時間:2023-12-26 15:11:29
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇人工智能教育的優勢范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.197
1 中學教育現狀
教育乃立國之本,而中學教育乃是重中之重。一方面,中學生處于青春的成長期,各項綜合素質逐漸完善中,中學教育意義和責任重大;另一方面,中學教育仍然是應試教育為主,仍然需要面對千軍萬馬過獨木橋的“中考”“高考”,中學教育很大程度左右了學生的未來。
目前的中學教育資源,分為公共教育資源――公辦/民辦學校教育,和社會教育資源――私人家教、補習班等,有如下兩個特點。
1.1 學生得到的公共教育資源不足
學校班級結構的構成是:一名班主任教師,多名科任教師。在大多數學校中,無論是班主任教師,還是科任教師,均會承擔其他班級的教學任務。可以看出,教師資源是非常有限的,加上“中考”“高考”的上線壓力,教師往往會將有限的精力分散關注在所有的學生上,每個學生得到的公共教育資源并不多。
1.2 學生獲取的社會教育資源不公
學生若在學校無法獲取更多的教育資源,將不得不轉向社會教育資源去求助。據統計,學生參與社會教育資源的成本在200元/小時,學習費用成本過高,進一步造成普通學生的社會教育資源也無法獲取。
本文要探討的,正是通過人工智能這一現代信息化技術,構建智能輔助學習系統,使中學生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
2 智能輔助學習
2.1 人工智能簡介
人工智能(Artificial Intelligence)是計算機科學的一個分支,是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學科,能夠對人的意識、思維等信息過程進行模擬。隨著計算機科學技術的發展,特別是近年來大數據技術的成功應用,人工智能在越來越多的行業展現出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機器人“阿爾法”、微軟助理機器人“小娜”等為代表的虛擬智能機器人,能像人那樣思考,也具備超過常人的智能。
在國內,人工智能在教育領域的理論研究和教學實踐表現得越來越活躍,盡管人工智能并不是為教育專門研發的,但是人工智能的不斷發展,使得其在教育中的應用也越來越廣泛,教育的智能化一直是教育界和教育技術領域的理想和目標。
2.2 智能輔助學習系統
智能輔助學習系統,其表現形式是能夠為每個學生,配備一個虛擬教師。學生能夠通過電子設備(如手機、計算機),與虛擬教師進行交流對話,咨詢虛擬教師各學科的問題,并得到有效的學習輔助。
該智能輔助學習系統,具備以下幾個特征。
2.2.1 虛擬教師跨學科能力
與傳統的教師專一某一學科不同,虛擬教師并沒有學科邊界劃分。只要學習系統研發出某一學科的學習算法,該虛擬教師就能夠獲取該門學科的能力。
2.2.2 虛擬教師深度自學習
虛擬教師的“智能”來源于三方面。一是學生基本信息檔案,該檔案涵蓋了從小學教育開始的學科成績、綜合能力、愛好特長等,虛擬教師得到學生的人物畫像。二是虛擬教師對學生的自學習,每一次雙方的溝通交流,虛擬教師都能夠不斷更新發展學生的畫像。三是虛擬教師對學校課堂內容的自學習,虛擬教師并不是獨立于學校教育存在的,而是作為學習教育資源的一個補充,虛擬教師能夠掌握課堂進展、作業部署、考試動態等信息。
2.2.3 接近自然語義的溝通
學生與虛擬教師之間,可以通過自然語義的語音和文字進行溝通,如 “今天數學作業第2題不會”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他計算輔助手段為補充,如上傳某道數學題圖片,虛擬教師通過圖形識別匹配,給出該題的解題思路和講解。
2.3 優勢分析
智能輔助學習系統,有三大核心優勢。
一是“即學即問”,相比目前的學校教育和社會教育,學生在學習遇到困難時,只有有限的時間與教師交流,在智能輔助學習系統中學生將不受空間、時間限制,隨時隨地可以與虛擬教師互動,獲取充足的教育資源。
二是“定制教學”,相比目前的教育形式,課堂上教師與學生是一對多的關系,教師不可能專為某個學生定制教學方案,在智能輔助學習系統虛擬教師與學生是一對一的關系,虛擬教師能夠更了解學生,根據學生的具體情況制訂最佳學習方案。
三是“受眾廣闊”,相比目前的公共教育資源緊缺、社會教育資源費用昂貴,智能輔助學習系統一旦推廣,受眾學生可無限增加,邊際效應非常明顯。并且計算機系統設計特有的水平擴展能力,能夠隨著學生人數的增加而增加,支撐廣大的學生輔助學習。
2.4 前景預測
筆者比較看好人工智能在中學輔助教育中的落地前景,除了前文所述的人工智能技術發展,為中學教育帶來的價值外,當前國家政策和社會環境也非常有利。
第一,未來10年國家政府和教育部門會大幅增加在教育信息化產業上的投入,隨著《國家中長期教育改革和發展綱要(2010―2020年)》和《教育信息化十年發展規劃(2011―2020年)》等相關規劃相繼出臺,各級地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產業的投入,人工智能+云計算是重中之重,人工智能技術的興起必將教育信息化推向一個新的高度。
第二,教育信息化逐漸成為風口,根據前瞻產業研究《中國在線教育市場前景與投資戰略規劃分析報告》統計,2015年在線教育市場規模大約為479億美元,而這一數字在2020年預計將增長到504億美元。這個持續迅猛增長的市場正在吸引越來越多的創意和資本,教育領域中的人工智能也很快會成為熱點,涉足其中的高科技公司也會越來越多。
3 結 論
本文通過智能輔助學習系統,探索了人工智能在中學輔助教育中的一個應用。雖然沒有介紹具體的技術實現、系統研發,但對現狀痛點、應用前景做了綜合性分析概述,相信隨著科學技術的持續發展、教育領域的融合開放,本文探索的這個應用將實現于市場,使廣大中學生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
參考文獻:
[1]何維貴.利用現代化教學手段打造高效課堂[J].廣西教育(中等教育),2013(6).
[2]王斐.人工智能在中學教育教學中的應用現狀分析[J].中國醫學教育技術,2013(4).
先給大家重點推薦一本期刊:中國職業技術教育
中國職業技術教育雜志征稿信息
《中國職業技術教育》雜志是由中華人民共和國教育部主管,教育部職業技術教育中心研究所、中國職業技術教育學會和高等教育出版社共同主辦的一份綜合性中文期刊,集政策指導性、學術理論性和應用服務于一身,是教育部指導全國職業教育工作的重要輿論工具,是服務各級各類職業教育機構的主要陣地。
中國職業技術教育投稿欄目:主要有職教要聞、專稿專訪、綜合管理方略、課程教材、教研與教學、師資隊伍建設、研究與探討、職業指導、職業培訓、高等職業教育等欄目。
再給大家推薦職業教育范文:人工智能背景下職業教育變革及模式建構
董文娟1,黃堯2(1.天津大學教育學院,天津300350;2.北京師范大學國家職業教育研究院,北京100875)
摘要:順應人工智能時代的浪潮,基于新興技術的職業教育變革及新模式建構勢在必行。該文從職業教育智慧化、經濟發展、政策保障、信息化生態重構四個方面,剖析了人工智能時代職業教育變革的現實訴求,并進一步分析了當前職業教育外部環境及其自身發展的困境。人工智能背景下職業教育的變革體現出融合、創新、跨界、終身化的新特征。基于此,從課程、教學、學習、環境、教師發展、評價、教育管理及組織等方面,探究職業教育的變革路徑及模式建構。最后探討了職業教育模式變革還面臨回歸教育本質、規避技術弊端等挑戰,并提出“適應—引領人工智能”的發展目標。
關鍵詞:人工智能;職業教育變革;模式建構;智慧化
“人工智能的迅速發展將深刻改變人類社會生活、改變世界。特別是在移動互聯網、超級計算等新理論、新技術及經濟社會發展強烈需求的共同驅動下,人工智能發展呈現出深度學習、跨界融合、人機協同、群智開放、自主操控等新特征。”[1]人工智能作為新一輪產業變革的核心驅動力,為我國供給側結構性改革下的“新常態”經濟發展注入新動能,使人們的思維模式和生活方式發生了深刻變革。近年來,國家高度重視與社會經濟發展聯系最為密切的職業教育,積極推進職業教育信息化,運用人工智能改革教學方法和人才培養模式,構建新型智能職教體系,提升信息技術引領職業教育創新發展的能力。
一、人工智能背景下職業教育變革的現實訴求
人工智能對傳統教育理念產生了革命性沖擊,職業教育結構不斷調整,勞動力素質與市場需求的矛盾、學習方式與自我價值實現的矛盾等促使職業教育向智慧化、智能化發展。目前,我國處于教育信息化2.0、工業4.0的新時期,全球范圍內新一輪的科技革命和產業變革正在加速進行。“一帶一路”“中國制造2025”人工智能等重大國家戰略的提出,及以新技術、新產業為特征的新興經濟模式要求教育領域,尤其是職業教育培養行業、產業急需的技術技能型、智慧型人才,具備更高的創新創業能力和跨界整合能力,促進智慧化發展,助力經濟轉型升級。
(一)職業教育智慧化訴求:職業教育信息化發展的必然選擇
