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人工智能教育学习范文1
关键词:人工智能;电气信息类;教学应用
教师在电气信息类专业教育教学中在运用人工智能技术进行教学时,要对人工智能技术的含义和特点进行深入的分析和研究,并且还要了解电气信息类专业的育人目标和教学要求,将人工智能和电气信息类专业教学进行有机的融合,为学生打造全新的教学课堂,从而使学生的专业素质和学习能力能够在人工智能的运用下得到有效的提高,为学生后续的发展提供更多的可能性。
一、人工智能时代的概述
人工智能(ArtificialIntelligence,缩写为AI)亦称智械、机器智能,指由人制造出来的机器所表现出来的智能。通常人工智能是指通过普通计算机程序来呈现人类智能的技术。该词也指出研究这样的智能系统是否能够实现,以及如何实现。人工智能于一般教材中的定义领域是“智能主体(intelligentagent)的研究与设计”,智能主体指一个可以观察周遭环境并作出行动以达致目标的系统。约翰麦卡锡于1955年的定义是“制造智能机器的科学与工程”。安德里亚斯卡普兰(AndreasKaplan)和迈克尔海恩莱因(MichaelHaenlein)将人工智能定义为“系统正确解释外部数据,从这些数据中学习,并利用这些知识通过灵活适应实现特定目标和任务的能力”。人工智能的研究是高度技术性和专业的,各分支领域都是深入且各不相通的,因而涉及范围极广。人工智能是研究使用计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科,主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机,使计算机能实现更高层次的应用。人工智能是十分广泛的科学,它由不同的领域组成,它是哲学、认知科学、数学、神经生理学、心理学、计算机科学、信息论、控制论、不定性论、仿生学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。在人工智能时代下进行电气信息类专业教育改革的过程中,需要对人工智能时代的含义和发展背景进行深入的分析和研究,这样才可以给电气信息类专业教育改革指明一个正确的方向,保证后续工作的科学性和有效性。在2016年的世界经济报告中,人工智能被预测为第4次工业革命的主要技术代表,人工智能的发展将从宏观到微观的各个角度进行相互的渗透以及融合,从而符合各个领域对于智能化技术的新要求和新需求。在人工智能技术发展的过程中,产生了大量的新技术和新产品,也形成了新的产业核心的发展模式[1]。我国经济结构在人工智能时代下发生了重大的变革,由于人工智能技术独特的技术形式和技术模式,深刻地改变着人们的生活方式和生活模式。在一定程度上不仅可以推动我国社会生产力的提高,还有助于推动科学技术水平逐渐朝着智能化和数字化的方向而发展,从中可以看出人工智能技术的发展是时展的必然趋势,并且发展前景是比较广阔的。人工智能技术主要是指将多个学科技术进行有效的整合,其中涵盖了计算机学科、语言学科和心理学科,智能化特征是比较明显的。在实际应用的过程中,由于融合了各种尖端的技术,能够将技术能力和技术思维进行有机的结合,模仿人的工作行为和思维,在当前时代下人工智能技术得到了蓬勃的发展,但是人工智能技术的发展也需要一定的时间和精力。首先,在实际用的过程中相关工作人员进行了机器人的研发,机器人可以在复杂的环境中对信息进行有效的替代和处理,模仿人类的思维进行日常的工作。在后续工作的过程中,相关工作人员进行了数据系统的开发,可以自动化和智能化的对计算机数据进行有效的处理以及分析,在较短时间内提取出有效的信息,完成整个工作流程[1]。随着我国当前科学技术的不断发展,一些工作人员纷纷加强了对人工智能技术的研发力度和开发力度,不仅可以提高计算机的使用效果,还可以及时的发现在计算机系统日常运行过程中所存在的故障。在当前时代下人工智能技术的使用范围在不断的扩展,并且人工智能技术的发展前景是非常广阔的,在计算机网络技术中发挥着独特性的作用和决定性的重要影响的作用。
其次,随着人工智能技术的不断发展,人工智能技术和各行各业进行了相互的渗透以及融合。在当前电气信息专业领域中人工智能技术得到了广泛的应用,并在实际工作的过程中对原有的工作模式进行了有效的改进和创新。一些工作人员在实际工作的过程中构建了自动化的工作模式和工作平台,将人工智能技术完美的融入电气信息领域中,不仅为我国电气信息领域指明了一个正确的方向,也在一定程度上提高了人工智能技术的水平。最后,人工智能技术的发展,在电气信息领域中的影响是迅速扩大的,人工智能的使用会对电气信息行业的各个环节产生深刻的影响,甚至是革命性的变化。人工智能的应用不仅仅停留于行业的技术层面,更加重要的是在人工智能时代下一些新的工作思维和发展理念。作为电气信息类专业的工作人员在人工智能的时代下要提高自身的专业素质和专业水平,根据人工智能时代的特点以及发展方向,对原有的工作模式和工作理念进行深入的改革以及创新,并且还要掌握有关人工智能方面的新技能,从而使得电气信息类专业影响力能够得到有效的提高。但是从侧面来看人工智能技术的发展对于电气信息类专业2本刊特稿科学咨询/教育科研2021年第24期(总第745期)来说是把双刃剑,给实际工作带来了新的挑战,一些工作人员不得不提高自身的专业素养和专业素质,掌握更多的人工智能技术。在当前时代下这种影响和变革已经被普遍认可,因此使我国电气信息类专业行业能够得到良好的发展。高校要对电气信息类专业教育进行适当的改革以及创新,根据当前人工智能时代的发展方向和对人才的要求,对学生的综合素质和创新能力进行良好的培育,从而使学生能够充分的发挥人工智能技术的优势,提高电气信息类专业的水平和质量,再一次加深人工智能和电气信息行业的融合力度。相关负责教师要加强对这一问题的理解,对原有人才培养模式和课程教育重点进行适当的改革和创新,根据人工智能时代和电气信息领域融合的背景,提高课堂教学的科学性和针对性,从而使学生在毕业之后能够获得良好的发展。
二、人工智能对电气信息类专业人才需求的影响分析
人工智能主要是利用计算机对人脑功能进行模拟,具备一定程度的人类认知和分析问题的能力,人工智能是人类所制造的智能化技术,也是机器智能化发展的主要载体。在人工智能发展的过程中,由于是计算机科学领域的一个分支,所以在人工智能研究的过程中,涉及有关语言识别和图像识别方面的功能。在当前时代下,人工智能所形成的热点效应是比较广阔的,人工智能技术的应用,使得各行各业朝着智能化的方向而发展,对于电气信息类专业人才需求来说,也逐渐朝着智能化的方向而发展。电气信息类的教学,主要是为了让学生能够在班级学习的过程中,将理论和实践进行有机的结合,提高学生的实践能力和操作能力,实践性是比较强的。在电气信息类专业发展的过程中各种新兴的技术被应用其中,扩展了电气信息类专业的发展实力,并且人工智能和电气信息类专业进行了有机的融合和渗透。人们在互联网思维的影响下已经形成了互联网思维的发展理念,随着人工智能技术的广泛运用再加上云技术和算法技术的普遍化,这又给电气信息类专业的发展提供了重要的支撑。在相互融合的技术背景下,电气信息类专业也即将进入到人工智能发展的领域中[2]。因此对于电气信息类专业行业的工作人员来说,要了解人工智能时代下先进的信息技术,并且还要结合电气信息类专业在人工智能背景下的新特点,树立新的工作模式和工作理念,从而使得电气信息类专业能够在人工智能技术背景下得到广泛的发展。对于人才需求方面,要求高校要对原有课堂教学模式和课程教学重点进行深入的改革和创新,融入人工智能方面的内容,对学生的综合素质和专业能力进行良好的培育,高校要正确地理解人工智能对电气信息类专业教学的影响,从而使得电气信息类专业能够朝着生态化和持续性的方向而发展。
三、人工智能给电气信息类专业提供的机遇
