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【關(guān)鍵字】人工智能；教育；進(jìn)展

【中圖分類(lèi)號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097（2008）13―0018―03

人工智能是一門(mén)綜合的交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、生理學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)和語(yǔ)言學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。人工智能主要研究用人工的方法和技術(shù)，模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能，其長(zhǎng)期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人類(lèi)水平的人工智能。[1]從腦神經(jīng)生理學(xué)的角度來(lái)看，人類(lèi)智能的本質(zhì)可以說(shuō)是通過(guò)后天的自適應(yīng)訓(xùn)練或?qū)W習(xí)而建立起來(lái)的種種錯(cuò)綜復(fù)雜的條件反射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回路的活動(dòng)。[2]人工智能專(zhuān)家們面臨的最大挑戰(zhàn)之一是如何構(gòu)造一個(gè)可以模仿人腦行為的系統(tǒng)。這一研究一旦有突破，不僅給學(xué)習(xí)科學(xué)以技術(shù)支撐，而且能反過(guò)來(lái)促使人腦的學(xué)習(xí)規(guī)律研究更加清晰，從而提供更加切實(shí)有效的方法論。[3]人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，使人工智能不僅成為學(xué)校教育的內(nèi)容之一，也為教育提供了豐富的教育資源，其研究成果已在教育領(lǐng)域得到應(yīng)用，并取得了良好的效果，成為教育技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容。

人工智能的研究更多的是結(jié)合具體領(lǐng)域進(jìn)行的，其主要研究領(lǐng)域有：專(zhuān)家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言理解、自動(dòng)定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人學(xué)、博弈、智能決策支持系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能等。[4]目前，在教育中應(yīng)用較為廣泛與活躍的研究領(lǐng)域主要有專(zhuān)家系統(tǒng)、機(jī)器人學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言理解、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能，下面就這些領(lǐng)域進(jìn)行闡述。

一 專(zhuān)家系統(tǒng)

專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專(zhuān)門(mén)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它使用人工智能技術(shù)，根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域中一個(gè)或多個(gè)人類(lèi)專(zhuān)家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類(lèi)專(zhuān)家的決策過(guò)程，以解決那些需要專(zhuān)家決定的復(fù)雜問(wèn)題。[5]專(zhuān)家系統(tǒng)主要組成部分為：知識(shí)庫(kù)，用于存儲(chǔ)某領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)；綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)領(lǐng)域或問(wèn)題的初始數(shù)據(jù)和推理過(guò)程中得到的中間數(shù)據(jù)或信息；推理機(jī)，用于記憶所采用的規(guī)則和控制策略的程序，使整個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)能夠以邏輯方式協(xié)調(diào)地工作；解釋器，向用戶(hù)解釋專(zhuān)家系統(tǒng)的行為；接口，使用戶(hù)與專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)話。近幾十年來(lái)，專(zhuān)家系統(tǒng)迅速發(fā)展，是人工智能中最活躍、最有成效的一個(gè)研究領(lǐng)域，廣泛用于醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探、軍事、石油化工、文化教育等領(lǐng)域。

目前，專(zhuān)家系統(tǒng)在教育中的應(yīng)用最為廣泛與活躍。專(zhuān)家系統(tǒng)的特點(diǎn)通常表現(xiàn)為計(jì)劃系統(tǒng)或診斷系統(tǒng)。計(jì)劃系統(tǒng)往前走，從一個(gè)給定系統(tǒng)狀態(tài)指向最終狀態(tài)。如計(jì)劃系統(tǒng)中可以輸入有關(guān)的課堂目標(biāo)和學(xué)科內(nèi)容，它可以制定出一個(gè)課堂大綱，寫(xiě)出一份教案，甚至有可能開(kāi)發(fā)一堂樣板課，而診斷系統(tǒng)是往后走，從一個(gè)給定系統(tǒng)陳述查找原因或?qū)ζ溥M(jìn)行分析，例如，一個(gè)診斷系統(tǒng)可能以一堂CBI（基于計(jì)算機(jī)的教學(xué)，computer-based instruction）課為例，輸入學(xué)生課堂表現(xiàn)資料，分析為什么課堂的某一部分效果不佳。在開(kāi)發(fā)專(zhuān)家計(jì)劃系統(tǒng)支持教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)（ISD）程序的領(lǐng)域中最有名的是梅里爾（Merrill）的教學(xué)設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)（ID Expert）。[6]

教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)（如知識(shí)水平、性格等），以最合適的教案和教學(xué)方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)和輔導(dǎo)。其特點(diǎn)為：同時(shí)具有診斷和調(diào)試等功能；具有良好的人機(jī)界面。已經(jīng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)有美國(guó)麻省理工學(xué)院的MACSYMA符號(hào)積分與定理證明系統(tǒng)，我國(guó)一些大學(xué)開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、物理智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)以及聾啞人語(yǔ)言訓(xùn)練專(zhuān)家系統(tǒng)等。[7]

目前，在教育中，專(zhuān)家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更多的集中于遠(yuǎn)程教育，為現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的智能化提供了有力的技術(shù)支撐?；趯?zhuān)家系統(tǒng)構(gòu)造的智能化遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)具有以下幾個(gè)方面的功能：具備某學(xué)科或領(lǐng)域的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，能生成自己的提問(wèn)和應(yīng)答； 能夠分析學(xué)生的特征，評(píng)價(jià)和記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，診斷學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的錯(cuò)誤并進(jìn)行補(bǔ)救教學(xué)；可以選擇不同的教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的個(gè)別化教學(xué)。[8]目前應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育的專(zhuān)家系統(tǒng)有智能決策專(zhuān)家系統(tǒng)、智能答疑專(zhuān)家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源專(zhuān)家系統(tǒng)、智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)等。

二 機(jī)器人學(xué)

機(jī)器人學(xué)是人工智能研究是一個(gè)分支，其主要內(nèi)容包括機(jī)器人基礎(chǔ)理論與方法、機(jī)器人設(shè)計(jì)理論與技術(shù)、機(jī)器人仿生學(xué)、機(jī)器人系統(tǒng)理論與技術(shù)、機(jī)器人操作和移動(dòng)理論與技術(shù)、微機(jī)器人學(xué)。[9]機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一代機(jī)器人是以 “示教―再現(xiàn)”方式進(jìn)行工作；第二代機(jī)器人具有一定的感覺(jué)裝置，表現(xiàn)出低級(jí)智能；第三代機(jī)器人是具有高度適應(yīng)性的自治機(jī)器人，即智能機(jī)器人。目前開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的機(jī)器人大多是智能機(jī)器人。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類(lèi)的生活和社會(huì)都產(chǎn)生了重要影響，其研究和應(yīng)用逐漸由工業(yè)生產(chǎn)向教育、環(huán)境、社會(huì)服務(wù)、醫(yī)療等領(lǐng)域擴(kuò)展。

機(jī)器人技術(shù)涉及多門(mén)科學(xué)，是一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平和國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化、信息化的重要標(biāo)志，因此，機(jī)器人技術(shù)是世界強(qiáng)國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)，也是世界公認(rèn)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，很多國(guó)家已經(jīng)將機(jī)器人學(xué)教育列為學(xué)校的科技教育課程，在孩子中普及機(jī)器人學(xué)知識(shí)，從可持續(xù)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度，為本國(guó)培養(yǎng)機(jī)器人研發(fā)人才。[10]在機(jī)器人競(jìng)賽的推動(dòng)下，機(jī)器人教育逐漸從大學(xué)延伸到中小學(xué)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家例如美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本等已把機(jī)器人教育納入中小學(xué)教育之中，我國(guó)許多有條件的中小學(xué)也開(kāi)展了機(jī)器人教育。

