教育領(lǐng)域的人工智能精選(九篇)

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第1篇：教育領(lǐng)域的人工智能范文

2016年1月，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院的教授AshokGoel，借助IBM的Watson人工智能系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)在線機(jī)器人JillWatson，并將其作為課程教學(xué)助理。其目的是幫助教師回答學(xué)生通過(guò)在線論壇提出的大量課程問題。通過(guò)幾個(gè)月的反復(fù)調(diào)試，JillWatson的回答已經(jīng)能夠達(dá)到97%的正確率?，F(xiàn)在，機(jī)器人助教已經(jīng)可以直接與學(xué)生溝通，不需要真人助教的幫助。這項(xiàng)人工智能在教育中的使用，解決了AshokGoel教授的助教人數(shù)不夠，難以及時(shí)回答學(xué)生提問的困境，增加了學(xué)生參與在線學(xué)習(xí)的興趣，提高了在線學(xué)習(xí)的留存率。

這只是人工智能在教育領(lǐng)域的小試牛刀。雖然有專家預(yù)測(cè)在未來(lái)十年內(nèi)不會(huì)看到人形機(jī)器人替代教師進(jìn)入課堂，不過(guò)地平線報(bào)告2016年基礎(chǔ)教育版和2107年高等教育版都預(yù)測(cè)未來(lái)五年內(nèi)人工智能將會(huì)在教育行業(yè)普及。

教育行業(yè)已有的人工智能研究和應(yīng)用

Woolf等人在2013年提出了人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)努力解決“五大挑戰(zhàn)”：①為每一個(gè)學(xué)習(xí)者提供虛擬導(dǎo)師：無(wú)處不在地支持用戶建模、社會(huì)仿真和知識(shí)表達(dá)的整合。②解決21世紀(jì)技能：協(xié)助學(xué)習(xí)者自我定位、自我評(píng)估、團(tuán)隊(duì)合作等。③交互數(shù)據(jù)分析：對(duì)個(gè)人學(xué)習(xí)、社會(huì)環(huán)境、學(xué)習(xí)環(huán)境、個(gè)人興趣等大量數(shù)據(jù)的匯集。④為全球課堂提供機(jī)會(huì)：增加全球教室的互聯(lián)性與可訪問性。⑤終身學(xué)習(xí)技術(shù)：讓學(xué)習(xí)走出課堂，進(jìn)入社會(huì)。

過(guò)去十年，一些研究者對(duì)人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用做了大量的探索。相關(guān)的研究成果包括：①跟蹤學(xué)習(xí)者的思維步驟和解決問題的潛在目標(biāo)結(jié)構(gòu)（Anderson等，1995）；②診斷誤解和評(píng)估學(xué)習(xí)者的理解域（VanLehn，1988）；③提供及時(shí)的指導(dǎo)、反饋和解釋（Shute，2008）；④促進(jìn)高效學(xué)習(xí)的行為，如自我調(diào)節(jié)、自我監(jiān)控和自我解釋（Azevedo&Hadwin，2005）；⑤以合適的難度水平和最適當(dāng)?shù)膬?nèi)容來(lái)規(guī)劃學(xué)習(xí)活動(dòng)（VanLehn，2006）。

這些研究，基本上使用到了人工智能的每一項(xiàng)技術(shù)——自然語(yǔ)言處理、不確定性推理、規(guī)劃、認(rèn)知模型、案例推理、機(jī)器學(xué)習(xí)等?！爸悄軐?dǎo)師系統(tǒng)”就是基于這些研究和技術(shù)而開發(fā)的人工智能教育應(yīng)用。類似的成熟產(chǎn)品包括Tabtor（hellothinkster.com）、CarnegieLearning（carnegielearning.com）和FrontRow（frontrowed.com）。2014年，加拿大西蒙弗雷澤大學(xué)的一項(xiàng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用智能導(dǎo)師系統(tǒng)的學(xué)習(xí)者比使用其他教學(xué)方法的學(xué)習(xí)者獲得的成績(jī)更高。

人工智能在教育行業(yè)的新發(fā)展

教育行業(yè)的三種類型（內(nèi)容、平臺(tái)和評(píng)估）的服務(wù)商都在經(jīng)歷著一場(chǎng)變革。內(nèi)容出版商面臨紙質(zhì)印刷到數(shù)字出版和開放教育內(nèi)容的挑戰(zhàn)。學(xué)習(xí)平臺(tái)正試圖區(qū)分自適應(yīng)、個(gè)性化和數(shù)據(jù)分析的功能。評(píng)估供應(yīng)商則繼續(xù)探尋從多項(xiàng)選擇題測(cè)試轉(zhuǎn)向更具創(chuàng)新性的問題類型。人工智能將為這三種類型教育服務(wù)商帶來(lái)新的發(fā)展思路和契機(jī)，同時(shí)也惠及教育生態(tài)系統(tǒng)中的所有利益相關(guān)者。學(xué)生通過(guò)即時(shí)反饋和指導(dǎo)提高學(xué)習(xí)效率，教師將獲得豐富的學(xué)習(xí)分析和個(gè)性化指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，父母能夠低成本地為孩子改進(jìn)職業(yè)前景，學(xué)校能夠規(guī)?；岣呓逃|(zhì)量，政府能夠提供負(fù)擔(dān)得起的教育。2017年，人工智能將在以下領(lǐng)域發(fā)揮其效益。

1.人工智能批改作業(yè)

批改作業(yè)和試卷是一件乏味的工作，這通常會(huì)占據(jù)教師大量的時(shí)間，而這些時(shí)間本可以更多地用于與學(xué)生互動(dòng)、教學(xué)設(shè)計(jì)和專業(yè)發(fā)展。

目前，人工智能批改作業(yè)已經(jīng)相當(dāng)接近真人教師了，除了選擇題、填空題外，作文的批改能力已經(jīng)大幅提高。美國(guó)斯坦福大學(xué)已經(jīng)成功開發(fā)出一種機(jī)器學(xué)習(xí)程序，能夠批改8～10年級(jí)的作文。隨著圖像識(shí)別能力的大幅提高，手寫答案的識(shí)別也接近可能。就連占有美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化考試60%市場(chǎng)份額的全球最大教育企業(yè)——培生公司也認(rèn)為，人工智能已經(jīng)可以出現(xiàn)在教室并提供足夠可信的評(píng)估。據(jù)培生公司近期的報(bào)告IntelligenceUnleashed推測(cè)，人工智能軟件所具有的廣泛的、定制的反饋能夠最終淘汰傳統(tǒng)測(cè)試。

2.人工智能實(shí)現(xiàn)一對(duì)一輔導(dǎo)

自適應(yīng)學(xué)習(xí)軟件已經(jīng)能為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)支撐。據(jù)2011年VanLehn的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，人工智能在某些特定主題和方法上比未經(jīng)訓(xùn)練的導(dǎo)師更具有效性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，人工智能導(dǎo)師能在學(xué)生出錯(cuò)的具體步驟上給予實(shí)時(shí)干預(yù)，而不是就整個(gè)問題的答案給予反饋（Corbett&Anderson，2001；Shute，2008）。

自適應(yīng)學(xué)習(xí)在拉美地區(qū)正在興起。AndréUrani市政學(xué)校的學(xué)生使用人工智能軟件Geekie觀看在線課程（視頻和練習(xí)）。Geekie為學(xué)生提供每一步的實(shí)時(shí)反饋，并隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)展來(lái)傳授更為精細(xì)的課程內(nèi)容。

早在1984年，本杰明·布盧姆的研究就提出一對(duì)一輔導(dǎo)能帶來(lái)更好的學(xué)習(xí)效果。而人工智能技術(shù)可以模擬一對(duì)一輔導(dǎo)，以更好地跟蹤、適應(yīng)和支持個(gè)體學(xué)習(xí)者。這將是人工智能在教育中更高層次的個(gè)性化學(xué)習(xí)應(yīng)用。例如，比爾·蓋茨看好的人工智能聊天機(jī)器人或個(gè)人虛擬導(dǎo)師，能在學(xué)生面臨挑戰(zhàn)時(shí)提供強(qiáng)有力的支持，隨時(shí)隨地回答學(xué)生的提問；還可以為學(xué)生訂制學(xué)習(xí)方案和規(guī)劃職業(yè)發(fā)展路徑，并引導(dǎo)學(xué)生走向成功。更重要的是，人工智能可以匹配聊天機(jī)器人或虛擬導(dǎo)師的面孔和聲音來(lái)滿足學(xué)生個(gè)人喜好。對(duì)比網(wǎng)頁(yè)界面的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這才是真正做到了一人一導(dǎo)師。

3.人工智能關(guān)注學(xué)生情感

2016年地平線報(bào)告高等教育版把情感計(jì)算列為教育技術(shù)發(fā)展普及的重要方向。也就是說(shuō)，人工智能不僅限于模擬人類傳遞知識(shí)，還能通過(guò)生物監(jiān)測(cè)技術(shù)（皮膚電導(dǎo)、面部表情、姿勢(shì)、聲音等）來(lái)了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中的情緒，適時(shí)調(diào)整教育方法和策略。例如，機(jī)器人導(dǎo)師捕捉到學(xué)生厭煩的面部表情時(shí)，就可以立即改變教學(xué)方式努力激發(fā)他們的興趣。這種關(guān)注情感的人機(jī)交流為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)更真實(shí)的個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，更好地維持了學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)。美國(guó)匹茲堡大學(xué)開發(fā)的AttentiveLearner智能移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)就能通過(guò)手勢(shì)監(jiān)測(cè)學(xué)生的思想是否集中。突尼斯蘇斯國(guó)家工程學(xué)院的研究人員正在研究開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的人工智能教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠識(shí)別學(xué)生在任何地方開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的面部表情，以優(yōu)化遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)過(guò)程。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，人工智能還可以關(guān)注學(xué)生的心理健康。當(dāng)前已經(jīng)有使用人工智能來(lái)為自閉癥兒童提供有效支持的案例。例如，倫敦知識(shí)實(shí)驗(yàn)室在Topcliffe小學(xué)開展試驗(yàn)，讓自閉癥學(xué)生與半自動(dòng)虛擬男孩安迪開展互動(dòng)交流，研究人員發(fā)現(xiàn)患有自閉癥的學(xué)生在社交能力方面有進(jìn)步。

4.人工智能改進(jìn)數(shù)字出版

教科書等課程材料并非總是完美，傳統(tǒng)印刷出版讓課程的修訂變得過(guò)于緩慢。這不僅是生產(chǎn)工藝的問題，更主要的是紙質(zhì)課程材料無(wú)法快速獲取使用者的反饋來(lái)識(shí)別缺陷所在。而數(shù)字化出版在人工智能的支撐下能徹底改變這一現(xiàn)狀。

人工智能可幫助使用者快速識(shí)別課程缺陷。大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程Coursera的提供者已經(jīng)將這一想法付諸實(shí)踐。當(dāng)發(fā)現(xiàn)大量學(xué)生的作業(yè)提交了錯(cuò)誤的答案時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示課程材料的缺陷，進(jìn)而有助于彌補(bǔ)課程的不足。

另一項(xiàng)人工智能在數(shù)字化出版的應(yīng)用是自動(dòng)化組織和編寫教材。這是基于深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)能模仿人類的行為進(jìn)行讀和寫。ScottR.Parfitt博士的內(nèi)容技術(shù)公司CTI就依據(jù)這項(xiàng)技術(shù)幫助教師定制教科書——教師導(dǎo)入教學(xué)大綱，CTI的人工智能引擎能自動(dòng)填充教科書的核心內(nèi)容。

隨著自然用戶界面和自然語(yǔ)言處理在人工智能領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，課程材料的數(shù)字化出版也會(huì)有更新的形態(tài)——不再局限于書本或網(wǎng)頁(yè)的形式，聊天機(jī)器人和虛擬導(dǎo)師將成為內(nèi)容表達(dá)的更好的方式。

5.人工智能作為學(xué)生

多年的研究表明，教會(huì)別人才是更好的學(xué)習(xí)，即learning-by-teaching。美國(guó)斯坦福大學(xué)教育學(xué)教授DanielSchwartz正基于這一理念來(lái)開發(fā)新的人工智能產(chǎn)品。他聯(lián)合了多個(gè)領(lǐng)域的專家一起開發(fā)了人工智能應(yīng)用——貝蒂的大腦（Betty’sBrain），讓學(xué)生來(lái)教貝蒂學(xué)習(xí)生物知識(shí)。試點(diǎn)研究發(fā)現(xiàn)，使用這一方法來(lái)學(xué)習(xí)的學(xué)生比其他學(xué)生成績(jī)更好，且在科學(xué)推理上也更勝一籌。

類似的研究和開發(fā)還有瑞典隆德大學(xué)的TimeElf和美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的SimStudent，這兩個(gè)人工智能產(chǎn)品也是基于learning-by-teaching而開發(fā)，讓學(xué)生在教會(huì)機(jī)器人知識(shí)的過(guò)程中深化對(duì)知識(shí)的理解。