在人工智能技术中,所涵盖的技术内容相对来说是较为丰富的,这在一定程度上有助于提高电气信息类专业的教学水平和教学质量。从中可以看出在当前时代下的电气信息类专业教育教学中,教师要充分地把握人工智能技术所带来的机遇,从而提高课堂教学的效果和质量。在人工智能技术中包含着语言识别技术和图像辨认技术,也可以对一些语言进行有效的处理和研究。在课堂教学的过程中,教师要充分的发挥人工智能技术的优势,让学生了解当前电气信息领域的发展方向和主要的发展特点[3]。由于电气信息类专业所涵盖的内容是相对来说较为复杂的,学生在日常学习的过程中,需要进行多个学科知识内容的学习,这给学生日常学习和教师的课堂教学带来了诸多的挑战,教师要结合课程教学的内容,对课堂教学模式和流程进行精心的安排。在实际工作过程中,要以计算机作为主要的辅助手段兼容,并且充分利用其他专业领域的技术来开展日常的教学。在课堂教学过程中,教师要充分的利用人工智能技术,对原有课堂教学模式进行深入的改革以及研究,并且结合新一代人工智能发展规划的这一大背景,对原有课程教育模式进行创新和调整,从而给学生提供更加广阔的发展空间。首先,在实际工作的过程中,人工智能技术重新构造了电气信息专业的课程,由于电气信息类的实用性是比较强的,在人工智能的技术下能够取得不一样的教学效果。将语言识别技术和图像辨认技术进行了有机的结合,教师可以充分发挥这些专业技术的优势,提高课堂教学的效果。另外在课堂教学情景中,教师可以利用人工智能技术来实现网络化的教学,并且为学生打造智能化的工厂开展虚拟实验室,从而对学生的专业能力和操作水平进行良好的培育。其次,在电气信息类专业教学中人工智能技术的应用能够对传统课程教育模式进行有效的转型和升级。在以往课程教学中,由于电气信息类专业所涉及的知识学科是相对来说较为丰富的,这给教师的日常教学带来了诸多的问题。比如在实际教学的过程中很难实现课程的有效统一,也无法为学生打造标准化的课程教育体系,在进行个性化和独特性课程教学方面的力度还是不足的,甚至也没有完善的教育体系进行主要的支撑,这给实际的教学工作带来了诸多的问题。随着人工智能技术的应用,在课程教育的过程中,教师可以充分的发挥人工智能技术的优势,对相关信息进行有效的总结和收集。从而为学生打造个性化的教学课堂,并且运用人工智能技术,还可以对不同学生的学习需求进行分析和研究,提高课堂教学的针对性,从而使学生可以更加积极地进行知识内容的学习,实现快乐学习的效果[4]。在专业教育中教师要充分的发挥人工智能技术的优势,提高人工智能技术的应用性效果,对学生的知识需求进行深入的挖掘以及研究,从而使学生的学习质量能够得到有效的提高。与此同时,在课程教育的过程中,教师还可以进行课堂情景的构建,通过网络化的教学为学生再现一些生活中的真实案例,为学生全面素质的提高奠定坚实的基础。
四、人工智能技术在电气信息类专业教育教学中的应用路径
(一)转变人才培养目标在人工智能时代下的电气信息类专业教育中,由于原有的教育重点和人才培养模式已经无法顺应人工智能时代的发展特点和对人才的需求了,所以在实际工作的过程中,要对电气信息类专业教育进行有效的改革,帮助学生在毕业之后能够获得稳定的发展。首先,在对电气信息类专业教育进行改革时,要转变人才培养的目标,这主要是由于人工智能技术在电气信息类专业行业中的运用对各个环节都产生了非常深刻的影响,并且电气信息类专业对于人才的需求发生了很大的变化。比如,对人才的知识结构和专业技能方面都和传统发现模式有所不同,在电气信息处理的过程中提出了诸多的要求。相关电气信息类专业从业者不仅要具备完善的理论知识,还要具备创新性的思维能力,能够面对当前变化多端的人工智能时代,具备新的技术和新的思维,灵活地运用在实际工作中所存在的问题。因此对于电气信息类专业教育来说,要对人才培养目标精准定位,实现良好的变革。其次,电气信息类专业要着眼于当前国际发展方向和新业务的特征,了解有关业态产品和专业能力方面的内容。从这些问题入手提出正确的人才培养目标,并且对原有课程教学进行改革和创新,从而促进学生能够在课堂学习的过程中加深对人工智能技术的了解,提高学生的专业素质和创新能力。
(二)升级人才培养模式在人工智能背景下对电气信息类专业教育进行改革时,要在原有育人模式的基础上实现有效的升级,改变传统的课程教学设置。当前大部分电气信息类专业院校还是采用之前偏理论的课程来对学生进行知识内容的讲授,虽然这些理论知识是学生在学校学习期间必须要掌握的内容,但是假如仍然向学生讲述这些课程的话,也没有将理论和实践进行相互的结合,使得学生无法在人工智能时代下得到良好的发展,因此相关负责教师在实际教育工作中要对原有人才培养模式进行转型和升级。电气信息类专业教师要根据当前电气信息行业的发展和对人才的要求,对课程教育内容进行重新的调整。首先,在实际教育的过程中要向学生全面地展示先进的人工智能技术,技术是推进电气信息专业前进的动力之一。但是在原有的电气信息类专业教育中,教育技术的实施和教学并没有受到相关负责教师的重视,教师在班级教学的过程中,也没有为学生融入当前先进的人工智能技术和运用案例,提高学生的专业素质。在人工智能时代下,人机协作是当前主要的工作模式和发展模式,因此对于电气信息类专业教育来说,要对人才培养课程结构和课程重点进行有效的调整和创新。教师在教学中不仅要加入有关以往课程的教育内容,还要对课程进行有效的扩展,融入新媒体和人工智能技术应用相关的课程。比如教师可以立足于教材中的内容,为学生创设多样化的实训活动和实践操作平台,在学生实践的过程中要融入先进的人工智能技术,这些教学模式的运用不仅可以让学生了解人工智能技术的实际应用情况,还可以多方位的锻炼学生的创新能力和实践应用能力。所以相关高校要适当的借鉴这一教学经验,提高课程教学的针对性。其次,在育人模式中还要加强对学生创新思维和操作能力的培养,在人工智能背景下,电气信息的发展模式和主要的发展方向都发生了一定的改变。在当前电气信息领域发展的过程中,为了使自身能够在人工智能背景下得到有效的发展需要创新和创意的人才,并且要求这部分人才能够掌握先进的人工智能技术,根据电气信息发展的实际需求和人们对电气信息的要求,从而生产出个性化和特色化的产品。在育人模式升级中,教师要将专业和特色进行有机的融合,构建新的教育思路,过硬的专业素质才是人才升级的重要基础。在人工智能时代下,信息的来源和途径逐渐朝着多样化的方向发展,在这些繁杂的信息中既有重要的信息也有多余的信息,所以要使学生能够对这些信息进行有效的辨别。高校在制定人才培养模式中,要专业性的锻炼学生的工作能力和专业素质,从而使学生能够在这些大量的信息中提取有用的信息,提高电气信息类专业的有效性。
(三)引入任务驱动的实验模式在人工智能背景下对院校电气信息类专业进行教学时,教师要在保留原有学习项目的同时,立足于学生当前的理解能力,开发新的教学内容。在教学中教师要求学生进行独立性的思考,并且教师还要对学生的学习思路进行适当的引导以及启发,使学生可以运用课堂中所学到的知识内容灵活的解决实际实验过程中所存在的问题。教师要引导学生运用不同的方法进行学习,鼓励学生进行大胆的设计以及验证。教师在班级教学的过程中,可以为学生引入任务驱动式的教学模式任务,驱动式的教学模式主要是以学生为中心,教师要立足于教材中的内容和课堂教学的目标为学生布置相关的学习任务,实现综合性的学习效果。在为学生布置学习任务时,要融入当前先进的人工智能技术,让学生充分的发挥人工智能技术的优势来完成教师所布置的任务。教师要在任务驱动式的教学模式中增加一些设计型和创新型的学习活动,让学生直接深入到实践学习中进行方案的设定以及验证,并且对最终的实验结果进行多方位的分析以及讨论。在班级教学的过程中,教师要让学生围绕着一个教学目标来开展日常的学习,并且学生在学习和验证的过程中,教师还要加强和学生之间的互动和交流,从而对学生的实验方向和实验思路进行有效的引导,使学生可以在强烈的学习兴趣和学习动力的驱动下进行自主性的探索以及学习,并且也可以在班级中形成良好的互动。
(四)利用人工智能技术进行辅的教学在电气信息类专业教学课堂中,教师在利用人工智能技术进行教学时,要在原有课程的基础上充分地发挥人工智能技术的优势,从而对实际教学起到一个良好的辅助作用。比如,在实际教学的过程中,教师需要将理论知识和学生的实践学习进行相互的结合,提高课堂教学的真实性和有效性,在课程内容中要围绕着各种企业的实际项目来让学生进行知识内容的学习,教师要利用人工智能技术的优势为学生展现真实的一线工作现场,让学生全面的感受工作的环境,不仅有助于提高课堂教学的效果,还可以让一些抽象的理论知识变得生动和直观,促进学生学习效率的提高。
(五)在电气设备故障诊断中的应用在电气设备故障诊断中,人工智能技术中的模糊理论、人工神经网络和专家系统的应用比较广泛。以前我们常常面临的问题是,当电气设备出现问题或故障时,总是表现出比较复杂的症状,采用传统处理手法难以对问题做出准确判断和查找,人工智能技术则很好地解决了上述问题。比如发电机的设备故障具有非线性、不确定和复杂性的特征,传统论断方法准确率非常低,而通过人工智能技术中模糊理论和专家系统的综合应用,能大大提高故障论断的准确率。
人工智能教育学习范文2
摘要:全球信息化的发展为教育提供了新的手段,互联网的诞生和发展为教育提供了更广泛的发展空间,将现代信息技术与教育有机结合,即在现代教育中应用人工智能技术,使学习成为了一种持续性的、终身性的过程。在各个高校中,网络化课程的建设正在兴起,如何在教学平台中体现智能化是各个网络化课程的热门课题,当前已有的智能化产品大多处于实验和理论研究阶段,其智能化程度有限,还没有达到推广应用,因此,设计一个基于网络的人工智能辅助教学系统具有十分重要的现实意义。
关键词:信息化 人工智能 网络 计算机技术
1、计算机等级考试智能系统的优化