“智慧教育是以物聯網,大數據等信息技術為依托,創造智慧教學環境,轉換教育方法,內容與手段,注重教育網絡化,個性化和智能化的一種教育新模式。”[2]智慧教育作為“一種由學校、區域或國家提供的高學習體驗、高內容適配性和高教學效率的教育行為(系統)”,被視為教育信息化發展的高端形態[3]。因此,職業教育的智慧化并非簡單的數字化,強調信息技術推動職業教育教學模式和方法的變革,改變思維模式,創建價值等方面共享的學習共同體,培養創新型、智慧型人才。
職業教育智慧化是職業教育信息化發展的必然選擇。目前,我國的職業教育信息化水平正在穩步提高,投入持續增加,各種智能信息技術應用于教育教學、實習實訓、測量評價等領域,并逐步成熟,正在努力打造一個信息化、智慧化的現代職業教育生態系統。新時期我國很多地區及職業院校積極提升現有信息化系統的智慧化水平,積極創建智慧校園、智慧社區等,逐步實現了組織管理的智慧化、資源環境的智慧化和服務評價的智慧化。
(二)經濟發展訴求:人工智能時代的新興經濟需要高技能智慧型人才
人工智能時代職業教育運用移動互聯網、大數據等新興技術,與經濟及其他部門跨界融合,不斷創造新產品、新業務,推動職業教育模式創新,形成了以互聯網為基礎設施、人工智能為實現手段的經濟發展新常態。人工智能時代是以現代科學技術為支撐的新時代,各行各業的運作發展和對知識技術的掌握要求達到了更高層面,相應的教育需求也有所提升,市場環境渴求勇于創新、個性化的高技能智慧型人才。職業教育要應對行業上升發展的勞動力需求問題,基于人工智能應用,提高技能培養層級,以適應新的社會勞務需求。現代企業生產依托互聯網科技,與智能化設備直接聯接,通過數據分析和應用,促進科技成果轉化為生產力。勞動密集型企業已不適應現代行業、產業發展,需升級為網絡智能型,與此同時,職業院校的課程模式、專業設置、實習實訓、師資結構等也做出相應的調整和革新,既促進了職業教育的智慧化、智能化,又推動了產業升級和工業變革。
(三)政策保障:國家從宏觀層面保障人工智能時代的職業教育發展
2016年是我國人工智能元年,2017年我國頒布了《新一代人工智能發展規劃》,提出了“將發展人工智能放在國家戰略層面進行系統謀劃和布局”,這預示著我國人工智能時代的全面到來,為我國職業教育的發展提供了良好的宏觀政策環境。人工智能給職業教育帶來了符合時代精神的新內容,積極融合信息技術,整合職業教育資源,提升公共服務水平,影響和改變了原有的教育生態。緊密依托信息共享平臺,突破時空限制,讓學習者自我選擇,更加人性化和智能化。我國很多職業院校已經開啟了智慧校園的行動計劃,一些大中城市也在積極制定實施智慧城市的發展規劃,在良好的政策保障中提升智慧化水平。
(四)信息化生態重構訴求:人工智能時代的職業教育變革是對職業教育信息化生態系統的重構
“依據《2006-2020年國家信息化發展戰略》,我國正在有序推進數字教育向智慧教育的躍遷升級和創新發展。”[4]在新興智能信息技術的催促下,技術變革帶來了職業教育系統的顛覆性創新改革,打破現有的條條框框,改革傳統教育模式,再造教育業務新流程。在職業教育領域創新應用物聯網、大數據、人工智能等先進技術,提升各科各門教育教學業務,打造各級各類智能實訓部門、培訓機構,覆蓋貫通中高職院校,整合系統內外現有資源,推進智慧教育生態有序發展,為各類用戶提供最適合、最智能的職業教育資源和服務,完成對職業教育信息化生態系統的重構。
二、當前職業教育發展的現實困境
人工智能對各行各業的影響具有革命性和顛覆性,可能帶來新的發展機遇,也可能帶來不確定性的挑戰,比如可能會改變就業結構、影響政府管理、威脅經濟安全等,還可能會沖擊法律與社會倫理,影響社會穩定乃至全球治理。當前,人工智能與“大眾創業、萬眾創新”浪潮席卷而來,職業院校既是人工智能應用的戰場,又是培養技術創新型人才的“夢工廠”[5]。人工智能時代的職業教育信息化發展迅速,影響是廣而深的,對職業教育外部環境及其本身都造成了極大的沖擊。
(一)職業教育外部環境發展困境
“據聯合國教科文組織預測,到2020年,人工智能將替代20億個工作崗位”[6],那些技術含量低、重復性強的技能將被智能機器、數碼設備所替代,工業機器人也將大面積應用。智能設備替代行業勞動力,能夠降低勞動成本,且具有高效、易操作等競爭優勢。傳統職業教育培養模式很難適應未來行業、產業的發展需求,人工智能沖擊職業教育就業崗位,撼動其所依附的崗位基礎,對職業教育的生存與定位產生了威脅。因此,根據智能時代職業教育的崗位特征與需求,提升職業人才的知識結構和專業技能,是新形勢下職業教育的發展方向。
(二)職業教育自身發展困境
近年來,人工智能在職業教育領域內的應用和提高是目前職業教育的發展趨勢。我國重視職業教育信息化、智能化發展,各級各類職業院校在信息化基礎設施建設、校園信息化管理等方面都有了顯著提升,但信息技術與職業教育的深度融合仍不夠緊密,表現出信息化管理效率低、科學決策水平低等現象。人工智能背景下職業教育自身發展的困境表現在:
1.課程與教學困境
職業院校新課程改革提倡構建智慧課堂,制定個性化學習計劃,注重課堂實施效果。但目前的實際課程教學仍是以教師為中心,強調知識的灌輸,重視統一性和計劃性,與教育改革提倡的個性化教學相去甚遠。教學方法、教學理念更新慢,很難激發學生的內在學習動力,創新性思維弱,使得個性化教育的無法實現。近年來,中央、省、市、縣四級教育平臺逐步建立起來,課程與教學的層級設計逐步完善,但在實施的過程中,各級平臺之間存在溝通不暢等問題,各級資源內容不系統,不銜接,導致無序疊加和資源的重復浪費,“精品課程”等項目豐富了課程資源,但質量不高。在線課程與教學以傳統的科目、章節為單元,構建系統性的在線教育內容,為用戶提供專業化的知識選擇,但由于受時間條件等限制,大多數受教育者習慣于碎片化學習,連貫性和整體性差,缺乏對課程與教學體系的系統性學習。
2.認知困境
隨著人工智能時代的到來,許多職業院校將“未來教室”“智慧課堂”定位為未來發展方向,進行了多種嘗試和改革,如MOOC混合教學、翻轉課堂、多屏教學等,但“管理者和施教者對智慧教育的理解多停留在‘智慧課堂=多媒體+傳統教學的層面’,教學觀念和思維依然固化,并沒有因為新技術的參與而得到實質改變”[7],缺乏對多媒體網絡架構和智能學習平臺的深層認識,更缺乏對管理評價和互動交流等模塊的理解與掌握,雖投入大量人力財力采購了數量巨大、設備精良的多媒體設備和智能服務設備,但沒有充分有效使用,大大限制了智慧教育的發展潛力。
3.用戶困境
傳統教學以群體教育為基本單元,教師和學習者作為學習共同體,在管理、學習的互動過程中形成強大的群體約束力,促進雙方共同進步。在信息化教育時代,學習者自由掌握學習時間和進度,遇到問題可能無法及時解決并獲得反饋,無法進行面對面交流,因此,基于人工智能網絡化學習平臺,學習者需要高自控力、高學習能力才能適應這種全新的學習方式。
4.評價困境
傳統的評價方式多依靠經驗和觀察,智慧型評價則是基于學習過程的一種發展性評價,以采集到的學習數據為客觀基礎。在人工智能、數字信息化環境下教育效果的評價實際要受到很多因素的影響和局限,在信息技術與職業教育融合的過程之中,許多智能技術應用于教育教學實踐,難以進行定性定量的智慧評價,如互動交流及深層次的學習評價等。
三、人工智能背景下職業教育變革的新特征
人工智能帶來了思維模式的創新,改變了人們認識問題、思考和解決問題的方式,越來越多地依賴人與智能網絡的協同創新。人工智能背景下的職業教育變革圍繞經濟社會發展大局,“主動服務國家重大發展戰略,加大虛擬現實、云計算等新技術應用,體現校企合作、知行合一等職教特色,以應用促融合、以融合促創新、以創新促發展。”[8]人工智能背景下職業教育的變革必將加速推進職業教育的現代化、智能化進程,表現出了融合、創新、跨界和終身化的新特征。
(一)融合
人工智能技術科學應用于當前職業教育,在最短的時間內整合、重組大量的知識信息,形成科學的技術技能知識體系,為職業教育資源、企業資源、產業資源、社會資源等一切有可能聯結的資源融合提供了可能。為促進職業教育的智慧化發展,在現有的合作模式、集團模式、產教融合模式等實體協作發展的基礎上,建立智能互動的智慧教育供給平臺、常態化智慧課堂和大數據化智慧教育生態系統,為我國新興經濟發展提供高技能、智慧型人才支撐。
(二)創新
信息化時代下“變”為創新立足之要點。創新時代最需要提升的就是創造智慧。“由知識的理解記憶,轉向知識的遷移、應用并最終指向創造發明”[9],以提高學習者的學習能力和應用能力,提升其創新思維和智慧思維,不斷開拓人類社會發展的高度和寬度。智能化、信息化的時代是創新不斷的時代,是原有知識不斷被更新、技術不斷被升級的時代。人工智能促使社會化協同大規模發展,促進職業教育體系核心要素的重組與重構,創新生產關系,呈現出新的協作架構,開創了新的教育供給方式,增加了教育的選擇性,推動了教育的民主化。學習者能夠按照自己的價值觀、興趣與愛好等選擇適合自己個性發展的學習方式和學習內容,促進學習者個性化、多樣化發展,最終實現教育公平。
(三)跨界
智能科學與職業教育連接起來,搭建起兩者溝通的橋梁,跨越了人工智能虛擬教育和線下實體教育的界限,實現了兩者之間的融合。教育供給由競爭資源轉變為協同合作,直線型的中心組織管理轉向去中心化、泛化管理。通過大數據智能技術平臺、遠程教育平臺等對職業教育資源進行整合共享,跨越教育邊界,與市場、行業、企業以及職業教育培訓機構對接,提供更加便捷的智慧化服務。