另外，人工智能還推動(dòng)其他教育方法和技術(shù)更好實(shí)現(xiàn)。如讓虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境更具沉浸感；給學(xué)生帶來(lái)更多動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)；提供基于豐富學(xué)習(xí)分析的仿真和游戲化學(xué)習(xí)場(chǎng)景等。

第2篇：教育領(lǐng)域的人工智能范文

[關(guān)鍵詞]人工智能；中學(xué)輔助教育；教育資源

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.197

1 中學(xué)教育現(xiàn)狀

教育乃立國(guó)之本，而中學(xué)教育乃是重中之重。一方面，中學(xué)生處于青春的成長(zhǎng)期，各項(xiàng)綜合素質(zhì)逐漸完善中，中學(xué)教育意義和責(zé)任重大；另一方面，中學(xué)教育仍然是應(yīng)試教育為主，仍然需要面對(duì)千軍萬(wàn)馬過(guò)獨(dú)木橋的“中考”“高考”，中學(xué)教育很大程度左右了學(xué)生的未來(lái)。

目前的中學(xué)教育資源，分為公共教育資源――公辦/民辦學(xué)校教育，和社會(huì)教育資源――私人家教、補(bǔ)習(xí)班等，有如下兩個(gè)特點(diǎn)。

1.1 學(xué)生得到的公共教育資源不足

學(xué)校班級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成是：一名班主任教師，多名科任教師。在大多數(shù)學(xué)校中，無(wú)論是班主任教師，還是科任教師，均會(huì)承擔(dān)其他班級(jí)的教學(xué)任務(wù)?？梢钥闯?，教師資源是非常有限的，加上“中考”“高考”的上線壓力，教師往往會(huì)將有限的精力分散關(guān)注在所有的學(xué)生上，每個(gè)學(xué)生得到的公共教育資源并不多。

1.2 學(xué)生獲取的社會(huì)教育資源不公

學(xué)生若在學(xué)校無(wú)法獲取更多的教育資源，將不得不轉(zhuǎn)向社會(huì)教育資源去求助。據(jù)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生參與社會(huì)教育資源的成本在200元/小時(shí)，學(xué)習(xí)費(fèi)用成本過(guò)高，進(jìn)一步造成普通學(xué)生的社會(huì)教育資源也無(wú)法獲取。

本文要探討的，正是通過(guò)人工智能這一現(xiàn)代信息化技術(shù)，構(gòu)建智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，使中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

2 智能輔助學(xué)習(xí)

2.1 人工智能簡(jiǎn)介

人工智能（Artificial Intelligence）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，能夠?qū)θ说囊庾R(shí)、思維等信息過(guò)程進(jìn)行模擬。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近年來(lái)大數(shù)據(jù)技術(shù)的成功應(yīng)用，人工智能在越來(lái)越多的行業(yè)展現(xiàn)出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機(jī)器人“阿爾法”、微軟助理機(jī)器人“小娜”等為代表的虛擬智能機(jī)器人，能像人那樣思考，也具備超過(guò)常人的智能。

在國(guó)內(nèi)，人工智能在教育領(lǐng)域的理論研究和教學(xué)實(shí)踐表現(xiàn)得越來(lái)越活躍，盡管人工智能并不是為教育專門研發(fā)的，但是人工智能的不斷發(fā)展，使得其在教育中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，教育的智能化一直是教育界和教育技術(shù)領(lǐng)域的理想和目標(biāo)。

2.2 智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)

智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其表現(xiàn)形式是能夠?yàn)槊總€(gè)學(xué)生，配備一個(gè)虛擬教師。學(xué)生能夠通過(guò)電子設(shè)備（如手機(jī)、計(jì)算機(jī)），與虛擬教師進(jìn)行交流對(duì)話，咨詢虛擬教師各學(xué)科的問題，并得到有效的學(xué)習(xí)輔助。

該智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，具備以下幾個(gè)特征。

2.2.1 虛擬教師跨學(xué)科能力

與傳統(tǒng)的教師專一某一學(xué)科不同，虛擬教師并沒有學(xué)科邊界劃分。只要學(xué)習(xí)系統(tǒng)研發(fā)出某一學(xué)科的學(xué)習(xí)算法，該虛擬教師就能夠獲取該門學(xué)科的能力。

2.2.2 虛擬教師深度自學(xué)習(xí)

虛擬教師的“智能”來(lái)源于三方面。一是學(xué)生基本信息檔案，該檔案涵蓋了從小學(xué)教育開始的學(xué)科成績(jī)、綜合能力、愛好特長(zhǎng)等，虛擬教師得到學(xué)生的人物畫像。二是虛擬教師對(duì)學(xué)生的自學(xué)習(xí)，每一次雙方的溝通交流，虛擬教師都能夠不斷更新發(fā)展學(xué)生的畫像。三是虛擬教師對(duì)學(xué)校課堂內(nèi)容的自學(xué)習(xí)，虛擬教師并不是獨(dú)立于學(xué)校教育存在的，而是作為學(xué)習(xí)教育資源的一個(gè)補(bǔ)充，虛擬教師能夠掌握課堂進(jìn)展、作業(yè)部署、考試動(dòng)態(tài)等信息。

2.2.3 接近自然語(yǔ)義的溝通

學(xué)生與虛擬教師之間，可以通過(guò)自然語(yǔ)義的語(yǔ)音和文字進(jìn)行溝通，如 “今天數(shù)學(xué)作業(yè)第2題不會(huì)”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他計(jì)算輔助手段為補(bǔ)充，如上傳某道數(shù)學(xué)題圖片，虛擬教師通過(guò)圖形識(shí)別匹配，給出該題的解題思路和講解。

2.3 優(yōu)勢(shì)分析

智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，有三大核心優(yōu)勢(shì)。

一是“即學(xué)即問”，相比目前的學(xué)校教育和社會(huì)教育，學(xué)生在學(xué)習(xí)遇到困難時(shí)，只有有限的時(shí)間與教師交流，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)生將不受空間、時(shí)間限制，隨時(shí)隨地可以與虛擬教師互動(dòng)，獲取充足的教育資源。

二是“定制教學(xué)”，相比目前的教育形式，課堂上教師與學(xué)生是一對(duì)多的關(guān)系，教師不可能專為某個(gè)學(xué)生定制教學(xué)方案，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)虛擬教師與學(xué)生是一對(duì)一的關(guān)系，虛擬教師能夠更了解學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的具體情況制訂最佳學(xué)習(xí)方案。

三是“受眾廣闊”，相比目前的公共教育資源緊缺、社會(huì)教育資源費(fèi)用昂貴，智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)一旦推廣，受眾學(xué)生可無(wú)限增加，邊際效應(yīng)非常明顯。并且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特有的水平擴(kuò)展能力，能夠隨著學(xué)生人數(shù)的增加而增加，支撐廣大的學(xué)生輔助學(xué)習(xí)。

2.4 前景預(yù)測(cè)

筆者比較看好人工智能在中學(xué)輔助教育中的落地前景，除了前文所述的人工智能技術(shù)發(fā)展，為中學(xué)教育帶來(lái)的價(jià)值外，當(dāng)前國(guó)家政策和社會(huì)環(huán)境也非常有利。

第一，未來(lái)10年國(guó)家政府和教育部門會(huì)大幅增加在教育信息化產(chǎn)業(yè)上的投入，隨著《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展綱要（2010―2020年）》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011―2020年）》等相關(guān)規(guī)劃相繼出臺(tái)，各級(jí)地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產(chǎn)業(yè)的投入，人工智能+云計(jì)算是重中之重，人工智能技術(shù)的興起必將教育信息化推向一個(gè)新的高度。

第二，教育信息化逐漸成為風(fēng)口，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究《中國(guó)在線教育市場(chǎng)前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2015年在線教育市場(chǎng)規(guī)模大約為479億美元，而這一數(shù)字在2020年預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到504億美元。這個(gè)持續(xù)迅猛增長(zhǎng)的市場(chǎng)正在吸引越來(lái)越多的創(chuàng)意和資本，教育領(lǐng)域中的人工智能也很快會(huì)成為熱點(diǎn)，涉足其中的高科技公司也會(huì)越來(lái)越多。

3 結(jié) 論

本文通過(guò)智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，探索了人工智能在中學(xué)輔助教育中的一個(gè)應(yīng)用。雖然沒有介紹具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)研發(fā)，但對(duì)現(xiàn)狀痛點(diǎn)、應(yīng)用前景做了綜合性分析概述，相信隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展、教育領(lǐng)域的融合開放，本文探索的這個(gè)應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)于市場(chǎng)，使廣大中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]何維貴.利用現(xiàn)代化教學(xué)手段打造高效課堂[J].廣西教育（中等教育），2013（6）.

[2]王斐.人工智能在中學(xué)教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2013（4）.

第3篇：教育領(lǐng)域的人工智能范文

關(guān)鍵詞：人工智能；教育；應(yīng)用；問題

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）03-0159-02

人工智能是研究如何構(gòu)造智能機(jī)器（智能計(jì)算機(jī)）或智能系統(tǒng)，使其模擬、延伸、擴(kuò)展人類智能的學(xué)科。隨著人工智能的理論與技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其在教育領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用也越來(lái)越受到重視，并取得了一定的研究成果。

一、人工智能教育應(yīng)用的主要形式

人工智能在教育領(lǐng)域應(yīng)用的最直接結(jié)果就是誕生了智能教學(xué)系統(tǒng)。智能教學(xué)系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)為基礎(chǔ)而興起的，它是以學(xué)生為中心，以計(jì)算機(jī)為媒介，利用計(jì)算機(jī)模擬教學(xué)專家的思維過(guò)程而形成的開放式人機(jī)交互系統(tǒng)。目前，智能教學(xué)系統(tǒng)已成為人工智能在教育中應(yīng)用的主要形式。智能教學(xué)系統(tǒng)主要是在知識(shí)表示、推理方法和自然語(yǔ)言理解等方面應(yīng)用了人工智能原理。由于它綜合了知識(shí)專家、教師與學(xué)生三者的活動(dòng)，因此，與之相對(duì)應(yīng)的，智能教學(xué)系統(tǒng)一般分成知識(shí)庫(kù)、教學(xué)策略和學(xué)生模型三個(gè)基本模塊，再加上一個(gè)自然語(yǔ)言智能接口。智能教學(xué)系統(tǒng)的功能具體來(lái)說(shuō)有以下幾條：了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知特點(diǎn)和當(dāng)前知識(shí)水平；能根據(jù)學(xué)生的不同特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，并可對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的個(gè)別指導(dǎo)；允許學(xué)生用自然語(yǔ)言與“計(jì)算機(jī)導(dǎo)師”進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅要有計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)，還需要有教育科學(xué)的理論指導(dǎo)。

二、人工智能在教育中應(yīng)用的局限性分析

1.阻礙人工智能發(fā)展的關(guān)鍵因素。在人工智能的發(fā)展中，一直存在著對(duì)“計(jì)算機(jī)是否能代替人腦甚至超過(guò)人腦”的問題的討論，實(shí)際上，以電子計(jì)算機(jī)為主要工具模擬人的某些思維活動(dòng)而產(chǎn)生的人工智能是有局限的。①計(jì)算機(jī)處理問題的根本原理。要計(jì)算機(jī)解決某種問題，有三個(gè)基本的前提：必須把問題形式化；問題還必須是可計(jì)算的，即要有一定的算法；問題必須有合理的復(fù)雜度，即要避免指數(shù)爆炸。由于人的智能活動(dòng)不能完全形式化，因此，機(jī)器就不能將人腦的智力活動(dòng)全部復(fù)制出來(lái)。電子計(jì)算機(jī)最終只能把握0、1這兩個(gè)開關(guān)代碼，遇到不能形式化、不能找到算法或不能程序化的任務(wù)，計(jì)算機(jī)則難以執(zhí)行。②人和機(jī)器之間的根本區(qū)別。智能模擬利用了人和機(jī)器的共性，即兩者都是一個(gè)信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，但兩者之間存在著不容忽視的本質(zhì)區(qū)別。智能模擬與天然智能屬于兩種不同的進(jìn)化系統(tǒng)，人類的智能是人類社會(huì)實(shí)踐的產(chǎn)物，機(jī)器的智能是機(jī)械制造的結(jié)果。大腦和電腦的組織結(jié)構(gòu)也不相同，兩者屬于兩種不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，前者是復(fù)雜的生理--心理過(guò)程，后者是機(jī)械--物理過(guò)程。智能模擬可以在局部上超過(guò)天然智能，但是，模擬的根本方法是功能模擬法，兩個(gè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和實(shí)際過(guò)程上是不一樣的。智能模擬不具有人的思維的社會(huì)性，不具有主觀世界。