计算机等级考试的教育模式强调学生不但要有理论能力,还要有操作能力。以往的辅导教学主要靠书本,和老师讲题来实现,缺乏系统的能力评估和改进体系,不能对个人的学习状况有适时的分析及评价,所以我们需要及时调整培训方案。为顺利实施人工智能的计算机等级考试辅助系统的教育模式,需建立一种学生能够自己学习,自主练习,自主评分的专家系统,将不同的能力评价要求纳入其中,并提供一种方法对学生的做题情况进行解析,给出采分点,并在数据库中给出答案库,使学生知道自已错在哪里,并对学习情况有及时的分析与指导。
在大学的计算机等级考试辅助教学中应用人工智能技术及网络信息技术,开发辅助教学专家系统,对教学改革中面临的师资不足、教学模式单一等问题,实现教学资源共享,有效提高教学质量、减轻教师负担,加强学生自主学习能力,提高学习效率,从而提高计算机等级考试的应试能力。
2、计算机辅助教学的现状
就目前计算机辅助教学的发展来看,主要分为两类,一类偏重于学生学习,主要由各类CAI课件、专业辅助教学软件组成;另一类偏重于对学生学习情况进行评估,主要由各类考试系统组成。本系统结合这两个方面,将教学评估和自主学习相结合,加强教师和学生之间的联系和互动,更好的实现辅助教学的目的。
现在国内外有很多智能化的基于网络的教学辅助系统,但是智能化程度都不高,相对于掌握每个学生的学习情况来说,教师的一个很大任务是要了解一个群体学生的知识掌握情况而不单单是一个学生。本系统运用规则式专家系统,能对老师指定的某个群体,比如几个班、一个学院等的所有学生进行测试,从而使本系统能更好的为教学服务。
综上所述,通过对当前研究现状的分析来看,应用人工智能技术、计算机等级考试辅导的智能化教学专家系统研究还不多见。
3、智能辅助教学的系统架构
本系统以适应大学计算机国家等级二级考试的辅导教学,加强学生自主学习能力为特色,运用专家系统及网络开发技术,研究构建基于人工智能技术的计算机等级考试的辅助教学专家系统,为学生的自主学习和探索学习提供了有效平台,成为计算机等级考试教学中的强大助手。
(1)自主学习模块。自主学习模块主要实现四大功能:在线练习、诊断练习、知识点强化练习、提高练习。学生自主学习系统的主要用户对象是学生,学生登录系统后,选择练习模式进行练习或测试。在测试过程中可以进行自我诊断,通过学习模块中的适当的视频演示,使学生在没有老师的指导上,仍能正确练习,学会操作,并且能看到自己的得分情况。根据单次练习提供个性化的界面,根据历史练习结果提供学习方案,发挥学生的主观能动性,最大程度激发学生记忆潜能,提高学习效率,提高通过率。同时,学习模块会将诊断结果传送到专家系统模块,进行智能分析。(2)专家系统模块。专家系统模块主要实现三大功能:智能分析、试题库维护、知识库维护。系统将学生练习或结果传送给专家系统模块,由专家系统模块进行智能分析。可以概括为两方面,一是知识点定量分析,二是学生定量分析。知识点定量分析是指教师在上传答案后,针对某个知识点来诊断某些学生的知识点掌握情况。学生定量分析时,对学生的选取和考题的选取同时决定了分析结果。智能分析结果后专家系统一方面可以反馈给辅导教师,辅导教师在实际的教学当中对掌握不好的知识点进行加强指导与练习;同时智能分析结果将加入知识库,并反作用于试题库的维护,使知识点强化练习、提高联系等功能的选题更有针对性,从而更有效的提高学生的知识水平和操作能力。
4、智能辅助教学系统的重大作用
本系统以适应大学计算机国家等级考试的辅导教学,加强学生自主学习能力为特色,运用专家系统及网络开发技术,研究构建基于人工智能技术的计算机等级考试的辅助教学专家系统,为学生的自主学习和探索学习提供了有效平台,成为计算机等级考试教学中的强大助手。(1)实现网络自主式学习。本项目所构建的计算机国家等级考试系统能够让学生选择不同模块进行自主式学习;能够进行综合练习、自我诊断、知识点强化、提高练习等。(2)实现学习的智能评价与指导。学习模块将学生练习或结果传送给专家系统模块,由专家系统模块进行智能分析。得到智能分析结果后专家系统一方面可以反馈给辅导教师,辅导教师在实际的教学当中对掌握不好的知识点进行加强指导与练习。(3)实现智能组卷功能。智能分析结果将加入知识库,并反作用于试题库的维护,使知识点强化练习、提高联系等功能的选题更有针对性,从而更有效的提高学生的知识水平和操作能力。
人工智能教育学习范文3
先给大家重点推荐一本期刊:中国职业技术教育
中国职业技术教育杂志征稿信息
《中国职业技术教育》杂志是由中华人民共和国教育部主管,教育部职业技术教育中心研究所、中国职业技术教育学会和高等教育出版社共同主办的一份综合性中文期刊,集政策指导性、学术理论性和应用服务于一身,是教育部指导全国职业教育工作的重要舆论工具,是服务各级各类职业教育机构的主要阵地。
中国职业技术教育投稿栏目:主要有职教要闻、专稿专访、综合管理方略、课程教材、教研与教学、师资队伍建设、研究与探讨、职业指导、职业培训、高等职业教育等栏目。
再给大家推荐职业教育范文:人工智能背景下职业教育变革及模式建构
董文娟1,黄尧2(1.天津大学教育学院,天津300350;2.北京师范大学国家职业教育研究院,北京100875)
摘要:顺应人工智能时代的浪潮,基于新兴技术的职业教育变革及新模式建构势在必行。该文从职业教育智慧化、经济发展、政策保障、信息化生态重构四个方面,剖析了人工智能时代职业教育变革的现实诉求,并进一步分析了当前职业教育外部环境及其自身发展的困境。人工智能背景下职业教育的变革体现出融合、创新、跨界、终身化的新特征。基于此,从课程、教学、学习、环境、教师发展、评价、教育管理及组织等方面,探究职业教育的变革路径及模式建构。最后探讨了职业教育模式变革还面临回归教育本质、规避技术弊端等挑战,并提出“适应—引领人工智能”的发展目标。
关键词:人工智能;职业教育变革;模式建构;智慧化
“人工智能的迅速发展将深刻改变人类社会生活、改变世界。特别是在移动互联网、超级计算等新理论、新技术及经济社会发展强烈需求的共同驱动下,人工智能发展呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征。”[1]人工智能作为新一轮产业变革的核心驱动力,为我国供给侧结构性改革下的“新常态”经济发展注入新动能,使人们的思维模式和生活方式发生了深刻变革。近年来,国家高度重视与社会经济发展联系最为密切的职业教育,积极推进职业教育信息化,运用人工智能改革教学方法和人才培养模式,构建新型智能职教体系,提升信息技术引领职业教育创新发展的能力。
一、人工智能背景下职业教育变革的现实诉求
人工智能对传统教育理念产生了革命性冲击,职业教育结构不断调整,劳动力素质与市场需求的矛盾、学习方式与自我价值实现的矛盾等促使职业教育向智慧化、智能化发展。目前,我国处于教育信息化2.0、工业4.0的新时期,全球范围内新一轮的科技革命和产业变革正在加速进行。“一带一路”“中国制造2025”人工智能等重大国家战略的提出,及以新技术、新产业为特征的新兴经济模式要求教育领域,尤其是职业教育培养行业、产业急需的技术技能型、智慧型人才,具备更高的创新创业能力和跨界整合能力,促进智慧化发展,助力经济转型升级。
(一)职业教育智慧化诉求:职业教育信息化发展的必然选择
“智慧教育是以物联网,大数据等信息技术为依托,创造智慧教学环境,转换教育方法,内容与手段,注重教育网络化,个性化和智能化的一种教育新模式。”[2]智慧教育作为“一种由学校、区域或国家提供的高学习体验、高内容适配性和高教学效率的教育行为(系统)”,被视为教育信息化发展的高端形态[3]。因此,职业教育的智慧化并非简单的数字化,强调信息技术推动职业教育教学模式和方法的变革,改变思维模式,创建价值等方面共享的学习共同体,培养创新型、智慧型人才。
职业教育智慧化是职业教育信息化发展的必然选择。目前,我国的职业教育信息化水平正在稳步提高,投入持续增加,各种智能信息技术应用于教育教学、实习实训、测量评价等领域,并逐步成熟,正在努力打造一个信息化、智慧化的现代职业教育生态系统。新时期我国很多地区及职业院校积极提升现有信息化系统的智慧化水平,积极创建智慧校园、智慧社区等,逐步实现了组织管理的智慧化、资源环境的智慧化和服务评价的智慧化。
(二)经济发展诉求:人工智能时代的新兴经济需要高技能智慧型人才
人工智能时代职业教育运用移动互联网、大数据等新兴技术,与经济及其他部门跨界融合,不断创造新产品、新业务,推动职业教育模式创新,形成了以互联网为基础设施、人工智能为实现手段的经济发展新常态。人工智能时代是以现代科学技术为支撑的新时代,各行各业的运作发展和对知识技术的掌握要求达到了更高层面,相应的教育需求也有所提升,市场环境渴求勇于创新、个性化的高技能智慧型人才。职业教育要应对行业上升发展的劳动力需求问题,基于人工智能应用,提高技能培养层级,以适应新的社会劳务需求。现代企业生产依托互联网科技,与智能化设备直接联接,通过数据分析和应用,促进科技成果转化为生产力。劳动密集型企业已不适应现代行业、产业发展,需升级为网络智能型,与此同时,职业院校的课程模式、专业设置、实习实训、师资结构等也做出相应的调整和革新,既促进了职业教育的智慧化、智能化,又推动了产业升级和工业变革。
