字媒體技術(shù)、自動(dòng)化、機(jī)械制造與自動(dòng)化等許多專業(yè)本科生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是面向包括人文社科等全校所有專業(yè)的公選課之一，其研究領(lǐng)域及內(nèi)容十分豐富，涉及的基礎(chǔ)面廣。因此如何選好教學(xué)內(nèi)容，既能使學(xué)生了解本領(lǐng)域的概貌，又能適合學(xué)生的基礎(chǔ)，便于他們?cè)谟邢薜臅r(shí)間完成學(xué)習(xí)任務(wù)，是一件重要而又困難的事情。
進(jìn)入21世紀(jì)以來，人工智能學(xué)科又有了新的發(fā)展。為了及時(shí)反映人工智能研究和學(xué)科的最新進(jìn)展，我們修訂了“人工智能導(dǎo)論”的教學(xué)大綱，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化和更新，極大充實(shí)了各個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)容。我們確定的教學(xué)內(nèi)容主要分為三部分：第1部分為概論，介紹人工智能的基本概念、基本內(nèi)容、主要研究領(lǐng)域及發(fā)展過程；第2部分是知識(shí)表示，推理和搜索技術(shù)，討論幾種常用的知識(shí)表示方法、推理技術(shù)(包括確定性推理方法和不確定推理方法)和搜索求解策略；第3部分是人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域，包括專家系統(tǒng)、自然語言理解、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等的基本概念和方法等。其中第2部分是基礎(chǔ)理論，是人工智能的重要基礎(chǔ)，應(yīng)該循序?qū)W習(xí)。第3部分是人工智能的應(yīng)用，由于每個(gè)研究?jī)?nèi)容都相對(duì)獨(dú)立、自成體系且有其專門的學(xué)術(shù)著作研究、熱點(diǎn)，因此針對(duì)高等院校的本專科生來說，不必循序?qū)W習(xí)，而且結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)可以選擇其中幾個(gè)研究領(lǐng)域。例如對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生來說，可以選擇專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等，同時(shí)可增加在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，包括專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和進(jìn)化控制等熱點(diǎn)：而對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)來說，可以選擇專家系統(tǒng)、自然語言理解、機(jī)器學(xué)習(xí)等，并輔以動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)、語音識(shí)別系統(tǒng)、智能機(jī)器人等實(shí)例。總之就是要把握課程性質(zhì)和教學(xué)目的，調(diào)整本課程教學(xué)體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生以有限的時(shí)間學(xué)到人工智能的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法。
另外，在選擇和確定教學(xué)內(nèi)容時(shí)必須兼顧基礎(chǔ)知識(shí)和新興技術(shù)，注意與相關(guān)課程(如離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、概率論、自動(dòng)控制原理、Matlab系統(tǒng)仿真、面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)等)的鏈接，密切理論與實(shí)際的關(guān)系，通過課堂講授和課外訓(xùn)練，注意學(xué)生能力培養(yǎng)，提高他們的學(xué)習(xí)效果和整體素質(zhì)。
3 加強(qiáng)課程立體化建設(shè)和系列教材研究
在課程的立體化建設(shè)中，教材充當(dāng)了地基的角色，所有的課程內(nèi)容安排，無不體現(xiàn)出以教材為基本，以教材為模板。所以本著基礎(chǔ)、實(shí)用的原則，我們先后編著出版了《人工智能及其應(yīng)用》課程教材導(dǎo)論部分概括性強(qiáng)，引人入勝；基礎(chǔ)部分系統(tǒng)全面，敘述深入淺出，循序漸進(jìn)；應(yīng)用部分密切理論與實(shí)際關(guān)系，典型形象。其中第二版在第一版的基礎(chǔ)上，增加了證據(jù)理論、模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論的一些典型應(yīng)用，使學(xué)生能夠更深入地理解和應(yīng)用這些理論；另一方面，又新增了自然語言理解及其應(yīng)用內(nèi)容，以適應(yīng)目前計(jì)算機(jī)翻譯、人機(jī)自然語言交互等技術(shù)日益廣泛應(yīng)用的需要。系列教材適應(yīng)了人工智能導(dǎo)論新課程開設(shè)的需要，反映了人工智能學(xué)科的發(fā)展，為人工智能課程確立了基本框架，發(fā)揮了重要作用。系列教材的問世不僅解決了本校“人工智能導(dǎo)論”課程教學(xué)用書的問題，而且也被各兄弟院校普遍采用，促進(jìn)了該課程的普遍開設(shè)，推動(dòng)人工智能學(xué)科的發(fā)展。
為了配合教材第二版的教學(xué)和自學(xué)，在已有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)成果積累的基礎(chǔ)上，制作了高質(zhì)量的教學(xué)課件和完整的教學(xué)視頻錄像，并刻錄成光盤隨書供讀者使用；同時(shí)又研究與開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)課程(http：//)，以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，促進(jìn)本課程的教學(xué)改革。
包括主教材、電子教案、教學(xué)視頻錄像、網(wǎng)絡(luò)課程及教學(xué)資料庫等在內(nèi)的課程立體化建設(shè)符合二十一世紀(jì)高校教學(xué)的要求，支持教師提高教學(xué)手段現(xiàn)代化的水平，更貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。
4 改革與創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)方法
在“人工智能導(dǎo)論”課程教學(xué)的過程中，我們積極探索教學(xué)新路，經(jīng)過數(shù)年辛勤試驗(yàn)，結(jié)合蔡自興教授等對(duì)人工智能課程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程的教學(xué)模式和教學(xué)方法進(jìn)行了如下一些的改革與創(chuàng)新。
(1)通過多種途徑激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
“興趣是最好的老師”，“人工智能導(dǎo)論”課程的學(xué)習(xí)效果，直接受到學(xué)生興趣和參與意識(shí)的影響。由于這是一門導(dǎo)論性前沿課程，一般來說，學(xué)生開始學(xué)習(xí)興趣很大。但是，當(dāng)一些學(xué)生開始接觸到抽象概念和算法時(shí)，往往感到不易接受。我們通過各種途徑和方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂討 論、布置讀書報(bào)告和課外實(shí)驗(yàn)、以問題為導(dǎo)向的啟發(fā)式教學(xué)、專題討論／辯論等形式。特別，我們精心組織和準(zhǔn)備了模糊控制技術(shù)及其應(yīng)用、智能機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用、智能交通、BCI(腦機(jī)交互接口)等專題，以及智能調(diào)度軟件、語音識(shí)別系統(tǒng)、動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)、足球機(jī)器人比賽、機(jī)器人軌跡跟蹤、倒立擺的智能控制等課內(nèi)演示，使學(xué)生擴(kuò)大了眼界，增加了感性知識(shí)，達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的與效果。
(2)面向問題的啟發(fā)式教學(xué)
人工智能中的許多問題，有的似是而非，有的引人入勝。在教學(xué)中，有意識(shí)的提出相關(guān)問題，提請(qǐng)學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的猜想和解決方案。然后逐步進(jìn)入教材中的解決方案，啟發(fā)學(xué)生求解這些問題，并進(jìn)行分析和比較，從而強(qiáng)化了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)意識(shí)和參與意識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如，在講到比較抽象的“遺傳算法”時(shí)，提出“遺傳算法如何用于優(yōu)化計(jì)算?”這一問題。針對(duì)該問題，先從“達(dá)爾文的生物進(jìn)化論”入手，討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用；然后通過一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，從特殊到一般地啟發(fā)學(xué)生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實(shí)現(xiàn)，最終讓學(xué)生與教師一起導(dǎo)出遺傳算法用于優(yōu)化計(jì)算的基本步驟。這樣，學(xué)生不但從中學(xué)習(xí)了遺傳算法，而且得到一次邏輯思維的訓(xùn)練，取得很好的教學(xué)效果。
(3)課堂辯論與交互式教學(xué)
組織課堂辯論，討論的議題包括人工智能的應(yīng)用前景和其他比較等有爭(zhēng)議的問題。學(xué)生對(duì)這些問題展開了激烈的爭(zhēng)論，激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能，明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)。例如，為了加深學(xué)生對(duì)智能機(jī)器人內(nèi)涵的理解，我們組織了“機(jī)器智能能否超過人類智能”的辯論會(huì)。會(huì)前正反雙方結(jié)合本課程內(nèi)容及其相關(guān)知識(shí)，認(rèn)真進(jìn)行準(zhǔn)備；辯論會(huì)上正反雙方唇槍舌戰(zhàn)，激烈爭(zhēng)辯，氣氛熱烈。辯論后，學(xué)生余意未盡，討論熱情不減。無論是哪一方獲勝，都達(dá)到了預(yù)期的效果。教學(xué)中我們還注意采用了多種交互式策略，如課堂上教師提問可鼓勵(lì)或指定學(xué)生提問，也可由學(xué)生自由地就某個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行主題發(fā)言后老師點(diǎn)評(píng)等。
(4)個(gè)性化學(xué)習(xí)與因材施教
在本課程教學(xué)過程中注意對(duì)學(xué)生因材施教和個(gè)性化教學(xué)。例如，通過組織學(xué)生進(jìn)行讀書報(bào)告的形式，鼓勵(lì)學(xué)生從多方面、多角度考慮問題，多提新穎思想，有意識(shí)地鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生探討比較深層的內(nèi)容，并輔導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生將其成果以科技論文和發(fā)表文章的形式轉(zhuǎn)化為成果。又如，在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，注意要求學(xué)習(xí)有余力和興趣的學(xué)生選作部分探索性、創(chuàng)新性的功課和實(shí)驗(yàn)(選學(xué)內(nèi)容，如模糊控制器的設(shè)計(jì)、進(jìn)化控制等)，從而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮個(gè)性優(yōu)勢(shì)，達(dá)到因材施教的目的。同時(shí)注意分析學(xué)習(xí)較差的學(xué)生的具體困難，進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)。
(5)多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的使用
本課程在PPT演示文稿和網(wǎng)絡(luò)課程上，采用了大量的多媒體表現(xiàn)形式，如視頻、動(dòng)畫、聲音和圖像等。目的在于使得人工智能抽象的知識(shí)形象化，便于學(xué)生理解。例如，課內(nèi)讓學(xué)生在線觀看涂曉媛博士的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫“人工魚”的錄像片段、人工生命Floy中生命智能體在環(huán)境中不斷的適應(yīng)進(jìn)化構(gòu)成演示等，有助于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，促進(jìn)教學(xué)水平的提高，激發(fā)了學(xué)生對(duì)課程的興趣，使學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)得到增強(qiáng)。此外，隨教材附贈(zèng)的教學(xué)光盤和開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)課程(http：//)提供了學(xué)生課外自學(xué)用的高質(zhì)量的電子課件、完整的教學(xué)視頻錄像、豐富的實(shí)驗(yàn)和案例資料等，以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。
(7)理論與實(shí)踐結(jié)合
在教學(xué)內(nèi)容安排上，注意理論聯(lián)系實(shí)際，適時(shí)布置一些人工智能實(shí)驗(yàn)給學(xué)生進(jìn)行課外練習(xí)。設(shè)計(jì)的課外實(shí)驗(yàn)包括產(chǎn)生式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，歸結(jié)反演實(shí)驗(yàn)，主觀Bayes推理網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，A搜索實(shí)驗(yàn)，以及基于Maltab工具箱的模糊控制位置跟蹤系統(tǒng)、兩車追趕模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別仿真、遺傳算法優(yōu)化計(jì)算等實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)踐和參與，保持學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生對(duì)人工智能基本概念和難點(diǎn)的理解，掌握基本方法和技術(shù)，為從事智能系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)打下基礎(chǔ)，從而達(dá)到教學(xué)目的。例如，我們組織學(xué)生參觀我們的研究生綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，觀看機(jī)器人臂取物、倒立擺控制、語音識(shí)別軟件、指紋識(shí)別軟件、智能調(diào)度軟件等演示，密切理論與實(shí)際的關(guān)系。
我們?cè)诮虒W(xué)改革實(shí)踐中探索的這些教學(xué)方法，有利于充分激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，有利于鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維，有利于多方位培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。
5 運(yùn)用多樣化的教學(xué)手段和考核方式
5.1 多樣化的教學(xué)手段
采用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，構(gòu)筑“人工智能導(dǎo)論”課程的現(xiàn)代教學(xué)模式，是本課程的主要特點(diǎn)之一。教學(xué)過程中采用了多媒體教學(xué)課件和網(wǎng)絡(luò)課程相結(jié)合的方法，充分利用多媒體的豐富表現(xiàn)形式，利用網(wǎng)絡(luò)課程的交互性、情景化等，進(jìn)行教學(xué)。采用的方法包括：
(1)抽象知識(shí)內(nèi)容的多媒體表示
通過動(dòng)畫和視頻來演示抽象的概念、算法和過程，包括機(jī)器人軌跡跟蹤、機(jī)器人臂取物、足球機(jī)器人比賽、倒立擺控制、“人工魚”等錄像片段，以及智能調(diào)度軟件、語音識(shí)別系統(tǒng)、指紋識(shí)別系統(tǒng)、動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)等軟件演示。
(2)通過PPT撰寫教案
精心編制PPT，組織好課件內(nèi)容，做到圖文并茂，提綱挈領(lǐng)，便于學(xué)生理解，便于教師講授。
