发布时间:2023-10-09 15:04:08
导语:想要提升您的写作水平,创作出令人难忘的文章?我们精心为您整理的13篇人工智能教育课程范例,将为您的写作提供有力的支持和灵感!
高职教育强调培养学生的知识应用技能,其中重要的一点是要培养学生把理论知识应用到实际生产中的能力。然而在教学实践过程中,学生普遍反映由于人工智能课程理论性强,难于从课本理论联系到实际的专业应用上,这样对激发学生的学习兴趣,提高技能应用水平是不利的。
实际上,人工智能涉及的应用领域极为广泛,其中在专家系统、模式识别、智能控制、数据挖掘、自然语言理解等方面尤为突出,每一种应用都能够很好地体现出人工智能学科的基本理论方法特点。因此,在课程学习的开始阶段,应让学生按照个人兴趣自行选定某个应用领域,在一定的提示和引导下通过检索有关文献,访问相关的科研院校网站等方式获取资料,了解当前该领域的发展现状和具体产品的开发和使用情况,最后在课程的结束阶段以学习报告的形式在课堂上加以演示和共同讨论,这样可以大大激发学生学习人工智能课程的主观能动性,开阔学生的知识视野。资料的收集阅读与思考是知识应用的首要环节,对于培养应用型人才的知识应用技能很有帮助。(二)安排学生对经典算法程序进行实验
与普通高等教育相比,高职教育更加强调实践教学的重要性。从实践中学习和理解理论知识,并且把所学知识运用到实践中,这是高职教育的重要特点。人工智能课程内容抽象而概念性强,单纯的理论讲解学生难以从中得到启发,也难以体现出高职教育突出实践教学的特点,为此需要安排学生动手实验,从实践中理解人工智能科学的理论原理和应用途径。
在人工智能科学的发展过程中,先后提出了一些经典的优秀算法程序,如A*算法、遗传算法、神经网络的BP学习算法等,在科研和工程实际中得到了广泛的应用,在实践教学中同样有着重要价值。根据教学要求和实际情况,学生并不需要自行设计关于这些算法的具体程序,在提倡开放和共享源代码的今天,通过网络能够获得大量相关的程序代码资源。同时,一些软件平台也集成了一些工具箱,如遗传算法工具箱、神经网络工具箱等,只需设定相关输入参数和数据,便可通过调用工具箱函数实现算法,极为简便而易于理解。
学生应通过对这些程序作验证性实验来理解所学内容。为安排学生有效地进行实验,教师应结合当前阶段所讲授的内容准备相应的算法程序,当该部分内容结束后在课堂上讲解和演示算法程序的运行方法。学生获得该算法程序以及具体的实验任务后在课后完成实验并提交实验报告。
例如,在讲授启发式搜索时,可向学生提供A*算法求解八数码难题的算法程序,并对某个学生给定某个初始棋盘状态,要求学生动手运行程序并记录由算法扩展所得的每个棋盘状态的估价函数计算结果,以及相应的OPEN表和CLOSED表的变化情况,从中理解A*算法的原理特点。又如,在讲授BP学习算法时,可根据学生的实际情况对内容进行调整,强调BP神经网络的实际工程应用价值,而对BP算法的基本原理只作简单介绍。向学生提供利用BP神经网络学习特定目标函数的MATLAB程序代码后,要求学生动手运行该程序,并且记录和对比神经网络在训练前后对目标函数的逼近效果。
(三)启发学生引入人工智能理论方法对毕业设计加以创新
2011年6月8日,教育部鲁昕副部长提出高等职业教育以系统培养高端技能型人才为目标。要实现这一目标,高职教育应从职业技术教育和人文素质教育两方面入手。但目前各高职院校在功利思想的驱动下,在课时、师资有限的情况下,忽视高职人文教育,出现高职人文教育课程与职业技术教育课程争课时、抢资源、教学效果差的现状。因此,在资源有限的情况下,构建一个合理的人文教育课程体系关系到人才培养目标的实现。
一、基于工作岗位能力的高职人文教育课程体系的目标
基于工作岗位能力的高职人文教育是针对现状而提出的一种职业形态的特殊人文教育,在分析人的职业能力形成规律后,提出切实可行的教育措施,有的放矢的对原有高职人文教育进行了改革,有助于高职院校实现培养高端技能型人才的目标。
该体系围绕高职教育人才培养目标,结合高职学生认知特点,考虑专业教育对人文教育的共性要求,突出不同行业、不同专业对人文教育的个性化要求,整合教学内容,开拓教育途径,在专业课程设置中设计以受教育者知识、能力、素质协调发展为目的的基于工作过程的人文教育课程体系。
二、基于工作岗位能力的人文教育课程体系的实施方法
(一)变纵向课程体系为以岗位能力为核心的横向课程体系
“高等职业教育课程设置的原则是尊重学科性,但并不恪守学科性。现存的两段式或是三段式课程体系,都过分强调分阶段。在这种体系下,分成一、二学期基础课,三、四学期专业课,五、六学期设计与实习课。各学期缺乏连贯性,导致知识的重复或支解。”[梁春阁·对高等职业教育课程设置的几点建议·职教论坛·2003年第2期第19页。]这种课程安排还会使刚进校的高职学生感到迷茫,体会不到高职课程与中学的区别,也感受不到不同专业的区别,还可能导致高职学生的流失。因此,有必要将人文素质课根据专业课需要以及学生认知能力发展特点按阶段和难度连续分散到每一学期,逐渐深入,各专业自成体系。据笔者调查,高职学院普遍在第一学年集中开设“两课”、高等数学、应用写作、高职英语等人文素质课,其实大可将这些课程与专业课程交替开设。这样既避免同类课过于集中让学生产生疲劳感,同时又可让人文教育课与专业课程互补,形成教育合力,有利于教育目标的实现。
(二)围绕专业设置人文教育课程,形成人才培养合力
打破学科逻辑的界线,抛弃呈现完整的学科体系的思路与想法,在课程体系设计前对相关职业或岗位群所需职业能力进行分析,并针对专业职业能力构成来组织内容,以工作过程所需的知识与技能以及它们在工作过程中的排列顺序为顺序组织课程体系。根据专业方向设置人文素质课,不同专业的人文素质课也各有侧重,做到既为学生学好专业课打下基础,又为学生能够继续深造打好基础。以会计专业为例,会计专业的学生除了要具备进行日常会计实务的会计处理能力和对日常经济业务进行正确核算的专业技术能力外,还必须同时具备会计人员职业道德、熟悉相关法律知识和应用文书写作能力。因此可以再开设思想道德修养与法律基础之后紧接着开设经济法基础,并且在思想道德修养与法律基础时应针对会计专业的岗位需求增删内容。会计专业的高等数学应设在第一学期,而高职英语为了方便广大学生过级,可在第二、第三学期开设。
(三)整合专业技术课与人文素质课,实施全方位的人文教育
专业课程与人文素质课程以人才培养目标为契合点,以工作过程知识为基础,强调对学习者的行动导向,使其能够在与工作过程相吻合的学习情境中,通过学习和实践,不仅掌握职业技能,还在情感、态度等方面得到提升。因此,在设置课程体系的时候,参照专业培养目标,以工作岗位过程分析为依据,将人文素质课程教学内容改革以诚信、合作、责任、敬业等职业人文素质的养成为基础,加强现有专业课程的内容整合,并从职业价值观、职业道德、职业核心能力等方面渗透人文教育。
(四)机构联手,实现人文教育课内、课外实施
人文教育的实施由以课堂教学为载体的“人文课程”与以课外活动为载体的“素质拓展”两部分组成。但是,由于种种原因,大多数的高职院校中的教学管理系统和学生管理系统各自为阵,未能形成培养人才的合力。基于工作岗位能力的人文教育需要打破这种“两张皮”的格局,整合教育资源,形成人才培养新格局。“人文课程”由“核心课程”(公共必修课)和“辅修课程”(公共选修课)组成,由教务处牵头,各教研室配合,统筹安排。“素质拓展”由院级和系级素质拓展项目组成,分别由学生处、团委和各系部职能部门组织实施。
【参考文献】
[1]胡燕燕. 浅谈高职课程体系的构建原则[J]. 中国职业技术教育,2005(1).
