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關(guān)鍵詞:人工智能;高職;技能培訓(xùn)
一、人工智能概述
人工智能(Anificail Intelligence)是指利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)與自動(dòng)化處理的技術(shù),讓計(jì)算機(jī)能夠模擬與擴(kuò)展某些人類特定智能的學(xué)科,最近幾年來(lái)發(fā)展非常迅猛,在智能接口,數(shù)據(jù)挖掘,主體系統(tǒng)等方面取得了豐碩的成果。智能接口技術(shù)是研究如何實(shí)現(xiàn)人類與機(jī)器的便利溝通,現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了文字,語(yǔ)音,自然語(yǔ)言理解等方面實(shí)用化的功能。數(shù)據(jù)挖掘則是如何從大量不完備的數(shù)據(jù)中自動(dòng)生成可應(yīng)用的知識(shí)的技術(shù),在大數(shù)據(jù)時(shí)代里將會(huì)有非常廣泛的應(yīng)用;主體系統(tǒng)則是指的讓計(jì)算機(jī)具備愿望,能力,選擇等心智狀態(tài)的實(shí)體,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自主性。從當(dāng)前的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,在未來(lái)的5~10年內(nèi),人工智能將會(huì)應(yīng)用在教育,醫(yī)療,管理,生產(chǎn)等絕大多數(shù)的社會(huì)領(lǐng)域中,將推動(dòng)社會(huì)的全面發(fā)展與進(jìn)步。在本文中,作者將以高職技能教育為切面,分析人工智能在該領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的前景,并提出建立一套基于人工智能的高等職業(yè)技術(shù)輔助教學(xué)系統(tǒng)的思路,方便進(jìn)行人工智能應(yīng)用的相關(guān)人士研究與借鑒。
二、人工智能在高職教育教學(xué)領(lǐng)域的典型應(yīng)用及其不足
將人工智能應(yīng)用到教育方面是很久以來(lái)的教育現(xiàn)代化的熱點(diǎn),從最近幾年來(lái)的人工智能在教育方面的應(yīng)用來(lái)看,主要有三種應(yīng)用的層面:一是智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(ICAI),它是將人工智能的技術(shù)引入至CAI系統(tǒng)中來(lái),實(shí)現(xiàn)更加智能化的教學(xué)支持,減輕教師的工作量。二是智能,即讓某些特定的課程與教學(xué)的內(nèi)容,由人工智能來(lái)取代教師進(jìn)行授課,即時(shí)答疑,提高教學(xué)的效率;三是智能數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)于課程相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù),應(yīng)用人工智能的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,提高數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)速度與交互功能,便于快速搜索與整理數(shù)據(jù)。但是對(duì)于高等職業(yè)技能教學(xué)來(lái)說(shuō),上述的三大應(yīng)用領(lǐng)域還有些不夠契合,主要體現(xiàn)在如下的方面:
(1)對(duì)于學(xué)習(xí)者的活動(dòng)流程的監(jiān)控與記錄能力不夠。傳統(tǒng)的CAI系統(tǒng),側(cè)重于對(duì)理論思維知識(shí)的輔助教學(xué),而對(duì)于學(xué)習(xí)者的身體活動(dòng)的記錄能力不佳,這樣無(wú)法即時(shí)準(zhǔn)確地保存技能學(xué)習(xí)過(guò)程中與身體活動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)。眾所周知,技能的教學(xué)是與學(xué)習(xí)者身體的活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的,行動(dòng)數(shù)據(jù)的獲取量不足就會(huì)導(dǎo)致無(wú)法對(duì)學(xué)習(xí)者的技能及其效果進(jìn)行評(píng)估與糾偏。
(2)與使用者的交互功能不佳。傳統(tǒng)的人工智能交互是文本與圖像,雖然簡(jiǎn)單直觀但形式單一,還無(wú)法通過(guò)生動(dòng)的語(yǔ)音和動(dòng)作與使用者進(jìn)行交互。這樣在教學(xué)輔助方面的效果不盡如人意。
(3)智能水平有待于提升。現(xiàn)代的人工智能輔助系統(tǒng),雖然已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)的排序、統(tǒng)計(jì)、匯總等簡(jiǎn)單的操作,但是離真正智能化的工作還有一定的差距。系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)學(xué)生操作的具體情況做出個(gè)性化的情況統(tǒng)計(jì)分析,提出個(gè)性化的建議。在即時(shí)交互方面也還有很大的提升空間。
三、高職技能輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路
針對(duì)上述教學(xué)人工智能應(yīng)用的不足,結(jié)合高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校的教學(xué)情況,特地提出一套人工智能輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路:
(1)使用高級(jí)的智能接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)行動(dòng)數(shù)據(jù)的采集。
智能接口是為建立和諧的人機(jī)交互環(huán)境,使得人與機(jī)器之間的交流像人與人之間的交流一樣自然和方便。學(xué)習(xí)者在進(jìn)行練習(xí)的過(guò)程中,無(wú)法像傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式一樣將數(shù)據(jù)錄入至計(jì)算機(jī)中,而是需要智能系統(tǒng)通過(guò)攝像頭,運(yùn)動(dòng)傳感器等等高級(jí)的智能接口技術(shù)來(lái)感知學(xué)習(xí)者的活動(dòng),對(duì)活動(dòng)進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì),并轉(zhuǎn)化為大數(shù)據(jù)存放至海量數(shù)據(jù)庫(kù)中。至于具體采用哪種智能接口技術(shù),需要根據(jù)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容而定。
(2)應(yīng)用專家系統(tǒng)對(duì)于學(xué)習(xí)者在技能操作中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。專家系統(tǒng)是目前人工智能領(lǐng)域最有實(shí)效的一個(gè)領(lǐng)域,它是利用人工智能的技術(shù)讓計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)特定領(lǐng)域內(nèi)的大量知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)。利用它來(lái)對(duì)技能學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘,從中提煉出具有個(gè)性化的知識(shí)體系,發(fā)現(xiàn)學(xué)生與老師都沒(méi)有發(fā)覺(jué)到的某些特殊的學(xué)習(xí)狀態(tài),能夠?yàn)檫M(jìn)一步的學(xué)習(xí)反饋?zhàn)龊贸浞值臏?zhǔn)備。這樣可以使得學(xué)習(xí)的針對(duì)性更強(qiáng),效率更高。
(3)使用智能檢索與生成技術(shù)對(duì)于分析結(jié)果進(jìn)行輸出與展示。通過(guò)使用人工智能的檢索系統(tǒng),可以快速地對(duì)分析的結(jié)果進(jìn)行展示,可以利用網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境,用生動(dòng)形象的方式將結(jié)果展現(xiàn)在學(xué)習(xí)者或教師面前,方便掌握學(xué)習(xí)的過(guò)程。
四、輔助教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用展望
通過(guò)應(yīng)用了上述的基于人工智能的輔助教學(xué)系統(tǒng),將對(duì)于高職院校的教學(xué)產(chǎn)生非常強(qiáng)大與積極的影響。首先,該系統(tǒng)可以將教師從重復(fù)機(jī)械的日常教學(xué)環(huán)境中解放出來(lái),不再通過(guò)傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn),考試,交流等方式獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),由系統(tǒng)監(jiān)控學(xué)習(xí)者在技能培訓(xùn)過(guò)程中的一舉一動(dòng),自動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的定性與定量的分析,積極地反饋給教師,從而使得教學(xué)更具備了明確的方向。其次,該系統(tǒng)也會(huì)增加技能教學(xué)的趣味性,將培訓(xùn)的活動(dòng)轉(zhuǎn)化為類似于電子競(jìng)技的效果,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中隨時(shí)可以觀察到自己的學(xué)習(xí)狀態(tài),以及與其他同學(xué)的差異,更能夠培養(yǎng)自學(xué)的能力。第三,該系統(tǒng)可以與現(xiàn)有的高職院校校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的對(duì)接,將全院校的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的智能加工與挖掘,可以更加方便高職院校的管理工作,也可以方便地?cái)U(kuò)展成為完備的高校智能管理系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn):
[1]邱月,人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中的應(yīng)用[J].福建電腦,2007(08).