(四)終身化
人工智能時代職業教育的變革堅持“以人為本”的教育理念,滿足學習者在任意時間、任意地點、以任意方式、任意步調終身學習的需求[10]。打破了地域和時間的限制,體現了教育的泛在化、個性化和終身化,與終身教育理念的發展目標不謀而合。人工智能時代社會經濟發展加快,人們追求高層次自我價值的實現,充分體現出終身學習的必要性和緊迫性。目前,我國正在積極創建泛在學習環境,致力于構建終身化學習型社會,努力創造有利條件向全民提供終身教育與學習的機會。
四、人工智能背景下職業教育發展的模式建構
人工智能背景下職業教育的變革預示著全新思維意識形態、社會發展形態的變革,重塑職業教育可持續發展的新思維,重構信息時代職業教育的價值鏈和生態系統。智能化技術科學將現代職業教育內部各要素,以及內部要素與外部環境之間,通過虛擬技術和智能化手段互聯貫通,突破傳統教育價值的鏈狀模式,使職業教育由傳統模式走向“人工智能+職業教育”模式的建構。人工智能對職業教育課程、教學、評價、管理、教師發展等方面產生系統性影響,為職業教育提高教育質量和提升服務水平提供了技術支持和現實路徑,解決不能兼顧職業教育規模和質量的矛盾問題。下面將從課程、教學、學習、環境、教師發展、評價、教育管理及組織等方面來探究職業教育的變革路徑及模式建構。
(一)人工智能背景下職業教育的課程模式
人工智能時代的信息知識、科學技術正在以前所未有的速度增長、更新和迭代,呈現出了碎片化、多元化、創新性、社會性的特征。人工智能背景下職業教育的課程模式是為學習者提供按需可隨時選擇的知識儲備智能模式,解決了傳統職業院校課程教學的滯后性,呈現的是現代職業教育的前沿信息和內容。課程革命愈演愈烈,靈活多樣的微課、慕課等形式層出不窮,在線課程將成為常態,信息傳播媒介、知識獲取方式等都發生了巨大改變,課程內容和結構的表現形態、呈現方式、實施及評價等也都進行了相應變革。智能化信息科學技術為課程的設計、架構、實施提供了快捷和便利,為學習者的個性化、終身化選擇提供了多種渠道。人工智能背景下職業教育的課程模式的建構表現為:首先,線上線下融合的大規模開放課程融入現代職業教育,課程的表現形態和實施途徑呈現出智能化、數字化、立體化的特征,成為學校常態課程的有機組成部分,為學習者提供了更多的可選擇機會,使實施個性化課程成為可能。現代職業教育的課程內容強調學術性與生活性相互融合與轉化,融入社會資源,立足于我國社會經濟的新常態和學習者的全面發展,實現社會化協同發展,共贏共創;其次,課程實施的空間得以拓展,跨越了社會組織邊界、職業院校邊界,將從班級、年級、全校擴展到網絡社區以及更大的空間。課程的整體結構從分散走向整合,以技術為媒介,形成跨學科、多學科整合的課程;最后,課程內容的組織、課程的實施逐步模塊化、碎片化、移動化與泛在化,社會化分工更加精細,教師也將承擔教學設計、技術開發、在線輔導等不同的角色。
(二)人工智能背景下職業教育的教學模式
人工智能時代將信息技術有效地融合于職業教育各學科的教學過程,從知識的傳遞轉變為認知的建構,從注重講授和內容,轉變成重視學習過程[11],構建“以教師為主導,以學生為主體”的以數字化、智能化為特征的智慧教學模式,重視學生的主體地位,引導學生“自主、探究、合作”。人工智能背景下職業教育的教學模式的建構表現為:首先,人們的學習方法、認知方式和思維模式已經發生了巨大的轉變。信息化教學使得信息技術已成為學習者認知的必要工具,認知方式也由“從技術中學”轉型為“用技術學”。其次,信息化教學的重點從“面向內容設計”轉變到“面向學習過程設計”,更加重視學習者發現問題、分析和解決問題能力的培養,關注學習者的學習過程,以及其獲得學習活動的體驗。同時,信息化教學要將課堂內的學習知識和課堂外的實踐活動聯結互動,按照學習者的個性化需求和認知方式自主選擇學習內容。第三,智慧教學將成為課堂教學的新重點。日常教學工作形態不再是點線面的連接,而是呈現為智能化、立體化的教學空間,智慧課堂將會促進學習者的深度學習、交互學習和融合學習,智能備課、批閱以及個性化指導等也將成為教育者新的教學工作形式。從機械評價學習結果轉變成適應性評價學習結果。第四,在線教學、整合技術的學科教學法將成為新的教學形態,促進教育均衡發展,實現跨學校、跨區域的流轉。移動學習、遠程協作等信息化教學模式,能夠實現教師的“教”與學生的“學”的全面實時互動,最大限度地調動學習者的主觀能動性,提升教學質量與人才培養質量。
(三)人工智能背景下職業教育的學習模式
智能系統和互聯網絡為學習者提供了豐富多元的學習資源和環境,推進了教育教學活動與學習環境的融合發展,人工智能背景下職業教育的學習模式也逐步建立起來,具體表現為:首先,智能時代的互聯網絡全面覆蓋每一個人、每一個角落,活動空間由課堂內拓展到課堂外,學習與非正式學習正在互相補充、互相與融合,導致學習者的學習行為變化、學習方式的革新。其次,基于互聯網出現了一批創新的學習方式,借助情景感知技術及智慧信息技術,進行真實過程體驗的情境學習,促進學習者知識遷移運用的情境化和社會化。第三,借助互聯網云技術和各種應用工具,學習者可根據自身學習需求,選擇最優學習方式,也可利用數據分析技術,追蹤記錄學習路徑和學習交互過程,隨時隨地獲取個性化教學服務和量身定制的學習資源,拓寬了智慧教育視野。第四,各職業院校開始拓展校園智慧學習的時間和空間,以實現虛擬和現實相互結合的智慧校園育人環境。推進網絡學習空間建設,加強教與學全過程的數據采集和分析,“引導各地各職業院校開發基于工作過程的虛擬仿真實訓資源和個性化自主學習系統”[12],強化優質資源在學習環境中的實際應用。
(四)人工智能背景下職業教育的環境模式
智慧教育環境是以大數據、多媒體、云計算等智能信息技術為基礎而構建的虛實融合、智能適應的均衡化生態系統。信息技術與職業教育的深度融合,為師生的全面發展提供了智慧化的成長環境,如智慧云平臺、智慧校園。人工智能背景下職業教育的環境模式的建構表現為:首先,智慧教育環境將信息技術與職業教育服務結合、面對面教學和在線學習結合,形成數字化的、虛實結合的職業教育智能服務新模式。其次,智慧教育環境將促進各種智能化、數字化信息技術融入職業院校的各個業務范圍和業務領域,與系統內的其他業務橫向互聯、縱向貫通,且信息能夠適時生成和采集,全過程實現數字化與互聯化。第三,智慧教育環境能夠感知學習者所處的學習情境,理解學習者的行為與意圖,滿足學習者的個性化需求,提供多元化的適應服務和智能感知的信息服務。互聯網應用基于智能數據分析,實現智能調節與自動監控,為學習者提供定制式的學習服務和個性化的學習環境。未來教室必將變成“虛擬+現實”的智慧課堂,在網絡空間中參與線上課程、線下活動,實現線上線下互動交流。同時,智慧校園的創建和管理,能夠對每個班級、學區進行動態管理,構建出一個以問題、任務為線索,學生實現自主學習的知識體系和促進師生互動、生生互動的智慧管理平臺。到2020年,“90%以上的職業院校建成不低于《職業院校數字校園建設規范》要求的數字校園,各地普遍建立推進職業教育信息化持續健康發展的政策機制”[13],以學習者為中心的自主、泛在學習普遍開展,精準的智能服務能夠滿足職業教育的終身化定制。
(五)人工智能背景下職業教育的教師發展模式
人工智能背景下職業教育的變革對教師的專業發展、素質能力提出了新要求,改變了教師的能力結構和工作狀態。教育信息化大背景下,互聯網技術、多媒體手段的產生、智能化設備的使用極大提高了教師的專業發展和能力素養,以適應新課程改革與教育信息化的要求。人工智能背景下職業教育的教師發展模式的建構表現為:首先,新時代教師專業發展的內在要求和外在環境都要求教師能夠認識、了解和應用互聯網新技術工具,促使教師專業發展能力和素養的提升和豐富。其次,教師的專業發展要面向實際、情境化、網絡化的教學問題,教師需要在多變的教育情境中綜合運用核心教學技能,將信息技術知識、學科內容知識、教學法知識很好地融合并遷移運用。新時代的教師要學會掌握使用智能化設備和數字化網絡資源,積極加強與其他專家、教師的合作,或遠程工作,形成基于智慧教育技術的多元化的學習共同體。教師的工作狀態由個體的單獨工作轉變為群體的共同協作,大大提升了教師的工作效率。第三,信息化背景下教師的教學理念要發生轉變,由促進學生“接受學習”轉變為“主動建構”,由“被動適應”轉變為“主動參與”,越來越強調以學生為中心的過程體驗,從了解信息技術轉變為掌握智慧教育技術,保持學科知識,教學方法,核心技術的動態平衡,促進學生智慧學習的發生。第四,信息化教師要學會使用智能化教育技術,積極開發數字化學習資源,創設豐富多元的教學活動,鼓勵學生掌握智能信息工具,學會探究和解決問題,發展提升學生的創新思維能力和信息化學習能力。教師的信息化教學能力和素養全面提升,信息技術應用能力實現常態化。
(六)人工智能背景下職業教育的評價模式
現代教育價值趨于多元,以互聯網為基礎的智能化信息技術使教育評價在評價依據、評價內容、評價主體等多個方面實現了全面轉變。人工智能背景下職業教育的評價模式的建構表現為:首先,互聯網信息技術應用于學習過程使得伴隨式評價成為可能,更加關注學習者的個體差異和特點。強調過程評價和多元共同評價,更加客觀全面,重視評價過程的診斷與改進功能,以促進學習者的個性化發展。其次,互聯網、大數據、智能云技術的出現使得評價的技術和手段多樣化、智能化,節省人力物力財力,提高了評價的科學性、針對性。第三,以大數據為基礎的適應性評價因人而異,可獲得及時反饋,可真實地測評學習者的認知結構、能力傾向和個性特征等,從知識領域擴展到技能領域、情感、態度與價值觀,構建以學習者核心素養為導向的教育測量與評價體系,促進學習者發展。
