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關(guān)鍵詞:人工智能;教育變革;智慧教育
近年來大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)飛速發(fā)展,人工智能在一些特殊領(lǐng)域(如圖像識別、語音識別、自然語言等)不斷取得突破性進(jìn)展。人工智能作為新的技術(shù)驅(qū)動力正引發(fā)第四次工業(yè)革命,為醫(yī)療、教育、能源、環(huán)境等關(guān)鍵領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機(jī)遇。人工智能專家預(yù)測,人工智能在通用技術(shù)領(lǐng)域可能尚不能替代人類,但在一些特殊領(lǐng)域,人工智能將會淘汰現(xiàn)有的勞動力。在國外,許多國家紛紛把人工智能作為國家發(fā)展的重要競爭戰(zhàn)略,我國學(xué)者也密切關(guān)注著人工智能的最新理論進(jìn)展和實踐應(yīng)用,國務(wù)院于2017年7月頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,明確人工智能發(fā)展的重點(diǎn)策略?!叭斯ぶ悄茏兏锝逃钡某绷?,引發(fā)了教育研究領(lǐng)域的“人工智能熱”。當(dāng)前全球范圍內(nèi),人工智能在教育領(lǐng)域的大量研究和應(yīng)用催發(fā)形成了教育人工智能概念。目前梳理學(xué)術(shù)上關(guān)于研究人工智能與教育的文獻(xiàn)主要集中于:
(一)教育理念的革新。“人機(jī)一體”將成為未來新的教育方式[1],由新技術(shù)和新手段的出現(xiàn)所應(yīng)運(yùn)而生的智慧教育[2],將對原有教育進(jìn)行改進(jìn)和完善。智能技術(shù)在改變教育的手段和環(huán)境的同時,還有利于構(gòu)建出系統(tǒng)解決教育問題的教育新體系,從而真正觸及教育的根本[3]。
(二)關(guān)注技術(shù)的革新。機(jī)器深度學(xué)習(xí)、智能學(xué)習(xí)的算法、視覺識別以及智能語言識別這些基礎(chǔ)技術(shù)的突破,為人工智能的教育應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)[4]。
(三)探究教育的應(yīng)用。人工智能在學(xué)校教育中的學(xué)業(yè)測評、交叉學(xué)科、角色變化等應(yīng)用領(lǐng)域具有巨大潛力,教師角色內(nèi)涵也將在與人工智能的協(xié)同共存中發(fā)生改變。AI監(jiān)課系統(tǒng)能夠數(shù)據(jù)化、可視化評估教師的授課情況,將人工智能技術(shù)的運(yùn)用滲透到整個教學(xué)過程中,教師可以根據(jù)評分實時調(diào)整授課內(nèi)容,以促進(jìn)個性化學(xué)習(xí),從而提升教學(xué)效果。教育深受技術(shù)發(fā)展的影響,新技術(shù)融入教育并促進(jìn)教育方式的轉(zhuǎn)變已成為必然趨勢。一方面技術(shù)為教育提供了新的、更加廣闊的可能性;另一方面技術(shù)具有變革人類的教育方式與學(xué)習(xí)方式的能力。然而,技術(shù)是一把“雙刃劍”,如何獲取或?qū)崿F(xiàn)以人工智能為代表的新興信息技術(shù)所擁有的特征、優(yōu)勢與功能,使其在教育中最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的價值呢?人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用到教育領(lǐng)域?如何通過教育變革來促進(jìn)新興信息技術(shù)在教育教學(xué)中的廣泛與深入應(yīng)用,實現(xiàn)教育深層次革命等問題,是目前需要關(guān)注和探討的主要問題。
1人工智能時代下教育變革的背景
1.1人工智能的內(nèi)涵及具備的強(qiáng)大能力
人工智能最早由美國達(dá)特茅斯學(xué)院于1956年提出,其研究主要包括機(jī)器人、圖像識別、自然語言處理、語音識別等,實質(zhì)是一種自動感知、學(xué)習(xí)思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學(xué)習(xí)、推斷與革新的能力,推動了圖像識別、自然語言處理等方面的技術(shù)突破。人工智能同時具有理性判斷力、超強(qiáng)的工作力,只要電力供應(yīng)不斷,幾乎可以無限制地工作下去,而且適應(yīng)不需要情感投入的工作。它的超強(qiáng)能力,源于三個重要的技術(shù):深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)和強(qiáng)算力。
1.2人工智能時代的機(jī)遇和挑戰(zhàn)
人工智能在精力、記憶力、計算力、感知力以及進(jìn)化力等方面與人類相比,具有突出優(yōu)勢。在醫(yī)藥領(lǐng)域,人工智能的出現(xiàn)使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫(yī)療資源,解決醫(yī)療診斷領(lǐng)域診斷質(zhì)量不均衡、醫(yī)生資源不足等問題。在教育領(lǐng)域,人工智能促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提升、教師角色多樣化、學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升;為教育研究提供新技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐;極大拓展了教育研究新視域;使教育在立德樹人方面、教育方法創(chuàng)新方面、教育手段和環(huán)境方面以及教育服務(wù)供給方式方面均發(fā)生改變。然而,看到人工智能以其強(qiáng)大的處理能力帶來機(jī)遇的同時,也需要正視人工智能帶來的新挑戰(zhàn)。在人工智能浪潮沖擊下,如何借助人工智能發(fā)展的機(jī)遇推進(jìn)教育的變革與創(chuàng)新?人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用?首先,人工智能專家大都認(rèn)為,人工智能將會淘汰大量現(xiàn)有的依靠非腦力勞動為生的勞動力,需要培養(yǎng)人工智能時代的新型勞動力。而且,人工智能技術(shù)本身的不太成熟使很多人工智能技術(shù)只是應(yīng)用在兒童教育領(lǐng)域,再者,人工智能潛在的道德倫理問題缺乏法律制度規(guī)范。除此之外,人工智能時代將對社會結(jié)構(gòu)以及人的地位構(gòu)成挑戰(zhàn)。綜上所述,人工智能時代所帶來的機(jī)遇是大于挑戰(zhàn)的。教育需適應(yīng)人工智能技術(shù)所帶來的突破和飛躍,不斷調(diào)整和更新教育的方向和目標(biāo),實現(xiàn)育人成人的發(fā)展目標(biāo)。