双语教学是我国高等教育适应国际化趋势、培养富有创新精神和国际视野的复合型高素质人才的需要。作为一种全新的教学方式,它承接了中外文化的碰撞和融合[1]。各校在教学过程中都遇到了各种困难,也探索了不少经验。自2005年秋季,我校在人工智能课程中采用双语授课,在教学实践中摸索出一套中西合璧的双语教学模式,将中西方的优势有效结合起来,比较适用于工科专业课程的双语教学。
1中西合璧的双语教材
教材是体现教学内容的知识载体,是教师和学生进行教学活动的基本工具。我们重点调查了MIT、Stanford和CMU等国外高校,他们均选用了Stuart J. Russell和Peter Norvig合著的《Artificial Intelligence: A Modern Approach》,该教材几乎涵盖了CC2001关于人工智能课程的全部内容。该书网站(aima.cs. berkeley.edu/)的统计数据显示,目前已有100多个国家的1 100多所大学选用该书作为教材。我们对选用该教材的部分高校授课情况作了追踪调查,结果表明绝大部分人工智能课程的实际授课内容都与该教材内容基本一致。在国内,中南大学的人工智能课程是国家级精品课程,教材是课程负责人蔡自兴教授与徐光佑教授主编、清华大学出版社出版的《人工智能及其应用》(第三版)(该教材分本科生用书和研究生用书两种版本),与其课程内容设置完全配套。
我校选用了《Artificial Intelligence: A Modern Approach(2nd)》一书,清华大学出版社出版了影印版(人民邮电出版社出版了中译文版本),同时将Nils J. Nilsson著的《Artificial Intelligence: A New Synthesis》作为辅助教材,机械工业出版社出版了英文影印版及中译文版本。
人工智能这一学科诞生于西方,目前该领域的诸多成果和文献均以英文为语言载体。选用英文原版教材、推行双语教学,为学生的后续学习和研究深造奠定了良好基础。另外,与国内教材相比,国外教材更注重知识产生的过程、解决问题的思维方法,对提高学生的学习兴趣、培养学生的创新能力极其有益。另一方面,选用原版教材的问题也显而易见。一是原版教材内容过多,需要精心筛选、分清主次后才能使用;二是原版教材昂贵,增加了学生的经济负担,再购买配套中译文版,负担更重;三是学生英语水平参差不齐,双语授课的课程还不成体系,前后课程缺乏衔接性和延续性,学生直接使用原版教材有一定的语言障碍,即使有配套的中译文版,同时翻看两本书也不方便。
我们正在逐步消化吸收英文原版教材,在无损原版教材思想精髓的前提下,自主编写适用于双语教学的中西合璧讲义。双语教材以英文语言为主,以中文注释为辅,有效降低学生阅读的难度,更趋实用。
2中西合璧的授课语言
语言是信息传递的载体,是教学过程中必不可少的工具。双语教学涉及到这种信息传递载体的改变。
在双语教学中,外语的使用比例要求不低于50%,这是不够科学的。双语教学不是语言课,教学质量依然是核心,语言仅仅是载体,引入外语教学的目的无非是为了保证知识的“原汁原味”,同时训练学生的专业外语听说能力,但这一切都应以学生听懂课为前提。双语授课进度慢已是不争的事实,更有些双语教师,为了兼顾上述目的,先用外语讲一遍,再用汉语解释一遍,这种做法极不可取,也是紧张的课时限制所不允许的。双语课味同嚼蜡,引不起学生兴趣,也是普遍存在的现象。
我校人工智能课程的授课对象是计算机专业的四年级本科生,学生的英语水平很不均衡,如果不考虑实际情况,大比例地采用英语讲授,是难以保证教学效果的。我们把握的原则是:1)英语主要用于讲解专业性内容,如专业术语、技术原理、算法等,这样学生在学术交流中就不会对专业技术内容存在语言障碍;2)只用学生能听懂的语言讲授专业性内容,对过于生涩的专业技术内容,还要使用汉语讲解,这样学生就不会把专业技术内容学“夹生”了,在作研究时才不会有技术上的障碍;3)用母语调节课堂气氛,适当穿插的人工智能领域人物、故事及笑话以汉语为主,把学生发散的注意力快速集中起来,把学生的学习兴趣激发出来;4)中英文衔接,不重复表述,这样就不会额外占用课时。
例如,在讲解Agent技术时,对于Agent的定义、结构等核心内容,我们采用英语讲解;而对于Agent涉及到的心理学、逻辑学等方面的生涩理论,则用汉语给出扼要的说明;对于为阐释Agent的rationality概念而举的吸尘机器人、黑足泥蜂搬运食物的例子,则主要用汉语讲解,激发学生的兴趣,抓住学生的注意力。
3中西合璧的教学课件
作为一种新型的教学手段,多媒体以其鲜明的图像、生动的画面、灵活多变的动画及声音效果克服了传统教学模式的诸多不足,受到师生的认可与好评[2]。本文探讨的重点不是如何设计媒体的表现形式,而是如何利用课件更好地发挥双语教学的效果。很多双语教学任课教师只注重追求授课过程中外语的使用比例,课件全文用外语制作,在讲解过程中还要费尽周折地解释,收效甚微。我们在制作课件时,不单纯追求英语比例,而是想方设法让课件能更好地辅助学生理解,在关键处均用双语同步给出内容,或者以英文为主,给出扼要的中文注释。这样,学生能够通过视觉信息更好地理解授课内容,而教师也不必再用中英文重复叙述。
此外,在课件素材的选取上,也应注意国内外结合。比如,在讲解启发式搜索技术时,国外课件(包括教材)常用的素材是八皇后、八数码等问题,其中八皇后问题相对大多数同学来讲比较陌生,而国内的重排九宫(与八数码问题是一个问题)、华容道等问题对学生来讲则更熟悉。用国内的素材入门、用国外的素材拓宽视野,也是多媒体课件的中西合璧之道。
4中西合璧的文化熏陶
文化是生活在一定地域内的人们的思想、信念及生活与行为方式的总称。从人才培养的角度,我们一般将培养目标分为知识、能力和素质三个层面,文化属素质培养范畴。文化的熏陶和感染在育人中具有重要作用,这一点往往容易被工科专业课教师忽略。
从历史文化的角度看,中西方文化从萌芽、发展到现在的格局,无疑是各具特色的。双语教学提供了开放的空间,让学生在学习的同时广泛吸纳西方文化,但这也给中国传统文化造成了一定的冲击,如不注意调和,势必造成文化失衡,对培养学生的世界观、人生观、价值观都不利。尤其计算机类课程中的技术内容大部分诞生于西方,如果不在教学过程中进行一种文化平衡,往往会使学生产生一种我不如人的自卑心理或崇洋心理。
中西方文化对人与自然的基本观点是不同的。中国文化关注的对象是人,人与人的关系自先秦时期便成为中国文化的核心与基础问题。而西方文化较多关注的是自然,人与自然的关系是古希腊注重的中心问题,由此衍生出理智和科技。中国的哲学是一种人生哲学,在处理人与自然的关系上,中国文化讲究天人合一、顺天应物、道法自然。把自然人格化,追求人与自然和谐发展。从古希腊泰勒斯的自然哲学开始,探索自然奥秘,开发和利用自然资源为人类服务就成为了欧洲思想的主流。西方科学起源于对自然的探索和研究,很早就出现了毕达哥拉斯、阿基米得这样名垂千古的科学家。在人与自然的关系上,西方文化认为人与自然处于对立的斗争状态。西方人也讲人与人之间的关系,但首先关注的不是伦理而是竞争,因而出现了“优胜劣汰”的规律[3]。
在工科专业课堂上,涉及到文化要素的主要是两方面内容,一是与课程技术内容有关的哲学观点,二是本学科发展历程中的人物、事件和形成的学派等等。在教学过程中,教师要注意穿插上述内容,对学生进行文化熏陶,要注意中西合璧。比如,介绍人工智能发展过程中的重要人物时,必然提及Turing、McCarthy、Minsky、Shannoon、Simon、Newell、Feigenbaum、Hopfield、Brooks等西方学者,但同样也不能忽略国内的吴文俊、王守觉、蔡文等学者,他们近年分别在机器定理证明、仿生模式识别、可拓学等领域取得了开创性成果,而这些还没有来得及写进人工智能教科书。
5中西合璧的思维方式
对学生思维方式的培养也是教学任务之一。中西方文化的差异也将导致思维方式的不同。在技术思维方面,中国强调系统和整体,更具辩证性;而西方强调细节和局部,更注重逻辑性。西方人的思维方法更偏于二元对立,而中国文化环境则造就了中国人思维方式的连续统合特征[4]。外文教材的编写体例与中文教材有着明显的不同,这就是中西方思维方式不同的原因。教师首先要注意到这种思维方式的差异,并在教学活动中让学生也逐步意识到这种差异,并进一步接纳和学会西方的思维方式,将中西方的思维方式融于一身。举例来说,在讲解逻辑推理技术时,可以通过介绍逻辑学的三大起源(古希腊的形式逻辑、古印度的因明学、我国先秦时期的名辩学)向学生呈现这种思维方式的差异,在讲解演绎推理、模糊推理、云推理时,也要注意体现中西方思维方式中各自的特长,以利于学生吸纳。
6结语
自2005年开展双语教学以来,我们每年授课后都进行一次教学效果的问卷调查,“接受双语教学”的学生比例从2005年的37%逐年上升到2009年的89%,说明这套双语教学模式已经得到了绝大多数学生的认可。
中西合璧的双语教学模式是我们在人工智能教学过程中探索出来的,但是也可以推广到其他工科专业课中。双语教学中各种要素的中西合璧不是简单相加,而是要结合专业内容进行深度融合,这需要任课教师广泛涉猎、精心加工、用心引导。双语教学不能停留在语言形式和技术内容层面上,还要上升到文化和思维层面。
注:本论文受到哈尔滨工程大学教学改革工程项目支持。
参考文献:
[1] 施锦芳. 高校双语教学模式及方法的研究与实践[J]. 沈阳教育学院学报,2010,12(2):33-35.