機(jī)器人在作為教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，也為教育提供了有力的技術(shù)支撐，成為培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的新的載體與平臺(tái)，大大豐富了教學(xué)資源。多年來(lái)，我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)教育的主要載體是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)，教學(xué)資源單一，缺乏前瞻性。教學(xué)機(jī)器人的引入，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還為教學(xué)提供了豐富的、先進(jìn)的教學(xué)資源。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)機(jī)器人種類(lèi)越來(lái)越多，目前在中小學(xué)較為常用的教學(xué)機(jī)器人有：能力風(fēng)暴機(jī)器人、通用機(jī)器人、未來(lái)之星機(jī)器人、樂(lè)高機(jī)器人、納英特機(jī)器人、中鳴機(jī)器人等。

三 機(jī)器學(xué)習(xí)

機(jī)器學(xué)習(xí)是要使計(jì)算機(jī)能夠模仿人的學(xué)習(xí)行為，自動(dòng)通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)獲取知識(shí)和技巧，[11]其研究綜合應(yīng)用了心理學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、邏輯學(xué)、模糊數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科。機(jī)器學(xué)習(xí)的方法與技術(shù)有機(jī)械學(xué)習(xí)、示教學(xué)習(xí)、類(lèi)比學(xué)習(xí)、示例學(xué)習(xí)、解釋學(xué)習(xí)、歸納學(xué)習(xí)和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)等，近年來(lái)，知識(shí)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘是發(fā)展最快的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。機(jī)器學(xué)習(xí)（自動(dòng)獲取新的事實(shí)及新的推理算法）是使計(jì)算機(jī)具有智能的根本途徑，對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)的研究有助于發(fā)現(xiàn)人類(lèi)學(xué)習(xí)的機(jī)理和揭示人腦的奧秘。[12]

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)器學(xué)習(xí)研究的深入，機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的性能大大提高，各種學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，例如將連接學(xué)習(xí)用于圖文識(shí)別，歸納學(xué)習(xí)、分析學(xué)習(xí)用于專(zhuān)家系統(tǒng)等，大大推動(dòng)了在教育中的應(yīng)用，例如在建構(gòu)適應(yīng)性教學(xué)系統(tǒng)中，用機(jī)器學(xué)習(xí)與樸素的貝葉斯分類(lèi)器動(dòng)態(tài)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好，有較高的準(zhǔn)確率[13]?；诎咐耐评恚╟ase-based reasoning，CBR）是一種新興的機(jī)器學(xué)習(xí)和推理方法，其核心思想是重用過(guò)去人們解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)解決新問(wèn)題，在計(jì)算機(jī)輔助教育方面，已經(jīng)出現(xiàn)了基于CBR的圖形仿真教育系統(tǒng)，并且，針對(duì)個(gè)體特征的教育教學(xué)方法研究也有所突破。[14]另外，數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)在生物醫(yī)學(xué)、金融管理、商業(yè)銷(xiāo)售等領(lǐng)域的成功應(yīng)用，不僅給機(jī)器學(xué)習(xí)注入新的生機(jī)，也為機(jī)器學(xué)習(xí)在教育中的應(yīng)用提供了新的前景。

四 自然語(yǔ)言理解

自然語(yǔ)言理解就是研究如何讓計(jì)算機(jī)理解人類(lèi)的自然語(yǔ)言，以實(shí)現(xiàn)用自然語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)之間的交流。一個(gè)能夠理解自然語(yǔ)言信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看起來(lái)就像一個(gè)人一樣需要有上下文知識(shí)以及根據(jù)這些上下文知識(shí)和信息用信息發(fā)生器進(jìn)行推理的過(guò)程。[15]自然語(yǔ)言理解包括口語(yǔ)理解和書(shū)面理解兩大任務(wù)，其功能為：回答問(wèn)題，計(jì)算機(jī)能正確地回答用自然語(yǔ)言提出的問(wèn)題；文摘生成，計(jì)算機(jī)能根據(jù)輸入的文本產(chǎn)生摘要；釋義，計(jì)算機(jī)能用不同的詞語(yǔ)和句型來(lái)復(fù)述輸入的自然語(yǔ)言信息；翻譯，計(jì)算機(jī)能把一種語(yǔ)言翻譯成另外一種語(yǔ)言。由于創(chuàng)造和使用自然語(yǔ)言是人類(lèi)高度智能的表現(xiàn)，因此對(duì)自然語(yǔ)言處理的研究也有助于揭開(kāi)人類(lèi)高度智能的奧秘，深化對(duì)語(yǔ)言能力和思維本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。[16]

自然語(yǔ)言理解最早的研究領(lǐng)域是機(jī)器翻譯，隨著應(yīng)用研究的廣泛開(kāi)展，也為機(jī)器人和專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)獲取提供了新的途徑，例如由MIT研制的指揮機(jī)器人的自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)SHRDLU就可以接收自然語(yǔ)言，進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，回答關(guān)于桌面上積木世界中的各種問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)自然語(yǔ)言理解的研究也促進(jìn)了計(jì)算機(jī)輔助語(yǔ)言教學(xué)和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言設(shè)計(jì)等方面的發(fā)展，例如“希賽可”網(wǎng)絡(luò)智能英語(yǔ)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的“人-機(jī)”語(yǔ)境的建立，突破了普通英語(yǔ)教師和傳統(tǒng)的單機(jī)的多媒體教學(xué)軟件所能具備能力限制，也比建立于網(wǎng)絡(luò)的“人-人”語(yǔ)境更具靈活性，可以為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者提供良好的英語(yǔ)學(xué)習(xí)支持，在國(guó)內(nèi)第一次系統(tǒng)地將用自然語(yǔ)言進(jìn)行的人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)輔助外語(yǔ)教學(xué)上，在國(guó)際上也是一種創(chuàng)新。[17]

五 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是在對(duì)大腦的生理研究的基礎(chǔ)上，用模擬生物神經(jīng)元的某些基本功能的元件（即人工神經(jīng)元），按各種不同的聯(lián)結(jié)方式組織起來(lái)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其目的在于模擬大腦的某些機(jī)理與機(jī)制，實(shí)現(xiàn)某個(gè)方面的功能，例如可以用于模仿視覺(jué)、模式識(shí)別、聲音信號(hào)處理、控制、故障診斷等領(lǐng)域，人工神經(jīng)元是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元。[18]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有兩種基本結(jié)構(gòu)：遞歸（反饋）網(wǎng)絡(luò)和多層（前饋）網(wǎng)絡(luò)，兩種主要學(xué)習(xí)算法：有指導(dǎo)式學(xué)習(xí)和非指導(dǎo)式學(xué)習(xí)。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從模擬人類(lèi)大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和行為出發(fā)，具有大規(guī)模并行、分布式存儲(chǔ)和處理、自組織、自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力，特別適合于處理需要同時(shí)考慮許多因素和條件的、不精確和模糊的信息處理問(wèn)題，[19]這使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有更大的發(fā)展?jié)撃埽壳耙呀?jīng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型有30多種。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在教育中的應(yīng)用大多是與教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)相結(jié)合，以此來(lái)改進(jìn)教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)的性能，提高智能性，使其在教學(xué)過(guò)程中對(duì)突發(fā)問(wèn)題具有更好的應(yīng)對(duì)能力。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)校管理中也得到應(yīng)用，例如采用誤差反傳算法（BP）的多層感知器已應(yīng)用于高校管理之中。

