人工智能和教學范文
時間:2023-08-23 16:11:39
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篇1
學校是美國20世紀50年代最早采用人工智能教學法從事英語教育的大學。經過半個多世紀的發展,已經形成了一套系統性的教學理論,在英語語言教學方面取得了巨大成就。
改革傳統教學模式
田納西州立大學是一所由政府資助的大學,地理位置優越,其所在地――納什維爾,是醫療衛生、音樂、出版和交通運輸的重要中心,也是美國鄉村音樂的發源地,素有“Music City USA”之稱,曾在2006年被提名為美國最佳居住地第一名。學校共提供45個學士學位和24個碩士、博士學位,主要集中在人文科學、行政管理、心理學、特殊教育和教學、生物科學以及計算機科學等七個領域。學校商學院在1994年獲得高級大學商學院國際協會認證,并同時在本科生和研究生課程兩方面得到了國際認可。
在早期發展階段,由于師資力量嚴重不足,學校采取了以人工智能輔助的方式開展教學活動。如今,田納西州立大學的人工智能教學法在美國可謂獨樹一幟。他們在教學過程中注重從學生的心理特征出發,營造了科學高效的學習環境,大大激發了學生的學習興趣。
在田納西州立大學,教師在教學過程中側重于營造良好的學習環境,設法將文本、圖形、色彩、聲音、影像等信息融為一體,打造形式多樣、內容豐富的教學內容,而不是機械地灌輸書本知識。這對于激活學生的感知能力,吸引學生的注意力,以及調動他們的學習興趣等具有十分顯著的作用。在這樣的環境下,學生獲取的信息量遠比傳統教學環境下要多,學生學習的態度也更加積極主動,有效地培養了他們的自主學習能力,極大地提高了學校的教育教學質量。
與此同時,學校在教學過程中十分注重新技術的應用。當微軟公司剛推出MS Power Point(PPT)時,學校便嘗試將這種技術應用到教學中。從教學實踐來看,基于PPT的教學課件,具有吸引學生注意力、刺激學生產生學習興趣的特殊功能。教師們借助該課件強大而生動的演示功能和鏈接功能,將自己多年總結的教學內容制作成多層次和交互性較強的演示文稿,利用超級鏈接功能將詞匯、語法、語音和圖像等與教學內容有機結合,形成了線性和非線性課程教學體系,極大地豐富和強化了課堂教學。
隨著PPT形式、顏色、動畫效果等不同的變化,學生們對課件內容產生了越來越大的興趣,對所學知識的掌握也更牢固。同時,老師還讓學生將所學知識自己動手做成幻燈片,拿到班上演示給大家看。學生在準備課堂發言時,會上網查詢相關文化背景知識,正確使用相關專業知識點,既復習了所學知識,也提高了學生的學習興趣,增強了學生實際運用專業知識的能力。
近年來,學校還自主開發了人工智能化的語言教學軟件,學生可以在校內的任何一個計算機終端上鏈接到服務器上的教學軟件,從而實現真正意義上的自主學習,從根本上改變了傳統教學環境。
創設“人工智能”課堂
田納西州立大學的教學人員認為,語言學習的核心目的是為了形成語言能力,而語言能力的形成是建立在真實語言材料基礎之上的,整個教學活動必須有一個自然、真實的語言環境。而在傳統英語教學中,教師所采用的單詞、句型往往都是教科書上或是詞典上的,與現實生活存在一定的差異,不利于教育教學水平的提高。
為此,他們在英語教學活動中大膽引入人工智能技術,與時俱進地吸收當前流行的英語詞匯,并且及時更新一些舊詞匯的新用法。通過人工智能教學系統,教師可以通過多媒體課件,向學生全方位地展示英語文化、英語語言思維以及英語語言習慣,幫助學生理解和掌握英語,從而有效地克服傳統英語教學存在的缺陷。該系統不僅有助于學生在有限的課堂時間內獲得更多的信息,而且拓展了教學空間,讓教學活動從課堂延伸到課外,使學生們可以自由地調取多媒體課件,實現自主學習英語,從而達到事半功倍的教學效果。
與此同時,閱讀及寫作能力培養也是田納西州立大學的一大特色。傳統的閱讀及寫作課主要采用的手段是教師講解,教學內容也大多源自教材,形式單一,內容陳舊,很容易讓學生產生疲勞感。針對這種情況,學校通過采用人工智能教學系統,使教育教學效率明顯提升。教師在教學中通過引導學生掌握不同體裁的語篇所具有的不同交際目的及篇章結構,幫助學生提升閱讀、寫作能力。教學中,教師將教學內容所屬體裁類型的特點用多媒體一一展示,使學生有效地掌握不同題材的語篇結構,使他們在閱讀理解相關體裁的內容時,能準確理解內涵,并能夠模仿其特點寫出相同體裁的文章。
借助人工智能系統,田納西州立大學為學生們提供了全方位、自主式的學習環境,同時,他們的學習進度會被計算機完整地記錄。計算機會根據他們各自的學習情況,提供適合的學習內容,使他們在沒有教師指導的情況下,也能夠順利地完成學習任務。
定制“個性化”學習模式
多年來,田納西州立大學的教育教學活動一直倡導“自主化、個性化”,力求打造以學生個體為中心的學習模式。在傳統教學中,由于課時短、教學內容多,教師往往無暇顧及每個學生的需求和差異,只能夠設定一個統一的標準開展教學活動,對于學生的個性發展是非常不利的。
針對這種情況,學校進行了多元化教學模式改革,為每個學生定制“個性化”學習模式,使他們擁有更多自主選擇的空間,從而能夠同時滿足不同層次學生的需求。同時,學校還從根本上打破了傳統教學活動受到時間和空間限制的局面,使學生在課堂上沒有解決的問題,可以通過智能教學系統加以解決,也可以通過網絡向教師求助。這樣,他們就有了更為寬廣的思維空間。這對于專業能力的形成而言,無疑具有十分重要的影響。
不僅如此,在這種學習模式下,教師的身份也發生了變化――在教學活動中不再是主導者,而是一個參與者、咨詢者、監督者,學生則成了教學活動的主體。
篇2
論文關鍵詞:人才培養 課題組制度 實踐學習 創新工程
論文摘要:針對智能專業中工程創新人才培養存在的工程實踐、專業設置等問題,在分析智能科學與技術專業現狀的基礎上,本文提出差異性培養目標、課題組制度和以點帶面制度等觀點,結合河北工業大學智能系三個年級的具體實施情況,在課外實踐方面取得令人滿意的效果和成績。
諾貝爾獎金獲得者西蒙把自然科學定義為探索自然界的奧秘,闡明自然現象,發現自然現象之間的規律及定律。具體到智能科學,就是研究人的智慧,建立人機結合系統理論,并用其模擬人的智慧。但是,值得注意的是,技術科學從本質上是有別于自然科學的,技術科學是利用自然科學的一般規律與理論,研究人造物的構成方法及原理的科學[1]。如智能技術是在智能科學的框架內創建人機結合智能系統所需要的方法、工具和技術。然而,除了智能科學和智能技術,智能科學技術的研究任務還涵蓋一個重要的組成部分——智能工程,即利用智能科學的理念和思想,充分運用智能技術工具創建各種應用系統[2]。由于智能科學、智能技術和智能工程三個領域所強調的研究任務不同,因此智能科學與技術專業人才培養目標可以分為科學技術型(或稱為研究型)和工程技術型(或稱為應用型)。前者是研究型培養模式,以培養具有學術研究或應用研究能力的人才為主,尤其要體現人才培養的綜合性、復合性和創新性;后者是工程型培養模式,以培養在工程領域中具有應用復合能力的人才為主,尤其要體現人才培養的綜合性、復合性和應用性[3]。更值得注意的是,進入21世紀之后,隨著科學技術的迅猛發展,工程問題的綜合性與復雜性也不斷增強。在這種情況下,智能科學與技術專業如何解決復雜系統提出的一系列工程問題,培養出具有時代特色的優秀工程人才,是新時代賦予新專業的一種使命。
1智能科學與技術專業現狀問題分析
由于智能科學與技術專業成立僅有短短7年時間,還處于不斷發展之中,所以不可避免地存在一些問題。一般來說,智能科學與技術專業學生的培養存在兩種模式:科學型人才和工程型人才。因此,如何根據各個學校的傳統優勢和培養目標來選擇學生的培養模式,非常重要。然而,受傳統教育模式的影響,即使在智能科學與技術專業中,對人才的培養仍然偏重科學型,這就導致了目前該專業學生工程能力存在這樣或那樣的問題[4]。
1.1缺乏實際的工程訓練和實踐
智能科學與技術專業雖然重視基礎科學與技術課程學習和學生分析能力的培養,但是對工程實踐訓練和對學生相關綜合素質的培養相對較弱,重理論知識灌輸和輕實踐能力培養的老問題仍然存在,教學、科研與實際生產的結合不緊密,因此學生的綜合能力無法應對如今復雜系統的工程問題,難以滿足用人單位的需求[5]。
1.2專業設置缺乏特色
隨著對智能科學與技術專業的深入理解,人們逐漸認識到這個專業的重要性和光明前景。近幾年,設置這個專業的高校正在迅速增加。然而,深入分析這一新專業的高校分布和地域分布,設置該專業的高校有“985”高校、教育部“211”工程重點建設高校、地方重點建設高校;而地域分布更為廣泛,在北京、天津、湖南、杭州等多個區域[6]。智能專業的這種不同水平的高校分布和地域分布決定了每個學校的專業設置應該具有自己的特色,應該適應我國產業、經濟結構多樣性和地區發展不平衡性的需要。因此,院校不問自身條件如何,不看當地經濟發展和產業結構如何,使得智能專業的辦學模式和專業設置大規模趨同的現象應該得到充分的重視。
1.3缺乏對學生創新意識的培養
雖然近幾年本科教育模式正在大力革新,如2010年國家層面開始實施的“卓越工程師”教育計劃,但是本科教育的填鴨式教學模式仍然廣泛存在,使學生被動地學習,以應付考試。這種模式的后果只會導致學生死記硬背,創新意識薄弱,造成了學校培養和實際需要的嚴重脫節。