[2] 周荃,胡奕. 多媒体教学:传统教学手段的历史性转型[J]. 广州市经济管理干部学院学报,2006,8(2):69-71.
[3] 邓绍建. 中西方文化差异研究[J]. 价值工程,2010(5):220-221.
[4] 马丽,滕修攀. 中西方思维方式的文化差异研究:二元对立与连续统合的视角[J]. 社会心理科学,2010,25(2):13-17.
Sino-west Style Bilingual Teaching Mode for Artificial Intelligence
LIU Hai-bo, SHEN Jing, ZHANG Guo-yin, LIU Jie
我校是青岛市人工智能实验学校。在工作中我们借助教研、教学平台,积极推动人工智能课程开展和教师教研、集备工作,根据兴趣导向、应用驱动,学用结合,强化实践的原则,组建了实验班,按照上级对于高中段开课部署每两周开设1课时,开展人工智能教育教学工作。
在课堂上组织实验班的学生观看了人工智能的《开学第一课》,主要是“什么是人工智能”、“如何制造人工智能?、“New Google AI Can Have Real Life Conversations With Strangers”等内容,很有收获。但是在观看过程中发现很多的人工智能相关联的知识,比如JAVA、大数据、Python、人工智能、物联网、数据分析、H5/WEB前端、嵌入式、Linux、C语言、单片机、C++等解根本看不懂,发现自己的很多方面都需要补课,不然每次培训老师讲解的专业东西还是理解不了,这对于我们教师和学生都是一个难点。也断断续续参加了各种形式的培训,和同仁们交流起来总体感觉是没有系统化,特别是参加了祁荣斌博士组织的磨课,和同事们讨论起来感觉层次太高,有些内容也是理解不了!学生和学生的学习和生活环境比较起来也存在地域差异性导致了学生接受人工智能相关教育程度深浅不一,而且面向高中生的课本难度很大,很希望能有个机会从零基础开始系统化学习人工智能,这样才能更好的教好学生,这一点线下交流的时候是很多老师的心声,期望能在领导和专家的引领下实现。
[4] 第九届中国国际数码互动娱乐展览会[EB/OL]. [2011-06-23]. /.
[5] 彭岩,王万森. 智能科学与技术专业建设的探索与实践[J]. 计算机教育,2009(11):30-33.
[6] 王小捷. 北京邮电大学的智能科学与技术专业[J]. 中国人工智能学会通讯,2011(3):28-30.
[7] 李仪.“人工智能与游戏编程”课程设计[J]. 计算机教育,2010(10):99-101.
[8] 陈少波. 中国动漫游戏专业教育现状和发展策略[J]. 浙江学刊,2007(2):221-224.
[9] 王浩. Visual C++游戏开发经典案例详解[M]. 北京:清华大学出版社,2010:204-217.
[10] 吴清强,刘方. 计算机游戏基础教程[M]. 北京:电子工业出版社,2010:187-196.
[11]John David Funge. 人工智能在计算机游戏和动画中的应用[M]. 班晓娟,艾迪明,译. 北京:清华大学出版社,2004:107-116.
[12] 于洪. 智能科学与技术专业的算法设计与分析课程教学探讨[J]. 计算机教育,2010(10):15-18.
Study on Intelligent Game Development and Design Teaching
YU Hong, WANG Guoyin, LIU Hongtao
中图分类号:G622 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)04-222-01
2003年教育部把“人工智能基础”课程作为信息技术教学的技术选修模块引入小学选修课程中之后,我国的人工智能教育在大众化和普及化层面上进入了一个新的阶段。智能机器人作为人工智能的重要应用领域, 在小学中获得了迅速的发展。
一、在小学开展机器人教育的必要性
由于知识经济的出现,知识正在成为经济发展的基础和经济增长的驱动力;拥有先进技术和最新知识,尤其是拥有知识创新能力的人,也因此成为生产中决定性的要素,成为国家最重要的战略资源。机器人技术涉及多门科学,是一个国家科技发展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志,因此,机器人技术是世界强国重点发展的高技术,也是世界公认的核心竞争力之一,很多国家已经将机器人教育列为学校的科技教育课程,在孩子中普及机器人学知识,从可持续和长远发展的角度,为本国培养机器人研发人才。
二、新形势下农村小学机器人教育的课程目标
小学机器人教育课程是为了进一步落实信息技术教育的选修课程,以培养学生良好的信息素养、创新精神和实践能力为主要目标。机器人教育以培养学生逻辑思维为主线,以综合性、实践性和探究性为学习特征。不要求学生立刻参加各种机器人竞技大赛和将来投身机器人开发行业,而是培养学生对智能机器人的兴趣,让学生了解和掌握以智能机器人为载体的通用技术与信息技术的基本知识和技能,了解技术的发展及其应用对人类生活和科学的深刻影响。还要使学生学会运用信息技术增进交流与合作,拓展视野,形成解决实际问题的能力和终身学习的能力。
三、新形势下农村小学机器人教育的发展对策
1、教育部门在机制建设、政策完善和课程标准建设方面应切实发挥作用
教育部门要制订明确的机器人教育发展规划,在课程体系建设、考试评价和激励机制等方面加以保障。从目前来看,课程标准和评价激励措施的制定已经刻不容缓。课程标准是机器人教育发展的风向标,直接决定着教材开发、师资建设的进度,其重要意义不言自明。评价激励措施对刚刚走上发展快车道的机器人教育更为重要,完善评价激励措施不仅是对学校和教师劳动成果的尊重,也是不可或缺的行政推动举措。笔者呼吁政府和教育行政部门尽快出台相关评价激励政策,将机器人教育纳入中考范围,提高学校和教师的积极性,使机器人教育常规化、普及化。
2、加大机器人教师队伍建设力度
机器人教育的深入发展离不开教师队伍的建设,教师队伍建设离不开多层次的教师培训。一般来说,培训分为骨干培训与全员培训。骨干培训由省、市教育部门组织,全员培训则由县、区教育部门组织,也包括各学校的校本培训。我们应将骨干培训与全员培训相结合、集中培训与日常学习实践相结合,重点从教育思想、教学理念和技术素养几个方面实现师资培养的突破。各学校要保持机器人研究团队(包括机器人辅导教师和学生)的梯度发展,保证高质量的研究团队和充足的研究时间,不断为机器人教育注入活力 。
3、加强校本课程开发,探索机器人课堂教学
在三级课程体系下,校本课程的开发能够有效地实现机器人教育的价值。各学校应该根据实际,在合理选择机器人产品的同时,尽量学内容,逐步对机器人教材进行二次开发,将其转化为适合学校机器人教学实际的校本教材,并在此基础上开发校本课程。要加强校本课程开发,遵循学生的年龄特点,因材施教,使小学机器人教育教学成为青少年能力、素质培养的智能平台。智能机器人教学内容可以借鉴北京景山学校的做法。在小学阶段,学生注意新鲜、感兴趣的事物,对周围世界有强烈的好奇心和探索欲望,喜欢操作具体形象的物体。此阶段主要使学生了解智能机器人的基本结构和工作方式。教学内容为:搜集机器人图片、展示机器人的发展状况,学习为一种智能机器人下载程序的方法。用现成的程序开展智能机器人的游戏和比赛项目。智能机器人教学安排在四年级较合适。