2人工智能與教育變革
2.1人工智能與教育目的的變革
人工智能帶來的巨變不僅影響人類未來如何發(fā)展,而且極大釋放了人類的生產(chǎn)力,這些在一定程度上使得人類需要重新思考教育是何目的。人工智能影響教育目的的變革主要表現(xiàn)在:第一,人工智能可能會使人類陷入精神危機(jī)。這源于兩方面的結(jié)果:一方面,人工智能將取代大部分人的工作崗位,工作的喪失將會導(dǎo)致人的價值和尊嚴(yán)喪失。另一方面,人工智能技術(shù)的發(fā)展將可能導(dǎo)致所有基于自由主義的想法破產(chǎn),轉(zhuǎn)而人類所擁有的價值和尊嚴(yán)可能轉(zhuǎn)化為一種“算法”,人工智能帶來的職業(yè)替代風(fēng)險在教育領(lǐng)域同樣存在,主要是對教師角色的挑戰(zhàn)。第二,人工智能有利于培養(yǎng)人的學(xué)習(xí)能力。從某種角度上講,人工智能剝奪人的就業(yè)機(jī)會,但同時,人工智能助教機(jī)器人將協(xié)助教師實現(xiàn)個性化指導(dǎo),從而有利于將學(xué)習(xí)的過程視為尋求自我價值和意義的過程。除此之外,人工智能有利于使教育注重培養(yǎng)人的精神能力,這種精神能力大致包括實踐動手能力、價值追求能力以及創(chuàng)造能力,從而有利于學(xué)生知識以便于更好地完善自我、豐富自我,使教育跳脫“知識為本”的陷阱,發(fā)揮“立德樹人”的正向作用。
2.2人工智能與學(xué)習(xí)方式的變革
第一,深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)也稱為深度結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)或者深度機(jī)器學(xué)習(xí),是一類算法的集合。深度學(xué)習(xí)概念的提出,一方面尊重了教學(xué)規(guī)律,另一方面也是應(yīng)對人工智能時代下的挑戰(zhàn)。深度學(xué)習(xí)在機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域取得了顯著成就,提倡學(xué)教并重、認(rèn)知重構(gòu)、反思教學(xué)過程,進(jìn)而達(dá)到解決問題的目的。第二,個性化學(xué)習(xí)。個性化學(xué)習(xí)區(qū)別以往傳統(tǒng)班級課堂授課,尊重學(xué)生的個性發(fā)展,因材施教。人工智能技術(shù)與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用有利于學(xué)生享受個性化的學(xué)習(xí)服務(wù),可提供個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容,可視化分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),快速提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。第三,自適應(yīng)學(xué)習(xí)。自適應(yīng)學(xué)習(xí)是指人工智能基于對個體學(xué)習(xí)進(jìn)行快速反饋的基礎(chǔ)上,根據(jù)學(xué)習(xí)者特征,為其推薦個性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑,從而最大程度上適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),是實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)的重要手段。人工智能技術(shù)有利于快捷、科學(xué)地判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),進(jìn)行學(xué)習(xí)反饋;持續(xù)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),其中包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容;高效地為學(xué)生提供海量的學(xué)習(xí)資源。
2.3人工智能與學(xué)習(xí)環(huán)境的變革
首先,有利于搭建靈活創(chuàng)新的學(xué)校環(huán)境。不僅可以使空間規(guī)劃更具彈性,而且可以調(diào)節(jié)性增強(qiáng)物理環(huán)境。其次,人工智能時代的教育區(qū)別于以往傳統(tǒng)教育強(qiáng)調(diào)的統(tǒng)一秩序,更注重個體的用戶體驗。創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實驗室等學(xué)習(xí)環(huán)境的不斷增加以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,個性化的空間環(huán)境與學(xué)習(xí)支持將改變目前學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)空間環(huán)境。除此之外,隨著對話交互技術(shù)的逐漸成熟與不斷普及,有利于實現(xiàn)虛實結(jié)合的立體化實時交互。VR、AR等技術(shù)的同步協(xié)作也有利于搭建新的學(xué)習(xí)環(huán)境,滿足學(xué)習(xí)者的一系列要求。腦機(jī)互動技術(shù)的突破有利于實現(xiàn)將人工智能植入人腦,從而改變?nèi)祟愖匀徽Z言的交流方式。最后,人工智能通過即時、準(zhǔn)確、高效的大數(shù)據(jù)分析有利于進(jìn)行精準(zhǔn)且個性的學(xué)習(xí)評價與反饋。人工智能將綜合收集所有同學(xué)的學(xué)習(xí)記錄,互相比對、優(yōu)化,從而進(jìn)行綜合提升。更為重要的是,人工智能的人臉識別以及語音識別技術(shù)可以運(yùn)用到教師的教學(xué)過程中,進(jìn)行學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒感知,學(xué)習(xí)狀況的了解,從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)化;智慧校園、智慧圖書館等的出現(xiàn),為教學(xué)環(huán)境的建設(shè)提供重要參考。