2優秀工程創新人才培養的途徑探索
根據目前智能專業中工程實踐和課程設置存在的問題,我們提出了下面的解決方法。首先,根據學校的現實情況設置工程實踐的培養目標;其次,根據課程設置的不足提出課題組制度和以點帶面制度,作為課程設置的有效補充;最后,結合智能專業較新的專業知識實施創新型選題。通過有效實施這三個方法,培養優秀的工程創新人才。
2.1差異性培養目標
培養目標是實現優秀工程創新人才的關鍵。差異性培養目標是培養學生成才的本質屬性,孔子早就說過“因材施教”的理念。所以,對智能科學與技術這個新專業來說,由于它仍處于快速發展和完善之中,尤其是不同類型高校又有實際情況,因此應該制定具有差異性和多樣化的培養目標。比如說,研究型大學要致力于培養工程研究型、工程創新型的高端人才,以培養學術研究型的科學家、研發人員和設計工程師為主;而教學型大學工程人才的培養目標定位要突出應用型,以服務地方經濟建設為主,培養從事工程施工和管理的工程人才。
差異性培養目標不但體現在不同地域和不同類型的高校之間,即使在同一所高校,也應根據學生的興趣和實際情況確定不同的培養目標。具體來說,即使是一個班級的學生,他們的興趣和目標也不盡相同,如有的學生立志學好英語,有的學生準備全力以赴考研不顧其他,有的學生準備把自己的興趣當做追求目標。因此,充分考慮和尊重學生目標的差異性,是培養創新人才的一個前提。
2.2改革培養方式與途徑
目標確定以后,接下來就涉及到優秀工程創新人才培養如何實施的問題,其核心是讓學生得到充分的工程訓練,調動學生的積極性、主動性。實際操作過程中,教師可以把學生真正放到競賽的賽場上,如參加教育部“質量工程”建設的物聯網創新創業大賽、“挑戰杯”設計大賽、“盛群杯”單片機創新設計競賽、“飛思卡爾”智能車競賽等。這些競賽都是以創新為主要訴求,課題的名稱自擬。因此,通過這些比賽,學生們可以從選題、制作、參賽、完善作品等多個環節體會工程創新的全過程,大大提高工程實踐能力,為成為工程創新人才打下堅實的基礎。如何根據智能專業的特點,并結合各種創新競賽,來實施這樣的工程訓練呢?通過下面兩種制度可以有效實現。 轉貼于
第一,實施課題組制度。即把智能系的學生分成多個課題組。如我校的第一屆學生分成了7個課題組,每組4~5人,在課題組的基礎上實行導師制,每位導師可帶1~2組。課題組的培養目標是培養學生獨立提出問題的能力、獨立解決工程實際問題的能力、科學研究能力和科技開發及組織管理能力。但是,有一個前提,課題組制度要保證讓學生廣泛參與,這樣才能最大可能和最大范圍地培養優秀工程創新人才。因此,實施下面的以點帶面制度,對保證學生的參與廣度和培養質量非常必要。
第二,實施以點帶面制度。隨著智能專業的快速發展,學生越來越多,課題組越來越多,但教師的精力畢竟是有限的,難以指導太多課題組的學生。我們采用以點帶面制度來解決這個問題。從橫向方面看,我們采用組長負責制和核心組員制,每個課題組的組長和核心組員由能力相對較強的學生擔任,作為導師和課題組組員之間的聯系紐帶,導師僅僅將相關的課題任務傳達給他們即可。這樣既能夠大大降低指導教師的工作量,也能夠充分調動學生的積極主動性和自主性,鍛煉他們獨立解決問題的能力和團結協作、組織管理的能力。從縱向方面看,在課題組還涉及到不同年級的情況下,以點帶面制度就是核心組員指導低年級學生。這樣就實現了同一年級之間、不同年級之間的良性循環,保證無論那個年級的課題組,總有一個核心組員在指導,而指導教師一般僅僅親自指導核心組員,最終實現使用指導教師的有限時間,而使學生的收益最大化。以點帶面制度保證了教學指導質量和學生深入、廣泛、全過程參與工程訓練活動,從而鍛煉他們的工程創新能力。
2.3重視對學生創新實踐能力的培養
創新是教育部實施的“質量工程”的核心。對智能專業的學生來說,創新的核心是創新意識和選題。該專業學生一般會接觸到最新的智能傳感技術、智能控制技術、智能執行技術、智能信息處理技術。這些新的技術自然帶來一批新的元器件和新的信息處理方式。因此,使用這些新的元器件和新的信息處理方式,結合我們的生活需求,就比較容易實現具有創新性的選題。選題確定后,就可以采用課題組的方式和以點帶面的模式,通過“實踐學習”方式,將專業理論的學習與科研實踐緊密結合,在項目實踐中增強學生的自主學習能力、創新思維能力和實踐動手能力,促進學生的綜合素質發展,最終培養一批兼具創新力和領導力的精英之才。
通過以上三個方面的實施,智能系的幾個課題組在“挑戰杯”、“盛群杯”單片機創新設計競賽等創新類比賽中制作出很有創意的作品,應用了智能專業的許多知識,取得了優異成績。這極大鍛煉了學生的工程創新能力,初步達到了工程創新人才培養的目標。
3結語
在國內各個專業普遍重視工程創新人才培養的大環境下,筆者為培養優秀的工程創新人才提供了一種思路和方案。筆者提出差異性培養目標、課題組制度和以點帶面制度,并把這些方法應用到智能系學生的工程能力培養上,確立了學生的自我管理方式。學生做出了優秀的創新作品,通過在創新競賽中的全過程“實踐學習”,增強了實踐動手、團結協作和組織協調等工程能力,最終成為能夠提出創新問題并有效解決問題的具有工程創新能力的人才。該方法具有較強的實踐價值和良好的效果,初步達到了將智能系專業學生培養成為工程創新人才的培養目標。
參考文獻
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篇3
關鍵詞:人工智能;教學改革;教學方法
引言
人工智能(ArtificialIntelligence)是一門研究和模擬人類智能的跨領域學科,是模擬、延伸和擴展人的智能的一門新技術。由于信息環境巨變與社會新需求的爆發,人工智能技術的日趨成熟。隨著AI3.0時代的到來,大數據、云計算等新技術的應用也愈發廣泛,對于管理類人才來說,加強對人工智能知識的深入學習,不斷將人工智能技術與管理知識結合起來,對其未來職業生涯的發展有著重要作用。人工智能是一門前沿學科,管理學院開設人工智能課程的目的是為了更好地培養學生的技術創新思維與能力,基于其覆蓋面廣、包容性強、應用需求空間巨大的學科特點,通過概率統計、數據結構、計算機編程語言、數據庫原理等基礎課程的學習,加強學生解決實際問題的能力,為就業打下基礎。本文基于社會對于人工智能領域的人才需求,結合諸多長期從事經管類專業課程教學的老師意見,針對管理類人才的人工智能課程教學內容與方法進行探討,以期對中國高校人工智能課程教學改革研究提供幫助與借鑒。
1、教學現狀與問題
作為一門綜合性、實踐性和應用性很強的理論技術學科,人工智能課程內容及內涵及其豐富,外延極其廣泛。學習這門課程,需要較好的數學基礎和較強的邏輯思維能力。針對管理類人才,該課程在課程教學過程中存在幾個較為突出的問題。(1)課堂教學氛圍枯燥目前,中國大多數大學仍采用傳統的課堂教學模式,在教學過程中照本宣科,忽略與學生的互動,并且缺乏能夠有效引起學生學習興趣與加深知識理解的教學環節設置,如此一來大大降低了學生自主思考的能力。在進行人工智能相關課程知識講解時,隨著章節的知識難度不斷增加,單向介紹式的枯燥教學方式無法反映人工智能學科的全貌,課堂講解難以同時給以學生感性和理性的認知,部分學生因乏味的課堂氛圍漸漸無法跟上教學進度,導致學習動力不足。(2)基礎課程掌握不牢管理類專業的學生大部分都會走向更加具體化的管理崗位,具有多學科的素養,但這也導致很多學生所學知識雜而不精。學生在基礎不夯實的情況下去學習更高層面的知識,給學生學習與老師教學都造成了很大困擾。人工智能課程知識點較多,涵蓋模式識別、機器學習、數據挖掘等眾多內容,概念抽象,不易學習。一些管理類專業的學生未能熟練掌握高等數學、運籌學、數據結構、數據庫技術等先修課程,缺乏一定的關聯思考和研究意識,導致課程學習難度增加,產生學時不足和教學內容難點過多的問題。(3)教學與實際應用脫節當下,人工智能廣泛應用于機器視覺、智能制造等各個領域,給學生提供了大量的現實案例,使得人工智能不再是高深莫測的理論,而是現實中可以觸及的內容。例如,在機械學科領域,人工智能技術是電氣工程、機械設計制造、車輛工程等方向的重要技術來源;在醫療領域,是醫療器械的創新生產源動力;在能動領域,是高端能源裝備與新能源發展的重要驅動;在光電信息與計算機工程領域,技術的發展時刻推動著智能科學與技術核心價值的提升。然而,對于管理類專業的學生來說,現階段的人工智能教材涵蓋許多智能算法及相關理論,在教學過程中常常涉及到很多從未接觸過的抽象理論和復雜算法,書本中的應用實例大多紙上談兵,缺乏專門適用于管理類專業知識與人工智能技術相結合的教學實踐,加上一些教師授課方法單一,不利于引導學生將人工智能算法應用于現實生活。另外,大學生對知識的理解能力差異很大,教師采用統一的方式教給他們,這使一些學生無法跟上和理解,教師也無法控制學生的學習狀況,導致學生缺乏動力。因此,如何結合學生的現實情況,提高他們的動手能力和實踐經驗也是人工智能課程教學要考慮的問題。
2、管理類人才的人工智能課程教學改進策略
課程教學改革是一項提高大學教學效果和人才培養質量的重要手段。如何在時代背景下應用新技術和新思想進行實施課程教學改革是高校亟待解決的問題。對于高校的教學工作而言,教學目標、教學內容和教學方式的變化不再是課程資源的簡單數字化和信息化,而是充分利用時代信息資源優勢的新型教學模式。針對管理類專業人工智能課程教學過程中存在的問題,可以從教學方法改進和教學內容設置兩個方面進行課程教學改進。
