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(一)教育理念的革新。“人机一体”将成为未来新的教育方式[1],由新技术和新手段的出现所应运而生的智慧教育[2],将对原有教育进行改进和完善。智能技术在改变教育的手段和环境的同时,还有利于构建出系统解决教育问题的教育新体系,从而真正触及教育的根本[3]。
(二)关注技术的革新。机器深度学习、智能学习的算法、视觉识别以及智能语言识别这些基础技术的突破,为人工智能的教育应用奠定了坚实的基础[4]。
(三)探究教育的应用。人工智能在学校教育中的学业测评、交叉学科、角色变化等应用领域具有巨大潜力,教师角色内涵也将在与人工智能的协同共存中发生改变。AI监课系统能够数据化、可视化评估教师的授课情况,将人工智能技术的运用渗透到整个教学过程中,教师可以根据评分实时调整授课内容,以促进个性化学习,从而提升教学效果。教育深受技术发展的影响,新技术融入教育并促进教育方式的转变已成为必然趋势。一方面技术为教育提供了新的、更加广阔的可能性;另一方面技术具有变革人类的教育方式与学习方式的能力。然而,技术是一把“双刃剑”,如何获取或实现以人工智能为代表的新兴信息技术所拥有的特征、优势与功能,使其在教育中最大限度地发挥其应有的价值呢?人工智能技术如何继续被安全使用到教育领域?如何通过教育变革来促进新兴信息技术在教育教学中的广泛与深入应用,实现教育深层次革命等问题,是目前需要关注和探讨的主要问题。
1人工智能时代下教育变革的背景
1.1人工智能的内涵及具备的强大能力
人工智能最早由美国达特茅斯学院于1956年提出,其研究主要包括机器人、图像识别、自然语言处理、语音识别等,实质是一种自动感知、学习思考并做出判断的程序。人工智能具有自主学习、推断与革新的能力,推动了图像识别、自然语言处理等方面的技术突破。人工智能同时具有理性判断力、超强的工作力,只要电力供应不断,几乎可以无限制地工作下去,而且适应不需要情感投入的工作。它的超强能力,源于三个重要的技术:深度学习、大数据和强算力。
1.2人工智能时代的机遇和挑战
人工智能在精力、记忆力、计算力、感知力以及进化力等方面与人类相比,具有突出优势。在医药领域,人工智能的出现使普通民众可以享受更为高效、稀缺的医疗资源,解决医疗诊断领域诊断质量不均衡、医生资源不足等问题。在教育领域,人工智能促进教学质量进一步提升、教师角色多样化、学生学习能力的提升;为教育研究提供新技术和数据支撑;极大拓展了教育研究新视域;使教育在立德树人方面、教育方法创新方面、教育手段和环境方面以及教育服务供给方式方面均发生改变。然而,看到人工智能以其强大的处理能力带来机遇的同时,也需要正视人工智能带来的新挑战。在人工智能浪潮冲击下,如何借助人工智能发展的机遇推进教育的变革与创新?人工智能技术如何继续被安全使用?首先,人工智能专家大都认为,人工智能将会淘汰大量现有的依靠非脑力劳动为生的劳动力,需要培养人工智能时代的新型劳动力。而且,人工智能技术本身的不太成熟使很多人工智能技术只是应用在儿童教育领域,再者,人工智能潜在的道德伦理问题缺乏法律制度规范。除此之外,人工智能时代将对社会结构以及人的地位构成挑战。综上所述,人工智能时代所带来的机遇是大于挑战的。教育需适应人工智能技术所带来的突破和飞跃,不断调整和更新教育的方向和目标,实现育人成人的发展目标。
2人工智能与教育变革
2.1人工智能与教育目的的变革
人工智能带来的巨变不仅影响人类未来如何发展,而且极大释放了人类的生产力,这些在一定程度上使得人类需要重新思考教育是何目的。人工智能影响教育目的的变革主要表现在:第一,人工智能可能会使人类陷入精神危机。这源于两方面的结果:一方面,人工智能将取代大部分人的工作岗位,工作的丧失将会导致人的价值和尊严丧失。另一方面,人工智能技术的发展将可能导致所有基于自由主义的想法破产,转而人类所拥有的价值和尊严可能转化为一种“算法”,人工智能带来的职业替代风险在教育领域同样存在,主要是对教师角色的挑战。第二,人工智能有利于培养人的学习能力。从某种角度上讲,人工智能剥夺人的就业机会,但同时,人工智能助教机器人将协助教师实现个性化指导,从而有利于将学习的过程视为寻求自我价值和意义的过程。除此之外,人工智能有利于使教育注重培养人的精神能力,这种精神能力大致包括实践动手能力、价值追求能力以及创造能力,从而有利于学生知识以便于更好地完善自我、丰富自我,使教育跳脱“知识为本”的陷阱,发挥“立德树人”的正向作用。
2.2人工智能与学习方式的变革
第一,深度学习。深度学习也称为深度结构学习或者深度机器学习,是一类算法的集合。深度学习概念的提出,一方面尊重了教学规律,另一方面也是应对人工智能时代下的挑战。深度学习在机器学习、专家系统、信息处理等领域取得了显著成就,提倡学教并重、认知重构、反思教学过程,进而达到解决问题的目的。第二,个性化学习。个性化学习区别以往传统班级课堂授课,尊重学生的个性发展,因材施教。人工智能技术与大数据的应用有利于学生享受个性化的学习服务,可提供个性化的学习内容,可视化分析学生的学习数据,快速提高学生的学习效率。第三,自适应学习。自适应学习是指人工智能基于对个体学习进行快速反馈的基础上,根据学习者特征,为其推荐个性化的学习资源和学习路径,从而最大程度上适应学生的学习状态,是实现个性化学习的重要手段。人工智能技术有利于快捷、科学地判断学生的学习状态,进行学习反馈;持续收集学生的学习数据,其中包括学习目标、学习内容;高效地为学生提供海量的学习资源。
2.3人工智能与学习环境的变革
首先,有利于搭建灵活创新的学校环境。不仅可以使空间规划更具弹性,而且可以调节性增强物理环境。其次,人工智能时代的教育区别于以往传统教育强调的统一秩序,更注重个体的用户体验。创客空间、创新实验室等学习环境的不断增加以及人工智能技术的不断发展,个性化的空间环境与学习支持将改变目前学习的学习空间环境。除此之外,随着对话交互技术的逐渐成熟与不断普及,有利于实现虚实结合的立体化实时交互。VR、AR等技术的同步协作也有利于搭建新的学习环境,满足学习者的一系列要求。脑机互动技术的突破有利于实现将人工智能植入人脑,从而改变人类自然语言的交流方式。最后,人工智能通过即时、准确、高效的大数据分析有利于进行精准且个性的学习评价与反馈。人工智能将综合收集所有同学的学习记录,互相比对、优化,从而进行综合提升。更为重要的是,人工智能的人脸识别以及语音识别技术可以运用到教师的教学过程中,进行学生的学习情绪感知,学习状况的了解,从而促进学生学习的科学化;智慧校园、智慧图书馆等的出现,为教学环境的建设提供重要参考。
3人工智能在教育领域的应用
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一、人工智能
1. 人工智能的定义
人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、语言学等多种学科相互渗透发展起来的一门综合性的交叉学科和前沿学科。其精确定义是:一个电脑系统具有人类知识和行为,并具有学习、推断、判断来解决问题、记忆知识和了解人类自然语言的能力。
2. 人工智能的研究内容
人工智能作为一门综合性学科,其研究内容涉及到许多方面,其中与教学实际关系较为密切的是以下四个方面:
(1) 问题解决。问题解决(Problem Solving)是人工智能研究初期的主要研究内容之一,也是其他内容的研究基础,它主要研究计算机的知识表达和推理技术。
在教育领域中,研究问题解决的实际意义在于,把人类解决问题的基本过程赋予计算机,使其能够按照人类的思维规律进行问题解决,帮助学生进行有效的学习。
(2)模式识别。模式识别(Pattern Recognition)是近三十年来在信息科学与计算机科学的基础上发展起来的新兴科学,后期它又受到了人工智能科学的影响,得到了新的发展。因此,常被作为人工智能学科的一个分支。
简单地说,模式识别就是研究用电子计算机代替人来识别事物和环境的方法。所谓模式是指那些供参照模仿用的理想化的标本。因此,具体来说,模式识别的含义就是识别出给定的事物与哪一个标本相同或相似。模式识别有时可以理解为模式分类,即判别给定的事物应该属于哪一类标本。被识别的给定事物通常是字母、符号、汉字、图像、声音、语言、景物,也可以是统计数字、图表、教授状态、学习状态等,应用于教育时则称为教育模式识别和学习模式识别。
(3)自然语言理解。对自然语言理解(Natural Language Processing,简称NLP)的研究能为实现人机自然语言直接通信提供可能,并减少软件生产的负担,从而间接地推动计算机的广泛应用,提高自动化操作效率。因此,它已经成为人工智能研究中最为棘手的问题。
自然语言是人机对话的最方便的语言,其发展的最终目标是把自然语言作为程序语言来使用,使计算机直接执行自然语言,不需要中间的解释过程。
在教育领域中,计算机对自然语言的理解有助于人机对话的实现,从而能够增进计算机与学生之间的交互作用,把原有的计算机辅助教学条件下的计算机主动变为智能计算机辅助教学条件下的人机交互主动。
(4)专家系统。所谓专家系统是指一个(或一组)能在某特定领域内,以人类专家的水平去解决该领域中困难问题的计算机系统。其特点在于能把人类专家在解决问题过程中使用的启发性知识、判断性知识分成事实与规则,以适当形式存储到计算机中,建立知识库,并基于知识库采用合适的产生式系统,按输入的原始数据选择合适的规则进行推理、演绎,作出判断和决策,可起到专家的作用,因此称为专家系统。