(3)開發(fā)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)課程
“人工智能導(dǎo)論”網(wǎng)絡(luò)課程較好的實(shí)現(xiàn)了交互性、在一定程度上實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)過程的情景化。在交互性方面，通過網(wǎng)絡(luò)課程的課堂練習(xí)和章節(jié)練習(xí)，評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并給學(xué)生提出學(xué)習(xí)建議。在情景化方面，采用了在線答疑形式，使得學(xué)習(xí)過程豐富有趣。
(4)先進(jìn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的觀摩與演示
利用我們的研究成果等有利條件，有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行成果演示(包括智能調(diào)度軟件、語音識(shí)別系統(tǒng)、指紋識(shí)別系統(tǒng)、動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)等軟件)，使學(xué)生知道學(xué)了有用，而且很有用，很有趣，很有意義，從而進(jìn)一步誘導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固了課堂所學(xué)知識(shí)，提高了教學(xué)質(zhì)量。
教學(xué)效果通過上述先進(jìn)的現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，不僅極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，而且也取得很好的實(shí)際教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。
5.2 作業(yè)、考試等教改舉措
(1)改革作業(yè)方式與方法
改變過去那種單純的書面習(xí)題作業(yè)，發(fā)展成為必須交給教師評(píng)閱的書面家庭作業(yè)、不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業(yè)等。其中上交作業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，教師批閱后的作業(yè)也通過網(wǎng)絡(luò)返回給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)呈交和返回的網(wǎng)絡(luò)化。
(2)改革考試方式與方法
如何對(duì)本課程的考試方式進(jìn)行改革一直是我們探索的問題。我們綜合考慮課堂出勤情況(10％)、平時(shí)正式作業(yè)成績(jī)(20％)和期末課程考試(70％)，進(jìn)行綜合評(píng)分。期末考試有時(shí)采用綜合試題考試，出幾個(gè)大題目讓學(xué)生選擇其中幾個(gè)進(jìn)行開卷筆試，當(dāng)面交卷后評(píng)分；有時(shí)采用課外開卷論文結(jié)合或口試面試。最近，我們還對(duì)部分學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)或?qū)嶋H問題提問等進(jìn)行考核。我們正進(jìn)一步改革、試驗(yàn)和探索，使考試成為衡量與培養(yǎng)創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和提高課程教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
關(guān)鍵詞：“智能+”；富媒體；教學(xué)模式
2017年7月8日，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，我國人工智能發(fā)展迎來新紀(jì)元。人工智能作為信息技術(shù)的更高發(fā)展階段，毫無疑問會(huì)深層次推動(dòng)教育教學(xué)改革與創(chuàng)新發(fā)展[1]。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動(dòng)下，“智能+”背景下的教學(xué)資源表現(xiàn)形式和呈現(xiàn)方式越來越多樣化，教學(xué)活動(dòng)的時(shí)空結(jié)構(gòu)和活動(dòng)方式得到了充分拓展，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的獨(dú)立性、自主性和創(chuàng)造性得到了充分體現(xiàn)，教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)的支持者和引導(dǎo)者[2]。“智能+”是“互聯(lián)網(wǎng)+”的進(jìn)一步升級(jí)，給各行各業(yè)尤其是教育帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。“智能+”與教育相結(jié)合，將有力推動(dòng)教育教學(xué)改革與創(chuàng)新發(fā)展，這也是機(jī)電類專業(yè)新工科教學(xué)改革的內(nèi)涵之一。機(jī)電類專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)該緊跟國家發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)來改造專業(yè)課程體系，培養(yǎng)符合新時(shí)代、新背景需求的復(fù)合型人才。課程教學(xué)創(chuàng)新是改造專業(yè)課程體系的重要內(nèi)容之一，傳感器與測(cè)試技術(shù)作為機(jī)電類專業(yè)核心課程，長(zhǎng)期存在課堂教學(xué)內(nèi)容與工程應(yīng)用脫節(jié)的問題，這與應(yīng)用技術(shù)型高校建設(shè)和工程技術(shù)型人才培養(yǎng)要求不相適應(yīng)，更與當(dāng)前“智能+制造”的技術(shù)要求不相適應(yīng)。本文將“智能+”與傳感器與測(cè)試技術(shù)課程相結(jié)合，探索基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式，作為適應(yīng)新形勢(shì)下課程改革需要的重要內(nèi)容。
1基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式
富媒體是指具有動(dòng)畫、聲音、視頻或交互性的信息傳播方法，包含流媒體，聲音，F(xiàn)lash，Java，Javascript等程序設(shè)計(jì)語言形式之一或者幾種的組合。基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式是富媒體、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、人工智能等技術(shù)與教育教學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，是高校課程教學(xué)模式改革的重要發(fā)展方向之一。課程教材、學(xué)習(xí)資源以及教學(xué)方法是教學(xué)模式的基本組成，圖1為基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式構(gòu)架，它包括富媒體教材、富媒體教學(xué)資源以及教學(xué)方法三部分。圖1“智能+”富媒體教材是通過在紙質(zhì)教材上印刷索引，以二維碼鏈接網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的數(shù)字課程資源庫，方便學(xué)生深入開展自主學(xué)習(xí)。“智能+”富媒體教學(xué)資源由課件、微課、案例、虛擬實(shí)驗(yàn)、題庫、課程討論等形式的資源組成，是“智能+”富媒體教材所鏈接的各種數(shù)字資源。充分應(yīng)用新技術(shù)，優(yōu)化教學(xué)組織，開展基于工程教育理念的教學(xué)模式和多元考核評(píng)價(jià)體系，是實(shí)現(xiàn)基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式的關(guān)鍵。
1.1基于“智能+”的富媒體教材
“紙質(zhì)教材+課件”是以往的教學(xué)形式，存在教材信息載體單一、編排和呈現(xiàn)方式單調(diào)等問題，留給教與學(xué)自由發(fā)揮的空間比較狹窄，難以支撐新穎教學(xué)活動(dòng)的開展。“互聯(lián)網(wǎng)+”的升級(jí)，給教育教學(xué)帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。基于“互聯(lián)網(wǎng)+”新發(fā)展階段的“立體化教材”應(yīng)運(yùn)而生[3]，而所謂“互聯(lián)網(wǎng)+”教材就是以往的紙質(zhì)教材加上互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所構(gòu)成的教材生態(tài)[4]。與單純紙質(zhì)教材相比，基于“智能+”的富媒體教材不再是一本簡(jiǎn)單的圖書，而是數(shù)字教學(xué)資源的接口。這種新型富媒體教材除了介紹各章知識(shí)結(jié)構(gòu)、教學(xué)任務(wù)、導(dǎo)學(xué)知識(shí)點(diǎn)等內(nèi)容以外，還印刷有索引式二維碼供學(xué)生掃描鏈接，其中包含了微課視頻、動(dòng)畫演示、工程案例以及虛擬實(shí)驗(yàn)等紙質(zhì)教材無法呈現(xiàn)的教學(xué)資源。這種“立體化教材”使學(xué)生不再面對(duì)枯燥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工程應(yīng)用等文字描述，而可通過手機(jī)掃描二維碼打開鏈接，觀看知識(shí)點(diǎn)的視頻講解、動(dòng)畫演示、虛擬裝配過程等，這樣學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握會(huì)更快更牢。使用基于“智能+”的富媒體教材，能夠?qū)⒕€上線下的資源打通，將紙質(zhì)閱讀與網(wǎng)絡(luò)閱讀打通，為學(xué)生創(chuàng)造跨媒體的閱讀新體驗(yàn)。基于“智能+”的富媒體教材為課堂教學(xué)提供了新的模式，對(duì)于推動(dòng)教育信息化、促進(jìn)教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)意義。
1.2基于“智能+”的富媒體教學(xué)資源
高校課程教學(xué)創(chuàng)新應(yīng)以“互聯(lián)網(wǎng)+”為創(chuàng)新理念，以強(qiáng)化互聯(lián)網(wǎng)思維為核心，以建設(shè)立體化、多媒體、動(dòng)態(tài)化的學(xué)習(xí)資源平臺(tái)為目標(biāo)[5]。基于“智能+”的富媒體教學(xué)資源就是在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上創(chuàng)建完備的數(shù)字課程資源庫，學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)樵摶ヂ?lián)網(wǎng)產(chǎn)品的用戶，教師轉(zhuǎn)變?yōu)樵摶ヂ?lián)網(wǎng)產(chǎn)品的制作者。包括教師在內(nèi)的教學(xué)資源的編撰者不僅僅進(jìn)行紙質(zhì)內(nèi)容的編寫，還要開展數(shù)字化教學(xué)內(nèi)容的研發(fā)，要進(jìn)行教學(xué)視頻的錄制、教學(xué)案例的配音，也要規(guī)劃動(dòng)畫課件的制作、探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，甚至還要進(jìn)行某些功能的軟件開發(fā)等。只有將“制作者”的理念融入“智能+”富媒體教學(xué)資源的創(chuàng)建過程中，才能將數(shù)字化資源和紙質(zhì)內(nèi)容很好地融合，為學(xué)生提供高質(zhì)量的“智能+”富媒體教學(xué)產(chǎn)品。富媒體教學(xué)資源由視頻、音頻、微課、動(dòng)畫、案例庫、題庫、課件、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以及互動(dòng)社區(qū)等組成，教師能夠利用富媒體教學(xué)資源將知識(shí)點(diǎn)講解、實(shí)驗(yàn)操作示范和過程、虛擬仿真模擬演示等內(nèi)容展現(xiàn)給學(xué)生，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)技能的學(xué)習(xí)，還能通過在線答題和課程論壇與學(xué)生形成實(shí)時(shí)交互，動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。教師可將教材中具有多樣性、動(dòng)態(tài)性、易變性、拓展性的內(nèi)容都以網(wǎng)絡(luò)資源的形式傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以彌補(bǔ)文字教材內(nèi)容更新周期長(zhǎng)的不足，同時(shí)充分利用網(wǎng)站內(nèi)容更新方便、傳遞快捷、容量大、呈現(xiàn)方式多樣的優(yōu)勢(shì)，組織引導(dǎo)學(xué)生開展互動(dòng)式、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。
1.3基于“智能+”的教學(xué)方法
充分應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，形成高效的教學(xué)組織方式和合理的課程考核評(píng)價(jià)體系，是實(shí)現(xiàn)基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式的重要保障。當(dāng)前，“以學(xué)生為中心”的教育理念已在國內(nèi)高校得到認(rèn)可，基于該理念的課程教學(xué)模式層出不窮，為高校教育教學(xué)改革創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展發(fā)揮了積極的推動(dòng)作用。“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式包括任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法、翻轉(zhuǎn)課堂、慕課以及工程教育模式(包括CDIO模式和OBE模式)等。工程教育模式是以學(xué)生、學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果為中心的一種開放式的教學(xué)模式，教師將課程知識(shí)點(diǎn)全方位滲透到工程項(xiàng)目中，以引導(dǎo)學(xué)生通過工程實(shí)踐潛移默化地掌握新知識(shí)[6]。工程教育是高校適應(yīng)新形勢(shì)，落實(shí)新要求，全面提高工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的必然要求。應(yīng)用型本科院校以培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力、創(chuàng)業(yè)能力和創(chuàng)新精神的高級(jí)應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，在教育教學(xué)領(lǐng)域，必須樹立“以學(xué)生為中心”的教育理念，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才。因此，基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式必須堅(jiān)持工程教育模式。在信息技術(shù)的支持下，教師要充分利用富媒體教材和富媒體教學(xué)資源，開展線上線下、課前課后的混合式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，滿足新工科人才培養(yǎng)的要求；要優(yōu)化教學(xué)組織，切實(shí)保障教學(xué)秩序和教學(xué)質(zhì)量，構(gòu)建學(xué)習(xí)效果的多元評(píng)價(jià)與反饋體系，不斷完善和創(chuàng)新基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式，最終實(shí)現(xiàn)顯著提高教學(xué)質(zhì)量的目標(biāo)。
2基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式實(shí)踐