2.1教學方法改進
教師對學生具有引領作用,其教學方法的改進能夠帶動學生改進自身學習方法。(1)啟發式案例教學案例教學法就是教師根據教學目標、教學內容以及教學要求,通過安排一些具體的教學案例,引導學生積極參與案例思考、分析、討論和表達等多項活動,是一種培養學生認知問題、分析和解決問題等綜合能力的行之有效的教學方法。啟發式案例教學以自主、合作、探究為主要特征,調動學生的學習積極性,并緊密結合人工智能領域的相關理論與方法,有效理解知識要點及其關聯性,適用于管理類專業學生的教學。具體而言,高校基于其問題啟發性、教學互動性以及實踐有用性等特點,可以建立基于人工智能知識體系的教學案例庫,雖然這項建設將極具挑戰性與耗時性,但具有很強的積極效果:培養學生較強的批判性思維能力,更多地保留課程材料,更積極地參與課堂活動,對提高教學質量、培養具有人工智能背景的管理類人才具有重要意義。例如,通過單一案例教學,讓學生掌握相關基礎知識原理及應用;通過一題多解的案例使學生思考如何獲取最有效的解題方法;通過綜合案例的設計,啟發學生全方位地探索問題的解決方案。(2)研討互動式教學研討互動式的各個教學環節是逐漸遞進、有機結合的。研討是基于學生個體的差異性,在課堂討論的過程中對學生做出評判,從而對不同類型的學生開展針對性的教學。互動則是在研討的基礎上,通過老師與學生、學生與學生的互動,讓學生主動參與到課堂教學的過程中來。在人工智能課程教學過程中,教師通過課堂討論了解學生對于知識點的掌握情況,可以有針對性地設計教學內容,例如,對于學校積極性不強的學生,將人工智能理論內容與學生個人興趣范疇、社會產業發展及研究現狀聯系起來,能夠極大程度地提高學生學習的自主能力;對于基礎知識較為薄弱的學生,可以在教師的指導下查閱相關文獻資料,根據自己的理解撰寫心得報告,并在課堂或課外進行師生互動。像這樣研討與互動相結合的模式。有助于增強學生的探索和求知欲望,建立起濃厚的學習氛圍。(3)有效激勵式教學人工智能是引領未來的戰略性技術,人才需求量極大,對教師的教學水平也提出了更高要求,因此,進行有效激勵極為重要。在學生激勵方面,可以舉辦各類人工智能競賽項目,設置相應項目獎學金,吸引學生參與實踐,調動學生做研究、發論文的積極性。例如,教育部主辦的中國研究生人工智能創新大賽,圍繞新一代人工智能創新主題,激發學生的創新意識,提高學生的創新實踐能力,為人工智能領域健康發展提供人才支撐。高校也可以借鑒這種模式,在各學院乃至全校開展此類競賽項目,激發學生的創新能力與團隊合作能力,鼓舞更多學生加入到人工智能課程的學習中來,激發其學習興趣。在教師激勵方面,在教師聘任和提升過程中把參加學生課程制定、課堂與課外作業、課程項目和論文指導等看作教學任務的一部分,鼓勵教師積極參與這些活動。(4)學科滲透式教學人工智能學科知識融合程度較高,學科交叉性強。基于人工智能的學科交叉性特點,增強管理類人才對學科應用的領悟,可以采取開展學科滲透式教學的方法。從2015年起,國務院和教育部先后印發了《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見教育》、《高等學校人工智能創新行動計劃》等文件,“互聯網+”、“智能+”已經滲透到各個領域,人類進入數字經濟時代,社會需求“技術+管理”的高端復合人才。例如,基于工業4.0和強國戰略,人工智能技術在智能制造的應用極為廣泛。上海理工大學非常重視少數民族預科班的教育質量。為增強少數民族管理類人才對該領域應用的認識,我們請機械工程、能源動力領域的相關專家以授課或講座的形式,進行相關領域知識和發展趨勢的講解,使學生理解更為透徹。此外,在教學實踐過程中,還可以用舉辦人工智能知識交流會、線上人工智能論壇等形式,促進不同專業間老師、學生對于人工智能知識模塊的見解,相互交流、滲透和學習,從而推動人工智能課程教學的改進。
2.2教學內容設置
世界一流大學在人工智能課程內容設置根據不同國家的教育體系設置,肯定會有不同,但頗有共通之處。本文借鑒世界頂尖大學經驗,針對管理類專業人工智能課程教學內容進行研究,結合中國教育體系設置,認為應從以下幾方面進行改進。(1)核心內容設置為避免學生因為知識點過多而出現雜而不精的問題,勢必要精化教學內容。在互聯網時代,我們可以使用云計算和其他方式來實現數據信息的傳輸、存儲和處理,通過在線收集和整合網絡課程相關數據,挖掘和豐富教學資源,并在整合課程資源的基礎上,進行研究方法和前沿知識的擴展。在核心內容設置方面,可以通過收集到的數據資料,選擇人工智能領域具有代表性且難易程度適中的知識作為重點,使學生能夠在有限的學時內掌握人工智能的知識脈絡。例如,編寫針對管理類人才的人工智能教材,內容涉及緒論、知識表示與推理、常用算法、機器學習、神經網絡等方面的同時,重點增加相應知識點在管理上的應用案例,加強學生對知識點的理解。同時,根據管理類專業偏向領域,開設關聯程度較大、應用較廣泛的人工智能選修課程,以便學生根據自己的興趣與需求選修具體方向的課程。(2)注重學生的數理及編程基礎良好的數理及編程基礎是學習人工智能的前提。只有具備了這些基礎,才能搞清楚人工智能模型的數量關系、空間形式和優化過程等,才能將數學語言轉化為程序語言,并應用于實驗。管理學院人才的數理及編程基礎相對薄弱,因此,在安排學生學習人工智能課程之前,建議開設面向全體管理類專業學生的微積分、線性代數、概率論等專業基礎數學課程以及C語言、python等編程基礎課程,使學生具備數學分析的基礎與一定編程基礎,為學習人工智能課程打下堅實的基礎。另外,可以推進MOOC平臺建設,在平臺上開設人工智能網絡課程,幫助學生掌握人工智能知識基礎及專業技能。(3)實驗建設為了加強學生對于人工智能知識點間的關聯性理解,可以基于不同的應用模塊,設計具有前后鋪墊、上下關聯的綜合性實驗,設計不同層次的項目要求,同時基于相同的實驗課題,讓學生分組對實驗課題進行攻克,并設置多元化的實驗評價體系,通過實驗教學過程中反映出的不同進度,讓教師能對學生的學習水平做出準確評判,及時進行教學反思,以便更好地開展下一步工作。例如,針對人工智能課程應用中很廣的遺傳算法,在某一管理規劃的具體應用上設置理解-實現-參數分析-具體應用-嘗試改進-深度拓展的不同層次的項目要求,在這些項目層次中規定必做項與可選項,讓學生基于同一實驗課題進行合作學習,然后通過個人自我評價、小組成員互相評價以及教師評價的方式進行打分,對小組整體能力以及個人能力進行綜合評估,以期培養學生的自主思考能力。
篇4
自1956年人工智能概念在達特茅斯會議提出以來, 人工智能的發展超出了人們的想象:1997年, IBM超級電腦深藍擊敗國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫;2016年, 由Google旗下的深度學習公司Deep Mind開發的人工智能圍棋程序Alpha Go戰勝了世界圍棋冠軍李世石, 這件事轟動了全世界[1]。隨后有關人工智能的熱點應用不斷推出, 比如無人駕駛、智能醫生、語音與人臉識別等, 讓我們認識到人工智能的應用已與生活息息相關。在教育領域, 人工智能應用也取得了重大突破, 比如2017年高考期間, 機器人艾達挑戰高考數學, 10分鐘就答完, 獲得134分, 激發了教育領域對人工智能的巨大熱情, 同時也引發了人們對教育的憂慮與反思[2]。2017年7月國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》, 提出人工智能產業競爭力在2030年要達到國際領先水平。目前世界主要發達國家先后從國家層面人工智能政策規劃, 將人工智能作為國家經濟發展、社會變革和國際競爭的新動力[1]。
1 人工智能定義和發展階段
人工智能的英文是Artificial Intelligence, 簡稱AI, 人工智能的內容不斷豐富和發展, 至今還沒有統一的定義。比較權威的說法認為[3]:人工智能是關于人造物的智能行為, 主要包括知覺、推理、學習、交流和在復雜環境中的行為。人工智能的長期目標是發明出可以像人類一樣或能更好地完成以上行為的機器, 短期目標是理解這種智能行為是否存在于機器、人類或其他動物中, 所以它包含了科學和工程雙重目標。根據其功能強弱, 人工智能分為三類, 即弱人工智能、強人工智能還有超級人工智能。人工智能的發展大體上經歷了三個階段, 第一階段是20世紀50~60年代, 提出人工智能的概念。主要以命題邏輯、謂詞邏輯等知識表達和啟發式搜索算法為代表;第二階段是20世紀70~80年代, 提出了專家系統, 同時基于人工神經網絡的算法研究發展迅猛, 伴隨著半導體技術計算硬件能力的逐步提高, 人工智能逐漸開始突破;第三階段是自20世紀末以來, 尤其是2006年開始進入了大數據和自主學習的認知智能時代。隨著移動互聯網的快速發展, 人工智能的應用場景也開始增多, 特別是深度學習算法在語音和視覺識別上實現了巨大的突破[4,5]。人工智能的技術體系主要分為四個方面, 即機器學習、自然語言處理、圖像識別以及人機交互等。當今擊敗世界圍棋冠軍李世石的Alpha GO主要應用了機器學習中的深度學習算法。