六 分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence，DAI)

分布式人工智能是分布式計(jì)算與人工智能結(jié)合的結(jié)果，研究目標(biāo)是要?jiǎng)?chuàng)建一種能夠描述自然系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)的精確概念模型，主要研究問(wèn)題是各Agent之間的合作與對(duì)話，包括分布式問(wèn)題求解和多Agent系統(tǒng)兩個(gè)領(lǐng)域。[20]分布式人工智能系統(tǒng)一般由多個(gè)Agent組成，每個(gè)Agent又是一個(gè)半自治系統(tǒng)，Agent之間及Agent與環(huán)境之間進(jìn)行并發(fā)活動(dòng)并進(jìn)行交互來(lái)完成問(wèn)題求解。[21]由于分布式人工智能系統(tǒng)具有并行、分布、開(kāi)放、協(xié)作和容錯(cuò)等優(yōu)點(diǎn)，在資源、時(shí)空和功能上克服了單智能系統(tǒng)的局限性，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。

分布式人工智能中的Agent和多Agent技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注。在教學(xué)中引入Agent可以有效地提高教學(xué)系統(tǒng)的智能性，創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)情境，并能激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)行個(gè)性化教育。目前，Agent和多Agent技術(shù)多用于遠(yuǎn)程智能教學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)利用其分布性、自主性和社會(huì)性等特點(diǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的智能性，使教學(xué)資源得到充分利用，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，為學(xué)習(xí)者的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)創(chuàng)造合作性的學(xué)習(xí)環(huán)境。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件中應(yīng)用Agent技術(shù)的一個(gè)典型是美國(guó)南加利福尼亞大學(xué)（USC）開(kāi)發(fā)的教學(xué)Adele（Agent for Distance Education - Light Edition） [22]。Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件中取得的良好效果，促進(jìn)了研究者對(duì)分布式人工智能在教育中的應(yīng)用研究。

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)推動(dòng)人工智能技術(shù)在教育中應(yīng)用的廣度和深度。從人工智能的應(yīng)用趨勢(shì)來(lái)看，人工智能在教育中應(yīng)用的擴(kuò)展可以通過(guò)以下三個(gè)方面進(jìn)行：一是人工智能與其他先進(jìn)信息技術(shù)結(jié)合。人工智能已經(jīng)與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等有效的融合，為提高學(xué)習(xí)效率和效度提供了有力的技術(shù)支持，而引起教育技術(shù)界廣泛關(guān)注。[23]例如人工智能技術(shù)通過(guò)與多媒體技術(shù)相結(jié)合，可以提高智能教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)效果；與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相結(jié)合，可以提高和改進(jìn)遠(yuǎn)程教育的智能性。二是人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域間的集成。人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域之間并不是彼此獨(dú)立，而是相互促進(jìn)，相互完善，它們可以通過(guò)集成擴(kuò)展彼此的功能和應(yīng)用能力。例如自然語(yǔ)言理解與專(zhuān)家系統(tǒng)、機(jī)器人的集成，為專(zhuān)家系統(tǒng)和機(jī)器人提供了新的知識(shí)獲取途徑。三是人工智能的研究和應(yīng)用出現(xiàn)了許多新的領(lǐng)域，它們是傳統(tǒng)人工智能的延伸與擴(kuò)展，這些新領(lǐng)域有分布式人工智能與Agent、計(jì)算智能與進(jìn)化計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)以及人工生命等[24]，這些發(fā)展與應(yīng)用蘊(yùn)藏著巨大潛能，必將對(duì)教育產(chǎn)生重要的影響。

技術(shù)發(fā)展不斷發(fā)揮著引導(dǎo)教育技術(shù)研究的作用，一種新興技術(shù)的出現(xiàn)總是會(huì)掀起相應(yīng)的研究熱潮, 引發(fā)對(duì)技術(shù)在教育中應(yīng)用的探討、評(píng)價(jià)以及與傳統(tǒng)技術(shù)的對(duì)比。[25] 人工智能作為一門(mén)交叉的前沿學(xué)科，雖然在基本理論和方法等方面存在著爭(zhēng)論，但從其研究成果與應(yīng)用效果來(lái)看，有著廣闊的應(yīng)用前景，值得進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和利用。

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篇(2)

關(guān)鍵詞：新工科；人工智能導(dǎo)論；實(shí)踐教學(xué)；校企合作；案例庫(kù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G及人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展，為了應(yīng)對(duì)中國(guó)產(chǎn)業(yè)變革及新一輪的科技革命，適應(yīng)“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略需要及產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展，同時(shí)將國(guó)際工程教育思想本土化，“新工科”應(yīng)運(yùn)而生[1]。信息技術(shù)發(fā)展催生出了人工智能相關(guān)的專(zhuān)業(yè)，國(guó)內(nèi)高校紛紛設(shè)立了智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)。近年來(lái)，人工智能技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)著人類(lèi)社會(huì)正逐漸走進(jìn)智能社會(huì)，人工智能將深刻影響人類(lèi)社會(huì)。隨著人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，高等教育的價(jià)值也將進(jìn)一步提高[2]。因此，各高校應(yīng)盡快建立與新工科相一致的智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，并深入研究我國(guó)人工智能的人才培養(yǎng)體系、課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及成果轉(zhuǎn)化等方法，改革傳統(tǒng)人工智能的教育教學(xué)方法，形成有新工科特色的智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)工程教育方法。由于傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)是按學(xué)科劃分的，因此，目前的智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系以理論為主，強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性和完備性[3]。人工智能導(dǎo)論作為智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的核心課程，同時(shí)也是人工智能“入門(mén)性”和“引導(dǎo)性”的課程。但是，目前人工智能導(dǎo)論的課程設(shè)置上主要存在課程內(nèi)容陳舊、實(shí)踐課程不足、教材理論過(guò)強(qiáng)、教學(xué)模式老舊及實(shí)踐教學(xué)與企業(yè)需求不適應(yīng)等問(wèn)題。尤其是人工智能導(dǎo)論課程，缺乏實(shí)踐教學(xué)將會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣和積極性。因此，為了解決這些問(wèn)題，并使高校跟上人工智能時(shí)代的腳步，抓住高等教育發(fā)展的新機(jī)遇，進(jìn)行面向新工科的人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)模式探索具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1人工智能對(duì)新工科人才的新要求