(七)人工智能背景下職業教育的管理模式
智能化信息技術、云計算技術、大數據技術等能夠促進大規模社會化協同,拓展教育資源與服務的共享性,提高教育管理、決策與評價的智慧性,因此,基于互聯網的教育管理必將逐步走向“智慧管理”模式。人工智能背景下職業教育的管理模式的建構表現為:首先,互聯網將家庭、學校、社區等緊密、方便地聯系在一起,拓寬了家長和社會機構參與學校管理的渠道,各利益相關者可共同參與現代職業院校的學校管理,協作育人。其次,新時代的職業院校管理模式通過可視化界面進行智能化管理,業務數據幾乎全部數字化,能有效降低信息管理系統的技術門檻,使管理工作更加輕松、高效。通過深度的數據挖掘與分析,能夠實現個性化、精準資源信息的智能推薦和服務,為管理人員和決策者提供及時、全面、精準的數據支持,以提高決策的科學性。第三,通過互聯網信息技術可以實現全方位、隨時的遠程監督與指導,從督導評估轉變為實時評估,可以實現大規模的實時溝通與協作,促進社會化分工,促進職業院校內部重構管理業務流程,使管理智能化、網絡化、專業化。
(八)人工智能背景下職業教育的組織模式
人工智能時代信息科學技術的蓬勃發展沖擊著學校內部的組織結構向智能化、網絡化的方向發展,各職業院校需要合理調整內部組織結構和資源分配,通過互聯網加快信息流動等方式,提高各職業院校組織管理的效率和活力。人工智能背景下職業教育的組織模式的建構表現為:首先,當今時代人工智能的產生不可能替代學校教育,但可以改變學校教育的基本業務流程。人工智能推動了學校組織結構向網絡化方向發展,教學與課程是提供信息數據的重要平臺,學校組織則構成了教育大數據生態系統。其次,“互聯網+職業教育”的跨界融合將打破學校的圍墻的阻隔,互聯網將學校組織與企業、科研院所等社會機構緊密聯系起來,提供優質教育資源供給,共同承擔知識的傳授、傳播、轉化等功能,促進學校組織體系核心要素的重構。第三,建設“智慧校園”,實現線上線下融合的智慧校園育人環境,實施一體化校園網絡認證,推動智能化教育資源共建共享,實現職業教育信息化建設的均衡發展。
五、人工智能背景下職業教育的模式變革面臨的挑戰及發展目標
人工智能將推進大數據、云技術等智能信息技術深層次融入職業教育課程與教學、組織與管理、評價與反饋等領域,形成社會化多元供給,為學習者提供多樣化的參與方式、自主選擇的學習形式和及時獲得反饋的評價途徑,有利于實現職業教育的共建、共享、共治。但其全面實現,還面臨著諸多挑戰。
(一)挑戰
首先,職業教育的新模式建構需要充足的資金支持。各職業院校積極建構智慧校園,努力實現智慧化產學研環境,打造一體化智慧城市網絡等核心技術的開發,都需要資金的根本保障。政府要給予資金政策保障并加強監管,資金管理部門要合理規劃,合理利用,專款專用,落到實處。其次,職業教育的新模式建構的成果表現離不開學習者對技術的理解、掌握和應用。在實際實施過程中,教育工作者既要利用信息技術優勢變革職業教育,也要避免技術中心主義傾向,“避免一味追趕技術新潮而不顧學生身心健康等,技術本身是一個禍福相依的辯證法。”[14]第三,“目前的教育實踐中,仍未能充分實現人機合理分工和雙邊優勢互補。人工智能終端系統擅長邏輯性、單調重復的工作,而人類則更適合情感性、創造性和社會性的工作。”[15]現階段,信息化技術水平還有待提高,智能機器不能完全勝任知識傳播、數據處理等工作,有待于進一步開發和完善,絕對依賴互聯網絡和設備,還存在一定的風險。
(二)發展目標
人工智能時代職業教育變革重新架構了職業教育發展模式,完成了對資源的重新整合配置,改變了人的思維方式、學習方式和生活方式。人工智能時代下沒有職業教育模式的改革,就不可能建構真正的現代化職業教育。人工智能背景下職業教育的發展目標可以概括為個三方面:
1.“智慧腦”與“智能腦”融通
隨著第四次產業革命的到來,信息技術爆發式發展,造就了以電腦、互聯網為基礎的智能腦。職業教育智慧化發展的一個目標就是如何讓學習者發揮人腦“智慧腦”與機器設備“智能腦”的“雙腦”共同協作[16]。人工智能時代職業教育與信息技術的深度融合,就是要通過“智慧腦”和“智能腦”的協同作用,發揮互補優勢,進行融通式學習,而不是簡單地人腦與電腦的技術對接。
2.“現實世界”與“虛擬世界”結合
在人工智能時代,網絡虛擬技術的發展使人類擁有了真實與虛擬兩個世界,虛擬信息技術的興起在一定程度上會影響職業教育的實體教育,實體教育的發展也需要虛擬技術的支撐。但在具體的學習實踐中,還會存在利用這兩個世界時顧此失彼、難以平衡的問題。目前,虛擬化教育技術在職業教育領域不斷應用與推廣,職業教育的發展模式不斷優化,使得職業院校線上線下的邊界逐漸消融,“現實世界”與“虛擬世界”更好地結合。人工智能時代職業教育的本質沒有發生根本改變,學習者要學會利用這兩個世界虛實融合、高度互動,充分發揮出自身的優勢,更好地學習與生活。
3.職業教育“適應人工智能”發展為“引領人工智能”
人工智能為職業教育帶來了強大的技術支持,為職業教育帶來了便利。初始階段的職業教育基本知識和技能被數字化和智能化,通過人工智能相關課程,云教育模式,個性化學習計劃等,適應并應用人工智能,以提高職業教育的效率和質量。職業教育重在技術創新,對于行業技術發展具有一定的引領性作用。未來人工智能將成為職業院校快速發展和轉型的技術支撐。“如某些職業院校基于自身優勢專業與相關行業的智能自動化企業合作,實現以職業教育發展引領人工智能。”[17]目前,人工智能處于適應性大發展階段,隨著信息化技術的提高和智能化設備的普及,人工智能時代必將由專用人工智能時代步入通用人工智能時代。在通用人工智能時代,人工智能與職業教育深度融合高效協作,職業教育完全適應且完美應用于人工智能,進一步引領人工智能發展,由“人工智能+職業教育”發展為“職業教育+人工智能”的時代。
關鍵詞:計算機網絡;人工智能技術;應用分析
隨著科學技術水平的不斷提升,人工智能技術的應用范圍也在不斷的擴大,且取得的應用成效也是十分顯著,尤其是在計算機網絡技術中的應用,不僅改變了人們的生活方式,為其日常生產生活提供了十分便利的條件,而且也推動了各行各業的迅速發展,使其整體工作效率和工作質量較以往有著質的飛躍,因此,對計算機網絡技術中人工智能技術的合理應用進行深入的研究,很有必要。
1計算機網絡中人工智能技術的應用優勢
1.1實用性優勢
隨著計算機網絡技術的全面普及,人們對其實用性也會提出較高的要求,這種情況下,就需要人工智能技術的有效加入,才能滿足人們這種高要求。因為人工智能技術是一種能夠模仿人類思維與行為,代替人工來完成一些難度較大、復雜繁瑣工作的綜合應用技術,其具有較強的學習能力,在計算機網絡中,人工智能技術可以促進計算機系統完成一些高難度數據推理核算工作,進而幫助人們更快的提高工作效率,使其能夠節省大量的網絡查找時間,提高生活質量。由此可見,在計算機網絡技術中,人工智能的開發與應用,具有十分突出的實用性優勢。
1.2網絡管理優勢
現如今,計算機網絡技術已成為人們日常生活中不可缺少的一部分,隨著其應用范圍的不斷擴大,對其網絡安全性也會提出較高的要求,而要想實現這一目標,就需要人工智能技術的大力支持,這樣才能更好的提升計算機網絡技術的實用性,使其能夠協助人們處理一些高難度、較大復雜性的問題。同時,也能夠實現對計算機網絡的智能管理,使大數據的存儲更為安全、更為可靠,進而為人們更好的進行信息交流創造良好的網絡環境。因此,對于計算機網絡技術而言,人工智能的開發與應用,具有十分突出的網絡管理優勢。
2計算機網絡中人工智能技術的具體應用方案
2.1在網絡安全管理方面的應用
盡管計算機網絡技術已經覆蓋到人們日常生產生活的方方面面,但是卻因為以往計算機網絡安全管理系統的不完善,而出現很多不良的用戶體驗。基于此,為了確保網絡運行環境的有序性和安全性,就要運用人工智能技術來對現有的網絡環境進行全面的凈化,并對已經存在的網絡安全問題進行有效處理。通過人工智能技術的介入,當前計算機網絡中的防火墻系統已逐步實現了智能化管理,其可以運用較強的記憶功能、統計功能以及概率方法等,對海量運行數據進行快速的處理和分析,以便能夠在第一時間發現病毒捆綁的問題或惡意網站的存在,并及時對這些現象進行過濾處理,進而全方位保證數據信息的存儲安全,為用戶營造更加安全、可靠的網絡環境。
2.2在網絡信息管理方面的應用
隨著計算機網絡用戶的不斷增多,人工智能技術的網絡服務能力也在與日提升,尤其在信息搜索方面。因為以往人們在利用計算機搜索網絡信息時,常常需要浪費大量的時間才能獲取到。但在人工智能技術的介入后,這一問題就得到了徹底的解決,計算機網絡技術不僅為人們提供了多元化、智能化的信息搜索方式,而且還能通過關鍵詞的輸入來對網絡信息進行精準定位,進而根據用戶的個人喜好、搜索習慣等優先推送一些符合用戶心理需求的網絡信息,這樣既節省了網絡搜索時間,提高了信息搜索的精度,同時,也對計算機網絡技術的不斷發展起到了較大的促進作用。
2.3在打擊犯罪方面的應用