(三)政策保障:国家从宏观层面保障人工智能时代的职业教育发展
2016年是我国人工智能元年,2017年我国颁布了《新一代人工智能发展规划》,提出了“将发展人工智能放在国家战略层面进行系统谋划和布局”,这预示着我国人工智能时代的全面到来,为我国职业教育的发展提供了良好的宏观政策环境。人工智能给职业教育带来了符合时代精神的新内容,积极融合信息技术,整合职业教育资源,提升公共服务水平,影响和改变了原有的教育生态。紧密依托信息共享平台,突破时空限制,让学习者自我选择,更加人性化和智能化。我国很多职业院校已经开启了智慧校园的行动计划,一些大中城市也在积极制定实施智慧城市的发展规划,在良好的政策保障中提升智慧化水平。
(四)信息化生态重构诉求:人工智能时代的职业教育变革是对职业教育信息化生态系统的重构
“依据《2006-2020年国家信息化发展战略》,我国正在有序推进数字教育向智慧教育的跃迁升级和创新发展。”[4]在新兴智能信息技术的催促下,技术变革带来了职业教育系统的颠覆性创新改革,打破现有的条条框框,改革传统教育模式,再造教育业务新流程。在职业教育领域创新应用物联网、大数据、人工智能等先进技术,提升各科各门教育教学业务,打造各级各类智能实训部门、培训机构,覆盖贯通中高职院校,整合系统内外现有资源,推进智慧教育生态有序发展,为各类用户提供最适合、最智能的职业教育资源和服务,完成对职业教育信息化生态系统的重构。
二、当前职业教育发展的现实困境
人工智能对各行各业的影响具有革命性和颠覆性,可能带来新的发展机遇,也可能带来不确定性的挑战,比如可能会改变就业结构、影响政府管理、威胁经济安全等,还可能会冲击法律与社会伦理,影响社会稳定乃至全球治理。当前,人工智能与“大众创业、万众创新”浪潮席卷而来,职业院校既是人工智能应用的战场,又是培养技术创新型人才的“梦工厂”[5]。人工智能时代的职业教育信息化发展迅速,影响是广而深的,对职业教育外部环境及其本身都造成了极大的冲击。
(一)职业教育外部环境发展困境
“据联合国教科文组织预测,到2020年,人工智能将替代20亿个工作岗位”[6],那些技术含量低、重复性强的技能将被智能机器、数码设备所替代,工业机器人也将大面积应用。智能设备替代行业劳动力,能够降低劳动成本,且具有高效、易操作等竞争优势。传统职业教育培养模式很难适应未来行业、产业的发展需求,人工智能冲击职业教育就业岗位,撼动其所依附的岗位基础,对职业教育的生存与定位产生了威胁。因此,根据智能时代职业教育的岗位特征与需求,提升职业人才的知识结构和专业技能,是新形势下职业教育的发展方向。
(二)职业教育自身发展困境
近年来,人工智能在职业教育领域内的应用和提高是目前职业教育的发展趋势。我国重视职业教育信息化、智能化发展,各级各类职业院校在信息化基础设施建设、校园信息化管理等方面都有了显著提升,但信息技术与职业教育的深度融合仍不够紧密,表现出信息化管理效率低、科学决策水平低等现象。人工智能背景下职业教育自身发展的困境表现在:
1.课程与教学困境
职业院校新课程改革提倡构建智慧课堂,制定个性化学习计划,注重课堂实施效果。但目前的实际课程教学仍是以教师为中心,强调知识的灌输,重视统一性和计划性,与教育改革提倡的个性化教学相去甚远。教学方法、教学理念更新慢,很难激发学生的内在学习动力,创新性思维弱,使得个性化教育的无法实现。近年来,中央、省、市、县四级教育平台逐步建立起来,课程与教学的层级设计逐步完善,但在实施的过程中,各级平台之间存在沟通不畅等问题,各级资源内容不系统,不衔接,导致无序叠加和资源的重复浪费,“精品课程”等项目丰富了课程资源,但质量不高。在线课程与教学以传统的科目、章节为单元,构建系统性的在线教育内容,为用户提供专业化的知识选择,但由于受时间条件等限制,大多数受教育者习惯于碎片化学习,连贯性和整体性差,缺乏对课程与教学体系的系统性学习。
2.认知困境
随着人工智能时代的到来,许多职业院校将“未来教室”“智慧课堂”定位为未来发展方向,进行了多种尝试和改革,如MOOC混合教学、翻转课堂、多屏教学等,但“管理者和施教者对智慧教育的理解多停留在‘智慧课堂=多媒体+传统教学的层面’,教学观念和思维依然固化,并没有因为新技术的参与而得到实质改变”[7],缺乏对多媒体网络架构和智能学习平台的深层认识,更缺乏对管理评价和互动交流等模块的理解与掌握,虽投入大量人力财力采购了数量巨大、设备精良的多媒体设备和智能服务设备,但没有充分有效使用,大大限制了智慧教育的发展潜力。
3.用户困境
传统教学以群体教育为基本单元,教师和学习者作为学习共同体,在管理、学习的互动过程中形成强大的群体约束力,促进双方共同进步。在信息化教育时代,学习者自由掌握学习时间和进度,遇到问题可能无法及时解决并获得反馈,无法进行面对面交流,因此,基于人工智能网络化学习平台,学习者需要高自控力、高学习能力才能适应这种全新的学习方式。
4.评价困境
传统的评价方式多依靠经验和观察,智慧型评价则是基于学习过程的一种发展性评价,以采集到的学习数据为客观基础。在人工智能、数字信息化环境下教育效果的评价实际要受到很多因素的影响和局限,在信息技术与职业教育融合的过程之中,许多智能技术应用于教育教学实践,难以进行定性定量的智慧评价,如互动交流及深层次的学习评价等。
三、人工智能背景下职业教育变革的新特征
人工智能带来了思维模式的创新,改变了人们认识问题、思考和解决问题的方式,越来越多地依赖人与智能网络的协同创新。人工智能背景下的职业教育变革围绕经济社会发展大局,“主动服务国家重大发展战略,加大虚拟现实、云计算等新技术应用,体现校企合作、知行合一等职教特色,以应用促融合、以融合促创新、以创新促发展。”[8]人工智能背景下职业教育的变革必将加速推进职业教育的现代化、智能化进程,表现出了融合、创新、跨界和终身化的新特征。
(一)融合
人工智能技术科学应用于当前职业教育,在最短的时间内整合、重组大量的知识信息,形成科学的技术技能知识体系,为职业教育资源、企业资源、产业资源、社会资源等一切有可能联结的资源融合提供了可能。为促进职业教育的智慧化发展,在现有的合作模式、集团模式、产教融合模式等实体协作发展的基础上,建立智能互动的智慧教育供给平台、常态化智慧课堂和大数据化智慧教育生态系统,为我国新兴经济发展提供高技能、智慧型人才支撑。
(二)创新
信息化时代下“变”为创新立足之要点。创新时代最需要提升的就是创造智慧。“由知识的理解记忆,转向知识的迁移、应用并最终指向创造发明”[9],以提高学习者的学习能力和应用能力,提升其创新思维和智慧思维,不断开拓人类社会发展的高度和宽度。智能化、信息化的时代是创新不断的时代,是原有知识不断被更新、技术不断被升级的时代。人工智能促使社会化协同大规模发展,促进职业教育体系核心要素的重组与重构,创新生产关系,呈现出新的协作架构,开创了新的教育供给方式,增加了教育的选择性,推动了教育的民主化。学习者能够按照自己的价值观、兴趣与爱好等选择适合自己个性发展的学习方式和学习内容,促进学习者个性化、多样化发展,最终实现教育公平。
(三)跨界
智能科学与职业教育连接起来,搭建起两者沟通的桥梁,跨越了人工智能虚拟教育和线下实体教育的界限,实现了两者之间的融合。教育供给由竞争资源转变为协同合作,直线型的中心组织管理转向去中心化、泛化管理。通过大数据智能技术平台、远程教育平台等对职业教育资源进行整合共享,跨越教育边界,与市场、行业、企业以及职业教育培训机构对接,提供更加便捷的智慧化服务。
(四)终身化
人工智能时代职业教育的变革坚持“以人为本”的教育理念,满足学习者在任意时间、任意地点、以任意方式、任意步调终身学习的需求[10]。打破了地域和时间的限制,体现了教育的泛在化、个性化和终身化,与终身教育理念的发展目标不谋而合。人工智能时代社会经济发展加快,人们追求高层次自我价值的实现,充分体现出终身学习的必要性和紧迫性。目前,我国正在积极创建泛在学习环境,致力于构建终身化学习型社会,努力创造有利条件向全民提供终身教育与学习的机会。
四、人工智能背景下职业教育发展的模式建构