自1956年人工智能概念在達(dá)特茅斯會(huì)議提出以來(lái), 人工智能的發(fā)展超出了人們的想象:1997年, IBM超級(jí)電腦深藍(lán)擊敗國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫;2016年, 由Google旗下的深度學(xué)習(xí)公司Deep Mind開(kāi)發(fā)的人工智能圍棋程序Alpha Go戰(zhàn)勝了世界圍棋冠軍李世石, 這件事轟動(dòng)了全世界[1]。隨后有關(guān)人工智能的熱點(diǎn)應(yīng)用不斷推出, 比如無(wú)人駕駛、智能醫(yī)生、語(yǔ)音與人臉識(shí)別等, 讓我們認(rèn)識(shí)到人工智能的應(yīng)用已與生活息息相關(guān)。在教育領(lǐng)域, 人工智能應(yīng)用也取得了重大突破, 比如2017年高考期間, 機(jī)器人艾達(dá)挑戰(zhàn)高考數(shù)學(xué), 10分鐘就答完, 獲得134分, 激發(fā)了教育領(lǐng)域?qū)θ斯ぶ悄艿木薮鬅崆? 同時(shí)也引發(fā)了人們對(duì)教育的憂慮與反思[2]。2017年7月國(guó)務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》, 提出人工智能產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力在2030年要達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。目前世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家先后從國(guó)家層面人工智能政策規(guī)劃, 將人工智能作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)變革和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新動(dòng)力[1]。
1 人工智能定義和發(fā)展階段
人工智能的英文是Artificial Intelligence, 簡(jiǎn)稱AI, 人工智能的內(nèi)容不斷豐富和發(fā)展, 至今還沒(méi)有統(tǒng)一的定義。比較權(quán)威的說(shuō)法認(rèn)為[3]:人工智能是關(guān)于人造物的智能行為, 主要包括知覺(jué)、推理、學(xué)習(xí)、交流和在復(fù)雜環(huán)境中的行為。人工智能的長(zhǎng)期目標(biāo)是發(fā)明出可以像人類一樣或能更好地完成以上行為的機(jī)器, 短期目標(biāo)是理解這種智能行為是否存在于機(jī)器、人類或其他動(dòng)物中, 所以它包含了科學(xué)和工程雙重目標(biāo)。根據(jù)其功能強(qiáng)弱, 人工智能分為三類, 即弱人工智能、強(qiáng)人工智能還有超級(jí)人工智能。人工智能的發(fā)展大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段, 第一階段是20世紀(jì)50~60年代, 提出人工智能的概念。主要以命題邏輯、謂詞邏輯等知識(shí)表達(dá)和啟發(fā)式搜索算法為代表;第二階段是20世紀(jì)70~80年代, 提出了專家系統(tǒng), 同時(shí)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法研究發(fā)展迅猛, 伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)計(jì)算硬件能力的逐步提高, 人工智能逐漸開(kāi)始突破;第三階段是自20世紀(jì)末以來(lái), 尤其是2006年開(kāi)始進(jìn)入了大數(shù)據(jù)和自主學(xué)習(xí)的認(rèn)知智能時(shí)代。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展, 人工智能的應(yīng)用場(chǎng)景也開(kāi)始增多, 特別是深度學(xué)習(xí)算法在語(yǔ)音和視覺(jué)識(shí)別上實(shí)現(xiàn)了巨大的突破[4,5]。人工智能的技術(shù)體系主要分為四個(gè)方面, 即機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、圖像識(shí)別以及人機(jī)交互等。當(dāng)今擊敗世界圍棋冠軍李世石的Alpha GO主要應(yīng)用了機(jī)器學(xué)習(xí)中的深度學(xué)習(xí)算法。
2 人工智能應(yīng)用狀況與反思
2017年, 阿里的無(wú)人超市落地杭州, 進(jìn)店、挑選商品、付款支付一氣呵成, 消費(fèi)者幾乎在完全自主的狀態(tài)下完成購(gòu)物。與此類似, 昆山富士康公司裁員6萬(wàn)名工人, 全用機(jī)器人代替。京東、淘寶引入的智能機(jī)器人替代了原來(lái)的倉(cāng)庫(kù)管理、人工客服等崗位。因此有學(xué)者悲觀地?cái)嘌?在人工智能時(shí)代, 因?yàn)楹芏嗦殬I(yè)崗位或技能將被智能機(jī)器人所代替, 職業(yè)院校畢業(yè)生很有可能面臨畢業(yè)就失業(yè)的窘境。筆者認(rèn)為, 我們不應(yīng)該重蹈歷史上英國(guó)制定的限制汽車推廣使用的《紅旗法案》的悲劇。正是這個(gè)在今天看來(lái)毫無(wú)道理的, 但卻持續(xù)了三十年的法案讓德國(guó)和美國(guó)的汽車工業(yè)完全趕上來(lái), 最終遠(yuǎn)超英國(guó)。人工智能應(yīng)用必將淘汰或替代很多現(xiàn)有就業(yè)崗位, 但同時(shí)又會(huì)創(chuàng)造新的就業(yè)崗位, 這是一個(gè)伴隨著產(chǎn)業(yè)智能升級(jí)的、長(zhǎng)期的艱難過(guò)程, 對(duì)于職業(yè)教育來(lái)說(shuō), 這既是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn), 也是一個(gè)難得的機(jī)遇。
3 人工智能時(shí)代職業(yè)教育的發(fā)展策略
為了更積極地適應(yīng)人工智能時(shí)代, 除了國(guó)家層面的統(tǒng)籌規(guī)劃、科學(xué)指導(dǎo)和政策、經(jīng)費(fèi)支持之外, 建議還要做好以下幾個(gè)方面的發(fā)展規(guī)劃。
3.1 解放思想, 更新理念與制度
中國(guó)工程院院士潘云鶴提出, 人工智能走向2.0階段的真正原因是世界正從原來(lái)由人類社會(huì)與物理空間構(gòu)成的二元空間, 向著由物理空間、人類社會(huì)與信息空間構(gòu)成的新三元空間演變[6]。因此, 職業(yè)教育在教學(xué)和管理過(guò)程中應(yīng)該加入人工智能等相關(guān)理念和技術(shù), 同時(shí)其辦學(xué)定位、人才培養(yǎng)方案、專業(yè)建設(shè)、課程內(nèi)容、考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面都需要做出相應(yīng)的改進(jìn)。比如當(dāng)前大多數(shù)職業(yè)院校非計(jì)算機(jī)類專業(yè)的課程安排中, 信息技術(shù)類課程課時(shí)偏少, 數(shù)據(jù)處理、編程類或人工智能課程幾乎沒(méi)有, 這樣的安排不利于提升學(xué)生的信息素養(yǎng), 必須做出相應(yīng)的調(diào)整, 同時(shí)適當(dāng)減少將來(lái)可被人工智能應(yīng)用替代的技能課程的課時(shí), 比如電算會(huì)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。
3.2 善用人工智能, 提升教學(xué)與管理
在人工智能背景下, 教師們現(xiàn)有的重復(fù)性工作和大量數(shù)據(jù)積淀的教學(xué)任務(wù), 比如批改作業(yè)或閱卷或課堂考勤都可能被人工智能取代, 因此, 教師能騰出更多的時(shí)間, 更充分地關(guān)注學(xué)生的個(gè)性差異, 從而為學(xué)習(xí)者提供更精確的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù), 教師也能夠及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和手段, 優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)方式, 補(bǔ)充教學(xué)資源, 減少備課重復(fù)性工作, 提升教學(xué)效率, 真正地做得因材施教, 同時(shí)學(xué)生們的學(xué)習(xí)方法和方式將不同程度地得到重構(gòu), 基于大數(shù)據(jù)的智能在線學(xué)習(xí)平臺(tái)大量出現(xiàn), 不同的學(xué)校、學(xué)科及專業(yè)課程不再封閉, 學(xué)習(xí)時(shí)時(shí)處處都可以進(jìn)行, 碎片化與個(gè)性化學(xué)習(xí)將日益普遍。教師能完整地跟蹤學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程, 比如學(xué)生上課是否睡覺(jué)、是否玩手機(jī)、是否在教室里與其他同學(xué)合作學(xué)習(xí)等, 都能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能解析, 有利于更有效、更全面地對(duì)學(xué)生進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)。大部分課程考試將全部自動(dòng)化, 考生資格審查利用人臉識(shí)別、監(jiān)考與閱卷都由智能機(jī)器來(lái)完成。上述人工智能給教學(xué)帶來(lái)的這些變化既需要網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施和相關(guān)軟件系統(tǒng)來(lái)支撐, 更需要職業(yè)教育的教師們繼續(xù)提升信息技能、深化和加強(qiáng)信息素養(yǎng)。
3.3 深化產(chǎn)教融合、優(yōu)化實(shí)訓(xùn)筑牢就業(yè)
在人工智能時(shí)代, 職業(yè)院校應(yīng)與相關(guān)行業(yè)統(tǒng)籌發(fā)展, 深化產(chǎn)教融合, 拓寬企業(yè)參與的途徑, 深化引企入教改革, 支持引導(dǎo)企業(yè)深度參與職業(yè)院校的教育教學(xué)改革, 多種方式參與學(xué)校專業(yè)規(guī)劃、教材開(kāi)發(fā)、教學(xué)設(shè)計(jì)、課程設(shè)置、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn), 促進(jìn)企業(yè)需求融入人才培養(yǎng)環(huán)節(jié);鼓勵(lì)以引企駐校、引校進(jìn)企、校企一體等方式吸引優(yōu)勢(shì)企業(yè)與學(xué)校共建共享生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地;全面推行現(xiàn)代學(xué)徒制和企業(yè)新型學(xué)徒制, 推動(dòng)學(xué)校就業(yè)與企業(yè)招工無(wú)縫銜接。比如職業(yè)教育將出現(xiàn)新師徒制, 行業(yè)領(lǐng)域的行家里手將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以VR或者AR技術(shù)言傳身教的方式, 帶領(lǐng)規(guī)模龐大的徒弟用碎片時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)踐。
3.4 完善終身學(xué)習(xí)的職業(yè)教育體系
隨著人工智能應(yīng)用的深入推廣, 職業(yè)院校培養(yǎng)的技能型人才所掌握的技能如果不及時(shí)進(jìn)行充電升級(jí), 中低端的重復(fù)性強(qiáng)的工作將面臨被智能機(jī)器人不同程度進(jìn)行替代的危險(xiǎn)。所以對(duì)于不少技能崗位, 守著一門技術(shù)吃一輩子老本的時(shí)代將一去不復(fù)返。因此, 職業(yè)教育要繼續(xù)完善終身教育體系, 為職業(yè)教育學(xué)生的充電升級(jí)鋪就一條縱深的通道。
3.5 人文教育為道, 智能教育為用
在人工智能的幫助下, 簡(jiǎn)單重復(fù)性的工作將被機(jī)器替代, 人們將從重復(fù)繁瑣的事務(wù)中解脫出來(lái), 轉(zhuǎn)去從事更具有創(chuàng)造性、創(chuàng)新性或者更具有情感類的工作, 這些工作需要人與人之間的合作與溝通, 因此, 職業(yè)教育更需要注重學(xué)生思想道德水平、人文綜合素質(zhì)的培養(yǎng), 這是做人之道, 在此基礎(chǔ)之上激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造力, 促進(jìn)跨界思維的形成, 更好地掌握人工智能時(shí)代的相關(guān)職業(yè)崗位知識(shí)和相應(yīng)的智能技能。著名理論物理學(xué)家霍金曾說(shuō):完全人工智能的研發(fā)可能意味著人類的末日。Tesla汽車和Space X公司創(chuàng)始人馬斯克說(shuō):我們必須非常小心人工智能。如果必須預(yù)測(cè)我們面臨的最大現(xiàn)實(shí)威脅, 恐怕就是人工智能了[7]。一群沒(méi)有良好道德水平的, 但掌握了智能技術(shù)或設(shè)備的人們是危險(xiǎn)的, 所以職業(yè)教育應(yīng)該從學(xué)生入學(xué)起就開(kāi)始, 不斷提升學(xué)生的思想道德水平, 熱愛(ài)社會(huì)、熱愛(ài)生活、樂(lè)于助人、與人為善。只有這樣, 人工智能應(yīng)用才能更好地服務(wù)人們、造福社會(huì)。
4 結(jié)論
人工智能正在快速又深刻地改變我們的教學(xué)、生活和工作方式, 也對(duì)職業(yè)教育提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn), 同時(shí)也是一個(gè)巨大的機(jī)遇。職業(yè)教育在面對(duì)人工智能時(shí)代的變革時(shí), 須要從國(guó)家政策、理念與制度、教學(xué)管理、產(chǎn)教融合、終身學(xué)習(xí)等方面做好應(yīng)對(duì), 切實(shí)地把握人文教育之道對(duì)智能教育之用的統(tǒng)領(lǐng)原則, 培養(yǎng)能很好地掌控人工智能技術(shù)和應(yīng)用的人才。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:人工智能;網(wǎng)絡(luò)教育;應(yīng)用;前景
中圖分類號(hào):TP18