2.人工智能在教育中應(yīng)用的局限。就目前人工智能的發(fā)展水平以及人工智能本身的特點(diǎn)而言，它在教育中的應(yīng)用也是有其局限性的。①與學(xué)生之間無(wú)法暢通交流。教育本質(zhì)上是一種“交互”活動(dòng)，而智能教學(xué)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)最充分、最真實(shí)的交互。目前自然語(yǔ)言理解的研究成果非常有限，遠(yuǎn)不能達(dá)到人人交流的要求。此外，就態(tài)度、品德、情感等教育問題而言，機(jī)器只能通過(guò)學(xué)生輸入計(jì)算機(jī)的信息來(lái)判斷其掌握和內(nèi)化程度，而無(wú)法像人類教師通過(guò)自然狀態(tài)的交流和觀察來(lái)判斷學(xué)生的真實(shí)情況，因此，“機(jī)器智能”很容易被蒙蔽“雙眼”，無(wú)法做到像人與人之間那樣自然暢通的交流。②決策和推理機(jī)制不完善。智能教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵智能所在是其決策和推理機(jī)制，即“教學(xué)策略”模塊根據(jù)不同學(xué)生的具體情況通過(guò)推理做出靈活決策，這種決策基于學(xué)生模塊提供的有關(guān)學(xué)生的知識(shí)水平、認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)風(fēng)格，而這些不能完全被形式化。同時(shí)，隨著教育理念的不斷更新以及教學(xué)模式和教學(xué)方法的不斷改進(jìn)，系統(tǒng)所應(yīng)用的教學(xué)策略模塊用于評(píng)估和判斷學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的能力是有限的。③人工智能并非適合所有的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。根據(jù)加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類，學(xué)習(xí)分為言語(yǔ)信息、智慧技能、認(rèn)知策略、動(dòng)作技能和態(tài)度五類。言語(yǔ)信息分為符號(hào)學(xué)習(xí)、事實(shí)學(xué)習(xí)和有組織的知識(shí)學(xué)習(xí)，這些屬于可形式化內(nèi)容，適用于智能教學(xué)系統(tǒng)；智慧技能分為辨別、具體概念、定義性概念、規(guī)則和高級(jí)規(guī)則，其中前四項(xiàng)屬于可形式化內(nèi)容，適用于智能教學(xué)系統(tǒng)，而高級(jí)規(guī)則屬于復(fù)雜――形式化內(nèi)容，部分內(nèi)容不適用于智能教學(xué)系統(tǒng)；動(dòng)作技能和態(tài)度領(lǐng)域的學(xué)習(xí)，在其認(rèn)知成分中可以使用智能教學(xué)系統(tǒng)，但情感和行為成分等非形式化內(nèi)容，則難以用智能教學(xué)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，并不是所有的學(xué)習(xí)領(lǐng)域都適用于智能教學(xué)系統(tǒng)。智能教學(xué)系統(tǒng)在教育中應(yīng)用的重點(diǎn)應(yīng)放在認(rèn)知領(lǐng)域中的符號(hào)學(xué)習(xí)、事實(shí)學(xué)習(xí)和有組織的知識(shí)學(xué)習(xí)、辨別、具體概念、定義性概念以及規(guī)則這些學(xué)習(xí)內(nèi)容上。

三、人工智能教育應(yīng)用的發(fā)展方向

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及現(xiàn)代教育教學(xué)理論的發(fā)展，人工智能在教育中應(yīng)用的發(fā)展呈現(xiàn)出以下幾個(gè)趨勢(shì)。

1.開始突破單一的個(gè)別化教學(xué)模式。長(zhǎng)期以來(lái)，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)和智能教學(xué)系統(tǒng)都是強(qiáng)調(diào)個(gè)別化教學(xué)模式，這種模式在發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和進(jìn)行因人而異的指導(dǎo)等方面確實(shí)有許多優(yōu)點(diǎn)。但是，隨著認(rèn)知學(xué)習(xí)理論研究的進(jìn)展，人們發(fā)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)和智能教學(xué)系統(tǒng)中只強(qiáng)調(diào)個(gè)別化是不夠的，在某些場(chǎng)合（例如問題求解）采用協(xié)作方式往往更能奏效。因此，近年來(lái)在智能教學(xué)系統(tǒng)中，協(xié)作型教學(xué)模式得到越來(lái)越多的重視和研究。

2.智能教學(xué)系統(tǒng)日益與超媒體技術(shù)相結(jié)合。超媒體系統(tǒng)具有良好的開發(fā)環(huán)境、靈活方便的用戶界面以及圖、文、聲并茂的特點(diǎn)，而且其信息的組織方式與人類認(rèn)知的聯(lián)想記憶習(xí)慣相符，已成為目前一種最理想的信息載體和最有效的信息組織與信息管理技術(shù)，在許多領(lǐng)域尤其是教育領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。把超媒體技術(shù)引入智能教學(xué)系統(tǒng)，從而發(fā)展成為智能超媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)，可以大大改善計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而顯著提高教學(xué)效果。

3.智能教學(xué)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系日益密切。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和普及為遠(yuǎn)程教育和終身教育提供了一個(gè)良好的空間。當(dāng)前，智能教學(xué)與多媒體網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合成為人工智能在教育中應(yīng)用的一個(gè)勢(shì)不可擋的發(fā)展趨勢(shì)。

4.傳統(tǒng)人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊決策機(jī)制相結(jié)合。傳統(tǒng)人工智能從宏觀角度開展認(rèn)知模擬，可以部分地模擬人類的邏輯思維過(guò)程，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊決策機(jī)制從微觀方面進(jìn)行認(rèn)知模擬，著力實(shí)現(xiàn)模仿人類右腦的模糊處理功能和整個(gè)大腦的并行化處理功能。今后將探索一種新的智能處理模型：把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊決策機(jī)制和符號(hào)專家系統(tǒng)的推理能力結(jié)合起來(lái)，利用多重知識(shí)源、多種模型進(jìn)行復(fù)合協(xié)同處理。如果上述技術(shù)能夠成熟運(yùn)用，那將對(duì)人工智能的發(fā)展及其在教育中的應(yīng)用起到?jīng)Q定性的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王士同.人工智能教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[2]王永慶.人工智能原理與方法[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1998.

[3]何克抗.計(jì)算機(jī)輔助教育[M].北京：高等教育出版社，1997.

[4]徐鵬，王以寧.國(guó)內(nèi)人工智能教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀與反思[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2009，（5）：3-5.

第4篇：教育領(lǐng)域的人工智能范文

科技巨頭布局人工智能

在歐洲，“歐盟人腦計(jì)劃”將通過(guò)ICT的龐大資源庫(kù)，更有效地為神經(jīng)科學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域提供技術(shù)支持。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，該計(jì)劃將為各類腦部疾病提供更好的治療方案，以及通過(guò)探索大腦運(yùn)作模式，研發(fā)更先進(jìn)的ICT技術(shù)?！皻W盟人腦計(jì)劃”的主要研究領(lǐng)域可以大致劃分為三大類：未來(lái)神經(jīng)科學(xué)、未來(lái)醫(yī)學(xué)、未來(lái)計(jì)算。旗下涵蓋13個(gè)子項(xiàng)目，其中包括老鼠大腦戰(zhàn)略性數(shù)據(jù)、人腦戰(zhàn)略性數(shù)據(jù)、認(rèn)知行為架構(gòu)、理論型神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)信息學(xué)、大腦模擬仿真、高性能計(jì)算平臺(tái)、醫(yī)學(xué)信息學(xué)、神經(jīng)形態(tài)計(jì)算平臺(tái)、神經(jīng)機(jī)器人平臺(tái)、模擬應(yīng)用、社會(huì)倫理研究和“歐盟人腦計(jì)劃”項(xiàng)目管理。

作為“歐盟人腦計(jì)劃”神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)項(xiàng)目和SpiNNaker計(jì)劃的的負(fù)責(zé)人，Steve Furber博士透露說(shuō)，目前“歐盟人腦計(jì)劃”的最新進(jìn)展是近期將對(duì)外開放一系列歐盟人腦計(jì)劃的平臺(tái)系統(tǒng)，讓更多研究者、專業(yè)人士可以使用這些先進(jìn)的系統(tǒng)。現(xiàn)在誰(shuí)都可以申請(qǐng)使用內(nèi)置500，000個(gè)特制ARM處理器核心的“脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（SpiNNaker）計(jì)劃”和德國(guó)海德堡的“大腦規(guī)模（BrainScaleS）計(jì)劃”的設(shè)備，以及其他平臺(tái)系統(tǒng)。我們?cè)?月30日舉行會(huì)宣布這一舉措，并在4月1日正式實(shí)施對(duì)外開放。通過(guò)開放平臺(tái)系統(tǒng)的共享，我們相信一定能夠極大地促進(jìn)世界范圍內(nèi)的大腦科學(xué)研究的發(fā)展，為每一位參與到大腦科學(xué)研究中的科學(xué)家們提供廣闊的發(fā)展前景和機(jī)遇。

扎克伯格也在他的Facebook上透露，他2016年的新目標(biāo)是打造一個(gè)人工智能助手。事實(shí)上，他對(duì)人工智能的布局早已開始，早在2014年，他就以個(gè)人身份入股了人工智能公司 Vicarious，因?yàn)樗X得人工智能可以提升互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的智商，從而對(duì)于用戶變得更有價(jià)值。

除了Facebook，另一個(gè)科技巨頭谷歌也在人工智能領(lǐng)域動(dòng)作頻頻，它收購(gòu)了8個(gè)機(jī)器人公司和1個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)公司，并在許多新的業(yè)務(wù)中使用了人工智能技術(shù)，比如無(wú)人駕駛汽車。同時(shí)，谷歌還利用人工智能技術(shù)來(lái)改善其現(xiàn)有業(yè)務(wù)，比如安卓手機(jī)操作系統(tǒng)或者谷歌搜索引擎。

中國(guó)人工智能商用元年

而在國(guó)內(nèi)企業(yè)中，進(jìn)軍人工智能的科技企業(yè)也不在少數(shù)。早在2009年，百度就提出通過(guò)推進(jìn)人工智能實(shí)現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力的彎道超車。百度身體力行，2014年5月將AI最權(quán)威的學(xué)者之一、谷歌大腦項(xiàng)目之父吳恩達(dá)納入麾下。眼下百度人工智能實(shí)驗(yàn)室搭建了作為百度人工智能核心的“百度大腦”，融合了深度學(xué)習(xí)算法、數(shù)據(jù)建模、大規(guī)模圖形處理器（GPU）并行化平臺(tái)等技術(shù)，擁有200億個(gè)參數(shù)，構(gòu)成了一套巨大的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

騰訊也不甘示弱，基于微信平臺(tái)，開發(fā)了多種模式識(shí)別功能，推出了“微信智能開發(fā)平臺(tái)”，將微信的圖像識(shí)別能力和語(yǔ)音識(shí)別關(guān)鍵詞技術(shù)向第三方開放，“掃一掃”和“語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字”功能就是典型應(yīng)用。

從國(guó)家意志來(lái)說(shuō)，2015年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)指導(dǎo)意見》，明確人工智能為形成新產(chǎn)業(yè)模式的11個(gè)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，將發(fā)展人工智能提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，提出具體支持措施，清理阻礙發(fā)展的不合理制度。統(tǒng)計(jì)顯示，到“十三五”末，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群產(chǎn)值有望突破千億元。

“十三五”規(guī)劃綱要首次出現(xiàn)“人工智能”一詞，在科技創(chuàng)新2030項(xiàng)目中，智能制造和機(jī)器人成為重大工程之一。培育人工智能、智能硬件、新型顯示、移動(dòng)智能終端等，被列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)。種種跡象表明，2016年，不僅是“十三五”起步之年，也是我國(guó)人工智能商用元年。

而市場(chǎng)也普遍認(rèn)為如今人工智能已經(jīng)在諸如智能穿戴設(shè)備、無(wú)人機(jī)、虛擬客戶服務(wù)、智慧城市、安防、基于大數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)分析等領(lǐng)域得到應(yīng)用，節(jié)省了大量人工成本。隨著人工成本的增長(zhǎng)，人工智能的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)將會(huì)愈發(fā)明顯。在技術(shù)突破、應(yīng)用領(lǐng)域拓展以及相關(guān)扶持政策推動(dòng)下，人工智能的大潮即將來(lái)襲，萬(wàn)億元的市場(chǎng)規(guī)模值得期待。

人工智能的現(xiàn)實(shí)入口

在教育領(lǐng)域，你想象一下這樣的世界，任何一個(gè)孩子都可以使用智能手機(jī)訪問熟悉其學(xué)習(xí)風(fēng)格的個(gè)人導(dǎo)師，以便提高學(xué)習(xí)成績(jī)。