3人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用
人工智能被認(rèn)為是最有潛力和影響力的教育信息化技術(shù),將通過人工智能數(shù)據(jù)挖掘分析、3D打印、模擬仿真等技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)人工智能與教育的深度融合,對計算機(jī)輔助教學(xué)、個性化教育服務(wù)、教育人工智能生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生根本影響。2018年《地平線報告》(高等教育版本)指出了教育領(lǐng)域的信息化發(fā)展,未來一段時間內(nèi)將通過人工智能與信息技術(shù)的結(jié)合,進(jìn)而影響教育階段的不同過程。具體見表1所示。
[關(guān)鍵詞]人工智能;中學(xué)輔助教育;教育資源
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.197
1 中學(xué)教育現(xiàn)狀
教育乃立國之本,而中學(xué)教育乃是重中之重。一方面,中學(xué)生處于青春的成長期,各項綜合素質(zhì)逐漸完善中,中學(xué)教育意義和責(zé)任重大;另一方面,中學(xué)教育仍然是應(yīng)試教育為主,仍然需要面對千軍萬馬過獨(dú)木橋的“中考”“高考”,中學(xué)教育很大程度左右了學(xué)生的未來。
目前的中學(xué)教育資源,分為公共教育資源――公辦/民辦學(xué)校教育,和社會教育資源――私人家教、補(bǔ)習(xí)班等,有如下兩個特點(diǎn)。
1.1 學(xué)生得到的公共教育資源不足
學(xué)校班級結(jié)構(gòu)的構(gòu)成是:一名班主任教師,多名科任教師。在大多數(shù)學(xué)校中,無論是班主任教師,還是科任教師,均會承擔(dān)其他班級的教學(xué)任務(wù)。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(guān)注在所有的學(xué)生上,每個學(xué)生得到的公共教育資源并不多。
1.2 學(xué)生獲取的社會教育資源不公
學(xué)生若在學(xué)校無法獲取更多的教育資源,將不得不轉(zhuǎn)向社會教育資源去求助。據(jù)統(tǒng)計,學(xué)生參與社會教育資源的成本在200元/小時,學(xué)習(xí)費(fèi)用成本過高,進(jìn)一步造成普通學(xué)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(xiàn)代信息化技術(shù),構(gòu)建智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng),使中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
2 智能輔助學(xué)習(xí)
2.1 人工智能簡介
人工智能(Artificial Intelligence)是計算機(jī)科學(xué)的一個分支,是一門研究運(yùn)用計算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科,能夠?qū)θ说囊庾R、思維等信息過程進(jìn)行模擬。隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是近年來大數(shù)據(jù)技術(shù)的成功應(yīng)用,人工智能在越來越多的行業(yè)展現(xiàn)出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機(jī)器人“阿爾法”、微軟助理機(jī)器人“小娜”等為代表的虛擬智能機(jī)器人,能像人那樣思考,也具備超過常人的智能。
在國內(nèi),人工智能在教育領(lǐng)域的理論研究和教學(xué)實踐表現(xiàn)得越來越活躍,盡管人工智能并不是為教育專門研發(fā)的,但是人工智能的不斷發(fā)展,使得其在教育中的應(yīng)用也越來越廣泛,教育的智能化一直是教育界和教育技術(shù)領(lǐng)域的理想和目標(biāo)。
2.2 智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)
智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng),其表現(xiàn)形式是能夠為每個學(xué)生,配備一個虛擬教師。學(xué)生能夠通過電子設(shè)備(如手機(jī)、計算機(jī)),與虛擬教師進(jìn)行交流對話,咨詢虛擬教師各學(xué)科的問題,并得到有效的學(xué)習(xí)輔助。
該智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng),具備以下幾個特征。
2.2.1 虛擬教師跨學(xué)科能力
與傳統(tǒng)的教師專一某一學(xué)科不同,虛擬教師并沒有學(xué)科邊界劃分。只要學(xué)習(xí)系統(tǒng)研發(fā)出某一學(xué)科的學(xué)習(xí)算法,該虛擬教師就能夠獲取該門學(xué)科的能力。
2.2.2 虛擬教師深度自學(xué)習(xí)
虛擬教師的“智能”來源于三方面。一是學(xué)生基本信息檔案,該檔案涵蓋了從小學(xué)教育開始的學(xué)科成績、綜合能力、愛好特長等,虛擬教師得到學(xué)生的人物畫像。二是虛擬教師對學(xué)生的自學(xué)習(xí),每一次雙方的溝通交流,虛擬教師都能夠不斷更新發(fā)展學(xué)生的畫像。三是虛擬教師對學(xué)校課堂內(nèi)容的自學(xué)習(xí),虛擬教師并不是獨(dú)立于學(xué)校教育存在的,而是作為學(xué)習(xí)教育資源的一個補(bǔ)充,虛擬教師能夠掌握課堂進(jìn)展、作業(yè)部署、考試動態(tài)等信息。