2 人工智能應用狀況與反思
2017年, 阿里的無人超市落地杭州, 進店、挑選商品、付款支付一氣呵成, 消費者幾乎在完全自主的狀態下完成購物。與此類似, 昆山富士康公司裁員6萬名工人, 全用機器人代替。京東、淘寶引入的智能機器人替代了原來的倉庫管理、人工客服等崗位。因此有學者悲觀地斷言:在人工智能時代, 因為很多職業崗位或技能將被智能機器人所代替, 職業院校畢業生很有可能面臨畢業就失業的窘境。筆者認為, 我們不應該重蹈歷史上英國制定的限制汽車推廣使用的《紅旗法案》的悲劇。正是這個在今天看來毫無道理的, 但卻持續了三十年的法案讓德國和美國的汽車工業完全趕上來, 最終遠超英國。人工智能應用必將淘汰或替代很多現有就業崗位, 但同時又會創造新的就業崗位, 這是一個伴隨著產業智能升級的、長期的艱難過程, 對于職業教育來說, 這既是一個嚴峻的挑戰, 也是一個難得的機遇。
3 人工智能時代職業教育的發展策略
為了更積極地適應人工智能時代, 除了國家層面的統籌規劃、科學指導和政策、經費支持之外, 建議還要做好以下幾個方面的發展規劃。
3.1 解放思想, 更新理念與制度
中國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由人類社會與物理空間構成的二元空間, 向著由物理空間、人類社會與信息空間構成的新三元空間演變[6]。因此, 職業教育在教學和管理過程中應該加入人工智能等相關理念和技術, 同時其辦學定位、人才培養方案、專業建設、課程內容、考核評價標準等方面都需要做出相應的改進。比如當前大多數職業院校非計算機類專業的課程安排中, 信息技術類課程課時偏少, 數據處理、編程類或人工智能課程幾乎沒有, 這樣的安排不利于提升學生的信息素養, 必須做出相應的調整, 同時適當減少將來可被人工智能應用替代的技能課程的課時, 比如電算會計、環境監測等。
3.2 善用人工智能, 提升教學與管理
在人工智能背景下, 教師們現有的重復性工作和大量數據積淀的教學任務, 比如批改作業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間, 更充分地關注學生的個性差異, 從而為學習者提供更精確的個性化學習服務, 教師也能夠及時調整教學方法和手段, 優化教學評價方式, 補充教學資源, 減少備課重復性工作, 提升教學效率, 真正地做得因材施教, 同時學生們的學習方法和方式將不同程度地得到重構, 基于大數據的智能在線學習平臺大量出現, 不同的學校、學科及專業課程不再封閉, 學習時時處處都可以進行, 碎片化與個性化學習將日益普遍。教師能完整地跟蹤學生的整個學習過程, 比如學生上課是否睡覺、是否玩手機、是否在教室里與其他同學合作學習等, 都能夠根據監測數據進行智能解析, 有利于更有效、更全面地對學生進行過程性評價。大部分課程考試將全部自動化, 考生資格審查利用人臉識別、監考與閱卷都由智能機器來完成。上述人工智能給教學帶來的這些變化既需要網絡硬件設施和相關軟件系統來支撐, 更需要職業教育的教師們繼續提升信息技能、深化和加強信息素養。
3.3 深化產教融合、優化實訓筑牢就業
在人工智能時代, 職業院校應與相關行業統籌發展, 深化產教融合, 拓寬企業參與的途徑, 深化引企入教改革, 支持引導企業深度參與職業院校的教育教學改革, 多種方式參與學校專業規劃、教材開發、教學設計、課程設置、實習實訓, 促進企業需求融入人才培養環節;鼓勵以引企駐校、引校進企、校企一體等方式吸引優勢企業與學校共建共享生產性實訓基地;全面推行現代學徒制和企業新型學徒制, 推動學校就業與企業招工無縫銜接。比如職業教育將出現新師徒制, 行業領域的行家里手將通過互聯網以VR或者AR技術言傳身教的方式, 帶領規模龐大的徒弟用碎片時間進行學習與實踐。
3.4 完善終身學習的職業教育體系
隨著人工智能應用的深入推廣, 職業院校培養的技能型人才所掌握的技能如果不及時進行充電升級, 中低端的重復性強的工作將面臨被智能機器人不同程度進行替代的危險。所以對于不少技能崗位, 守著一門技術吃一輩子老本的時代將一去不復返。因此, 職業教育要繼續完善終身教育體系, 為職業教育學生的充電升級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, 簡單重復性的工作將被機器替代, 人們將從重復繁瑣的事務中解脫出來, 轉去從事更具有創造性、創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, 職業教育更需要注重學生思想道德水平、人文綜合素質的培養, 這是做人之道, 在此基礎之上激發學生們的學習主動性和創造力, 促進跨界思維的形成, 更好地掌握人工智能時代的相關職業崗位知識和相應的智能技能。著名理論物理學家霍金曾說:完全人工智能的研發可能意味著人類的末日。Tesla汽車和Space X公司創始人馬斯克說:我們必須非常小心人工智能。如果必須預測我們面臨的最大現實威脅, 恐怕就是人工智能了[7]。一群沒有良好道德水平的, 但掌握了智能技術或設備的人們是危險的, 所以職業教育應該從學生入學起就開始, 不斷提升學生的思想道德水平, 熱愛社會、熱愛生活、樂于助人、與人為善。只有這樣, 人工智能應用才能更好地服務人們、造福社會。
4 結論
人工智能正在快速又深刻地改變我們的教學、生活和工作方式, 也對職業教育提出了嚴峻的挑戰, 同時也是一個巨大的機遇。職業教育在面對人工智能時代的變革時, 須要從國家政策、理念與制度、教學管理、產教融合、終身學習等方面做好應對, 切實地把握人文教育之道對智能教育之用的統領原則, 培養能很好地掌控人工智能技術和應用的人才。
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關鍵詞:人工智能;圖形編程;創新實踐
近年來,人工智能已成為一個高頻詞,各種與人工智能相關的智能家居、自動駕駛、智能語音、圖像識別等新技術,深刻影響著社會的方方面面,也逐步改變人們的工作及生活方式。許多國家已經開始積極嘗試,大力推進小學人工智能教學。2017年,國務院正式頒布《新一代人工智能發展規劃》,明確提出了“在中小學階段設置人工智能相關課程,逐步推廣編程教育”;如今,計算思維培養又成為熱點。在這樣的一個時代背景下,學校和教師有責任和義務組織、引導學生去接觸、了解、學習、應用人工智能技術,以適應未來學習和工作環境的變化。人工智能涉及的學科內容較為廣泛復雜,小學生相對年齡較小,儲備的相關知識較少,學校應如何在小學階段有效開展人工智能教學,推進人工智能教學真正落地?筆者結合自己的教學實踐,從“巧”借活動、“巧”設場景、“巧”編程序、“巧”創項目等方面,積極探索小學人工智能教學的推進路徑。
一、“巧”設場景體驗人工智能
人工智能的知識結構具有較強的邏輯性和抽象性,與之前信息技術課上所教的內容相比,難度及復雜性更高。在日常人工智能教學中,教師應根據學生的心理特點以及不同教學要求,改變教學方式,把體驗搬進課堂,讓學生通過具體的體驗活動逐步理解人工智能的相關知識,把重難點從對概念、原理、技術的學習轉換到了解相關概念、技術實現的過程、體驗人工智能技術的應用上。豐富有趣的教育實踐活動可以讓學生在愉悅的教學情境中,從不同的思維角度、用不同的思維方式來認識和理解與生活密切聯系的一些人工智能概念,如機器學習、大數據、神經網絡等,體驗人工智能在實際生活中的應用。例如在《人臉識別》一課教學中,需要讓學生了解人臉識別技術的應用、影響、實現過程和原理,其中人臉識別的原理和過程較為復雜,如果教學中只進行簡單說教,無法有效達成教學目標。本課設計了一個“人臉大比對”體驗活動,活動分兩個部分,第一部分就是通過百度AI開放平臺里的人臉檢測與屬性分析功能,體驗人臉檢測中具體檢測哪些屬性;第二部分就是通過人臉對比功能,完成教師提供的三組人像照片的對比分析。在第一部分的實例體驗中,學生通過自己上傳照片進行檢測,主要是通過對人臉的面部、膚色、毛發、眼睛、嘴、鼻和輪廓等150個特征的精準定位來準確地識別和計算出一張人臉的特征和屬性信息,包括年齡、性別、顏值、情緒、是否戴眼鏡等。這樣的體驗讓學生非常感興趣,也能很好地理解特征提取的過程。第二部分的體驗是人臉對比,教師提供給學生三組照片,第一組是一對相似度很高的雙胞胎;第二組是同一個人戴口罩和不戴口罩的照片;第三組是同一個人的兩種表情。學生先自己觀察,記錄三組照片的結果,再上傳照片到百度AI體驗人臉對比過程,并查看對比結果。經過體驗,學生認識到在現有的技術下,人臉識別的準確度還是非常高的,對人臉識別的過程也留下了非常深刻的印象。
二、“巧”編程序理解人工智能