“人工智能”一詞最早是在20世紀(jì)50年代末期在Dartmouth學(xué)會(huì)上提出的。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支學(xué)科,但又同時(shí)包含了很多領(lǐng)域的不同學(xué)科,例如生物信息學(xué)、機(jī)械理論學(xué)、數(shù)理推論、語(yǔ)言文化等,它的研究領(lǐng)域非常的廣泛,包括機(jī)器翻譯研究、智能控制研究、專家系統(tǒng)學(xué)、機(jī)器人研究、語(yǔ)言和圖像理解研究、遺傳編程研究、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)研究、航天科學(xué)與應(yīng)用、龐大的信息處理、儲(chǔ)存、管理研究。此后,越來(lái)越多的科研人員開(kāi)始了對(duì)人工智能技術(shù)的研究。國(guó)際上比較先進(jìn)的研究機(jī)構(gòu)有麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、賓夕法尼亞大學(xué)、耶魯大學(xué)、德國(guó)人工智能研究中心、索尼公司等,中國(guó)的先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)主要有清華大學(xué)、北京紫光優(yōu)藍(lán)機(jī)器人技術(shù)有限公司、中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究院、北京大學(xué)、南京理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京郵電大學(xué)等幾十家機(jī)構(gòu)。
目前,將人工智能應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)教育中是很多研究者關(guān)注的熱點(diǎn),在近些年的研究中取得了很大的進(jìn)步,取得了一些先進(jìn)的成果,但是在研究中也遇到了一些問(wèn)題,需要研究人員進(jìn)行解決并創(chuàng)新。本文首先介紹了網(wǎng)絡(luò)教育的現(xiàn)狀,探討了人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用,通過(guò)研究提出了做好人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的有效措施,最后對(duì)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的發(fā)展前景進(jìn)行展望。
1 網(wǎng)絡(luò)教育的現(xiàn)狀
隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)教育的觀念以及接受教育的方式發(fā)生了巨大的改變,“網(wǎng)絡(luò)教育文化”日趨成熟。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給傳統(tǒng)的教育模式帶來(lái)新的挑戰(zhàn),它除了將傳統(tǒng)教育模式的一些顯著不足進(jìn)行了改變以外,同時(shí)使教學(xué)更富有吸引力和生氣,吸引更多的人愿意到Internet教學(xué)中來(lái)學(xué)習(xí)自己想要的知識(shí),他們可以不受時(shí)間、空間、身份的限制,到這個(gè)虛擬的課堂來(lái)進(jìn)行“充電”。但在當(dāng)前,網(wǎng)絡(luò)教育還在初級(jí)的發(fā)展階段,在實(shí)際的推廣和應(yīng)用中還存在著一些問(wèn)題:
(1)在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育的過(guò)程中,支持學(xué)習(xí)的服務(wù)系統(tǒng)沒(méi)有很好的滿足學(xué)習(xí)者的要求,引導(dǎo)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的手段和給學(xué)習(xí)者答疑的方法都比較落后,服務(wù)的方式受到一些客觀因素的限制;
(2)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很的問(wèn)題存在,例如空間的分散性差,時(shí)間的流動(dòng)性和自主性差,除此之外,便攜性也比較差等;
(3)目前,雖然網(wǎng)絡(luò)教育中進(jìn)行的考試具有開(kāi)放性,但是考試的公平公正性、考試類型的科學(xué)性、出題的權(quán)威性都很難保證;
(4)目前來(lái)看,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身具有了信息查詢能力,但這種查詢的能力是很有限的。
2 人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用
2.1 智能決策支持系統(tǒng)
智能決策支持系統(tǒng)是在1980年左右由美國(guó)的研究大師波恩切克提出來(lái)的,是決策支持系統(tǒng)與人工智能技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。目前,由于智能決策支持系統(tǒng)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,在網(wǎng)絡(luò)教育的應(yīng)用和研究方面表現(xiàn)出很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿?。例如,智能決策支持系統(tǒng)在數(shù)字和移動(dòng)圖書館中的得到了廣泛的應(yīng)用,該系統(tǒng)能夠?yàn)閿?shù)字圖書館的管理人員提供決策和管理所需的數(shù)據(jù)、信息,幫助他們明確決策和管理的目標(biāo),通過(guò)建立決策模型并加以修改或完善,為數(shù)字圖書館正確、有效的管理和決策提供必要的支持。
2.2 智能教學(xué)系統(tǒng)
智能教學(xué)系統(tǒng)是在1970年以后迅速發(fā)展起來(lái)的,可以為學(xué)習(xí)者提供一種智能的授課環(huán)境,它將計(jì)算機(jī)的模擬功能來(lái)體現(xiàn)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,使用人工智能技術(shù)和多媒體技術(shù)等先進(jìn)的教學(xué)手段,共同形成一個(gè)交互式的開(kāi)放的教學(xué)系統(tǒng),在這個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中,學(xué)生可以主動(dòng)的獲取學(xué)習(xí)知識(shí),系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的個(gè)人情況來(lái)進(jìn)行合理和科學(xué)的教學(xué),以達(dá)到最佳的、理想的教學(xué)效果。
2.3 智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)
支持服務(wù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)的重要構(gòu)成要素。建立和維持一個(gè)高效靈活、強(qiáng)有力的支持服務(wù)子系統(tǒng)是有效地開(kāi)發(fā)、管理和實(shí)施計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育項(xiàng)目的保證。智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)可以創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)習(xí)者方便快捷地調(diào)用各種資源,以獲得學(xué)習(xí)的成功。
2.4 智能硬件網(wǎng)絡(luò)
智能網(wǎng)是20世紀(jì)80年代初期興起的研究課題。隨著網(wǎng)絡(luò)的日益普及,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí),不僅要求多媒體綜合化的信息處理能力,而且要求網(wǎng)絡(luò)能夠提供高級(jí)信息處理能力。就目前的狀況而言,對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)教育網(wǎng)絡(luò)賦予其一定的“智能”,從硬件性能本身加以提升是一種不乏遠(yuǎn)見(jiàn)的選擇。
3 做好人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的有效措施
3.1 加大資金的支持
對(duì)于做好人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用工作,絕對(duì)離不開(kāi)資金的支持,因此各級(jí)政府部門應(yīng)該做好相關(guān)的預(yù)算,落實(shí)好國(guó)家對(duì)于支持人工智能技術(shù)的相關(guān)政策,對(duì)于在人工智能技術(shù)發(fā)展中做出突出貢獻(xiàn)的企業(yè)和科研單位要給予一定的資金支持,支持這些企業(yè)、科研單位的研究工作,促進(jìn)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中更好的發(fā)展和應(yīng)用。
3.2 加快人員培訓(xùn)工作,建立技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)
人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用工作具有技術(shù)性、專業(yè)性強(qiáng)等很多特征,因此,必須培養(yǎng)一批高素質(zhì)的人工智能專業(yè)人才,同時(shí)還要對(duì)這些人員進(jìn)行全面的業(yè)務(wù)培訓(xùn),使得這些人員既要懂管理,又要精通人工智能的專業(yè)知識(shí),通過(guò)全面的業(yè)務(wù)培訓(xùn)和人才引進(jìn),建立人工智能的技術(shù)研究團(tuán)隊(duì),使得這些人的才能得到很好的發(fā)揮,在人工智能方面有所創(chuàng)新,保證人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中得到更好的應(yīng)用。
3.3 加強(qiáng)和先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)的合作
在人工智能技術(shù)研究方面,美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家都走在世界的前列,而我國(guó)的人工智能技術(shù)研究的能力較低,與上述發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定的差距。因此,如何縮小這種差距,實(shí)現(xiàn)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中更好的應(yīng)用,就需要我們的研究人員加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí),和這些國(guó)家的先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效的溝通和聯(lián)系,借鑒其先進(jìn)的研究經(jīng)驗(yàn),根據(jù)自己的實(shí)際需要,進(jìn)行一些實(shí)際的合作。
4 結(jié)束語(yǔ)
由于人工智能技術(shù)本身存在著巨大的優(yōu)勢(shì),人工智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也會(huì)不斷地進(jìn)行發(fā)展而趨于成熟,這將極大地改善并且優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教育的學(xué)習(xí)環(huán)境,全面提升網(wǎng)絡(luò)教育的整體教學(xué)質(zhì)量,并有望增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教育的全面開(kāi)放性。為了做好人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用,需要加大資金的支持,加快人員培訓(xùn)工作,建立技術(shù)研究團(tuán)隊(duì),加強(qiáng)和先進(jìn)研究機(jī)構(gòu)的合作,使網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的支持服務(wù)更加人性化和擬人化,更加體現(xiàn)以人為本的關(guān)懷精神。
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[關(guān)鍵詞]人工智能 信息技術(shù) 智能教育
人工智能是多種學(xué)科相互滲透而發(fā)展起來(lái)的交叉性學(xué)科,其涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、數(shù)學(xué)、哲學(xué)和認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、控制論、不定性論、神經(jīng)生理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等多種學(xué)科。隨著科技的飛速發(fā)展和人工智能技術(shù)應(yīng)用的不斷擴(kuò)延,其涉及的學(xué)科領(lǐng)域?qū)⒂鷣?lái)愈多,它已和人們的學(xué)習(xí)、生活息息相關(guān),時(shí)代和社會(huì)需要此方面的大量人才。在高中信息技術(shù)課中開(kāi)設(shè)人工智能初步模塊是十分必要的,本文擬從其發(fā)展現(xiàn)狀、存在問(wèn)題等幾個(gè)方面對(duì)我國(guó)高中信息課程中人工智能教育做一下探討。
一、高中開(kāi)設(shè)人工智能課程的意義
(1)人工智能定義
人工智能(AI,Artificial Intelligence)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,己成為一門具有廣泛應(yīng)用的交叉學(xué)科和前沿學(xué)科。它研究如何用計(jì)算機(jī)模擬人腦所從事的推理、證明、識(shí)別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、規(guī)劃以及問(wèn)題求解等思維活動(dòng),來(lái)解決人類專家才能解決的復(fù)雜問(wèn)題,例如咨詢、探測(cè)、診斷、策劃等。
(2)開(kāi)設(shè)人工智能課程的意義
現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個(gè)層次:結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,是能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問(wèn)題;非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題難以用確定的形式來(lái)描述,主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)求解;半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題則介于上述兩者之間。
將人工智能課程引入到我國(guó)現(xiàn)行的教育中,可以讓學(xué)生在了解人工智能基本語(yǔ)言特征、理解智能化問(wèn)題求解的基本策略過(guò)程中,體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)的同時(shí)獲得對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題解決過(guò)程的了解,從而使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題方法的多樣性,培養(yǎng)學(xué)生的多種思維方式,更好的解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