2.2.3 接近自然語義的溝通
學(xué)生與虛擬教師之間,可以通過自然語義的語音和文字進(jìn)行溝通,如 “今天數(shù)學(xué)作業(yè)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(bǔ)充,如上傳某道數(shù)學(xué)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(yōu)勢分析
智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng),有三大核心優(yōu)勢。
一是“即學(xué)即問”,相比目前的學(xué)校教育和社會教育,學(xué)生在學(xué)習(xí)遇到困難時,只有有限的時間與教師交流,在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)生將不受空間、時間限制,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(xué)”,相比目前的教育形式,課堂上教師與學(xué)生是一對多的關(guān)系,教師不可能專為某個學(xué)生定制教學(xué)方案,在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)虛擬教師與學(xué)生是一對一的關(guān)系,虛擬教師能夠更了解學(xué)生,根據(jù)學(xué)生的具體情況制訂最佳學(xué)習(xí)方案。
三是“受眾廣闊”,相比目前的公共教育資源緊缺、社會教育資源費(fèi)用昂貴,智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)一旦推廣,受眾學(xué)生可無限增加,邊際效應(yīng)非常明顯。并且計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計特有的水平擴(kuò)展能力,能夠隨著學(xué)生人數(shù)的增加而增加,支撐廣大的學(xué)生輔助學(xué)習(xí)。
2.4 前景預(yù)測
筆者比較看好人工智能在中學(xué)輔助教育中的落地前景,除了前文所述的人工智能技術(shù)發(fā)展,為中學(xué)教育帶來的價值外,當(dāng)前國家政策和社會環(huán)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(chǎn)業(yè)上的投入,隨著《國家中長期教育改革和發(fā)展綱要(2010―2020年)》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011―2020年)》等相關(guān)規(guī)劃相繼出臺,各級地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產(chǎn)業(yè)的投入,人工智能+云計算是重中之重,人工智能技術(shù)的興起必將教育信息化推向一個新的高度。
第二,教育信息化逐漸成為風(fēng)口,根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究《中國在線教育市場前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》統(tǒng)計,2015年在線教育市場規(guī)模大約為479億美元,而這一數(shù)字在2020年預(yù)計將增長到504億美元。這個持續(xù)迅猛增長的市場正在吸引越來越多的創(chuàng)意和資本,教育領(lǐng)域中的人工智能也很快會成為熱點(diǎn),涉足其中的高科技公司也會越來越多。
3 結(jié) 論
本文通過智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng),探索了人工智能在中學(xué)輔助教育中的一個應(yīng)用。雖然沒有介紹具體的技術(shù)實現(xiàn)、系統(tǒng)研發(fā),但對現(xiàn)狀痛點(diǎn)、應(yīng)用前景做了綜合性分析概述,相信隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展、教育領(lǐng)域的融合開放,本文探索的這個應(yīng)用將實現(xiàn)于市場,使廣大中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
參考文獻(xiàn):
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[2]王斐.人工智能在中學(xué)教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù),2013(4).
【關(guān)鍵詞】計算機(jī) 人工智能技術(shù) 系統(tǒng)
人工智能(Artificial Intelligence)是研究使計算機(jī)模擬人的學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等思維過程和智能行為的學(xué)科,用過對計算機(jī)實現(xiàn)智能的原理的研究,制造出類似于人腦智能的計算機(jī),使計算機(jī)實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及,人們教育觀念正在悄然改變,新型的教育模式正在成形,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育迅速發(fā)展,然而由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育發(fā)展尚不成熟,實際應(yīng)用過程中存在諸多問題,而人工智能的引入,則使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育水平提升到一個全新的發(fā)展臺階,并展現(xiàn)了其廣闊的發(fā)展前景[1]。
一、人工智能技術(shù)概況