人工智能背景下职业教育的变革预示着全新思维意识形态、社会发展形态的变革,重塑职业教育可持续发展的新思维,重构信息时代职业教育的价值链和生态系统。智能化技术科学将现代职业教育内部各要素,以及内部要素与外部环境之间,通过虚拟技术和智能化手段互联贯通,突破传统教育价值的链状模式,使职业教育由传统模式走向“人工智能+职业教育”模式的建构。人工智能对职业教育课程、教学、评价、管理、教师发展等方面产生系统性影响,为职业教育提高教育质量和提升服务水平提供了技术支持和现实路径,解决不能兼顾职业教育规模和质量的矛盾问题。下面将从课程、教学、学习、环境、教师发展、评价、教育管理及组织等方面来探究职业教育的变革路径及模式建构。
(一)人工智能背景下职业教育的课程模式
人工智能时代的信息知识、科学技术正在以前所未有的速度增长、更新和迭代,呈现出了碎片化、多元化、创新性、社会性的特征。人工智能背景下职业教育的课程模式是为学习者提供按需可随时选择的知识储备智能模式,解决了传统职业院校课程教学的滞后性,呈现的是现代职业教育的前沿信息和内容。课程革命愈演愈烈,灵活多样的微课、慕课等形式层出不穷,在线课程将成为常态,信息传播媒介、知识获取方式等都发生了巨大改变,课程内容和结构的表现形态、呈现方式、实施及评价等也都进行了相应变革。智能化信息科学技术为课程的设计、架构、实施提供了快捷和便利,为学习者的个性化、终身化选择提供了多种渠道。人工智能背景下职业教育的课程模式的建构表现为:首先,线上线下融合的大规模开放课程融入现代职业教育,课程的表现形态和实施途径呈现出智能化、数字化、立体化的特征,成为学校常态课程的有机组成部分,为学习者提供了更多的可选择机会,使实施个性化课程成为可能。现代职业教育的课程内容强调学术性与生活性相互融合与转化,融入社会资源,立足于我国社会经济的新常态和学习者的全面发展,实现社会化协同发展,共赢共创;其次,课程实施的空间得以拓展,跨越了社会组织边界、职业院校边界,将从班级、年级、全校扩展到网络社区以及更大的空间。课程的整体结构从分散走向整合,以技术为媒介,形成跨学科、多学科整合的课程;最后,课程内容的组织、课程的实施逐步模块化、碎片化、移动化与泛在化,社会化分工更加精细,教师也将承担教学设计、技术开发、在线辅导等不同的角色。
(二)人工智能背景下职业教育的教学模式
人工智能时代将信息技术有效地融合于职业教育各学科的教学过程,从知识的传递转变为认知的建构,从注重讲授和内容,转变成重视学习过程[11],构建“以教师为主导,以学生为主体”的以数字化、智能化为特征的智慧教学模式,重视学生的主体地位,引导学生“自主、探究、合作”。人工智能背景下职业教育的教学模式的建构表现为:首先,人们的学习方法、认知方式和思维模式已经发生了巨大的转变。信息化教学使得信息技术已成为学习者认知的必要工具,认知方式也由“从技术中学”转型为“用技术学”。其次,信息化教学的重点从“面向内容设计”转变到“面向学习过程设计”,更加重视学习者发现问题、分析和解决问题能力的培养,关注学习者的学习过程,以及其获得学习活动的体验。同时,信息化教学要将课堂内的学习知识和课堂外的实践活动联结互动,按照学习者的个性化需求和认知方式自主选择学习内容。第三,智慧教学将成为课堂教学的新重点。日常教学工作形态不再是点线面的连接,而是呈现为智能化、立体化的教学空间,智慧课堂将会促进学习者的深度学习、交互学习和融合学习,智能备课、批阅以及个性化指导等也将成为教育者新的教学工作形式。从机械评价学习结果转变成适应性评价学习结果。第四,在线教学、整合技术的学科教学法将成为新的教学形态,促进教育均衡发展,实现跨学校、跨区域的流转。移动学习、远程协作等信息化教学模式,能够实现教师的“教”与学生的“学”的全面实时互动,最大限度地调动学习者的主观能动性,提升教学质量与人才培养质量。
(三)人工智能背景下职业教育的学习模式
智能系统和互联网络为学习者提供了丰富多元的学习资源和环境,推进了教育教学活动与学习环境的融合发展,人工智能背景下职业教育的学习模式也逐步建立起来,具体表现为:首先,智能时代的互联网络全面覆盖每一个人、每一个角落,活动空间由课堂内拓展到课堂外,学习与非正式学习正在互相补充、互相与融合,导致学习者的学习行为变化、学习方式的革新。其次,基于互联网出现了一批创新的学习方式,借助情景感知技术及智慧信息技术,进行真实过程体验的情境学习,促进学习者知识迁移运用的情境化和社会化。第三,借助互联网云技术和各种应用工具,学习者可根据自身学习需求,选择最优学习方式,也可利用数据分析技术,追踪记录学习路径和学习交互过程,随时随地获取个性化教学服务和量身定制的学习资源,拓宽了智慧教育视野。第四,各职业院校开始拓展校园智慧学习的时间和空间,以实现虚拟和现实相互结合的智慧校园育人环境。推进网络学习空间建设,加强教与学全过程的数据采集和分析,“引导各地各职业院校开发基于工作过程的虚拟仿真实训资源和个性化自主学习系统”[12],强化优质资源在学习环境中的实际应用。
(四)人工智能背景下职业教育的环境模式
智慧教育环境是以大数据、多媒体、云计算等智能信息技术为基础而构建的虚实融合、智能适应的均衡化生态系统。信息技术与职业教育的深度融合,为师生的全面发展提供了智慧化的成长环境,如智慧云平台、智慧校园。人工智能背景下职业教育的环境模式的建构表现为:首先,智慧教育环境将信息技术与职业教育服务结合、面对面教学和在线学习结合,形成数字化的、虚实结合的职业教育智能服务新模式。其次,智慧教育环境将促进各种智能化、数字化信息技术融入职业院校的各个业务范围和业务领域,与系统内的其他业务横向互联、纵向贯通,且信息能够适时生成和采集,全过程实现数字化与互联化。第三,智慧教育环境能够感知学习者所处的学习情境,理解学习者的行为与意图,满足学习者的个性化需求,提供多元化的适应服务和智能感知的信息服务。互联网应用基于智能数据分析,实现智能调节与自动监控,为学习者提供定制式的学习服务和个性化的学习环境。未来教室必将变成“虚拟+现实”的智慧课堂,在网络空间中参与线上课程、线下活动,实现线上线下互动交流。同时,智慧校园的创建和管理,能够对每个班级、学区进行动态管理,构建出一个以问题、任务为线索,学生实现自主学习的知识体系和促进师生互动、生生互动的智慧管理平台。到2020年,“90%以上的职业院校建成不低于《职业院校数字校园建设规范》要求的数字校园,各地普遍建立推进职业教育信息化持续健康发展的政策机制”[13],以学习者为中心的自主、泛在学习普遍开展,精准的智能服务能够满足职业教育的终身化定制。
(五)人工智能背景下职业教育的教师发展模式
人工智能背景下职业教育的变革对教师的专业发展、素质能力提出了新要求,改变了教师的能力结构和工作状态。教育信息化大背景下,互联网技术、多媒体手段的产生、智能化设备的使用极大提高了教师的专业发展和能力素养,以适应新课程改革与教育信息化的要求。人工智能背景下职业教育的教师发展模式的建构表现为:首先,新时代教师专业发展的内在要求和外在环境都要求教师能够认识、了解和应用互联网新技术工具,促使教师专业发展能力和素养的提升和丰富。其次,教师的专业发展要面向实际、情境化、网络化的教学问题,教师需要在多变的教育情境中综合运用核心教学技能,将信息技术知识、学科内容知识、教学法知识很好地融合并迁移运用。新时代的教师要学会掌握使用智能化设备和数字化网络资源,积极加强与其他专家、教师的合作,或远程工作,形成基于智慧教育技术的多元化的学习共同体。教师的工作状态由个体的单独工作转变为群体的共同协作,大大提升了教师的工作效率。第三,信息化背景下教师的教学理念要发生转变,由促进学生“接受学习”转变为“主动建构”,由“被动适应”转变为“主动参与”,越来越强调以学生为中心的过程体验,从了解信息技术转变为掌握智慧教育技术,保持学科知识,教学方法,核心技术的动态平衡,促进学生智慧学习的发生。第四,信息化教师要学会使用智能化教育技术,积极开发数字化学习资源,创设丰富多元的教学活动,鼓励学生掌握智能信息工具,学会探究和解决问题,发展提升学生的创新思维能力和信息化学习能力。教师的信息化教学能力和素养全面提升,信息技术应用能力实现常态化。
(六)人工智能背景下职业教育的评价模式
现代教育价值趋于多元,以互联网为基础的智能化信息技术使教育评价在评价依据、评价内容、评价主体等多个方面实现了全面转变。人工智能背景下职业教育的评价模式的建构表现为:首先,互联网信息技术应用于学习过程使得伴随式评价成为可能,更加关注学习者的个体差异和特点。强调过程评价和多元共同评价,更加客观全面,重视评价过程的诊断与改进功能,以促进学习者的个性化发展。其次,互联网、大数据、智能云技术的出现使得评价的技术和手段多样化、智能化,节省人力物力财力,提高了评价的科学性、针对性。第三,以大数据为基础的适应性评价因人而异,可获得及时反馈,可真实地测评学习者的认知结构、能力倾向和个性特征等,从知识领域扩展到技能领域、情感、态度与价值观,构建以学习者核心素养为导向的教育测量与评价体系,促进学习者发展。
(七)人工智能背景下职业教育的管理模式