4、处理好机器人竞赛与普及教育的关系
机器人竞赛的根本价值是其教育价值,竞赛是手段,而不是目的。在积极参加竞赛的同时,更要注意大面积地对学生进行普及教育,实现竞赛与普及教学相互依存、相互促进,避免机器人教育走入“竞赛至上”的误区。这要求我们,一方面要合理利用资源,学校可将竞赛机器人和教学机器人分开使用,还可以使用机器人模拟系统或者自主研发一些适合学生动手制作的简易机器人,解决竞赛机器人数量有限导致的“小众化”问题;另一方面,要积极开发课外学习资源,为大多数学生提供自主学习的平台,提高学生的机器人素养。
结束语
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”
人工智能是一门研究机器智能的学科,是在研究人类智能行为规律的基础上,利用人工的方法和技术,研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能,实现智能行为。在知识经济向智能经济高度发展的今天,人工智能具有重要的理论意义和社会价值。人工智能理论已经渗透到各个领域,人工智能技术也得到广泛应用,许多研究成果已经进入人们的生活。
人工智能课程是一门多学科交叉的课程,具有很强前沿性,涉及哲学、认知科学、行为科学、脑科学、生理学、心理学、语言学、逻辑学、物理学、数学等众多领域;涉及面宽,内容广泛,更新快。人工智能课程的开设能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力,培养学生对计算机前沿技术的前瞻性,提高他们的科技素质和学术水平[1]。
人工智能课程内容的广泛性、前沿性和应用性特点决定了授课方法的多样性。与本科生相比,研究生在教育目标和身心特征方面都有较大的区别。笔者多年从事研究生人工智能课程教学工作,现总结多年教学经验如下。
1研究生培养目标及其教学特点
研究生教育阶段的教育目标是使研究生形成具有个性化的研究品格、研究定向和研究视野,以具有独立思考并获得独创研究成果的能力[2]。从这一意义上讲,个性化是研究生教育培养目标的构成主体。尤其随着我国经济持续高速增长,社会对知识创新、新经济生长点的期望值增大,这就要求我国研究生教育在其培养目标的定位上不仅要重视人才培养的高层次性,更要重视创新能力、实践能力和创业精神的培养。并且,研究生身心发展已较成熟,具有较稳定的个性特征,思维力强,具有较高的专业性思维意识和创造力,为独立地进行专业研究活动提供了心理上和智力上的保证。而且,研究生已具备了基础理论和专业知识,特别是有一定工作经历的研究生,他们不仅有本科教育阶段的知识积累,也有应用这些知识的经验,对于扩大其专业知识领域并进行研究有着积极主动的态度。总之,从年龄构成及身心特征上讲,研究生适应高层次、跨学科知识领域的学习和研究。
研究生的特征及其教育目标决定了研究生教学不应该是由教师讲授已定论的知识,而应是以教学为基本依托,通过教学提出具有研究性、探索性、未确定性甚至是尚存争议性的课题,激励研究生独立思考和质疑,让他们在思考和质疑的过程中提出问题,培育他们发现问题、提出质疑的科学批判精神,训练并提高其创新能力、实践能力和创新精神。创新精神和创新能力主要表现在具有健全的人格、强烈的责任感、开放的心态、团结合作的精神、严谨科学的思维能力和创新思维方式。
个性是创新的源泉,研究生课程体系的设置应该具有一定的灵活性,依据研究生不同的知识基础和研究定向,设置具有弹性化的课程,使研究生的个性化得以凸显。另外,为提高研究生专业研究和创新能力,在课程教学中,也应凸显教学的研究性和专业性,重视专业领域背景知识和研究方法的讲授,开展跨学科、非专业知识的教学,教学内容应涵盖专业领域的研究热点、难点、争议问题和最新研究动态,还应包括交叉学科、边缘学科的研究趋势,以扩展学生的视野[3]。也就是说,研究生教学既要凸显研究生的个性化特点,又要凸显内容的学术性和研究的指向性。
2人工智能课程的特点
2.1多学科交叉,具有很强的前沿性
人工智能是一门多学科交叉的课程。课程内容的理解需要运用多学科知识和较强的逻辑思维能力,多学科的知识相互联系、相互交叉,融合形成新的知识,成为新的思维方法和综合能力的萌发点。通过课程学习,学生可以通过不同学科知识的融合来达到对原有知识的超越,用一种全新的思维方法来思考所遇到的问题,提出新的解决办法。这也是创造力的迸发和智能的飞跃。具有了知识的广度和深度才具有融会贯通、创新的可能,人工智能课程的开设能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力,为学生提供一种新的思维方法和问题求解手段。
2.2涉及面宽,内容广泛,更新快
人工智能课程是一门知识点较多的课程,它以概率统计、离散数学、数据结构、计算机编程语言、数据库原理等课程为基础,涵盖了模式识别、机器学习、数据挖掘、计算智能、自然语言理解、专家系统等众多研究方向,内容涉及面广,概念抽象,不易理解。并且,人工智能课程内容更新快,近年来人工智能科学的快速发展,涌现出了大批新方法,研究热点问题也从符号计算发展到智能计算和Agent等。其中,计算智能主要涉及神经计算、模糊计算、进化计算和人工生命等领域,在模式识别、图像处理、自动控制、通信网络等很多领域都得到了成功应用;Agent最早来自分布式人工智能,随着并行计算和分布式处理等技术的发展而逐渐成为热点。
在互联网上有大量最新的与课程内容相关的研究论文,为学生提供了很好的查阅文献的环境,使学生能够根据所学习的内容和所在课题组的研究方向阅读相应文献,提高学生的学习兴趣和独立提出问题、解决问题的能力。
2.3应用性强
人工智能理论已经渗透到科学的各个领域,当前,几乎所有的科学与技术分支都在共享着人工智能领域所提供的理论和技术。例如,自第一个专家系统DENDRAL研制成功以来,专家系统已成功地应用于数学、物理、化学、医学、地质、气象、农业、法律、教育、交通运输、军事、经济等几乎所有领域;数据挖掘技术是以一种更自动化的方式对具有大量数据的商业活动进行分析和预测,在市场营销、银行、制造业、保险业、计算机安全、医药、交通、电信等领域已有许多案例;语义Web让Web上的信息能够被机器所理解,实现Web信息的自动处理,成功地将人工智能的研究成果应用到互联网。另外,在机器视觉、自然语言理解、智能控制与智能制造等方面,人工智能技术也得到广泛的应用,有许多研究成果已经进入人们的生活。目前,从理论到技术,从产品到工程,从家庭到社会,智能无处不在,人工智能广泛的应用性给学生提供了大量的现实案例,使得人工智能不再是高深莫测的理论,而是现实中可以触及的内容。
人工智能课程的多学科交叉性、内容广泛性、概念抽象、不易理解以及前沿性和应用性特点决定了在该课程的讲授过程中应该采用多种授课方法。多种授课方法的采用一方面便于授课内容的理解,另一方面也能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力,提高他们的科技素质和学术水平。
3人工智能课程教学方法
3.1基于问题的启发式教学法
苏霍姆林斯基说:“唤起人实行自我教育,乃是一种真正的教育。”基于问题的启发式教学法是教师在深入了解学生心理特点和学习规律的基础上,设计适合教学的启发式问题,并采取灵活多样、生动活泼的启发方式,充分调动学生的学习兴趣,激发、引导学生进行科学思维,培养学生独立思考问题、提出问题和解决问题的能力。该教学方法强调的是过程,教师的主要任务是提出问题,依据举一反三的思路引导学生展开逻辑推理,通过逐层分析深入思考问题,最后综合学生观点阐述相关理论。