目前,網絡犯罪己成為最為常見的犯罪類型之一。基于此,提高計算機網絡的防護性能,嚴厲打擊網絡犯罪就成為有關部門勢在必行的工作趨勢。而要想高效完成這項任務,就需要利用人工智能技術來提升計算機網絡的安全性和穩定性,不僅要構建智能化的網絡安全管理系統,而且還要增強計算機數據信息自動化采集功能,使其在數據采集過程中,能夠有效識別安全數據和系統漏洞,這樣才能從根本上保護用戶信息安全,預防網絡犯罪的發生幾率,進而最大化突顯計算機網絡安全運營中心的運營效率和網絡管理水平。
2.4在科技教學方面的應用
現如今,隨著教育改革的不斷深入和落實,計算機網絡技術與教育教學的有機結合已成為各類各級院校必須重視的工作內容之一,而為了最大化確保科技教學質量,就要積極采用人工智能技術來提高教師的教學水平和教學質量。在實際運用時,不僅要利用該技術為學生構建智能化的學習平臺,讓學生能夠借助網絡學習資源形成自主學習的意識和積極性,提高其綜合學習能力。而且還要通過人工智能技術的優勢來提升教師的職業素養和專業知識,讓其在實際教學過程中,能夠推陳出新,采取現代化的教學理念和教學方法,這樣才能更好的提高教學質量,滿足學生的求知欲望。
關鍵詞:HPS教育;小學科學;人工智能
隨著我國教育的迅猛發展,作為科學教育重中之重的小學科學教育逐漸開始被大眾所關注,所以探索小學科學教育的新思路已成為教育改革的關鍵之一。多年來,我國不斷借鑒發達國家的教育改革理念與經驗,并進行本土化研究,促進我國教育發展。
一、研究背景
HPS教育作為西方20世紀80年代盛行的理論,引入中國已有20余年。作為極其受歡迎的教育理念,憑借著自身優勢在中國教育課程改革中占據了一席之地,也為中國科學教育提供了新思路。
(一)HPS的概念界定
HPS的提出源自科學內部對科學反思和科學外部人員對科學本質認識的思考。最初,HPS指的是科學史(HistoryofScience)和科學哲學(PhilosophyofScience)兩大學科領域,但在20世紀90年代科學建構論流行后,科學社會學與科學知識社會學被引入科學教育,HPS逐漸演化成科學史(HistoryofScience)、科學哲學(PhilosophyofScience)和科學社會學(SociologyofScience)三者的統稱[1]:科學史即研究科學(包括自然科學和社會科學)和科學知識的歷史;科學哲學則是對科學本性的理性分析,以及對科學概念、科學話語的哲學思辨,比如科學這把“雙刃劍”對人類社會的影響;科學社會學則討論科學處在社會大系統中,社會種種因素在科學發展過程中的地位和作用,這包括了政治、經濟、文化、技術、信仰等因素[2]。在國外,德國科學家和史學家馬赫最早提倡HPS教育,突出強調哲學與歷史應用至科學教學中的作用。我國HPS相關研究開始晚且研究規模較小,首都師范大學的丁邦平教授認為HPS融入科學課程與教學是培養學生理解科學本質的一個重要途徑[3]。
(二)HPS教育理念融入小學科學課程的必要性
運用科學史、科學哲學等進行教學是目前國際上小學科學教育改革的一種新趨勢。2017年,教育部頒布的《義務教育小學科學課程標準》標志著我國科學教育步入了新階段,其不僅要求達成科學知識、科學探究的相應目標,也要養成相應的科學態度,思考科學、技術、社會與環境的融洽相處。該標準提出了“初步了解在科學技術的研究與應用中,需要考慮倫理和道德的價值取向,提倡熱愛自然、珍愛生命,提高保護環境意識和社會責任感”。HPS教育與小學科學課程的結合是教學內容由知識到能力再到素養的過程,是小學科學教育的新維度,改變了小學科學課程的教學環境。將科學課程中融入HPS教育的內容,可以幫助學生理解科學本質,研究科學知識是如何產生的,科學對社會的多方面影響以及科學和科學方法的優、缺點等。當《小學課程標準》將科學態度和價值觀視為科學教育的有機組成部分時,小學科學課程就有望成為HPS教育的天然載體,同時為小學科學課程滲透HPS教育提出了挑戰。目前,我國小學科學課程雖已有部分設計融入了HPS教育理念,但該融入過程仍停留在表面,融入程度低,融入方式單一。所以,研究HPS教育理念融入小學科學課程十分有必要。
(三)HPS教育理念融入小學科學課程的可行性
縱觀國內外已有的研究,將HPS教育融入小學科學課程可分為基于傳統課堂模式的正式教育課程和基于科技館、研學機構等的非正式教育課程。由皖新傳媒、中國科學技術大學先進技術研究院新媒體研究院、中國科學技術大學出版社三方通力合作、聯合打造的《人工智能讀本》系列叢書自出版以來已發行八萬套,在安徽省多個市區的小學得以應用,是青少年人工智能教育上的一次全新探索。該套叢書分三年級至六年級共四套,涵蓋了16個人工智能前沿研究領域知識點,每一節課都設有場景引入、讀一讀、看一看、試一試4個模塊。小學《人工智能讀本》作為闡述新興科技的讀本,以親切的場景對話和可愛幽默的插畫等形式吸引了眾多小學生的興趣,不僅可作為學校科學課讀本,也可以應用于課外場景。本文則以小學《人工智能讀本》為例,對HPS教育進行初步摸索與實踐,以期對小學科學教育帶來教益。
二、HPS教育理念融入小學科學的典型案例
《人工智能讀本》作為HPS教育理念融入小學科學實踐的典型案例,側重引導學生多維度、科學辯證地認識人工智能,內容包括機器學習、決策職能和類腦智能,以及人工智能的不同發展階段,帶領學生思考人工智能帶來的倫理問題以及其他挑戰,培養學生正確的世界觀、人生觀和價值觀。本研究將以《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰”為例,分析HPS教育理念融入小學科學的實踐。
(一)科學史:提升課程趣味性
小學科學教育作為培養具有科學素養公眾的重要步驟,提升過程的趣味性則十分重要。過去傳統的小學科學教育注重知識的傳遞而忽略了學習過程,填鴨式教學導致學生失去對科學的興趣與探索欲,不利于公民科學素養的整體提高。而科學史作為研究科學(包括自然科學和社會科學)和科學知識的歷史,已經逐漸滲透到科學教育中來。科學史常常介紹科學家的事跡,某一知識誕生所面臨的困難和曲折過程,而將科學史融入課程可以帶學生重回知識誕生的時刻,切身體會科學。讀本作為在小學科學教育中不可或缺的工具,利用科學史內容,以敘事方式可以將科學哲學與科學社會學的思想融入教學過程中,在讀本中融入歷史,可以提升課程趣味性,幫助學生更加容易探求科學本質,感受科學家不懈努力、敢于質疑的精神,提升科學素養。例如《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰”引入部分即以時間順序展開,介紹人工智能的發展與面臨的困境。在“看一看”中機器人索菲亞是否可以結婚的故事不僅為本章節提供了豐富的內容,提升了課程的趣味性,而且還融入了科學與哲學,引發讀者對于人工智能的思考。
(二)科學社會學:提升課程社會性
科學社會學是研究一切科學與社會之間的聯系與影響,包含科學對社會的影響和社會對科學的影響。科學是一種社會活動,同時也受到政治、經濟、文化等多方面影響,比如蒸汽機的誕生表明科學促進社會的發展。在科學教育的課堂中融入科學社會學不僅可以幫助學生理解科學問題,還可以通過介紹科學與社會之間的復雜關系,培養學生靈活、批判看待科學問題的思維能力。如六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰”中,在介紹個人與技術的基礎上引入了政府和環境這兩個要素,使學生在更宏觀的背景下,獲得這樣一種認知:環境與技術之間有一把“雙刃劍”,個人與技術、政府與技術之間是相互促進的主客體關系。《人工智能讀本》并不全是說教性質的文字,在“試一試”中的辯論賽環節讓同學通過親身實踐,更加了解人工智能對于社會的多方面影響。通過對于科技是一把“雙刃劍”這一事實的了解,同學們可以更好地將學習知識與社會的背景聯系在一起,深刻體會科學中的人文素養,增強社會責任感。
(三)科學哲學:提升課程思辨性
以往研究發現,國內學科教材中關于科學史和科學社會學內容較多而且呈顯性,而對于科學哲學的融入內容不夠,且不鮮明。[3]科學哲學融入科學教育無疑可以提升學生的思辨性,幫助學生建立起對于科學正確而全面的認識。例如,《人工智能讀本》六年級第四單元“人工智能倫理與其他挑戰”中,引入人工智能倫理,通過介紹人工智能面對的挑戰、人工智能的具體應對策略,讓小學生了解人工智能技術發展的同時也要重視可能引發的法律和倫理道德問題,明白人與人工智能之間的關系以及處理這些關系的準則。通過“讀一讀”先讓學生明白倫理概念,再用一幅畫讓學生思考在算法的發展下,人類與機器人的關系如何定義,向學生傳遞樹立人類與人工智能和諧共生的技術倫理觀。通過這種方式,可以幫助學生逐步建立完整的科學觀,全面且思辨地看待科學,提升學生思辨性,進而提升科學素養。
三、HPS教育理念融入小學科學課程的實踐建議
《人工智能讀本》作為一套理論與實踐相結合,具有知識性與趣味性的兒童科普讀物,著重引導小學生培養科學創新意識,提升人工智能素養,產生求知探索欲望。但《人工智能讀本》作為HPS融入小學科學課程的初始,仍存在教育資源不充分、內容結合較淺等不足,為了將HPS教育更好融入小學科學課程,可從以下三方面加以改進。
(一)開發HPS教育資源