機(jī)械測(cè)試與機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造并列構(gòu)成機(jī)械專業(yè)三大板塊，傳感器與測(cè)試技術(shù)是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是機(jī)電類專業(yè)的專業(yè)核心課程。傳感器與測(cè)試技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，教學(xué)內(nèi)容包括測(cè)試信號(hào)分析、傳感器原理以及測(cè)試技術(shù)應(yīng)用三大部分。目前課程教學(xué)依然存在一些問題，例如課程知識(shí)更新滯后，知識(shí)的交叉融合不夠；課程內(nèi)容偏重理論，實(shí)踐和應(yīng)用程度不夠；課程“教與學(xué)”脫節(jié)，信息技術(shù)利用不夠；等等。盡管各種課程教學(xué)改革模式層出不窮，但大多不能滿足“智能+”背景下對(duì)人才培養(yǎng)的要求，與培養(yǎng)應(yīng)用型人才或工程型人才的要求更是相去甚遠(yuǎn)。為激發(fā)學(xué)生的潛力，增強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)，此類實(shí)踐性強(qiáng)的課程的教學(xué)改革勢(shì)在必行。開展富媒體教材和富媒體教學(xué)資源支持下的新型教學(xué)活動(dòng)，能夠有效提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，促進(jìn)提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。筆者結(jié)合“智能+教育”，根據(jù)傳感器與測(cè)試技術(shù)課程的特點(diǎn)，提出如圖2所示的基于“導(dǎo)學(xué)練研”的“智能+”富媒體教學(xué)模式[7]。在富媒體教材的指引和教師的引導(dǎo)下，學(xué)生可利用富媒體教學(xué)資源進(jìn)行知識(shí)的學(xué)習(xí)、能力的訓(xùn)練以及項(xiàng)目的研討等活動(dòng)，形成基于知識(shí)點(diǎn)的在線學(xué)習(xí)(側(cè)重基礎(chǔ)知識(shí))、基于現(xiàn)代工具和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐(側(cè)重基本技能)、基于項(xiàng)目的綜合訓(xùn)練(側(cè)重綜合能力提升)。在此過程中，學(xué)生將知識(shí)學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作與教師引導(dǎo)有機(jī)結(jié)合，以增強(qiáng)工程實(shí)踐能力、現(xiàn)代工具使用能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)習(xí)實(shí)效。建立學(xué)習(xí)效果多元考核評(píng)價(jià)體系，考核以“學(xué)生的學(xué)”為主，“教師的教”為輔，結(jié)合“課內(nèi)+課外”，構(gòu)建涵蓋知識(shí)、能力、素質(zhì)的“一考兩評(píng)”(知識(shí)點(diǎn)考試、實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練評(píng)價(jià)和工程項(xiàng)目實(shí)踐評(píng)價(jià))學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定模式。與此教學(xué)模式相配套的富媒體教材以目標(biāo)為導(dǎo)向、以應(yīng)用為核心來組織單元知識(shí)點(diǎn)。每個(gè)單元都明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容所要解決的實(shí)際問題，并突出了實(shí)踐性和應(yīng)用性。每個(gè)單元同時(shí)還包括教學(xué)要求、知識(shí)結(jié)構(gòu)、基本概念、應(yīng)用案例、工程項(xiàng)目索引、富媒體教學(xué)資源二維碼等。為更好地與此教學(xué)模式相適應(yīng)，富媒體教學(xué)資源中還引入了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為線上虛擬實(shí)驗(yàn)和線下實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，形成虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練方式。工程項(xiàng)目索引可在富媒體教學(xué)資源中詳細(xì)闡述項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、實(shí)施步驟以及考核方法，使學(xué)生初步了解工程項(xiàng)目概況，積累基礎(chǔ)知識(shí)，為線下工程實(shí)踐打下基礎(chǔ)。課程教學(xué)以案例為入口，以工程項(xiàng)目為出口，在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、“智能+”富媒體教材和工程教育基礎(chǔ)上，以“智能+”富媒體教學(xué)資源為支撐，構(gòu)建教與學(xué)互動(dòng)下的“教師導(dǎo)、學(xué)生學(xué)、實(shí)驗(yàn)練、項(xiàng)目研”教學(xué)法，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)踐能力。
3結(jié)語
“智能+”是技術(shù)發(fā)展的新階段，富媒體技術(shù)則是新型數(shù)字信息傳播方法。將智能技術(shù)、富媒體技術(shù)與教育教學(xué)相結(jié)合，構(gòu)建“智能+”富媒體教學(xué)模式，是新形勢(shì)下高校課程教學(xué)改革的重要發(fā)展方向，也是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的必然要求。筆者將其應(yīng)用于傳感器與測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐，提出基于“導(dǎo)學(xué)練研”的“智能+”富媒體教學(xué)模式，將基于知識(shí)點(diǎn)的線上學(xué)習(xí)、基于現(xiàn)代工具和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、基于項(xiàng)目的綜合訓(xùn)練與教師引導(dǎo)輔導(dǎo)有機(jī)結(jié)合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力、現(xiàn)代工具使用能力和創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)效。
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智能化;適時(shí);評(píng)價(jià);變革;創(chuàng)新;質(zhì)量
教學(xué)評(píng)價(jià)是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目的在于獲得反饋信息，改進(jìn)教學(xué)，提升質(zhì)量，促進(jìn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)。通過開展科學(xué)有效的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)，能夠有效地鑒定教師的教學(xué)態(tài)度、教學(xué)質(zhì)量、工作能力、業(yè)務(wù)水平等，使學(xué)校的管理工作更系統(tǒng)化，決策更科學(xué)化。在推進(jìn)“智慧校園”研究與建設(shè)的大背景下，有條件、有能力運(yùn)用信息技術(shù)前沿技術(shù)人工智能于課堂教學(xué)評(píng)價(jià)中，“智能化課堂教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)”在眾多的電子課堂教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中率先融入人工智能技術(shù)，課堂組織管理評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)知識(shí)的定性評(píng)價(jià)、適時(shí)評(píng)價(jià)信息引導(dǎo)教學(xué)進(jìn)程三個(gè)方面的發(fā)揮著積極有效的作用，用技術(shù)的力量，深化提升教學(xué)評(píng)價(jià)的效果。
一、智能化課堂教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的概述
1.智能化課堂教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
“智能化課堂教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)”（intelligent teaching evaluation system縮寫：ITES）是一套開源的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)包括教師平臺(tái)和學(xué)生平臺(tái)兩部分，教師平臺(tái)主要功能為教學(xué)活動(dòng)管理、教學(xué)資源管理、動(dòng)態(tài)教學(xué)流程設(shè)計(jì)、教學(xué)評(píng)價(jià)前置設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)評(píng)價(jià)管理;學(xué)生平臺(tái)主要功能為學(xué)習(xí)態(tài)度管理、學(xué)習(xí)資源多元化、知識(shí)遷移的監(jiān)測(cè)。該平臺(tái)功能模塊的各類教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)都具有評(píng)價(jià)功能，其中“評(píng)價(jià)管理”是專門為教學(xué)評(píng)價(jià)活動(dòng)設(shè)計(jì)的模塊。
2.“智能化”研究的三個(gè)主要方面
（1）課堂組織管理評(píng)價(jià)
一般具備教學(xué)評(píng)價(jià)功能的電子教學(xué)平臺(tái)都是通過登入帳戶、密碼完成上課報(bào)到。普遍存在著代簽的盲區(qū)。而ITES是學(xué)生通過藍(lán)牙（隨著“智慧校園”的建設(shè)進(jìn)程）或指紋識(shí)別完成上課報(bào)到，學(xué)生進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)教室后以學(xué)習(xí)小組形式等自由入座通過圖形界面快速有序地登錄課程學(xué)習(xí)環(huán)境，瀏覽本課學(xué)案和教學(xué)任務(wù)。教師界面高效適時(shí)地評(píng)價(jià)課堂組織狀態(tài)，學(xué)生出勤以及教學(xué)目標(biāo)任務(wù)情況;后臺(tái)運(yùn)用“逃逸算法”掃描終端機(jī)在線在學(xué)狀態(tài)。
（2）課堂知識(shí)的定性評(píng)價(jià)
一般具備教學(xué)評(píng)價(jià)功能的電子教學(xué)平臺(tái)，定性問題（主觀題）的評(píng)價(jià)是用人工（教師）評(píng)價(jià)方式解決的，評(píng)價(jià)信息嚴(yán)重滯后，難以像客觀性問題評(píng)價(jià)那樣“即時(shí)”。而ITES則運(yùn)用SBT平衡樹（AT前沿技術(shù)）作為教學(xué)資源庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，時(shí)空復(fù)雜為O（logn），以二分查找法為檢索算法，檢索速度更快、占用內(nèi)存更小、更具跨平臺(tái)性與教學(xué)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)班級(jí)56人為計(jì)，完成 100字以內(nèi)主觀題，評(píng)價(jià)平均用時(shí)7秒以內(nèi)。完全適用于課堂定性問題的適時(shí)評(píng)價(jià)。
（3）適時(shí)評(píng)價(jià)信息引導(dǎo)教學(xué)進(jìn)程
每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)結(jié)束后，教師可以運(yùn)用評(píng)價(jià)系統(tǒng)了解教和學(xué)兩方面的信息，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)程，改進(jìn)教學(xué)方法，指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法。使分層次教與學(xué)活動(dòng)的開展有了依據(jù)，評(píng)價(jià)功能與教學(xué)活動(dòng)形影相隨，更方便地服務(wù)于教師。
二、運(yùn)用智能化課堂教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)
信息技術(shù)教學(xué)一般都在網(wǎng)絡(luò)多媒體教室進(jìn)行。在信息技術(shù)教學(xué)過程中，必須對(duì)教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過評(píng)價(jià)，了解教和學(xué)兩方面的評(píng)價(jià)信息，依據(jù)適時(shí)的評(píng)價(jià)信息及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)程、改變教學(xué)方法、指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法，促進(jìn)知識(shí)遷移。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，信息技術(shù)教學(xué)評(píng)價(jià)可以從認(rèn)知、操作兩個(gè)方面進(jìn)行，具體的有：基本概念、基本技能、創(chuàng)新能力、綜合運(yùn)用能力的 測(cè)評(píng)。
1.學(xué)習(xí)態(tài)度的評(píng)價(jià)
學(xué)習(xí)態(tài)度情感價(jià)值觀的評(píng)價(jià)因應(yīng)成為課堂教學(xué)評(píng)價(jià)不可或缺的組成部分。學(xué)生登錄后，就成為課堂教學(xué)被評(píng)價(jià)的對(duì)象（圖一左所示），囿于“教學(xué)平臺(tái)”完成一堂課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。
圖1的中圖上是監(jiān)控學(xué)生機(jī)的運(yùn)行狀況，其中綠色塊點(diǎn)表示正常，紅塊表示某個(gè)時(shí)間段該機(jī)發(fā)生“脫機(jī)”現(xiàn)象。“脫機(jī)、脫系統(tǒng)”的可能性：一是硬件故障（紅色！），教師可及時(shí)處置。二是故意違紀(jì)脫離（終端機(jī)更改設(shè)置）系統(tǒng)（紅色），記錄其違規(guī)時(shí)間，促其在一定的時(shí)間范圍內(nèi)返回。三是學(xué)生終端脫離系統(tǒng)（藍(lán)色）開小差做學(xué)習(xí)以外的事，五秒內(nèi)教師機(jī)自動(dòng)發(fā)出“歸隊(duì)”的警示。教師利用課堂教學(xué)間隙在投影屏幕顯示一下監(jiān)控畫面對(duì)違規(guī)學(xué)生也是一種提醒。
與其它評(píng)價(jià)系統(tǒng)相比，ITES 上課過程始終運(yùn)行“逃逸算法”掃描終端機(jī)在線在學(xué)狀態(tài)，并記錄“脫機(jī)”“開小差”時(shí)間。下課后給每位學(xué)習(xí)者一個(gè)客觀的“學(xué)習(xí)態(tài)度”的分值。使得課堂組織管理更加科學(xué)。
2.知識(shí)與能力的評(píng)價(jià)
一般的電子教室教學(xué)平臺(tái)對(duì)客觀問題的評(píng)價(jià)基本都準(zhǔn)確、及時(shí)到位。而主觀問題的評(píng)價(jià)目前則只能采用人工方式進(jìn)行，做不到“自動(dòng)及時(shí)”。智能化課堂教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)重點(diǎn)解決在課堂教學(xué)中主觀問題的定性評(píng)價(jià)上的客觀、及時(shí)的焦點(diǎn)問題。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。
（1）學(xué)習(xí)態(tài)度。從二個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：①空白卷;②全文雷同率。雷同率越高， “學(xué)習(xí)態(tài)度”的評(píng)價(jià)等級(jí)就 越低。
我們身處大數(shù)據(jù)時(shí)代，教育領(lǐng)域同樣充滿了海量數(shù)據(jù)。
安全監(jiān)控系統(tǒng)、教室錄播系統(tǒng)、學(xué)生智能卡片、電子白板、交互式一體機(jī)等信息技術(shù)設(shè)備的運(yùn)用，讓教師和學(xué)生的課堂板書和交互行為，都以數(shù)據(jù)的形式被記錄和保存。智能手機(jī)在高等教育階段已經(jīng)普及，部分中學(xué)也允許學(xué)生將手機(jī)帶入課堂，通過智能手機(jī)參與課堂活動(dòng)、訪問學(xué)習(xí)資源，這就形成了學(xué)生學(xué)習(xí)行為的數(shù)據(jù)。
傳統(tǒng)教學(xué)方式支撐的學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)生參與活動(dòng)的數(shù)量和質(zhì)量情況，是通過教師人為評(píng)判的得分、級(jí)別等進(jìn)行度量的。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，在線學(xué)習(xí)平臺(tái)或者課程管理系統(tǒng)支持的學(xué)習(xí)活動(dòng)，已經(jīng)可以借助學(xué)習(xí)活動(dòng)指數(shù)（OLAI）這樣自動(dòng)生成的包括質(zhì)量、數(shù)量和速度三個(gè)維度的指標(biāo)，做出更精識(shí)及時(shí)的判斷，并為個(gè)性化教學(xué)策略的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。