在课程教学中,有许多内容适合于采用启发式教学方法。例如,在知识表示方法的学习过程中,教师首先提出问题:“你是怎样进行数学定理证明的?”并在学生的回答过程中,引导学生认识到知识及其表示的重要性;随后,提出问题:“在计算机中如何表示知识?”引导学生逐步总结出不同知识表示方法在知识表达能力、推理效率、可实现性、可组织性、可维护性方面的区别。另外,在确定性推理的教学过程中,教师可以利用“某处发生盗窃案,公安局派出5个侦查员去调查,研究案情时,5个侦查员各给出了一句可信的结论,据此判断谁是盗窃犯”的问题[4],让学生进行判断和讨论,引导学生认识到推理过程中可以使用多条规则进行推理,并且推理路线也可能存在多条,从而引出推理的两大基本问题:解决冲突消解等问题的推理策略,以及解决推理线路等问题的搜索策略。
启发式教学法的要点是设计适当的启发式问题和启发方式、安排能调动学生积极性的讨论环境、鼓励学生发表个性化观点。教师不仅用问题引发学生思考,更要鼓励学生让思维自由驰骋,主动提出问题,讨论问题,寻求问题解决方案。在探讨、研究问题中,不要以现有的结论和固定的程式束缚思想,鼓励学生的个性化观点。启发式教学是一种民主、科学的教学方法,其中包含诸多具体的教学方法,如激疑启发法、比喻启发法、类比启发法、联系启发法,等等。启发式教学在传授知识的同时,更注重的是对创新的孕育、萌芽、生成和壮大,它能促使学生自己获取知识、思考问题、提出问题、分析问题、解决问题,培养学生的自学能力。以问题为基础的启发式教学,利用问题引导学生学习,全方位深层次发展学生的创新思维和探究性学习能力。问题可以诱发出学生的求知欲,激发、唤醒了学生的主体意识;问题往往是面向生活世界的实践活动的,它使教学活动从以传授知识为中心转化为传授知识与培养能力并重,理论与实践相结合,提高了学生分析、综合、观察、想象等思维能力。
3.2基于案例的探究式教学法
基于案例的探究式教学法要求教师能够根据学生的认知水平和能力,创设引导学生进行探究活动的案例,以激发学生探究问题的兴趣,促进学生质疑、探求的创造性学习动机,通过选择与确定问题、讨论与提出设想、实践与寻求结果、验证与得出结论,发展学生的创造性思维,培养学生独立探究、研究能力和创新能力。探究式教学强调学生的积极参与,强调师生互动。对教师来说,必须转变传统的“传道”观念,以平等的心态与学生交流探讨。在课堂上,要努力营造民主、宽松、和谐的教学氛围,积极引导学生大胆设想,大胆探索。使学生树立研究型学习的观念,消除依附心理,养成勤于思考、善于思考的良好学习习惯,通过积极参与研讨培养学生自己获取新知、探求未知的能力,以及团队意识和合作精神。
我们在本课程神经网络部分的教学中,将基于BP神经网络的维吾尔文手写字母识别作为案例开展了探究式教学活动。在介绍了前馈多层感知器及标准BP算法之后,教师将科研项目中基于标准BP算法的维吾尔文手写字母识别实验及其结果详细地在课堂上进行演示,引导学生对实验提出质疑。在教学实践中,学生提出了大量问题,例如,输出层神经元个数如何确定,为什么输出层神经元个数对识别率会有影响?网络训练过程中出现震荡的原因是什么?如何解决?为什么有时误差较大,权值的调整量反而很小?等等。在教师事先准备好的实验演示的基础上,开展学生进行课堂讨论,让学生提出解决问题的各种方法,并现场通过实验进行验证,逐步让学生理解BP网络结构设计、输入输出数据的预处理、初始权值设计的必要性及其实现方法。课堂授课实践表明,这种方法极大地激发了学生的学习兴趣,使学生能够大胆设想,大胆探索,增加了学生的自信心和创新精神。本次课堂讨论结束后,教师根据学生的讨论以及实验结果演示,总结标准BP算法的局限性,例如,“易形成局部极小”,“训练次数多,学习效率低”,“训练时有学习新样本遗忘旧样本的趋势”等,并要求学生通过查资料、搜集必要的信息、积极地思索和实验验证提出解决上述问题的方法,将学生分组,让学生展开讨论,为下次讨论课作好准备。
传统教学方法是告诉学生怎么去做,在一定程度上损害了学生的积极性。而案例教学要求学生自己去思考、去创造,使得枯燥乏味的内容变得生动活泼,并且案例教学中,通过学生之间的交流既可以使学生取长补短、促进人际交流能力,也可以引导学生变注重知识为注重能力。
案例教学法的关键是案例的选择。案例是为教学目标服务的,因此它应该具有典型性,且应该与所对应的理论知识有直接的联系。案例最好是经过深入调查研究。来源于实践,不能只是一堆数据的罗列。教科书的编写应采用图片、表格、曲线等方式让学生看到算法的实验结果,启发学生思考。另外,案例应该只有情况没有结果,有激烈的矛盾冲突,没有处理办法和结论,由学生对案例提出质疑,从这个意义上讲,案例的情况越复杂,越多样性,越有价值。
案例教学法能够实现教学相长。教学中,教师不仅是教师而且也是学员。一方面,教师是整个教学的主导者,掌握着教学进程,引导学生思考、组织讨论研究,进行总结、归纳。另一方面,在教学中通过共同研讨,教师不但可以发现自己的弱点,而且从学生那里可以了解到大量感性材料。另外,案例教学法能够调动学生学习主动性。教学中,由于不断变换教学形式,学生大脑兴奋不断转移,注意力能够得到及时调节,有利于学生精神始终维持最佳状态。案例教学的最大特点是它的真实性。由于教学内容是具体的实例,加之采用是形象、直观、生动的形式,给人以身临其境之感,易于学习和理解。最后,案例教学法能够集思广益。教师在课堂上不是“独唱”,而是和大家一起讨论思考,学生在课堂上也不是忙于记笔记,而是共同探讨问题。由于调动集体的智慧和力量,容易开阔思路,收到良好的效果。
3.3加强研讨
鉴于研究生的培养目标和人工智能课程研究范畴的宽泛性、应用性、创新性和前沿性,根据我校计算机系硕士生指导教师的研究领域,我们在课堂教学中为计算智能、机器学习算法、机器视觉、自然语言理解部分增加了研讨会,要求学生上网进行文献检索、阅读和学术研讨,根据个人的研究兴趣和研究设想上台作报告。另外,我们还邀请相应专家和成果突出的各届研究生为学生做报告,介绍他们的研究实践、研究成果和心得体会。例如,在自然语言理解部分的课堂教学中,在介绍完自然语言理解的基本概念与原理之后,我们要求将来做这个领域的研究生在通过查资料了解所在研究小组工作的基础上,上台作报告。机器翻译研究组的同学在学习自然语言理解部分的内容之后,对其所在小组目前的工作及采用的技术、存在的问题做了分析,并通过阅读文献,提出了初步的解决问题的设想。与自己所在研究小组的科研相结合,开展文献检索和学术研讨,一方面让学生开阔了眼界,另一方面也提高了学生查阅文献、主动获取知识、独立思考的科研能力。
4结语
人工智能理论已经渗透到科学的各个领域,人工智能技术也得到了广泛的应用。人工智能课程具有多学科交叉、内容广泛、前沿性和应用性强等特点,课程开设能够很好地培养学生的创新思维和技术创新能力。教与学是教师与学生双方互动的过程,教学中要根据学生身心特征的实际情况采用相应的教学方法,并结合本校科研队伍的研究领域,不断地探索和提高,才能使教学工作更上一层楼,切实为国家、为社会培养具有创新能力、实践能力和创业精神的高层次人才。
参考文献:
[1] 陈白帆,蔡自兴,刘丽珏. 人工智能精品课程的创新性教学探索[J]. 计算机教育,2010(19):27-31.