专家系统是人工智能中最为重要的研究内容,在教育领域中的应用也最为广泛与活跃。教学专家系统的任务是根据学生的特点,以最合适的教案和教学方法对学生进行教学辅导。
二、计算机辅助教学
1. 计算机辅助教学的定义
计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,简称CAI)是在计算机辅助下进行的各种教学活动,以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。CAI能为学生提供一个良好的个人化学习环境。通过综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术,克服了传统教学方式上单一、片面的缺点,有利于激发学生的学习兴趣和认知主体作用的发挥。同时,它所提供外部刺激的多样性有助于知识的获取与保持。因此,使用CAI能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率,实现最优化的教学目标。
2. 计算机辅助教学的现状
尽管计算机辅助教学要比传统的教学模式先进不少,但并不是最完善的,它还存在许多不足,主要表现在以下几方面:
(1) 缺乏人机交互能力。在教学过程中,CAI课件的教学信息是按预先设置的教学流程机械式地提供,教师只能按预定的课件流程进行操作,学生的学习也是被动的,不能很好地参与教学过程。因此,人机交互能力没有很好地体现出来。
(2)缺乏师生互动。学生在自学及使用现有的CAI课件时,大多采用的是自主学习的方式。使用这种方式时鲜有师生互动,因此课件的效果会大打折扣。同时由于缺乏网络支持,现有的绝大多数CAI课件都是在单机环境下运行的,无法使用网络来快速更新知识内容,更无法提供便捷的学习讨论空间、随时随地的师生交流方式以及远程教学实现的条件。
(3) 缺乏智能性。现有的CAI系统很多都没有智能性,无法进行有针对性的教育。学生的学习是被动的,他们不能根据自身情况调整学习进度。对教师而言,教学参与度太低,他们不能按照学生的认知模型为其准备最适合的学习内容,更不能给予不同的教学模式与方法。
(4) 缺乏广泛性。CAI系统的设计都是围绕某一知识领域,对于教学内容、问题的设计和答案的呈现,都必须在原设计系统允许范围内实现,无法根据具体教学、学习情况提出新的方案。
由此可见,传统的CAI系统本身具有无法克服的缺点。随着人工智能技术的发展,人工智能技术将会越来越多地应用在教育领域。把人工智能技术引入CAI系统,使CAI系统能合理安排教学内容,变化教学方法来满足个性化教学的需要,因此就产生了智能计算机辅助教学系统。
三、智能计算机辅助教学系统
随着计算机科学和人工智能技术的不断发展和成熟,将AI引入CAI中,使CAI系统可以理解教什么、教谁以及如何教,因而也就能合理安排教学内容、改变教学方法,去满足个别教学的需要,这就是以AI技术和认知科学理论为基础而形成的智能计算机辅助教学系统(Intelligent Computer Assisted Instruction,简称ICAI)。它是计算机应用技术的一个新领域,代表了一种新的教学思想和教学方式。智能计算机辅助教学系统的出现,提高了教学质量,改善了教学的效率。
1. 智能计算机辅助教学系统的基本结构
ICAI系统主要是在知识表示、推理方法和自然语言理解等三方面应用人工智能技术。其本质上是一个基于知识的教学专家系统,通常由专家模块、学生模块、教师模块和智能接口模块组成。它的组成结构如下图所示:
(1)专家模块(知识库)。专家模块是由题域知识构成,它包括两方面的知识:一是教材内容、提问信息、教材重点、难点、评价等有关课程的知识;二是有关应用这些知识来生成问题,推理解题的知识。其功能有:作为系统全部知识的来源,为系统其他模块频繁调用,以实时完成用户行为响应,通过知识库知识,生成相应的问题、任务以及解释;通过同步问题解答,并通过预期学生行为与实际学生行为之间的比较,评价学生知识掌握程序以及学习状态、学习方式偏好等。这个部分相当于一个根据事实进行演绎推理求出解答的专家部件。
(2)学生模块。系统通过学生模块建立对学生的了解,通过比较学生行为与专家行为,对学生进行智能模拟,包括学生的知识状态、认知特点和个性特点等。学生模块用来表示学生的学习历史、当前知识水平、解题行为等方面的知识。其任务是:表示学生对所学知识的理解程度,反映学生已掌握和未掌握的部分,通过发现错误并作出错误根源的假设,为进一步指导提供依据。
(3)教师模块(教学策略模块)。在CAI 课件的交互作用中,教学策略是与教学内容融合在一起,通过教学的分支来体现的。这样做的不足是,某一教学内容只能按某一种(或几种)固定的教学策略来教。而在ICAI中,教学策略与教学内容是分开的。这样在教学过程中,系统可随时根据教学的需要,选择不同的教学策略。
教师模块的主要任务是在一定的教学原理的指导下,选择适当的教学内容,并通过接口以适当的表达形式,在适当的时刻展示给学生。该模块的主要功能有:为学生提供学习环境;指导学生的学习活动;解释现象、过程和原因;为学生提供帮助和学习材料;监视和评价学生学习活动。
(4) 智能接口模块。智能接口模块的作用是处理学生与系统间的信息交流。模块要完成两项任务,一是在教学模块作出教学决策后,智能接口模块要以一定的形式把教学内容发送出去;二是建立学生输入信息的方式,接收学生输入的信息。
2. 智能计算机辅助教学系统的发展方向
ICAI系统在发展中不是孤立、单一的,它是伴随着多种技术以及人工智能在多种领域应用的不断发展而发展的。其未来的发展方向表现为以下几方面:
(1)与网络技术的结合。随着多媒体技术和Internet网络的飞速发展,多媒体教育应用与Internet网进一步融合,CAI 不仅仅只在智能上单一发展,它不可避免地还要向多维的网络空间发展。目前,已有不少基于Internet网的多媒体教育系统在使用,它们借助网络的优势,完成在线学习、实时讨论、网上测试等多种教学任务。将网络CAI与智能CAI有机结合,互相补充,能构建成一个新的系统工程。
(2)智能(Intelligent Agent)技术的使用。人工智能(AI)技术在ICAI中的应用,除了体现在对多媒体教学系统中引入学生模块和知识推理机制以外,还可以起到在“智能导航”浏览中,使用“智能”技术代替教师、学生进行指导学习和搜索学习的作用。
在CAI中,学生学习查询有效知识可以使用进行搜索、导引,由于它自身具备的学习功能,能够主动、高效地从Internet中发现和收集用户所需要的信息。因此,它有助于解决使用单一关键字匹配查询、搜索引擎引起的大量无关信息的涌现、信息检索的精确度不高等问题。将“智能”技术引入到ICAI中,将使得教师和学生在教与学的过程中,提高知识选取效率、加强交互学习和自主能动性学习。
(3)远程教学。结合网络CAI、智能CAI以及多协作,可以实现真正意义上的远程教学模式。ICAI系统不仅可以作为教师,为学生学习提供指导,也可以作为学生,辅助学生学习,还可以成为学生学习、交流、协作过程中多方面的。因此,具有多种特性优势的远程教学具有广阔的发展前景。
(4)虚拟现实(Virtual Reality)的应用。虚拟现实也叫人工现实(Artificial Reality),是由多媒体技术与仿真技术以及计算机技术相结合而生成的一种交互式人工世界。它的根本目标就是达到真实体验和基于自然技能的人机交互。在教学辅助中,使用创建的虚拟环境,在一般人所不能亲身体验的情景中,达到演示、操作的教学目的。目前在教学中使用的有:基于Web的火电厂的虚拟实景建构学习、建筑设计的实景化学习、医学内消化道实景教学等。
四、结语
到目前为止,人工智能技术已经逐步应用于计算机辅助教学中,与教学现代化有着密切的关系。随着人工智能技术的发展,智能计算机辅助教学系统的成效将更加明显。新世纪的教学手段将是以智能化CAI为主线,多学科、多方位发展的新技术的体现。这种手段产生了人机交互、人机共生等全新概念,大大扩展了人类的能力,促进了教育事业的进一步发展。
参考文献:
[1]何克抗.教学媒体的理论与实践[M].北京:北京师范大学出版
社,2003.
[2]谢三毛.人工智能在计算机辅助教学中的应用[J].华东交通大
学学报,2005(12).
篇3
The Application of Artificial Intelligence in Education
HU Ji-li,YIN Yun-xia
( Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei 230038,China)
Abstract:As a result of the interpenetration of older branches into each other, scientific theories and their application of Artificial Intelligence have expanded into nearly all the areas of human activity. This paper introduces the application of Artificial Intelligence in education, especially deals with Intelligence Computer Aided Instruction based on the artificial Intelligence.