情感、態(tài)度和價(jià)值觀是學(xué)生過程性評(píng)價(jià)的重要因素。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法是通過定性分析和調(diào)查問卷分析，其缺陷是不精準(zhǔn)、不及時(shí)。隨著人工智能的發(fā)展，人臉識(shí)別、視頻分析、情感計(jì)算等技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。那么，我們借助這些技術(shù)分析課堂錄制的學(xué)生視頻和教師視頻，就可以直接獲取其面部表情等數(shù)據(jù)，通過表情變化數(shù)據(jù)來對(duì)學(xué)生的情感、態(tài)度和價(jià)值觀進(jìn)行精確的過程性評(píng)價(jià)。
在學(xué)校層面，數(shù)字化校園或者智慧校園等系統(tǒng)平臺(tái)可以對(duì)教師專業(yè)發(fā)展、學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和家校溝通進(jìn)行有力支撐。平臺(tái)運(yùn)行積累的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)教師的評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生成績(jī)的橫斷面分析和時(shí)序變化分析、對(duì)學(xué)生完成各種學(xué)習(xí)活動(dòng)的分析和對(duì)學(xué)生的精準(zhǔn)反饋。
在國家層面，可以借助數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)決策管理的科學(xué)化和信息化。例如，各個(gè)省市區(qū)的農(nóng)村生均教育經(jīng)費(fèi)動(dòng)態(tài)變化圖，可以動(dòng)態(tài)展示農(nóng)村生均教育經(jīng)費(fèi)的時(shí)序相對(duì)變化；教育經(jīng)費(fèi)增長(zhǎng)與財(cái)政收入增長(zhǎng)比例地圖，則直觀對(duì)比反映了某個(gè)年度兩者比例的增長(zhǎng)速度；通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支持的“指數(shù)增長(zhǎng)預(yù)測(cè)法”模型，則可以預(yù)測(cè)未來各年度學(xué)生數(shù)量、生均經(jīng)費(fèi)、經(jīng)費(fèi)需求的數(shù)值。
所以，人工智能時(shí)代的到來，海量教育數(shù)據(jù)的挖掘技術(shù)日益成熟，將廣泛應(yīng)用于教育和教學(xué)管理的各個(gè)領(lǐng)域，無論在微觀個(gè)體層面、中觀學(xué)校層面，還是在宏觀國家層面。
關(guān)鍵詞 智能授導(dǎo)系統(tǒng)；輔助教學(xué)；語義Web
中圖分類號(hào)TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）58-0165-02
計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)是以對(duì)話方式利用多媒體計(jì)算機(jī)的功能與特點(diǎn)與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程和進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。但是存在交互能力差和缺乏虛擬技術(shù)支持、智能性及教學(xué)策略等問題。人工智能（AI）是計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、控制論、心理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科互相交叉滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學(xué)科。它用人工的方法在機(jī)器(計(jì)算機(jī))上執(zhí)行智能行為：感知、理解、學(xué)習(xí)、判斷、推理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、求解等。其技術(shù)特征主要是具有搜索功能、知識(shí)表示能力、一定的推理功能、抽象功能、語音識(shí)別功能及模糊信息處理能力。
1 智能授導(dǎo)系統(tǒng)
智能授導(dǎo)系統(tǒng)（ITS）技術(shù)是在對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)研究局限性的改革突破中發(fā)展起來的，它不僅克服了僅僅關(guān)注學(xué)生行為的缺陷，還引入了對(duì)知識(shí)的描述以及智能推理技術(shù)，智能授導(dǎo)系統(tǒng)的獨(dú)特之處是能依據(jù)每個(gè)學(xué)習(xí)對(duì)象的不同需求而調(diào)整教學(xué)策略。
ITS從上個(gè)世紀(jì)80年代提出到至今已有30多年了，幾乎涉及人工智能技術(shù)的所有問題，而且一直是人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的核心研究之一。比較有代表性的是Peng-Kiat Pek和Kim-Leng Poh應(yīng)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的學(xué)生模型可以較好的估計(jì)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣值，從而對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為方向進(jìn)行預(yù)測(cè)；Dietrich Albert和Cord Hockemeyer通過分析知識(shí)空間理論而得出的超文本結(jié)構(gòu)和知識(shí)空間在結(jié)構(gòu)上的有很強(qiáng)的相似性，通過對(duì)知識(shí)空間進(jìn)行建模，使之適用于網(wǎng)絡(luò)Web結(jié)構(gòu)模式；Joel Martin和Kurt VanLehn使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，有效的分析出學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的問題和不足；Declan Kelly和Brendan Tangney提出了一種多Agent技術(shù)（Multi-Agent System，MAS），通過對(duì)個(gè)體的個(gè)性化學(xué)習(xí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模的智能框架的建構(gòu)重組，滿足了學(xué)習(xí)者的不同需求。隨著國內(nèi)數(shù)字化教學(xué)與教育信息化的大趨勢(shì)，最近幾年國內(nèi)對(duì)于該領(lǐng)域的研究發(fā)展的相對(duì)比較快，而且需要進(jìn)行綜合性的研究，以不斷促進(jìn)智能授導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
2 自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)機(jī)制
由于個(gè)體學(xué)習(xí)者基本上是基于資源的自主學(xué)習(xí)，在教學(xué)上的有效組織主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)資源的組織、傳遞和共享上，良好的資源組織和個(gè)性化資源服務(wù)是學(xué)習(xí)個(gè)體最強(qiáng)烈的需求。為了支持個(gè)體的自主學(xué)習(xí)，輔助教學(xué)研究十分強(qiáng)調(diào)“授導(dǎo)”。“授”即系統(tǒng)地對(duì)教學(xué)內(nèi)容的組織和傳播，通常反映為學(xué)習(xí)目標(biāo)制定、學(xué)習(xí)材料序列化、學(xué)習(xí)路徑引導(dǎo)以及學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)等方面；而“導(dǎo)”則側(cè)重對(duì)學(xué)生的具體學(xué)習(xí)過程提供針對(duì)性的學(xué)習(xí)支持。
2.1 網(wǎng)絡(luò)智能授導(dǎo)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)
網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)者們一直致力于智能授導(dǎo)機(jī)制的理論研究和實(shí)現(xiàn)，不僅在理論上提出很多模型和設(shè)想，而且實(shí)踐上也有所突破，特別是可以借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)構(gòu)建一個(gè)更有針對(duì)性的、更智能的信息空間，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持。通過調(diào)研，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)中智能授導(dǎo)的研發(fā)技術(shù)路線主要是模擬課堂面授的路線、人工智能的技術(shù)路線和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同進(jìn)化的路線。
2.2 本體的智能授導(dǎo)機(jī)制
根據(jù)Brusilovsky提出的關(guān)于虛擬校園環(huán)境的部件理論知道，當(dāng)前分布式虛擬環(huán)境支撐的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)大多是圍繞內(nèi)容部件、行為部件、通信部件、管理部件來提供學(xué)習(xí)者本體的智能授導(dǎo)應(yīng)用功能。
1）內(nèi)容部件是輔助教學(xué)系統(tǒng)的核心，多由構(gòu)成課程的多媒體教學(xué)材料組成。運(yùn)用靜態(tài)超媒體比較容易實(shí)現(xiàn)，以一種同有的結(jié)構(gòu)和形式呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者同樣的教學(xué)內(nèi)容。但是會(huì)產(chǎn)生由適應(yīng)性內(nèi)容所呈現(xiàn)的各種方法與技術(shù)問題，例如：附加解釋、前提知識(shí)解釋、比較性解釋、解釋變體、信息排序等。其實(shí)現(xiàn)需依賴于知識(shí)表示與呈現(xiàn)技術(shù)，特別是知識(shí)建模和知識(shí)本體的研究；2）行為部件主要功能是需要學(xué)生通過“做”的交互方式來完成的自主學(xué)習(xí)的過程，表現(xiàn)形式多指學(xué)習(xí)導(dǎo)航、練習(xí)、測(cè)試、模擬、實(shí)驗(yàn)等。其三個(gè)主要應(yīng)用方向是自適應(yīng)導(dǎo)航、自適應(yīng)測(cè)試和虛擬實(shí)驗(yàn)；3）通信部件在智能授導(dǎo)系統(tǒng)中起到媒介作用，主要是支持學(xué)生與教師之間、學(xué)生相互之間的交流和溝通的通信工具，支持學(xué)習(xí)社區(qū)的協(xié)作學(xué)習(xí)和協(xié)同進(jìn)化；其3個(gè)主要應(yīng)用方向?yàn)?針對(duì)交互信息的知識(shí)發(fā)現(xiàn)、學(xué)習(xí)者智能互助和群體智慧；4）管理部件主要是支持教學(xué)過程中必要的管理職能。如學(xué)生管理、課程管理等。
2.3 自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)的構(gòu)建策略
個(gè)性化的自適應(yīng)輔助教學(xué)研究已成為現(xiàn)代教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)問題，而自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)運(yùn)用人工智能技術(shù)，直接、科學(xué)地了解到學(xué)習(xí)者的個(gè)性特點(diǎn)及學(xué)習(xí)進(jìn)展情況，靈活調(diào)整自身的策略、方案來滿足受教育對(duì)象的需求。從集成觀點(diǎn)出發(fā)，自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)首先涉及的是教學(xué)理論和思想與計(jì)算機(jī)技術(shù)的交叉。從計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展線索出發(fā)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與人工智能方法的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的必然趨勢(shì)，但智能授導(dǎo)絕不是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)上的簡(jiǎn)單翻版，其需要進(jìn)行更為深刻的分析與抽象。總的來看，自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)是一種建立在軟件協(xié)同基礎(chǔ)上的分布式的群體智能，更是一種人機(jī)協(xié)調(diào)的智能。
學(xué)習(xí)者模型是自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)的核心，而學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中存在大量的不確定性因素和不確定性信息，因而成功獲取學(xué)習(xí)者的情況是其它環(huán)節(jié)正確運(yùn)行的保障。在學(xué)習(xí)者模型設(shè)計(jì)中，我們利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的條件概率分布量化知識(shí)項(xiàng)之間的組織關(guān)系及依賴關(guān)系，很好地反映學(xué)習(xí)者特定領(lǐng)域中的知識(shí)結(jié)構(gòu)，當(dāng)學(xué)習(xí)者模型中的知識(shí)項(xiàng)的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，將引起相關(guān)知識(shí)項(xiàng)的狀態(tài)的改變，因而使學(xué)習(xí)者模型具有一定的預(yù)測(cè)能力。同時(shí)我們選擇專門為語義Web設(shè)計(jì)的本體表示語言O(shè)WL語言來描述學(xué)習(xí)者模型，因?yàn)樗哂懈鼜?qiáng)大的功能來表示語義，比XML和RDF更容易被機(jī)器理解。
我們?cè)谳o助教學(xué)軟件的研究開發(fā)中選擇了語義Web下的自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)，因?yàn)樗嗟年P(guān)注系統(tǒng)各模塊的標(biāo)準(zhǔn)化、形式化構(gòu)建，以及系統(tǒng)間的互操作和知識(shí)共享與重用。其目標(biāo)是使機(jī)器能夠更好的理解網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容，構(gòu)建一個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)使在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的智能能夠進(jìn)行復(fù)雜的活動(dòng)，對(duì)嵌入在基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序中的知識(shí)進(jìn)行顯性的描述，從而以智能化的方式來整合信息，提供基于語義的方式來訪問網(wǎng)絡(luò)，以及從文本中進(jìn)行信息抽取。語義Web技術(shù)可以通過對(duì)智能授導(dǎo)系統(tǒng)不同模塊中嵌入的知識(shí)和學(xué)習(xí)者的交互信息進(jìn)行共享，從而在一定程度上推動(dòng)了分布式智能授導(dǎo)系統(tǒng)的開放程度。圖1給出了自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)的智能產(chǎn)生流程圖。
3 結(jié)論
伴隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)展，我們?nèi)粘５膶W(xué)習(xí)與工作越發(fā)依賴數(shù)字化的資源與服務(wù)，智能化與人性化將是數(shù)字化教學(xué)重要的發(fā)展方向。我們選擇了自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)作為數(shù)字化技術(shù)輔助教學(xué)研究的一個(gè)切入點(diǎn)，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)智能授導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的三條技術(shù)路線，從理論框架上闡述了教學(xué)輔助平臺(tái)中常見的智能授導(dǎo)機(jī)制，利用人工智能中貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的思想來設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)者模型來實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性和個(gè)性化的教學(xué)，并選擇了語義Web下的自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)輔助教學(xué)軟件的開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
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[2]Brusilovsky P. MILLER P., Course Delivery Systems for the Virtual University.