“比如遇到問題需要幫助的學(xué)生，可以將問題拍攝下來(lái)，并上傳到專門應(yīng)用中。機(jī)器人識(shí)別出問題，并給出相關(guān)答案。由于機(jī)器人了解提問者的學(xué)習(xí)風(fēng)格，它可以引導(dǎo)他們解決這個(gè)問題，跳過(guò)他們已經(jīng)了解的知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)集中在需要幫助的方面，而非僅僅提供標(biāo)準(zhǔn)答案。由于機(jī)器人很了解你，它甚至比負(fù)責(zé)全班同學(xué)學(xué)習(xí)情況的人類教師更加勝任，因?yàn)楹笳咝枰獞?yīng)對(duì)不同學(xué)習(xí)風(fēng)格和不同水平的學(xué)生?！盪ber聯(lián)合創(chuàng)始人、獨(dú)立創(chuàng)業(yè)家奧斯卡. 薩拉查說(shuō)。

除了教育領(lǐng)域，醫(yī)療領(lǐng)域恐怕是人工智能商業(yè)化的最主要領(lǐng)域了。此前研發(fā)出“深藍(lán)”打敗國(guó)際象棋世界冠軍的科技巨頭IBM在醫(yī)療領(lǐng)域耕作多年。2013年，IBM研發(fā)的認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)Watson已正式向癌癥“宣戰(zhàn)”。美國(guó)Bumrungrad國(guó)際醫(yī)院采用為腫瘤學(xué)而開發(fā)的Watson解決方案――已由世界一流的腫瘤醫(yī)生及研究人員進(jìn)行過(guò)培訓(xùn)，讓W(xué)atson為其遍布東南亞、包含超過(guò)100萬(wàn)名癌癥病患的龐大網(wǎng)絡(luò)提供支持。

早在2011年Watson參加“Jeopardy！”電視問答挑戰(zhàn)賽并獲得冠軍后，IBM堅(jiān)信繼制表計(jì)算、可編程計(jì)算之后，人類的第三個(gè)計(jì)算時(shí)代――認(rèn)知計(jì)算時(shí)代，已經(jīng)拉開帷幕。幾年時(shí)間里，Watson已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步。Watson原來(lái)只有1個(gè) “深度問答”的API，現(xiàn)在已經(jīng)有42個(gè)API應(yīng)用于36個(gè)國(guó)家的幾十個(gè)行業(yè)，內(nèi)容涵蓋文字圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言理解、專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、人類情緒分析等各個(gè)領(lǐng)域，并且有更多的API正在孵化當(dāng)中。在醫(yī)療、教育、旅游、零售等各個(gè)行業(yè)里的成功案例已經(jīng)開始有井噴之勢(shì)。

據(jù)IBM大中華區(qū)全球企業(yè)咨詢服務(wù)部合伙人、電子行業(yè)總經(jīng)理徐聞天介紹，IBM將與Medtronic加強(qiáng)合作，利用IBM認(rèn)知解決方案處理來(lái)自Medtronic可穿戴醫(yī)療設(shè)備及其他情景化來(lái)源的數(shù)據(jù)，并提供個(gè)性化的糖尿病管理。

第5篇：教育領(lǐng)域的人工智能范文

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)；人工智能；挑戰(zhàn)；機(jī)遇

一、引言

第四次工業(yè)革命的到來(lái)，人工智能作為一項(xiàng)主要的技術(shù)，必將鞭策整個(gè)人類社會(huì)的轉(zhuǎn)型。很多國(guó)家制訂了戰(zhàn)略規(guī)劃，在2017年我國(guó)也了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》和《新一代人工智能產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)計(jì)劃(2018-2020)》，人工智能產(chǎn)業(yè)已上升為國(guó)家戰(zhàn)略。近年來(lái)，在人工智能涉及的領(lǐng)域中，藝術(shù)與技術(shù)結(jié)合，升華到與人工智能的結(jié)合且越來(lái)越受到重視。阿里智能AI“魯班”已經(jīng)掌握了上百萬(wàn)個(gè)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意內(nèi)容，雙11期間制作1.7億張海報(bào)，沒有一張是重復(fù)的，而這些工作如果人工制作的話需要100個(gè)設(shè)計(jì)師工作300年；央視節(jié)目中“魯班”PK資深設(shè)計(jì)師取勝等等這些新聞，無(wú)不極大地震撼了整個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)。設(shè)計(jì)師會(huì)失業(yè)嗎？高校的設(shè)計(jì)教育面對(duì)AI的挑戰(zhàn)與機(jī)遇如何制定培養(yǎng)目標(biāo)？如何在新的競(jìng)爭(zhēng)中占領(lǐng)先機(jī)？未來(lái)已來(lái)，智能藝術(shù)設(shè)計(jì)的路在何方?

二、設(shè)計(jì)行業(yè)面對(duì)四大挑戰(zhàn)

（一）驚人的數(shù)字

馬云在一次報(bào)告中說(shuō)未來(lái)30年人類只工作4個(gè)小時(shí)，大量的工作崗位會(huì)被人工智能搶走；根據(jù)白宮的人工智能報(bào)告預(yù)測(cè)，在未來(lái)10-20年間，人工智能技術(shù)有可能取代47%現(xiàn)有工作。麥肯錫的預(yù)測(cè)是49%，盛產(chǎn)勞動(dòng)力的中國(guó)和印度的影響最大。Siri之父、人工智能專家溫那（Winarsky）的預(yù)測(cè)是70%的工作將被取代。不得不說(shuō)，AI是人類智慧的結(jié)晶，正在高速顛覆著人們的生活。

（二）AI設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

AI最容易取代的是簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)：如LOGO、UI界面、海報(bào)招貼、網(wǎng)站網(wǎng)頁(yè)、產(chǎn)品造型、室內(nèi)家裝、產(chǎn)品包裝……原本這種理想的設(shè)計(jì)工作不再能提供人生的庇護(hù)所，但凡是明確、簡(jiǎn)單、重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則的美術(shù)設(shè)計(jì)與制作工作，未來(lái)都容易被取代，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)行業(yè)將會(huì)萎縮乃至可能逐漸消失。

（三）設(shè)計(jì)環(huán)境惡劣

設(shè)計(jì)創(chuàng)意無(wú)法保護(hù)，設(shè)計(jì)法規(guī)沒有限定，設(shè)計(jì)競(jìng)價(jià)無(wú)序，商家廠家缺乏契約精神，設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)無(wú)法保護(hù)契約，新設(shè)計(jì)新技術(shù)缺乏情趣，設(shè)計(jì)同質(zhì)化嚴(yán)重……（四）設(shè)計(jì)教育落后現(xiàn)有設(shè)計(jì)模式傳統(tǒng)、設(shè)計(jì)教育落后，設(shè)計(jì)知識(shí)體系缺乏更新、進(jìn)化，知識(shí)性重復(fù)訓(xùn)練、模仿性傳統(tǒng)方法制約了學(xué)生創(chuàng)造性情感思維的發(fā)展，設(shè)計(jì)師終身教育觀念的缺失阻礙了設(shè)計(jì)師的可持續(xù)發(fā)展，設(shè)計(jì)知識(shí)與設(shè)計(jì)人才近親繁殖、代際傳遞的情況嚴(yán)重。

三、AIDesign發(fā)展迅猛

目前傳統(tǒng)藝術(shù)設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)生智變，使設(shè)計(jì)更美更快更簡(jiǎn)單。人工智能藝術(shù)與設(shè)計(jì)已經(jīng)一定高水平，如果設(shè)計(jì)師仍停留在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，就會(huì)受到來(lái)自機(jī)器的“威脅”。但也不全會(huì)，除了“創(chuàng)意”部分讓機(jī)器無(wú)可奈何，人類設(shè)計(jì)師與機(jī)器的競(jìng)合中，我們要轉(zhuǎn)變方向注重?cái)?shù)字移動(dòng)媒體策劃與設(shè)計(jì)、移動(dòng)媒體用戶需求挖掘、數(shù)字移動(dòng)媒體需求文檔的撰寫、數(shù)字移動(dòng)媒體優(yōu)化、數(shù)字移動(dòng)媒體UI界面設(shè)計(jì)、H5設(shè)計(jì)、App設(shè)計(jì)、UE用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)、虛擬移動(dòng)媒體設(shè)計(jì)、信息交互設(shè)計(jì)等媒體智能設(shè)計(jì)新技術(shù)。高品質(zhì)藝術(shù)、設(shè)計(jì)依賴于混合增強(qiáng)智能技術(shù)。AdobeMax“SneakPeeks”將迎來(lái)Adobe全家桶的諸多全新功能，如圖片變視頻、靜態(tài)變動(dòng)態(tài)、一鍵設(shè)計(jì)字體、視頻扣剪、紙盒自動(dòng)生成、AR呈現(xiàn)、AE一鍵去馬、Ru跨平臺(tái)制作（剪輯、混音、調(diào)色）、跨平臺(tái)同步改稿、人工智能排版等十大看似很科幻但已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了的AI功能。華為Mate20手機(jī)3D掃描防生建模與成像，以及AI手勢(shì)動(dòng)作捕捉的體感游戲功能，更為我們提供了解放設(shè)計(jì)生產(chǎn)力的前景。同時(shí)MIT研發(fā)的工業(yè)產(chǎn)品AI設(shè)計(jì)系統(tǒng)即將面世。主要產(chǎn)品體現(xiàn)如下：

（一）AIVD人工智能視覺設(shè)計(jì)

AI集成化的成熟產(chǎn)品，比如Adobe系列的產(chǎn)品，軟件低層融入AI技術(shù)，更好更快地創(chuàng)作文字和圖像、影音等元素。如AdobeSensei：人工智能做設(shè)計(jì)的底層技術(shù)，集成在Adobe系列軟件中，有字體匹配方案、自動(dòng)配色方案、基于線稿自動(dòng)上色、自動(dòng)校正手繪圖形等。

（二）AIPD人工智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)

Adobe人工智能鞋包設(shè)計(jì)、IBMWatson智能設(shè)計(jì)服裝、Autodesk智能設(shè)計(jì)汽車等。

（三）AISD人工智能空間設(shè)計(jì)

Prisma智能風(fēng)格化設(shè)計(jì)、Autodesk建筑智能生成設(shè)計(jì)、ZahaHadid參數(shù)化設(shè)計(jì)等產(chǎn)品。

四、設(shè)計(jì)人工智能教育的發(fā)展動(dòng)向

未來(lái)，人工智能教育會(huì)加速發(fā)展，老師不會(huì)被AI取代，但不用AI的老師一定會(huì)被取代；未來(lái)，老師不是簡(jiǎn)單地傳授知識(shí)，而是通過(guò)言傳身教的溝通交流，對(duì)學(xué)生進(jìn)行激勵(lì)、鼓舞，成為人類靈魂的設(shè)計(jì)師；未來(lái)，AI將實(shí)現(xiàn)規(guī)?；蛡€(gè)性化間的平衡，帶來(lái)了一種學(xué)生易學(xué)、教師易教的解決方案；未來(lái)，老師作為教學(xué)過(guò)程中始終核心地位，推陳出新積極善于運(yùn)用AI技術(shù)進(jìn)一步提高師生教與學(xué)的體驗(yàn)和教學(xué)效率。當(dāng)務(wù)之急，要讓更多的老師正視人工智能的快速發(fā)展，通過(guò)學(xué)習(xí)AI技術(shù)了解人工智能的發(fā)展情況，從而改變老師的教育教學(xué)觀念和教學(xué)方法，引領(lǐng)高品質(zhì)教育的未來(lái)。在未來(lái)教育中，教師的角色有三種觀念：1.取代說(shuō)，2.不可取代說(shuō)，3.人機(jī)協(xié)同說(shuō)大多數(shù)觀點(diǎn)是：未來(lái)，教師將與人工智能協(xié)同共存。未來(lái)知識(shí)傳授功能會(huì)逐步被人工智能取代，而人類教師則應(yīng)偏重于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。正如雷克利福德所言，“科技不能取代教師，但是使用科技的教師卻能取代不使用科技的教師”。如今，拋開先天財(cái)富的不同，人與人之間的差距主要來(lái)自學(xué)習(xí)能力的不同。這種差異會(huì)加劇不平等，在未來(lái)，這種趨勢(shì)將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。應(yīng)對(duì)人工智能時(shí)代，教師除更新教育教學(xué)觀念、轉(zhuǎn)變角色、改革教學(xué)模式和方法外，必須堅(jiān)持終身學(xué)習(xí)，教師的終身學(xué)習(xí)，不僅要學(xué)習(xí)Python之類的AI編程技術(shù)，更需要增強(qiáng)對(duì)，限于時(shí)間和精力有限，分別將有關(guān)AI知識(shí)技能分為三類，以適應(yīng)設(shè)計(jì)人工智能的技術(shù)更迭和“一專多能”。

五、結(jié)束語(yǔ)

第6篇：教育領(lǐng)域的人工智能范文

關(guān)鍵詞:新醫(yī)科;智能醫(yī)學(xué);人才培養(yǎng)