Key words:Artificial Intelligence;CAI;expert system;knowledge base
1 引言
人工智能作为当今世界三大尖端技术(空间技术、能源技术和人工智能技术)之一,是计算机科学的一个分支,它的目标是构造能表现出一定智能行为的。人工智能是一门极富挑战性的科学,从事这项工作的人必须懂得计算机知识、心理学和哲学、机器学习、计算机视觉等。总的说来,人工智能的目的就是让计算机这台机器能够像人一样思考。人工智能的研究更多的是结合具体领域进行的,主要研究领域有专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、机器人学、博弈、智能决定支持系统和人工神经网络。它总的来说是面向应用的,随着人工智能的诞生和发展, 人们开始把计算机用于教学领域。同时, 自七十年代以来, 有教学能力的专家系统得到研制。人工智能技术与专家系统的成就, 促使人们把问题求解、知识表示这些技术引入计算机辅助教学(CAI) , 这便是智能型计算机辅助教学(CAI)。
近几十年来, 随着人工智能技术的日渐成熟, 它的一些研究成果被陆续应用到教学领域, 推进了教育发展改革和教学现代化进程。人工智能在教学系统的重要性也已形成共识。
2 人工智能在教育中的作用
目前在教育技术中涉及到AI的主要有以下领域:
2.1 知识的表示与访问
基于人工智能的知识表示是以知识为对象,以计算机的软硬件和计算机科学及人工智能和专家系统技术为工具,以哲学、心理学和逻辑学等为方法和指导,将知识表达成计算机可以直接处理的“知识库”,使用“计算机的智能”来模拟人类专家或“人类智能”,对知识进行快速、精确、自动、科学的处理。它不属于通常的“数据管理或信息管理”的“数据”层次,而是属于“知识处理”或“知识”的智能化层次。其主要内容是对于知识进行形式化的表示、自动化的推理,智能化的教学或创造。计算机辅助教育是其中重要的组成部分。
2.2 符号计算
符号计算包括数值计算、符号计算和函数作图。其代表软件是Mathematica,当该软件在1988年第一次,对科技及很多其他领域的计算机使用方式产生了深刻的影响。Mathematica 1.0时,商业周报将其列入当年最重要的十大新产品名单。这标志着现代科技计算的开始。Mathematica也被大量地用于教育:有成百上千的课程,从高中课程到研究生课程用它作基础。随着各种学生版的,Mathematica也已成为全世界各种不同专业学生的重要工具。
2.3 对学生错误的自动诊断
采用人工智能技术,使得教学过程中系统可以自动诊断学生的学习水平,不仅能发现学生的错误,而且能指出学生错误的根源,从而做出有针对性的辅导或学习建议。而且根据学生的特点自动选择教学内容,自动调整教学进度,自动选择教学策略与方法。
2.4 实现智能性超媒体教学系统
超媒体系统有理想的教学环境,容易激发学生的学习兴趣和学习主动性,但不能保证达到预期的学习目的,而且由于不了解所要教的对象,所以不能做到有针对性的指导,不能因材施教。智能辅助教学系统正好与此相反。将二者结合起来,就可实现性能互补,从而研究制出新一代高性能的智能超媒体教学系统。
3 人工智能应用于教育的新方向:ICAI
3.1 传统CAI的不足
传统的CAI由于其集成性、交互性、多媒体性等特点,在教学中可以极大地激发学生的学习动机,提高教师的教学效率和学生的学习效率。但在使用过程中,CAI的一些弱点也逐渐暴露出来。主要表现有:
(1)缺乏人机交互能力
现有CAI 大多以光盘作为信息的载体, 将教材中的内容以多媒体的形式展现出来, 教学信息是按预置的教学流程机械式地提供给学生的, 学生接受起来很被动。而且在课堂教学中, 一般也只能通过教师按预定的课件流程进行操作, 无论学生还是教师都不能很好地参与教与学的过程, 因此人机交互没有很好地实现。
(2)缺乏教师与学生的互动
现有的CAI 课件在学生自学、进行操作使用时,如何学习都是学生自己的事。教师不能完全了解学生的情况,学生在碰到问题时,也不能向教师求助,师生之间是互相封闭的,软件所起的积极效果大打折扣。同时由于缺乏网络支持,现有的绝大多数CAI 课件是在单机环境下运行的,它们无法利用网络的优势使知识内容快速更新,也更无法提供便捷的学习讨论空间、随时随地的师生交流方式以及远程教学实现的条件。
(3)缺乏智能性
要想面对不同情况的学生进行不同程度的教学过程, 使学生的学习变为主动, 并能由系统自动地提供助学信息而有选择地学习,要想使教师的教学能积极地参与进去并根据系统提供的信息按照学生的认知模型为其准备最适合的学习内容, 给予不同方式的教学模式与方法, 没有智能性的CAI 课件系统, 是很难实现以上目的并达到良好教学效果的。由此可见,现有的CAI 随着人们要求的提高, 已经不能尽如人意。因此以智能CAI 为代表的新的计算机辅助教学系统将是教师在教育技术上需要不断探求、努力实现的发展方向索。
3.2 ICAI-人工智能与多媒体技术的结合
为了克服传统CAI的缺点,需要在知识表示、推理方法和自然语言理解等方面应用人工智能原理。因此很多专家提出了智能计算机辅助教学(ICAI),智能计算机辅助教学(Intelligence Computer Assisted Instruction-ICAI)以认知学为理论基础。将人工智能技术应用于CAI,是智能化的CAI。在ICAI系统中,允许学生与计算机进行较自由的对话,学生的应答不限于数字或简单的短语。系统能够判定学生应答的正确程度,并给予适当的反馈,而不是简单地说“对”或“错”。ICAI的宗旨在于利用现有计算机技术实现较好的人工智能,模仿人类的交互方式、思维习惯及情绪流动,修饰和掩盖计算机的缺陷。
3.3 ICAI的优点
(1)将教学内容与教学策略分开,根据学生的认知模型提供的信息,通过智能系统的搜索与推理,动态生成适合于个别化教学的内容与策略。
(2)通过智能诊断机制判断学生的学习水平,分析学生产生错误的原因,同时向学生提出更改建议、以及进一步学习内容的建议。
(3)通过对全体学生出现的错误分布统计,智能诊断机制将向教师提供教学重点、方式、测试重点、题型的建议。
(4)为教师提供友好的教学内容、测试内容维护界面,无需改变软件的结构即可调整教学策略。
(5)通过对学生认知模型、教学内容、测试结果的智能分析,向教学督导人员提供对任课教师教学业绩评价的参考意见。可以说,一个理想、完美的ICAI系统就是一个自主、优秀的“教师”。
3.4 ICAI的标准
以现有的科学技术水平而言,短时期内显然无法实现具备上述全部功能的ICAI系统。一般认为,只要具有下列一个或几个特征的CAI系统就可以称之为ICAI系统。
(1)能自动生成各种问题与练习。
(2)根据学生的学习水平与学习情况选择与调整学习内容和进度。
(3)在了解教学内容的基础上自动解决问题,生成解答。
(4)具有自然语言生成与理解能力,以便实现比较自由的教学问答系统,提高人机交互的主动性。
(5)对教学内容有解释咨询能力。
(6)能诊断学生错误,分析原因并采取纠正措施。
(7)能评价学生的学习行为。
(8)能评价教师的教学行为。
不难看出,ICAI与传统的CAI相比,更加符合教育教学的规律,切合学生的认知习惯,具有明显的优越性。
3.5 ICAI的结构
ICAI主要由三个模块组成:专家系统模块、教师模块和学生模块。
(1)知识库
知识库是实现知识推理与专家系统的基础,而建造知识库的前提则是要解决知识的形式化,人工智能技术在教育中的应用表示以及知识的访问与调用问题。因此,知识的表示与访问是人工智能的核心技术之一,也是将AI引入教育领域必须首先解决的一个难题。
ICAI中的资源库应该包括以下一些内容:
①多媒体素材库:包括所要呈现的知识的一些素材,包括:文本、图像、声音、动画及数字影象等多媒体教学资源。这些用于多媒体数据库管理,便于分类、增删、修改及查询等操作。
②教学内容库:教学内容库用于存放教学内容,包括领域知识库(含辅助知识库、提示帮助库、练习题库,和测试题库)。这些教学内容,包括习题和试题分章、节、课及知识点等有序存贮。供专家决策系统调用。
(2)学生模块
学生模块主要包括以下三个模块:学生登陆模块、学生水平评价模块和学生监督模块。
①学生登陆模块:利用该模块主要用于学生使用ICAI时登录,第一次登录时学生输人姓名、性别、年龄、学历等相关信息,然后对学生进行询问,选择合适的测验题对学生进行初测推荐学习计划。当再次登录时,系统根据保存的信息安排合适的学习内容。
②学生水平评价模块:学生水平测试模块用于评价某一教学单元学习完后测试成绩。通过测试等因素分析,可以比较确切地了解学生的具体情况,从而制定出合理的教学策略和教学过程
③学习监测模块:学习检侧模块用于监测记录学生的日常学习情况,记录学生学习某教学单元时的参数值,并记录在学生档案中。包括:学生目前学习单元号;学习方式;正常学习、练习、提前浏览、学后复习;学习时间;学生提示问题的类型和次数;学生本次练习出错次数。
(3)专家决策模块
CAI中的专家决策系统可以看作专家系统中的推理机。专家系统是目前人工智能中最活跃、最有成效的一个研究领域,它是一种具有特定领域内大量知识与经验的程序系统,它应用人工智能技术,模拟人类专家求解问题的思维过程求解领域内的各种问题,其水平可以达到甚至超过入类专家的水平。计算机中存有人类专家的知识并具有推理能力,从而可解决诊断、规划、调度、预报、决策等要靠人类专家才能完成的任务。
成功的例子如:① DENDRL系统的性能已超过一般专家的水平,可供数百人在化学结构分析方面的使用;②MYCIN系统可以对血液传染病的诊断治疗方案提供咨询意见经正式鉴定结果,对患有细菌血液病、脑膜炎方而的诊断和提供治疗方案已超过了这方面的专家。
ICAI根据学生模块提供的学生学习情况,通过智能系统的搜索与推理,得出智能化的教学方法与教学策略,能够较科学地评估学生的学习水平,还可以通过分析学生以往的学习兴趣和学习习惯,预测学生的知识需求和常犯错误,动态地将不同的学习内容、学习方法与不同的学生匹配,智能地分析学生错误的原因,进而有针对地提出合理的教学建议、学习建议以及改进方法,既提高了学生学习的满意度,激发了学生的学习热情,也对教师教学提供了客观的依据和科学的方法。
4 结束语