[2] 谢安邦. 构建合理的研究生教育课程体系[J]. 高等教育研究,2003,24(5):68-72.
[3] 教育部研究生工作办公室,国务院学位委员会办公室. 高层次人才培养的研究与探索[M]. 北京:高等教育出版社,2000.
[4] 蔡自兴,徐光佑. 人工智能及其应用[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2010:113.
Exploration of Artificial Intelligence Course Teaching of Graduate Students
ZHAO Hui1, JIA Zhenhong1, WANG Weiqing2
(1.School of Information Engineering, Xinjiang University, Urumuchi 830046, China;
通识教育课程主要包括思想政治理论课程、大学外语、计算机基础与应用、大学体育、文化素质教育课程、创业基础课程、就业创业指导课程等,旨在提升学生的基本知识素养、科学与人文素养、道德品质和身心素质。
2、专业基础课程
专业基础课程主要包括教育学原理、教育研究方法、中国教育史、外国教育史、课程与教学论、普通心理学、教育心理学、发展心理学、现代教育技术、特殊教育概论等。
3、专业方向课程
各高校可根据培养目标确定专业方向课程,教学内容应涵盖业务方面核心知识点,如教育技术学导论、教学设计、信息技术教育应用、教学技术与媒体、学习科学与技术、教育技术学研究方法等。
教育技术学专业就业前景 随着教育内容的复杂化和信息技术的迅速发展,现代教育对多媒体教学提出了要求,教学过程追求感染力和灵活性,追求在视觉和听觉中获取知识。随着各地都在扩大高中招生规模,争创现代化教学设施,纷纷设立语音室、计算机室、电教室、多媒体教室等,而现有在职的老教师对这些新技术都很陌生,各类中小学对教育技术人才的需求量也相应增加。教育技术学成为教育学科的后起之秀,就业趋势逐年看好。
不过专业能力不好的毕业生进学校的工作内容主要就是教学和管理机房。由于该专业实践动手能力较强,科技含量比较高,很多毕业生不愿意当教师的可以改行去电台、电视台、计算机软硬件公司等。毕业生可选择的行业幅面宽,就业单位除了考察专业基础知识外还会重点考察计算机水平,特别是实际操作水平,所以,那些图像处理技术过硬、计算机软件技术过硬的有真本事的毕业生,获得高薪也并不难。
拓展阅读:教育技术学专业培养要求
本专业学生主要学习教育技术学方面的基本理论和基本知识,接受学习资源和学习过程的设计、开发、运用、管理和评价等方面的基本训练,掌握新技术教育应用方面的基本能力。
1、理论基础知识:包括学习理论知识、教学与课程论知识、传播学知识、系统科学理论知识等。
2、技术基础知识:包括试听媒体技术、计算机和多媒体技术、通信和网络技术、人工智能和虚拟现实技术等。
3、基本理论知识:包括视听媒体理论、程序教学理论、教学设计理论、知识管理理论、教学评价、教学管理等方面的知识。
中图分类号:TP18文献标识码:A文章编号:1009-3044(2007)18-31692-02
Intelligence Agent in the Network Instruction System
YE Yan
(School of Information Engineering of Hubei Institute of Nationalities,Enshi 445000,China)
Abstract: Agent is a new developing technology in the artificial intelligence and computer software field. This text probe into Agent technology and how apply it into network instruction system in order to improve intelligence of the network instruction system. And provide intellectual Agent application mode and implementation method in the network instruction system. Brief to analyse advantages that Agent brings to online education.
Key words: Agent;Network instruction;XML
1 引言
Internet的迅速发展,为传统的远程教学和学习提供了新的思路和方法,网络教学应运而生,它必将在教育科研的各个方面发挥越来越重要的作用。那么如何提高网络教学系统的智能化程度是目前教育技术领域的一个重大课题。人工智能领域中的Agent技术的出现为我们解决这个课题提供了强有力的支持。
2 Agent技术
随着分布式人工智能(DAI)研究的深入而发展起来的Agent技术已经成为AI(人工智能)及其它计算机领域内的一个重要研究课题。由于所研究和关心的问题不同,Agent目前尚无被普遍接受的一般定义。但Wooldridge和Jennings在1995年提出了目前较权威的Agent定义,获得了计算机领域专家的普遍认同。此定义包括了两个子定义:
定义1(弱定义):Agent用以最一般地说明一个软硬件系统,它具有这样的特性:①自治性(autonomy), Agent可以在没有人或其它Agent直接干预的情况下运作,而且对自己的行为和内部状态有某种控制能力;②社会性(scalability):Agent和其它Agent(也可能是人)通过某种语言进行信息交流;③反应性(reactivity): Agent能够理解周围的环境,并对环境的变化作出实时的响应;④能动性(preciseness):Agent不仅简单地对其环境作出反应,也能够通过接受某些启动信息,表现出有目标的行为。
定义2(强定义):Agent除了具备定义1中的所有特性外,还应具备一些人类才具有的特性,如知识、信念、义务、意图等。
总之,Agent是一个具有自治能力的实体,这个实体是一个由软件支持下的系统(一般以软件居多,这也是当今研究的热点),这种软件能够在目标的驱动下对环境的变化作出主动的反应,完成特定的任务。
按照Agent的应用可以分为单Agent系统和多Agent系统。
单Agent系统主要用于实现本地的任务,也可以用于在网上进行信息搜索。从结构上分析,一般把单Agent分为慎思型Agent(Deliberative Agent)、反应型Agent(Reactive Agent)和混合型Agent(Hybrid Agent).
多Agent系统(MAS)是由一组独立的但又协同工作的Agent构成,Agent是其基本的组成单元,又是独立运行的实体。MAS通过信息使若干个Agent保持独立完成某一问题求解的能力,多个Agent相互协助以完成更复杂的问题求解。
3 基于智能Agent的网络教学系统
随着网络教育研究的不断深入,认知理论、建构主义等新的教学理论不断被引入到网络教育中。建构主义提倡在教师指导下的以学习者为中心的学习,既强调学习者的主动性,又不忽视教师的主导作用。在这里,教师是学生学习的引导者、帮助者和促进者,而不是知识的提供者和灌输者;学生是学习的主体,是意义的主动建构者,而不是知识的被动接受者和被灌输的对象。目前的网络教育课程很大程度上是把传统的教育课程搬到网上,教学方式单一,教学内容没有很好的针对性。
结合Agent技术,我们提出了一种新型的网络教学系统模式。如图1所示:
图1 基于Agent的网络教学系统模型
该系统可以采用B/A/S模式,即浏览器Browser/Agent/中心服务器Server。客户端利用浏览器上网,这样不需要为不同的客户端安装不同的客户程序,为复杂的分布式应用提供了统一的环境。中间层是各种Agent,负责沟通客户端和服务器。
3.1学生信息库:用来记载每个学生的基本特征和学习特征,基本特征包括:姓名、登录号、口令等;学习特征可以包括:学习的时间、内容、学习的水平(初始水平、目前水平)、学习者学习能力级别等,为了节省存储空间,学习特征可以记载最近几次。