1緒論

健康中國(guó)已上升為國(guó)家戰(zhàn)略，新醫(yī)科在我國(guó)高等教育中掀起了一陣新的改革浪潮，“智能醫(yī)學(xué)”的應(yīng)用性人才培養(yǎng)模式也隨之開啟。智能醫(yī)學(xué)工程是以現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與生物學(xué)理論為基礎(chǔ)，融合先進(jìn)人工智能及工程技術(shù)，挖掘人的生命和疾病現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律，探索人機(jī)協(xié)同的智能化診療方法及其臨床應(yīng)用的新興交叉學(xué)科。目前，高校在進(jìn)行醫(yī)工融合培養(yǎng)學(xué)生的指導(dǎo)過(guò)程中，存在許多問題，如醫(yī)學(xué)和工科的理論結(jié)合層面較為薄弱，多學(xué)科交叉聯(lián)合指導(dǎo)的機(jī)制不完善，成果轉(zhuǎn)化和臨床應(yīng)用性不高。實(shí)踐層面，在現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)教育模式下，醫(yī)學(xué)生缺乏全面的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理與分析的能力。但是在智能醫(yī)學(xué)時(shí)代，對(duì)數(shù)據(jù)的處理與分析能力會(huì)成為醫(yī)生工作的重要組成部分。面向醫(yī)療健康的智能醫(yī)學(xué)工程交叉學(xué)科人才的迫切需求，智能醫(yī)學(xué)工程交叉學(xué)科的人才培養(yǎng)的機(jī)制有待完善。2019年，一些院校如南開大學(xué)和天津大學(xué)獲得教育部的審批，已經(jīng)率先實(shí)行招收智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的新生［1］。高等醫(yī)學(xué)教育對(duì)新醫(yī)科背景下智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)認(rèn)知還處于探索階段，智能醫(yī)學(xué)工程如何實(shí)現(xiàn)醫(yī)工交叉學(xué)科的融合發(fā)展，如何獲取人才培養(yǎng)中的合適方法、模式、關(guān)鍵技術(shù)等的研究，協(xié)同醫(yī)學(xué)發(fā)展、社會(huì)需求的人才，還需要深入思考和進(jìn)一步探索。

2新醫(yī)科背景下智能醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)

2．1新醫(yī)科符合醫(yī)科改革的內(nèi)在需求

隨著“健康中國(guó)2030”國(guó)家決策不斷推進(jìn)，醫(yī)療健康逐漸被國(guó)家視為重要的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，在大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)影響下，臨床應(yīng)用、疾病預(yù)測(cè)與預(yù)防、公共衛(wèi)生、循證公共衛(wèi)生決策、健康管理、健康監(jiān)測(cè)與個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)等方面的研究以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將是未來(lái)整個(gè)醫(yī)療領(lǐng)域的提升方向，給智能醫(yī)學(xué)分析與決策賦予了新的意義和內(nèi)涵。

2．2醫(yī)工融合發(fā)展的必然趨勢(shì)

隨著精準(zhǔn)醫(yī)療與智能醫(yī)學(xué)診療技術(shù)的深度融合，理論層面，把握新醫(yī)科背景下智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，以臨床應(yīng)用性為導(dǎo)向，多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)相互滲透。調(diào)整醫(yī)工結(jié)合課程體系，既符合新醫(yī)科需求，又實(shí)現(xiàn)醫(yī)工融合課程模塊間的交叉互補(bǔ)，體現(xiàn)醫(yī)工結(jié)合特色的寬口徑學(xué)科結(jié)構(gòu)。培養(yǎng)既懂醫(yī)藥科學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)又懂人工智能應(yīng)用的高級(jí)復(fù)合型人才。實(shí)踐層面，精準(zhǔn)醫(yī)療與智能醫(yī)學(xué)工程技術(shù)緊密結(jié)合，利用臨床醫(yī)生在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中積累豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)，并融入到智能醫(yī)學(xué)診療模式變化中，將徹底改變現(xiàn)有診療模式。

2．3人工智能助力智能醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速革新，人工智能核心技術(shù)推動(dòng)傳統(tǒng)學(xué)科專業(yè)建設(shè)和醫(yī)工交叉融合。助力人才培養(yǎng)主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。一是從智能醫(yī)學(xué)診療技術(shù)創(chuàng)新的角度，技術(shù)的革新引領(lǐng)人工智能與各個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域深度融合，創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)或領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)模擬人腦的思維過(guò)程，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，提高醫(yī)療資源的利用率，推動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。智能醫(yī)學(xué)診療主要包括疾病早期診斷、臨床決策支持、正確用藥、診療方案的選擇等。如KopR和HoogendoornM等探索了醫(yī)院對(duì)病人電子病歷(EMR)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合結(jié)直腸癌預(yù)測(cè)模型，更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)早期直腸癌和干預(yù)治療實(shí)踐［2］;HoshyarAN和Al-JumailyA等探索了醫(yī)學(xué)影像自動(dòng)診斷皮膚癌，通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理去除噪音和不必要的背景圖像，提高圖像質(zhì)量，輔助醫(yī)生進(jìn)行臨床決策［3］。二是從醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)的角度，隨著大數(shù)據(jù)、數(shù)字技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等信息技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，電子健康記錄數(shù)據(jù)呈指數(shù)型增長(zhǎng)，醫(yī)療大數(shù)據(jù)來(lái)源包括醫(yī)院記錄、患者醫(yī)療記錄、醫(yī)療檢查結(jié)果和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備［4］。智能醫(yī)療系統(tǒng)具有識(shí)別、篩選和決策等智能醫(yī)療輔助功能。2017年上海計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)開發(fā)中心對(duì)醫(yī)療大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的實(shí)踐與研究［5］;2018年，阿里健康與阿里云宣布共建阿里醫(yī)療大腦2．0［6］，加強(qiáng)在圖像識(shí)別、生理信號(hào)識(shí)別、知識(shí)圖譜構(gòu)建等能力的建設(shè)［7］;同年，騰訊推出醫(yī)療AI引擎“騰訊睿知”，具備更智能化的醫(yī)療垂直搜索功能，幫助患者精準(zhǔn)匹配合適的醫(yī)生。三是從人才培養(yǎng)的角度，多學(xué)科交叉融合發(fā)展是大勢(shì)。人工智能將打破不同學(xué)科專業(yè)的壁壘，推進(jìn)多學(xué)科交叉融合發(fā)展，形成“人工智能+”的專業(yè)新的人才培養(yǎng)模式。高校也應(yīng)根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求變化調(diào)整專業(yè)設(shè)置，構(gòu)建新的專業(yè)結(jié)構(gòu)。高校人工智能相關(guān)的本科專業(yè)將會(huì)蓬勃發(fā)展，形成頗具特色的“人工智能+”專業(yè)集群。“人工智能+”技術(shù)所衍生的新醫(yī)科、新工科專業(yè)之間的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與醫(yī)療應(yīng)用的統(tǒng)一。以“人工智能+醫(yī)學(xué)”為契機(jī)，結(jié)合醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的特點(diǎn)，研究相應(yīng)的教學(xué)體系、制定科學(xué)的教學(xué)計(jì)劃，建立具有行業(yè)特色的課程群、制定合理的課程大綱，解決學(xué)生在醫(yī)學(xué)診療和工程技術(shù)兩方面協(xié)調(diào)發(fā)展的問題，全面提升醫(yī)學(xué)生的綜合素養(yǎng)以及未來(lái)的職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。綜上所述，新醫(yī)科人才培養(yǎng)在人工智能助力下，培養(yǎng)學(xué)生具備較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和具有智能醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科研能力，掌握關(guān)鍵理論與方法，創(chuàng)造性地將計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、人工智能技術(shù)和方法、大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)與醫(yī)學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)而創(chuàng)新性完成的醫(yī)學(xué)信息處理、行為交互和人工智能系統(tǒng)集成及應(yīng)用。以上需培養(yǎng)的能力，對(duì)現(xiàn)有醫(yī)學(xué)專業(yè)的改造升級(jí)、人才培養(yǎng)模式的改變、師資隊(duì)伍的全面建設(shè)具有較高的要求。

3培養(yǎng)新醫(yī)科人才的實(shí)施路徑

3．1從醫(yī)工融合研究的視角

智能醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)培養(yǎng)建設(shè)要體現(xiàn)醫(yī)工融合發(fā)展需求，推進(jìn)智能工程、醫(yī)學(xué)與教育的深度融合，提升人工智能在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，滿足新醫(yī)科發(fā)展要求的卓越工程師為育人目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉滲透、重視臨床應(yīng)用、把握科技前沿，推動(dòng)教學(xué)創(chuàng)新等。

3．2從醫(yī)工融合研究的廣度

目前我國(guó)部分高校開展了醫(yī)工融合人才培養(yǎng)模式的探索，但有區(qū)域特色的醫(yī)工融合研究還不多。針對(duì)新醫(yī)科臨床需求分析，把握智能醫(yī)學(xué)工程高等教育體系，重點(diǎn)聚焦區(qū)域特色，研究面向健康和重大及特殊疾病防治需求的“新醫(yī)科”對(duì)人才的需求。

3．3從醫(yī)工融合研究的深度

(1)整體設(shè)計(jì)智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)。建立知識(shí)能力矩陣，整體設(shè)計(jì)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，突出新醫(yī)科相關(guān)課程及實(shí)踐，加強(qiáng)附屬醫(yī)院和教學(xué)醫(yī)院的聯(lián)系，深化臨床實(shí)踐能力。(2)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力和科研創(chuàng)新能力。智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)與知識(shí)能力培養(yǎng)的思考是以智能醫(yī)學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，通過(guò)知識(shí)能力矩陣的智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程創(chuàng)新教學(xué)，根據(jù)智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系和相對(duì)獨(dú)立性，優(yōu)化核心知識(shí)模塊形成知識(shí)能力矩陣，構(gòu)建課程內(nèi)容架構(gòu)。通過(guò)系統(tǒng)理論知識(shí)教學(xué)、優(yōu)化課程實(shí)驗(yàn)和上機(jī)安排，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)性學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到有效教學(xué)效果。(3)結(jié)合學(xué)生興趣偏好，研究如何提高學(xué)生的專業(yè)興趣，探索將專業(yè)興趣轉(zhuǎn)換為“工匠精神”的教育理論及方法:廣泛調(diào)研，全面建立當(dāng)前地方高校智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生與專業(yè)偏好的培養(yǎng)模式。

4結(jié)語(yǔ)

第7篇：教育領(lǐng)域的人工智能范文

關(guān)鍵詞：人工智能；計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)；智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，先進(jìn)的技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并對(duì)教學(xué)過(guò)程產(chǎn)生了深刻的影響。其中，人工智能技術(shù)產(chǎn)生的影響最為深刻。它將先進(jìn)的教學(xué)手段引入教學(xué)過(guò)程，在營(yíng)造理想的學(xué)習(xí)環(huán)境、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及提高教學(xué)效率等方面起到了重要作用。

一、人工智能

1. 人工智能的定義

人工智能（Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱AI）是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等多種學(xué)科相互滲透發(fā)展起來(lái)的一門綜合性的交叉學(xué)科和前沿學(xué)科。其精確定義是：一個(gè)電腦系統(tǒng)具有人類知識(shí)和行為，并具有學(xué)習(xí)、推斷、判斷來(lái)解決問題、記憶知識(shí)和了解人類自然語(yǔ)言的能力。

2. 人工智能的研究?jī)?nèi)容

人工智能作為一門綜合性學(xué)科，其研究?jī)?nèi)容涉及到許多方面，其中與教學(xué)實(shí)際關(guān)系較為密切的是以下四個(gè)方面：

（1） 問題解決。問題解決（Problem Solving）是人工智能研究初期的主要研究?jī)?nèi)容之一，也是其他內(nèi)容的研究基礎(chǔ)，它主要研究計(jì)算機(jī)的知識(shí)表達(dá)和推理技術(shù)。

在教育領(lǐng)域中，研究問題解決的實(shí)際意義在于，把人類解決問題的基本過(guò)程賦予計(jì)算機(jī)，使其能夠按照人類的思維規(guī)律進(jìn)行問題解決，幫助學(xué)生進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)。

（2）模式識(shí)別。模式識(shí)別（Pattern Recognition）是近三十年來(lái)在信息科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興科學(xué)，后期它又受到了人工智能科學(xué)的影響，得到了新的發(fā)展。因此，常被作為人工智能學(xué)科的一個(gè)分支。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，模式識(shí)別就是研究用電子計(jì)算機(jī)代替人來(lái)識(shí)別事物和環(huán)境的方法。所謂模式是指那些供參照模仿用的理想化的標(biāo)本。因此，具體來(lái)說(shuō)，模式識(shí)別的含義就是識(shí)別出給定的事物與哪一個(gè)標(biāo)本相同或相似。模式識(shí)別有時(shí)可以理解為模式分類，即判別給定的事物應(yīng)該屬于哪一類標(biāo)本。被識(shí)別的給定事物通常是字母、符號(hào)、漢字、圖像、聲音、語(yǔ)言、景物，也可以是統(tǒng)計(jì)數(shù)字、圖表、教授狀態(tài)、學(xué)習(xí)狀態(tài)等，應(yīng)用于教育時(shí)則稱為教育模式識(shí)別和學(xué)習(xí)模式識(shí)別。