1.1具備多學(xué)科交叉知識(shí)。人工智能導(dǎo)論是一個(gè)多個(gè)學(xué)科交叉而成的一門(mén)課程。人工智能導(dǎo)論主要包括知識(shí)系統(tǒng)、智能搜索技術(shù)、腦科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、專(zhuān)家系統(tǒng)、智能計(jì)算及分布式智能等內(nèi)容[4]。因此，一個(gè)合格人工智能專(zhuān)業(yè)人才需要具備多學(xué)科知識(shí)。1.2具備多領(lǐng)域應(yīng)用能力。人工智能導(dǎo)論的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，基本包含工業(yè)、農(nóng)業(yè)及社會(huì)生活的各個(gè)行業(yè)（如工業(yè)生產(chǎn)、通信、醫(yī)療、金融、社會(huì)治安、交通領(lǐng)域及服務(wù)業(yè)等）[5]。人工智能導(dǎo)論課程要求學(xué)生在學(xué)好理論前提下也應(yīng)該掌握各行業(yè)的相關(guān)知識(shí)，只有這樣才能提高人工智能技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用。1.3具備人工智能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。目前，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展成為了我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展的重要力量，人工智能成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎[5]。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的號(hào)角下，人工智能技術(shù)作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過(guò)程中的一個(gè)大趨勢(shì)。因此，當(dāng)今新形勢(shì)下培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的人工智能專(zhuān)業(yè)人才對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及大學(xué)畢業(yè)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)具有重要意義。1.4具備人工智能人文素養(yǎng)。人的內(nèi)在品質(zhì)就是人文素養(yǎng)，人文科學(xué)的知識(shí)水平和研究能力是人文素養(yǎng)的重要組成部分，人文素養(yǎng)是人文科學(xué)體現(xiàn)出來(lái)的以人為研究對(duì)象和中心的精神[6]。人工智能對(duì)人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)的是便利還是帶來(lái)災(zāi)難，關(guān)鍵是使用者的思想道德和人文素養(yǎng)。因此，培養(yǎng)具有人文精神的人工智能專(zhuān)業(yè)人才具有重要的意義。

2人工智能導(dǎo)論課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，許多高校已經(jīng)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的人工智能導(dǎo)論課程已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)和學(xué)生發(fā)展的需要。尤其是地方普通高校在師資、科研及學(xué)科力量薄弱情況下進(jìn)行人工智能導(dǎo)論的實(shí)踐教學(xué)。目前人工智能導(dǎo)論的課程設(shè)置上主要存在的問(wèn)題如下：⑴本科生課程內(nèi)容陳舊。近年來(lái)，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G等信息技術(shù)的快速發(fā)展，也帶動(dòng)人工智能技術(shù)發(fā)展日新月異。對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，要緊跟人工智能技術(shù)前沿，傳授學(xué)生的知識(shí)也要緊跟人工智能的發(fā)展。目前，雖然也出現(xiàn)了不少新的人工智能導(dǎo)論教材，但在課堂上能夠教學(xué)的新內(nèi)容仍然不多，教材內(nèi)容仍然集中在傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)（如問(wèn)題求解、知識(shí)表示、歸結(jié)原理及經(jīng)典推理等技術(shù)）上。⑵研究生課程內(nèi)容重疊。研究生的人工智能導(dǎo)論課程應(yīng)作為本科生課程的一個(gè)延續(xù)，但部分高校對(duì)研究生人工智能導(dǎo)論課程的教學(xué)重視不夠。很多本科生已經(jīng)學(xué)過(guò)的內(nèi)容在研究生階段又進(jìn)行了重復(fù)。因此，在新工科背景下培養(yǎng)高層次的人工智能人才，就必須要在研究生階段加強(qiáng)新工科人才實(shí)踐能力的培養(yǎng)，選擇合理的人工智能導(dǎo)論課程，改革研究生階段人工智能導(dǎo)論的教學(xué)理念和教學(xué)模式。⑶實(shí)踐課程不足。實(shí)踐教學(xué)是提高人工智能新工科人才能力的重要路徑。目前，大多數(shù)院校的人工智能導(dǎo)論課程理論與實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)不夠，只知道理論，而不進(jìn)行實(shí)際的實(shí)踐應(yīng)用就不能成為合格的人工智能新工科人才。另外，大多數(shù)地方高校的人工智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入不足，實(shí)驗(yàn)條件差，驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)較多，實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足，學(xué)生對(duì)人工智能新技術(shù)的接觸不夠。⑷人工智能導(dǎo)論教材理論性過(guò)強(qiáng)。目前，現(xiàn)有的人工智能導(dǎo)論教材以理論為主，缺乏人工智能實(shí)踐內(nèi)容。在課程教學(xué)過(guò)程中學(xué)生經(jīng)常會(huì)感覺(jué)索然無(wú)味，當(dāng)實(shí)踐課程開(kāi)設(shè)不足時(shí)，這種情況會(huì)非常明顯。學(xué)生會(huì)漸漸的對(duì)人工智能導(dǎo)論課程失去興趣和熱情，最終會(huì)導(dǎo)致課程的教學(xué)質(zhì)量和效果下降，不能達(dá)到新工科人工智能專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的預(yù)期。⑸教學(xué)模式老舊。人工智能導(dǎo)論是多學(xué)科交叉的課程，課程內(nèi)容理論性強(qiáng)、抽象、多知識(shí)點(diǎn)是新工科的特點(diǎn)。然而，大多數(shù)地方高校仍然采用過(guò)去的課堂教學(xué)模式（即“教師講、學(xué)生聽(tīng)”的教學(xué)模式），這種單向灌輸?shù)慕虒W(xué)方式以教師為主，學(xué)生的主動(dòng)性不夠，只是在被動(dòng)接收知識(shí)。學(xué)校這種重視理論不重視實(shí)踐的教學(xué)模式，在一定程度上影響了新工科人才的實(shí)踐能力，從而導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)社會(huì)需求脫節(jié)。

3人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)初探

3.1人工智能導(dǎo)論課程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)。為了提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的興趣，南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在人工智能導(dǎo)論授課過(guò)程中廣泛應(yīng)用多種計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，如采用開(kāi)源的PaddlePaddle百度飛槳深度學(xué)習(xí)平臺(tái)，希冀一體化人工智能實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)及大數(shù)據(jù)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。教師可以在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中方便的使用這些平臺(tái)進(jìn)行授課，學(xué)生也可以在課堂中跟隨老師完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并能夠在課下進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)練習(xí)及提交作業(yè)。3.2人工智能導(dǎo)論課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化。在人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生興趣為導(dǎo)向，開(kāi)展相關(guān)應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)，南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院對(duì)人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的主要實(shí)驗(yàn)課程包括搜索優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)、智能計(jì)算實(shí)現(xiàn)、貝葉斯分類(lèi)實(shí)驗(yàn)、最近鄰算法實(shí)驗(yàn)、機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。最后，通過(guò)期末課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。3.3人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)模式改革。⑴校企合作為使人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)不與企業(yè)脫節(jié)，校企合作是關(guān)鍵。應(yīng)積極派遣教師進(jìn)企業(yè)進(jìn)修，了解企業(yè)需求，并提高教師的工程能力。從2018年以來(lái)，南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院每年暑假期間累積派遣教師58人/次前往百度、中興、科大訊飛、神舟數(shù)碼及江蘇傳智播客公司等進(jìn)修培訓(xùn)。同時(shí)已經(jīng)在固定時(shí)間邀請(qǐng)相關(guān)企業(yè)講師到學(xué)校進(jìn)行人工智能方面的項(xiàng)目教學(xué)。建立起了具有地方區(qū)域特色的師資隊(duì)伍及校企協(xié)調(diào)的實(shí)踐教學(xué)模式，從而避免人工智能導(dǎo)論課程實(shí)踐與企業(yè)實(shí)際脫節(jié)。⑵“雙導(dǎo)師”負(fù)責(zé)制人工智能導(dǎo)論實(shí)踐課程實(shí)行“雙導(dǎo)師”制，邀請(qǐng)企業(yè)中實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的人才任教或任職，校企合作建立實(shí)踐教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，改革教學(xué)策略及教學(xué)方法，以項(xiàng)目為牽引，將人工智能導(dǎo)論實(shí)踐課程作為第二課堂學(xué)分。還要積極制定人工智能相關(guān)的科技作品競(jìng)賽的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，積極引導(dǎo)學(xué)生參加各種人工智能相關(guān)的比賽，從而進(jìn)一步提高學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐方面的能力。⑶采用案例教學(xué)法以案例導(dǎo)入進(jìn)行教學(xué)，提高學(xué)生興趣。首先，從人工智能競(jìng)賽的部分賽事中、（如百度的人工智能大賽，“2020年全國(guó)人工智能大賽”，“2020中國(guó)高校計(jì)算機(jī)大賽人工智能創(chuàng)意賽”等）中選取貼近實(shí)際問(wèn)題的案例作為人工智能導(dǎo)論實(shí)踐課程的案例來(lái)源。然后，采用目前主流的人工智能開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行算法代碼的編寫(xiě)，引導(dǎo)學(xué)生采用Python語(yǔ)言調(diào)用第三方接口庫(kù)進(jìn)行算法的實(shí)現(xiàn)。最后，讓學(xué)生使用主流的編程語(yǔ)言（如C++、Java等）開(kāi)發(fā)完善算法或進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