二、高中人工智能教育現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
目前,該學(xué)科的教育正處于摸索階段,由于中學(xué)信息技術(shù)師資水平、學(xué)校硬軟件設(shè)備等條件的制約,我國(guó)尚未在中學(xué)專門開(kāi)設(shè)獨(dú)立的人工智能類課程,Internet上與人工智能教育相關(guān)的中文信息資源也十分貧乏,在教學(xué)環(huán)境上大致存在以下問(wèn)題:
(一)教學(xué)條件參差不齊
開(kāi)設(shè)好人工智能課程,就要求安排更多的實(shí)踐課程和活動(dòng)來(lái)增強(qiáng)課程的趣味性,讓廣大師生切實(shí)體會(huì)到人工智能對(duì)我們生活的影響。這些活動(dòng)大部分要求上機(jī)操作或利用網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)學(xué)習(xí)交流,這就對(duì)教學(xué)條件提出了較高的要求,尤其是一些偏遠(yuǎn)農(nóng)村、條件相對(duì)落后的中學(xué)在開(kāi)設(shè)人工智能課程上存在很大困難。
(1)對(duì)硬件性能的要求
人工智能課程中有較多的實(shí)踐課程需要老師和學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源,使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作。這就需要學(xué)校配備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)機(jī)房,若其性能較差,會(huì)延長(zhǎng)學(xué)生在線進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的時(shí)間,一旦遇到網(wǎng)絡(luò)堵塞,可能連網(wǎng)頁(yè)都打不開(kāi),這不僅浪費(fèi)了僅有的上課時(shí)間,而且大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(2)對(duì)軟件性能的要求
為了降低成本,學(xué)??梢岳没ヂ?lián)網(wǎng)上提供的免費(fèi)下載軟件和免費(fèi)在線教學(xué)網(wǎng)站等進(jìn)行實(shí)踐教學(xué),可大大減少自研開(kāi)發(fā)軟件和軟件維護(hù)的費(fèi)用。但一旦遇到網(wǎng)絡(luò)不通、網(wǎng)絡(luò)擁擠或在線網(wǎng)站停止服務(wù)等情況,將無(wú)法使用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行教學(xué),可見(jiàn),軟件的依賴性較強(qiáng)也存在很大的問(wèn)題。
(二)對(duì)人工智能科學(xué)的認(rèn)識(shí)不足
(1)學(xué)生的認(rèn)識(shí)誤區(qū)
提及人工智能,給大多數(shù)學(xué)生的感覺(jué)是一門神秘、遙不可及的科學(xué)。很多學(xué)生認(rèn)為人工智能技術(shù)是很高深的科學(xué),離我們現(xiàn)實(shí)生活有一定距離,研究和接觸這門科學(xué)是少數(shù)科學(xué)家的事情,從而對(duì)該科學(xué)的關(guān)注程度不高。其實(shí),人工智能學(xué)科是一門漸漸成長(zhǎng)的科學(xué),它將應(yīng)用在我們生活的方方面面。我們應(yīng)在教學(xué)中讓學(xué)生多去體驗(yàn)人工智能的魅力所在,吸引更多對(duì)該學(xué)科感興趣的人去研究和使用它。
(2)教師對(duì)人工智能學(xué)科開(kāi)設(shè)存在偏見(jiàn)
一些從事該學(xué)科教學(xué)的教師沒(méi)有接觸過(guò)人工智能方面的知識(shí),在接觸過(guò)后被其中深?yuàn)W難理解的知識(shí)所嚇倒,認(rèn)為即使開(kāi)設(shè)了這門課程也不易被同學(xué)們所接受;而一些在大學(xué)接觸過(guò)人工智能課程的教師則認(rèn)為,其理論枯燥乏味,知識(shí)內(nèi)容艱深,不適合放在高中開(kāi)設(shè)。
(三)一線教師經(jīng)驗(yàn)不足
在我國(guó)大學(xué)教育中,開(kāi)展人工智能專業(yè)課程的大學(xué)為數(shù)不多,師范類院校更是少之又少。從事人工智能領(lǐng)域的專業(yè)人才輸出少,所以,缺乏具備一定知識(shí)結(jié)構(gòu)、有專業(yè)素養(yǎng)的教師來(lái)?yè)?dān)任高中信息技術(shù)課中人工智能課程的教育工作。絕大多數(shù)的一線教師并沒(méi)有接受過(guò)人工智能課程的專業(yè)培訓(xùn),在授課內(nèi)容上的著重點(diǎn)掌握不好,教學(xué)目標(biāo)不夠明確;在授課形式上也沒(méi)有前人的經(jīng)驗(yàn)可尋,這就給一線教師帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。
三、解決上述問(wèn)題的幾點(diǎn)建議
(一)加強(qiáng)軟、硬件建設(shè)
在學(xué)校條件允許的條件下,應(yīng)加大硬件設(shè)施的投入,改善網(wǎng)絡(luò)傳遞信息的效率,同時(shí)加強(qiáng)軟件資源建設(shè)。鼓勵(lì)師生上網(wǎng)搜索更多適合AI教學(xué)的網(wǎng)站,教師應(yīng)整理出和AI相關(guān)的趣味小故事、電影、光盤等和教材相關(guān)的素材,以便更好的配合硬件教學(xué)。
(二)端正認(rèn)識(shí),增強(qiáng)支持
作為教師要樹(shù)立對(duì)高中人工智能選修課程的正確認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)課標(biāo)中規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容的深入了解和學(xué)習(xí),克服對(duì)人工智能的神秘感或恐懼感,理性而客觀的看待人工智能技術(shù)及其應(yīng)用,明確在高中開(kāi)設(shè)該課程的目的。同時(shí),教師也不能因?yàn)樵撜n程的“選修”性質(zhì),從而輕視該課程的作用。
作為學(xué)生不應(yīng)該僅僅看見(jiàn)這門課程的娛樂(lè)趣味性,應(yīng)把一些重要的技術(shù)理論知識(shí)重視起來(lái),不能過(guò)分的放松自己而偏離了我們的教學(xué)目標(biāo)。家長(zhǎng)也應(yīng)該支持和贊同學(xué)生選擇該課程,不能應(yīng)認(rèn)識(shí)不到這門課程的作用、怕耽誤學(xué)生主干課的學(xué)習(xí)而反對(duì)學(xué)生積極參與。
校方領(lǐng)導(dǎo)也不應(yīng)條件限制就輕易放棄這門課程的開(kāi)設(shè),應(yīng)給予積極的配合。社會(huì)各界也應(yīng)加強(qiáng)輿論與正確引導(dǎo),讓更多的人們認(rèn)識(shí)人工智能并予以肯定。
總之,人工智能是一門逐漸成長(zhǎng)的科學(xué),開(kāi)設(shè)好該課程需要廣大教育工作者和校方領(lǐng)導(dǎo)不斷努力,互相交流,共同克服困難。
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關(guān)鍵詞:人工智能;教學(xué)改革;教學(xué)方法
引言
人工智能(ArtificialIntelligence)是一門研究和模擬人類智能的跨領(lǐng)域?qū)W科,是模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的一門新技術(shù)。由于信息環(huán)境巨變與社會(huì)新需求的爆發(fā),人工智能技術(shù)的日趨成熟。隨著AI3.0時(shí)代的到來(lái),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(lái)說(shuō),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(lái),對(duì)其未來(lái)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(kāi)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(guò)概率統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)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(wèn)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(jiàn),針對(duì)管理類人才的人工智能課程教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行探討,以期對(duì)中國(guó)高校人工智能課程教學(xué)改革研究提供幫助與借鑒。
1、教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)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(guò)程中存在幾個(gè)較為突出的問(wèn)題。(1)課堂教學(xué)氛圍枯燥目前,中國(guó)大多數(shù)大學(xué)仍采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式,在教學(xué)過(guò)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(lái)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(wú)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(wú)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(kù)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(guò)多的問(wèn)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(jué)、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(lái)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(lái)說(shuō),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(guò)程中常常涉及到很多從未接觸過(guò)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(wú)法跟上和理解,教師也無(wú)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(wèn)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(wèn)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(guò)程中存在的問(wèn)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(guò)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(wèn)題、分析和解決問(wèn)題等綜合能力的行之有效的教學(xué)方法。啟發(fā)式案例教學(xué)以自主、合作、探究為主要特征,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,并緊密結(jié)合人工智能領(lǐng)域的相關(guān)理論與方法,有效理解知識(shí)要點(diǎn)及其關(guān)聯(lián)性,適用于管理類專業(yè)學(xué)生的教學(xué)。具體而言,高?;谄鋯?wèn)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(kù),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(guò)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(guò)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(guò)綜合案例的設(shè)計(jì),啟發(fā)學(xué)生全方位地探索問(wèn)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(guò)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(kāi)展針對(duì)性的教學(xué)?;?dòng)則是在研討的基礎(chǔ)上,通過(guò)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(guò)程中來(lái)。在人工智能課程教學(xué)過(guò)程中,教師通過(guò)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(lái),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(lái)的戰(zhàn)略性技術(shù),人才需求量極大,對(duì)教師的教學(xué)水平也提出了更高要求,因此,進(jìn)行有效激勵(lì)極為重要。在學(xué)生激勵(lì)方面,可以舉辦各類人工智能競(jìng)賽項(xiàng)目,設(shè)置相應(yīng)項(xiàng)目獎(jiǎng)學(xué)金,吸引學(xué)生參與實(shí)踐,調(diào)動(dòng)學(xué)生做研究、發(fā)論文的積極性。例如,教育部主辦的中國(guó)研究生人工智能創(chuàng)新大賽,圍繞新一代人工智能創(chuàng)新主題,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力,為人工智能領(lǐng)域健康發(fā)展提供人才支撐。高校也可以借鑒這種模式,在各學(xué)院乃至全校開(kāi)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(lái),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(guò)程中把參加學(xué)生課程制定、課堂與課外作業(yè)、課程項(xiàng)目和論文指導(dǎo)等看作教學(xué)任務(wù)的一部分,鼓勵(lì)教師積極參與這些活動(dòng)。(4)學(xué)科滲透式教學(xué)人工智能學(xué)科知識(shí)融合程度較高,學(xué)科交叉性強(qiáng)?;谌斯ぶ悄艿膶W(xué)科交叉性特點(diǎn),增強(qiáng)管理類人才對(duì)學(xué)科應(yīng)用的領(lǐng)悟,可以采取開(kāi)展學(xué)科滲透式教學(xué)的方法。從2015年起,國(guó)務(wù)院和教育部先后印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)教育》、《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》等文件,“互聯(lián)網(wǎng)+”、“智能+”已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域,人類進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代,社會(huì)需求“技術(shù)+管理”的高端復(fù)合人才。例如,基于工業(yè)4.0和強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略,人工智能技術(shù)在智能制造的應(yīng)用極為廣泛。上海理工大學(xué)非常重視少數(shù)民族預(yù)科班的教育質(zhì)量。為增強(qiáng)少數(shù)民族管理類人才對(duì)該領(lǐng)域應(yīng)用的認(rèn)識(shí),我們請(qǐng)機(jī)械工程、能源動(dòng)力領(lǐng)域的相關(guān)專家以授課或講座的形式,進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)的講解,使學(xué)生理解更為透徹。此外,在教學(xué)實(shí)踐過(guò)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(jiàn)解,相互交流、滲透和學(xué)習(xí),從而推動(dòng)人工智能課程教學(xué)的改進(jìn)。