（3）自然語(yǔ)言理解。對(duì)自然語(yǔ)言理解（Natural Language Processing，簡(jiǎn)稱NLP）的研究能為實(shí)現(xiàn)人機(jī)自然語(yǔ)言直接通信提供可能，并減少軟件生產(chǎn)的負(fù)擔(dān)，從而間接地推動(dòng)計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，提高自動(dòng)化操作效率。因此，它已經(jīng)成為人工智能研究中最為棘手的問題。

自然語(yǔ)言是人機(jī)對(duì)話的最方便的語(yǔ)言，其發(fā)展的最終目標(biāo)是把自然語(yǔ)言作為程序語(yǔ)言來(lái)使用，使計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行自然語(yǔ)言，不需要中間的解釋過(guò)程。

在教育領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)對(duì)自然語(yǔ)言的理解有助于人機(jī)對(duì)話的實(shí)現(xiàn)，從而能夠增進(jìn)計(jì)算機(jī)與學(xué)生之間的交互作用，把原有的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)條件下的計(jì)算機(jī)主動(dòng)變?yōu)橹悄苡?jì)算機(jī)輔助教學(xué)條件下的人機(jī)交互主動(dòng)。

（4）專家系統(tǒng)。所謂專家系統(tǒng)是指一個(gè)（或一組）能在某特定領(lǐng)域內(nèi)，以人類專家的水平去解決該領(lǐng)域中困難問題的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其特點(diǎn)在于能把人類專家在解決問題過(guò)程中使用的啟發(fā)性知識(shí)、判斷性知識(shí)分成事實(shí)與規(guī)則，以適當(dāng)形式存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中，建立知識(shí)庫(kù)，并基于知識(shí)庫(kù)采用合適的產(chǎn)生式系統(tǒng)，按輸入的原始數(shù)據(jù)選擇合適的規(guī)則進(jìn)行推理、演繹，作出判斷和決策，可起到專家的作用，因此稱為專家系統(tǒng)。

專家系統(tǒng)是人工智能中最為重要的研究?jī)?nèi)容，在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用也最為廣泛與活躍。教學(xué)專家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，以最合適的教案和教學(xué)方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)。

二、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

1. 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的定義

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，簡(jiǎn)稱CAI）是在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行的各種教學(xué)活動(dòng)，以對(duì)話方式與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程、進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。CAI能為學(xué)生提供一個(gè)良好的個(gè)人化學(xué)習(xí)環(huán)境。通過(guò)綜合應(yīng)用多媒體、超文本、人工智能和知識(shí)庫(kù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)教學(xué)方式上單一、片面的缺點(diǎn)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和認(rèn)知主體作用的發(fā)揮。同時(shí)，它所提供外部刺激的多樣性有助于知識(shí)的獲取與保持。因此，使用CAI能有效地縮短學(xué)習(xí)時(shí)間、提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。

2. 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的現(xiàn)狀

盡管計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)要比傳統(tǒng)的教學(xué)模式先進(jìn)不少，但并不是最完善的，它還存在許多不足，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1） 缺乏人機(jī)交互能力。在教學(xué)過(guò)程中，CAI課件的教學(xué)信息是按預(yù)先設(shè)置的教學(xué)流程機(jī)械式地提供，教師只能按預(yù)定的課件流程進(jìn)行操作，學(xué)生的學(xué)習(xí)也是被動(dòng)的，不能很好地參與教學(xué)過(guò)程。因此，人機(jī)交互能力沒有很好地體現(xiàn)出來(lái)。

（2）缺乏師生互動(dòng)。學(xué)生在自學(xué)及使用現(xiàn)有的CAI課件時(shí)，大多采用的是自主學(xué)習(xí)的方式。使用這種方式時(shí)鮮有師生互動(dòng)，因此課件的效果會(huì)大打折扣。同時(shí)由于缺乏網(wǎng)絡(luò)支持，現(xiàn)有的絕大多數(shù)CAI課件都是在單機(jī)環(huán)境下運(yùn)行的，無(wú)法使用網(wǎng)絡(luò)來(lái)快速更新知識(shí)內(nèi)容，更無(wú)法提供便捷的學(xué)習(xí)討論空間、隨時(shí)隨地的師生交流方式以及遠(yuǎn)程教學(xué)實(shí)現(xiàn)的條件。

（3） 缺乏智能性。現(xiàn)有的CAI系統(tǒng)很多都沒有智能性，無(wú)法進(jìn)行有針對(duì)性的教育。學(xué)生的學(xué)習(xí)是被動(dòng)的，他們不能根據(jù)自身情況調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度。對(duì)教師而言，教學(xué)參與度太低，他們不能按照學(xué)生的認(rèn)知模型為其準(zhǔn)備最適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容，更不能給予不同的教學(xué)模式與方法。

（4） 缺乏廣泛性。CAI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是圍繞某一知識(shí)領(lǐng)域，對(duì)于教學(xué)內(nèi)容、問題的設(shè)計(jì)和答案的呈現(xiàn)，都必須在原設(shè)計(jì)系統(tǒng)允許范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn),無(wú)法根據(jù)具體教學(xué)、學(xué)習(xí)情況提出新的方案。

由此可見，傳統(tǒng)的CAI系統(tǒng)本身具有無(wú)法克服的缺點(diǎn)。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)將會(huì)越來(lái)越多地應(yīng)用在教育領(lǐng)域。把人工智能技術(shù)引入CAI系統(tǒng)，使CAI系統(tǒng)能合理安排教學(xué)內(nèi)容，變化教學(xué)方法來(lái)滿足個(gè)性化教學(xué)的需要，因此就產(chǎn)生了智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)。

三、智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，將AI引入CAI中，使CAI系統(tǒng)可以理解教什么、教誰(shuí)以及如何教，因而也就能合理安排教學(xué)內(nèi)容、改變教學(xué)方法，去滿足個(gè)別教學(xué)的需要，這就是以AI技術(shù)和認(rèn)知科學(xué)理論為基礎(chǔ)而形成的智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Computer Assisted Instruction，簡(jiǎn)稱ICAI)。它是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的一個(gè)新領(lǐng)域，代表了一種新的教學(xué)思想和教學(xué)方式。智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的出現(xiàn)，提高了教學(xué)質(zhì)量，改善了教學(xué)的效率。

1. 智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

ICAI系統(tǒng)主要是在知識(shí)表示、推理方法和自然語(yǔ)言理解等三方面應(yīng)用人工智能技術(shù)。其本質(zhì)上是一個(gè)基于知識(shí)的教學(xué)專家系統(tǒng)，通常由專家模塊、學(xué)生模塊、教師模塊和智能接口模塊組成。它的組成結(jié)構(gòu)如下圖所示：

（1）專家模塊（知識(shí)庫(kù)）。專家模塊是由題域知識(shí)構(gòu)成，它包括兩方面的知識(shí)：一是教材內(nèi)容、提問信息、教材重點(diǎn)、難點(diǎn)、評(píng)價(jià)等有關(guān)課程的知識(shí)；二是有關(guān)應(yīng)用這些知識(shí)來(lái)生成問題，推理解題的知識(shí)。其功能有：作為系統(tǒng)全部知識(shí)的來(lái)源，為系統(tǒng)其他模塊頻繁調(diào)用，以實(shí)時(shí)完成用戶行為響應(yīng)，通過(guò)知識(shí)庫(kù)知識(shí)，生成相應(yīng)的問題、任務(wù)以及解釋；通過(guò)同步問題解答，并通過(guò)預(yù)期學(xué)生行為與實(shí)際學(xué)生行為之間的比較，評(píng)價(jià)學(xué)生知識(shí)掌握程序以及學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)方式偏好等。這個(gè)部分相當(dāng)于一個(gè)根據(jù)事實(shí)進(jìn)行演繹推理求出解答的專家部件。

（2）學(xué)生模塊。系統(tǒng)通過(guò)學(xué)生模塊建立對(duì)學(xué)生的了解，通過(guò)比較學(xué)生行為與專家行為，對(duì)學(xué)生進(jìn)行智能模擬，包括學(xué)生的知識(shí)狀態(tài)、認(rèn)知特點(diǎn)和個(gè)性特點(diǎn)等。學(xué)生模塊用來(lái)表示學(xué)生的學(xué)習(xí)歷史、當(dāng)前知識(shí)水平、解題行為等方面的知識(shí)。其任務(wù)是：表示學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解程度，反映學(xué)生已掌握和未掌握的部分，通過(guò)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并作出錯(cuò)誤根源的假設(shè)，為進(jìn)一步指導(dǎo)提供依據(jù)。

（3）教師模塊（教學(xué)策略模塊）。在CAI 課件的交互作用中，教學(xué)策略是與教學(xué)內(nèi)容融合在一起，通過(guò)教學(xué)的分支來(lái)體現(xiàn)的。這樣做的不足是，某一教學(xué)內(nèi)容只能按某一種（或幾種）固定的教學(xué)策略來(lái)教。而在ICAI中，教學(xué)策略與教學(xué)內(nèi)容是分開的。這樣在教學(xué)過(guò)程中，系統(tǒng)可隨時(shí)根據(jù)教學(xué)的需要，選擇不同的教學(xué)策略。

教師模塊的主要任務(wù)是在一定的教學(xué)原理的指導(dǎo)下，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容，并通過(guò)接口以適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)形式，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻展示給學(xué)生。該模塊的主要功能有：為學(xué)生提供學(xué)習(xí)環(huán)境；指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)；解釋現(xiàn)象、過(guò)程和原因；為學(xué)生提供幫助和學(xué)習(xí)材料；監(jiān)視和評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)。

（4） 智能接口模塊。智能接口模塊的作用是處理學(xué)生與系統(tǒng)間的信息交流。模塊要完成兩項(xiàng)任務(wù)，一是在教學(xué)模塊作出教學(xué)決策后，智能接口模塊要以一定的形式把教學(xué)內(nèi)容發(fā)送出去；二是建立學(xué)生輸入信息的方式，接收學(xué)生輸入的信息。

2. 智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展方向

ICAI系統(tǒng)在發(fā)展中不是孤立、單一的，它是伴隨著多種技術(shù)以及人工智能在多種領(lǐng)域應(yīng)用的不斷發(fā)展而發(fā)展的。其未來(lái)的發(fā)展方向表現(xiàn)為以下幾方面：

（1）與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合。隨著多媒體技術(shù)和Internet網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，多媒體教育應(yīng)用與Internet網(wǎng)進(jìn)一步融合，CAI 不僅僅只在智能上單一發(fā)展，它不可避免地還要向多維的網(wǎng)絡(luò)空間發(fā)展。目前，已有不少基于Internet網(wǎng)的多媒體教育系統(tǒng)在使用，它們借助網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，完成在線學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)討論、網(wǎng)上測(cè)試等多種教學(xué)任務(wù)。將網(wǎng)絡(luò)CAI與智能CAI有機(jī)結(jié)合，互相補(bǔ)充，能構(gòu)建成一個(gè)新的系統(tǒng)工程。

（2）智能（Intelligent Agent）技術(shù)的使用。人工智能（AI）技術(shù)在ICAI中的應(yīng)用，除了體現(xiàn)在對(duì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)中引入學(xué)生模塊和知識(shí)推理機(jī)制以外，還可以起到在“智能導(dǎo)航”瀏覽中，使用“智能”技術(shù)代替教師、學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)學(xué)習(xí)和搜索學(xué)習(xí)的作用。

在CAI中，學(xué)生學(xué)習(xí)查詢有效知識(shí)可以使用進(jìn)行搜索、導(dǎo)引，由于它自身具備的學(xué)習(xí)功能，能夠主動(dòng)、高效地從Internet中發(fā)現(xiàn)和收集用戶所需要的信息。因此，它有助于解決使用單一關(guān)鍵字匹配查詢、搜索引擎引起的大量無(wú)關(guān)信息的涌現(xiàn)、信息檢索的精確度不高等問題。將“智能”技術(shù)引入到ICAI中，將使得教師和學(xué)生在教與學(xué)的過(guò)程中，提高知識(shí)選取效率、加強(qiáng)交互學(xué)習(xí)和自主能動(dòng)性學(xué)習(xí)。

（3）遠(yuǎn)程教學(xué)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)CAI、智能CAI以及多協(xié)作，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的遠(yuǎn)程教學(xué)模式。ICAI系統(tǒng)不僅可以作為教師，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)，也可以作為學(xué)生，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)，還可以成為學(xué)生學(xué)習(xí)、交流、協(xié)作過(guò)程中多方面的。因此,具有多種特性優(yōu)勢(shì)的遠(yuǎn)程教學(xué)具有廣闊的發(fā)展前景。

（4）虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)也叫人工現(xiàn)實(shí)（Artificial Reality）,是由多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而生成的一種交互式人工世界。它的根本目標(biāo)就是達(dá)到真實(shí)體驗(yàn)和基于自然技能的人機(jī)交互。在教學(xué)輔助中，使用創(chuàng)建的虛擬環(huán)境，在一般人所不能親身體驗(yàn)的情景中，達(dá)到演示、操作的教學(xué)目的。目前在教學(xué)中使用的有：基于Web的火電廠的虛擬實(shí)景建構(gòu)學(xué)習(xí)、建筑設(shè)計(jì)的實(shí)景化學(xué)習(xí)、醫(yī)學(xué)內(nèi)消化道實(shí)景教學(xué)等。

四、結(jié)語(yǔ)

到目前為止，人工智能技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中，與教學(xué)現(xiàn)代化有著密切的關(guān)系。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的成效將更加明顯。新世紀(jì)的教學(xué)手段將是以智能化CAI為主線，多學(xué)科、多方位發(fā)展的新技術(shù)的體現(xiàn)。這種手段產(chǎn)生了人機(jī)交互、人機(jī)共生等全新概念，大大擴(kuò)展了人類的能力，促進(jìn)了教育事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]何克抗.教學(xué)媒體的理論與實(shí)踐[M].北京:北京師范大學(xué)出版

社,2003.