由此可见人工智能技术已经逐步应用于计算机辅助教学中,与教学现代化有着密切的关系。人工智能技术的发展也必将会对ICAI 的发展起到巨大推动作用。近几年来,人工智能的研究者们尝试着使学生脱离“辅导学习”的过程来接受新知识,而采用“通过活动进行学习”的方式。在教学的其他方面,人工智能技术还可以建立人类推理模型学习工具等诸多的运用, 展示出越来越好的实用性。随着Internet 的发展,虚拟现实技术的广泛应用, ICAI 也将得到进一步的完善。21 世纪的教育教学手段将是以智能化CAI 为主线,多学科、多方位发展的新技术的体现。这种手段产生了人机交互、人机共生等全新概念,使人类扩展了自己的能力,促进了教育领域方方面面的改革。
参考文献:
篇4
1.1人工智能
人工智能是以知识为对象,研究知识表现、知识获取、知识挖掘等的学科。从其功能来看,人工智能即参照人类智能活动的客观规律,借助一定的智能体,模拟人类的思维执行诸如判断、推理、识别、决策、检测等活动。
1.2智能体
人工智能必须借助一定的智能体来实现,也就是说,智能体是人工智能的载体。因此,分析人工智能就要借助智能体来阐述。一个性能良好的智能体,应尽量准确捕捉用户的用意,通过对环境的感知,敏锐地获取相关信息和知识,并根据环境的数据变动适时作出调整,高效执行用户指令,完成用户指定的任务。
1.2.1单智能体的功能
依照智能体的功能,人们通常将智能体划分为思考型、反应型、混合型三种。
图1 思考型智能体的功能示意图
思考型智能体主要通过用户根据目标或任务,下达行动指令,用知识和计划指导行动,并根据行动的反应,对环境进行感知,智能体感知内部状态等对环境状态,适时对动作进行调整,实现思考型智能体的功能。
图2 反应型智能体的功能示意图
反应型智能体主要通过规则动作指导行动,并利用智能体对环境状态的感知,指导规则动作对环境作出适应性改变,实现反应型智能体的功能。
图3 混合型智能体的功能示意图
混合型智能体的功能较为复杂,它通过智能体对环境的一般、紧急情况作出反应,对环境状况建模,对环境可能发生的情况进行预测,与其它智能体进行交流,共同指导决策,指导行动的准确性。
1.2.2多智能体的功能
多智能体即通过多个智能体间的相互协调,共同配合,构成一个综合智能体,联合达成一个任务。每个成员智能体有着各自的目标和动作,可以不受其他成员的限制,自主执行自身的动作规则,利用各个智能体间的竞争与协调,化解多个智能体间的矛盾与冲突,实现多智能体的任务,体现多智能体的功能。在多智能体的综合功能下,各个智能体作为综合功能的子功能,每个智能体都具有较高的适应性,能够根据问题,进行规划和推理,判断应该采用的策略,对环境施加影响。多智能体基于简单的设计理念,具有有利于建模,可扩展性强,管理方便,能够节省构建成本,明白易懂等特点。通过多智能体,可以面向对象,实现智能体的多元化和多层次性的构架,缓解了综合系统的复杂性,也缓解了各个系统解决问题的复杂性,并通过协调与协作,提高解决问题的效率,提高整个系统行动的效率。
2. 人工智能的主要应用领域
2.1人工智能在教育的应用
2.1.1教师辅导的智能化
人工智能在教育的应用,主要表现在利用Agent技术,实现智能化教学。Agent技术是一种基于分布式的智能技术,通过智能体Agent,可以实现自主学习的功能,并根据感知自身和环境状态,采取相应的行动,达成系统规定的目标或任务。Agent具有多种优势,诸如可以自主完成行动,快速对动作做出反应,协作能力强,系统处于开放状态,通信性能好,能够随时随地进行行动等。多Agent系统由多个成员Agent组成,各个成员Agent都有既定的动作,通过成员hgent间的通信,获知相关信息,共同协调完成整个系统的复杂任务。Agent在智能化教学中的主要功能:对教学过程进行跟踪监控、教学分析、教学信息的整理、辅助学习、学习方法建议等。通过上述功能,能够适时监督学生的自主学习和教师的辅导,并能够结合学生的学习行为、学习效果等,提供有效的学习指导,实现教师辅导工作的智能化。
2.1.2教学资源的智能检索
目前,各种网络教学资源五花八门,信息量非常大且较为分散,并且各种教学资源还在不断的增长,给学生和教师利用教学资源带来相应的困难。智能检索系统的应用,能够帮助学生和教师在海量信息中,快速准确地搜索到所需信息,节省学生或教师的检索时间,提高用户检索效率。
2.1.3智能化评价
随着现代教育的发展,运用专家系统技术,通过网络考试系统,采用智能组卷算法,实现自动组织考卷。通过试题库,依照既定规则,对精选的试题进行筛选,实现自适应的试题测试功能。根据相关需要,设计自动评卷功能,对考试结果进行评价,并可根据需要对考试题型进行评价。
2.2数据挖掘技术
2.2.1数据挖掘技术
数据挖掘技术,就是通过揭示数据间的关系和数据的存在模式,对数据和数据库进行处理的技术。它是人工智能、数据库管理、仿真等多学科交叉的边缘学科。数据挖掘技术的应用,为工商、科研工作的发展提供了较多的新方法,对工商业与科学研究都具有非常重要的意义。由于数据挖掘技术蕴含着知识表现、知识获取和知识挖掘等理念,使得其与人工智能的功能如出一辙,很多人认为数据挖掘技术应该是人工智能的一支。从实际来看,虽然数据挖掘技术与人工智能有相应的交集,但它已经成为一个独立的系统,具有更为丰富的内容体系,与人工智能、机器仿真、OLAP、专家系统等都具有相关性,其规则、分类、算法等都自成体系,体现出数据挖掘技术的博大精深。
2.2.2数据库的知识发现
通过数据挖掘技术,对数据库中的知识存量进行充分的研究,从中找出潜在的规律性,从而利用数据的相关性分析,挖掘出蕴含在数据中的抽象知识,揭示数据所表现的客观世界状况,从中得出相关的本质和规律,从而自动获取知识。知识表现所概括的是数据所揭示内容的概念,比数据本身更有应用价值。
2.3智能检测技术的应用
2.3.1智能机器人研究
在智能机器人的研究中,研究者更加关注对机器人的行动进行智能控制,也就是说,研究者在给定机器人任务后,必定要根据任务设计相关的动作规则来实现任务,然后根据智能控制,使机器人的行动达到研究者的预期目的。
2.3.2对流水线的智能监控
很多工厂的生产流水线,都需要通过过程监控,保障产品质量和系统性能。很多企业已经采用人工智能对流水线进行监控 ,确保流水线的物理参数精度,实现流水线的高效和产品的优质。例如汽车工业的模糊逻辑智能控制,轧钢厂的神经元智能控制,水泥旋窑的模糊智能控制等。
2.3.3故障的智能诊断
一般情况下,智能系统根据检测到的故障状况,对照系统存储的相关诊断数据和信息,判断系统、器官、元件等出现故障的原因,采用系统给定的信息进行故障处理,及时排除故障,提高系统的稳定性和可靠性。故障的智能诊断系统构架主要有:故障信息库、诊断信息、数据接口、数据库等。例如,飞控系统的故障诊断、雷达的专家诊断等。
2.3.4医疗领域的专家系统技术
从上世纪70年代,医疗领域已经开始广泛应用专家系统技术。例如在外科手术中,采用模糊逻辑控制,通过模糊函数与语言,准确把握病人的麻醉深度,实现对病人麻醉深度的智能控制。
3. 人工智能的实际应用
3.1机器人在教育界的应用
3.1.1模拟教学
根据教材的安排,对某些需要解释的现象进行机器人模拟演示,让学生认真观察,从中发现一定的规律,使学生加深对规律性的认识和理解。如数学教学中的抛物线轨迹演示,物理教学中的阿基米德定理演示等,都能够利用直观的演示,揭示其中的规律,使学生加深对相关知识的理解。
3.1.2人机交互的辅导方式
利用机器人辅导学生学习,可以通过人机交互,为学生提供量身定制的辅导模式,使学生的个性得到充分发展。采用微型机器人与学生的交互辅导,可利用微型机器人其体积小、重量轻,便于携带等优点,随时随地进行学习,随时为学生解决问题,提供学习指导。利用家庭机器人与学生的交互辅导,承担家庭教师的职责,有利于学生问题的适时解决,也有利于学生的学习得到及时的巩固。通过软件机器人与学生的交互辅导,可以对学生的学习情况进行分析,为学生制定专门的指导计划,提高学生的学习质量。
3.1.3仿真训练
在教学中,教师可以利用机器人,将相关内容通过机器人的演示展现给学生,减轻教师的负担,并能够通过规则的动作,使教学更为规范。例如,用机器人示范体育高难动作,可以将动作分解、定格、重复播放等,从多方位展示动作,使学生能够充分掌握动作的规范,比教师的示范更为科学,也更为有效。
3.1.4机器人远程教育
通过机器人,可以通过对学生的特征数据分析,建立学生模型库,根据学生的个性,同时对多名远程教育的学生实施个性化教学和辅导,提高远程教育的效率,实现远程教育的智能化。
3.1.5激发学生的学习兴趣
机器人为学生创设富有情趣的教学环境,根据教学任务,采用与学习相关的游戏,调动学生的学习积极性,使学生在尽可能短时间内,掌握需要了解的知识点,提高学习效率。
3.2数据挖掘技术的实际应用
数据挖掘技术的应用领域较为广泛,主要有:
(1)商业领域
商业领域是最早应用数据挖掘技术的重要领域。通过数据挖掘,对产品销售数据进行分析,对产品进行市场定位;根据消费者需求分析,对产品的销售进行预测,调整产品营销策略;根据市场销售情况,制定合理的库存,减少资金的占用;对顾客的购买行为模式进行识别,据此布置货架,适应顾客的购买习惯;通过食品的滞销、畅销分析,制定相应的促销手段和促销时间,避免商品过期积压等等,使数据挖掘技术在商业领域得到极为广泛的应用。
(2)金融业
利用金融服务的各种卡品信息,分析客户的需求,了解客户的存款和贷款信息,对存、贷款趋势作出科学预测,从而制定合理的存、贷款优惠策略;对金融交易活动进行监控,从中提取有用信息。例如,有信用卡客户对私家车感兴趣,金融机构就可以将信息告知汽车销售部门,并为客户提供量身定制的贷款服务。
(3)工业生产
在产品销售环节,工业生产企业对数据挖掘技术的应用与商业领域的应用大致无异。随着市场竞争的激烈,很多工业生产厂家已经通过数据挖掘技术对生产过程进行动态监控。
(4)网络应用
随着信息流量的增大,简单的索引与搜索系统已经很难满足网络用户的需要,有待开发高层次的搜索引擎来适应网络不断的发展,智能化的搜索引擎带给用户的是快捷、高效与易用,使其成为今后搜索引擎的应用趋势。
(5)其它方面的应用
通讯公司利用远程通信,及时了解客户信息,创新客户服务,拓展新的业务,扩大市场影响力,赢得最佳效益。高校利用数据挖掘技术,了解生源信息,将学校的专业信息发送给目标生源;对教师的情况进行分析,从中找出关联性,有针对地制定教学方案,有效提高高校的教学质量。医药公司通过对医生处方分析,了解医生的用药情况,可以制定合理的供货计划和营销策略。旅游机构对旅游团体进行分析,可以采用有效的旅游模式,吸引更多的旅游团体。利用卫星遥感技术获取的数据,提高天气预报的准确度。