4結(jié)束語(yǔ)

在新工科背景下，人工智能導(dǎo)論作為智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，人工智能人才培養(yǎng)應(yīng)注重提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。在這種背景下，筆者結(jié)合近年來(lái)了解到的企業(yè)需求和上課的實(shí)際，對(duì)人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行初探，具體如下：①校企合作，構(gòu)建人工智能實(shí)踐平臺(tái)；②建立案例庫(kù)，優(yōu)化實(shí)踐的內(nèi)容；③校企“雙導(dǎo)師”制，采用案例教學(xué)，從而進(jìn)一步提高學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐方面的能力。

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[3]陳義明,劉桂波,張林峰等.智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)的理論思考[J].計(jì)算機(jī)教育,2020.309(9):103-107

[4]劉永,胡欽曉.論人工智能教育的未來(lái)發(fā)展:基于學(xué)科建設(shè)的視角[J].中國(guó)電化教育,2020.2:37-42

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篇(3)

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(wèn)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(wèn)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(zhuān)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(hù)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(wèn)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(wèn)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?zhuān)⊿hute，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?zhuān)ˋzevedo&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(kāi)發(fā)的人工智能教育應(yīng)用。類(lèi)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(lèi)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(kāi)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(wèn)題類(lèi)型。人工智能將為這三種類(lèi)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)模化提高教育質(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(zhuān)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(kāi)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(xiě)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(wèn)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(wèn)；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(mǎn)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(lèi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的面部表情，以?xún)?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(kāi)展試驗(yàn)，讓自閉癥學(xué)生與半自動(dòng)虛擬男孩安迪開(kāi)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(shū)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(wèn)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(kāi)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(xiě)教材。這是基于深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)能模仿人類(lèi)的行為進(jìn)行讀和寫(xiě)。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(shū)——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(shū)的核心內(nèi)容。

隨著自然用戶(hù)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(shū)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(kāi)發(fā)新的人工智能產(chǎn)品。他聯(lián)合了多個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家一起開(kāi)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(lèi)似的研究和開(kāi)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(kāi)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。

篇(4)

1-7月份，全國(guó)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額42481.2億元，同比增長(zhǎng)21.2%，增速比1-6月份放緩0.8個(gè)百分點(diǎn)。1-7月份，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)中，國(guó)有控股企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額9273.9億元，同比增長(zhǎng)44.2%；集體企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額259.4億元，增長(zhǎng)3.7%；股份制企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額29907.3億元，增長(zhǎng)22.9%；外商及港澳臺(tái)商投資企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額10197.7億元，增長(zhǎng)17.7%；私營(yíng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額14161.6億元，增長(zhǎng)14.2%。點(diǎn)評(píng)：中性偏好。統(tǒng)計(jì)局解讀稱(chēng)，7月份，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)中，國(guó)有控股企業(yè)利潤(rùn)同比增長(zhǎng)34.2％，增速比6月份加快13.5個(gè)百分點(diǎn)；其中，中央企業(yè)利潤(rùn)同比增長(zhǎng)8.5％，扭轉(zhuǎn)了6月份同比下降6.5％的局面。主要?dú)w因于石油加工、煤炭和鋼鐵等行業(yè)效益明顯提升。 

國(guó)務(wù)院要求中小學(xué)設(shè)人工智能課程、編程教育概念受關(guān)注、盛通股份、泰禾光電

據(jù)媒體報(bào)道。國(guó)務(wù)院近日印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。明確指出人工智能成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。應(yīng)逐步開(kāi)展全民智能教育項(xiàng)目。在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育、建設(shè)人工智能學(xué)科。培養(yǎng)復(fù)合型人才。形成我國(guó)人工智能人才高地。

在我國(guó)人工智能技術(shù)的總體發(fā)展規(guī)劃中。也明確提出了我國(guó)新一代人工智能“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略。即中小學(xué)設(shè)置人工智能課程推廣編程教育。高校增加碩博培養(yǎng)形成“人工智能+X”模式和普及智能交互式教育開(kāi)放研發(fā)平臺(tái)。在2030年我國(guó)將要發(fā)展成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心。專(zhuān)家表示。人工智能的發(fā)展是大勢(shì)所趨。未來(lái)所有行業(yè)都將隨著人工智能而帶來(lái)升級(jí)與變革。此次規(guī)劃出臺(tái)。將會(huì)加快編程培訓(xùn)進(jìn)入中小學(xué)課堂的實(shí)施進(jìn)度。

篇(5)

A股市場(chǎng)中有人工智能概念的公司不在少數(shù)，但敢說(shuō)自己以人工智能為主業(yè)并且賺到錢(qián)的公司寥寥無(wú)幾，科大訊飛作為智能語(yǔ)音的行業(yè)龍頭，在人工智能方面可謂頗有建樹(shù)。

從2016年科大訊飛的年報(bào)可以看出，科大訊飛目前有六項(xiàng)主要業(yè)務(wù)，分別是教育行業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)、系統(tǒng)集成、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和增值運(yùn)營(yíng)、IFLYTEK―C3（智慧城市）、語(yǔ)音支持軟件及產(chǎn)品、大數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務(wù)等。

在六大業(yè)務(wù)中人工智能的成色到底有多少呢？我們分項(xiàng)看一下。

首先教育行業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)。科大訊飛的產(chǎn)品涵蓋“考、評(píng)、教、學(xué)、管”全產(chǎn)品體系，另外就是辦學(xué)收入，k學(xué)收入不屬于人工智能范疇，公司主要的人工智能應(yīng)用融入在機(jī)器閱卷、普通話及口語(yǔ)評(píng)測(cè)或者融入語(yǔ)音交互的智慧課堂設(shè)備中。