從當前人工智能技術應用的實際情況分析來看,主要應用領域為大數據及機器學習,這些功能的實現得益于算法的不斷完善。可見,算法學習是實現人工智能的關鍵,而對算法的學習又是計算機編程教學中的一大難點。推進小學編程教學將有利于幫助學生理解人工智能的相關知識。小學生相對抽象思維偏弱,采用圖形化的編程教學,更加有利于他們接受,有助于提高學習的積極性。通過編程教學引導學生學會分析問題、抽象與建模、設計算法、編寫程序腳本,在驗證過程中不斷改進和完善,并最終實現問題的解決,能有效培養學生的計算思維,并過渡到對人工智能所需要的其他知識的學習上。例如在五年級的《創編游戲》教學中,情境任務是設計制作一個貓捉老鼠的小游戲,目標是讓學生認識“碰到顏色”“如果……那么……”等指令,能夠用它們的組合來編寫判斷角色是否碰到邊緣和老鼠的腳本。人工智能的概念主要體現在“碰到顏色”和“如果……那么……”語句的應用上,“碰到顏色”是偵測識別,“如果……那么……”則是邏輯判斷的處理。在教學中,首先通過問題引導學生思考完成游戲需要考慮哪幾個要素,從問題和答案中幫助學生提煉出“舞臺”“角色”“動作”三個要素,進而幫助學生厘清實現游戲功能的基本思路。在程序編寫中,讓學生具體體驗偵測模塊的編寫與判斷語句的應用。簡單的編程實踐,能讓學生逐步了解人工智能的基本概念及其實現流程。
三、“巧”創項目實現人工智能
知識的學習必須與學生的生活實際結合起來,如果學生在掌握人工智能知識和技能后能將所學知識應用于實踐,解決生活中的實際問題,那么這樣的學習就是真實有效的。學生通過設計創作具體作品,可以大大增強分析和處理問題、解決實際問題的意識和能力,培養邏輯思維和動手實踐能力,這也是人工智能教育的方向和目的。根據學生的實際生活經驗,教師將人工智能的具體應用案例巧妙引入課程中,引導他們科學地確定項目內容;通過對項目的梳理分析,建立邏輯關系和模型;用編程語言描述邏輯關系;采用硬件設備實現人工智能的具體功能,這種基于真實任務的學習活動,能有效促進學生的理解。例如四年級實踐小組的“智能垃圾桶”作品,便是以垃圾桶為課題進行探究,先讓學生對現有垃圾桶的優劣勢進行分析,思考怎樣改造垃圾桶才能真正實現智能化。通過教師的引領和自身觀察,學生很快認識到智能垃圾桶應該具有的功能:一是能檢測什么時候有人投放垃圾;二是垃圾桶蓋能自動開啟和關閉。確定了目標之后,就是思考達成上述目標需要哪些條件。學生根據已有知識,確定可以用超聲波檢測是否需要打開垃圾桶蓋子,打開和關閉動作可以通過舵機和連桿來實現。通過探究后,學生根據設計的方案自主完成了智能垃圾桶的作品搭建,接下來就是通過編寫程序和不斷調試驗證來實現預期的功能。作品完成后,學生可以根據實際情況進行功能的增加與修改,如增加桶內垃圾超過一定高度時能自動提醒的裝置等,讓智能垃圾桶更加智能。本次作品的創作過程,不僅鍛煉了學生分析實際問題、解決實際問題的能力,又鍛煉了他們的編程思維和計算思維,更重要的是體驗了自己創作人工智能作品的樂趣和成就感。在人工智能應用日益普及的今天,人工智能課程進入小學課堂是大勢所趨。在小學階段開展人工智能課程教學,主要是為了讓學生掌握人工智能知識,體驗和運用人工智能技術,培養學生的信息技術核心素養、創新意識、實踐應用能力,為學生適應未來社會打下扎實的基礎。但人工智能教學具有其特殊性,如何有效推進人工智能教學,還面臨著許多需要解決的問題。學校和教師應盡最大努力創設更好的人工智能教學環境,探索更有效的教學策略,促進學生對人工智能相關知識的學習。
參考文獻
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[關鍵詞]人工智能;財務機器人;會計電算化;人才培養
0引言
正如會計電算化替代傳統手工會計一樣,隨著信息化、智能化、互聯網、大數據等科技元素在會計信息化中的應用,人工智能悄然到來。自2017年“會計證被取消”,到普華永道、安永、德勤等國際會計師事務所紛紛推出財務機器人,這些舉動在財務圈引起了軒然大波,許多中職學校會計相關專業的學生,擔心基礎核算會計將被人工智能取代,對未來頗感擔憂。根據世界經濟論壇2016年的調研數據預測,到2020年,在全球15個主要的工業化國家中,機器人與人工智能的崛起,將導致510萬個就業崗位的流失,未來20年最有可能被機器人搶走飯碗的崗位包括低端制造業的生產、會計等[1]。2017年7月,中國《新一代人工智能發展規劃》,將人工智能上升為國家戰略。所以筆者認為,基于人工智能背景下的中職會計電算化專業人才培養方式將面臨變革,在教學中應站在未來發展的高度,適應信息化發展,及時掌握人工智能相關技術,實現由傳統會計電算化專業人才培養向智能化管理會計轉型。
1人工智能的概念[2]
人工智能即AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術以及應用系統的一門新的技術科學,它是指由人工制造出來的系統表現出來的智能。目前人工智能在計算機科學領域內,受到了廣泛的發揮。在機器人、經濟政治決策、控制系統、仿真系統中得到應用。人工智能是信息技術發展的必然,它已悄悄地改變著人類的各行各業。人工智能在會計行業中應用,促使會計由簡單核算向管理方向變革,推動了會計行業的發展,同時也促使著中職學校會計及相關專業的人才培養轉變。人工智能取代傳統的會計電算化操作人員是一種趨勢,但也是一種轉變,自我提升的機遇。
2中職學校傳統會計電算化專業人才培養[3]
2.1課程偏傳統基礎核算類,輕參與、管理類會計課程
在多數中職學校會計電算化教學計劃課程設計中,傳統財務會計類課程占大多數,管理會計類課程設置單一或者沒有。而財務機器人的出現,則能夠替代大部分重復性、流程性基礎會計核算工作。
2.2會計實操偏基礎性會計技能,輕數據分析、挖掘
在實踐教學及技能培養中,過于注重培養學生點鈔、傳票的翻打、會計書寫、憑證裝訂,會計電算化軟件操作機械性錄入等。在當前大數據、人工智能背景下,可以讓會計人員擺脫繁雜事務,重點放在會計數據分析與數據挖掘,為企業決策提供服務。
2.3課程偏模擬操作,輕實際操作
無論是手工核算還是會計電算化記賬,大多數實操是模擬一個企業一個月的業務,學生根據教材或老師給予的信息進行會計處理,過賬,做報表。一學期就是這樣反反復復練習。學期結束,雖然考試合格,但仍有很多學生不明白為什么這么處理,特別在月末業務處理更加模糊不清,例如工資發放,計提稅費、費用攤銷、成本及費用結轉等。還有絕大多數學生不知道真實環境如何計稅、報稅、納稅,只是理想中的學習,為了做賬而做賬。
3人工智能背景下的中職會計電算化人才培養[4]
3.1由基礎核算型初級人才向有思想的中級人才轉變
人工智能在會計行業中的應用,會計核算軟件中的基礎數據錄入、憑證錄入與審核、記賬、編制科目匯總表、材料的收發統計、報表的編制等操作很容易被財務機器人替代,但是也有一些是機器無可替代的,需要有思想的“人”來處理。例如:由于大環境變化,企業的固定資產有明顯減值趨勢,而財務機器人并不能分析與判斷這個固定資產是否會減值或減值多少,如果財務上不及時做出處理,將可能導致企業少確認資產減值損失,虛增了企業的資產和利潤,對于企業來說,這屬于信息失真。在大數據時代,中級類型的會計人才儲備相對較少,中職學校的會計電算化教育,需要培養的應當是此類會計人才。教學會學生不能只拘泥于看財務數據,還要學會合理利用有效的會計數據服務于企業的發展,提高企業的核心競爭力。
3.2由傳統的財務會計向人工智能環境下的管理會計人才轉變
財務機器人的出現,替代了傳統的財會人員進行基礎數據的錄入,日常憑證的填制、審核、記賬;憑證、賬簿、報表的生成;成本結轉、折舊等財務處理;納稅申報等,這不僅提高了會計工作的效率,減少了傳統的會計人員繁雜的日常賬務處理工作,但同時也讓傳統的會計人員失去工作。作為會計的教育者,如何讓學生在未來立于不敗之地,不被財務機器人替代,就需要學校適應時代趨勢,教學重點由傳統的基礎核算向智能管理型會計演變。會計從事的活動,除了重復、機械、煩瑣的事情外,還可以創造更多價值,比如:評估、判斷、溝通、協作、建議等。管理型計人才就是通過智能機器人核算出的精確信息,對企業的未來做出評估、預判、建議等,甚至幫助企業管理者做出決策。
3.3由會計電算化軟件操作員向人工智能會計系統的設計者轉變
人工智能環境下的財務機器人,實質就是一種自動化運行的程序,這種程序的設計,需要設計人員既要懂計算機又要懂會計。而現在的中職學校,會計電算化專業主要培養的是會計專業人才,操作會計核算軟件,而很少在計算機方面進行教學。在人工智能環境下,懂得會計專業的人才只是人工智能會計系統設計的主導者,而計算機方面人才則根據會計法及相關規則進行系統設計,自動化處理會計業務需要想到協作,融會貫通。人工智能永遠是基于系統的規則和大數據,如果規則發生變化,人工智能將無法起作用。在日常教學中,哪怕我們不能完全讓學生掌握編寫程序,但是應當教會學生看懂和讀懂程序,對機器人“思想”進行修改,也算是人工智能的掌控者,而不是被替代者。
4人工智能背景下中職學校會計電算化專業人才培養應對策略[5]
4.1更新理念與改變教學計劃
筆者認為,在人工智能背景下,在中職學校,會計及電算化專業辦學理念中應加入人工智能等相關技術,同時其人才培養方案、專業建設、教學計劃等方面都需要做出相應的調整,培養適應于人工智能時代復合型人才。例如,中職學校會計或會計電算化專業的教學計劃中,計算機方面課程開設僅有計算機應用及會計電算化軟件操作課程,數據處理、編程類或人工智能課程幾乎沒有,這樣的教學安排不利于學生對未來人工智能的應對能力培養,應當增加相應的計算機方面課程,財務管理、會計政策、法律法規等人工智能無法替代的課程,減少將來可能被財務機器人替代的會計技能課程。
4.2提高教師人工智能等相關理念和技術