2.2教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
世界一流大學(xué)在人工智能課程內(nèi)容設(shè)置根據(jù)不同國(guó)家的教育體系設(shè)置,肯定會(huì)有不同,但頗有共通之處。本文借鑒世界頂尖大學(xué)經(jīng)驗(yàn),針對(duì)管理類專業(yè)人工智能課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究,結(jié)合中國(guó)教育體系設(shè)置,認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。(1)核心內(nèi)容設(shè)置為避免學(xué)生因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)過(guò)多而出現(xiàn)雜而不精的問(wèn)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(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸、存儲(chǔ)和處理,通過(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)程等,才能將數(shù)學(xué)語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為程序語(yǔ)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(kāi)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(yǔ)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(kāi)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(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)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(kāi)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(guò)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;機(jī)器學(xué)習(xí);教育應(yīng)用
一、前言
當(dāng)前的人工智能雖然還不夠完善但其在人類的發(fā)展進(jìn)程中起到了巨大的作用。因?yàn)槠渚哂辛顺瑥?qiáng)的學(xué)習(xí)和分析的能力,在個(gè)人以及人工智能較量的過(guò)程中人工智能一直都是處在領(lǐng)先的地位,為此可以利用到人工智能來(lái)促進(jìn)到人類社會(huì)的快速發(fā)展。
二、相關(guān)概念闡述
人工智能又稱AI,是模擬物種智能應(yīng)用的技術(shù)實(shí)現(xiàn)和科學(xué)。機(jī)器智能的科研市場(chǎng)領(lǐng)域包括各種圖像和語(yǔ)言結(jié)構(gòu)的快速識(shí)別,以及使用語(yǔ)言直接處理和服務(wù)機(jī)器人。它不僅相當(dāng)于人類行為的智能,還可以系統(tǒng)地模擬物種的思維,并將在幾年內(nèi)超越歷史上的物種。在未來(lái),機(jī)器人不斷學(xué)習(xí),以使仿人機(jī)器人模仿人類的學(xué)習(xí)方式,在這一過(guò)程,獲得新的各種知識(shí),智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)過(guò)程更快,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海量綜合數(shù)據(jù)的深入分析。此外,人工智能機(jī)器人不僅可以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果,而且具有獨(dú)特且更快的信號(hào)傳輸速率。許多科學(xué)家有能力超越人類自身。在深入思考核心問(wèn)題時(shí),實(shí)際上,很多人因?yàn)闄C(jī)器人是人類設(shè)計(jì)的,所以不可能超越人類的歷史,但是人工智能機(jī)器人可能具有集成的學(xué)習(xí)功能,因此這種可能性將變得非常大。人工智能機(jī)器人具有繼續(xù)學(xué)習(xí)技術(shù)的能力,沒(méi)有人能夠預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)后的整體智能水平。
三、人工智能視域下機(jī)器人學(xué)習(xí)的適切性
在當(dāng)前的文化和教育生活環(huán)境中,由于智能教育的興起,大數(shù)據(jù)情境系統(tǒng)功能可以為學(xué)生綜合分析和選擇各種類型的信息,從而重用具有潛在影響的知識(shí)可以促進(jìn)智能教育的發(fā)展。智能機(jī)器人繼續(xù)學(xué)習(xí),但借助計(jì)算機(jī)來(lái)分析綜合數(shù)據(jù),例如,以完全掌握規(guī)則并進(jìn)行非常有效的分析和預(yù)測(cè)。可以看出,機(jī)器人正為人類智能教育而學(xué)習(xí)更有益。在教育中,信息化的進(jìn)程在今天的時(shí)代,智能教育無(wú)疑已經(jīng)成為吸引學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要因素。將學(xué)習(xí)與先進(jìn)技術(shù)核心技術(shù)結(jié)合起來(lái)的方法有很多。人工智能機(jī)器人必然會(huì)給文化教育生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)幫助。向人工智能機(jī)器人學(xué)習(xí)的方式很多,學(xué)校教師可以提高和教育的整體質(zhì)量和效率,學(xué)生也可以贏得符合自身市場(chǎng)需求的學(xué)習(xí)服務(wù),這有助于減輕學(xué)生和家長(zhǎng)的負(fù)擔(dān)。
四、人工智能視域下機(jī)器人學(xué)習(xí)的應(yīng)用創(chuàng)新研究
從人工智能技術(shù)的角度來(lái)看,智能機(jī)器人學(xué)習(xí)是目前世界上最先進(jìn)的技術(shù)。大數(shù)據(jù)在教育相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用具有很好的業(yè)務(wù)前景。人工智能機(jī)器人持續(xù)學(xué)習(xí)的應(yīng)用可以幫助一些學(xué)生實(shí)現(xiàn)相關(guān)知識(shí)與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。
(一)機(jī)器人學(xué)習(xí)與教育之間的融合僅從當(dāng)前的現(xiàn)象來(lái)看,大多數(shù)教師不了解核心技術(shù),而了解該技術(shù)的人也不了解教育,這很容易導(dǎo)致無(wú)法在教育與核心之間形成良好的關(guān)系。因?yàn)榧夹g(shù)研發(fā)人員不了解教育,所以不能從教育的多個(gè)角度審視開(kāi)發(fā)過(guò)程,優(yōu)秀的教師也不能從技術(shù)角度回應(yīng)數(shù)據(jù)的全面發(fā)展。在人工智能開(kāi)發(fā)領(lǐng)域,機(jī)器人應(yīng)該深入地整合到學(xué)習(xí)和教育中。組織技術(shù)實(shí)施和教育核心領(lǐng)域的相關(guān)人員進(jìn)行直接溝通和交流,使人工智能機(jī)器人在學(xué)習(xí)和應(yīng)用過(guò)程中能夠更充分地認(rèn)識(shí)到技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)人員的過(guò)程。
(二)機(jī)器人學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)場(chǎng)景方面的應(yīng)用人工智能在學(xué)校教育領(lǐng)域的應(yīng)用,因其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)而呈現(xiàn)出明顯的趨勢(shì)。然而,隨著學(xué)校教育核心領(lǐng)域的許多專業(yè)學(xué)科的介入,對(duì)學(xué)習(xí)人工智能機(jī)器人的要求將越來(lái)越高。當(dāng)你開(kāi)始學(xué)習(xí)同一個(gè)主題時(shí),需要在同一個(gè)應(yīng)用程序中逐步建立不同的場(chǎng)景。這對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)更難在未來(lái)繼續(xù)學(xué)習(xí),但也是最值得創(chuàng)新的。仿人機(jī)器人普遍對(duì)大量綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,分析每個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容主題的特點(diǎn)和各部分學(xué)生的特點(diǎn),并采取相應(yīng)的更有針對(duì)性的基本教學(xué)方法,提高同學(xué)教育的速度和效率。
(三)機(jī)器人學(xué)習(xí)對(duì)于智慧環(huán)境創(chuàng)新方面的應(yīng)用首先,由于文化教育市場(chǎng)中的數(shù)據(jù)種類繁多且缺乏正常秩序,這也增加了在大型集成數(shù)據(jù)系統(tǒng)中分析和處理文化和教育數(shù)據(jù)的難度。其次,在隨后的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,隨著時(shí)間的推移會(huì)遇到數(shù)據(jù)隱私問(wèn)題,如何保護(hù)數(shù)據(jù)隱私是另一個(gè)需要注意的關(guān)鍵問(wèn)題。因此,在教育的相關(guān)領(lǐng)域,大綜合數(shù)據(jù)的后續(xù)處理以改善文化教育和質(zhì)量,并確保在教育中最終數(shù)據(jù)的合理使用,必須在許多方面進(jìn)行協(xié)調(diào)與合作,從而促進(jìn)共享的合法性。最后,必須有效地確保可以長(zhǎng)期保持教育中的數(shù)據(jù)情況并實(shí)現(xiàn)流程標(biāo)準(zhǔn)化。有可能實(shí)現(xiàn)最終數(shù)據(jù)的統(tǒng)一,這將大大降低全面數(shù)據(jù)交換的總體成本,并努力實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成。數(shù)據(jù)的最終數(shù)據(jù)主要是由于目標(biāo)學(xué)生的地區(qū)差異,以滿足同一學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的不同需求。
關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;智能科學(xué);精品課程群;人才培養(yǎng)
智能科學(xué)精品課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期堅(jiān)持“嚴(yán)肅對(duì)待教育工作、嚴(yán)格要求學(xué)生、嚴(yán)密組織教學(xué)過(guò)程”的先進(jìn)教育理念,履行“嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)改革是教育發(fā)展的動(dòng)力”的指導(dǎo)思想[1]。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)圍繞“人工智能”和“智能控制”國(guó)家精品課程、“人工智能”國(guó)家級(jí)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程、“人工智能PK人類智能”國(guó)家級(jí)精品視頻公開(kāi)課、“智能控制”國(guó)家級(jí)精品資源共享課程、“智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)”(國(guó)家級(jí))、“人工智能網(wǎng)絡(luò)課程”教育部國(guó)家新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)工程以及“智能控制”、“人工智能”、“機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)”和“智能系統(tǒng)原理與應(yīng)用”等省級(jí)和校級(jí)智能科學(xué)系列課程群建設(shè),潛心教學(xué)改革,建立了以師生互動(dòng)、多維交叉、強(qiáng)化實(shí)踐為特點(diǎn)的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式,取得一些獲得同行首肯的教學(xué)改革成果[2-7]。
本文著重介紹教學(xué)團(tuán)隊(duì)在智能科學(xué)精品課程群建設(shè)方面的基本情況。
一、智能科學(xué)精品課程群的建立
該團(tuán)隊(duì)逐步推進(jìn)智能科學(xué)精品課程群建設(shè),不斷積累教學(xué)改革成果。首先,利用頗具特色的優(yōu)秀教材群,建立起國(guó)內(nèi)首個(gè)立體交叉的智能科學(xué)教材體系。其次,把多元智能理論和本體論的知識(shí)組織方法用于課程群建設(shè),并建立了智能科學(xué)課程群之間的內(nèi)在聯(lián)系,建成國(guó)家級(jí)智能科學(xué)精品課程群。再次,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),整合多元資源,創(chuàng)建開(kāi)放式軟硬件訓(xùn)練環(huán)境,促進(jìn)智能科學(xué)精品課程群的進(jìn)一步建設(shè)與發(fā)展。