摘要：教育強(qiáng)國提出構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的人才培養(yǎng)、教育服務(wù)和教育治理新模式。醫(yī)學(xué)教育的特點(diǎn)決定了醫(yī)學(xué)智慧校園必須針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)面臨的問題，在構(gòu)建學(xué)習(xí)、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)方面提供最有力的支撐和保障。
關(guān)鍵詞：智慧校園；模式；醫(yī)學(xué)教育
1傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教學(xué)面臨的問題
（1）從課程體系設(shè)置上看，醫(yī)學(xué)各專業(yè)學(xué)生始終按照公共基礎(chǔ)課、醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課、醫(yī)學(xué)專業(yè)課、見習(xí)、實(shí)習(xí)的線性順序進(jìn)行。（2）從教學(xué)模式上看，大多數(shù)教學(xué)仍采取黑板+PPT+教材的傳統(tǒng)方式，以老師講解、學(xué)生背記為主。（3）從考試評(píng)價(jià)上看，絕大多數(shù)學(xué)生把大量的時(shí)間花費(fèi)在強(qiáng)行記憶上，以一張?jiān)嚲碓u(píng)價(jià)考核學(xué)習(xí)，學(xué)生的能力經(jīng)常被忽視。
2互聯(lián)網(wǎng)與高等醫(yī)學(xué)教育的可能結(jié)合點(diǎn)
借助互聯(lián)網(wǎng)“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)化、人工智能化、共享經(jīng)濟(jì)化和虛擬現(xiàn)實(shí)化”都能夠?qū)崿F(xiàn)高等醫(yī)學(xué)教育模式創(chuàng)新。具體來說：（1）互聯(lián)網(wǎng)+課程。將傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育課程與互聯(lián)網(wǎng)深度融合，使課程理念、課程資源、課程實(shí)施、課程評(píng)價(jià)發(fā)生全方位系統(tǒng)變革，實(shí)現(xiàn)線下傳統(tǒng)課程到線上信息化資源的變身。（2）互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻等互聯(lián)網(wǎng)方式，把以教師為中心的傳統(tǒng)授課，變?yōu)橐詫W(xué)生為學(xué)習(xí)主體，教師輔助、服務(wù)學(xué)生學(xué)習(xí)，從單向“滿堂灌”向注重互動(dòng)的“翻轉(zhuǎn)課堂”轉(zhuǎn)變。（3）互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)習(xí)。互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，學(xué)生不再受校園、課堂和書本的局限，只要連接網(wǎng)絡(luò)，就能隨時(shí)隨地開展學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)了時(shí)空上的互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)習(xí)。而且遠(yuǎn)程培訓(xùn)的興起，也使師生終身學(xué)習(xí)變成了現(xiàn)實(shí)，這對(duì)醫(yī)學(xué)專業(yè)生尤為重要。（4）互聯(lián)網(wǎng)+評(píng)價(jià)。互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于教育評(píng)價(jià)特別是基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的教育評(píng)價(jià)，將帶來兩方面的變化：一是評(píng)價(jià)依據(jù)的豐富，另一方面變化是評(píng)價(jià)應(yīng)用的便捷。“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”背景下的教育評(píng)價(jià)正在朝著自動(dòng)化、智能化、可視化、多樣化、智慧化方面大步邁進(jìn)。
3互聯(lián)網(wǎng)背景下高等醫(yī)學(xué)教育模式創(chuàng)新
針對(duì)以上分析，互聯(lián)網(wǎng)+背景下醫(yī)學(xué)教育要在教學(xué)形式、知識(shí)獲取途徑、更新、實(shí)時(shí)獲得、虛擬訓(xùn)練和智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理等方面進(jìn)行改革創(chuàng)新。我校的智慧校園，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，集成各類應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，把校園中的各信息“孤島”聯(lián)為一體，實(shí)現(xiàn)了智能化、數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化為一體的新型校園系統(tǒng)。（1）網(wǎng)絡(luò)互通性。有線網(wǎng)、無線網(wǎng)、局域網(wǎng)和視頻監(jiān)控網(wǎng)等多種類型的網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)校園，構(gòu)建了校園教學(xué)、管理互聯(lián)網(wǎng)，為醫(yī)學(xué)教育模式創(chuàng)新提供了強(qiáng)大硬件支撐。根據(jù)制度安排和層級(jí)劃分，教師、學(xué)生通過認(rèn)證了身份的“自己”，接受各類信息，可以隨時(shí)隨地快速、準(zhǔn)確地訪問網(wǎng)絡(luò)資源，獲取自己所需要信息。（2）智能感知性。智能感知既是智慧校園關(guān)鍵的信息采集終端，也是最基礎(chǔ)的部分。通過利用傳感器、二維碼、視頻采集、GPS定位等，動(dòng)態(tài)感知和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)校園環(huán)境，借助互聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)等技術(shù)將捕獲信息傳遞給支持平臺(tái)，并結(jié)合大數(shù)據(jù)分析完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及趨勢(shì)分析。（3）數(shù)據(jù)共享性。基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和云存儲(chǔ)等技術(shù)，信息中心收集、處理和存儲(chǔ)各類共享數(shù)據(jù)，為各部門、二級(jí)院系提供標(biāo)準(zhǔn)的信息資源存儲(chǔ)、信息系統(tǒng)運(yùn)行和信息資源服務(wù)。利用大數(shù)據(jù)分析，收集、匯聚、處理教育教學(xué)過程中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，利用多媒體制作等技術(shù)，建立、管理與共享各種資源庫。努力建設(shè)網(wǎng)絡(luò)精品課程、網(wǎng)絡(luò)公開課、在線開放課程等共享資源。（4）可視性教學(xué)。目前，模擬仿真醫(yī)學(xué)教學(xué)已被廣泛應(yīng)用。學(xué)校利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在學(xué)校、醫(yī)院、實(shí)訓(xùn)基地間建起了遠(yuǎn)程醫(yī)療教學(xué)和虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，為學(xué)生提供了大量臨床常見病、少見病的分析及診斷，為學(xué)生提供檢查、介入治療模擬訓(xùn)練、重復(fù)訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，讓他們能夠感受和體驗(yàn)接近真實(shí)的醫(yī)療環(huán)境，對(duì)于提高高等醫(yī)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。（5）互動(dòng)性學(xué)習(xí)。借鑒國內(nèi)外各種在線學(xué)習(xí)平臺(tái)功能和架構(gòu)設(shè)計(jì)，借助互聯(lián)網(wǎng)、多媒體制作等技術(shù)，搭建起來的在線課程（SPOC）學(xué)習(xí)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)師生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織、跟蹤、評(píng)估、發(fā)送、管理等，有效地促進(jìn)了師生、學(xué)生之間的交流互動(dòng)。通過開放、共享在線課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，“教與學(xué)”不受時(shí)空上的限制，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地可學(xué)，動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)診斷與評(píng)價(jià)也逐步貫穿于教學(xué)全過程。借助在線互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)，我校目前已初步形成一個(gè)開放包容、資源共享的教學(xué)體系。為學(xué)生創(chuàng)建了一個(gè)個(gè)性化、信息化的教學(xué)環(huán)境，也大大提高了教師的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。
與傳統(tǒng)教學(xué)的面對(duì)面授課相比，MOOC具有學(xué)習(xí)方式靈活、學(xué)習(xí)自主、資源豐富開放、交流廣泛、學(xué)科交叉靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，但也有學(xué)習(xí)成功率不高、誠信考核難以控制等局限性。因此，將MOOC學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而更好地實(shí)現(xiàn)研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是研究生教學(xué)改革的方向之一。
為了提高研究生科學(xué)研究的創(chuàng)新能力，筆者在研究生教學(xué)改革中進(jìn)行了混合式教學(xué)的實(shí)踐和探討，即將MOOC學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂和面對(duì)面授課三部分有機(jī)融合，以求實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的改善和創(chuàng)新能力的提升。
基于MOOC的混合式教學(xué)的實(shí)踐過程
MOOC的出現(xiàn)給研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了新渠道和平臺(tái)支持。筆者在研究生的“智能決策支持系統(tǒng)”課程中采用混合式教學(xué)模式，在教學(xué)設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了改革、實(shí)踐和探討。
1.精心進(jìn)行混合式教學(xué)設(shè)計(jì)
與傳統(tǒng)教學(xué)一樣，要想達(dá)到好的教學(xué)效果，教師必須精心設(shè)計(jì)好每堂課的內(nèi)容和教學(xué)方式，以研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，科學(xué)規(guī)劃課堂教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂和MOOC學(xué)習(xí)內(nèi)容，既要達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)目標(biāo)，又要保證課程知識(shí)體系的完備性和系統(tǒng)性。
在混合式教學(xué)過程中，將若干模塊知識(shí)體系分解成多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的難易程度、重要程度將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分類，不同知識(shí)點(diǎn)采用不同的教學(xué)方式，同時(shí)又在課堂中通過研討等方式將三種知識(shí)學(xué)習(xí)連貫起來，從而保證知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性。
課堂講授主要的內(nèi)容包括智能決策支持系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、模型庫管理等。由于有前置課程的支撐，可以將決策支持概述、決策支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫管理等內(nèi)容通過翻轉(zhuǎn)課堂方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。借助Coursera平臺(tái)學(xué)習(xí)的主要包括人工智能基本原理、人工神經(jīng)網(wǎng)原理、遺傳算法原理、數(shù)據(jù)挖掘原理等智能計(jì)算內(nèi)容。同時(shí)，在這三種學(xué)習(xí)的過程中，一直貫穿著面對(duì)面的專題研討。這樣進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)，不僅保證了整個(gè)教學(xué)內(nèi)容與原智能決策支持系統(tǒng)課程標(biāo)準(zhǔn)的一致性及知識(shí)的系統(tǒng)性和完備性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了知識(shí)體系的相互支撐。
2.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的應(yīng)用
翻轉(zhuǎn)課堂的基本思路是把傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程翻轉(zhuǎn)過來，讓學(xué)習(xí)者在課外時(shí)間完成針對(duì)知識(shí)點(diǎn)和概念的自主學(xué)習(xí)，課堂則變成教師與學(xué)生互動(dòng)的場(chǎng)所，主要用于解答疑惑、匯報(bào)討論，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果，提高學(xué)生的自學(xué)能力，同時(shí)教師在課堂上能更主動(dòng)地教學(xué)、研討，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
對(duì)于研究生教學(xué)，翻轉(zhuǎn)課堂既可以培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力，也能培養(yǎng)他們獨(dú)立思考解決問題的能力。為了應(yīng)用好翻轉(zhuǎn)課堂，筆者對(duì)整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了分析篩選，選取適合翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容，如決策及決策支持概述、數(shù)據(jù)庫管理等，讓學(xué)生自學(xué)完成。翻轉(zhuǎn)課堂中學(xué)習(xí)的視頻是從網(wǎng)上公開課平臺(tái)節(jié)選的，并且每次課前教師都要先提出課堂要掌握的內(nèi)容，設(shè)定思考或要回答的問題，讓學(xué)生學(xué)習(xí)指定教材或視頻內(nèi)容，最后小組學(xué)習(xí)匯報(bào)并研討。翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)生學(xué)習(xí)匯報(bào)的結(jié)果和研討表現(xiàn)將計(jì)入課程總成績(jī)。
3.MOOC學(xué)習(xí)與面授及研討的結(jié)合
根據(jù)“智能決策支持系統(tǒng)”課程實(shí)施計(jì)劃和課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，筆者選擇的講授內(nèi)容將在學(xué)期開始的前幾周完成，講授過程中，將人工智能等相關(guān)內(nèi)容同步到MOOC平臺(tái)。