智能化信息技术、云计算技术、大数据技术等能够促进大规模社会化协同,拓展教育资源与服务的共享性,提高教育管理、决策与评价的智慧性,因此,基于互联网的教育管理必将逐步走向“智慧管理”模式。人工智能背景下职业教育的管理模式的建构表现为:首先,互联网将家庭、学校、社区等紧密、方便地联系在一起,拓宽了家长和社会机构参与学校管理的渠道,各利益相关者可共同参与现代职业院校的学校管理,协作育人。其次,新时代的职业院校管理模式通过可视化界面进行智能化管理,业务数据几乎全部数字化,能有效降低信息管理系统的技术门槛,使管理工作更加轻松、高效。通过深度的数据挖掘与分析,能够实现个性化、精准资源信息的智能推荐和服务,为管理人员和决策者提供及时、全面、精准的数据支持,以提高决策的科学性。第三,通过互联网信息技术可以实现全方位、随时的远程监督与指导,从督导评估转变为实时评估,可以实现大规模的实时沟通与协作,促进社会化分工,促进职业院校内部重构管理业务流程,使管理智能化、网络化、专业化。
(八)人工智能背景下职业教育的组织模式
人工智能时代信息科学技术的蓬勃发展冲击着学校内部的组织结构向智能化、网络化的方向发展,各职业院校需要合理调整内部组织结构和资源分配,通过互联网加快信息流动等方式,提高各职业院校组织管理的效率和活力。人工智能背景下职业教育的组织模式的建构表现为:首先,当今时代人工智能的产生不可能替代学校教育,但可以改变学校教育的基本业务流程。人工智能推动了学校组织结构向网络化方向发展,教学与课程是提供信息数据的重要平台,学校组织则构成了教育大数据生态系统。其次,“互联网+职业教育”的跨界融合将打破学校的围墙的阻隔,互联网将学校组织与企业、科研院所等社会机构紧密联系起来,提供优质教育资源供给,共同承担知识的传授、传播、转化等功能,促进学校组织体系核心要素的重构。第三,建设“智慧校园”,实现线上线下融合的智慧校园育人环境,实施一体化校园网络认证,推动智能化教育资源共建共享,实现职业教育信息化建设的均衡发展。
五、人工智能背景下职业教育的模式变革面临的挑战及发展目标
人工智能将推进大数据、云技术等智能信息技术深层次融入职业教育课程与教学、组织与管理、评价与反馈等领域,形成社会化多元供给,为学习者提供多样化的参与方式、自主选择的学习形式和及时获得反馈的评价途径,有利于实现职业教育的共建、共享、共治。但其全面实现,还面临着诸多挑战。
(一)挑战
首先,职业教育的新模式建构需要充足的资金支持。各职业院校积极建构智慧校园,努力实现智慧化产学研环境,打造一体化智慧城市网络等核心技术的开发,都需要资金的根本保障。政府要给予资金政策保障并加强监管,资金管理部门要合理规划,合理利用,专款专用,落到实处。其次,职业教育的新模式建构的成果表现离不开学习者对技术的理解、掌握和应用。在实际实施过程中,教育工作者既要利用信息技术优势变革职业教育,也要避免技术中心主义倾向,“避免一味追赶技术新潮而不顾学生身心健康等,技术本身是一个祸福相依的辩证法。”[14]第三,“目前的教育实践中,仍未能充分实现人机合理分工和双边优势互补。人工智能终端系统擅长逻辑性、单调重复的工作,而人类则更适合情感性、创造性和社会性的工作。”[15]现阶段,信息化技术水平还有待提高,智能机器不能完全胜任知识传播、数据处理等工作,有待于进一步开发和完善,绝对依赖互联网络和设备,还存在一定的风险。
(二)发展目标
人工智能时代职业教育变革重新架构了职业教育发展模式,完成了对资源的重新整合配置,改变了人的思维方式、学习方式和生活方式。人工智能时代下没有职业教育模式的改革,就不可能建构真正的现代化职业教育。人工智能背景下职业教育的发展目标可以概括为个三方面:
1.“智慧脑”与“智能脑”融通
随着第四次产业革命的到来,信息技术爆发式发展,造就了以电脑、互联网为基础的智能脑。职业教育智慧化发展的一个目标就是如何让学习者发挥人脑“智慧脑”与机器设备“智能脑”的“双脑”共同协作[16]。人工智能时代职业教育与信息技术的深度融合,就是要通过“智慧脑”和“智能脑”的协同作用,发挥互补优势,进行融通式学习,而不是简单地人脑与电脑的技术对接。
2.“现实世界”与“虚拟世界”结合
在人工智能时代,网络虚拟技术的发展使人类拥有了真实与虚拟两个世界,虚拟信息技术的兴起在一定程度上会影响职业教育的实体教育,实体教育的发展也需要虚拟技术的支撑。但在具体的学习实践中,还会存在利用这两个世界时顾此失彼、难以平衡的问题。目前,虚拟化教育技术在职业教育领域不断应用与推广,职业教育的发展模式不断优化,使得职业院校线上线下的边界逐渐消融,“现实世界”与“虚拟世界”更好地结合。人工智能时代职业教育的本质没有发生根本改变,学习者要学会利用这两个世界虚实融合、高度互动,充分发挥出自身的优势,更好地学习与生活。
3.职业教育“适应人工智能”发展为“引领人工智能”
人工智能为职业教育带来了强大的技术支持,为职业教育带来了便利。初始阶段的职业教育基本知识和技能被数字化和智能化,通过人工智能相关课程,云教育模式,个性化学习计划等,适应并应用人工智能,以提高职业教育的效率和质量。职业教育重在技术创新,对于行业技术发展具有一定的引领性作用。未来人工智能将成为职业院校快速发展和转型的技术支撑。“如某些职业院校基于自身优势专业与相关行业的智能自动化企业合作,实现以职业教育发展引领人工智能。”[17]目前,人工智能处于适应性大发展阶段,随着信息化技术的提高和智能化设备的普及,人工智能时代必将由专用人工智能时代步入通用人工智能时代。在通用人工智能时代,人工智能与职业教育深度融合高效协作,职业教育完全适应且完美应用于人工智能,进一步引领人工智能发展,由“人工智能+职业教育”发展为“职业教育+人工智能”的时代。
人工智能教育学习范文4
关键词:人工智能;选修课;专题讨论
中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0053-02
一、引言
《人工智能》是一门跨学科的课程,它的内涵十分丰富,包含了符号学、数理逻辑、神经网络、遗传算法、知识表示和推理、模式识别、机器学习等方面的知识,并且内容抽象,使得一般本科生望而生畏。目前在大多数院校里尤其是二本院校,《人工智能》只是作为一门选修课程。既然是作为选修课程,我们可以不拘泥于传统的教学方式,采取灵活多样的教学形式,培养学生研究这个领域的兴趣,使得学生既能掌握人工智能领域的基础理论,又能了解目前人工智能的前沿课题,扩大知识面,并为今后的研究打好基础。
二、改革教学方法
在传统的教学模式里,教师往往就一本教材从头到尾讲授给学生,教师讲什么,学生就听什么。但是人工智能涉及太多的数理逻辑推理知识,内容抽象,讲解起来不免有点枯燥无味,学生的兴趣就会随着讲课的进程逐渐变得淡薄。另一个问题是在传统的教学模式下,学生接触不到该研究领域的前沿问题。事实上,随着科技的进步,人工智能技术也在不断发展,再加上人工智能本身的特点,即它是一门交叉学科,涉及计算机科学、信息科学、控制科学、认知学、生物学、哲学等等领域。因此当学生了解了当前国内外学者所研究的前沿课题,这样不仅能克服“枯燥无味”的问题,而且会拓宽他们的知识面,从而他们可以将自己所学专业作为人工智能的潜在应用或研究领域。基于以上分析,考虑到人工智能是适合任何专业学生学习的一门选修课,我们设立分专题讲授模式,这些专题包括:人工智能与类人思维,人工智能与机器进化,人工智能与知识表示,人工智能与决策规划等等。下面分别叙述之。
1.人工智能与类人思维。什么是人工智能?Nilsson指出:“人工智能是关于人造物的智能行为,而智能行为包括知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中行为。人工智能的一个长期目标是发明出可以像人类一样或更好地完成以上行为的机器……”那么为了这个长远目标,我们应该深入地探讨人类大脑是如何思维的,或者说是如何思考问题的,人类是如何感知、理解以及应付外界庞杂的世界。只有深刻理解了人脑功能原理以后,人工智能才能“贡献出”相应的类人思维模型。这相当于空气动力学,人类飞行器只是根据空气动力学的原理构造的,它并不要求人类制造像鸟儿一般的飞行工具。因此在这部分教学过程中,可以先提出“大脑是如何思维的”问题,让学生自己动脑思考,相互探讨:人脑的结构是什么?人类思考问题分层次吗?什么是智力?智力的本质是什么?……课后,学生可以带着这些问题查阅资料文献,分组讨论,甚至可以写一些文章来阐述自己对思维的理解。这样既充分调动了学生学习的积极性,又培养他们的兴趣。然后,我们在课堂上进行具体讲解,讲解内容自然而然地引入了人工智能的定义,人工智能历史知识,图灵测试方法以及认知模型方法,接着再介绍目前国内外类人思维模型的研究现状。这样的教授过程,一开始就使得学生不排斥这门课,在了解人工智能基础知识外也接触到认识论方面的知识,培养了学生查阅文献和撰写科技论文的能力。