3.2知识库:包含基本的学习资料和测试资料,是系统的基础和核心。能对每一个学习者提供专业的最大的资源数据,并可以通过教师的干预和学生的反应对本身的知识库进行主动的调整和扩充,主动从网络上获取相关的信息,重组成为更有意义的知识。
3.3教师Agent:当教师登录后,系统自动生成一教师Agent,这是教师与整个教学系统的接口。通过这个Agent,教师可以较好地实现与整个教学系统的交互,对教学的过程进行相关的指导和监控。
3.4学生Agent:当学生登录后,系统自动生成一学生Agent,用来辅助学生与系统交互,引导学生的学习,并在学习过程中根据学生的实际情况,从教学策略库中寻找合适的教学策略给学生以指导,在学习结束后将学生的学习结果返回学生信息库。
3.5个性分析Agent:学生登录后,系统也随之生成个性分析Agent。个性分析Agent通过调用学生信息库,查看学生以往的学习记录,根据这些记录为学生本次学习呈现最初的学习资料。个性分析Agent在学生的整个学习期间要不断地分析学生学习状态,为用户的下一步学习做相应的准备。个性分析Agent还负责将本次学习的最终分析结果返还给学生信息库。在学生的整个学习期间,学生Agent和个性分析Agent之间要不断进行交互。
3.6问题求解Agent:对学生提出的某些问题进行解答。要求智能化的程度较高,应该在其他Agent的帮助下实时给出较为满意的答案。如果有一些无法回答的问题则可以求助于教师。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
3.7评价Agent:可以自动生成针对不同学习者的测试题,来对学习者的学习水平进行评价,其根本目的在于为改进课程的模式和内容提供依据。
3.8管理Agent:负责从总体上协调各个Agent,对整个的教学情况作宏观的调控。
以上列出来的这些Agent只是一些示范性的例子,并不表示覆盖了Agent的全部。在网络教学系统逐渐完善的过程中,将包含更多的Agent和资源。
基于智能Agent的网络教学系统的实现,我们可以采用Java语言开发。因为Java的安全性和可移植性,简化了Agent的开发,Java字节码能够在任何具有Java虚拟机的硬件环境和操作系统平台上运行。
另外XML(Extensible Markup Language:可扩展标记语言)以其良好的数据存储格式、可扩展性、高度结构化、便于网络传输等特点,现已成为网络发展趋势的主流技术之一。XML提供了丰富的语法来存储数据、携带数据和交换数据,能方便地在独立的平台之间交换数据和针对特定的应用定义自己的标记语言。Agent采用Java实现并且包含XML对象,称为XML Agent。它具有以下特征:智能性,通用、简单的数据交换等。XML Agent将逻辑和数据封装在一起,在网络间移动,能在具有Java运行环境的节点直接处理。
4 基于智能Agent的网络教学系统的特点
Agent应用到网络教学系统中,主要的优点有以下几方面:
4.1实现了“个性化”教育
利用Agent的智能性可以针对每一个学生的学习情况,采取不同的教学方式,提供不同的教学资源,改变了传统素质教育的“一视同仁”,实施了个性化教学。
4.2人性化的交互界面
Agent引入后,教学系统和学习者的交互方式将发生根本的变革。在教学的过程中学生将感到与以往完全不同的教学气氛,计算机随时地“倾听”学习者的声音,并对教学过程进行调整,充分调动了学生学习的积极性和主动性。
4.3增强了系统的可维护性和可扩充性
系统中的多个Agent是相互独立而又彼此联系的实体,易于维护和扩充,从而提高了整个系统的可维护性和可扩充性。
5 结束语
现在发展网上教学的关键不是从物理意义上扩大网络范围,而应该改善现有网上教学系统的性能。Agent技术的引入,使远程教育的智能化水平得到了质的提高。随着网络环境的不断完善和智能Agent技术的逐渐成熟,基于智能Agent的网络教学系统将是未来网络教学的发展方向。
参考文献:
[1]石纯一,张伟,徐晋晖.等.译.多Agent系统引论[M].电子工业出版社,2003.52-96.
[2]聂亚杰,刘大析,马惠玲.Agent的体系结构[J].计算机应用研究,2001,(9):52-55.
[3]何克抗,郑永柏,谢幼如.等.教学系统设计[M].北京师范大学出版社,2002.47-81.
[4]何炎祥.Agent与多Agent系统的设计与应用[M].武汉大学出版社,2001.63-106.
通识教育(general education,也可译为普通教育、博雅教育)按照性质、目的和内容三方面可以有三种不同的界定。就性质而言,通识教育是高等教育的组成部分,是所有大学生都应接受的非专业性教育;就目的而言,通识教育意在培养积极参与社会生活的、有社会责任感的、全面发展的社会人和国家的公民;就内容而言,通识教育是一种广泛的、非专业性的、非功利性的基本知识、技能和态度的教育。
通识教育是对近代高等教育有重大影响的一种教育思想与实践。研究它,既为认识高等教育发展历程与规律所要求,更对今后的高等教育改革有重要的意义。
我国高等教育发展已进入大众化阶段,目前的重心已经转移到调整结构、提高质量的轨道上来,提高人才培养质量是顺应时代需求、符合人们意志的重大战略选择。然而,我国高校目前存在专业教育过窄,人文修养过弱,创新能力不强等问题不适于全球化背景下我国经济社会发展对人才规格的要求,通识也远离了大学教育的本质。通识教育人才培养模式是我国进入高等教育大众化阶段后重新审视人才培养理念的重要选择,提高对通识教育的认识,对于深化我国高等教育改革有着重要的意义。
通识教育是培养创新型人才的有效途径。通识教育的目标不是培养通才,而是在于通“识”,在于让受教育者形成开阔的视野。有许多事例可以证明,真正具有创造力的大师级人物,大多具有多个领域的身后修养和造诣。爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家,同时也是一个非常出色的小提琴家。复旦的老校长苏步青的古典诗词和书法造诣也独树一帜,受到多方推崇。李政道先生、杨振宁先生都有着很好的文化修养和艺术修养,他们在很多大学讲授的科学与艺术方面的课程。通识教育在增强学生的知识、能力的综合性,提高人文素养,促进人的全面发展方面起着十分重要的作用。把通识教育与专业教育加以融合,实现在通识教育课程设计上的统一和渗透,无疑是实施通识教育培养创新型人才的最佳途径。
2逻辑学现状
中国是逻辑学的三大发源地之一,但由于历史的原因,我们在中世纪和近代大大落后于西方的发展。进入改革开放的新时期,我们终于认识到这种差距,并经历了约20年从引进学习到全面追赶的发展,到20世纪末,我们在很多领域实现了与西方的同步发展,在一些领域还取得了具有领先性的研究成果。
在新世纪,逻辑学的发展面临新的机遇与挑战。作为发展机遇,逻辑学在对人类精神世界的研究方面显示出越来越重要的作用。一方面,逻辑学与哲学、语言学、计算机科学与技术、人工智能的交叉生长,继续推动哲学逻辑、语言逻辑、人工智能逻辑等新兴学科的发展。另一方面,在认知科学等现代科学新兴领域的研究中,逻辑学、语言学、心理学,以及生理学、脑科学、神经生物学、计算机科学与人工智能互相融合,出现了多学科交叉的倾向,产生了很多崭新的、具有发展前景的研究领域。
但是,我们也应该清醒地本文由收集整理看到,目前我国逻辑学发展整体水平不高,对很多新的领域我们并不了解,有些人基于陈旧的逻辑学观念,甚至将这些新的领域拒之门外。在我们的很多所大学中,还在开设陈旧的逻辑学课程。而旧的学科体制一旦固定下来,要改变它非常困难。所有这些又都是我国逻辑学面临的挑战。
3逻辑学的学科建设
我国逻辑学的发展受到两个方面因素的制约:科学的和学科的。
在科学研究方面。逻辑学有三大发源地:中国、印度和古希腊,但中国和印度的逻辑学从中世纪以后衰落了,唯有古希腊亚里士多德的逻辑经过中世纪和近代欧洲的发展,特别是现、当代的发展,成为一棵挺立在现代科学园地里的枝叶繁茂的大树。因此,在逻辑学的研究中,我们仍然需要向西方学习,特别要在哲学逻辑、语言逻辑、计算机与人工智能的逻辑等前沿领域向西方学习。在这方面,我们与西方主要是英美等国的差距仍然很大。此文前面对西方现代逻辑发展的分析已经说明了这一点。遗憾的是国内一些学者似乎不愿意承认哥德尔以后西方逻辑的发展。一种观点是“逻辑学等于数理逻辑”,这种观点认为,逻辑学就是数理逻辑,数理逻辑之外的都不是逻辑;另一种逻辑观似乎宽容一些,这种观点承认数理逻辑、模态逻辑、多值逻辑等是逻辑,此外的都不是逻辑。这样就把哲学逻辑、语言逻辑、计算机和人工智能的逻辑、认知逻辑等当代逻辑最新的发展领域统统排斥在逻辑学之外。显而易见,这些逻辑观都是不正确的,也是不利于我国逻辑学发展的。在逻辑学的研究方面,我们不仅应该学习西方,而且应该争取经过若干年的努力,逐步形成中国学派,并争取在某些领域超越西方的学者,这是一个更高的目标。有着悠久传统和具有聪明才智的中国人,应该有决心做到这一点。与此相适应,在学科建设方面,应该按照国际规范建立我国逻辑学的学科体制和教学体制。