3.3人工智能在检测系统的应用
人工智能在检测领域的应用非常广泛,如前面介绍流水线的监控、智能故障诊断、专家技术系统等,现对网络入侵的智能检测系统加以简要说明。
3.3.1网络入侵专家检测系统
该系统的智能化程度高,用户不用干预专家系统的推理。然而,其系统信息是建立在专家知识的基础上,必然受专家认知网络攻击模式的限制。该系统的构建基于以下几点:首先,采用安全入侵规则的描述方式,如判断树描述、图形描述等。其次,通过合理推理,参照专家库的规则,判断网络安全状况,检测是否有入侵行为发生。最后,更新专家库,调整专家规则,结合神经网络技术,利用神经网络技术的敏感性与快速反应能力,不断增强系统的自适应功能,提高系统检测能力。
3.3.2入侵统计智能检测系统
该系统主要对异常的安全问题进行检测。它通过建立正常行为模型,对照进行网络入侵检测,检测出正常行为有较大偏离,则视为异常。首先,确立门限值,统计某一事件在特定时间出现的频率,检测是否超出门限值,判断系统是否异常。其次,设定事件度量均值、度量标准偏差的置信区间,统计系统的两个参数值,判断系统是否偏离区间,检测系统异常与否。最后,根据事件的矩阵数据,对事件转移的概率进行统计分析,结果小则预示存在异常。
参考文献:
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[2] 张鹏.智能机器人辅助教育及其应用[J].中国电化教育2009(2)
[3] 龚成清.基于人工智能的网络入侵检测系统设计[J].南宁职业技术学院学报.2009(5)
篇5
1教学目标与要求
中南大学人工智能与游戏设计课程主要面向智能方向4年级学生,在4年级第一学期开设。学习该门课程之前需要具备人工智能以及计算机编程方面的课程知识,并且需要一定的计算机图形学的相关知识基础。
此门课程的学习使学生了解游戏设计与虚拟现实的基本概念和术语及其基本设计方法,理解人工智能在游戏中的相关应用,熟悉游戏设计中编程以及建模技术,为学生将来利用人工智能技术以及游戏设计技术奠定必要的知识基础。除此之外向学生介绍计算机游戏的基本原理和最新进展,包括计算机游戏动画的最新概况、游戏程序设计概览、2D游戏的基本编程技术、3D游戏动画的基本编程技术、3D游戏场景的组织与绘制、游戏中的高级图形技术、游戏中的音频编程、游戏中的人机界面技术、人工智能在游戏动画中的应用,纹理贴图、基于图像的绘制和加速算法等。
基于该教学目标,本课程有两个重点内容,其分别是人工智能技术如何在游戏设计中的应用,以及游戏编程的相关技术。对于人工智能技术在游戏设计中的应用这一内容,主要采用理论结合实际的理念,将学生已具备的人工智能理论知识与游戏设计的具体应用联系起来,使学生一方面能体会人工智能的基础理论,另一方面使学生能够将其所学用于实践,避免理论与实践脱节。游戏编程内容主要从设计模式入手,然后依托多媒体平台对学生进行讲授设计以及编程方面的相关知识。
围绕这个教学目标,我们安排了28个学时的课堂教学,4个学时的实验,总共32个学时的课程。接下来针对课堂教学、实验设计、考核方式这几个方面分别展开讨论。
2课堂教学设计
本课程采用培训学校模式与大学理论教育折中的方式进行讲授,本节将着重对28个学时的课堂教学内容分别介绍。
1) 游戏程序设计概论与计算机图形学基础。
该部分内容可以分为以下两部分。
(1) 计算机游戏简介与游戏设计概论(2课时)。
(2) 计算机图形学基础(2课时)。
概论部分主要介绍计算机游戏的基本概念、特点以及目前国际上该领域的研究和应用情况。图形学部分主要是介绍计算机图形学的相关理论基础,目的是让没有学过计算机图形学的学生有一定了解,由于考虑到智能专业也开设计算机图形学的相关选修课,因此,本部分内容只是对之前学习的相关知识的复习,目的是为后续的程序设计课程打好相应的理论基础。
本次课程是正门课程的开篇之讲,一方面,教师要开宗明义,让学生明确何为计算机游戏,并对计算机游戏有大致的了解,为后续课程学习起铺垫作用;另一方面,为增强学生学习兴趣,必须介绍计算机游戏的类型以及各种知识与其的关联。
2) 游戏编程技术。
如上所述,游戏编程是本门课程的一个重点内容,游戏编程可以分为如下几个部分。
(1)Windows编程基础(2课时)。
(2)DirectX编程基础(2课时)。
(3)2D游戏的基本编程(2课时)。
(4)3D游戏场景的组织和绘制(2课时)。
(5)3D动画的基本编程技术(2课时)。
(6)游戏中的人机界面技术(2课时)。
对于Windows编程基础,其主要内容是Windows操作系统的发展史、Win32程序的基本结构、消息循环与处理、Windows窗口、GDI接口、集成开发环境(IDE)。
DirectX编程[8]基础的主要内容是DirectX开发包的历史及其框架、介绍每一个组件的功能、DirectX开发包的安装以及与IDE连接的配置。
2D游戏基本编程的主要内容是游戏的基本流程和体系结构、游戏开发的基本理念及方法、游戏引擎简介、游戏的调试与测试。
3D游戏场景的组织与绘制的主要内容是3D场景的组织与管理、游戏场景的几何优化、3D场景的快速可见性判断与消隐、地形场景的绘制与漫游、3D游戏场景中的碰撞检测。
3D动画的基本编程技术的主要内容是3D动画技术概述、Direct3D开发包的使用、关键帧动画技术、基于动作捕捉的动画技术、脚本驱动的动画技术。
游戏中的人机界面技术主要内容是游戏的可玩性与人机界面、用户界面设计基础。
游戏程序设计部分内容主要是让学生了解和掌握面向Windows平台的游戏编程的技能。现在绝大部分游戏和娱乐都是基于Windows平台,因此掌握Windows平台的设计模式与编程方法是必须的。又因为DirectX软件开发包是微软公司面向Windows平台开发的一套专门应用于游戏开发的API,因此了解其原理以及掌握其技术能够提高学生的游戏开发能力。
3) 人工智能在游戏中的应用。
如今的游戏应用了大量的人工智能技术,本门课程将从以下几个方面介绍人工智能技术在游戏中的应用。
(1)遗传算法(6学时)。
(2)神经网络(6学时)。
遗传算法主要内容是遗传算法的概念及其相关研究、杂交操作、变异操作、适应性函数选择、遗传算法优化的算子、创建和处理矢量图形。
神经网络主要内容是神经网络概述、适应性函数、环境探测、有监督的学习、演化神经网络的拓扑。
该部分内容主要是介绍如何将人工智能中的理论用计算机语言实现,并介绍如何在游戏设计中应用这些理论。这部分内容是本门课程一个核心内容,通过学习学生们能够认识到人工智能在游戏设计中的重要性,并提高应用能力。
3实验设计与课程设计
由于该门课程为选修课,因此课时较少,除课堂课时之外只剩下4个学时的实验课时。我们针对这4个课时的实验进行了重点设计,其主要内容是引导学生熟悉Visual Studio .Net 2008集成开发环境、安装与配置DirectX 软件开发包、使用有限状态机设计状态驱动智能体,设计2D图形驱动引擎。
虽然课时很短,但学生能够实际动手操作,熟悉游戏编程的相关开发工具与开发包,另外,学生学习兴趣提高了,学习内容从枯燥的抽象概念、理论变成实际的事例。此外,学生还可以在课下完成任务,继续钻研新的理论应用。
我们针对本门课程实验课时少的缺点,特别设定了一个课程设计环节。课程设计并不占用实验课时,而是要求学生利用课外的时间,自由组合,以团队的模式完成相应的设计要求。
课程设计主要内容是要求学生完成一个项目设计,该项目设计主要是要求学生使用相关的集成开发环境和开发包,利用一个人工智能技术编写出一个小的游戏软件,并给出设计报告。考虑到学生的实际能力,开发与报告以小组的形式进行设计开发,设计团队由3~5人自由组合,具体分工必须在报告中体现,报告要求不少于4000字,以软件开发文档的形式提交,报告中不仅有游戏软件的需求分析文档、设计文档和测试文档,还必须包括游戏的内容设计,即游戏的情节创意或功能设计。设计题目以及游戏类型由学生自选,图形界面可以是3D也可以是2D,开发包可以使用Direct3D也可是Windows自带的GDI。
4考核方式及其安排
考核一个方面是检测学生学习的状况,另一个方面是为了通过考核方式,提高学生的实践动手能力。基于这个原因,我们将整个考核分为3个模块。
1) 期末考试(开卷),占总成绩的50%。
2) 项目设计,占总成绩的35%。
3) 实验,占总成绩的15%。
期末考试采用开卷形式,主要目的在于检测学生通过课程学习,对知识点的掌握程度,以及运用知识点解决问题的能力。其占总成绩比例的一半。虽然期末考试为开卷,但考核的知识点无法直接从教材中直接找到,需要学生实际运用能力和解题手段才能完成答题。精心设计的开卷试题,可以使学生对虚拟现实知识体系进行一个系统的回顾,同时,它也是对教学的补充。
课程设计需要学生有很强的自主性,认真完成将使学生受益匪浅,敷衍了事不仅学生没有得到锻炼,教学目的也难以达成。课程设计以小组的形式有优势也有劣势,好处在于学生可以根据自身能力对应团队中的角色,例如,某同学编程能力强,他可以作为程序设计与开发人员;另一同学数学好,或理论方面出色,他就可以担任算法设计的工作;某些同学有创意,他则可以担任游戏情节设计的工作,等等。这样做分工明确,每个人都能够根据自己的实际需求和情况得到锻炼。劣势在于,如果团队同学能力重点都一样,就会出现分工不清,而最大的问题就是团队合作会导致某些同学出现依赖思想,最终导致整个团队只有一个人完成整个项目,甚至导致项目无法完成的情况。对此,我们应当强调每一个学生都要积极主动参与到课程设计中来,发挥自己的主观能动性,协作完成项目。
5结语
本文探讨了人工智能与游戏设计教学目标与任务、课堂教学、实验设计、考核方式,希望能够给其他相关教学工作者以参考和启发,共同促进其完善与提高。
由于人工智能与游戏设计这门课程是中南大学新开的一门课程,在许多方面存在考虑不周或欠缺的情况,需要向兄弟单位多学习并且多在教学实践中摸索与提高。本门课程是以中南大学智能系统与智能软件研究所为依托,它具有很好的研究基础与良好的实验平台,并能够将这门课程融会贯通,使学生理解人工智能与游戏开发设计的基本理念,并培养学生实际应用技能。
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[8] Microsoft. DirectX Software Development Kit[EB/OL]. [2010-7-20]. /downloads/details.aspx.