[2]謝三毛.人工智能在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中的應(yīng)用[J].華東交通大

學(xué)學(xué)報(bào),2005(12).

[3]劉志勇,王阿利,張偉斌.人工智能在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中應(yīng)用研

第8篇：教育領(lǐng)域的人工智能范文

摘要：本文從計(jì)算機(jī)學(xué)科本科的教學(xué)理念出發(fā)，提出了從計(jì)算機(jī)學(xué)科分支的角度認(rèn)知人工智能，組織并實(shí)施教學(xué)的方法。

關(guān)鍵詞：人工智能；綜合學(xué)科；計(jì)算機(jī)學(xué)科分支

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

目前國(guó)內(nèi)流行的人工智能教材都是把人工智能學(xué)科作為由計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、控制論、信息論、語(yǔ)言學(xué)等多種學(xué)科相互滲透的綜合學(xué)科加以介紹。這些教材核心內(nèi)容雖然相同，但作者編寫教材的思路卻有不同，有些教材以智能體(agent)的觀點(diǎn)論述，還有一些教材以應(yīng)用為目的來(lái)論述。這些教材對(duì)于各相關(guān)領(lǐng)域從事人工智能科研與工程的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，是比較適宜的。但對(duì)于我國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科學(xué)生來(lái)講，卻存在一些問題。不僅是由于在一門課程中涉及眾多學(xué)科的知識(shí)，使學(xué)生難以接受，而且講授的角度不能與前期所學(xué)知識(shí)緊密配合，也增加了學(xué)習(xí)的困難。

人工智能是由多種學(xué)科相互滲透的綜合學(xué)科，但它是明確屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)分支的學(xué)科。這是因?yàn)閺墓δ苌虾头椒ㄉ先斯ぶ悄芘c計(jì)算機(jī)學(xué)科是一致的。實(shí)際上，人工智能不僅使用了許多其他計(jì)算機(jī)學(xué)科分支的技術(shù)，而且在發(fā)展過(guò)程中，也開拓了許多新的方法和技術(shù)，充實(shí)了計(jì)算機(jī)學(xué)科。若按計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象來(lái)區(qū)分計(jì)算機(jī)應(yīng)用的話，則可分為三個(gè)部分：數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理與知識(shí)處理，人工智能就對(duì)應(yīng)知識(shí)處理工作。

對(duì)于我國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)學(xué)科的本科教學(xué)來(lái)講，人工智能課程的課時(shí)一般只有40課時(shí)左右。以什么角度組織教材內(nèi)容，提高教學(xué)效果，使學(xué)生較容易地理解和掌握人工智能的原理與技術(shù)呢？通過(guò)多年的人工智能教學(xué)實(shí)踐，我們逐漸總結(jié)出了進(jìn)行人工智能教學(xué)的方法：既從計(jì)算機(jī)學(xué)科本科的教學(xué)理念出發(fā)，考慮人工智能這門學(xué)科的特點(diǎn)，以作為計(jì)算機(jī)學(xué)科的一門分支的角度認(rèn)知人工智能，組織教材的知識(shí)架構(gòu)并進(jìn)行教學(xué)。用計(jì)算機(jī)學(xué)科的觀點(diǎn)分析人工智能的基本原理與方法時(shí)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是這些基本原理與方法與其他的計(jì)算機(jī)分支的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。共同點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)學(xué)科的本質(zhì)，不同點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)人工智能的本質(zhì)。

2計(jì)算機(jī)學(xué)科本科的教學(xué)理念

計(jì)算機(jī)學(xué)科本科的教學(xué)理念可以歸結(jié)為：傳授知識(shí)、提高能力、培養(yǎng)素質(zhì)(包括專業(yè)素質(zhì)與品格素質(zhì)，專業(yè)課以專業(yè)素質(zhì)為主)。其中，原來(lái)作為教育核心的知識(shí)現(xiàn)被看成是教育的基礎(chǔ)，即把知識(shí)作為載體，用來(lái)實(shí)現(xiàn)能力的提高，在潛移默化中實(shí)施素質(zhì)教育。高等院校對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)主要包括：學(xué)習(xí)能力、分析問題與解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。對(duì)于本科學(xué)生，重在學(xué)習(xí)能力與分析問題與解決問題的能力，對(duì)創(chuàng)新只是培養(yǎng)興趣。素質(zhì)是知識(shí)和能力的升華，計(jì)算機(jī)專業(yè)素質(zhì)顯示的是這一領(lǐng)域的水平，素質(zhì)水平的提升也將通過(guò)知識(shí)的增多和能力的增加體現(xiàn)出來(lái)。

3以計(jì)算機(jī)分支的角度認(rèn)知人工智能

什么是人工智能？目前人們普遍接受的定義是：用機(jī)器來(lái)模擬人的智能，也就是用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的智能。若以計(jì)算機(jī)分支的角度也就是用計(jì)算機(jī)學(xué)科的觀點(diǎn)看待人工智能，我們需從兩個(gè)方面加以說(shuō)明。

首先，從計(jì)算機(jī)的能力，也就是它能做什么講起。用計(jì)算機(jī)解決某種問題，需要有三個(gè)基本的條件：第一，必須把問題形式化。第二，問題是可計(jì)算的，就要有算法。第三，問題要有合理的復(fù)雜度。人的智能所能解決的問題往往不能滿足這三個(gè)條件。因此，人工智能就是對(duì)于不能滿足這些條件的問題，通過(guò)使用它的技術(shù)和方法，使問題滿足這三個(gè)條件，由計(jì)算機(jī)去解決問題。比如，一般來(lái)講不可能將自然語(yǔ)言全部形式化，但人工智能使用一階謂詞邏輯表示自然語(yǔ)言的部分句子，并用算法進(jìn)行推理，解決一定范圍的問題。另外，使用啟發(fā)式搜索可降低問題的復(fù)雜度，使問題在可能的范圍內(nèi)得到解決。

其次，從計(jì)算機(jī)的核心技術(shù)加以闡述。用計(jì)算機(jī)解決問題是靠程序?qū)崿F(xiàn)的，程序是什么？一本經(jīng)典的計(jì)算機(jī)教科書的名字“算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序”給出了解釋，這說(shuō)明在計(jì)算機(jī)學(xué)科中算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的核心地位，一般的計(jì)算機(jī)程序也確實(shí)可分成這兩個(gè)部分。而作為典型的人工智能程序可分成三個(gè)部分，控制部分(推理機(jī))、規(guī)則庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，控制部分和規(guī)則庫(kù)對(duì)應(yīng)于算法，數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，控制部分由搜索策略和推理機(jī)制組成，規(guī)則庫(kù)是將一般計(jì)算機(jī)程序的算法中的與實(shí)際問題有關(guān)的知識(shí)抽出來(lái)單獨(dú)組成。而數(shù)據(jù)庫(kù)往往用來(lái)存放一些基本的事實(shí)和一些中間的結(jié)果，也常常采用知識(shí)表示的方法，因此，人們也經(jīng)常把規(guī)則庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)合稱為知識(shí)庫(kù)。在人工智能程序中與算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的正是人工智能的兩大核心：搜索和知識(shí)表示(包括推理)。

4以計(jì)算機(jī)分支的角度組織并實(shí)施教學(xué)

人工智能為了模擬人的智能，處理的對(duì)象是知識(shí)，知識(shí)處理則需采用知識(shí)表示。又由于往往沒有確定的算法，只能使用搜索。本文的觀點(diǎn)是人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以知識(shí)為主線，以知識(shí)表示和搜索為基石進(jìn)行組織。

首先，教學(xué)的第一個(gè)核心是知識(shí)表示。知識(shí)表示就是研究用計(jì)算機(jī)來(lái)表示知識(shí)的方法，這些方法需滿足兩個(gè)條件：除了計(jì)算機(jī)可接受這個(gè)條件以外還要能刻畫智能行為。這是與一般的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同的地方。什么方法適合呢？由此引出了邏輯表示方法。

形式邏輯是關(guān)于思維的形式和規(guī)律的科學(xué)，數(shù)理邏輯從邏輯上講是現(xiàn)代的形式邏輯，是用符號(hào)和數(shù)學(xué)的方法來(lái)研究推理規(guī)律的學(xué)科。數(shù)理邏輯一般是指命題邏輯和一階謂詞邏輯。一階謂詞邏輯比命題邏輯表達(dá)能力強(qiáng)，邏輯的表達(dá)方式與人類的自然語(yǔ)言接近，因此，用一階謂詞邏輯作為知識(shí)表示工具容易被人接受。不僅如此，由一階謂詞邏輯表示已知條件和所要證明的定理，使用歸結(jié)原理則可建立計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)定理證明(半可判定算法)。這一過(guò)程是在Herbrand定理的基礎(chǔ)上得以成立的。由于人工智能中的許多問題都可以化成類似于定理證明的問題，因此可以把與Herbrand定理有關(guān)的一系列工作看成是表示和推理的理論基礎(chǔ)。評(píng)價(jià)知識(shí)表示方法的性能，即要考察表示能力，又要考慮是否有效地支持知識(shí)的推理。顯然，具有充分的表示能力又有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)的表示方法是最使人放心的，一階謂詞邏輯恰好滿足這一條件。

在這一部分的講授中，將通過(guò)一系列的演變過(guò)程，展現(xiàn)出如何將一組謂詞公式轉(zhuǎn)換成子句的集合，又如何通過(guò)使用置換與合一的手段，達(dá)到可以應(yīng)用歸結(jié)推理規(guī)則，而最終得到證明的目的，而這一切又都是在有嚴(yán)格的定理保證之下完成的。這些內(nèi)容的講授，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)緊的邏輯思維能力是一個(gè)極好的實(shí)例。

邏輯表示與歸結(jié)推理方法是知識(shí)表示的基礎(chǔ)部分，用來(lái)說(shuō)明人工智能系統(tǒng)進(jìn)行推理的原理。而作為真正最實(shí)用的產(chǎn)生式表示法將通過(guò)Horn子句的正向推理和反向推理過(guò)程引入，產(chǎn)生式表示法中的帶與不帶變量的正、反向推理相當(dāng)于命題邏輯和一階謂詞邏輯層面的Horn子句的正、反向推理。作為結(jié)構(gòu)化表示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)和框架表示法也以一階謂詞邏輯為基礎(chǔ)，它們均可轉(zhuǎn)變成為等價(jià)的一階謂詞邏輯的表示形式。

在教學(xué)中，關(guān)于其他知識(shí)表示方面的內(nèi)容，比如：產(chǎn)生式規(guī)則、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架，都以一階謂詞邏輯為基礎(chǔ)給以說(shuō)明。關(guān)于產(chǎn)生式表示法在人工智能的心理學(xué)認(rèn)知體系結(jié)構(gòu)中，被看成是人的思維中因果關(guān)系的一種反映，而在本文中則看成是一種類似于Horn子句形式的一種表示。在講授時(shí)將這些內(nèi)容作為一個(gè)整體，說(shuō)明原理與實(shí)用方法之間的關(guān)系，根據(jù)實(shí)際問題的需要，可以降低表示的能力。而另一方面，為了解決實(shí)際問題，可以擴(kuò)充表示的能力。