(1)率先建設(shè)立體交叉的智能科學(xué)教材體系
智能科學(xué)具有高度交叉、多學(xué)科融合的特點(diǎn),結(jié)合這些特點(diǎn)研究了不同課程、不同學(xué)歷層次、不同學(xué)科門類之間的交叉鏈接關(guān)系。建設(shè)以信息學(xué)科類本科生教育為主,兼顧碩士和博士研究生的教材體系,并輻射到管理類、機(jī)械類等專業(yè)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)與時(shí)俱進(jìn),對(duì)教材不斷更新,自1987年以來(lái)共出版人工智能、機(jī)器人學(xué)、智能控制等教材共20個(gè)版本[8-13]。例如,《人工智能及其應(yīng)用》、《機(jī)器人原理及其應(yīng)用》和《智能控制》均為我國(guó)相關(guān)課程的第一部具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的著作,被譽(yù)為“智能三部曲”,為國(guó)內(nèi)高等院校廣泛使用。
(2)建立多層次智能科學(xué)精品課程群
團(tuán)隊(duì)把多元智能理論和本體論的知識(shí)組織方法運(yùn)用于課程群建設(shè),并依據(jù)個(gè)性化元素特征和個(gè)體差異構(gòu)建模塊化課程體系及系列化課程設(shè)置,并據(jù)此設(shè)計(jì)課程群及課程相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。
設(shè)計(jì)出各課程間的橫向關(guān)系和專業(yè)間的縱向關(guān)系,即建立智能科學(xué)課程群之間在知識(shí)、技能、素質(zhì)三個(gè)維度上的橫向聯(lián)系,以及在本科生、碩士研究生、博士研究生三個(gè)學(xué)歷層次與專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課專業(yè)層次上的縱向關(guān)系。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期建設(shè),10年來(lái)共獲準(zhǔn)12項(xiàng)各級(jí)質(zhì)量工程等立項(xiàng),建立與形成了國(guó)家級(jí)智能科學(xué)精品課程群。其中包括國(guó)家級(jí)精品課程、全國(guó)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程、國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)、全國(guó)優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程、國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、國(guó)家級(jí)精品視頻公開(kāi)課和國(guó)家級(jí)精品資源共享課程以及省級(jí)和校級(jí)精品課程等。
(3)整合資源,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn),創(chuàng)建開(kāi)放式訓(xùn)練軟硬件教學(xué)環(huán)境
教學(xué)改革沒(méi)有最好,只有更好。教學(xué)團(tuán)隊(duì)不斷增加與逐步完善智能科學(xué)精品課程群的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié),開(kāi)設(shè)智能科學(xué)相關(guān)培訓(xùn)課程和專題講座。注重整合各種資源,增強(qiáng)智能學(xué)科與其他學(xué)科的交叉,創(chuàng)建開(kāi)放式訓(xùn)練環(huán)境和訓(xùn)練中心,建設(shè)智能科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練中心、大學(xué)生智能移動(dòng)機(jī)器人科技創(chuàng)新平臺(tái)等。此外,還積極參與智能類學(xué)科競(jìng)賽,如“飛思卡爾”大學(xué)生智能車競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生智能設(shè)計(jì)大賽、ACM/ICPC程序設(shè)計(jì)大賽,以及多種智能機(jī)器人和智能小車大賽等。
經(jīng)過(guò)多年精品課程建設(shè)與積累,目前,教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教案或演示文稿、重點(diǎn)難點(diǎn)指導(dǎo)、作業(yè)、參考資料目錄和課程全程教學(xué)錄像等教學(xué)必需資源均進(jìn)行了持續(xù)建設(shè)與更新補(bǔ)充。其中一些特色資源得到建設(shè)與共享。首先,共享國(guó)家級(jí)教學(xué)名師積累的豐富教學(xué)資源。通過(guò)建立名師工作室、名師示范項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室和名師圖書室,形成多元化的帶教制度,使老教師的教學(xué)理念和經(jīng)驗(yàn)得以傳承。這樣就能夠加快年輕教師的培養(yǎng)與成長(zhǎng)。其次,共享網(wǎng)絡(luò)課程資源。各門網(wǎng)絡(luò)課程均采用智能技術(shù)中的知識(shí)推理和智能算法來(lái)實(shí)現(xiàn)編程、答疑和虛擬實(shí)驗(yàn),具有智能化、個(gè)性化、情境化和形象化等特色,以及導(dǎo)航系統(tǒng)多樣化、向?qū)W(xué)習(xí)個(gè)性化和情景化學(xué)習(xí)等功能。促進(jìn)了各課程教學(xué)改革,提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量,深受學(xué)生歡迎。再次,共享實(shí)驗(yàn)資源。教學(xué)實(shí)驗(yàn)從無(wú)到有,從弱到強(qiáng),逐步建立教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和科研實(shí)驗(yàn)室,全面向?qū)W生開(kāi)放,使廣大學(xué)生共享實(shí)驗(yàn)資源。通過(guò)實(shí)驗(yàn),學(xué)生發(fā)揮了主動(dòng)性,提出并積極驗(yàn)證和探索自己的思路,從而更好地掌握知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力和創(chuàng)新能力。
二、改革課程教學(xué),建設(shè)精品課程群
著力課程教學(xué)改革,建立以精品課程群為核心、以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)、以實(shí)踐訓(xùn)練深化教學(xué)效果的課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新體系。為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),保證課程群的教學(xué)和教改的順利進(jìn)行,加強(qiáng)了教師隊(duì)伍建設(shè)和教學(xué)管理,建立教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng),保證課程群的教學(xué)質(zhì)量。
(1)建立以精品課程群為核心,以課堂教學(xué)為基礎(chǔ),以實(shí)訓(xùn)深化教學(xué)效果的課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新體系。
提出“以趣導(dǎo)課、以疑啟思、以法解惑、以律求知”的“四以”教學(xué)方法。建立“課堂講授+啟發(fā)互動(dòng)+創(chuàng)新實(shí)踐”三位一體的教學(xué)模式,探索出“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)”(Project-orientedlearning)和“做中學(xué)、趣導(dǎo)思”的主動(dòng)教學(xué)方法和學(xué)生培養(yǎng)途徑。開(kāi)發(fā)雙語(yǔ)教學(xué)平臺(tái),改進(jìn)與強(qiáng)化雙語(yǔ)教學(xué)模式,完善雙語(yǔ)教學(xué)的方法和手段,提高教學(xué)質(zhì)量。
(2)加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè),改進(jìn)管理,改革考試,促進(jìn)課程群的教學(xué)和教改的順利進(jìn)行。
總結(jié)并推行“嚴(yán)肅對(duì)待教學(xué)工作,嚴(yán)格要求學(xué)生,嚴(yán)密組織教學(xué)過(guò)程,嚴(yán)謹(jǐn)施行教學(xué)改革”的“四嚴(yán)”教育思想,指導(dǎo)教師隊(duì)伍思想建設(shè)[1]。注重對(duì)青年教師的業(yè)務(wù)培養(yǎng),提高他們的授課水平。改革考試制度和方法,培養(yǎng)學(xué)生思維、分析能力和創(chuàng)造創(chuàng)新能力。
(3)建立教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng),監(jiān)控課程教學(xué)全過(guò)程,保證課程群的教學(xué)質(zhì)量。
將控制論(Cybernetics)中的閉環(huán)控制信息反饋和故障診斷理念引入教學(xué)質(zhì)量評(píng)估過(guò)程,建立教學(xué)質(zhì)量的診斷、分析與校正評(píng)價(jià)系統(tǒng)DIACES (Diagnosis,Analysis and Correction Evaluation System)。
(4)利用教師試講、督導(dǎo)聽(tīng)課、網(wǎng)上評(píng)教、同行評(píng)議、講課競(jìng)賽、質(zhì)量評(píng)優(yōu)、師生座談、公開(kāi)示范課等一系列措施,反映教學(xué)中的存在問(wèn)題和成功范例。然后通過(guò)集體討論分析,提出對(duì)存在問(wèn)題的糾正措施或?qū)Τ晒Ψ独耐茝V意見(jiàn),實(shí)現(xiàn)評(píng)估監(jiān)控過(guò)程的自動(dòng)化、智能化與常態(tài)化,保證教師授課技能、教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。
三、經(jīng)驗(yàn)與結(jié)論
在智能科學(xué)精品課程群建設(shè)過(guò)程中,取得了豐碩成果,探索與積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。主要體會(huì)如下:
(1)在該精品課程群建設(shè)中,始終貫徹“以人為本”的育人理念,把多元教學(xué)理論和本體論的知識(shí)組織方法用于課程群建設(shè),創(chuàng)建因材施教和探索性的學(xué)習(xí)環(huán)境。以“教書育人”為根本任務(wù),堅(jiān)持“嚴(yán)肅對(duì)待教學(xué)工作,嚴(yán)格要求學(xué)生,嚴(yán)密組織教學(xué)過(guò)程題,嚴(yán)謹(jǐn)施行教學(xué)改革”(“四嚴(yán)”)教育指導(dǎo)思想,奠定創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。
(2)注重“課程核心”教育定位,總結(jié)出“以趣導(dǎo)學(xué)、以疑啟思、以法解惑、以律求知”(“四以”)的教學(xué)方法和“做中學(xué)、趣導(dǎo)思”的綜合素質(zhì)培養(yǎng)方法。做到師生互動(dòng),理論聯(lián)系實(shí)際,深化教學(xué),摸索出創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效途徑。
(3)建立覆蓋多層次、多專業(yè)、多語(yǔ)種、立體配套的智能科學(xué)精品課程群系列教材體系,實(shí)現(xiàn)課程群系列教材的“精品化”。建立網(wǎng)絡(luò)化、個(gè)性化、智能化的多維教育網(wǎng)絡(luò)課程體系。建立一種教學(xué)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng),即質(zhì)量診斷、分析與校正閉環(huán)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。這些措施為課程教學(xué)和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供了有力保障。
參考文獻(xiàn):
1人工智能的含義及優(yōu)勢(shì)
人工智能是融合信息科學(xué)和數(shù)學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)等知識(shí)的一種新型科學(xué)技術(shù),能通過(guò)感知環(huán)境做出主動(dòng)反應(yīng),并且該反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)、獲得最大收益(蔡彬彬.人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的應(yīng)用[J].科技風(fēng),2019(13):60)。如今人工智能已經(jīng)滲透到日常生活之中,例如手機(jī)里的智能助理、新聞瀏覽中的新聞推薦和機(jī)器翻譯、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛等。人工智能是全新的智能系統(tǒng),其優(yōu)勢(shì)主要包括:第一,模糊信息處理和協(xié)作的能力。大數(shù)據(jù)時(shí)代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)大量模糊信息,增大處理難度,而人工智能大多使用模糊邏輯的數(shù)據(jù)處理方式,無(wú)需準(zhǔn)確描述數(shù)據(jù)模型,運(yùn)用人工智能就能增強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信息處理能力。與此同時(shí),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)等均在發(fā)生變化,增大網(wǎng)絡(luò)管理難度,運(yùn)用人工智能的協(xié)作分布思維就能顯著提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作能力。第二,非線性處理和學(xué)習(xí)的能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)催生大量數(shù)據(jù)和信息,其中有很多都處于較低的概念層次,但其背后隱藏著價(jià)值巨大的信息,需要運(yùn)用人工智能進(jìn)行挖掘,學(xué)習(xí)低層次信息,進(jìn)行解釋和推理。人工智能還可以及時(shí)進(jìn)行非線性處理,由機(jī)器人模仿人的智能。第三,運(yùn)算速度快、成本低。迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得人們對(duì)其的依賴程度越來(lái)越大,但效率和成本問(wèn)題不容忽視,運(yùn)用人工智能可以加強(qiáng)算法控制,在計(jì)算時(shí)速度較快、資源消耗較少,極大地節(jié)省計(jì)算成本。