Design in Artificial Intelligent and Game Programming Courses
LI Yi
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一、人工智能驱动智慧教育
当前,以人工智能为代表的技术创新进入到一个前所未有的活跃期。当人类社会迈进信息时代的新阶段——人工智能时代,这种工业化的教育体系已经无法满足未来社会对人才的需求,时展迫切需要一场教育变革。换句话说,教育不是由外而内传递知识,而是由内而外觉悟智慧。这就要求,我们必须打破整齐划一的传统教育形态,构建与人工智能时代相适应的智慧教育体系,利用智能技术对学习环境、学习内容、教学方式、管理模式进行系统化改造,为学生提供富有选择、更有个性、更加精准的智慧教育。
二、智慧教育的理念内涵
综合已有研究,我们认为,智慧教育是指以“人的智慧成长”为导向,运用人工智能技术促进学习环境、教学方式和教育管理的智慧转型,在普及化的学校教育中提供适切的学习机会,形成精准、个性、灵活的教育服务体系,最大限度地满足学生的成长需要。只有把“人”置于教育的最高关注,发掘人的潜能,唤醒人的价值,启发人的智慧,才能从容应对人工智能时代带来的挑战。智慧教育不仅是教育基础设施的信息化、智能化,而且是教育理念与教育方式的转型升级,从注重“物”的建设向满足“人”的多样化需求和服务转变。
智慧教育包括三个组成部分:一是相互融通的学习场景,利用智能技术打通物理空间与网络空间之间的壁垒,让万物互联,让世界互通,所有学生都可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息;二是灵活多元的学习方式,注重学习的社会性、参与性和实践性,打破学科之间的界限,开展面向真实情境和丰富技术支持的深度学习;三是富有弹性的组织管理,破除效率至上的发展理念,释放学校的自主办学活力,利用人工智能提高教育治理的现代化水平,让学生站在教育的正中央。
虚拟和增强现实(VR/AR)技术在教学中的应用与前景展望
一、虚拟现实和增强现实技术的起源、概念和应用领域
(一)虚拟现实和增强现实技术的起源
虚拟现实(VirtualReality,简称VR)技术描述的就是我们现在熟悉的“虚拟现实”。增强现实(Augmented Reality,简称AR)是指在真实环境之上提供信息性和娱乐性的覆盖。
我国虚拟现实技术的研究起步于20 世纪90 年代初。随着计算机图形学、计算机系统工程等的高速发展,虚拟现实技术得到相当的重视。2016 年3 月17 日全国两会授权的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中指出:“大力推进先进半导体、机器人、增材制造、智能系统、新一代航空装备、空间技术综合服务系统、智能交通、精准医疗、高效储能与分布式能源系统、智能材料、高效节能环保、虚拟现实与互动影视等新兴前沿领域创新和产业化,形成一批新增长点。”
(二)虚拟现实和增强现实的概念、特征和应用领域
1. 虚拟现实技术
虚拟现实,是一种基于多媒体计算机技术、传感技术、仿真技术的沉浸式交互环境。具体地说,就是采用计算机技术生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。
虚拟现实具有特性,即沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、构想性(Imagination),是一个学科高度综合交叉的科学技术领域。虚拟现实与人工智能 (AI) 技术及其他相关领域技术结合,将会使其还具有智能(Intelligent) 和自我演进演化(Evolution) 特征。头戴式虚拟现实设备,即可观看虚拟现实视频介绍。
虚拟现实涉及门类众多的学科,整合了很多相关技术。虚拟现实是未来科技发展的方向之一,它可以从人的感觉系统上改变现有的空间感。虚拟现实现有的产业链大致可分为硬件设计开发、软件设计开发、资源设计开发和资源运营平台等几种类别。通过虚拟现实关键技术的突破以及“虚拟现实+”的带动,会产生大量行业和领域的虚拟现实应用系统,为网络与移动终端应用带来全新发展,将会推动许多行业实现升级换代式的发展。虚拟现实可以应用于国防军事、航空航天、智慧城市、装备制造、教育培训、医疗健康、商务消费、文化娱乐、公共安全、社交生活、休闲旅游、电视直播等领域中。
2. 增强现实技术
增强现实是在虚拟现实的基础上发展起来的一种新兴技术。增强现实技术基于计算机的显示与交互、网络的跟踪与定位等技术,将计算机形成的虚拟信息叠加到现实中的真实场景,以对现实世界进行补充,使人们在视觉、听觉、触觉等方面增强对现实世界的体验。
增强现实具有三大特点,即虚实结合、实时交互和三维配准。
增强现实具有三种呈现显示方式,按距离眼睛由近到远划分分别为头戴式(head-attached)、手持式(hand-held)、空间展示(spatial)。增强现实智能眼镜,扫描二维码可以观看Magic Leap 增强现实演示视频。
增强现实的应用领域非常广泛。如在教育领域增强现实可以为学生呈现全息图像、虚拟实验、虚拟环境等;在旅游业增强现实可以帮助游客自助游玩景区,以虚拟影像的形式为游客讲解景区概况、发展历史、人文景观等内容;在零售业中增强现实技术可以实现一键试穿,在网上销售中具有极大的应用空间。增强现实在工业、医疗、军事、市政、电视、游戏、展览等领域都表现出了良好的应用前景。
二、虚拟现实和增强现实技术在教学中的具体应用
虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用潜力巨大、前景广阔,主要体现在运用虚拟现实和增强现实技术具有激发学习动机、创设学习情境、增强学习体验、感受心理沉浸、跨越时空界限、动感交互穿越和跨界知识融合等多方面的优势。虚拟现实和增强现实技术的应用,能够为教育工作者提供全新的教学工具,同时,能激发学生学习新知识的兴趣,让学生在动手体验中迸发出创新的火花。因此虚拟现实和增强现实技术应用于教育行业是教育技术发展的一个新的飞跃, 它营造了自主学习的环境,由传统的“以教促学”的学习方式演变为学生通过新型信息化环境和工具来获取知识和技能的新型学习方式,符合新一轮教学改革的教育理念,有助于学生核心素养的培养。虚拟现实和增强现实设备有多种,这里分别介绍各种设备在教学中的具体应用。
(一)头戴式虚拟现实和增强现实设备在教学中的应用
头戴式虚拟现实设备一般包含头戴式显示器、位置跟踪器、数据手套和其他设备等,分为移动虚拟现实头盔和分体式虚拟现实头盔。国外有脸谱、谷歌、微软、三星等公司的虚拟现实头盔产品,国内有微视酷、蚁视、暴风魔镜、中兴、乐视、华为、小米等100 多种虚拟现实头盔产品。结合国内外的研究报告以及目前虚拟现实教育实践情况,虚拟现实和增强现实技术在生物、物理、化学、工程技术、工艺加工、飞行驾驶、语言、历史、人文地理、文化习俗等教学中均可应用。
学生使用头戴式虚拟现实设备体验学习时具有置身真实情境的沉浸式感觉,能给学生以绝佳的真实体验, 使人如身临其境,让书本中的内容可触摸、可互动、可感知。例如地理学科讲述关于宇宙太空星际运行的课程时,在现实生活中学生无法遨游太空,如果戴上头戴式虚拟现实设备,就可以让学生从各个角度近距离观察行星、恒星和卫星的运行轨迹,观察每个星球的地表形状和内部结构,甚至能够降落在火星或月球上进行“实地” 考察、体验星际之旅等。虚拟现实头戴设备, 手机扫描二维码观可看虚拟现实效果视频。
(三)手持式虚拟现实与增强现实设备在教学中的应用
手持式增强现实设备多采用移动设备与APP 软件相结合的方式。APP 有视+AR、AR、4D 书城、幻视、视AR、尼奥照照等,另外有多种增强现实图书都有相配套的APP,如《机器人跑出来了》《实验跑出来了》《恐龙争霸赛来了》这套“科学跑出来”系列增强现实科普读物有iRobotAR、iScienceAR、恐龙争霸赛来了等多个APP,它们的原理都是采用手机摄像头获取现实世界影像,通过手机在现实世界上叠加虚拟形象的形式,实现增强现实的特殊显示效果。有的APP 中提供了丰富的教育资源,如安全教育、科普读物、识字卡片、益智游戏等,特别适合儿童教育。使用方法有两种:一种是手机APP 与相配套的纸质图书一起使用,用手机摄像头扫描图书上的图片,在手机屏幕上即可呈现出演示效果;另一种使用方法是运用APP 下载增强现实资源并与外界实景叠加即可呈现出演示效果。增强现实特效非常逼真,利用这些APP 进行学习,学习过程具有真实感、体验感、沉浸感,增强了学生学习知识的兴趣,可以达到寓教于乐的教学效果。
三、虚拟现实与增强现实技术在教学中应用的优势分析
(一)虚拟现实与增强现实技术为学生自主学习提供了有利条件
虚拟现实和增强现实教学资源存在形式多种多样, 根据采用的设备不同,可以将教学资源保存在网络运营平台、桌面式设备、移动设备和纸质图书里,学生可以在不同的地方采用不同的设备调用虚拟现实和增强现实教学资源进行随时随地的自主学习。如果学生在课堂上有些知识点未能掌握,可以重新学习一遍,增加对知识的巩固和理解,有时学生因为特殊原因未能在课堂上学习,也可以课后弥补,同时可以将虚拟现实和增强现实设备作为载体采用“翻转课堂”或“微课导学”教学模式组织教学,为学生提供自主学习条件,教师也可以从繁重的重复性讲解中解脱出来,有针对性地为学生答疑解惑,有助于传统教学方式的变革。
(二)虚拟现实与增强现实技术为学生提供更加真实的情景
在传统的教学课堂上,知识的传输主要通过文字、图片、声音、动画和视频的形式呈现。遇到比较复杂的情况,比如数学课的立体几何、地理课的天体运动、物理课的磁力线和电力线、化学课的微观粒子结构、生物课的细胞结构等,教师用语言很难把这些知识点表达得非常清晰,同时由于每个学生的理解力不同,教学效果也会因人而异,甚至初次学习这些知识的学生会得到“盲人摸象”般的感受。而采用虚拟现实和增强现实技术组织教学,三维立体效果的呈现可以弥补这样的缺憾,能够把知识立体化,把难以想象的东西直接以三维形式呈现出来,让学生直观感受到文字所表达不出来的知识,真实的情景可以帮助学生对知识的理解和记忆,使学生的想象变得更加丰富。