近日引起熱議的高考機(jī)器人，即“國(guó)家863計(jì)劃”中科大訊飛牽頭研制的“高考機(jī)器人”項(xiàng)目，成都準(zhǔn)星云學(xué)的AI-MATHS在斷網(wǎng)斷題庫(kù)的環(huán)境下用時(shí)22分鐘完成北京卷文科數(shù)學(xué)高考試題并獲得105分。這是科大訊飛在教育行業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)人工智能應(yīng)用方面比較典型的代表。

從收入角度來(lái)看，教育方面可以貢獻(xiàn)收入的有四項(xiàng)業(yè)務(wù)：一、教育信息化過(guò)程中為“三通兩平臺(tái)”建設(shè)提供軟件及系統(tǒng)；二、訊飛啟明提供的口語(yǔ)及普通話機(jī)器評(píng)測(cè)；三、訊飛皆成提供的智慧課堂；四、收購(gòu)樂(lè)知行帶來(lái)的數(shù)字校園業(yè)務(wù)。從以上幾項(xiàng)收入來(lái)看，目前科大訊飛在教育智能應(yīng)用上已經(jīng)探索出較為成熟的業(yè)務(wù)模式。

其次，系統(tǒng)集成包括信息工程和音、視頻監(jiān)控，這主要是為他人做技術(shù)支持，人工智能很難在這個(gè)業(yè)務(wù)范疇去創(chuàng)新，系統(tǒng)集成屬于應(yīng)用已成熟技術(shù)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，所以我們可能難以看到科大訊飛在這個(gè)維度上做智能突破。

第三，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和增值運(yùn)營(yíng)，業(yè)務(wù)包括：電信增值產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)、智能硬件產(chǎn)品、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)。智能硬件產(chǎn)品是人工智能的重要陣地，這也是科大訊飛做人工智能重點(diǎn)突破的領(lǐng)域。目前基于人機(jī)交互界面AIUI拓展在智能家居、機(jī)器人、智能穿戴等方面的軟硬件一體化應(yīng)用比較有前景，其典型產(chǎn)品有叮咚智能音箱、智能遙控器以及兒童智能語(yǔ)音玩具。

第四，IFLYTEK―C3，業(yè)務(wù)主要是公共安全行業(yè)產(chǎn)品和智慧城市行業(yè)應(yīng)用，這項(xiàng)業(yè)務(wù)與系統(tǒng)集成類(lèi)似，是利用成熟技術(shù)為其他下游做配套，所以難以有人工智能的創(chuàng)新。

篇(6)

>> 引入深度學(xué)習(xí)的人工智能類(lèi)課程 中西合璧的人工智能課程雙語(yǔ)教學(xué)模式 可調(diào)戲的人工智能 生活中的人工智能 不斷超越的人工智能 逐漸靠近的人工智能 正在落地的人工智能 2035年的人工智能 航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)“人工智能”課程的教學(xué)探索 林業(yè)院校人工智能課程教學(xué)的思考 人工智能導(dǎo)論課程的興趣教學(xué)法 人工智能概論課程的教學(xué)思考 “人工智能”課程教學(xué)的實(shí)踐與探索 游戲開(kāi)發(fā)應(yīng)用中的“人工智能”課程教學(xué)方法探討 人工智能的應(yīng)用研究 人工智能的日常應(yīng)用 人工智能的應(yīng)用和發(fā)展 淺析電氣自動(dòng)化控制中的人工智能應(yīng)用 分析繼電保護(hù)中的人工智能技術(shù)及其應(yīng)用 電氣自動(dòng)化控制中的人工智能應(yīng)用分析 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：l)。在情境創(chuàng)設(shè)時(shí),教師根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)提出了多種應(yīng)用需求,例如化妝品銷(xiāo)售咨詢(xún)等。學(xué)生利用該工具,興趣盎然地開(kāi)發(fā)了自己的小型專(zhuān)家系統(tǒng),不僅理解了專(zhuān)家系統(tǒng)的特點(diǎn)、作用、運(yùn)行方式等,還具有強(qiáng)烈的成就感。

2.2面向研究的情境創(chuàng)設(shè)

蘇霍姆林斯基認(rèn)為,研究型教學(xué)法應(yīng)該充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位,激勵(lì)、引導(dǎo)和幫助學(xué)生去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在興趣和成就動(dòng)機(jī)[4]。人工智能課程中包含了大量的前沿問(wèn)題,研究型課題比比皆是,如何平衡這些研究課題與興趣、實(shí)用的關(guān)系,是教學(xué)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。

下面以“規(guī)劃”中的路徑規(guī)劃內(nèi)容為例,詳細(xì)分析以研究為導(dǎo)向的情境創(chuàng)設(shè)過(guò)程。表2給出了整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)。

綜合幾次研究課題完成情況,班級(jí)中有1/3的學(xué)生通過(guò)廣泛查閱資料和多次與教師討論,提交了質(zhì)量尚可的標(biāo)準(zhǔn)格式論文,并因此獲得了學(xué)院的科研學(xué)分。除此之外,教師還組織這部分具備一定科研潛力的學(xué)生參加科研項(xiàng)目,進(jìn)一步磨練科研技能,極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力。

3DBR驅(qū)動(dòng)的教學(xué)過(guò)程

人工智能課程各單元內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立,難以形成統(tǒng)一的聯(lián)系,怎樣驗(yàn)證各單元的學(xué)習(xí)效果?從提出問(wèn)題到任務(wù)解決,每個(gè)單元的學(xué)習(xí)通常要跨越幾節(jié)課甚至幾周,怎樣在此期間保持學(xué)生的興趣和關(guān)注?

DBR是情境設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)、再設(shè)計(jì)、理論形成等環(huán)節(jié)多次迭代循環(huán)的過(guò)程,柯林斯稱(chēng)之為“不斷進(jìn)步的修正”(Progressive Refinement),以檢測(cè)設(shè)計(jì)的價(jià)值。因此,評(píng)價(jià)是教學(xué)過(guò)程中非常重要的一環(huán)。本課程教學(xué)主要做好兩個(gè)環(huán)節(jié),以驅(qū)動(dòng)整個(gè)教學(xué)過(guò)程的推進(jìn)。

1) 實(shí)踐環(huán)節(jié)。

通常的實(shí)踐環(huán)節(jié)是課程結(jié)束后固定時(shí)間的實(shí)際任務(wù),而本課程的實(shí)踐卻貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程,是單元教學(xué)、教師、學(xué)生之間的粘合劑。實(shí)踐包括應(yīng)用型實(shí)踐和研究型實(shí)踐,一般在每個(gè)單元教學(xué)開(kāi)始,提出問(wèn)題后,實(shí)踐任務(wù)就被布置下去,例如前面所述的“黑白棋”、“路徑規(guī)劃算法研究”等。學(xué)生接受任務(wù)后,帶著問(wèn)題搜索解決途徑,在此期間需要教師提供方法指導(dǎo)及答疑(既可固定時(shí)間,也可通過(guò)E-mail等形式)。及時(shí)地交流,特別是針對(duì)實(shí)際問(wèn)題的交流,不僅有效率,而且便于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)。