2.人工智能与机器进化。这部分专题主要给学生讲解遗传算法方面的知识,比如遗传算法的产生与发展,遗传算法的基本操作,遗传算法的应用情况。并且在教学过程中结合实例来讲述。实例可以从最基本的简单函数优化到复杂的旅行商问题。学生可以自己设计函数优化的解决方案,指出初始种群大小、进化代数、交叉率等因素对求解结果的影响,并要求学生自己编写程序来分析和理解这些问题。这些实验和设计极大地提高了学生的动手能力。
3.人工智能与知识表示。知识表示可看成是一组描述事物的约定,在人工智能里,它研究怎样把“人类知识”表示成机器能处理的数据结构。经典人工智能的主要表示方法有:一阶谓词逻辑表示方法,这是最基本的表示方法,具有严谨的公理体系;产生式规则表示方法,这是使用最广泛的表示方法;语义网络、框架、脚本表示方法,这是结构化的表示方法,等等。但是学生在学习这部分的知识时,对于逻辑推理觉得非常枯燥无味。我们的想法是在介绍这部分的知识时,不仅透彻阐述各种表示方法的精神实质,而且建议学生阅读Sowa所编著的《知识表示》一书,该书提供了知识表示方面广泛的知识,是这一领域的公认权威著作。Sowa在介绍新思想的同时捕捉到这一领域的最新成就,并且将逻辑学、哲学、语言学和计算机科学结合到知识表示,并将其转换为可计算形式。该书中还包含了大量的哲学和语言学的知识,阅读该书可以使得学生知识面得以拓宽,加上该书目前没有翻译版本,鼓励学生阅读英文原著,对学生各方面能力的提高都有所帮助。
4.人工智能与决策规划。在决策规划中,着重介绍增强学习、偏好理论等基础知识,由于我们在这个方面上做了许多工作,因此在讲解时联系自己的研究进行一些专题探讨,例如双马尔科夫过程决策模型,协同算法,超滤偏好模型,朴素描述逻辑在中医理论上的应用等等,并欢迎学生和我们共同研究这些专题,这样做无疑会增加师生之间的学术交流,促进学生的研究兴趣,形成良好学术氛围。
5.丰富多样的教学形式。除了以上的专题外,还可以开设其他的人工智能专题。事实上可以针对不同专业的学生确定专题的内容和形式。例如对于工程类的学生,可以着重讲述神经网络,进化计算等方面的内容,并且借助于Matlab提供的相关工具箱进行实验设计。因为大多数工程类的本科生都学习过Matlab语言,该语言在科学研究和工程实践中应用广泛,在教学过程中也要充分发挥这些优点。如是文科类的学生,教学方面可以着重讲述人工智能的符号学,哲学等方面的知识,这让文科学生从另一个角度去理解人工智能。课堂上,充分利用多媒体教学,采取多样的教学手段,激发学生的兴趣和好奇心。还可以播放国际机器人大赛等录像片段,增强课堂的教学效果。
三、结束语
总之,将人工智能分专题来讲授,让学生立刻能接触到当前人工智能的前沿研究问题,并且领会其中的实质。再加以多元化的教学手段,使得学生好学,乐学,更好地实现教学目标,提高教学水平。
参考文献:
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人工智能教育学习范文5
摘 要:多媒体教学手段的引入,极大地增加了课堂的信息量,丰富了课堂教学的表现形式,但是同样也暴露了教材信息量不足、多媒体教学素材匮乏等问题。本文结合作者的教学实践介绍了在备课过程中利用Internet搜索引擎拓展多媒体教学内容、丰富多媒体课件素材的方法。经过32学时的“人工智能”本科生课程实践,验证了该方法的可行性和有效性。
关键词:搜索引擎;多媒体教学;备课
中图分类号:G434
文献标识码:B
图文声像并茂、形象生动直观是多媒体教学最基本的特点。多媒体可以在较短时间内提供较传统教学模式更多的信息,提高教学效率,这是多媒体教学最突出的优点。此外,多媒体教学能够充分发挥计算机网络的辅助教学功能,学生可以从网络上查阅教师的电子邮件和教辅资料,最大限度地节约教育资源,把教师从传统的教学模式中解放出来,从而有更多的时间和精力应用到科研、教研等创造性工作中去。但是在多媒体教学备课中也暴露出一些新的问题,比如信息来自哪里?多媒体课件的素材来自哪里?
Internet是一个巨大的信息资源宝库,充分利用Internet资源可以对多媒体教学的信息和素材形成有益的补充。但是Internet信息过载和资源迷向问题又使我们面对浩如烟海的信息资源无所适从。Internet搜索引擎的诞生为我们提供了信息获取的强有力工具,只需要输入关键词或关键词的组合进行搜索即可,高级搜索技巧也可以通过阅读网站上的帮助信息来很快掌握。
下面从四个方面介绍多媒体教学在备课过程中如何利用Internet搜索引擎拓展教学内容、丰富课件素材。
1 利用Internet搜索引擎对教学内容追根溯源
2005年全国高等学校教学督导工作研讨会上,哈尔滨工程大学总督学杨曜根教授在报告《让新的教学理念进课堂》中指出,目前在课堂教学内容上往往是重“结论”、轻“过程”,只是注重传授前人已解决的定理、概念、知识的现成结论,不注重揭示前人对这些知识的艰辛探索过程。其实,这不单纯是理念问题,往往不是教师不想讲过程,而是不会讲,这都受着教材内容和教师知识面的制约。
正如杨教授所言,“每门学科的发展过程,每门学科中新观点、新原理的建立,科学技术的发现、发明和发展,无不是前人向传统、敢于向权威挑战、大胆想象、不断创新的结果,充满了前人大胆求异、创新的事例,展示这些在学生面前,正可以大大启发学生的好奇心、兴趣,培养学生逆向思维,引导学生不断发问‘为什么’,培养学生的求索精神”。但这些过程事例很少编入现行教材中,传统的教学手段课堂信息量有限,作为教师当年也没有在课堂上听过这些过程事例,事实上这是一个盲区,需要另辟蹊径来扫除这个盲区,而Internet搜索引擎则是“扫盲”的有力工具之一。
举例来说明这个问题。人工智能的教材中对人工智能本身的发展历程介绍的较多,但是逻辑演算作为人工智能课程的重要内容,逻辑学本身的来龙去脉在教材中却鲜有提及。备课时,当然可以跳过逻辑学的历史,也可以去图书馆查阅逻辑学专业书籍,但是利用Internet搜索引擎不失为一种便捷的方式。我们只需要在Google等搜索引擎中输入“逻辑学”、“起源”、“发展”、“分支”等关键词的简单组合,就可以很容易地找到“逻辑学传统上可分为古希腊的逻辑学、中国的名辩、古印度的因明学三个分支”、“现代逻辑学已从单一学科逐步发展成为理论严密、分支众多、应用广泛的学科群”等,再顺藤摸瓜,搜索“古希腊 逻辑”、“名辩 逻辑”、“因明学 逻辑”、“现代逻辑学 分支”等关键词,便可向前把2000多年前印度的正理派、中国的墨子、古希腊的亚里士多德都追溯出来,向后把量子逻辑、控制论逻辑、概率逻辑、价值逻辑、法律逻辑、科学逻辑等信手拈来,经过进一步加工提炼,融入到课堂教学中,对拓展学生知识面、激发学生的探究欲望能起到良好的作用。
2 利用Internet搜索引擎为课堂讲解旁征博引
在课堂上旁征博引,能够丰富教学内容,提升知识的吸引力,增强教师的表现力,激发学生学习兴趣,同时,对同一个问题换个角度、换个说法来阐述,也易于学生理解和掌握,提高课堂教学实效。但是旁征博引对任课教师的知识面要求非常高,尤其对于青年教师,因此在备课时有针对性地利用Internet搜索引擎拓展自己的知识面是非常必要的。
还是举例来说明这个问题。Agent是人工智能领域研究的热点问题,Stanford著名人工智能学者Hayes-Roth讲过“Agent是人工智能最初的目标,也是人工智能最终的目标”,而我校现行人工智能课程教学大纲中并不包含这部分内容,为了引领学生走到学科前沿,我准备了2个课时补充讲授Agent。但目前国内的人工智能教材中,仅有蔡自兴教授的《人工智能及其应用》一书将Agent作为一章来讲解。Agent理论部分的几个概念非常抽象,且学术界观点不一,如果仅将一家之言介绍给学生,不但学生难于理解,而且容易片面认识问题,因此广泛引用和介绍学术界的观点是非常必要的。在准备这部分内容时,Internet搜索引擎发挥了重要作用。用“agent definition”等关键词在Google中搜索,并根据搜索结果不断追溯和拓展,就可以查到Agent一词的拉丁语起源――agere。Agent作为人工智能术语首见于Minsky的《Society of Mind》一书,以及Agent在美国传统词典中的定义,Jiming Liu & Jianbing Wu、Hayes-Roth、Smith, Cypher & Spohre、Wooldridge & Jennings、Shoham、Russel & Norvig、IBM等学者和公司从自主、智能、软硬件、心智、实体等各个角度和立场给出的定义和讨论,将这些内容融合提炼之后呈现给学生,无疑会加深学生对抽象概念的理解,同时对教师本人的知识面也是一个丰富和扩展的过程。
3 利用Internet搜索引擎对教学用例举一反三