(三)虚拟现实和增强现实技术能提高学生的学习兴趣
由于虚拟现实和增强现实技术具有视觉、听觉和触觉一体化的感知效果,学生具有真实情境体验、跨越时空界限、动感交互穿越的感受,能身临其境般在书海里遨游,让书本中的内容可触摸、可互动、可感知。身临其境的感受和自然丰富的交互体验不仅极大地激发了学习者的学习动机,更给学习者提供了大量亲身观察、操作以及与他人合作学习的机会,促进了学生的认知加工过程及知识建构过程,有利于实现深层次理解。传统的学习方式让很多学生觉得枯燥乏味, 为了应付考试不得不去死记硬背,但很多知识学生考完之后很快会忘得一干二净,而采用虚拟现实和增强现实技术组织教学,新颖的学习方式和丰富多彩的学习内容能够极大地提升课堂教学的趣味性,生动形象的场景会加强学生的记忆,激发学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师”,兴趣也是学生学习新知识的不竭动力。
(四)虚拟现实和增强现实技术应用能促进优质资源均衡化
我国幅员辽阔,地区之间贫富差距较大,存在教学资源分配不均的情况。经济发达地区无论是软硬件配置, 教学师资和教学资源都非常丰富,而经济落后、地域偏远的山村学校学生连接受最基本的教育都难以实现。各级政府和教育主管部门都在大力推进教育均衡发展,加大教育投资力度,而虚拟现实和增强现实技术应用将是解决城乡教育资源不均衡问题的一把金钥匙,有利于缓解教育资源两极分化,扩大优质资源的分享范围,能让教育资源不再受限于地区和学校,让教育发达地区的名教师通过虚拟现实和增强现实课堂走进山村学校,能通过整体优化教育资源配置,来缩小城乡差距,实现教育公平,同时这也是教育扶贫的较佳途径。
四、虚拟现实和增强现实技术在教学应用中存在的问题
虽然虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用可以改变传统的教学方式、提高学习兴趣、实现教育均衡发展,但虚拟现实和增强现实技术发展还处在初级应用阶段,在技术瓶颈、资源开发、教学内容和推广普及等方面还存在很多问题。
(一)虚拟现实设备应用中的眩晕问题
人们在使用虚拟现实设备时会出现眩晕感,从硬件结构来看,由于现在的科技还无法做到高度还原真实场景,许多用户使用配置达不到要求的虚拟现实产品时会产生眩晕感;虚拟现实界面中的视觉反差较大,实际运动与大脑运动不能够正常匹配,影响大脑对所呈现影像的分析和判断,从而产生眩晕感;虚拟现实设备的内容有相当一部分资源是从PC电脑版上移植过来的,UI 界面不能很好地匹配虚拟现实设备,不同的系统处理上也无法达到协调统一,画面感光线太强或太弱都不能让用户接受;虚拟现实设备帧间延迟跟不上人的运动,会有微小的延迟感,当感官与帧率不同步时也会让使用者产生眩晕感。
(二)虚拟现实和增强现实技术在教学中资源短缺
目前虚拟现实和增强现实产业刚起步,软硬件设施不完备,开发人员技术力量不足,很多学校未配备虚拟现实和增强现实设备;中小学校的很多教师还没有接触过虚拟现实和增强现实,不知道如何在教学中应用,更谈不上如何去开发虚拟现实和增强现实教学资源。因此,针对中小学教学所开发的虚拟现实资源很少,课程资源短缺是虚拟现实和增强现实在中小学推广的最大瓶颈。但随着虚拟现实和增强现实技术的迅猛发展,将虚拟现实和增强现实技术应用于教学势在必行,未来虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用势必带来课堂教学方式的颠覆性改变。
(三)虚拟现实和增强现实教学平台和资源的设计重形式轻内容
当前很多虚拟现实教育平台都只是在一个3D 视频或虚拟现实软件游戏的基础上构成虚拟现实教学。虽然学生在虚拟世界玩得津津有味,课堂气氛很活跃,学生互动、交流和讨论很热烈,表面上看学生得到了沉浸式的体验感,但是有些虚拟现实教育平台所提供的知识点讲解还停留在现实世界中,课本内容的单调、枯燥并没有因软件的存在而得到缓解,知识要点的讲解没有变得更加生动、有趣和有针对性,这种只重视形式而不重视内容、教与学完全脱节的虚拟现实课堂只能称为“伪虚拟现实课堂”。
(四)虚拟现实和增强现实设备价格较高和技术条件限制导致普及困难
企业的前期研发成本较高、设备销售量较少,导致多数虚拟现实和增强现实设备销售价格居高不下, 很多学校因资金问题望而却步,无力购买售价高昂的虚拟现实和增强现实设备,进而导致虚拟现实和增强现实技术在学校的推广普及步履艰难。大多数虚拟现实软件普遍存在语言专业性较强、通用性较差和易用性差等问题。受硬件局限性的影响,虚拟现实软件开发花费巨大且效果有限。另外在新型传感应用、物理建模方法、高速图形图像处理、人工智能等领域,都有很多问题亟待解决。三维建模技术也需进一步完善,大数据与人工智能技术的融合处理等都有待进一步提升。以上诸多原因的存在制约了虚拟现实和增强现实技术在中小学教学中的推广和普及。
五、虚拟现实和增强现实技术在教学应用中的前景展望
虚拟现实和增强现实技术发展对未来教学形式的影响
随着科学技术的迅猛发展,在云计算、雾计算、物联网、“互联网+”、大数据、人工智能突飞猛进的新时代背景下,虚拟现实和增强现实技术与人工智能、大数据和物联网融合,将会让虚拟现实和增强现实技术应用如虎添翼。
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EW:科大讯飞的业务布局情况现在是怎样的?
HY:科大讯飞现在的业务布局主要是两部分:第一是通过人工智能技术和平台级业务,将语音识别、自然语言处理能力授权给第三方,或者与其他公司合作。目前科大讯飞重点关注的领域是移动互联网、智能家居、电信运营商智能语音服务、智能车载系统和政府便民工程。我们与第三方合作是通过科大讯飞云平台实现的,这是我们的语音能力向各个行业输出的一种方式。通过这个方式,我们很容易发现平台上面的各种应用的优缺点,我们能够获得很多有价值的数据。第二,科大讯飞正在将自己的技术与产业结合,目前我们在教育行业做得还不错。我们现在还有一个“讯飞超脑”的项目,这是科大讯飞面向人工智能领域开展的重大技术攻关项目,目标是帮助科大讯飞从机器“能听会说”到“能理解会预测”。
EW:创业初期遇到过哪些突出的问题?
HY:我们是1999年底成立的,到2004年才实现盈亏平衡,在这期间确实遇到了很多问题。主要是两个方面:首先,那时候技术并不成熟。在2000年的时候,国内有很多语音技术创业公司,科大讯飞是唯一一家生存下来并且发展壮大的,因为我们当时选择的路径还算成功,语音合成在当时是相对成熟点的技术,虽然让机器说话也说不太好。那些选择做语音识别的公司,很多没有成功,就是因为当时这个技术太不成熟。
另外,在中国做生意,比较容易成功的商人,可能是比较懂人际关系的,有一定市场经验的,但我们那时候都是一群学生出来创业,包括董事长刘庆峰,1998年还在读博士,1999年出来,对商业模式、公司管理等方面没有什么概念,经历了很长的一段摸索期。
在中国,做产品和市场的人,比做技术的人更容易成功,这是一个普遍规律。在中国做技术,很多都是在国家体制内,像研究院这样的地方或者国营企业;如果要民营的话,那么在中国的环境下寻找到合适的商业模式并且做大其实是很难的一件事情,所以中国民营的科技创新公司不多。
EW:发展到现在,经历过哪些关键时刻?
HY:我觉得有这样几个关键时刻:第一个是在2000年的时候,我们第一次能够把我们的语音合成技术卖给大客户,就是华为。那时我们的软件还很不稳定,经常崩溃,华为的团队说我们把他们当成测试员了。然后我们的创始人团队,三天三夜没睡觉,把软件做稳定了,就是为了能够通过华为的测试。
第二个关键时刻是,我们在2004年实现了盈亏平衡。当时我们找到了一种可行的商业模式――为一些大的客户提供服务,比如说呼叫中心、银行、电信等,赚到了一些钱。而同时期的很多同样的公司要么没活下来,要么就发展得很小。
第三个关键时刻就是我们2008年上市,这标志着我们在资本市场上开始有一个很好的渠道,我们可以更快地发展。
还有一个关键时刻就是,在2009年的时候,我们注意到,移动互联网来得很快,手机输入这块将会有需求,我们就做了一个讯飞语音输入法,现在是国内第二大输入法,第一是搜狗。另外,我们做了一个语音云开放平台,现在已有16万开发者连接到我们平台上,连接的设备超过了8个亿。这两者让我们在移动互联网时代能够占据一席之地,也让我们在消费者业务层面有了很大的一个突破。
最后一个关键时刻就是,我们在2009年的时候,开始在教育业务上有了突破。我们做到了可以用机器评价学生发音的准确程度,还可以评价英语口语的表达水平。另外,我们可以让机器识别出手写的卷子,实现自动批改。我们现在要攻克的是提高机器的理解能力,让机器人能够参加高考。目前机器人参加高考勉强能及格,我们原来的计划是10年内让机器考上一本,现在改成3年内考上一本。人和机器其实是相反的:人0到6岁学常识,这对人是比较容易的,人培养理解能力很容易,但是学习知识很难;而机器能够装下很多知识,但是它不懂常识,所以有人说机器达到了6岁小孩的水平,那是用人的成长阶段去衡量,其实是错的。
EW:为什么科大讯飞会选择教育这个领域?
HY:一方面,就是我们想为国家做点贡献,我们的技术能够帮助教育行业更先进;另一方面,就是我们觉得教育有比较广阔的商业前景。我们有的是政府采购给学校,也有直接卖给家长和学生的产品。我们是希望能够成为国内教育方面的人工智能的最大参与者。
我们进入教育行业,首先是从普通话水平测试开始,然后是英语口语水平测试,后来我们进入英语教学的课堂,提供一些智能设备和软件,然后我们又参与了考试,实现自动批改。学校里面会有很多智能化的系统,我们把这些东西综合起来,提供一个整体的方案。现在我们是国内教育领域用人工智能提供整体解决方案的最大厂商。
EW:这些年来,科大讯飞有哪些事情是具有开拓性意义的?