每次進(jìn)行MOOC學(xué)習(xí)前，筆者除了要求學(xué)生完成教師課堂上的作業(yè)及交流內(nèi)容外，也布置了相關(guān)問題和研討內(nèi)容，并要求學(xué)生在學(xué)習(xí)MOOC內(nèi)容后，安排時(shí)間進(jìn)行課堂研討。研討內(nèi)容主要是讓學(xué)生理解人工智能技術(shù)如何對(duì)決策進(jìn)行支持，即如何用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能決策支持系統(tǒng)，并通過軍事應(yīng)用案例來研討智能軍事決策支持的技術(shù)和方法;同時(shí)，查驗(yàn)學(xué)生通過MOOC學(xué)習(xí)后對(duì)知識(shí)的掌握情況。
4.多種方式的交流研討
在整個(gè)混合式教學(xué)過程中，師生可以采用線下、線上和課堂等多種方式進(jìn)行交流、研討。線上學(xué)生主要是利用MOOC平臺(tái)進(jìn)行交流討論，線下主要是在課堂中或課外進(jìn)行面對(duì)面的研討。目前，多數(shù)MOOC平臺(tái)都提供了各種討論交流環(huán)境，如討論小組、討論區(qū)或論壇、線上交流、線下交流、學(xué)生自評(píng)、同伴互評(píng)等。
5.綜合的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式
根據(jù)混合式教學(xué)內(nèi)容的分配，評(píng)價(jià)應(yīng)針對(duì)課堂學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)和MOOC學(xué)習(xí)三部分。評(píng)價(jià)內(nèi)容有：課堂學(xué)習(xí)中的平時(shí)作業(yè)、課堂研討、小論文等;翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)的效果、回答問題的情況;MOOC學(xué)習(xí)主要依靠MOOC平臺(tái)的評(píng)價(jià)，同時(shí)也可以參考MOOC平臺(tái)的記錄信息，包括登錄次數(shù)、在線時(shí)間、視頻觀看情況、在線測(cè)試成績(jī)、在線交流提問和回答問題等信息。
對(duì)混合式教學(xué)的思考
基于MOOC的混合式教學(xué)是一種探討式的教學(xué)改革。雖然目前在混合式教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生的人數(shù)和課程數(shù)量不夠多，但從對(duì)學(xué)生階段性考核和最終考試的成績(jī)以及學(xué)生的自評(píng)中可以看出，這種混合式教學(xué)有利于培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新思維，拓展他們的知識(shí)面，更有利于豐富教學(xué)方法，創(chuàng)新教學(xué)模式。
結(jié)合基于MOOC的混合式教學(xué)的實(shí)踐，筆者認(rèn)為在混合式教學(xué)過程中只有重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)，才能將三者進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，真正達(dá)到混合式教學(xué)的目的。
(1)混合式教學(xué)必須將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)有效的劃分。教師不僅要花費(fèi)更多的時(shí)間研討教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)面授課、MOOC的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)交流研討、翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容，還要保證課程知識(shí)體系的系統(tǒng)性和完備性。MOOC平臺(tái)、平臺(tái)內(nèi)容的選擇及翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容的制作都是做好混合式教學(xué)的基礎(chǔ)。
(2)雖然MOOC學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主的自主學(xué)習(xí)，但教師還是要掌握學(xué)生線上或翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)的效果和質(zhì)量。教學(xué)過程中教師可以通過多種方式來關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。例如，將MOOC中的學(xué)習(xí)時(shí)間、提問數(shù)量、回答的問題、作業(yè)提交、線上測(cè)試等平臺(tái)記錄的情況都納入最終成績(jī)的考核。
(3)在積累歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，教師可以利用大數(shù)據(jù)分析或挖掘數(shù)據(jù)，科學(xué)分析學(xué)習(xí)過程中記錄的信息，并用以指導(dǎo)以后的混合式教學(xué)改革。
(4)為了培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力，課程研討是教學(xué)過程中的重要手段之一。在混合式教學(xué)的各個(gè)階段要引入研討式教學(xué)，設(shè)計(jì)的研討問題要有利于啟發(fā)學(xué)生，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。
(5)基于MOOC的混合式教學(xué)將會(huì)是未來教學(xué)改革的主要方向之一。如何保證MOOC學(xué)習(xí)的效果和質(zhì)量，如何評(píng)價(jià)混合式教學(xué)的質(zhì)量，如何監(jiān)督混合式教學(xué)的自主學(xué)習(xí)等問題都需要教師通過改革實(shí)踐來確定。
總結(jié)
傳統(tǒng)教學(xué)提供了面授進(jìn)行思想交流的環(huán)境，MOOC發(fā)揮了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，翻轉(zhuǎn)課堂從某種意義上克服了傳統(tǒng)教學(xué)中存在的弊端，使學(xué)生更加主動(dòng)地去思考和學(xué)習(xí)，所以三者的結(jié)合將會(huì)使各自的優(yōu)勢(shì)得到發(fā)揮，也將給高等教育改革帶來新的拓展、探索和方向。
[關(guān)鍵詞]多媒體；教育技術(shù)：光技術(shù)；虛擬仿真
[中圖分類號(hào)]G40―057
[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
[論文編號(hào)]1009―8097(2009)13―0242―02
教學(xué)活動(dòng)中，教師的主導(dǎo)作用不容忽視，教師是教學(xué)活動(dòng)的組織者和引導(dǎo)者、是學(xué)習(xí)活動(dòng)的評(píng)價(jià)者、是漸進(jìn)層次學(xué)習(xí)的激發(fā)者；教學(xué)活動(dòng)中“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”，教師現(xiàn)場(chǎng)的言傳身教尤為重要，不要指望單靠學(xué)生個(gè)別化學(xué)習(xí)、自我學(xué)習(xí)機(jī)械操作，再好的學(xué)習(xí)資源未必帶來預(yù)期的成效。而正確運(yùn)用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，實(shí)現(xiàn)師者，所以傳道授業(yè)解惑也，真正解決課堂和遠(yuǎn)程等教學(xué)存在問題。本文將在以下進(jìn)行探討。
一 光技術(shù)在多媒體虛擬仿真課堂教學(xué)的應(yīng)用
從認(rèn)識(shí)論來看，學(xué)習(xí)的本質(zhì)是立體的、精神的、多向的、開放的。真實(shí)的學(xué)習(xí)是人與自然、與人相互作用，在開放系統(tǒng)中進(jìn)行互動(dòng)，而教育技術(shù)則要通過創(chuàng)建學(xué)習(xí)環(huán)境來達(dá)到目的。學(xué)習(xí)環(huán)境由內(nèi)容、媒體(包括軟件和硬件)、人員(包括教育工作者和其他學(xué)習(xí)者)、方法和場(chǎng)所等要素組成，構(gòu)成一個(gè)教育信息傳播的系統(tǒng)，即：傳播什么信息(內(nèi)容)，通過什么來儲(chǔ)存和傳遞信息(媒體和人員)，如何傳遞(方法)，在哪里傳遞(場(chǎng)所)。在課堂上用何種技術(shù)、方法才能做到教師現(xiàn)場(chǎng)仿真的言傳身教、師生互動(dòng)和教師的主導(dǎo)作用呢?有沒有一種理想的技術(shù)手段和方法能真實(shí)再現(xiàn)教學(xué)情景呢?本人認(rèn)為采用光電三維成像技術(shù)能最好的虛擬仿真課堂真實(shí)的教學(xué)情景，促進(jìn)學(xué)生個(gè)別化學(xué)習(xí)、自我學(xué)習(xí)。由于情景逼真，互動(dòng)性好，虛擬地建立起與真實(shí)環(huán)境相近的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的、具有自然語言理解與產(chǎn)生功能的“人一機(jī)”交互學(xué)習(xí)環(huán)境，對(duì)多個(gè)不同課室教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程個(gè)體或集中教學(xué)，尤其是在職成年人學(xué)習(xí)最佳。適應(yīng)當(dāng)今信息化發(fā)展進(jìn)程，適應(yīng)未來教學(xué)模式向著更深層次發(fā)展的要求。本文只從觀念技術(shù)的角度來探究光技術(shù)在多媒體虛擬仿真教學(xué)的應(yīng)用，主要是在課堂教學(xué)，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)娜斯ぶ悄芗夹g(shù)手段，再配合有線、無線、衛(wèi)星、微波等網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)仿真互動(dòng)，起到教師的主導(dǎo)作用，教師現(xiàn)場(chǎng)的言傳身教逼真，實(shí)現(xiàn)教育人性化的活動(dòng)，再現(xiàn)與真實(shí)環(huán)境相近的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，符合教育技術(shù)理論邏輯起點(diǎn)教與學(xué)的屬性。
二 光技術(shù)及其應(yīng)用效果
1 光電子新技術(shù)
常說的光學(xué)是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到X射線的寬廣波段范圍內(nèi)的，關(guān)于電磁輻射的發(fā)生、傳播、接收和顯示，以及跟物質(zhì)相互作用的科學(xué)。光學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)重要組成部分，也是與其他應(yīng)用技術(shù)緊密相關(guān)的學(xué)科。光電子技術(shù)是以先進(jìn)探測(cè)器和激光器為基礎(chǔ)，由光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等密切結(jié)合而形成的一項(xiàng)高技術(shù)。它既改變了傳統(tǒng)光學(xué)的單純觀察功能，又大大擴(kuò)展了電子技術(shù)的功能。由于光電子技術(shù)具有探測(cè)精度高、傳遞信息速度快、信息容量大、抗干擾和保密能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在軍事上得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中已顯示了其特有的威力。
而光電子三維成像技術(shù)和全息攝影術(shù)不同，不需要依靠連貫的激光束產(chǎn)生圖像。它使用普通光束即可。普通照相機(jī)的鏡頭工作原理類似模擬計(jì)算機(jī)，通過程序的運(yùn)行將外界傳來的信息(光線)轉(zhuǎn)換成平面媒介上(通常是膠片)的圖像。
[因特網(wǎng)消息1999年7月7日?qǐng)?bào)道]，美國伊利諾依州大學(xué)電氣工程師大衛(wèi)布萊迪在數(shù)字計(jì)算機(jī)而非光學(xué)鏡頭的幫助下，利用射電天文學(xué)家繪制天空的數(shù)學(xué)方法從光線中提取出足夠的信息來生成三維圖像。研究人員用鹵燈照亮一只小小的塑料恐龍，將來自恐龍的光線分離成兩束。當(dāng)這兩束光線再度會(huì)合時(shí)，它們相互干擾，雖然強(qiáng)度不如沒有受到過干擾的光線，但是所有的波型卻都很和諧。在恐龍模型轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，科學(xué)家們記錄下來了128種干擾波。這些干擾波中包含有該物體三維圖像的全部信息，計(jì)算機(jī)程序可以對(duì)它們作還原處理。
這項(xiàng)技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是無論景深多大，它都能保持清晰的聚焦，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)光學(xué)鏡頭相比表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)。決定圖像解晰度的唯一因素就是物體離開鏡頭的距離。這一特點(diǎn)使其對(duì)于三維顯微具有特別的應(yīng)用意義。布萊迪設(shè)想他發(fā)明的技術(shù)可用來拍攝細(xì)胞在產(chǎn)生交互作用時(shí)的高清晰度圖像。共焦顯微技術(shù)采用的是掃描技術(shù)，聚焦平臺(tái)來回移動(dòng)，以獲得細(xì)胞的細(xì)部信息，從而生成三維圖像。利用這種方法，當(dāng)細(xì)胞在移動(dòng)時(shí)，要拍攝到細(xì)胞的移動(dòng)過程就是非常困難的。有了布萊迪發(fā)明的科學(xué)方法，記錄裝置就可利用排列成圓圈的光學(xué)感應(yīng)器幫助研究人員記錄實(shí)時(shí)的三維數(shù)據(jù)。
科學(xué)家們指出，即使要拍攝的對(duì)象遠(yuǎn)離感應(yīng)器，這項(xiàng)技術(shù)仍然有用。麻省理工學(xué)院電氣工程師喬治說：“這個(gè)系統(tǒng)同樣可以用來拍攝籃球比賽的三維影片。如果你的家中有三維播放機(jī)，你就可以在虛擬現(xiàn)實(shí)狀態(tài)下觀看籃球比賽，觀看者會(huì)感覺自己仿佛就在場(chǎng)內(nèi)一樣。”
2 光電三維成像技術(shù)在多媒體虛擬仿真課堂教學(xué)的具體應(yīng)用及效果
現(xiàn)在的有線、無線、衛(wèi)星和微波等網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)，學(xué)生面對(duì)的都是單向平面銀幕，一是沒有互動(dòng)缺乏雙向交流，而是畫面平面呆板與真實(shí)情景差別太大，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。就是普通的現(xiàn)場(chǎng)課堂教學(xué)，應(yīng)用多媒體課件，也由于畫面內(nèi)容很難反饋真實(shí)形象化的情景而大打折扣。如果能將課堂教學(xué)情景、課件內(nèi)容立體可視化，再配合聲音、資源庫雙向互動(dòng)，完全模擬真實(shí)情景，與現(xiàn)場(chǎng)無異，那將是教育教學(xué)新的飛躍。有什么適當(dāng)?shù)募夹g(shù)能實(shí)現(xiàn)刺激鼓勵(lì)指導(dǎo)學(xué)生的思考和自動(dòng)學(xué)習(xí)方法呢?光電三維成像技術(shù)就能在課堂教學(xué)應(yīng)用中虛擬仿真真實(shí)場(chǎng)景，而虛擬現(xiàn)實(shí)是指通過特殊的輸入設(shè)備和一些能實(shí)現(xiàn)三維圖形和三維音效的特殊輸出設(shè)備來模擬人和環(huán)境之間的交互技術(shù)。假如遠(yuǎn)程課堂教學(xué)，通過有線、無線、衛(wèi)星、微波等通信傳輸，使用課堂多媒體光電三維成像設(shè)備，主教室和各分教室雙方的三維立體全息圖像便瞬間出現(xiàn)在對(duì)方面前，就好像一個(gè)真人站在你面前一樣，然后你便可以和他隨意交談，使用各種表情，那是一種呈現(xiàn)在空氣中的光學(xué)立體影像，不需要任何屏幕之類的媒質(zhì)，不像今天的網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星遠(yuǎn)程教學(xué)、可視電話還需要一個(gè)屏幕才能顯像。光虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可很好地應(yīng)用到虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的建立。它可以虛擬地建立起與真實(shí)環(huán)境相近的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，使學(xué)生似乎已處于真實(shí)環(huán)境之中。
當(dāng)然，屏幕還有作用，顯示課件文本等其它信息。過去的所謂三維顯像技術(shù)顯示的并不是真正的三維圖像，而是在二維平面上利用人體肉眼的雙眼像差而虛擬出的“偽三維圖像”，長(zhǎng)期觀看這種偽三維圖像，會(huì)損傷視力或造成視覺疲勞。這樣，教學(xué)所使用的各式方法(如演講法、問題教學(xué)法、設(shè)計(jì)教學(xué)法、復(fù)述背誦法、小組研討法、訪問式教學(xué)法、辯論法、座談研討法、甚至實(shí)驗(yàn)教學(xué))都能應(yīng)用光電三維多媒體