人工智能是通過研究人的智慧機(jī)理和思維過程,利用計算機(jī)體現(xiàn)和模擬人的智能行為。人工智能自其正式提出至今短短幾十年內(nèi)取得飛速的發(fā)展,已經(jīng)成為一種成熟的工具。由于人工智能的效用堪比人的智慧,在進(jìn)行信息分析處理時可以采取語音識別,實現(xiàn)人機(jī)對話,所以其應(yīng)用范圍自其發(fā)展以來逐步向諸多領(lǐng)域擴(kuò)展,如醫(yī)學(xué)、建筑學(xué)、地質(zhì)學(xué)、機(jī)械等,而其研究課題也不斷深入,如專家系統(tǒng)、機(jī)器人、自然語言處理系統(tǒng)、博弈等。人工智能具有理解經(jīng)驗并從中學(xué)習(xí)、辨別模糊或互相矛盾的信息、快速而成功地對新環(huán)境做出反應(yīng)、在解決問題時使用推理進(jìn)行有效的推導(dǎo)、能處理復(fù)雜的情況、應(yīng)用知識控制環(huán)境等諸多能力。人工智能是一個知識信息系統(tǒng),知識在人工智能中占據(jù)重要的地位,計算機(jī)的智能只有通過對知識的發(fā)現(xiàn)、儲存、學(xué)習(xí)、推理和決策才能展現(xiàn)出來。人工智能主要有以下優(yōu)勢:首先,由于知識儲存與計算機(jī)系統(tǒng)中,為人們知識傳播和復(fù)制帶來了極大的便利,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使知識的傳播和復(fù)制突破時間和空間的限制,為人們帶來無限的知識共享。其次,人工智能系統(tǒng)拓展了知識信息獲取渠道,同時在某些任務(wù)處理的質(zhì)量和速度上,人工智能展現(xiàn)的能力驚人的能力,遠(yuǎn)非人類所能及[2]。
二、人工智能技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用
(一)智能決策支持系統(tǒng)
智能決策支持系統(tǒng)(IntelligentDecision Support System)是由決策支持系統(tǒng)與人工智能結(jié)合的產(chǎn)物,在網(wǎng)絡(luò)教育領(lǐng)域的應(yīng)用展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。智能決策支持系統(tǒng)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用,則使得決策目標(biāo)和進(jìn)行問題的識別更加明確,幫助決策者建立起完善的決策模型,提供多種備選方案,同時對各種備選方案進(jìn)行選擇、優(yōu)化、比較、分析,從而使決策者的決策更加準(zhǔn)確、有效[3]。
(二)智能教學(xué)專家系統(tǒng)
智能教學(xué)專家系統(tǒng)ITES(Intelligent Teaching Expert System)是傳統(tǒng)CAI系統(tǒng)轉(zhuǎn)向的主要方向,是一種開放式交互教學(xué)系統(tǒng),通過智能教學(xué)專家系統(tǒng)利用計算機(jī)對專家教授教學(xué)思維的模擬,從而為教學(xué)提供一個良好的智能環(huán)境。一方面,學(xué)生可以通過智能專家系統(tǒng)獲取知識,另一方面,智能教學(xué)專家系統(tǒng)能根據(jù)學(xué)生的具體實際情況(包括知識儲備、能力、學(xué)習(xí)方式等)進(jìn)行知識傳授,從而使教學(xué)效果大大提升。在智能教學(xué)專家系統(tǒng)中,智能計算機(jī)輔助教學(xué)占據(jù)重要地位,具有以下智能:首先,自動生成各種問題和練習(xí),并在教學(xué)內(nèi)容理解的基礎(chǔ)上,形成問題解決方案,同時還能自動生成和理解自然語言;其次,能根據(jù)學(xué)生的自身實際情況,對學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行合理調(diào)整,并對教學(xué)內(nèi)容具有解釋咨詢的能力;再次,能對學(xué)生的錯誤進(jìn)行判斷,評價學(xué)生學(xué)習(xí)行為,并幫助學(xué)生糾正錯誤,同時使自身教學(xué)策略得到完善。
(三)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)
智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Induct-learning System)是現(xiàn)代繼續(xù)安吉網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)的重要組成部分,是實現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育項目的保障。通過智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng),能為學(xué)生提供一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,并能快速地獲取其所需要的各種資源,從而使學(xué)習(xí)者獲得學(xué)習(xí)的全方位服務(wù),進(jìn)而達(dá)到學(xué)習(xí)的成功。智能Agent技術(shù)的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng),可根據(jù)學(xué)生的具體情況制定符合學(xué)生實際的導(dǎo)學(xué)策略,并為學(xué)生提供個性化、針對性的服務(wù)。在這種導(dǎo)學(xué)策略下,系統(tǒng)不僅能自動生成各種問題和解決方案,并且能合理規(guī)劃、調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容和進(jìn)度,同時能針對信息反饋內(nèi)容及時修正導(dǎo)學(xué)策略,使導(dǎo)學(xué)策略更加合理科學(xué)[4]。除了上述3各種系統(tǒng)在計算教學(xué)中的應(yīng)用,還有智能仿真技術(shù)(Intelligent Simulation Technology)、智能硬件網(wǎng)絡(luò)IHN(Intelligent Hardware Network)、智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)INES (Intelligent Network Examine System)、智能信息檢索引擎 (Intelligence Information Retrieval Engine)等系統(tǒng)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中應(yīng)用,這些人工智能在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用,共同推進(jìn)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展。