2) 教學(xué)評(píng)價(jià)。

除了課程考核以外,每個(gè)教學(xué)單元結(jié)束時(shí)都有反饋和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。評(píng)價(jià)方式包括單元測(cè)試、編寫(xiě)軟件測(cè)試、研討會(huì)等。具體采用何種形式,要根據(jù)前一階段的反饋信息決定。這些來(lái)自學(xué)生反饋信息包括前一階段學(xué)習(xí)的接受情況、興趣點(diǎn)、其他課業(yè)繁忙情況等。在學(xué)期的不同時(shí)間點(diǎn)采用合適的評(píng)價(jià)方式,有助于加強(qiáng)學(xué)習(xí)刺激,總結(jié)和發(fā)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題,及時(shí)調(diào)整。

通過(guò)上述兩個(gè)環(huán)節(jié)的推動(dòng),精心設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容得以順利實(shí)施并被學(xué)生欣然接受。2/3的學(xué)生在整個(gè)學(xué)期教學(xué)中都保持了積極的態(tài)度和充分的關(guān)注度,確實(shí)感受到人工智能的魅力,并能夠從技術(shù)角度看待人工智能,消除了未學(xué)或初學(xué)時(shí)的神秘感。

4教學(xué)實(shí)施效果分析

1) 正效果分析。

中原工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院作為普通工科院校,以培養(yǎng)實(shí)用型人才為主,人工智能并非主干課程,學(xué)生重視程度不足。兩年來(lái),經(jīng)過(guò)教師與學(xué)生的共同努力,教學(xué)改革成果逐步體現(xiàn)。人工智能類(lèi)學(xué)生人數(shù)從過(guò)去的5%上升到15%,科研論文數(shù)量從1%上升到20%。有20%的學(xué)生接觸過(guò)或正在從事人工智能類(lèi)項(xiàng)目的研究與開(kāi)發(fā),考研選擇人工智能科目的學(xué)生比例從0上升到15%,考研成功人數(shù)占畢業(yè)生總?cè)藬?shù)的20%。

人工智能教學(xué)中采用的應(yīng)用型與研究型情境創(chuàng)設(shè),不僅促進(jìn)了學(xué)生理解接受知識(shí),而且鍛煉提高了學(xué)生獨(dú)立分析、解決問(wèn)題及開(kāi)發(fā)能力。學(xué)習(xí)也不再局限于課堂,而是拓展到圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)等更廣闊的空間。學(xué)生在學(xué)習(xí)期間保持了高度的關(guān)注,充分發(fā)揮了主動(dòng)性和主體意識(shí),為持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2) 不足分析。

DBR的方法論能夠促使教師在教學(xué)過(guò)程中不斷完善教學(xué)設(shè)計(jì),融合先進(jìn)的教學(xué)理論及工具,逐步加深學(xué)習(xí)的理解和設(shè)計(jì)的提升,切實(shí)提高教學(xué)效果。然而,仍然存在一些DBR無(wú)法解決或完善的問(wèn)題。具體表現(xiàn)在:

(1) 缺乏合適的教材。目前大多數(shù)教材的示例以解答式或推證式為主,設(shè)計(jì)型或?qū)嶋H項(xiàng)目案例較少。

(2) 投入時(shí)間限制。盡管上述教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)過(guò)程都經(jīng)過(guò)精心準(zhǔn)備與實(shí)施,但是要取得好的成效,還需要教師和學(xué)生都投入大量時(shí)間交流、研究或開(kāi)發(fā)。而學(xué)生課業(yè)繁忙造成了實(shí)施的瓶頸。

這些不足制約了上述教學(xué)方法的實(shí)際實(shí)施效果,需要今后不斷改進(jìn)。

5小結(jié)

本文針對(duì)普通工科院校學(xué)生特點(diǎn),將DBR研究成果應(yīng)用于人工智能課程。教學(xué)效果表明,精心設(shè)計(jì)的應(yīng)用型與研究型情境有助于維持學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間的關(guān)注度、主動(dòng)性和興趣;強(qiáng)調(diào)基于評(píng)價(jià)的修正使教學(xué)過(guò)程可調(diào)節(jié),學(xué)生的學(xué)習(xí)效果更可靠。希望本文研究能夠?qū)θ斯ぶ悄芙虒W(xué)及學(xué)生培養(yǎng)起到一定的參考作用,下一階段的主要工作是進(jìn)行適合的教材建設(shè)。

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DBR Utilized Teaching Method for Artificial Intelligence

WANG Lu, LU Xiao-xia

(School of Computer, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)

篇(7)

關(guān)鍵詞：人工智能；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；現(xiàn)狀；運(yùn)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393-4

所謂人工智能，就是利用人工方法在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)智能，也可以說(shuō)是人工智能在計(jì)算機(jī)上的一種模擬。人工智能廣泛融合了神經(jīng)學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、信息論和通訊科學(xué)等眾多學(xué)科和領(lǐng)域。目前主要存在三條人工智能研究途徑：一是以生物學(xué)理論為支撐，掌握人類(lèi)智能的本質(zhì)規(guī)律；二是以計(jì)算機(jī)科學(xué)為支撐，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能模擬，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)；三是以生物學(xué)理論為支撐。

1 人工智能技術(shù)的特征

智能技術(shù)主要分為兩類(lèi)，人類(lèi)和計(jì)算機(jī)智能，兩者存在相輔相成的關(guān)系。利用人工智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)人類(lèi)智能向機(jī)器智能的轉(zhuǎn)化，相反，機(jī)器智能也能夠利用智能教學(xué)轉(zhuǎn)化為人類(lèi)智能。

1.1 人工智能的技術(shù)特征。首先，人工智能具備非常強(qiáng)的搜索功能。該功能是利用相關(guān)搜索搜索技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)海量信息的快速檢索，滿(mǎn)足個(gè)性化信息需求；其次，人工智能具備很強(qiáng)的知識(shí)表示能力。具體來(lái)講，就是人工智能對(duì)信息的行為，能夠像人類(lèi)智能一樣，對(duì)模糊的信息加以表示；最后，人工智能具有較強(qiáng)的語(yǔ)音識(shí)別和抽象功能。前者主要是為了對(duì)模糊信息加以處理。而后者主要是為了對(duì)信息重要度加以區(qū)分，以便提高信息處理效率。用戶(hù)只需要智能機(jī)器提出具體要求便可，至于復(fù)雜的解決方案就交給智能程序了。