要給學生一碗水,教師必須要有一桶水,雖然人工智能的出現解決了許多教育上的難題,但是教師在人工智能背景下還需要增強自身信息化能力,學習人工智能相關理念,掌握人工智能相關技術。這就需要學校給予老師多點人文關心以及人工智能方面的繼續教育。
4.3關注人文綜合素質培養,讓人工智能為我所用
財務機器人出現,會計人員有更多時間去從事財務機器人無可替代更具有情感類的工作,這些工作需要人與人之間的溝通與交流,因此,筆者認為,中職會計電算化專業教育,不僅需要培養學生人工智能動手能力,還要關注學生思想道德、人文綜合素質的培養,提升學生的思想道德水平,教會學生愛崗敬業,誠實守信、樂于助人,激發學生的學習主動性和創造性。如果沒有良好職業道德水平,即使掌握了人工智能技術,也將會破壞規則,讓會計信息失真。我們不能教出人工智能的“奴才”,應當讓人工智能為人類所用,做人工智能的主人。
5結語
總之,人工智能正在快速又深刻地改變我們的生活和工作方式,將人工智能用于會計行業會也將會不斷得到規范。對于人工智能這類新興技術在財務行業的運用初期可能會讓學生產生恐慌、彷徨,認為學校教育無用。作為專業教師,要教會學生變革思想,提高其對會計價值的認識,提高其人文綜合素養,擁有過硬的專業技術,不斷地完善專業勝任能力,把握機會,主動迎接挑戰,那么人工智能就只是會計人員的好幫手,而不是掘墓人。
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關鍵詞:人工智能;授課內容;講授方法
人工智能概論課程是我校智能科學與技術專業開設的一門重要的專業基礎課,它在整個專業教學體系中起到奠基的作用,如何針對其特點制定合理的教學目標與授課內容,并有效地組織課堂教學,取得良好的教學效果是非常重要的,本文將從多個角度對其進行全方位的思考與探索,為相關課程教學的改革提供新的思路。
1教學目標的精確定位
首先,人工智能概論課程在智能科學與技術專業整個教學體系中起到引導和奠基的作用,但不同于其他相關的專業基礎課,其總的特點可歸納為“少而精”,即在較少的教學授課學時中起到畫龍點睛的作用,為學生進一步的深入學習打好基礎,并激發他們對智能專業的學習興趣和愛好。基于以上特點,通常選擇一學期共32學時課程的安排計劃,并且在大三上學期開始進行授課。
其次,要研究解決同學們所反映的“虛與實”問題。人工智能是一門涉及到多個學科的課程,具有相當復雜的背景,其與哲學、數學、經濟學、神經科學、心理學、計算機工程、控制論和語言學都有著密切的聯系,并且隨著這些學科的發展而深化,不斷產生新的思路和新的問題。以上特點決定了該課程內容較為抽象,且難以把握全局,學習起來不易消化理解,從而造成了學生學習的困難,容易產生畏懼感,并且學生常常對其在實際環境中的具體應用產生疑問。
如何在這么短的授課學時里使學生產生學習興趣并且能取得良好的教學效果是一個具有挑戰性的課題,這需要對該課程的授課內容、教材選擇、講授方法和考核形式進行全方位的思考與探索,并在教學過程中落在實處。一方面讓學生了解和掌握人工智能的發展歷史和思想淵源,并指出各個分支的本質特點和整個領域的發展趨勢;另一方面有意識地穿插介紹人工智能在實際中具體應用的例子,開闊學生的眼界,打消他們的疑慮。這些將在本文的后面部分進行深入的介紹。
最后人工智能概論這門課程還要兼顧研究型和應用型這兩種特點的共同發展。在以前,由于人工智能授課內容的特點,常常講授時偏向研究型,往往涉及到復雜的數學推導和邏輯運算,增加了老師講授的難度和學生學習的困難。因此,針對上述問題,在教學過程中可以引入多種形式的事例說明和多媒體演示環節,以講授思想為主,具體技術為輔,這將直接反映到授課內容的選擇上。
2授課內容的選擇
人工智能概論授課內容的選擇至關重要,本著該課程“少而精”的特點,既需要讓學生在較短時間內掌握基本的思想與概念要點,又要對該課程進行全方位的介紹,并點出其發展趨勢,因而對授課教師有著非常高的要求。由于授課課時的限制,我們無法做到既面面俱到,又對每個具體方向進行詳細的講解;而且這樣也容易陷入復雜的數學推導和邏輯運算的誤區。因而,整個課程的講授內容應該以傳授思想和概念要點為主,并在講授的過程中加入有趣的事例,通過這些形象的事例說明和多媒體演示環節折射出人工智能思想的精髓和應用的廣闊前景。
人工智能概論主要涉及到知識表示、搜索推理、計算智能、專家系統、機器學習、自動規劃、Agent和自然語言理解等內容,其中以知識表示、搜索推理和計算智能為授課內容的重點,在講授的過程中需要對這些內容加以整理精簡,分清主次,合理地安排授課內容在總學時內。除了這些基本的授課知識外,還應該在教學環節引入多媒體演示,通過形象生動的視頻演示讓學生們了解人工智能的科學價值和實際應用所在。視頻可以選用世界一流大學實驗室的開放多媒體內容,例如:MIT計算機科學與人工智能實驗室的相關科研項目中間過程及結果的視頻演示,以此來開闊學生的眼界,增長他們的見識,使之了解其應用前景和未來的發展空間。
人工智能領域的發展受到多個學科的影響,這些學科在不同歷史時期都對人工智能領域起到了各種推進作用,也產生了許多不同層面的爭論,至今也是如此。如何在授課過程中形象地對人工智能歷史進行回顧,闡述這些學科對人工智能領域的影響,尤其是思想方面的影響特別重要。“回顧歷史,立足當今,展望未來”――給學生形象地描繪出人工智能發展的思想史,并以畫龍點睛之筆指出人工智能領域發展的廣闊未來,是授課教師艱巨而光榮的任務,只有這樣才能使學生把握住人工智能領域的整個發展脈絡,激發出他們的學習興趣和愛好。
以哲學家對強人工智能方向的爭論為例,向學生們介紹這些收集整理的資料對于他們思想的啟迪是非常有益的。這里值得說明的是這種思想的闡述事實上是非常不容易的,其難度甚至高于復雜的數學推導,因為它常常要求授課教師掌握思想的精髓所在,并用非常形象生動的語言對其進行說明,而這些常常是現在書本中所沒有的。例如:知識的表示、獲取、存儲和推理是人工智能領域中重要的組成部分,雖然目前已經有很多書籍詳細地介紹了這些方面,但學生仍然反映聽起來比較抽象。為什么會這樣?其原因是一些基本的問題并沒有得到圓滿的說明和闡述,如“什么是知識”,“知識能夠表示嗎”,“有統一表示各種各樣抽象、復雜知識的工具嗎”,“抽象的美學與復雜的人類情感,知識能夠表示嗎”……其中有些問題看似容易回答,卻往往涉及到一些復雜的哲學問題,目前在各種人工智能的教科書和專著里常常對這些問題避而不談,只在數學的層面上針對具體的問題來進行說明和講授。如果想在這方面有所突破的話,就需要閱讀大量的哲學書籍,如認知學、知識論和心智哲學等領域的著作,還需要大量時間的理解和參悟,這些有價值的資料也是對授課內容的極大豐富和補充。近年來,認知神經科學、心理學、生物學、語言學甚至社會學對人工智能領域有著較大的推進作用,也是將來融合發展的總體趨勢,如何在課堂上結合具體的事例對其加以說明也是授課內容的一個重要環節。
3相關教材的選擇
眾所周知,關于人工智能的國內外優秀教材有很多,例如:S.J. Russell和P. Norvig所著的《Artificial Intelligence――A Modern Approach》被全世界89個國家的900多所大學用作教材[1],國內可以考慮使用其影印版或中文翻譯版本,大大的降低了購買國外原版教材所需的費用,并可以在此基礎上考慮實現雙語教學。此外還有蔡自興教授等編著的人工智能及其應用,詳細而恰當地介紹了人工智能領域中的各個研究方向(分別適合于本科生[2]和研究生[3])等。我們從整個教學時間安排上看,因其所占學時較少,所以人工智能概論課程的教材選擇不適用于大部頭的書籍,宜選用篇幅較小但內容較全的適合于本科生的教材。除了選擇合適的教材外,對于任課教師還要擁有大量的參考書,包括上述提到的其他領域的書籍和資料,只有這樣才能拓展所掌握的知識,為實現良好的教學效果而服務。
4講授方法和考試形式的選擇
課程講授時注意主線的選擇,著重以思想介紹為主,詳細地介紹人工智能發展的歷史以及各種學派和學說,如符號主義、連接主義和行為主義等,要重點介紹他們的特點和本質,指出它們形成的原因以及其中的不足之處,并向學生介紹新的學說,例如機制主義[4]等。整個教學過程并不涉及較為復雜的數學,要注重各個分支的思想源流,主要從其機制上做定性介紹。同時可在講授過程中穿插相關歷史問題的爭論,例如:中國屋問題[5]等,引發學生學習的興趣和愛好,開展交互式教學,使學生和老師產生互動。授課方式采用板書和多媒體交互使用方式,力爭在每節課的空閑時間里穿插加入人工智能領域的實際應用介紹,放映相關的視頻錄像,開闊學生們的眼界。在最終考試形式的選擇方面不是要學生死記硬背知識點,而是要注重學生思想的發揮,鼓勵學生提出新想法和新思路,并豐富其掌握的相關知識,為將來的進一步學習打好基礎和做準備。
5結語
我們認為在教學方式上力爭采用“啟發式”教學,能真正做到啟迪學生思想的作用,尤其要鼓勵思想創新,在高等教育階段培養學生具有獨立思考、勇于探索的能力,使之成為社會的有用之才。希望這些在人工智能概論課程教學中的思考和探索能在日常教學活動起到有益的作用,并與同行們共同交流和探索。
參考文獻:
[1] S.J. Russell, P. Norvig. Artificial Intelligence:A Modern Approach[M]. 2nd Ed. 北京:清華大學出版社,2006.