HPS教育需要教育資源的支撐。HPS教育資源來源廣泛,無論是學生的現實生活,還是歷史資料,都可以提供契機和靈感。《人工智能讀本》中收集了大量與人工智能相關的故事和現實案例,都可以作為教育資源,從各個角度達到科普的目的。在新媒體時代,進行HPS教育資源開發時,應當注意借助最新的信息與通信技術增強資源的互動性,如互動多媒體技術、虛擬現實技術、增強現實技術、科學可視化技術等。在傳統的科學課堂教學中,主要是通過圖片文字講解,實驗演示及互動來開展。這種形式對于現實中能接觸到的實驗內容,如常見的動植物、可操作的物理化學實驗等,比較容易開展。而對于地球與宇宙科學領域的知識,或者一些已經不存在的動植物,則只能通過圖片視頻進行展示,不容易進行實驗展示。通過虛擬現實技術、增強現實技術等,則可以虛擬出世界萬物,如不易操作的物理化學實驗、已消失的動植物等都可以通過虛擬現實的手段得以呈現。這些技術或能使教學內容變得生動形象,或通過營造沉浸感以使學生有更佳的情境體驗,或讓學生與教學資源進行交互從而自定義內容,服務于學生科學素養提升的終極目的。
(二)對小學科學教師進行培訓
HPS教育的關鍵是從社會、歷史、哲學等角度對自然科學內容進行重新編排,并不是將大量的內容或學科知識簡單相加,這對教師能力也提出了更高要求。目前,人工智能教學領域常常出現“學生不會學、老師不會教”的狀況,《人工智能讀本》作為內容翔實有趣的讀本可以彌補一部分缺失。但與此同時,也需要提升教師的教學能力與知識儲備。HPS教育理念不僅僅針對歷史中的科學人物,所有的學生主體也是歷史中的主體,他們也身處于社會中,并且對于生活中的各種科學現象有著自己的思考。所以教師身為引導者,需要注意到學生的思考,深入挖掘,鼓勵他們對所思內容進行反思并付諸實踐。科學史和科學哲學應當成為科學教師教育項目中的一部分,這能讓科學教師更好地理解他們的社會責任。為此,對職業科學教師進行HPS培訓便是必要的。
(三)多場景開展小學科學教育
科學素養不是空洞的,它來自學生的認識體驗,并從中獲得生動、具體的理解和收獲。《人工智能讀本》作為方便攜帶的讀本,不僅可以在小學科學課堂中作為教材使用,也可以應用在其他場景,如研學旅行、科技館等場所。課堂學習只是小學科學教育中的一個環節,家庭、科技館等也可以進行科學教育。例如,科技館與博物館可以以科學家和歷史科學儀器為主題舉辦展覽,展覽中融入HPS教育理念,學生在參觀和學習過程中學習有關科學內容。一些歷史上大型的科學實驗,學校教室或實驗室無法滿足條件,但在大型的場館中可以實現。例如,研學旅行作為目前科學教育中最受歡迎的方式之一,已被納入學校教育教學計劃,列為中小學生的“必修課”,正逐漸成為學生獲得科學知識的另一個途徑。研學旅行作為一種集知識性、教育性、趣味性和娛樂性為一體的旅游形式,通常伴隨著知識教育的過程,包括科學知識的普及,所以也是開展小學科學教育的重要場所。在該場景下,運用《人工智能讀本》等新興手段進行科學教育往往取得事半功倍的效果。
結語
目前,HPS教育理念已經積極嘗試運用到小學科學教育中,包括學校內的正式學習以及學校外如科技館、博物館、研學旅游中的非正式學習之中。其中,科技史以時間維度為線索創造豐富資源的同時也可以提升課程趣味性;科學社會學以科學與社會之間的相互關系幫助學生理解科學本質,提升科學素養;科學哲學則以哲學的視域審視科學的誕生提升學生思辨能力。未來,HPS教育結合小學科學則需要更深入,在資源開發、教師培訓以及應用場景等方面加以改進,為提升國民科學素養做出努力。
參考文獻:
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[3]丁邦平.HPS教育與科學課程改革[J].比較教育研究,2000(06):6-12.
關鍵詞:貿易經濟人才培養大數據與人工智能挑戰
中圖分類號:G71文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2020)06(a)-0028-02
21世紀是一個智能化時代,人工智能與智能系統的不斷發展,成為當今世界各國發展的重中之重。2015年來,人工智能快速覆蓋了我國的各行各業,這些新型行業的出現,一方面給傳統產業、行業和企業帶來挑戰,使得傳統行業開始萎縮,對人才的需求開始下降,而新產業、行業和企業的出現并得到快速發展,因此對人才的需求量逐年增加。這一變革,給高校人才培養帶來了巨大的挑戰和機遇。
1人工智能背景下的貿易經濟專業發展現狀分析
1.1貿易經濟專業辦學與人工智能的聯系很弱
從貿易經濟專業的辦學水平和內容來看,均處于傳統階段,對行業在人工智能方向上的變遷沒有系統的認識和認知性教育,貿易經濟專業的改革勢在必行。
以重慶工商大學為例,貿易經濟專業的辦學與人工智能的結合非常微弱,甚至可以說基本沒有考慮到人工智能與專業辦學的結合。最近三年,重慶工商大學的貿易經濟專業開始探索大數據與專業辦學的結合,苦于師資和其他辦學資源的限制,目前仍處于討論階段。
1.2貿易經濟專業的人才培養仍停留在傳統模式上
從開設貿易經濟專業的高校來看,人才培養模式均未與人工智能、大數據進行緊密結合,這一現狀對專業建設與快速發展的行業之間對現代人才需求之間存在著較大的差距,貿易經濟專業需要加快改革的力度。
1.3貿易經濟專業的課程體系仍未與人工智能結合起來
從課程體系來看,貿易經濟專業的專業類課程設置中不同學校有些差異,標志著各校的專業建設和人才培養有所不同,但是大部分課程設置都是傳統類課程,如西方經濟學、政治經濟學、會計學、貿易經濟學、零售學、消費經濟學、商品學、市場營銷、商務談判、國際貿易、產業經濟學。與人工智能、大數據、數據分析的課程很少出現,傳統課程也未與人工智能進行交叉,或者以多種方式將人工智能、大數據及數據分析嵌入各門課程中。
2人工智能背景下貿易經濟專業發展的機遇
人工智能與大數據的發展勢不可擋,產業體系初具規模,支撐能力日益增強。為貿易經濟專業的未來發展帶來了不可多得的機遇。
2.1人工智能給貿易經濟專業帶來了新的發展方向
無論從流通2025還是從流通4.0來看,人工智能與流通、貿易行業的深度結合形成的新行業,成為未來發展的新趨勢,這些行業的快速發展,對人才的需求,為貿易經濟專業明確了未來的辦學方向。
2.2人工智能給貿易經濟專業的課程體系改革帶來了新方向
開設貿易經濟專業的各高校均有自己的一些課程建設的特征和特色,在科學研究方面,多學科之間互相支持也具備了前提條件,這一先天優勢,給貿易經濟專業進行的課程體系的重構,提供了優越的前提條件。人工智能背景為貿易經濟專業的課程體系重構和改革提供了新的方向,貿易經濟專業可以在專業課程體系設計上,加大大數據與人工智能與貿易經濟課程的結合力度。
2.3人工智能給貿易經濟專業學生就業帶了新機遇
傳統時代貿易經濟專業主要為商貿流通類企業培養高端商貿人才,或者為政府部門、科研單位培養管理和科研型人才。人工智能與各行業的結合,孕育出了一些新的崗位,這些崗位需要高端人才,這些人才不止懂貿易、物流、商務的專業知識,更要懂數據、大數據,尤其是能夠進行數據處理和分析,并等運用大數據進行管理。同時智能貿易、智能零售、智慧商業、智慧物流等行業對新型人才的需求非常緊迫。
因此,貿易經濟專業的辦學需要進行深入的市場調研,全面深入掌握行業發展和人才需求的實際情況,重構人才培養的體系和思路,重新設計專業課程,這是提升人才質量的關鍵。
3人工智能背景下貿易經濟專業發展的挑戰
人工智能+商貿流通的快速發展,以及人工智能在高等教育中的廣泛應用,給高校貿易經濟專業的辦學和未來發展帶來了很大的挑戰,一方面傳統行業的升級換代需要新型人才;另一方面當前高校貿易經濟專業的現有資源的落后制約了教育改革。與此同時,智能化不斷進入課程,對教師的替代力度在不斷提高,這些變化,給高校的專業建設和專業發展帶來了巨大的挑戰。
4人工智能背景下貿易經濟專業發展的路徑
4.1建立適應人工智能+背景下的貿易經濟專業人才培養理念
人才培養的創新首先是理念的創新與形成,貿易經濟專業在人工智能時代的未來發展之路,是從人才培養創新出發,所以首當其沖的是人工智能+的培養理念的形成,根據區域商貿流通業發展與社會對貿易經濟人才培養提出的新需求和高等教育與人工智能的融合發展的新趨勢,在持續深入開展貿易經濟專業人才培養模式的社會調研的同時,深入進行理論研究和實踐探索的基礎上,形成適合本校獨特的人工智能背景下的貿易經濟專業獨特的培養模式。即“大德育理念”“大商科理念”“學科交叉融合發展理念”。
4.2構建人工智能+的人才培養方式與手段
貿易經濟專業的教師和學生面對的是一個瞬息萬變的時代,因此,教師要不斷地跟進行業發展,成為理論的“創新者”,同時還要增加著名企業的管理者和實踐者成為教學團隊成員,來促進貿易經濟專業教學與時俱進,促進科研、教學與社會服務一體化,形成風格獨特的教學內容體系和教學方法,啟發學生多思考,培養學生的創新能力和決策能力。
4.3加強適應人工智能+貿易經濟專業教學的新型教師團隊
教師是教學的最根本資源,是確保教學質量提升的根本性條件,也是推動教學改革的主要力量,貿易經濟專業的一切改革均是基于教師的改革。首先,要加強教師在人工智能方面的學習和提升。其次,我國高等院校的貿易經濟專業教師還要探索信息技術、人工智能如何支持教師決策、教師教育教學、改進教學手段等,推動新技術與教師專業發展有機融合,實行線上線下結合的混合教學。最后,貿易經濟專業教師要充分認識到人工智能技術的廣泛應用,不斷可以促使和推進教師的研究能力,形成新型的教師團隊。
4.4提升學生的在智慧產業中的就業能力