多媒体教学用例必须遵循针对性、典型性、启发性、科学性、思想性、简洁性、趣味性和生动形象性等原则,才能达到较好的授课效果,提高教学质量,但是备课时要准备如此恰当的例子却非常困难。利用Internet搜索引擎可以开阔备课思路,对教学用例举一反三。
例如,人工智能中著名的“猴子与香蕉”问题在蔡自兴先生的《人工智能及其应用》教材中仅举此例用于讲解状态空间问题表示法。利用Internet搜索引擎还可以找到该问题在讲解问题归约、谓词逻辑、产生式系统等知识表示方法时的举例及动画演示过程,将这些举例贯通起来在知识表示总结时使用,并借用网上制作好的动画演示,课堂效果很好,且备课效率很高。
4 利用Internet搜索引擎对课件素材锦上添花
多媒体课件是多媒体课堂教学的关键,是影响多媒体课堂教学效果的重要因素。课件过于简单和粗糙,或者过于花哨,过多过滥地使用多媒体效果,会分散学生注意力,不利于学生课堂学习,致使教学效果降低。因此简洁明了、形象生动的多媒体素材必不可少。利用Internet搜索引擎的图片、音乐等搜索功能可以获得很多极富表现力的音像资料来阐释或演示抽象的概念和原理。
在人工智能课上讲解语义网络时用到这样一个例子:用语义网络法描述歌曲《军港之夜》中“军港的夜啊静悄悄,海浪把战舰轻轻地摇”这一句的意境。准备这个例子的时候,除了准备解题过程,我还搜索了一首《军港之夜》乐曲、一张军港夜幕降临时的照片和演唱者苏晓明的照片,加工处理后做到多媒体课件中,并做到不喧宾夺主。在课堂教学中讲这个例子时,发现学生随着轻柔的音乐、美丽的画卷一起随着老师分析着问题,都聚精会神的。
在讲解启发式搜索算法时,我从网上搜到了孔子的名句“人无远虑,必有近忧”,唐代诗人卢纶的《送吉中孚校书归楚州旧山》,其中有四句“林昏天未曙,但向云边去,暗入无路山,心知有花处”,同时还下载了学校的平面图,用“人无远虑,必有近忧”引出启发式搜索利用启发式信息的思想,利用卢纶的诗来阐释启发式搜索的意境,再结合学校的平面图提问学生去附近的超市(在图上均有标注)购物时如何规划路径。就在这样一种轻松甚至诗情画意的氛围中,学生便深刻领会了启发式搜索的思想内涵。
此外,利用丰富的多媒体素材还可以对学生进行科学素养的熏陶。例如,在准备人工智能发展史这一课内容时,我们从网上搜到了Turing、McCarthy、Minsky、Shannoon、Simon、Newell、Feigenbaum、Hopfield、Brooks等在人工智能发展史上举足轻重的学者的照片,照片中透出的大家风范、学者目光中流露的执著精神、表情中蕴含的严谨深邃、笑容中深藏的儒雅乐观……无不感染着学生。
5 结论
在开展多媒体教学实践中,利用Internet搜索引擎辅是第一步,对信息的加工处理、凝练升华是备课时一项更艰巨的任务,这个问题已有很多文献探讨过,本文不再赘述。
参考文献
[1] 张红霞.多媒体教学的实践与探讨[J].吉林省教育学院学报,2006,22(6):70-71.
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[6] 杨兰生.以多媒体为教学平台的课堂教学的思考[J].大连民族学院学报,2006,(5):78-80.
人工智能教育学习范文6
关键词:计算机辅助教学;智能计算机辅助教学;CAI系统
随着科学技术的发展,计算机在教学过程中占有了一席之地。计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction――CAI)就是利用计算机辅助教师进行教学活动,通过学生与计算机间的交互从而达到教学目的。计算机辅助教学大致有两种方式:一种是将教师在课堂上用语言和板书的形式难以表述清晰的重点、难点以课件的方式呈现给学生,这种课件一般是以课堂演示的方式使用;另一种是以电子教案的形式出现。电子教案中不仅包括学习内容及重点、难点的演示,还包括一些习题及习题的分析与解答等内容。
因为受到支撑学科及计算机水平的限制,CAI软件的实现水平远远落后于CAI理论的发展。目前占主导地位的仍是基于行为主义学习理论的CAI软件系统。众所周知,这种软件通常都是基于框面,采用小步骤的分支式程序设计,学生在使用这种软件时则是被动地接受知识。现在,我国CAI软件的总体制作水平不高,软件的智能性和通用性不强,使得CAI软件的局限性比较大,有的仅仅是课堂教学的改版,教学内容、教学方法一成不变,无法根据学生的具体情况向他们提供合适的学习资料,进行恰当的个性化教学,从而达到实现学生全面发展的目标。而且软件如果需要增加新的结构相似的教学内容时,开发人员还需重新编程,这样既给开发者增加了许多重复性劳动,又给学习者造成了诸多不便。
目前使用的CAI软件存在着以下一些缺点:(1)网络支持不足:现在的大多数CAI软件是以光盘形式存在,在单机环境下运行。虽然大多具有网络支持,但是大多的网络支持都是针对这一版本的软件进行的系统修补,而很少针对教学内容进行更新维护,这样的软件生命周期不会很长。(2)教师的参与度不足:现在的大多数CAI软件在制作时就没有考虑到教师的参与,这些软件的学习和使用都是学生自主进行。通过这些软件,教师没有办法了解学生的学习情况,学生在碰到问题时也没有办法向教师求助,师生之间不能进行交流。这样的软件无法实现个别化教学。(3)监督机制不完善:现在的CAI软件之所以仅仅被视作一种教学辅助工具,而不是一种完全独立的教学手段,在很大程度上就是因为缺少必要的监督机制,得不到教育主管部门和社会大众的认可。
综上所述,现有的计算机辅助教学系统存在诸多问题,这些问题使计算机辅助教学系统不能适应新的要求。因此,智能计算机辅助教学系统将成为教育技术的一个新的发展方向。
智能计算机辅助教学(Intelligent Computer Assisted Instruction――ICAI)是一种新的教育技术,它以认知科学和思维科学为理论基础,综合了人工智能技术、教育学、心理学等各门学科的知识,对学生进行有效的教育。
ICAI系统主要由三个部分组成:知识库、学生模型和教师模型。知识库包含学科知识和教学知识两部分;学生模型提供了学生的程度:学生知道什么和不知道什么,代表了学生的智能活动;教师模型提供了教学方法,负责指导系统怎样进行教学活动,代表了教师的智能活动。此外,ICAI系统通常还包含一个具有自然语言处理的智能人机接口。
由此可见,ICAI系统将教学内容与教学方法分开,根据学生模型提供的信息,通过系统的智能搜索与推理,动态生成适合于特定学生的教学内容与策略;通过智能诊断机制判定学生的学习水平,分析学生产生错误的原因,从而向学生提出针对错误的修改意见,下一步的学习策略;通过对所有学生的错误进行统计,智能诊断机制将及时向教师提供教学策略的更改建议;通过对学生模型、教学过程、教学结果的智能分析,向教学主管部门提供对教师教学工作的评价意见。可以说,一个理想、完美的ICAI系统就是一个自主、优秀的“教师”。
要开发一个好的智能计算机辅助教学系统,需要考虑以下几个方面:
1.模拟人类将记忆与思维合一
由于计算机技术不断地发展,计算机数据交换方式也在不停地发展,从而提升了处理器与存储器之间的配合,这使智能计算机辅助教学系统进行模拟人类记忆与思维活动变得可能,从而可以同时应付多种不同的情况,进行多方位的综合性思考。
2.模拟人类较好地解决不确定性问题
现实世界中的事物大多是模糊的、不确定的,人类可以又快又好地处理这样的事物,但目前的计算机辅助教学系统无法做到这一点,为了能够对不确定性进行正确处理,需要从软件上弥补这一缺陷。
3.模拟人类较好地解决自主学习问题
人类具有感知能力,能通过各种感觉器官感知外部世界,从而得到所需要的有关信息,但目前的计算机辅助教学系统却不具备这种能力,它需要人们把已经表示出来的各种信息通过一些输入设备输入才能进行处理。虽然目前人们已经通过各种软件和硬件的方法能够与计算机辅助教学系统直接交互,但是这已经限制了计算机辅助教学系统的应用。
4.与网络技术相结合,实现深层次教学
随着多媒体技术和网络技术的飞速发展,智能计算机辅助教学系统不仅要在智能上有所发展,还要在多维的网络空间中发展进步。基于网络环境的智能计算机辅助教学系统要利用网络的优势,完成在线学习、实时讨论、随堂练习、网上测试等多种教学任务,实现远程教学。
5.人工智能技术的使用
人工智能技术在智能计算机辅助教学系统中的应用,主要体现在对普通的计算机辅助教学系统中引入了知识推理机制,如,每次课程结束时,系统会根据学生的随堂测试情况确定学生的新的认知水平,作为下次学习的起始依据,并且向学生提出新的学习建议。
6.提高虚拟学习环境的人机交互性
虚拟学习环境是由多媒体技术、仿真技术、计算机技术、网络技术相结合而产生的一种交互式人工世界。它的最根本的目的就是要实现基于自然技能的人机交互。在智能计算机辅助教学系统中,使用这种虚拟学习环境,能够在一般人所不能亲身体验的情景中,达到演示、操作完美统一的教学目的。