2大數(shù)據(jù)時(shí)代人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中運(yùn)用的途徑
進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代以后,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展速度越來(lái)越快,全球越來(lái)越關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)用中最重要、人們最關(guān)注的則是網(wǎng)絡(luò)控制、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存在不規(guī)則、不連續(xù)的特征,計(jì)算機(jī)判斷數(shù)據(jù)真實(shí)性的難度較大,因而有必要促進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化發(fā)展。
2.1運(yùn)用于管理
人工智能一般又被稱為人工智能Agent技術(shù),這是一種實(shí)體軟件,其組成部分主要是各Agent之間的數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、解釋推理器、通訊部分,其依據(jù)就是Agent的知識(shí)庫(kù),通過(guò)及時(shí)分析、處理數(shù)據(jù)信息完成相關(guān)任務(wù)。人工智能的管理一般可以基于用戶自定義搜索信息,并可以向指定位置傳輸,讓用戶享受更智能化的、人性化的服務(wù)(王佳美.人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J].通訊世界,2019(04):136-137)。例如用戶利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)查找所需信息時(shí),運(yùn)用人工智能就能進(jìn)行管理,對(duì)信息加以分析和處理,獲得有效的信息,節(jié)省大量查找時(shí)間。同時(shí),人工智能在人們的日常生活與工作中也有廣泛運(yùn)用,包括收發(fā)郵件、安排形成、網(wǎng)上購(gòu)物等,享受十分優(yōu)質(zhì)的智能化管理服務(wù)。并且人工智能技術(shù)擁有一定的學(xué)習(xí)性、自主性,對(duì)于用戶分配的任務(wù)可以自動(dòng)完成,借助自主學(xué)習(xí)方式更好地推動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。
2.2運(yùn)用于數(shù)據(jù)處理
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中運(yùn)用人工智能可以極大地提升數(shù)據(jù)處理能力,即從人工智能切入,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬、科學(xué)預(yù)測(cè),為開(kāi)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理工作提供可靠的技術(shù)支持,特別是開(kāi)展預(yù)設(shè)性管理活動(dòng),方便對(duì)人員的行為進(jìn)行管理,減少額外成本投入,夯實(shí)后續(xù)開(kāi)展數(shù)據(jù)處理活動(dòng)和管理活動(dòng)的基礎(chǔ)。為更充分地體現(xiàn)人工智能運(yùn)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢(shì),操作人員要從實(shí)際著眼,從人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)切入,通過(guò)構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制,實(shí)行必要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息預(yù)測(cè)和處理。具體而言,運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的操作狀態(tài),快速獲得主要的運(yùn)行參數(shù),并把所獲參數(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)做對(duì)比,從而輸出對(duì)比結(jié)果,直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。借助神經(jīng)元的連接權(quán)和閾值,還可銜接輸入值、輸出值,形成最佳的擬合函數(shù),基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架高效處理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用中的各類核心數(shù)據(jù),特別是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所涉及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行閱讀,預(yù)測(cè)短時(shí)間里人工智能在管理環(huán)節(jié)暴露的問(wèn)題,高速設(shè)置應(yīng)對(duì)問(wèn)題的方案。該操作需要大數(shù)據(jù)的支持,數(shù)據(jù)運(yùn)算量也很大,所以在運(yùn)用人工智能時(shí)要適當(dāng)前移數(shù)據(jù)信息的加工和處理工作,組建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的動(dòng)態(tài)模擬和預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
2.3運(yùn)用于網(wǎng)絡(luò)安全
人們對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用安全始終給予高度重視,運(yùn)用人工智能有助于強(qiáng)化其安全防護(hù)。例如運(yùn)用人工智能可以構(gòu)建智能防火墻,智能防火墻和其他防御系統(tǒng)比起來(lái)能借助智能化的識(shí)別技術(shù)采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù),對(duì)有害信息訪問(wèn)進(jìn)行限制、攔截,減少計(jì)算量,提升數(shù)據(jù)信息安全等級(jí)。智能防火墻也有助于防范病毒攻擊、黑客攻擊,既能阻止病毒傳播,又能有效監(jiān)控并管理內(nèi)部局域網(wǎng),確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用的平穩(wěn)性、安全性(羅雅麗.大數(shù)據(jù)時(shí)代人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的應(yīng)用[J].電腦編程技巧與維護(hù),2019(06):120-122)。此外,智能防火墻的安全檢測(cè)效率比傳統(tǒng)防御軟件高很多,可以妥善解決外部攻擊問(wèn)題,穩(wěn)步提升計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全工作的有效性。人工智能還可運(yùn)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的入侵檢測(cè)實(shí)踐,其主要涉及兩個(gè)模塊:一個(gè)是訓(xùn)練模塊,即在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用中通過(guò)人工智能實(shí)行網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè),實(shí)現(xiàn)正常審計(jì)已知數(shù)據(jù)、檢測(cè)異常數(shù)據(jù)的向量訓(xùn)練。人工智能檢測(cè)主要借助編碼的方式對(duì)已知入侵特征向量和審計(jì)記錄做分析、比較,進(jìn)而把入侵特征的向量變化識(shí)別出來(lái)。如果已知入侵向量有符合其特征的審計(jì)事件,那么計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警;如果入侵向量和審計(jì)事件不符,運(yùn)用人工智能就能自動(dòng)實(shí)行網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè),形成新的審計(jì)事件。還可以調(diào)整模式長(zhǎng)度、匹配時(shí)間,確保有效分析入侵檢測(cè)信息的特點(diǎn)。另一個(gè)是檢測(cè)模塊,借助預(yù)處理器實(shí)行入侵檢測(cè),即通過(guò)數(shù)學(xué)向量的形式,以審計(jì)未知為前提實(shí)施數(shù)字處理,之后基于支持向量機(jī)、判決函數(shù),分類數(shù)字向量,再經(jīng)過(guò)決策系統(tǒng)分類匯總數(shù)字向量。在檢測(cè)預(yù)測(cè)模塊中也可按照現(xiàn)有模型的運(yùn)行規(guī)律判定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在今后可能會(huì)遭受的攻擊,促進(jìn)模型裝置的及時(shí)更新,確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定。
2.4運(yùn)用于其他方面
大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)有力推動(dòng)各行各業(yè)的變革、發(fā)展,使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平越來(lái)越高,對(duì)人們的生活與生產(chǎn)發(fā)揮更大的作用。第一,人工智能在教學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用。教師可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學(xué)習(xí)中運(yùn)用人工智能,提高教學(xué)準(zhǔn)確度,并調(diào)動(dòng)學(xué)生的熱情和積極性。人工智能在早教領(lǐng)域的運(yùn)用也十分廣泛,智能機(jī)器人使早教進(jìn)入新的層面,教育不再受到書本的限制,成功把互聯(lián)網(wǎng)帶進(jìn)課堂,教師針對(duì)自己無(wú)法即刻解決的問(wèn)題,可以借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)搜索準(zhǔn)確答案。第二,人工智能在企業(yè)管理領(lǐng)域的運(yùn)用。如今很多企業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都融入了人工智能,例如自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等,促使企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化管理目標(biāo),在安全的環(huán)境里降低管理成本(高塔,田雨鑫.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中大數(shù)據(jù)時(shí)代的人工智能應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2018(06):137-138)。企業(yè)在未來(lái)必然能依托人工智能實(shí)現(xiàn)真正的現(xiàn)代化和信息化、智能化管理。第三,人工智能在家居領(lǐng)域的運(yùn)用。經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展使智能家居進(jìn)入大眾的生活,為人們的居住提供更大的便利。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中運(yùn)用人工智能能很好地滿足人們的居住需求,例如自主控制燈光的明暗、窗簾的開(kāi)合等,或者遠(yuǎn)程控制家居系統(tǒng),包括電飯鍋開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程控制,回到家里能有更多休息時(shí)間。因此,智能家居的應(yīng)用將會(huì)日益普及,讓人們享受優(yōu)質(zhì)的家居生活服務(wù)。
3結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:無(wú)人機(jī)系統(tǒng);智能決策;自主控制;智能體系;任務(wù)規(guī)劃;課程設(shè)計(jì)
0引言
無(wú)人機(jī)具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和較好的可操控性,能輔助人類在惡劣和危險(xiǎn)的環(huán)境中執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)。近年來(lái),無(wú)人機(jī)系統(tǒng)迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)難搜救、反恐偵察等眾多領(lǐng)域。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)研究的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何發(fā)展高度智能化的軟件系統(tǒng),提高無(wú)人機(jī)在動(dòng)態(tài)復(fù)雜環(huán)境中自主決策的能力。目前,眾多高校開(kāi)設(shè)的無(wú)人機(jī)專業(yè)課程主要研究無(wú)人機(jī)的硬件平臺(tái)、通信與測(cè)控、指揮控制、綜合保障和實(shí)踐等方面,然而對(duì)于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的智能決策問(wèn)題研究尚不深入。
1無(wú)人機(jī)系統(tǒng)決策的內(nèi)涵
1.1無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)概述
無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主飛行管理與自主任務(wù)管理的機(jī)載系統(tǒng),如圖1所示,它涵蓋了機(jī)器人“觀測(cè)一判斷一決策一行動(dòng)(observer-orient-decision-action,OODA)”的各個(gè)環(huán)節(jié)。