[2] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應用本科生用書[M]. 3版. 北京:清華大學出版社,2003.
[3] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應用研究生用書[M]. 3版. 北京:清華大學出版社,2004.
[4] 鐘義信. 機制主義方法與人工智能統一理論:人工智能的新方法與新進展[J]. 計算機教育,2010(19):7-10.
[5]J. Preston, M. Bishop. Views into the Chinese Room: New Essays on Searle and Artificial Intelligence[M]. Oxford: Oxford University Press,2002.
Teaching Reflection on Introduction to Artificial Intelligence
YANG Dedong, SUN Hexu, YANG Peng, ZHANG Lei
(School of Control Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China)
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關鍵詞: 游戲開發 人工智能 教學方法
1.背景
隨著互聯網時代的到來,人們的生活方式發生了許多重大的變革,其中之一便是網絡游戲的盛行。如同雨后春筍般冒出來的網吧,以及快速增長的PC,使得人們接觸到互聯網的機會越來越多,這就為網絡游戲的傳播與發展創造了可能。一方面,數量龐大的網民群體中,年輕人占了絕大部分,網絡游戲豐富了社會公眾的文化娛樂生活,深受廣大年輕人喜愛,這更促進了游戲產業的蓬勃發展。另一方面,現代社會生活節奏加快,人們壓力日益增大,許多人傾向于在網游中尋求安慰,釋放壓力,因而全球市場對于網游的需求有增無減。同時,隨著科技的發展和人們對游戲越來越高的要求,游戲逐漸向真實體驗、感覺、觸覺等人性化發展,讓玩家有身臨其境的感覺,在整個游戲過程中得到享受游戲的一種特別的快樂和放松。[1]
近年來3D影像和仿真科技的不斷發展,讓游戲開發人員得以創建出更吸引人、更令人沉迷其中的游戲環境。然而要做出更能令人流連忘返的游戲就得應用人工智能(AI)。AI的應用使游戲角色能夠任意走動、角色可以走進障礙物、能夠控制非玩家角色是否按照團隊運動等,同時,AI還能延長游戲的生命周期,讓游戲更加有趣和更具有挑戰性。
AI能夠處理游戲角色的追趕、躲避、聚集、避障和尋徑問題;AI給游戲角色賦予模糊邏輯和有限狀態機等基于基本規則的推理能力;AI腳本可以擴充AI引擎,讓設計者和玩家更好地設計和玩游戲,等等。因此,將AI應用在游戲開發中以設計實現游戲角色的各種行為勢在必行,有著重要的現實意義。
2.教學內容及其特點
本系人工智能課程的教學內容主要是處理追趕、躲避、聚集、攔截和避障等問題,使用經典A*算法及其改進算法解決尋路問題,以及有限狀態機,等等。本文主要針對游戲中游戲角色的尋路問題進行探討。游戲設計中游戲角色的尋路問題是設計的關鍵,傳統的方法是應用A*算法及其改進算法等來實現游戲角色的尋路問題,目前逐漸有學者應用神經網絡、遺傳算法、粒子群算法等智能算法來實現游戲角色的尋路問題。如:迷宮尋路游戲中《幫助Bob找到回家的路》應用遺傳算法,《智能采礦》游戲中應用神經網絡,用粒子群實現坦克大戰游戲,等等。嘗試應用魚群算法、螢火蟲算法等智能算法求解游戲角色的尋路問題中,以實現游戲的更加智能化、人性化,同時,新的仿生算法的學習和應用能吸引學生的學習注意力、增強學生的學習興趣。
智能算法是解決智能計算問題的方法,已成為人工智能界一個研究的熱點領域,研究的最終目標就是為了讓計算機和集成有計算功能的各種工具及設備更加獨立、更加聰明,能夠自主思考和行動,最終成為我們工作和生活中必不可少的一部分。智能算法主要包括:人工神經網絡、進化算法、人工免疫算法、模擬退火算法、蟻群算法、粒子群算法、蜂群算法、人工魚群算法、人口遷移算法、人工螢火蟲算法等。[2]智能算法是一類仿生算法,就是向自然界學習,采用類比的方法,通過模仿自然界中動物飛行、覓食、求偶等行為以得到解決問題的一般方法,如蟻群、粒子群、蜂群、魚群、螢火蟲算法等。此外,還有很多智能算法通過模仿一些自然或物理現象和規律,如模擬退火算法通過模擬液體的結晶過程設計,免疫算法是模擬生物、植物或動物免疫系統自適應調節功能設計的,人工神經網絡是模擬人的大腦結構及信號處理過程而設計的,進化算法是基于達爾文的“優勝劣汰、適者生存”原理設計的。[3]
針對本系人工智能課程的教學內容,建議補充人工智能中幾種簡單的智能算法的知識點,選取相關人工智能教材的一些內容結合智能算法進行教學。
3.教學方法
針對人工智能課程內容,根據高校教育規律、高校學生學習的特點,采用教學、實踐相結合的教學方法,大小課結合,大課講授理論知識,小課進行課堂實驗,小課的課堂實驗中嚴格要求學生親手編寫代碼,應用大課所學理論知識完成簡單小游戲以實現理論和實踐知識的掌握。同時,借助游戲系的優勢,制作動漫,采用動漫技術來實現人工智能中各種算法的仿生機制,讓學生深刻體會每一種算法的原理和仿生機制,這樣能增強學生學習人工智能課程的興趣,可以取得更好的教學效果。
4.教學效果評價方法
人工智能這門課,最重要的是注重學生對人工智能理論及在游戲中應用的知識和能力的培養。因此,本課程學習結束后主要采用以下方式進行考查:(1)閉卷考試。主要考查對人工智能理論的理解、掌握和綜合運用能力。(2)課堂練習。要求對課堂上介紹過的算法理解、分析、應用,編程實現游戲中的某個功能,最終課程結束時能完成一個功能完整的小游戲。(3)大作業。檢查學生的動手編程能力,要求從介紹過的算法中找一種算法實現一個小游戲中游戲角色的移動、尋路等行為,形成一個演示游戲。該門課成績分配如下:成績=閉卷考試(70%)+課堂練習(10%)+大作業(20%)。
5.結語
人工智能是隨著計算機技術的飛速發展和人們對自然界的深入理解而發展起來的,人工智能的應用逐漸廣泛。游戲開發中人工智能的應用實現了游戲逐漸向真實體驗、感覺、觸覺等人性化發展,讓玩家有身臨其境的感覺。因此,在網絡游戲相關專業開設人工智能課程勢在必行,有著重要的現實意義。
參考文獻:
[1]周樂.韓國游戲產業概況..
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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。
篇10
關鍵詞:人工智能;全英文教學;教學內容改革;教學模式改革
1 實施全英文教學的必要性
隨著國際學術交流的日益活躍以及國際化辦學的趨勢發展,借鑒國外著名大學的辦學理念和管理模式,利用世界優質教育資源,提升教育教學水平,造就具有國際競爭能力的復合型創新人才,正成為我國教育改革與發展的新方向。
智能化是人類社會技術發展的必然趨勢。作為計算機科學與技術專業課程體系中的核心課程之一,人工智能的地位正隨著該學科的不斷發展和其技術的廣泛應用迅速提高,而且在非計算機領域,具有不同專業背景的學者也通過這個年輕的領域發現新思想和新方法。由于人工智能課程內容涉及計算機科學以及邊緣學科的新理論、新方法與新技術,因此在該課程中開展全英文教學不僅可以讓學生充分了解人工智能日新月異的發展,還可以促進本科教學與國際接軌,在培養國際化創新人才方面具有十分積極的現實意義。
2 當前國內全英文教學存在的主要問題
筆者對當前國內高校人工智能課程全英文教學的現狀進行調查分析,調查對象為軟件工程專業本科三年級學生,調研問卷共58份。調查項目、內容及結果見表1。
從項目1和2的調查結果看,大部分學生認為開展全英文教學有必要,其在提高英語應用能力、增強自己的就業競爭力以及了解國際前沿等方面有很大幫助。然而,由于全英語教學在我國尚處于起步階段,進行全英語教學的效果并不十分理想,其教學試點與實踐尚存在一些亟待解決的問題,主要表現在如下幾個方面。
(1)對全英文教學的理解存在偏差。從項目3~5的調查結果看,教師不能正確處理好全英文教學與專業英語課教學的關系,使全英文教學變為純英語課教學或專業英語課的翻版。大部分學生還是希望教學授課語言以雙語為主或以中文為主、英文為輔,多媒體課件形式為中英文相結合。
(2)全英文教學達不到預期的教學效果。從項目6和7的調查結果看,雖然一些大學花了很大代價邀請國外一流教授專家講授課程,但由于人工智能課程理論性強、難度大,學生很難適應全英文課程教學。
(3)缺乏內容全面和難度適中的教材。從項目8和9的調查結果看,一些大學在實施人工智能課程全英語教學時直接引進原版英文教材,但這對本科生來說,原版英文教材內容偏多、難度較大,學生學習時不免有諸多畏難情緒。
(4)師資匱乏。從項目10的調查結果看,學生對承擔全英文教學教師的滿意程度普遍不高。實際上,全英文教學對承擔課程教學的教師要求很高,他們不僅需要具備專業知識,而且還要掌握英語應用技能,而現階段國內高校中能承擔全英語教學的師資仍然十分匱乏。
綜上所述,如何改革全英文教學模式,講授哪些教學內容,采用何種科學的教學方法與手段,是值得我們思考和關注的教學改革重點和難點。