三、結(jié)語
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育中加強(qiáng)對人工智能技術(shù)的引入,使我國現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢,通過多種智能系統(tǒng)的應(yīng)用,使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的學(xué)習(xí)環(huán)境得到極大的改善,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的時空制約進(jìn)一步突破,大大延伸了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的服務(wù)領(lǐng)域。隨著人工智能技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的深入研究和發(fā)展,未來計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的個性化將會更加突出,遠(yuǎn)程教育也將實現(xiàn)更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:應(yīng)用型本科院校;人工智能;電子信息工程;專業(yè)建設(shè)
一研究背景
在發(fā)達(dá)國家,應(yīng)用型本科院校一直占有很大的比重。在我國,應(yīng)用型本科院校也逐漸成為高等教育大眾化的主力軍,對我國高等教育系統(tǒng)未來發(fā)展越來越重要的作用。金陵科技學(xué)院作為教育部應(yīng)用科技大學(xué)改革試點(diǎn)戰(zhàn)略研究單位、中國應(yīng)用技術(shù)大學(xué)(學(xué)院)聯(lián)盟創(chuàng)始單位,也正在積極地去探究相關(guān)的應(yīng)用型專業(yè)建設(shè)模式。電子信息工程專業(yè)作為學(xué)校的一門深度涉軟專業(yè),也要緊跟南京城市軟件建設(shè)發(fā)展方向,這對應(yīng)用型電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。隨著社會的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,電子信息工程的應(yīng)用也越來越廣泛,對人們的生活產(chǎn)生了非常大的影響。,不但改變著人們獲取信息、存儲信息和管理信息的方式,而且為人們進(jìn)行信息的獲取、存儲和管理提供了新的途徑和方法,目前,各行業(yè)大都需要電子信息工程專業(yè)人才,而且薪金很高。2015年5月8日,備受矚目的《中國制造2025》由國務(wù)院正式下發(fā),這是我國實施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)。該規(guī)劃二個突出特點(diǎn)是,將"加快新一代信息通信技術(shù)與制造業(yè)的深度融合"作為貫徹始終的主題,提出堅持自主研發(fā)和開放合作并舉,加快建立現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)體系,為推動信息化與工業(yè)化深度融合、實現(xiàn)制造業(yè)由大變強(qiáng)、建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國提供強(qiáng)有力的基礎(chǔ)支撐。在今年,隨著國家“兩會”的盛大召開,人工智能首次被提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略高度,人工智能技術(shù)的重大突破將帶來新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命,大力發(fā)展人工智能技術(shù)是中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的重要動力。電子信息技術(shù)的巨大成功和進(jìn)步,使人工智能可以深層次、多維度地參與到各個行業(yè)各個領(lǐng)域中,使科技的進(jìn)步快速融入到跨界合作中。比如,電子信息技術(shù)的成熟,使人工智能可以深度服務(wù)于醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)、配合甚至取代醫(yī)生進(jìn)行精確的手術(shù)治療。在無人駕駛領(lǐng)域,無人駕駛汽車、無人駕駛飛機(jī)、無人駕駛艦船都已經(jīng)陸續(xù)投入使用;在軍事領(lǐng)域,人工智能的運(yùn)用更是已經(jīng)爐火純青,俄羅斯與美國的人工智能作戰(zhàn)部隊和相關(guān)系統(tǒng),已經(jīng)在反恐作戰(zhàn)中屢立戰(zhàn)功,威力無比,作戰(zhàn)效能與性價比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越人類士兵。由此可看出,人工智能在電子信息技術(shù)大發(fā)展的當(dāng)下,終于在應(yīng)用層面開始發(fā)光發(fā)熱,現(xiàn)出巨大的生命力和后續(xù)無窮無盡的成長潛力,人工智能在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用,是國家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整、產(chǎn)能升級改造、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、核心技術(shù)創(chuàng)新獲得成功的關(guān)鍵。隨著BAT、華為、大疆無人機(jī)等高科技企業(yè)在人工智能應(yīng)用和開發(fā)上的不斷探索,刺激更多人才和資本向人工智能商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域涌入。目前,基于人工智能學(xué)習(xí)背景下,軟硬件相關(guān)知識過硬的電子信息類專業(yè)人才已經(jīng)成為社會上最為緊缺的人才,薪水待遇很高。