1.2 智能多媒體技術(shù)。首先，人機(jī)對(duì)話更加靈活。傳統(tǒng)多媒體在人機(jī)對(duì)話方面極為欠缺，導(dǎo)致教學(xué)單調(diào)乏味，不能取得預(yù)期良好效果，但智能多媒體卻不然，他能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)自由對(duì)話和互動(dòng)，同時(shí)還能結(jié)合學(xué)生實(shí)際對(duì)學(xué)生的問(wèn)題給出不同層次的答案。其次，教學(xué)可行性更強(qiáng)。由于學(xué)生在認(rèn)知能力和個(gè)人素養(yǎng)方面都存在差異，而且學(xué)習(xí)主動(dòng)性也不盡相同，人工智能必須要結(jié)合學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)狀況，為每一位學(xué)生設(shè)計(jì)制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃和學(xué)習(xí)目標(biāo)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性較強(qiáng)的教學(xué)，真正實(shí)現(xiàn)因材施教。再次，具有強(qiáng)大的創(chuàng)造性和糾錯(cuò)性。前者屬于人工智能的顯著特征，而后者屬于人工智能的重要表現(xiàn)方面。最后，智能多媒體具有老師特征。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，智能多媒體可以對(duì)教學(xué)雙方的行為進(jìn)行智能評(píng)價(jià)，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的薄弱點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)，全面提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)達(dá)，人們的教學(xué)觀念和學(xué)習(xí)觀念都發(fā)生了前所未有的改變，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代正全面到來(lái)。為了滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的實(shí)際需求，培養(yǎng)大量現(xiàn)代化優(yōu)秀人才，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式業(yè)已成型并不斷完善。目前，高校正規(guī)教學(xué)模式依然是現(xiàn)代教學(xué)主流，盡管在系統(tǒng)傳授知識(shí)和規(guī)范培養(yǎng)人才方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但在資金投入、效益創(chuàng)收和時(shí)空限制等方面具有很大的弊端，靈活性不足，無(wú)法有效滿(mǎn)足現(xiàn)代教育的發(fā)展要求。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)形成了巨大挑戰(zhàn)，并產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。它不僅有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空限制缺陷，而且賦予了教學(xué)極大的樂(lè)趣性，吸引了越來(lái)越多的人積極投身到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)建設(shè)中去，任何人無(wú)論何時(shí)何地都能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課堂去學(xué)習(xí)和提高。但目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)發(fā)展仍處于探索期，在實(shí)際運(yùn)用方面還存在許多問(wèn)題：第一，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的學(xué)習(xí)支持服務(wù)體系尚不健全，導(dǎo)學(xué)手段和答疑方法還非常落后，由于各種原因，在服務(wù)方式上缺乏針對(duì)性、策略性和積極性；第二，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著空間分散、時(shí)間流動(dòng)和自主性差等問(wèn)題和弊端；第三，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)承載能力和信息查詢(xún)能力還十分有限；第四，如何實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)考試的開(kāi)放性，確?？荚嚨目陀^性、公正性、權(quán)威性，已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)發(fā)展的瓶頸；第五，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的核心支撐系統(tǒng)――CAI，還無(wú)法有效滿(mǎn)足和適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)際需求和發(fā)展要求。

主流CAI課件主要有兩種，一種是單機(jī)版的初級(jí)課件，包括簡(jiǎn)單的Authorware課件、PPT幻燈片和圖文網(wǎng)頁(yè)等。一種是高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)版課件。該類(lèi)課件主要以靜態(tài)圖文和動(dòng)態(tài)演示組成的網(wǎng)頁(yè)為主，以聊天室、電子郵件和QQ群等形式為輔，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)答疑的一種改進(jìn)型課件。初級(jí)課件在實(shí)際教學(xué)中以操作容易、更新及時(shí)和維護(hù)方便著稱(chēng)，但實(shí)際上就是傳統(tǒng)教學(xué)手段的變相挪用。還有些課件，盡管在互動(dòng)性方面有著不錯(cuò)的效果，但是制作繁瑣、更新較慢和維護(hù)復(fù)雜。因此，高級(jí)網(wǎng)絡(luò)課件是目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的主流課件，已經(jīng)成為了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件的固定模板。改進(jìn)型的網(wǎng)絡(luò)課件有效地解決了傳統(tǒng)多媒體在師生互動(dòng)不足的問(wèn)題。上述兩類(lèi)課件是現(xiàn)在最為常見(jiàn)的兩種CAI課件，盡管兩者都有各自的優(yōu)勢(shì)，但作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的重要手段，仍存在許多問(wèn)題和弊端：無(wú)法實(shí)現(xiàn)因材施教，無(wú)法開(kāi)展層次教學(xué)；作為教學(xué)的一大主體，學(xué)生在個(gè)性化交互操作方面仍有很大不足；對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的普遍問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行智能統(tǒng)計(jì)、分析和評(píng)價(jià)等。

3 人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的運(yùn)用

3.1 人工智能多媒體系統(tǒng)。（1）知識(shí)庫(kù)。智能多媒體已經(jīng)不再是用來(lái)進(jìn)行紙質(zhì)媒體數(shù)字轉(zhuǎn)化的工具了，它應(yīng)該具備相應(yīng)完善的知識(shí)庫(kù)，而知識(shí)庫(kù)里的教學(xué)內(nèi)容要結(jié)合教學(xué)實(shí)際和學(xué)生現(xiàn)狀進(jìn)行針對(duì)性、個(gè)性化設(shè)計(jì)。同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)資源的高度共享，并及時(shí)加以更新和補(bǔ)充，如此才能充分發(fā)揮知識(shí)庫(kù)的教學(xué)服務(wù)作用。（2）教學(xué)板塊。教學(xué)板塊的設(shè)計(jì)主要是出于教學(xué)綜合性考慮的，教學(xué)方法的創(chuàng)新是其關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。該模塊的實(shí)現(xiàn)要以掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、教學(xué)策略和人機(jī)對(duì)話等領(lǐng)域的知識(shí)為前提，結(jié)合學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和特點(diǎn)，利用智能系統(tǒng)的現(xiàn)代化技術(shù)手段對(duì)知識(shí)和相關(guān)教育措施加以高效搜索。（3）學(xué)生板塊。及時(shí)掌握學(xué)生心理動(dòng)態(tài)和學(xué)習(xí)狀況是智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的一大特征，結(jié)合學(xué)生實(shí)際狀況加以智能評(píng)判，進(jìn)而加以針對(duì)性指導(dǎo)和個(gè)性化輔導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)因人施教和因材施教，全面提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。（4）用戶(hù)模塊。用戶(hù)模塊是智能系統(tǒng)無(wú)法忽視和省略的關(guān)鍵模塊，整個(gè)智能系統(tǒng)的正常運(yùn)行離不開(kāi)人工程序操作，用戶(hù)需要通過(guò)用戶(hù)終端將教學(xué)內(nèi)容上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，才能順利完成教學(xué)。

3.2 人工智能多媒體教學(xué)的發(fā)展。（1）加強(qiáng)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系日益緊密，多元化、多維度網(wǎng)絡(luò)空間日益成為一種趨勢(shì)。互聯(lián)網(wǎng)具有信息量大、更新速度快、超時(shí)空性等優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合是人工智能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)未來(lái)發(fā)展的重要方向。（2）加強(qiáng)智能的應(yīng)用。人機(jī)對(duì)話、機(jī)器指導(dǎo)的教學(xué)模式將成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的核心模式，傳統(tǒng)教師的角色將逐漸被計(jì)算機(jī)取代。最為典型的就是現(xiàn)代智能導(dǎo)航系統(tǒng)。（3）加強(qiáng)系統(tǒng)軟件的研發(fā)。系統(tǒng)軟件的更新日新月異，舊的系統(tǒng)軟件已經(jīng)無(wú)法有效滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的時(shí)代要求，加強(qiáng)系統(tǒng)軟件的研發(fā)以便充分滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)要求，更好地幫助學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的運(yùn)用將為現(xiàn)代化教育提供新的發(fā)展思路，將全面改善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，拓展學(xué)習(xí)服務(wù)渠道，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)質(zhì)量，并有可能徹底打破計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的時(shí)空限制，全面加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的開(kāi)放性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的個(gè)性化、人性化和智能化，充分落實(shí)以學(xué)生為本的教學(xué)理念。未來(lái)CAI技術(shù)的進(jìn)一步成熟將全面提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的整體格局，我們有理由相信，智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)將迎來(lái)全新的發(fā)展春天。

參考文獻(xiàn)：

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