針對以上這些問題,我們深入研究人工智能課程的特點,對現有教學模式、內容及方法進行全方位探索和改革,制訂全英文教學計劃,對促進教學工作、提高教學質量、培養國際創新型人才起重要作用,其重要意義具體體現在以下3個方面。
(1)探索如何將理論知識傳授、綜合能力培養與英語交流運用三者有機結合,建立全英文教學的新型模式,這將對更新教學理念和探索適合于計算機軟件人才培養的教學方法產生深遠影響。
(2)全英文課程教學能夠讓學生掌握最先進的人工智能國際前沿技術,開闊國際視野,有利于培養復合型、實用型、具有國際競爭力的高層次創新人才。
(3)全英文教學改革的探索與實踐能夠促進國內教育向國際教育邁進。
3 全英文教學內容改革
建立完善的全英語教學體系,需要有系統而完整的教學內容。我國計算機科學與技術本科專業人工智能課程課時一般只有36學時,因此我們需要考慮從什么角度組織教學內容,才能讓學生比較容易地理解、熟悉和掌握人工智能的原理、方法與技術,從而顯著提高教學效果。
與國內教學內容相比,國外教學更注重分析問題的思維方法和解決問題的應用能力,對提高學生的學習興趣以及培養學生的創新能力十分有益,但是原版內容過多,且大多以國外政治、經濟、文化、社會和生活為背景,對于我國學生來說,理解某些內容和背景比較困難。因此直接套用原版教學內容往往存在一定問題,我們需要在引進、消化和吸收國外經典教材內容的基礎上,有選擇性地挑選合適內容。國外經典教材編寫思路不盡相同,一些經典人工智能教材及主要內容見表2。
人工智能的基本思想和主要內容是研究人類智能活動規律和用于模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術。從表2中可以看出它們的共同點,即人工智能應圍繞“智能”這個核心,但由于智能本身非常復雜,難以用單一的理論與方法描述,需要從不同的抽象層次刻畫智能這個主題。我們認為,人工智能的主要內容可按圖1所示劃分為不同層次并確定講授順序。
在最底層,神經網絡與演化計算(適應性原理與仿生機制等)輔助感知以及與物理世界的交互;抽象層反映知識在智能中的角色和創建以及圍繞問題求解的知識的抽象、表示和理解;更高層則提出學習、規劃、推理的模型和方式;應用層構造智能化智能體以及具有一定智能的人工系統,讓計算機實現以往需要人的智力才能完成的工作。除了將人工智能課程的教學內容劃分為這4個層次,為保證教學內容的循序漸進性,還可按照抽象層更高層最底層應用層順序安排教學內容。
4 全英文教學模式改革的實施關鍵
針對以上國內全英文教學中存在的主要問題,我們提出人工智能課程全英文教學模式改革的實施關鍵,包括全英文課堂教學模式的重定位,“二三二”模式教學方法的改革,集先進性、前沿性和實用性為一體的教學內容創新以及全專業英語教學團隊的打造。
4.1 全英文課堂教學模式的重定位
人工智能課程教學以培養學生掌握專業基礎知識、培養實踐動手與應用能力以及提高英語交流水平三者相結合為主要目標,分兩個階段進行,國內教師與國外教師共同授課。首先,國內主講教師講授人工智能課程的基礎原理、模型和方法,可采用集中授課、案例教學和課堂實踐等教學方式,使學生掌握人工智能的一般基礎知識;在此基礎上,再邀請國際知名外籍教師為學生講授人工智能國際前沿技術,包括集中授課和專題研討。經過基礎學習,學生一般已掌握人工智能基礎知識,因此對于外籍教師所講授的學科前沿等內容能夠準確理解和把握。與單純采用全英文教學或單純邀請外籍教師授課相比,該模式能收到較好的預期效果。“1+1”全英文雙課堂教學模式如圖2所示。
4.2 “二三二”模式教學方法的改革
實行全英語教學后,由于使用英文教材及中外教育背景存在差異等因素,我們在教學過程中對教學方法進行一定程度的調整和改進,包括全英文授課形式、案例教學、教學內容以及教學手段等方面;配合“1+1”全英文雙課堂教學模式,提出圖3所示的“二三二”模式教學方法,培養學生成為具有綜合能力、創新能力、國際視野和英語技能的復合型人才。
該教學方法模式包括:(1)過渡式全英文與沉浸式全英語兩大英語教學方式;(2)激勵自主式、啟發互動式、體驗學習式三大學習法,激發學生學習興趣,使學生牢固掌握人工智能基礎理論與方法;(3)參與學習式和自我展示式兩大學習法,培養學生綜合運用知識的能力和創新能力。
在全英文課堂授課過程中,我們需要注重把握英語與專業的比例。首先,不能一味地追求全英文授課的形式而忽視教學效果;其次,還需要為學生提供一個良好的語言學習環境,在實際教學中注重培養學生良好的英語思維習慣,從根本上提高學生的英語水平。
人工智能課程包含大量概念,內容抽象,算法復雜,學生往往難以理解與掌握。將案例教學方法引入課程教學能有效提高學生的學習興趣,獲得較好的預期教學效果,但要達到理想的教學目標,僅僅靠課堂教學遠遠不夠,還需要拓展第二課堂。有計劃地邀請國外人工智能專家和教授到大學進行專題講座,鼓勵學生參加相關的課外科研/科技活動,使得學生能夠體驗式地、自主地學習,更好地了解人工智能新技術,從而進一步激發學生的學習熱情。構建案例教學和課堂實踐的雙課堂教學模式,不僅能夠豐富教學內涵,而且可以充實學科前沿知識并拓寬學生的國際視野。
4.3 集先進性、前沿性和實用性為一體的教學內容創新
除了引進、消化和吸收國外經典教材內容以外,我們還需要逐步建立起具有自身特色的教學內容,以保證教學內容集先進性、前沿性和實用性為一體。
(1)先進性。我們提出教學與科研相結合,以科研帶動教學發展的新思路。教師可結合自己的人工智能及其相關領域的科研項目,將科研最新研究成果以及學科前沿知識進行梳理與優化并有機融入課程教學中,確保教學內容的先進性,有效提高教學改革的質量。
(2)前沿性。對人工智能發展較快的領域,如智能計算、數據挖掘等,還需更新和補充全英文教學內容,同時可以邀請國際知名大學教授共同研究與探討教學內容,保證課程內容具有一定的前沿性,通過實現全英語教學保證課程與國際接軌。
(3)實用性。在講授基礎理論知識的基礎上,還應注重實踐的應用,增強學生的動手操作能力,以符合素質教育必須注重實踐的要求。教師可結合教學中的基本理論知識,適當補充案例與實例,使得教學內容與實際相聯系,豐富課程內涵并提高教學效果。
4.4 全專業英語教學團隊的打造
師資力量直接影響教學效果。師資的匱乏是現階段全英語教學面臨的主要問題之一。雖然一些教師具有較扎實的人工智能學科功底,但不能熟練地運用英語進行授課,而有些教師則知識結構單一,缺少人工智能及其相關學科間的交叉與融合,因此我們需要多渠道、多層次地打造既具備專業知識,又具有學科交叉與融合能力,同時掌握英語技能的全英語教師隊伍。將科研與教學相結合,利用與國外人工智能及相關領域學術帶頭人建立的合作關系優勢加強交流與合作,爭取申請國際合作科研項目,利用科研提高教師的教學質量、專業水平和英語技能。
5 全英文教學的具體實施
我們在軟件工程專業本科三年級學生的人工智能課堂上實施全英文教學,具體實施過程如下。
(1)國際軟件學院成立教學主管部門領導小組、從事教學研究的骨干教師組成的全英文教學工作小組以及由教學督導組成的監管小組,三者之間相互配合并共同促進,保障全英文教學工作的順利推進與落實。領導小組對全英文教學的師資培訓、人才引進、多媒體網絡資源開發、實驗室建設、教材編寫等予以政策支持;教學工作小組制訂全英文教學工作規劃和年度計劃;監管小組定期對工作小組的教學完成情況進行評估。
(2)在課程教學中,打破國內常規教學方式,建立開放式全英文教學模式,教學形式多種多樣。教學方式以“1+1”雙課堂教學模式為核心,以講授與專題討論相結合的方式,圍繞基本原理、方法與技術展開教學,激發學生自主學習與創新學習的熱情。
(3)國際軟件學院在人工智能相關領域承擔并完成了一批國家與省部級科研課題,而且取得了一些有影響的研究成果,形成了自己的學科特色和優勢。2006年,國際軟件學院聘請被譽為世界“人工大腦”領域先驅的美國猶他州州立大學計算機系Hugo de Gaffs教授擔任武漢大學全職教授和學院國際人工智能研究室主任。
(4)聘請與國際軟件學院有合作協議的國立首爾大學計算機科學與工程學院Bob McKay教授專職來校為本科生講授人工智能技術前沿。同時,利用國外學者來武漢大學順訪的機會,請其為學生作學術報告,使學生了解國際最新人工智能技術,如邀請曾經在麻省理工學院從事過7年博士后研究的宋森研究員進行“理解大腦與仿制大腦”的講座等。
(5)國際軟件學院在遴選教師到與學院有教學和科研合作的國外大學進修時,優先考慮給本科生授課的全英文教師,并將全英文教學能力作為選拔條件,以教師的學術進修帶動全英文教學建設,使學科和專業建設與全英語教學隊伍打造相結合,全面推進全英語教學工作的開展。
6 結語
人工智能是計算機科學與技術專業的重要課程,目前正面臨著知識更新和教學改革的緊迫任務。筆者以實施全英文教學為契機,針對目前國內全英文教學中存在的亟待解決的主要問題,提出人工智能全英文教學內容與教學模式改革的新思路。
(1)以智能為核心,從不同抽象層次刻畫智能主題,構造人工智能最底層、抽象層、更高層以及應用層4大模塊內容。
(2)突破傳統教學模式,對全英文教學模式進行重定位,提出“1+1”全英文雙課堂教學模式。
(3)提出“二三二”模式教學方法的改革方案,培養具有綜合能力、創新能力、國際視野、英語技能的復合型人才。
(4)提出教學與科研相結合,以科研帶動教學發展的新思路,進行集先進性、前沿性和實用性為一體的教學內容創新。