蘇霍姆林斯基在《教育藝術》中認為,“在人的心靈深處有一種根深蒂固的需要,就是希望自己是一個發現者、研究者、探索者。在兒童的精神世界中,這種需要特別強烈”。我們要敢于打破傳統的教學模式,運用現代教育技術培養真正適應于經濟社會發展的創新型和國際化人才。現代教育技術是伴隨現代科技的發展,特別是電子、通訊、計算機的飛速發展而產生的,也是現代教育理論發展到一定階段的產物。
作為新一輪科技革命的代表,人工智能(AI)技術已經或正在顛覆性地改變著許多行業和領域,而教育就是其中之一。來自谷歌的世界頂尖的人工智能專家團隊將AI的智能l展劃分成了三級:第一級是“弱人工智能”,只能夠專注在一個特定領域,如下圍棋;第二級是“強人工智能”,能夠達到或超過人類水準;第三級是比人類聰明1000萬倍的人工智能。
目前,“弱人工智能”已經滲透到我們生活的方方面面:搜索引擎、實時在線地圖、手機語音助手、智能客服等都運用了人工智能技術。盡管人工智能要從感知、行為和認知三個維度全面模擬甚至超越人類,還有很長的路要走,但目前的AI憑借強大的計算能力、存儲能力和大數據處理能力,已經改變著傳統教育模式與教育形式,在破解教育資源不均、提高教育效率和教學質量、提供個性化精準化教學、優化教育評價系統等方面將發揮重要作用。
浙江西湖高等研究院人工智能研究室主任于長斌認為,人工智能下一步應用可能是遠程教育、自我強化教育,甚至是教育領域的機器換人。從人工智能現階段研究成果來看,機器人做數學題、英語題完全沒有問題,有科學家還成功用人工智能自動生成科研和學術論文,其中有一些甚至被期刊錄用。
高考機器人
在今年6月7日的“高考”中,人工智能機器人AI-Maths在數學科目的兩套試題考試中分別取得了105分和100分的成績。整個答題過程中,機器人不聯網、不連接題庫、無人工參與,全由機器人獨立完成解答。研究人員表示,由于AI-Maths在識別自然語言時遇到了一些困難,導致部分考題失分。
AI-Maths先后解答了2017年數學科目高考的北京文科卷和全國Ⅱ卷的試題,分別用時22分鐘和10分鐘,北京文科卷得分105分,全國Ⅱ卷(數學)得分100分。對這臺機器人來說,解答一道題目的時間最快不到一秒。此前總共做了不到500套試卷,大約12000道數學題。而一個中國學生,按照每天10道數學題估算,到高考前已經做了大約30000道數學題。
考試結果顯示,這臺高考解題機器人在不依賴大數據的前提下,邏輯分析能力遠超人類,但在文意理解、多樣性思維上要比人類遜色得多。參與閱卷的資深數學老師表示,AI-Maths相當于中等成績水平的高中畢業生,失分主要是因為“讀不懂題目”,遇到一些人類語言(而非數學語言)時,無法理解。
專家指出,這次機器人不得高分的原因較多,首先這個機器人并沒有代表機器人的最高水平,其次機器人沒有聯網,不能夠聯想自己的知識,這樣得低分也是理所當然的了。經過更多的訓練和學習以后,未來AI-Maths會取得更好的成績。
該機器人是由成都準星云學科技有限公司研發的一款以自動解題技術為核心的人工智能系統,誕生于2014年。該公司參與了科技部的863“超腦計劃”。
同時進行的另一場機器人高考測試中,學霸君的Aidam首次與6名高考理科狀元在北京同臺PK,解答2017年高考文科數學試題。Aidam的成績為134分,6名狀元的平均分為135分。Aidam答題耗時9分47秒。為了展示,Aidam當天答題放慢了六倍速度,平時每道題完成時間應該在7-15秒。
從2014年開始,國內人工智能引領者科大訊飛就聯合了包括北大、清華等在內的超過30家科研院校和企業,共同開啟了一項隸屬國家863計劃的“高考機器人”項目,他們希望通過這個項目的實施,研制出能夠參加高考并在2020年考上北大、清華的智能機器人。“超腦計劃”匯集了國內近60%的人工智能專家,其重點就是要研究突破機器的知識表達、邏輯推理和在線學習能力。
目前,高考機器人在英語學習方面也取得階段性成果:一是翻譯,已經能夠讓翻譯能力達到高考入門水平。二是在廣東地區的英語高考、中考場景中,在發音準不準、填空題選擇題,判斷你懂不懂知識上,機器已經超過人工。三是口語作文實現突破。比如給學生一個題目《My Mother》,現在AI機器的評測打分已經比人類打分更精準。
有人提出了一個十分滑稽的問題,那就是人工智能要是通過高考考上大學,是不是意味著我們的教育培養出來的就是考試的機器?這個問題的邏輯不一定嚴密,但巧妙地折射出了現行教育體制的一些問題。如果以應試為主的教育方式不改變,智能機器取代老師幾乎是必然。更可怕的是,這樣的教育培養出的人也將被智能機器淘汰。
AI閱卷批改作業
面對龐大的考生規模和多種多樣的考試,專家和老師閱卷成為一個獨特的景觀。從傳統的紙筆閱卷到網上閱卷,再到今天的機器智能閱卷,AI可以輕松解決繁重復雜的閱卷難題,大大提高閱卷的效率和質量。
通過對試卷進行數字化掃描、格式化處理,轉換成機器可識別的信號,機器就能按閱卷專家的評判標準,進行自動化閱卷,還可以自動檢測出空白卷、異常卷,并給出最終的評閱報告及考試分析報告。原來三個月的工作,現在一周就能完成,而且更準確、公正。
中國教育部考試中心對“超腦計劃”的閱卷工作進行了驗證,結果是,在“與專家評分一致率、相關度”等多項指標中,機器均優于現場人工評分。
除了代替人工閱卷,人工智能還可以幫老師做批改作業、備課等重復枯燥的工作,不僅節省大量時間,還可以減少工作量。
語音識別和語義分析技術的進步,使得自動批改作業成為可能,對于簡單的文義語法,機器可以自動識別糾錯,甚至是提出修改意見,這將會大大提高老師的教學效率。
今年兩會期間,科大訊飛董事長劉慶峰在提案中提到,科大訊飛的英語口語自動測評、手寫文字識別、機器翻譯、作文自動評閱技術等已通過教育部鑒定并應用于全國多個省市的高考、中考、學業水平的口語和作文自動閱卷。而基于國家“十三五”863“基于大數據的類人智能關鍵技術與系統”階段性成果構建的“訊飛教育超腦”已在全國 70% 地市、1 萬多所學校應用。
國外也有多個智能測評公司和實踐案例。GradeScope是美國加州伯克利大學一個邊緣性的產品,它旨在簡化批改流程,使老師們更專注于教學反饋。目前有超過150家知名學校采用該產品。MathodiX是美國實時數學學習效果評測網站,算法會對每一步驟都進行檢查、反饋。
美國教育考試服務中心(ETS)是世界上最大的私營非盈利教育考試及評估機構,已經成功將AI引入SAT和GRE論文批改,同人類一起扮演評卷人角色。
計算機科學家喬納森研發了一款可進行英語語法糾錯的軟件,不同于其他同類型軟件的是,它能夠聯系上下文去理解全文,然后做出判斷,例如各種英語時態的主謂一致,單復數等。它將提高英語翻譯軟件或程序翻譯的準確性,解決不同國家之間的交流問題。
雖然人工智能可以閱卷、批改作業,但誠如《信息時報》刊發的《推廣“機器人老師”可為廣大教師減壓》一文所言:教育需要尊重“異質思維”,同樣的問題,學生會給出差異化、個性化的答案;目前“機器人老師”在閱卷、批改作業的時候會有明顯的局限性,可能更適用于客觀題卻不適用于主觀題。
不可否認,最初機器是用來輔助人工教學的,未來的趨勢則是人輔助機器,而這個過程會一次次重塑考、學、教、管的服務流程。未來,當進入強人工智能和超人工智能時代,機器人更像是老甚至在許多方面超越老師。
機器人當老師
城鄉、區域教育鴻溝,擇校問題,學區房問題,都是教育教學資源不均衡導致的,歸根到底是優秀教師的稀缺,而智能教育機器人則是解決這一問題的有力工具。“機器人老師”不僅有助于解決師資不足和師資結構不合理等難題,還能大大緩解社會矛盾,促進教育公平。
目前國內已涌現出像魔力學院這樣的創業公司。幾年前魔力學院創始人張海霞從北大畢業時,她的畢業論文是國內最早對人工智能教學進行研究的學術論文,同時在上大學期間,她就已經是新東方出國留學部最好的英語老師。這種雄厚的技術和教學背景,讓她成為國內最早一批人工智能領域的創業者。
“與大多數互聯網教育領域的產品不同,魔力學院從一開始,我們要解決的問題就是用人工智能機器替代老師進行講課。曾經有很多投資人建議我們妥協一下,暫時用真人老師講課,后面再一步步地進化到人工智能老師,但我們從來沒有妥協。”張海霞說。
直到2016年3月,魔力學院第一個商業化的版本上線,企業開始有了第一筆收入,成為全球在人工智能老師這個領域第一家產品上線的創業公司,也是第一家實現了持續收入和盈利的創業公司。至今,在人工智能老師這個領域,魔力學院的相關產品仍然是惟一能從教、學、練、測各個維度提供人工智能老師教學的公司。
目前在新東方也開始這樣的實驗,教室里沒有人類老師上課,機器人將重要知識點經過搜集和教學設計后,用非常幽默的方式向學生傳授,從課堂效果來看,“學生很愿意聽”。
新東方教育集團董事長俞敏洪認為,未來10年內,教師七成教學內容一定會被機器取代。不過,缺少人類老師的教學必然不完整,因為課堂教學不光是把知識點告訴學生,更需要對學生開展知識融合、創造性思維、批判性思維等能力訓練。對于這些思維方式的訓練教學,機器人老師還無法勝任。“未來的課堂將是機器人智能教學、老師情感和創新能力的發揮及學生學習的三者結合。”
除了民辦教育在積極引入機器人老師,我國的“福州造”教育機器人已在部分城市的學校開始“內測”,今后有望向全國中小學推廣。這款教育機器人除了幫助老師朗誦課文、批改作業、課間巡視之外,還能通過功能強大的傳感器靈敏地感知學生的生理反應,扮演“測謊高手”角色。一旦和“學生機”綁定,可更清楚地了解學生對各個知識點的掌握情況。