無(wú)人機(jī)自主控制能力是衡量無(wú)人機(jī)智能自主水平的一項(xiàng)重要能力。表1基于OODA分別對(duì)無(wú)人機(jī)自主控制能力進(jìn)行了描述,其中,“判斷”與“決策”部分評(píng)價(jià)的是無(wú)人機(jī)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的評(píng)估能力和對(duì)任務(wù)或行為的決策與規(guī)劃能力,是衡量無(wú)人機(jī)自主決策能力的最重要指標(biāo),也是無(wú)人機(jī)決策課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐的核心。
1.2無(wú)人機(jī)自主決策子系統(tǒng)概述
自主決策模塊位于智能無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的頂層,它如同人類神經(jīng)系統(tǒng)執(zhí)行決策行為,產(chǎn)生計(jì)劃并處理不確定性。自主決策模塊主要包括頂層任務(wù)決策、頂層任務(wù)規(guī)劃、底層行為決策和底層路徑規(guī)劃。頂層任務(wù)決策用于任務(wù)策略的在線生成;頂層任務(wù)規(guī)劃用于任務(wù)計(jì)劃的在線制定;底層行為決策用于運(yùn)動(dòng)行為的在線序貫決策;底層路徑規(guī)劃用于導(dǎo)航計(jì)劃的在線生成,這些內(nèi)容的教學(xué)與實(shí)踐將貫穿課程的教學(xué)與實(shí)踐過(guò)程。
2人工智能在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)決策中的發(fā)展以及作用與地位
人工智能從孕育之初到現(xiàn)在,經(jīng)歷了“三起兩落”,如圖2所示。人工智能的發(fā)展也不斷促進(jìn)無(wú)人機(jī)自主決策能力的發(fā)展,甚至可以說(shuō),人工智能的發(fā)展決定無(wú)人機(jī)自主決策水平的高低。早期,無(wú)人機(jī)決策大多依托產(chǎn)生式規(guī)則或謂詞邏輯技術(shù),主要針對(duì)確定決策;20世紀(jì)六七十年代,知識(shí)表達(dá)引入到有人機(jī)輔助決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)中,也逐步遷移到無(wú)人機(jī)智能自主系統(tǒng)中;隨著概率統(tǒng)計(jì)的引入,基于貝葉斯的不確定推理決策方法得到大力發(fā)展;專家系統(tǒng)依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)生成策略,用于解決離散事件不確定性,形成了一系列無(wú)人機(jī)智能自主決策成功案例;近年來(lái),機(jī)器學(xué)習(xí)、多智能體理論的熱潮將無(wú)人機(jī)智能水平推到了一個(gè)前所未有的高度,使無(wú)人機(jī)具備知識(shí)沉淀、知識(shí)挖掘、智能發(fā)育的能力,并將單無(wú)人機(jī)執(zhí)行ISR任務(wù)拓展到多無(wú)人機(jī)協(xié)同遂行多任務(wù)領(lǐng)域。無(wú)論經(jīng)典人工智能方法還是人工智能新思路,都是無(wú)人機(jī)智能自主決策的重要基礎(chǔ),在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)智能決策課程教學(xué)與實(shí)踐中具有舉足輕重的地位。
3無(wú)人機(jī)智能決策課程教學(xué)總體設(shè)計(jì)
國(guó)防科技大學(xué)依托控制學(xué)科和儀器學(xué)科在自動(dòng)化專業(yè)試辦開(kāi)設(shè)了“無(wú)人機(jī)工程”專業(yè)方向,培養(yǎng)掌握無(wú)人機(jī)工程相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)的學(xué)員,使其具有從事無(wú)人機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)裝備的分析、設(shè)計(jì)、研制、維護(hù)和管理等方面的實(shí)際工作能力和初步科學(xué)研究能力。
3.1教學(xué)目的與課程設(shè)計(jì)總體思路
設(shè)置無(wú)人機(jī)智能決策課程的目的是使本專業(yè)學(xué)生快速了解無(wú)人機(jī)決策系統(tǒng)組成、熟悉決策系統(tǒng)工作原理、掌握決策理論與實(shí)現(xiàn)方法。課程設(shè)計(jì)的總體思路是設(shè)置課堂教學(xué)和動(dòng)手實(shí)踐兩個(gè)主要環(huán)節(jié),課堂教學(xué)環(huán)節(jié)主要通過(guò)教師講授的方式,基于無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu),介紹無(wú)人機(jī)決策系統(tǒng)的基本概念;實(shí)踐環(huán)節(jié)則是在學(xué)生已經(jīng)掌握智能決策算法基本原理和流程的基礎(chǔ)之上,讓學(xué)生參與到?jīng)Q策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中來(lái)。
3.2課程教學(xué)主要內(nèi)容
無(wú)人機(jī)智能決策是課程教學(xué)的核心內(nèi)容,主要覆蓋貝葉斯推理理論、最優(yōu)化理論、智能搜索等基本決策理論和方法,主要講解如何將其運(yùn)用于無(wú)人機(jī)智能感知、任務(wù)規(guī)劃的建模和優(yōu)化方法,比如基于貝葉斯的不確定推理、基于啟發(fā)式人工智能搜索算法的路徑規(guī)劃等。內(nèi)容安排包括問(wèn)題描述、基本原理、算法過(guò)程、輸入輸出設(shè)計(jì)、結(jié)果分析等;人機(jī)智能融合決策是課程的拓展部分,主要涵蓋人機(jī)智能融合原理、腦機(jī)接口原理、融合決策機(jī)制等理論和方法,主要講解如何將其運(yùn)用于人在回路輔助的無(wú)人機(jī)智能自主決策、混合主動(dòng)規(guī)劃的接口設(shè)計(jì)與融合決策方法,比如基于腦機(jī)接口的人機(jī)智能融合決策、混合主動(dòng)任務(wù)規(guī)劃等;拓展內(nèi)容安排包括資料查新、接口設(shè)計(jì)、融合機(jī)制設(shè)計(jì)、融合算法實(shí)現(xiàn)、結(jié)果分析等。
4無(wú)人機(jī)智能決策教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)
4.1課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的必要性
4.1.1無(wú)人機(jī)系統(tǒng)智能決策課程對(duì)實(shí)踐的需求
實(shí)踐教學(xué)是高等學(xué)校教育非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié),是提高人才分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的重要途徑。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)智能決策是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,一是由于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是一門交叉性的學(xué)科,主要涉及空氣動(dòng)力學(xué)、無(wú)人機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)與制造、圖像處理與智能感知、導(dǎo)航系統(tǒng)原理、無(wú)人機(jī)飛行控制、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、任務(wù)規(guī)劃與分配、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)體系保障技術(shù)等許多學(xué)科,所以該學(xué)科具有知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、理論性強(qiáng),需要學(xué)生具備較好的邏輯思維能力和數(shù)理基礎(chǔ)等特點(diǎn),因此,必須通過(guò)實(shí)踐才能加深對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)知識(shí)的理解;二是智能決策技術(shù)不斷走向?qū)嵱茫?0世紀(jì)80年代隨著人工智能基礎(chǔ)科學(xué)的研究,智能決策作為一門新興學(xué)科出現(xiàn)在國(guó)際科學(xué)舞臺(tái)上,智能決策技術(shù)早期以研究經(jīng)典的智力游戲問(wèn)題和仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)證明理論等為主流,隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和國(guó)際信息化進(jìn)程的提高,智能系統(tǒng)和智能計(jì)算等也逐漸成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。從加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力出發(fā),考慮到課程的建設(shè)需要,需要加強(qiáng)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)智能決策課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。
4.1.2無(wú)人機(jī)系統(tǒng)智能決策課程對(duì)實(shí)踐的要求
根據(jù)智能決策的特點(diǎn),進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)需要達(dá)到以下幾個(gè)目的:一是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解,對(duì)智能決策基本方法的掌握;二是加強(qiáng)學(xué)生將智能決策知識(shí)與方法用于解決實(shí)際問(wèn)題的能力;三是增強(qiáng)學(xué)生對(duì)智能決策研究領(lǐng)域的興趣,培養(yǎng)更多的專業(yè)人才。
智能決策的實(shí)踐教學(xué)工作必須以高質(zhì)量的科研內(nèi)容為基礎(chǔ)。通過(guò)瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收、提升原始創(chuàng)新以及再創(chuàng)新能力,從而建設(shè)創(chuàng)新平臺(tái)和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),以高水平科學(xué)研究支撐高質(zhì)量的高等教育。此外,智能決策的實(shí)踐教學(xué)還要考慮因材施教,驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。目前學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)較重且水平參差不齊,在設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí),要把握如何能在較短的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生得到最大程度的能力鍛煉。在這種情況下,教師必須進(jìn)行充分的準(zhǔn)備,事先搭好通用的硬件平臺(tái)和軟件框架,以減輕學(xué)生不必要的負(fù)擔(dān),營(yíng)造良好的氛圍,將學(xué)生的主要精力集中在創(chuàng)新實(shí)踐上,這樣才能提高實(shí)踐教學(xué)的效率。因此,課程借鑒了無(wú)人機(jī)領(lǐng)域最具影響力的國(guó)際微小型飛行器賽會(huì)(IMAV)的比賽規(guī)則,結(jié)合智能決策的研究熱點(diǎn)和當(dāng)前承擔(dān)的學(xué)術(shù)科研任務(wù),引入無(wú)人機(jī)競(jìng)賽作為智能決策教學(xué)實(shí)踐的平臺(tái)。
4.2基于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)智能決策的課程實(shí)踐方案
在智能決策課程開(kāi)始之際,教師向?qū)W生明確課程實(shí)踐方案,即通過(guò)無(wú)人機(jī)競(jìng)賽的形式考核學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)舉辦無(wú)人機(jī)競(jìng)賽,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新動(dòng)力,達(dá)到寓教于樂(lè)的目的。學(xué)生帶著思考主動(dòng)學(xué)習(xí)理論知識(shí),而不是為了應(yīng)付考試被動(dòng)學(xué)習(xí);教師應(yīng)當(dāng)按照學(xué)生的綜合能力合理組隊(duì),從而達(dá)到能力互補(bǔ)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作。
無(wú)人機(jī)競(jìng)賽面向本校無(wú)人機(jī)工程專業(yè)方向的本科生,根據(jù)智能決策課程的需要,共設(shè)置3個(gè)科目。
第一個(gè)科目是自穩(wěn)飛行,無(wú)人機(jī)需在3分鐘內(nèi)完成從出發(fā)點(diǎn)到指定目標(biāo)點(diǎn)的飛行,要求單次滯空時(shí)間不少于30秒;本科目考查的是學(xué)生對(duì)無(wú)人機(jī)自主飛控基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。第二個(gè)科目是避障偵察,無(wú)人機(jī)需以盡可能快的速度穿越一排障礙門,并識(shí)別地面上的物品;障礙門的可通行區(qū)域各不相同,無(wú)人機(jī)需通過(guò)機(jī)載單目相機(jī)識(shí)別可通行區(qū)域,并自主規(guī)劃路徑;本科目考查的是學(xué)生對(duì)智能識(shí)別和任務(wù)規(guī)劃基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。第三個(gè)科目是特級(jí)飛行,包括手拋無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行、8字飛行、伴隨飛行等;本科目考查的是學(xué)生的創(chuàng)造力。比賽采用百分制,3個(gè)科目按照難度系數(shù)和重要程度評(píng)分占比分別為30%、50%和20%。
如圖3所示,課題組提供比賽使用的無(wú)人機(jī)硬件和飛控軟件平臺(tái)并指導(dǎo)學(xué)生拼裝無(wú)人機(jī)及使用軟件。學(xué)生需在課程學(xué)習(xí)的過(guò)程中制定智能決策的算法設(shè)計(jì)及代碼實(shí)現(xiàn)計(jì)劃,并嚴(yán)格按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)目標(biāo);每個(gè)小組的成員必須說(shuō)明自己在團(tuán)隊(duì)中的貢獻(xiàn),從而作為教師打分的依據(jù)。
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)