虛擬仿真成像技術(shù)達(dá)成教學(xué)目標(biāo)[手段]。當(dāng)然，要真正將光技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐非一朝一夕，但可以采取過度方法，如先實(shí)現(xiàn)屏幕顯示三維立體畫面，學(xué)生觀看而無需頭盔等輔助設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)師生聲像遠(yuǎn)程互動(dòng)，虛擬地建立起與真實(shí)環(huán)境比較相近的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，再隨光技術(shù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生似乎處于真實(shí)環(huán)境之中將成為現(xiàn)實(shí)。光電三維成像技術(shù)不但可以應(yīng)用于多媒體虛擬仿真課堂教學(xué)，還可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程在線教學(xué)、虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)等。由于有教師和學(xué)習(xí)者之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行社會(huì)交互的一種虛擬仿真環(huán)境建構(gòu)，有強(qiáng)烈的社交真實(shí)感和虛擬社區(qū)歸屬感，不僅可增強(qiáng)學(xué)生的在線學(xué)習(xí)的持久性，提高學(xué)習(xí)績(jī)效，而且能加強(qiáng)合作和學(xué)習(xí)滿足感，提升合作學(xué)習(xí)水平。現(xiàn)在，在線學(xué)習(xí)者只是獨(dú)立的個(gè)體，容易產(chǎn)生焦慮、逆反心理和喪失學(xué)習(xí)動(dòng)力，會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)的挫折感和低效率。
3 采用中間件技術(shù)
中間件(middleware)是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源，中間件位于客戶機(jī)服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。滿足大量應(yīng)用的需要運(yùn)行于多種硬件和OS平臺(tái)支持分布計(jì)算，提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和OS平臺(tái)的透明性的應(yīng)用或服務(wù)的交互支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議支持標(biāo)準(zhǔn)的接口。利用中間件技術(shù)，將多媒體虛擬仿真應(yīng)用類似于中間件，任何設(shè)計(jì)制作軟件，包括現(xiàn)在應(yīng)用的課程教學(xué)所需軟件，如PowerPoint、Photoshop、Dreamweavcr、Flash等，都可無縫應(yīng)用。教師無需專門培訓(xùn)，教學(xué)應(yīng)用與以前無異，只是效果大為改觀，真實(shí)再現(xiàn)場(chǎng)景，其它技術(shù)工作則由人工智能管理平臺(tái)后的多媒體和課程制作人員負(fù)責(zé)，避免和改善教師計(jì)算機(jī)焦慮現(xiàn)象。
三 結(jié)合我校實(shí)踐探討多媒體人工智能課堂教學(xué)的管理模式
我校現(xiàn)有四個(gè)校區(qū)，分布在越秀區(qū)、海珠區(qū)、番禺區(qū)和珠海市，多媒體課室有279間，都基本配置了多媒設(shè)備，部分校區(qū)具有初級(jí)的網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)學(xué)院在省內(nèi)有50來個(gè)教學(xué)點(diǎn)，上萬名在讀生，使用的是目前市場(chǎng)上唯一支持百萬級(jí)用戶的Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。不過由于校區(qū)距離較遠(yuǎn)，不少老師要長(zhǎng)年往返于各校區(qū)上課，雖然教師身臨現(xiàn)場(chǎng)授課，但運(yùn)作成本較高。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)點(diǎn)分布較廣，學(xué)員分散，對(duì)學(xué)生來說，多媒體屬于模擬交際而非學(xué)生直接參與的自然交際，缺乏自然語言進(jìn)行人際交流的環(huán)境。而遠(yuǎn)程教育更需要互動(dòng)和教師的主導(dǎo)作用，教師現(xiàn)場(chǎng)的言傳身教尤為重要。
未來的新型多媒體教學(xué)將是以多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)、光技術(shù)、人工智能和虛擬仿真技術(shù)等的有機(jī)結(jié)合，能夠全面整合網(wǎng)絡(luò)各種“資源”而形成先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)平臺(tái)。在這種教學(xué)平臺(tái)上.多媒體教室不再是孤立的，它已融入到校園網(wǎng)教學(xué)系統(tǒng)中，并以校園網(wǎng)資源為“背景”構(gòu)建出一個(gè)富有時(shí)代特色的現(xiàn)代化教學(xué)環(huán)境：即集教學(xué)、管理、娛樂為一體的“數(shù)字化校園”。多媒體課室是現(xiàn)代教學(xué)環(huán)境建設(shè)的重要組成部分，是教育技術(shù)信息傳遞的展示平臺(tái)，是教師了解、聯(lián)系、應(yīng)用教育技術(shù)的橋梁。既然新型多媒體教學(xué)、特別是網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)如此重要，一般的管理就遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化的課堂教學(xué)應(yīng)用。
結(jié)合我校的教學(xué)實(shí)際，本人認(rèn)為，未來的新型多媒體課堂教學(xué)將是一個(gè)系統(tǒng)集成，不但要從后端課堂教學(xué)管理考慮，還要聯(lián)系前端課件制作。即多媒體課室管理人員既要參與后端維護(hù)保養(yǎng)，也要了解甚至參與前端課件制作，這就需要先進(jìn)的多媒體人工智能管理平臺(tái)管理，從制作到應(yīng)用一條龍服務(wù)，時(shí)刻把握教師課堂教學(xué)需求的命脈，為管理和新技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)提供依據(jù)。即教師只需在其中一個(gè)教室就可通過網(wǎng)絡(luò)開啟其它多個(gè)接收教室的多媒體設(shè)備(無須電教人員參與)，對(duì)教師上課教室實(shí)施“直播”方式，通過安裝在課室的特殊的多媒體光電三維成像、自動(dòng)跟蹤拾音等攝錄設(shè)備，實(shí)現(xiàn)三維圖形和三維音效來模擬人和環(huán)境之間場(chǎng)景的拾取，多個(gè)教室通過特殊的輸入設(shè)備和一些能實(shí)現(xiàn)三維圖形和三維音效的特殊輸出設(shè)備，真實(shí)呈現(xiàn)在空氣中的主課室教學(xué)光學(xué)立體影像，各分教室還可以現(xiàn)場(chǎng)與主講教師交流。并同步錄制仿真教學(xué)內(nèi)容，作為課件保存錄入資源庫中。網(wǎng)絡(luò)學(xué)院的學(xué)生可在課堂或家中電腦上，調(diào)用資源，遠(yuǎn)程課堂上的特殊設(shè)備也真實(shí)呈現(xiàn)在空氣中的主課室教學(xué)光學(xué)立體影像，與現(xiàn)場(chǎng)無誤。人工智能管理平臺(tái)集中監(jiān)測(cè)、控制和管理，教師可在辦公室或家中的計(jì)算機(jī)上，利用人工智能管理平臺(tái)的多媒體教學(xué)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程開啟網(wǎng)絡(luò)教室，同在網(wǎng)絡(luò)多媒體教室中的學(xué)生們實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程點(diǎn)對(duì)點(diǎn)虛擬仿真場(chǎng)景答疑。可將多次答疑場(chǎng)景自動(dòng)匯編入庫，與相關(guān)課程智能結(jié)合，當(dāng)點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò)虛擬課程，真實(shí)再現(xiàn)上課場(chǎng)景，學(xué)生有疑問時(shí)，可即時(shí)點(diǎn)擊提問，人工智能管理平臺(tái)隨即快速智能搜索虛擬課程答疑庫，如有相關(guān)知識(shí)即刻虛擬回復(fù)場(chǎng)景，如沒有隨即跳過繼續(xù)上課，而此問題現(xiàn)場(chǎng)攝錄保存到虛擬仿真場(chǎng)景答疑系統(tǒng)，在下次相關(guān)教師登陸遠(yuǎn)程點(diǎn)對(duì)點(diǎn)虛擬仿真場(chǎng)景答疑系統(tǒng)時(shí)，人工智能管理平臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)插入其中，與現(xiàn)場(chǎng)答疑無異，隨答疑量增多，人工智能管理平臺(tái)上的智能搜索虛擬課程答疑庫容量增大，將能即時(shí)回復(fù)大多數(shù)疑難需求。
四 結(jié)束語
信息時(shí)代的到來，社會(huì)節(jié)奏的加快，知識(shí)呈現(xiàn)出高速增長(zhǎng)和快速更新之勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還會(huì)有更多的新技術(shù)應(yīng)用在教育技術(shù)中，光技術(shù)就是其中重要的一項(xiàng)，21世紀(jì)將是光技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的時(shí)代。
參考文獻(xiàn)
[1]張祖忻.教育技術(shù)是一項(xiàng)解決教育問題的系統(tǒng)技術(shù)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2006，(2)：5―10.
關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；信息技術(shù)教育；信息素質(zhì)；多媒體技術(shù)；人工智能技術(shù)
中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2011)15-3745-03
The Development of the Information Technology and the Application of the School Education
XU Wu-peng
(Lvliang Economics and Management School, Lvliang 033000, China)
Abstract: The information technology be used as a newly arisen course continuously pound at the tradition's education，and this text analyzes and explores the development of the information technology.And its application in the school education, among which emphasis on the information technology's application. The information technology challenges the school's management、teaching activity、course set、teachers and students, students are the core of education in the process, all factors are around this core. At last, the article explores the application of multi-media technology , and combine the future of the educate to information to do the outlook.
Key words: information technology; information technology education; information literacy; multi-media technology; artificial intelligence technoloy
據(jù)新華網(wǎng)上海2003年1月21日消息：在上海最搶手的IT人才是高檔的成熟型人才。現(xiàn)在企業(yè)需求的都是些高檔次的，拿到項(xiàng)目即能開發(fā)、生產(chǎn)的實(shí)戰(zhàn)型人才。應(yīng)屆生卻遭冷遇，主要原因有二：一是大學(xué)生動(dòng)手能力普遍很差，而IT行業(yè)最注重實(shí)際操作；二是大學(xué)生普遍缺少創(chuàng)新精神，而這又是信息產(chǎn)業(yè)最為講究的。
學(xué)校教育培養(yǎng)出來的學(xué)生不被社會(huì)認(rèn)可，不能適應(yīng)信息化、網(wǎng)絡(luò)化的生存環(huán)境；不具備信息化、網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)習(xí)能力，這是擺在我們面前的一個(gè)現(xiàn)實(shí)存在的大問題。這就將信息技術(shù)教育提高到了一個(gè)新的高度，為此我們有必要了解并研究信息技術(shù)的發(fā)展及在學(xué)校教育中的應(yīng)用，來幫助我們指導(dǎo)以后的學(xué)習(xí)、工作。
1 信息技術(shù)的發(fā)展
早在遠(yuǎn)古時(shí)代，我們的祖先就發(fā)明了“結(jié)繩記事”、“烽火告急”、“信鴿傳書”等儲(chǔ)存、傳遞、選用、表達(dá)信息的技術(shù)。
信息就其含義而言，包含兩層意思，一是信息本身所表達(dá)的意義，即信息的內(nèi)容；二是傳遞信息的工具，即信息載體，如符號(hào)、聲音、文字、圖形等都是信息的載體。而對(duì)信息技術(shù)，由于其使用的目的、范圍、層次不同而有不同的認(rèn)識(shí)，廣義上講，信息技術(shù)是指能充分利用與擴(kuò)展人類信息器官功能的各種方法、工具與技能的總和。狹義上是指利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、廣播電視等各種硬件設(shè)備及軟件工具與科學(xué)方法，對(duì)圖文聲像各種信息進(jìn)行獲取、加工、存儲(chǔ)、傳輸與使用的技術(shù)之和。如遙感技術(shù)、遙測(cè)技術(shù)，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光盤技術(shù)、各種顯示終端技術(shù)等。信息技術(shù)包括信息技術(shù)的生產(chǎn)和應(yīng)用兩個(gè)方面。信息技術(shù)的生產(chǎn)主要體現(xiàn)在信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，包括計(jì)算機(jī)軟硬件、電信設(shè)備、微電子生產(chǎn)等，信息技術(shù)的應(yīng)用則體現(xiàn)在信息技術(shù)的擴(kuò)散上，包括信息服務(wù)、管理信息系統(tǒng)等。在信息技術(shù)系統(tǒng)中，微電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可稱為信息技術(shù)的核心，它們的發(fā)展進(jìn)程體現(xiàn)了信息技術(shù)的發(fā)展過程。
從微電子技術(shù)看，晶體管發(fā)明以后，1958年第一塊集成電路問世，引發(fā)了一場(chǎng)微電子革命。微電子技術(shù)使得越來越復(fù)雜的電子系統(tǒng)可以集成在一小塊硅片上，使電子設(shè)備和系統(tǒng)的微型化、低能耗成為可能。集成電路從中小規(guī)模集成電路逐步發(fā)展到大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路。英特爾公司的前董事長(zhǎng)摩爾發(fā)現(xiàn)每隔18個(gè)月，計(jì)算機(jī)芯片的集成度將提高一倍，計(jì)算機(jī)也隨之而升級(jí)換代，而價(jià)格卻保持不變甚至下降，這就帶動(dòng)了以集成電路為基礎(chǔ)的信息技術(shù)迅速發(fā)展，創(chuàng)造了信息技術(shù)產(chǎn)品性能不斷提高，而價(jià)格不斷下降的奇跡。
從通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)看，從電報(bào)技術(shù)的發(fā)明到程控交換機(jī)的誕生和數(shù)字程控交換機(jī)的應(yīng)用，使通信技術(shù)開始向數(shù)字化發(fā)展。衛(wèi)星通信、稱動(dòng)通信和通信技術(shù)的發(fā)展，更是開拓了通信手段，進(jìn)一步擴(kuò)展了通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。而從1946年世界上第一臺(tái)笨重的、龐大的、高電能耗的計(jì)算機(jī)問世以后，隨著集成電路和軟件技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量和能力不斷提高，其功能也從單一的計(jì)算功能發(fā)展成能處理數(shù)字、語言、圖象等多種信息，其應(yīng)用的領(lǐng)域也覆蓋了社會(huì)各個(gè)方面。