二需要解決的關(guān)鍵問題
作為應(yīng)用型本科院校,如何將“人工智能”新概念融入到電子信息工程專業(yè)建設(shè)中,根據(jù)社會發(fā)展的需求,校企緊密結(jié)合,培養(yǎng)出復(fù)合型的,應(yīng)用型的社會緊缺人才,是需要去解決的關(guān)鍵問題。1.像當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)的崛起一樣,人工智能真正的發(fā)展才剛剛興起,相關(guān)的概念及定義還不完全定型,如何把握好未來人工智能的發(fā)展方向,有針對性地在傳統(tǒng)的電子信息工程課程計劃中規(guī)劃與人工智能息息相關(guān)的課程,比如人工智能原理,機(jī)器學(xué)習(xí),深度學(xué)習(xí)等課程,將兩者有機(jī)融合,在人才培養(yǎng)上面臨較大的挑戰(zhàn)。2.人工智能是一門綜合了控制論、信息論、計算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、哲學(xué)等多門學(xué)科的嶄新概念。如果要將“人工智能”融入到電子信息工程專業(yè)建設(shè)中,就不僅需要學(xué)生學(xué)好如模擬電子技術(shù),數(shù)字電子技術(shù),數(shù)字信號處理,單片機(jī)技術(shù),C/C++程序設(shè)計等傳統(tǒng)的課程,打好基礎(chǔ),還需要加強(qiáng)在數(shù)據(jù)挖掘,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的課程方面的建設(shè),扎實學(xué)生的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)。這對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力要求更高,老師的教學(xué)水平也提出更高的要求。因此,如何加強(qiáng)此方面的師資專業(yè)培訓(xùn),是一個該課題需要解決的關(guān)鍵問題。3.一個專業(yè)人才的培養(yǎng),不僅需要優(yōu)秀的師資力量以及良好的學(xué)風(fēng),還需要有相關(guān)的硬件實驗平臺作為支撐。如何根據(jù)“人工智能”新概念,針對性地新建一些諸如智能傳感器實驗室,人體特征識別實驗室,機(jī)器人實驗室等,把電子信息工程專業(yè)中的電子器件技術(shù),信號處理技術(shù)等應(yīng)用于人臉識別,智能家居,機(jī)器人等熱門領(lǐng)域,根據(jù)學(xué)生的興趣愛好因材施教,提高學(xué)生的動手能力,也是該課題需要去解決的一個關(guān)鍵問題。
三研究內(nèi)容
本文以“人工智能”新概念下的電子信息工程專業(yè)教學(xué)及實踐模式為研究內(nèi)容,重點(diǎn)研究如何將人工智能相關(guān)的理論及實驗課程建設(shè)融入到傳統(tǒng)的電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方案中,做到無縫結(jié)合,在培養(yǎng)模式上需要有一定的理論創(chuàng)新,以更好地適應(yīng)人工智能類的高新電子信息技術(shù)企業(yè)對相關(guān)應(yīng)用型人才的要求。目前擬以現(xiàn)有電子信息工程專業(yè)的課程體系和專業(yè)方向為基礎(chǔ),形成以“人工智能”為導(dǎo)向的應(yīng)用型電子信息工程特色專業(yè)建設(shè),在未來的專業(yè)發(fā)展規(guī)劃中,逐漸形成物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、機(jī)器人,無人機(jī),人臉識別,語音交互,智能駕駛等不同的專業(yè)方向,增加學(xué)生的就業(yè)面,提高學(xué)生的就業(yè)層次,加強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競爭力。主要具體體現(xiàn)在以下幾個方面:
(一)實踐教學(xué)的形式多樣
可采用以“學(xué)生興趣愛好”為依據(jù)的引導(dǎo)式教學(xué)實踐模式,在扎實學(xué)生數(shù)學(xué)物理等理論的基礎(chǔ)上,將最新的人工智能概念貫穿在電子信息工程專業(yè)課程體系中,通過不同的應(yīng)用型實驗項目拓寬學(xué)生的知識面,提高學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力,動手實踐能力,創(chuàng)新能力以及獨(dú)立開展研究的能力,將課堂教學(xué)、校內(nèi)實驗和校外企業(yè)實習(xí)三者相互結(jié)合,鼓勵學(xué)生參加諸如全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽,全國大學(xué)生智能設(shè)計競賽,中美創(chuàng)客大賽等賽事,以確保培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型專業(yè)人才。同時,讓學(xué)生從大二開始就自選課題、進(jìn)實驗室、根據(jù)興趣愛好組建不同研究方向的實驗團(tuán)隊,并為學(xué)生按照不同的研究方向配備專業(yè)教師,以此讓學(xué)生融入到教師的科研工作中去,形成所謂的本科生導(dǎo)師制制度,由相應(yīng)的導(dǎo)師全程指導(dǎo),開展科學(xué)研究,培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力和動手實踐能力。
(二)注重提高教師的教學(xué)及科研水平
在努力提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的同時,注重提高應(yīng)用型電子信息工程專業(yè)教師的教學(xué)及科研水平,使其能夠很好地將“人工智能”新概念用于電子信息工程專業(yè)的教學(xué)中,指導(dǎo)學(xué)生參加相關(guān)的各種競賽,提高教師團(tuán)隊的實踐能力及技術(shù)水平。通過海內(nèi)外招聘和內(nèi)部強(qiáng)化培養(yǎng)(教師博士化、教師雙師化、教師國際化)等舉措,加強(qiáng)師資團(tuán)隊建設(shè);通過鼓勵教師積極開設(shè)MOOC課程,參加教師技能大賽以及國內(nèi)外教學(xué)培訓(xùn),從多方面提高教師的教學(xué)水平。