一階謂詞邏輯表示的能力雖然在通用的表示法中是最強(qiáng)的，但是知識(shí)與客觀真理不同，它總是局部的、片面的或表面的，這在常識(shí)中尤為明顯。在解題過(guò)程中還會(huì)不斷地更新，知識(shí)表示要適應(yīng)這個(gè)特點(diǎn)，采用經(jīng)典的一階謂詞邏輯表達(dá)有困難，這就需要用非單調(diào)邏輯來(lái)表達(dá)。另一方面，在人工智能處理的信息和知識(shí)中，存在大量的不準(zhǔn)確、不完全、不一致的地方，這又需要研究關(guān)于不確定性知識(shí)的表示和推理的研究。實(shí)際上，非單調(diào)邏輯和不確定性推理部分在教學(xué)中將作為知識(shí)表示的擴(kuò)展加以介紹。機(jī)器學(xué)習(xí)作為人工智能的重要組成部分，它的主要方法都是基于歸納推理，也可以看成是非經(jīng)典邏輯的應(yīng)用。

人工智能教學(xué)的另一個(gè)核心是搜索問題。一般來(lái)講，用計(jì)算機(jī)求解問題，就是用已知的知識(shí)，對(duì)于給定的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，期望得到解答，其解法則由某種程序來(lái)表述。其他的計(jì)算機(jī)分支處理的問題，往往知識(shí)比較充分，例如多數(shù)的科學(xué)計(jì)算問題，就可以在看到數(shù)據(jù)以前根據(jù)知識(shí)寫出程序，這個(gè)程序?qū)τ谝磺袛?shù)據(jù)都是適用的。而人工智能處理的問題知識(shí)不夠充分，或程序太復(fù)雜，此時(shí)可以寫出一個(gè)元程序，對(duì)于給定的數(shù)據(jù)，它根據(jù)知識(shí)，做出一個(gè)程序?qū)ｉT加工這些給定的數(shù)據(jù)。這時(shí)，這個(gè)元程序可以通用于一大類知識(shí)，通常并不包含領(lǐng)域知識(shí)的具體細(xì)節(jié)，因此，對(duì)于這個(gè)元程序的研究就脫離了問題的具體領(lǐng)域，成為人工智能內(nèi)部的課題，這正是搜索。

在教學(xué)中，通過(guò)掌握知識(shí)的多少來(lái)講授各種不同的搜索。搜索是由于知識(shí)不足而產(chǎn)生的，同時(shí)搜索與知識(shí)是相輔相成的。當(dāng)知識(shí)較多時(shí)，搜索的工作量不多，可使用一些盲目的搜索策略。當(dāng)知識(shí)較少時(shí)，搜索的工作量較大，則需使用一些啟發(fā)式的搜索策略。啟發(fā)式搜索是搜索方法中需重點(diǎn)說(shuō)明的，它起到了降低被求解問題復(fù)雜度，提高搜索效率的作用，但太強(qiáng)的啟發(fā)信息，往往找不到最佳解。如何能減少搜索范圍，提高搜索效率，而且還保證找到最佳解，這成為搜索方法應(yīng)明確的問題。A*算法是N.J.Nilsson在20世紀(jì)70年代初的研究成果，他解決了這個(gè)問題，證明了A*算法的可采納性。類似于定理證明，在教學(xué)時(shí)也將A*算法及其有關(guān)證明看成是搜索方法的理論基礎(chǔ)加以介紹。

在搜索部分的教學(xué)中，除了把A*算法及其有關(guān)證明作為重點(diǎn)，當(dāng)作是搜索方法的理論基礎(chǔ)來(lái)講解以外，還要給出若干搜索算法。一方面，這些算法說(shuō)明了各種搜索的方法，另一方面，在這些算法中經(jīng)常有一些算法細(xì)節(jié)抽象的技巧，對(duì)這些內(nèi)容的細(xì)致分析，將會(huì)逐漸提高學(xué)生抽象思維的能力。

在實(shí)際的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)中，回溯和與或樹的搜索算法應(yīng)用較多。而當(dāng)問題的有關(guān)知識(shí)較少，規(guī)模大到一定程度之后，往往采用引進(jìn)了隨機(jī)因素的搜索算法，比如：模擬退火算法、遺傳算法等?，F(xiàn)在，這些算法一般稱為高級(jí)搜索，教學(xué)時(shí)作為搜索的擴(kuò)展來(lái)講授。

人工智能技術(shù)方面的研究往往涉及各應(yīng)用領(lǐng)域的課題。反映到教學(xué)中，就是人工智能的各個(gè)分支的介紹，這包括知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)、自然語(yǔ)言理解、規(guī)劃、機(jī)器人等。

總之，教學(xué)內(nèi)容可分成兩個(gè)部分，第一部分是基礎(chǔ)理論和基本方法，包括：邏輯表示與歸結(jié)推理方法、搜索原理，知識(shí)表示(包括產(chǎn)生式系統(tǒng)、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架)、推理(包括不確定性推理、非單調(diào)推理)、機(jī)器學(xué)習(xí)。第二部分是實(shí)用技術(shù)，包括知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)、高級(jí)搜索、自然語(yǔ)言理解。

5結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的人工智能教學(xué)實(shí)踐，筆者逐漸形成了以計(jì)算機(jī)學(xué)科分支的角度來(lái)講授人工智能課程的思路。從學(xué)生的接受、理解和掌握人工智能的基本原理與技術(shù)方面來(lái)看，有較好的效果。但如何把計(jì)算機(jī)學(xué)科和其他人工智能所涉及的領(lǐng)域更完美地結(jié)合起來(lái)，較好地在教學(xué)效果與寬廣的知識(shí)面之間找到平衡點(diǎn)，還需今后進(jìn)一步的研究與探索。

參考文獻(xiàn)

[1] 賁可榮,張彥鐸. 人工智能[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2006.

[2] 馬少平,朱小燕. 人工智能. [M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[3] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應(yīng)用[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[4] 馬希文. 邏輯?語(yǔ)言?計(jì)算－馬希文文選[M]. 北京:商務(wù)印書館,2003.

[5] 高濟(jì),朱淼良,何欽銘. 人工智能基礎(chǔ)[M]. 北京:高等教育出版社,2002.

[6] 中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002研究組. 中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2002.

[7] Stuart Russell, Peter Norvig. 人工智能－一種現(xiàn)代方法[M]. 北京:人民郵電出版社,2002.

[8] Nils J. Nilsson. 人工智能[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.

第9篇：教育領(lǐng)域的人工智能范文

關(guān)鍵詞：人工智能；研究生教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；啟發(fā)式教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：于化龍（1982-），男，黑龍江哈爾濱人，江蘇科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，講師。（江蘇?鎮(zhèn)江?212003）

基金項(xiàng)目：本文系江蘇科技大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目（35301002）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G643.2?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）28-0074-02

人工智能是研究理解和模擬人類智能及其規(guī)律的一門學(xué)科，中心任務(wù)是通過(guò)編程賦予計(jì)算機(jī)部分的“人類智能”，從而使其可替代人類完成某些煩瑣而危險(xiǎn)的工作。自1956年人工智能學(xué)科誕生以來(lái)，其研究成果已廣泛應(yīng)用于政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育等諸多領(lǐng)域，并對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，[1]因而人工智能逐漸發(fā)展成了高等院校信息類專業(yè)廣泛開設(shè)的一門核心課程。作為一門課程，其具有如下一些特點(diǎn)：涉及知識(shí)面廣、研究領(lǐng)域廣泛、內(nèi)容抽象、實(shí)踐性強(qiáng)。[2]

目前，高?！叭斯ぶ悄堋闭n程普遍分本科和研究生兩個(gè)教學(xué)階段講授，前者注重學(xué)生對(duì)基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，并使其能應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的開發(fā)實(shí)踐，而后者更加注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及科研能力的培養(yǎng)，因而二者的教學(xué)與培養(yǎng)目標(biāo)是不同的。[3]本文針對(duì)“人工智能”課程自身特點(diǎn)和研究生培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合筆者多年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分別從課程內(nèi)容設(shè)定、教材選擇、教學(xué)方法、考核方式等多個(gè)方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與研究。

一、“人工智能”課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

“人工智能”課程的突出特點(diǎn)是研究領(lǐng)域過(guò)于廣泛，而學(xué)時(shí)數(shù)卻較短（據(jù)筆者了解，各高校相關(guān)研究生專業(yè)開設(shè)該課程的時(shí)數(shù)為32～48學(xué)時(shí)不等），因而在講授該課程時(shí)，追求授課內(nèi)容“大而全”是不切實(shí)際的，有必要精選教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)到最有用的知識(shí)。

鑒于大部分學(xué)生在本科階段已簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)過(guò)該課程，因此可適當(dāng)減少基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)的授課時(shí)數(shù)，如知識(shí)表示、知識(shí)推理及搜索技術(shù)等，這部分知識(shí)點(diǎn)只需安排共6～8學(xué)時(shí)即可。而對(duì)于一些相對(duì)陳舊的知識(shí)，如專家系統(tǒng)（該技術(shù)興起于20世紀(jì)八九十年代，目前相關(guān)研究已很少見），可在對(duì)其他知識(shí)進(jìn)行講授時(shí)，做簡(jiǎn)單介紹，沒有必要占用獨(dú)立的授課時(shí)數(shù)。課程的重點(diǎn)應(yīng)放在新興且實(shí)用的人工智能技術(shù)上，如計(jì)算智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘、多Agent系統(tǒng)以及自然語(yǔ)言處理等方面。上述知識(shí)的特點(diǎn)在于內(nèi)容更新快且抽象，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密，極有可能成為學(xué)生在未來(lái)整個(gè)研究生階段的研究方向，因此有必要在這些知識(shí)點(diǎn)上投入更多的精力，有助于學(xué)生了解并掌握學(xué)術(shù)的主流發(fā)展趨勢(shì)，從而能夠更好地培養(yǎng)自身的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

當(dāng)然，授課教師在實(shí)際授課過(guò)程中也應(yīng)根據(jù)學(xué)科的研究進(jìn)展，學(xué)生的基礎(chǔ)﹑研究方向與興趣等特點(diǎn)隨時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容作出調(diào)整，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際、與時(shí)俱進(jìn)。

二、精選“人工智能”課程教材

在教材選擇上，筆者分析比較了目前已公開出版的數(shù)十本人工智能教材，并結(jié)合我校研究生的特點(diǎn)，選定了由清華大學(xué)出版社出版﹑蔡自興和徐光祐編著的《人工智能及其應(yīng)用》（第4版）作為教材，該教材在前一版的基礎(chǔ)上做出了較大的改進(jìn)與擴(kuò)展，增加了本體論、蟻群算法、粒子群算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、詞法分析以及路徑規(guī)劃等很多新內(nèi)容，具有知識(shí)覆蓋面廣、講解深入淺出，實(shí)用性、可讀性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，該教材也是普通高?！笆晃濉眹?guó)家級(jí)規(guī)劃教材，輔有國(guó)家級(jí)精品課程建設(shè)網(wǎng)站，是一部經(jīng)典的人工智能教材。

與此同時(shí)，筆者還為學(xué)生推薦了多本經(jīng)典的參考書，如清華大學(xué)出版社由拉塞爾等編著的《人工智能——?一種現(xiàn)代方法》（第3版）、科學(xué)出版社由史忠植編著的《高級(jí)人工智能》等，并圍繞各研究專題精心挑選了數(shù)篇經(jīng)典和最新的文獻(xiàn)，力求反映各相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀﹑發(fā)展趨勢(shì)以及存在的問題等，以供學(xué)生參考。

三﹑教學(xué)方法的改革

相比于本科生，研究生通常具有更強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、接受能力和求知欲，因而在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)避免傳統(tǒng)“填鴨式”的教學(xué)方法，要充分突出學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及自主學(xué)習(xí)的能力。為此，筆者結(jié)合該課程的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了如下探索。

1.多樣化的教學(xué)手段

“人工智能”課程的突出特點(diǎn)是涉及知識(shí)面廣、理論性與應(yīng)用性強(qiáng)、內(nèi)容抽象且學(xué)時(shí)數(shù)短，因此有必要充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的作用，提高教學(xué)效率。為此，筆者精心設(shè)計(jì)了整套多媒體教學(xué)課件，將較難的知識(shí)點(diǎn)以動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，如基于問題歸約法的漢諾塔問題求解過(guò)程、基于蟻群算法的旅行商問題求解過(guò)程等，均可以這種形式呈現(xiàn)。課堂教學(xué)中以課件為主，輔以少量的板書，充分利用了多媒體信息量大、直觀性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，改善了教學(xué)效果。除此以外，筆者也搜集了大量的視頻資料，如行人檢測(cè)與計(jì)數(shù)視頻、機(jī)器人地震現(xiàn)場(chǎng)搜救視頻等，當(dāng)講解相關(guān)專題時(shí)，作為應(yīng)用實(shí)例為學(xué)生播放，充分吸引了學(xué)生的注意力，提升了他們的學(xué)習(xí)興趣。

2.啟發(fā)式的課堂教學(xué)