关键词: 信息技术;职业教育;课程整合
Key words: information technology;vocational education;curriculum integration
中图分类号:G71 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)02-0221-01
0引言
信息技术是指现代信息技术,即以多媒体计算机技术为核心的通讯技术、网络技术、虚拟现实技术、人工智能技术等。此外,还应包括目前在教学中应用的幻灯、投影、录音、电视等视听技术。21世纪初我国在中小学基础教育教学改革中广泛开展了“信息技术与学科课程的整合”,并收到了一定的成效。由于信息技术在教育改革中起到的不可替代的作用,职业教育也可以通过信息技术与各课程整合这一有效途径,来培养具有实践能力和创新精神的应用型人才。本文就在信息技术与职业教育课程整合研究中的问题和解决方案提出自己的观点。
1信息技术与职业教育课程整合的存在的问题
1.1 认识上的误区。作者根据信息技术与职业教育课程整合实践的分析,发现教师对整合内涵的认识上存在误区,具体在于教师把计算机辅助教学等同于信息技术与课程整合。
1.2 职业院校硬件环境建设存在问题,现在很多职业院校基本实现了校校通,条件更好一点的每个教室都装了液晶投影仪和教师用电脑。但事实上,这样的硬件环境要开展信息技术与职业教育课程整合还是有所欠缺。在教学过程中,除了让教师可以利用信息技术工具教学外,更重要的是必须让学生可以很方便地使用各种信息技术工具,而目前的情况下,这一点显然是被忽略了。
1.3 职业学院教师缺乏现代化的教育思想、教学观念和现代化的信息技术教学手段。教育思想、教育理念的转变是开展信息技术与学科整合活动的前提。信息技术支持下的教育观念是建立在以学生为主体,学生为中心的前提下,教师和外界环境都要围绕为学生服务,帮助和促进学生对知识进行有意义的建构。
2对信息技术与职业教育课程整合存在问题的解决方法
2.1 要提高认识,正确理解整合内涵职业学院教师不能把整合作为辅助教或辅助学的工具,应该深刻理解整合内涵在先进的教育思想理论指导下,把计算机及网络为核心的信息技术作为促进学生自主学习的认知工具、情感工具和丰富的教学环境的创设工具,并将这些工具全面地应用到各学科教学过程,使各种教学资源、各个教学要素和教学环节,经过整理、组合,在整体优化的基础上产生聚焦效应,从而促进以教师为中心的教学结构与教学模式的变革,达到培养学生创新精神与实践能力的目标。
2.2 加强职业学校的硬件建设国家对职业教育越来越重视,加大了对职业学校的投资,学校要拿出来一部分钱加强学校的硬件设施,购进设备。除了加大设备购买,还要加大加大教师的培训,这样有利于硬件的使用率。
2.3 转变职业学院教师现代化的教育思想、教学观念和现代化的信息技术教学手段,就是要提高职业学院教师的信息素养提高教师的信息素养首先要使教师提高认识,转变观念。教育行政部门或各级学校要组织教师集中学习现代教育技术理论和教学方法,采取“走出去,请进来”的办法,让老师目睹信息化带来的好处,使教师转变教育观念,育信息化的认识。
2.4 要加大符合职业教育的特色教学资源的建设要针对职业教育的特点来创建资源,对已经创建的资源要进行改进,使其可以更好的适应现代社会对职业教育的要求。
3在职业学院实际应用中信息技术与课程整合发挥的作用
我在本科最后一年在当地的一所职业学院任教,我将信息技术与课程整合得到了良好的效果,在此展示给读者。
我所在学校开设了货币银行学,在银行的分类及其职能这一节课中我运用了信息技术与课程整合,获得了很好的效果。
案例背景:随着经济的发展,银行的种类是越来越多了。就在学校前的一条路上就设有中国农业银行、中国建设银行、中国工商银行、中国银行,学生对银行的认识多少有所了解,但他们的认识是肤浅的,对中央银行、政策性银行不熟悉。有关银行的一些知识、图片在网上可以搜索,所以这节课可以很好的与信息技术融合,给学生进行直观、形象的教育,使他们对三类银行有个完整的认识。
教学目标:
3.1 知识方面:识记我过银行的分类及各类银行的主要职能;理解掌握中央银行的性质和主要职能,明确各商业银行的性质和主要职能,设立政策性银行的必要性。
3.2 能力方面:①记忆能力:本框题概念较多,可以通过指导学生记忆这些概念培养学生的记忆能力;②比较能力:通过比较各种银行的性质和职能,培养学生的比较能力。
3.3 思想觉悟方面:教育学生正确对待人民币,按照国家的政策从事金融活动。提高对加强、完善银行管理体制的认识。
教学重点:中国人民银行的性质和职能;
教学难点:中央银行、政策性银行和商业银行的性质和职能;
教学方法:课前让学生到繁华的街道了解各类银行,收集材料,充分发挥学生的主体作用,通过比较,掌握各类银行的性质和职能。
导入新课:
同学们在课前已了解了各种银行,现在大家认一认银行的标志,说出银行的具体名称。(多媒体显示中国人民银行、中国工商银行、中国农业银行、中国建设银行、中国银行、交通银行的图标)这节课我们就来把这些银行分分类,再学习各类银行的职能。
小结:这节课我们学习了我国银行的分类及其职能,知道了我国银行分为中央银行、商业银行、政策性银行三大类及其性质和主要职能;了解了我国金融机构的体系。
综合素质培养
钱锺书先生曾说过:“有了门,我们可以走出去;有了窗,我们不用走出去。”近年来,我国涌现出的一大批以机器人教育为代表的青少年科技教育项目,其最直接的目的就是为青少年朋友打开“一扇窗”,让他们开眼界,阔视野。
机器人教育是一种以科技培养为主的综合素养教育,在现如今普遍重视应试教育的环境里,如何培养孩子的综合素质,提高孩子们的实践能力,显得尤为重要。
我国的机器人教育始于2001年,彼时国家正在推行计算机的普及教育。由于机器人技术的发展水平越来越成为一个国家科技发展水平的重要标志,机器人教育渐趋普及,其中以“机器人进课堂”教育和竞赛型机器人教育为主。
目前,以机器人为核心构建的创新教育平台,已在我国大、中、小学乃至幼儿教育中普及。纵观各地的机器人教育方式,大体是按年龄段而量身打造,承载着不同的教育目的:
通过院校已经开设的关于机器人教育的相关课程,如自动化控制、传感技术、机械学、电子学、计算机硬件及软件程序等学科课程,围绕机器人的研发,从理论到实践,开展研究性学习、综合创新活动,培养大学生探索、协作、创新能力;
通过以学校、少年宫等组成的智能机器人学习小组,开展机器人教育的选修课以及研究型课程,同时,组织学生参加各类竞赛活动,激励孩子,以提升学生及社会对机器人教育的关注度;
主要通过以兴趣培养、体验课的形式,辅助培养幼儿时期的儿童提升创造、创新动手能力。
机器人技术
承载着新的使命
机器人的制造技术融合了机械原理、电子传感器、计算机软硬件及人工智能等众多先进技术。目前,许多教育机器人还添置了智能应用功能,如蓝牙红外传感、视线追踪及机器人竞赛的简单编程等。有些还增加了DIY电脑机械臂、铰接式多足编程设置等。这些前沿性配置,为孩子开启探索科技之门承载着新的使命。
在教学中,机器人教育也体现了非常重要的作用。学生们在动手操作的工程中,可以理解机器人的概念和工作方式,为进一步学习机器人技术的有关知识打下基础;而学习编写简单的机器人控制程序,能够提高学生分析问题和解决问题的能力;通过机器人竞赛和完成各项任务,学生能够在搭建机器人和编制程序的过程中,培养动手能力、协作能力和创造能力。有科技老师曾表示:“学习机器人技术不仅提高了学生的创新能力和逻辑思维能力,还使学生做事更加条理分明,这是机器人教育所带来的意想不到的结果。”
智能技术是信息技术领域的一个学术前沿,智能机器人的开发与应用全面涉及感测技术、通信技术、智能技术和控制技术,是进行信息技术教育的最佳载体,也是全面培养学生信息素质,提高其创新精神和综合实践能力的良好平台。
开拓思路
培养动手能力