(三)建立完善的校企合作制度,為學(xué)生提供相應(yīng)的實習(xí)基地
企業(yè)工程師可以參與相關(guān)的人才培養(yǎng)方案修訂和部分的教學(xué)實踐工作。這種合作制度既可以提高教師的科研應(yīng)用水平,也可以為學(xué)生提供就業(yè)機(jī)會,增強(qiáng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。
(四)注重課程大綱修改,實驗室平臺建設(shè)
以改革傳統(tǒng)的電子信息工程專業(yè)的培養(yǎng)模式為目標(biāo),總結(jié)在“人工智能”新概念下教學(xué)及實踐的相關(guān)經(jīng)驗,形成一個有鮮明特色的電子信息工程專業(yè)培育模式。應(yīng)用型本科院校電子信息工程專業(yè)人才未來的發(fā)展戰(zhàn)略和改革方向,應(yīng)重點(diǎn)考察“人工智能”新概念下專業(yè)人才培養(yǎng)模式的優(yōu)缺點(diǎn)。重點(diǎn)關(guān)注“人工智能”新概念下的教學(xué)及實踐課程大綱修訂、教師教學(xué)及科研能力培訓(xùn)體系構(gòu)建、實驗室軟硬件平臺建設(shè)、校企合作培養(yǎng)模式探討及校外實習(xí)基金建設(shè)等工作。
四結(jié)語
本文探討和研究了“人工智能”新概念下應(yīng)用型電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)模式,結(jié)合金陵科技學(xué)院電子信息工程專業(yè)的發(fā)展情況,對原有的專業(yè)培養(yǎng)模式做了一定的理論創(chuàng)新,引入了“人工智能”新概念,從理論和實踐教學(xué),學(xué)生學(xué)習(xí)能力和教師教研技能培養(yǎng),校企合作辦學(xué),實驗室建設(shè)等方面進(jìn)行了一系列的探討。
參考文獻(xiàn)
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行業(yè)策略:結(jié)合國內(nèi)相關(guān)企業(yè)現(xiàn)狀,我們認(rèn)為科技巨頭未來看生態(tài)布局和底層技術(shù)發(fā)展。其他公司短期看應(yīng)用落地,中長期看數(shù)據(jù)積累構(gòu)建的行業(yè)壁壘。行業(yè)方面優(yōu)先選擇安防、智能駕駛和語音、圖像識別能夠落地商業(yè)化的行業(yè)。
推薦組合:
從基礎(chǔ)層、技術(shù)層、應(yīng)用層的劃分上,短期關(guān)注能成功商業(yè)化的企業(yè)。建議關(guān)注新三板企業(yè)海鑫科金(430021.OC)、捷尚股份(832325.OC)
在主流的機(jī)器學(xué)習(xí)框架下,從人工智能的數(shù)據(jù)+算法+計算能力的三要素構(gòu)成上考慮,建議關(guān)注地平線機(jī)器人和中科寒武紀(jì)。
在細(xì)分領(lǐng)域,建議關(guān)注圖像和視覺識別的曠視科技(face++)、格靈深瞳、商湯科技、云從(佳都科技),語音識別領(lǐng)域的捷通華聲(Q169597)、云知聲、思必馳,智能客服領(lǐng)域的智臻智能(834869.OC)、中通網(wǎng)絡(luò)(835426.OC),服務(wù)機(jī)器人相關(guān)的圖靈機(jī)器人、優(yōu)必選,智能駕駛相關(guān)的Minieye、馭勢科技、國科微(新三板待掛牌)等。
行業(yè)觀點(diǎn)
算法+數(shù)據(jù)+計算能力三輪驅(qū)動人工智能加速到來:人工智能的發(fā)展經(jīng)歷兩起兩落,目前是第三次崛起。算法、數(shù)據(jù)和計算能力不同程度的造成了人工智能歷史上發(fā)展的低谷期。深度學(xué)習(xí)是目前最主流的機(jī)器學(xué)習(xí)方法和基礎(chǔ)算法框架,也在不斷的發(fā)展和完善中,現(xiàn)在使用不同算法的結(jié)合在圖像和語音處理中取得了更好的效果。機(jī)器學(xué)習(xí)的目標(biāo)是真正實現(xiàn)無監(jiān)督學(xué)習(xí),在朝這個目標(biāo)發(fā)展的過程中,遷移學(xué)習(xí)和聚焦模型是最有前景的方向之一。人工智能所需要的計算能力未來將適應(yīng)“云+端”的模式,在IOT時代,用于“端”的機(jī)器學(xué)習(xí)計算能力,低功耗、低成本、低體積均是重要的發(fā)展目標(biāo)。
政策助力,巨頭加碼,人工智能發(fā)展如火如荼:發(fā)達(dá)國家已充分認(rèn)識到人工智能的戰(zhàn)略意義,紛紛從國家戰(zhàn)略層面對人工智能加緊布局。美國、歐盟和日本均開始大腦研究計劃。國內(nèi)對于人工智能的相關(guān)扶植政策已出臺。互聯(lián)網(wǎng)公司和科技巨頭也加大力度進(jìn)行人工智能領(lǐng)域的布局,人才爭奪激烈。人工智能相關(guān)的創(chuàng)業(yè)公司也不斷涌現(xiàn),風(fēng)險資本競相進(jìn)入。
人工智能的技術(shù)逐漸成熟,應(yīng)用逐步落地:語音識別、圖像和視頻識別是相對成熟的技術(shù),國內(nèi)公司在相關(guān)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。自然語言處理是認(rèn)知智能的更高層級目標(biāo),未來進(jìn)步空間巨大。隨著技術(shù)的不斷走向成熟,各細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用已開始逐步落地。
“+人工智能”成為行業(yè)和場景未來智能化的趨勢:人工智能是未來產(chǎn)業(yè)變革的基礎(chǔ)力量,對不同行業(yè)和場景的智能化改造是未來趨勢。安防、金融、醫(yī)療、汽車、制造業(yè)、教育、廣告、傳媒、法律、智能家居、農(nóng)業(yè)等均是人工智能落地的方向。
相關(guān)公司梳理:國內(nèi)BAT已布局不同的人工智能領(lǐng)域,諸多創(chuàng)業(yè)企業(yè)或上市、掛牌公司也參與著產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)層、技術(shù)層、應(yīng)用層,形成了從軟到硬兼顧的產(chǎn)業(yè)鏈布局。新三板和諸多創(chuàng)業(yè)企業(yè)都處于風(fēng)投等早期階段。