從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)看，從1969年美國建成了世界上第一個(gè)采用分組交換技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（ARPANET）到1986年建成的美國國家科學(xué)基金網(wǎng)（NSFNET），才有了真正意義上的因特網(wǎng)。1991年因特網(wǎng)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用，從此因特網(wǎng)開始迅猛發(fā)展，給信息產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)帶來了革命性的影響。從電子郵件到電視會(huì)議，從因特網(wǎng)傳真到因特網(wǎng)電話、從網(wǎng)上瀏覽至購物等等豐富多彩的服務(wù)，不僅方便了消費(fèi)者，更為企業(yè)參與全球競(jìng)爭(zhēng)提供了有利的機(jī)會(huì)，而且?guī)?dòng)了同因特網(wǎng)有關(guān)的一批新興服務(wù)業(yè)的發(fā)展。
在當(dāng)今社會(huì)中，網(wǎng)絡(luò)和信息產(chǎn)品已經(jīng)融入人們的生活方式，信息生產(chǎn)和信息消費(fèi)的增長(zhǎng)將成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的主要?jiǎng)恿Α?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、個(gè)性化、微型化、移動(dòng)化、服務(wù)化、參與式和交互式是信息技術(shù)的發(fā)展方向，也是用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)社會(huì)信息化的主要方向。
由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，使信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)廣泛地滲透到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生活的各個(gè)方面。信息技術(shù)的進(jìn)入教育領(lǐng)域后對(duì)學(xué)校管理、教學(xué)活動(dòng)和學(xué)校課程設(shè)置都提出了挑戰(zhàn)，使得學(xué)校管理者、教育工作、教育內(nèi)容面臨著前所未有的沖擊。同時(shí)信息技術(shù)給大家?guī)砹碎_放的心態(tài)、自由的知識(shí)與新穎的方法。
2 信息技術(shù)在學(xué)校教育中的應(yīng)用
2.1 信息技術(shù)對(duì)學(xué)校教育方式的影響
信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，給學(xué)校教育方式帶來巨大影響，表現(xiàn)在：
1）教育投資的重心將由物質(zhì)資源轉(zhuǎn)向信息資源。工業(yè)社會(huì)中，教育以消耗物質(zhì)資源如校舍、桌椅、粉筆等維持，因此教育投資的重心主要是物質(zhì)資源的投入。而信息化社會(huì)，由于信息具有無損使用、無損分享、不可分割、公平性等特點(diǎn)，使其將取代自然資源、資金、人力等成為最重要的資源，投資的重心也將轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒌拈_發(fā)上，因?yàn)樾畔a(chǎn)業(yè)是開發(fā)費(fèi)用高、使用費(fèi)用低的產(chǎn)品，其低廉化使用是建立在高投入開發(fā)的基礎(chǔ)上的。因而，教育一旦依賴于信息資源，則其開發(fā)問題將制約網(wǎng)絡(luò)化教育發(fā)展，教育的投資由過去重在物質(zhì)條件的擴(kuò)充轉(zhuǎn)向信息資源的開發(fā)也成為不言而喻的事情。學(xué)校要想增添價(jià)格不菲的當(dāng)代信息技術(shù)產(chǎn)品，并要跟上日新月異的信息技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)費(fèi)是個(gè)難題，這必將嚴(yán)重影響信息技術(shù)教育的應(yīng)用及推廣。
2）單一的“班級(jí)授課制”將被多樣化的網(wǎng)絡(luò)授課取代。“班級(jí)授課制”這種曾大大提高過教育效率的教學(xué)組織形式將被信息技術(shù)打破。互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于教育，改變了傳統(tǒng)的固定師生關(guān)系，使異地授課，網(wǎng)上學(xué)習(xí)成為可能。計(jì)算機(jī)將替代教師的大量的重復(fù)性工作，把"因材施教"落到實(shí)處；教師將從體力勞動(dòng)中解脫出來，真正去進(jìn)行腦力勞動(dòng)，使教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法得到極大的提高。隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，學(xué)生可以通過光盤或通過上網(wǎng)，就可以找到自己學(xué)習(xí)所用的所有知識(shí)；對(duì)課外知識(shí)，他們興趣可以更廣，完全可以進(jìn)入各地圖書館以及各種網(wǎng)站去尋找自己想要的知識(shí)。此外，學(xué)生通過上網(wǎng)學(xué)習(xí)，將會(huì)經(jīng)常碰到優(yōu)秀教師的指導(dǎo)。在人機(jī)交互時(shí)，學(xué)生領(lǐng)悟到了自己作為教育主體的真正含義，更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。
3）信息技術(shù)應(yīng)用于教育中，使得學(xué)生在自己的學(xué)習(xí)過程中兼具了主體與主導(dǎo)的雙重身份。在學(xué)習(xí)場(chǎng)所上，學(xué)生不再以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)，他們可以根據(jù)自己的心情與可能的情況來確定在什么時(shí)候、什么地方學(xué)習(xí)；在學(xué)習(xí)內(nèi)容上，信息技術(shù)的發(fā)展使得學(xué)生可以在網(wǎng)上或光盤上隨意瀏覽與下載自己想學(xué)的知識(shí)；在學(xué)習(xí)方式上，學(xué)生也不再苦于單純的死記硬背或題海戰(zhàn)術(shù)，各種形式的教學(xué)與學(xué)習(xí)指導(dǎo)都在信息技術(shù)發(fā)展的今天得以展現(xiàn)。信息技術(shù)發(fā)揮多媒體功能的優(yōu)勢(shì)，通過學(xué)習(xí)內(nèi)容的豐富性、學(xué)習(xí)方式的靈活性，調(diào)動(dòng)學(xué)生多重感觀參與學(xué)習(xí)生活，從而大大提高了學(xué)習(xí)效率。
2.2 信息技術(shù)教育中的學(xué)生與教師
學(xué)生是信息技術(shù)教育中的核心部分，是信息技術(shù)教育的直接對(duì)象。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，是教師進(jìn)行教學(xué)和信息技術(shù)發(fā)揮作用的直接對(duì)象。不重視學(xué)生就不可能使信息技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)化。教師是信息技術(shù)教育的實(shí)施者，是普及信息技術(shù)教育的重要保證。信息技術(shù)教育的各種資源需要教師去開發(fā)；具體的信息技術(shù)課程需要教師去承擔(dān)；有關(guān)信息技術(shù)教育的思想、原則和方法需要教師去化為自覺行動(dòng)。再先進(jìn)的教學(xué)工具也取代不了教師。沒有教師，信息技術(shù)教育就像無輪之車，無法推進(jìn)。
在整個(gè)信息技術(shù)教育過程中，學(xué)生、教師、信息技術(shù)三個(gè)要素的關(guān)系可用圖1來描述。
其中，培養(yǎng)信息素質(zhì)是指充分利用信息技術(shù)教育課的優(yōu)勢(shì)，通過各種形式的教學(xué)，使學(xué)生的信息獲取、分析、加工、利用等能力內(nèi)化為自身的思維習(xí)慣和行為方式，從而形成影響人的一生的品質(zhì)。
從圖中可以看出，學(xué)生與教師地位是平等的，都須通過學(xué)習(xí)和利用信息技術(shù)來促進(jìn)教與學(xué)的優(yōu)化，最終培養(yǎng)學(xué)生的信息素質(zhì)。在這個(gè)過程中信息技術(shù)只是作為一個(gè)先進(jìn)的工具出現(xiàn)的，關(guān)鍵的還是學(xué)生與教師怎么來利用好信息技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生信息素質(zhì)。學(xué)生的信息素質(zhì)從教育學(xué)角度可分為多種信息能力，從心理學(xué)角度可分為智力素質(zhì)與非智力素質(zhì)。無論采用哪種分析方法，都會(huì)認(rèn)識(shí)到信息素質(zhì)的核心是創(chuàng)新素質(zhì)。培養(yǎng)好了學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生信息素質(zhì)這個(gè)問題也就迎刃而解了。
創(chuàng)新素質(zhì)是指人們所具有的對(duì)事物進(jìn)行認(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)、開發(fā)、利用、管理的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技能、創(chuàng)新人格等各方面基本品質(zhì)的總和。這就要求我們做到：①更新觀念。因?yàn)橛^念是行動(dòng)的指南，我們必須真正認(rèn)識(shí)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的重要性與緊迫性，在教學(xué)過程中自覺地以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為中心，樹立新的人才觀、教學(xué)觀、教師觀、學(xué)生觀。②改革課程與教材體系。在課程類型中，要注意學(xué)期大課與微型專題課程，必修課程、選修課程與自修課程，顯性課程與隱性課程的科學(xué)組配。要改變以往統(tǒng)一大綱、材，多年不變，人人一樣的教材編制模式，針對(duì)不同學(xué)生的心理、生理、生活特點(diǎn)編制多樣、適量、有趣、有彈性的教材。③要改革陳舊的教學(xué)方法。傳統(tǒng)的教學(xué)方法不利于學(xué)生創(chuàng)新技能與創(chuàng)新人格的培養(yǎng)，必須大膽探索一些新的教法與學(xué)法。如項(xiàng)目開發(fā)法和電子作品創(chuàng)新法，這些方法都是把信息技術(shù)知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)、應(yīng)用、創(chuàng)新和評(píng)價(jià)相結(jié)合。先由教師對(duì)范例分析與提出創(chuàng)新任務(wù)，然后讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)，自主制作完成，最后再由同學(xué)和老師進(jìn)行評(píng)價(jià)。在這些作品的制作過程中就會(huì)用到許多多媒體技術(shù)，多媒體技術(shù)在信息技術(shù)教育中的應(yīng)用，能夠最大限度地發(fā)揮其威力。
2.3 多媒體技術(shù)在信息教育中的應(yīng)用
多媒體技術(shù)突破了傳統(tǒng)教學(xué)方法的極限，從根本上影響和改變了學(xué)校的教學(xué)過程。如多媒體輔助教學(xué)、遠(yuǎn)程教學(xué)等。
應(yīng)用多媒體技術(shù)可以用一種生動(dòng)的場(chǎng)面來描述一些純文字化的東西。如語文課文中的故事情景、物理運(yùn)動(dòng)過程等，這樣更接近于學(xué)生的感覺器官和現(xiàn)實(shí)生活，更容易被學(xué)生接受。多媒體技術(shù)將聲、文、圖、像集成于一體，使傳遞的信息更豐富、形象，是一種更合乎自然的交流環(huán)境和方式。學(xué)生在這種環(huán)境中通過各種感覺器官來接受信息，可以加速理解和接受知識(shí)的過程，并有助于學(xué)生的聯(lián)想和推理等思維活動(dòng)。此外，多媒體的形式還可以激發(fā)學(xué)生的興趣和注意力。因此，將多媒體技術(shù)引入信息技術(shù)教育中，能給學(xué)生一個(gè)身臨其境的新穎的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生的注意力更加集中，大大提高學(xué)生的興趣和求知欲，提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)能使學(xué)生熟練地掌握計(jì)算機(jī)的使用技巧，并利用計(jì)算機(jī)來學(xué)習(xí)其他學(xué)科的知識(shí)。
3 信息技術(shù)教育的未來――人工智能技術(shù)的應(yīng)用
隨著人工智能技術(shù)的高度發(fā)展與新材料、新能源研究的不斷深入，信息技術(shù)正孕育著重大變革――由被動(dòng)的“死技術(shù)”變?yōu)橹鲃?dòng)的“活技術(shù)”――智能技術(shù)。
智能技術(shù)的具體應(yīng)用表現(xiàn)為兩種基本形態(tài)：智能（軟的智能技術(shù)）與智能機(jī)器人（硬的智能技術(shù)）。具有教學(xué)功能的智能又稱作智能教學(xué)，具有教學(xué)功能的智能機(jī)器人又稱作教學(xué)機(jī)器人。智能教學(xué)與機(jī)器人教育是信息技術(shù)教育未來發(fā)展的重要方向。
3.1 智能教學(xué)及其應(yīng)用
智能是對(duì)“”的智能性的一種強(qiáng)調(diào)。智能具有如下特征：性、自主性、社會(huì)性、主動(dòng)性、監(jiān)控性、智能性、安全性、個(gè)性化等特性。應(yīng)用于教學(xué)中，具有教學(xué)功能的智能就是智能教學(xué)，其種類很多，有信息、任務(wù)、教師、學(xué)生等。
智能教學(xué)有多種應(yīng)用模式：① 充當(dāng)教師，用于輔助教學(xué)；② 充當(dāng)管理者，用于管理教學(xué)；③ 充當(dāng)同學(xué)，用于合作學(xué)習(xí)；④ 充當(dāng)朋友，用于情感交流；⑤ 充當(dāng)秘書，用于處理各種事務(wù)。
智能教學(xué)對(duì)各級(jí)各類教育都有良好的應(yīng)用前景，在幼兒教育、中小學(xué)教育，可以開展基于智能的游戲教學(xué)。在中學(xué)、大學(xué)可以充當(dāng)導(dǎo)師、專家?guī)椭鉀Q學(xué)生的疑難問題。
3.2 機(jī)器人教育
機(jī)器人是指具有人工智能的，靠自身動(dòng)力和控制能力實(shí)現(xiàn)各種功能的自動(dòng)化機(jī)器，如果機(jī)器人具有輔助教學(xué)、管理教學(xué)、處理教學(xué)事務(wù)乃至主持教學(xué)法等功能，就成了教學(xué)機(jī)器人。
教學(xué)機(jī)器人的應(yīng)用將會(huì)給教育帶來重大變革。一是優(yōu)化教與學(xué)的效果，二是優(yōu)化教師與學(xué)生的勞動(dòng)方式。前者強(qiáng)調(diào)以較少的教育投入取得較大的教育效果，后者指采用機(jī)器人這種教與學(xué)的勞動(dòng)工具，能改善教學(xué)方式與方法，減少師生的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短勞動(dòng)時(shí)間，提高教學(xué)效率。
機(jī)器人教育的核心基礎(chǔ)是人工智能技術(shù)在教育中以物化、人性化、智能化的形式加以利用，而人工智能技術(shù)是信息技術(shù)發(fā)展的一次重大飛躍。信息技術(shù)教育未來的發(fā)展趨勢(shì)必然是向機(jī)器人教育重心轉(zhuǎn)移。
總之，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，從根本上推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革，知識(shí)經(jīng)濟(jì)端倪初露，人類開始步入信息社會(huì)。信息的獲取、傳輸、處理和應(yīng)用能力已成為人們最基本的生存能力。信息社會(huì)對(duì)教育的改革與發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，新的人材標(biāo)準(zhǔn)要求今天的教育必須將信息技術(shù)教育納入教育教學(xué)過程當(dāng)中，必須注重學(xué)生信息素質(zhì)的培養(yǎng)。因此我們要注重信息技術(shù)的學(xué)習(xí)及應(yīng)用，來幫助我們今后的學(xué)習(xí)和工作。
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