對于機器人老師,國外早有應用。2009年,日本東京理科大學小林宏教授就按照一位女大學生的模樣塑造出機器人“薩亞”老師。“薩亞”皮膚白皙、面龐清秀,皮膚后藏有18臺微型電機,可以使面部呈現出6種表情。她會講大約300個短語,700個單詞,可以對一些詞語和問題做出回應,還可以學會講各種語言。“薩亞”給一班10歲左右的五年級學生講課,受到新奇興奮的孩子們的極大歡迎。
教育是塑造靈魂的特殊職業,教師是人類靈魂的工程師,面對的都是活生生的具有不同個性情感的學生,在價值觀塑造和創新思維啟發方面,“機器人老師”有著明顯的局限性。盡管機器人老師不知疲倦,知識淵博,能平等地對待學生,加上它的特殊身份能激發學生的學習興趣和動力,然而機器人永遠無法完全替代“真正的人類教師”。
當老師們從繁重的重復性工作中解放出來,實際上可以將更多的時間和精力花在富有創造性的工作上。比如培養學生的素質和情商,激發學生對學習的熱情,鼓勵學生獨立思考,形成自己的價值觀和思想體系,成為有美好人格和創新能力的個體。
實際上,老師充當的是一個引導者、啟發者的角色,老師做的應該是“準備環境-引導孩子-觀察-改進環境-再引導-退出-再觀察”。極少干預和不斷引導,讓孩子能最大限度地擁有獨立性、專注度和創造力。
機器人進課堂是大勢所趨。不久的將來,人類老師將負責進行情感、心理、人品、人格上的健康教育和品德教育,以及各類知識的融會貫通、學習方法的引導、創新能力的培養。而知識教育這部分,將會以“機器換人”的形式讓渡給人工智能。這將對老師提出更高的要求,因為除知識教育外的這些教學內容,需要由真正有能力的老師來傳授。“老師要避免被機器取代,就要先避免自己成為機器。”
可見,教師需要快速適應現代化教學需要,熟練使用各類領先科技產品,提升綜合素質,這將決定教師本人的去與留,更是教育希望與未來的關鍵所在。
個性化教育
因材施教在我國已有2000多年歷史,但在我國應試教育大環境下,根據學生不同的認知水平、學習能力以及自身素質來制定個性化學習方案,真是說易行難。當傳統思想與尖端科技相結合,因材施教的可行性有了大幅提高。人工智能介入后,個性化教育有兩條實現途徑。
一是構建知識圖譜。構建和優化內容模型,建立知識圖譜,讓學生可以更容易地、更準確地發現適合自己的內容。國外這方面的典型應用是分級閱讀平臺,推薦給學生適宜的閱讀材料,并將閱讀與教學聯系在一起,文后帶有小測驗,并生成相關閱讀數據報告,老師得以隨時掌握學生閱讀情況。
Newsela將新聞與英語學習融為一體。通過科學算法衡量讀者英語水平,抓取來自《彭博社》《華盛頓郵報》等主流媒體的內容,由專人改寫成不同難度系數的版本。LightSail也是相同應用,不過它的閱讀材料是出版書籍,它收集了適合K12學生閱讀的來自400多個出版商的8萬多本圖書。
2015年底Newsela用戶量超過400萬,LightSail和紐約市教育局、芝加哥公立學校、丹佛公立學校等機構達成了合作,而目前我國沒有如此規模、與官方達成合作的個性化閱讀學習平臺。
二是自適應學習。人工智能可以從大量的學生中收集數據,預測學生未來表現,智能化推薦最適合學生的內容,最終高效、顯著地提升學習效果。當一個學生閱讀材料并回答題時,系統會根據學生對知識的掌握情況給出相關資料。系統知道應該考學生什么問題,什么樣的方式學生更容易接受。系統還會在盡可能長的時間內保留學生信息,以便未來能給學生帶來更多的幫助。
在美國喬治計算機學院,有一門課叫“人工智能概論”。這門課是艾薩克?格爾教授創建的。他有一個教學助理叫吉爾。這個課程的特點是以問答方式授課,學生提問,老師和助教回答。第一年就有大約1000多名學生參與,提出了超過1萬個問題,其中40%的問題是由助教吉爾回答的。讓學生驚奇的是,吉爾竟然是一個機器人,而且教了他們整整一個學期。格爾教授采用IBM沃森界面,創建了這個AI驅動的BOT交互系統,也開發了整個課程的內容和形式。
【關鍵詞】人工智能 計算機技術
一、人工智能的定義
“人工智能”(Artificial Intelligence)一詞最初是在1956年Dartmouth學會上提出的。人工智能是指研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質,并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器。目前能夠用來研究人工智能的主要物質手段以及能夠實現人工智能技術的機器就是計算機,人工智能的發展歷史是和計算機科學與技術的發展史聯系在一起的。
人工智能理論進入21世紀,正醞釀著新的突破,人工智能的研究成果將能夠創造出更多更高級的智能“制品”,并使之在越來越多的領域超越人類智能,人工智能將為發展國民經濟和改善人類生活做出更大貢獻。
二、人工智能的應用領域
1.在管理系統中的應用
(1)人工智能應用于企業管理的意義主要不在于提高效率,而是用計算機實現人們非常需要做,但工業工程信息技術是靠人工卻做不了或是很難做到的事情。在《談談人工智能在企業管理中的應用》一文中劉玉然指出把人工智能應用于企業管理中,以數據管理和處理為中心,圍繞企業的核心業務和主導流程建立若干個主題數據庫,而所有的應用系統應該圍繞主題數據庫來建立和運行。換句話說,就是將企業各部門的數據進行統一集成管理,搭建人工智能的應用平臺,使之成為企業管理與決策中的關鍵因子。
(2)智能教學系統(ITS)是人工智能與教育結合的主要形式,也是今后教學系統的發展方向。信息技術的飛速發展以及新的教學系統開發模式的提出和不斷完善,推動人們綜合運用超媒體技術、網絡基礎和人工智能技術區開發新的教學系統,計算機智能教學系統就是其中的典型代表。計算機智能教學系統包含學生模塊、教師模塊,體現了教學系統開發的全部內容,擁有著不可比擬的優勢和極大的吸引力。
2.在工程領域的應用
(1)醫學專家系統是人工智能和專家系統理論和技術在醫學領域的重要應用,具有極大的科研和應用價值,它可以幫助醫生解決復雜的醫學問題,作為醫生診斷、治療的輔助工具。事實上,早在1982年,美國匹茲堡大學的Miller就發表了著名的作為內科醫生咨詢的Internist 2Ⅰ內科計算機輔助診斷系統的研究成果,由此,掀起了醫學智能系統開發與應用的。目前,醫學智能系統已通過其在醫學影像方面的重要作用,從而應用于內科、骨科等多個醫學領域中,并在不斷發展完善中。
(2)地質勘探、石油化工等領域是人工智能的主要作用發揮領地。1978年美國斯坦福國際研究所就研發制成礦藏勘探和評價專家系統“PROSPECTOR”,該系統用于勘探評價、區域資源估值和鉆井井位選擇等,是工業領域的首個人工智能專家系統,其發現了一個鉬礦沉積,價值超過1億美元。
3.在技術研究中的應用
(1)在超聲無損檢測(NDT)與無損評價(NDE)領域中,目前主要廣泛采用專家系統方法對超聲損傷(UT)中缺陷的性質、形狀和大小進行判斷和歸類;專家運用超聲無損檢測儀器,以其高精度的運算、控制和邏輯判斷力代替大量人的體力與腦力勞動,減少了任務因素造成的無擦,提高了檢測的可靠性,實現了超聲檢測和評價的自動化、智能化。
(2)人工智能在電子技術領域的應用可謂由來已久。隨著網絡的迅速發展,網絡技術的安全是我們關心的重點,因此我們必須在傳統技術的基礎上進行網絡安全技術的改進和變更,大力發展數據挖掘技術、人工免疫技術等高效的AI技術,開發更高級AI通用和專用語言,和應用環境以及開發專用機器,而與人工智能技術則為我們提供了可能性。
三、人工智能的發展方向
1.專家系統是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領域,它是一種具有特定領域內大量知識與經驗的程序系統。近年來,在“專家系統”或“知識工程”的研究中已出現了成功和有效應用人工智能技術的趨勢。人類專家由于具有豐富的知識,所以才能達到優異的解決問題的能力。那么計算機程序如果能體現和應用這些知識,也應該能解決人類專家所解決的問題,而且能幫助人類專家發現推理過程中出現的差錯,現在這一點已被證實。
2.智能信息檢索技術的飛速發展。人工智能在網絡信息檢索中的應用,主要表現在:(1)如何利用計算機軟硬件系統模仿、延伸與擴展人類智能的理論、方法和技術。(2)由于網絡知識信息既包括規律性的知識,如一般原理概念,也包括大量的經驗知識這些知識不可避免地帶有模糊性、隨機性、不可靠性等不確定性因素對其進行推理,需要利用人工智能的研究成果。
3.SOAr是一種通用智能體系結構,其始終處在人工智能研究的前沿,已顯示出強大的問題求解能力,它認為機器人的開發是人工智能應用的重要領域。在它的研究中突出4個概念:(1)所處的境遇機器人不涉及抽象的描述,而是處在直接影響系統的行為的境地。(2)具體化機器人有軀干,有直接來自周圍世界的經驗,他們的感官起作用后會有反饋。(3)智能的來源不僅僅是限于計算裝置,也是由于與周圍進行交互的動態決定。(4)浮現從系統與周圍世界的交互以及有時候系統的部件間的交互浮現出智能。目前,國內外不少學者都對機器人足球系統頗感興趣,足球機器人涉及機器人學、人工智能以及人工生命、智能控制等多個領域。足球機器人系統本身既是一個典型的多智能體系統,是一個多機器人協作自治系統,同時又為它們的理論研究和模型測試提供一個標準的實驗平臺。
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