HY:第一个我觉得是把语音合成能够做到实用化,这是公司成立的基石;第二就是把语音识别做到了可用化――我们不是最早做语音识别的,但我们是把技术做得最成熟的;第三个就是我们将语音测评带进学校,开创了一个新局面,这是我们商业模式上的创新,我们现在还在努力寻找其他新的商业模式。
EW:相较时下众多创业企业,你认为科大讯飞最为显著的特色是什么?它和别的互联网技术公司有什么差别? 对于创业17年来公司营收仍主要依靠政府补贴这一颇受争议的商业模式,科大讯飞轮值总裁胡郁直言,这与以技术为核心的中国初创企业的特殊性有关,如果早期没有政府扶持,这类企业将难于生存。
HY:科大讯飞本质上是一个科技创新型公司,科技创新型公司的标准,不是看它赚了多少钱,而是看它的技术是不是世界上最先进的。我们最突出的特点是,我们一直在做核心技术创新和原始创新,不是在别的技术基础上进行微创新,而是在做核心技术的突破性创新。
我觉得我们和别的互联网技术公司最大的差别是,我们比较沉得住气,方向很明确。很多公司什么方向热就做什么,比较浮躁,我们相对来说比较执着于自己原来确定的方向。
很多人对我们的评价是,做了十分才说七分。这是优点也是缺点:优点是大家对我们的印象是比较扎实的,缺点是影响力方面可能宣传不够。
EW:有人说你们在风格上更像一家硅谷公司。你认同这种观点吗?
HY:硅谷技术创新型公司的最大特点是,它不仅仅技术领先于全球,它的商业模式也是领先于全球的,而且美国公司有个很重要的特点,它们是全球化的公司。中国虽然现在有很多互联网企业,但在全球化方面还是不够。科大讯飞现在在语音技术方面,无论是合成还是识别,都能够在中文领域做到最先进,但我们也有需要突破的地方。很多人觉得我们低调,其实我觉得有一个原因是,我们的商业模式不能够跟当前世界上最主流的商业模式吻合,所以这也是科大讯飞面临的最大的挑战。
EW:能否在商业模式上稍作展开?
HY:我们原来的商业模式是To B的,就是售卖技术,用技术跟别人合作。现在我们的目标是,用技术引起一个产业的突破,从而建造新的产业生态系统。我们现在探索的新的商业模式是,更靠近消费者,就是要着重To C。这不一定得直接面对消费者,我们可以用更靠近消费者的业务来达到这个目标,比如我们和汽车厂商合作,汽车内的语音业务就是直接面对消费者的。
EW:国内语音市场这些年在你看来有哪些重要变化?
HY:2000年以前,语音并不被大家关注,那时还没有什么大的语音公司,主要是国外一些大企业像摩托罗拉、IBM等在中国做研究。那么在2000年到2010年之间,以科大讯飞为代表的国内公司逐步把语音合成和语音识别市场抢了回来,现在来看,外国公司在中国的语音业务已经很少了。
近几年有两个新的变化:一个是以BAT为代表的互联网公司已开始进入语音市场,并且投入了很大力量。但他们做语音是为自己的生态服务的,并不是想从这上面赚钱,实际上也赚不到什么钱。现在专业做语音的最大的公司应该是科大讯飞。另外一个就是,很多小的创业公司也开始进入这个市场,但做得都不是太好,技术很重要。
EW:巨头的进入会给你们带来压力吗?
HY:当然。压力不是来自于技术,我们的技术是最先进的,压力来自于商业模式。这个没办法去模仿哪家公司,都要靠自己慢慢去摸索。一个公司如果想要长期保持领先,不仅仅是技术能力,商业模式上一定要走出自己的道路并建立起自己的生态。
我们原来做的是To B ,现在To B 的公司很多,如果想要成为一个生态的话,只有这个肯定不够。我们一定要让生态里有C端用户,这就会有很多变现方式,只要我们提供的服务是用户需要的,并且是高质量的,我们就可以从用户手里赚到钱。
现在我们还是免费的服务,我们通过这种方式收集用户数据,根据这些数据来优化产品,当产品体验足够好时,用户会愿意付费。当然我们也可以有其他收费方式,提供给用户的产品可以是全程免费的,在用户和我们的机器交互时,机器会记住用户的喜好和需求,这时智能终端可以给用户推荐产品,我们可以向产品提供商收取费用,类似于广告费。当然,交互是最重要的,将来在车上、电视上、音箱上甚至玩具上都能够实现人机交互。我们现在的语音合成技术已经很成熟了,机器可以发出明星的声音,我们要不断增加语音交互中的用户体验。
EW:语音市场的竞争还不算太激烈吧?
HY:在发展的过程中,如果大家朝着一个方向的话,自然而然就会有竞争。但是现在的问题在于,我们并不知道将来的物联网时代会发展成什么样,谁也没有一个准确的方向。在一个新的时代里,观察过程会有三个阶段:第一阶段是混沌期,就是大家都不知道将来会发生什么;第二阶段叫形成期,就是大家已经有方向、有规划地发展了;第三阶段叫决胜期,就是各家开始激烈竞争赛跑,像滴滴和快的当时一样。语音市场现在处于混沌期到形成期的过渡阶段,大家都不知道怎么干,还在互相观望,互相挖点技术人才,摸索摸索方向。
EW:科大讯飞会是第一个找到方向的吗?
HY:我们一定是,但是做出来怎么样,还不知道,谋事在人,成事在天。我们现在的方向是,软硬一体化、云端一体化、技术服务一体化,我们不能做一个纯技术的公司,要把技术和内容和服务结合。比如说语音合成,我们就一定要和明星名人资源结合,我们现在可以达到让罗振宇给你读文章的水平。 语言是柄双刃剑,在挡住外国产品进入中国的同时,自己的产品进入其他国家也很难。胡郁介绍称,科大讯飞英语产品做得还不错,但西班牙语、法语、德语等其他语言产品还不行。
EW:科大讯飞得到过一些负面评价吗?
HY:讯飞的体量在去年的时候只有二十多亿,今年也就四五十个亿。现在市盈率已达到150倍。我们的市盈率不太稳定,因为大家看好一个东西,但这个东西一直没出来,所以就会不稳定。很多人说我们都在靠政府补贴,其实是这样,一个以技术为核心的公司,在中国如果不依赖政府,肯定成长不起来,但过度依赖政府,将来的空间会少一点。我们一开始的确就是依赖政府补贴,否则一下子进入市场,是养活不了自己的,只有在跨过一定的技术门槛后,我们才能靠市场养活自己。我们现在已经在找更合适的商业模式,以减少对政府的依赖。我们现在看到很多人工智能公司,他们已经找到了赚钱的方法,但这对我们来说仍然是个挑战。
EW:其实现在很多人在怀疑你们的盈利能力。
HY:这种怀疑是对的,我们虽然说在很多测评上面取得了不错的成绩,但是并没有达到让大家信服的程度。事情还没成之前,你说你是英雄,谁信?武松打虎,得把老虎打死了,结果出来了,大家才把他看成英雄,现在我说我能打死老虎,谁信呢?我们现在就是在努力证明自己。
EW:相较北上广深,合肥的商业环境是不是差了一点?为什么一直留在合肥?
HY:坦白讲,合肥这个地方很适合做研究,但商业氛围和商业创新环境确实和北上广深杭相比是有巨大差距的。但我们还是一直留在合肥,如果我们不是在合肥,我们的人早已经被挖了七八遍了,在我们这边拿50万年薪的人,腾讯可以给150万。我们为什么能在核心技术上持续深入,并且取得领先世界的水平,就是因为在合肥能够真正静下心来做研究。在北京给他100万的薪水,马上就会有人拿200万来挖,工作一有变动,研究就会停滞下来。北上广太浮躁了,这些地方房价那么高,让人怎么安心做研究?我们现在在京津冀,上海广州深圳杭州都有分部,但我觉得做研究的人,还是来合肥好,一线城市安不下心来。
EW:如果你们工资比其他公司低的话,用什么来吸引人才?
HY:追求。世界上还是有一批有追求的人,就是在中国用人工智能改变世界。
EW:资本对于你们是一个什么作用?
HY:我觉得一个公司一定要借助资本的力量,资本是最重要的。我们不能只靠追求来生活,我们要给这些做出巨大成绩和贡献的人体面的生活。有了资本,我才能真正吸引到优秀的人,解决他们的后顾之忧,他们想要去旅游的时候就能够去世界上任何一个国家去旅游,我们要给他们与能力匹配的薪资。
EW:除了受到资本的青睐外,你们自己也有投资。你们在投资上的构想是怎样的?
HY:战略投资是围绕着我们的战略布局来投。我们现在有三大战略板块,教育、智慧城市,还有消费者业务。
EW:科大讯飞的生态能描述一下吗?
HY:我们现在首先要在教育这个方向做成一个核心技术支撑的开放平台,大家有什么内容都可以放上来,可以对接到学校;在智慧城市方面,我们希望能够通过大数据和人工智能,为交通、社会信息化管理、医疗等提供智能服务;最后在消费者业务上,我们要建立生态入口,让用户用语音的方式与机器进行交互,让机器越来越了解用户的需要。
EW:现在每年研发投入有多大?
HY:收入的25%。主要用于几个方面,核心技术、云计算和各个领域应用的开发。我们现在还有很多需要突破的,像核心技术现在其实还没有达到我们想要的水准,我们还要持续努力,因为技术爆炸是一个持续的过程,不是说一瞬间的,而是在一点点改进中获得的。
EW:作为科大讯飞重点攻坚的领域,目前人工智能在你看来处于什么阶段?
HY:现在业界谈人工智能分成三个阶段,计算智能、感知智能和认知智能。人工智能目前处于感知阶段。人在计算智能上比机器人差,感知智能上好一点,认知智能上会更好,所以说,我们现在的切入点叫语音和语言为入口的认知革命。人类最早成为世界的统治者是因为人类发生了认知革命而不是农业革命。机器人也需要认知革命,机器人认知革命的第一i就是先理解语言,我们现在的使命是要让机器能听会说,能理解会思考。接下来我们把这个技术跟很多行业,如医疗、卫生、法律等结合起来。
EW:人工智能为什么这两年这么火?过几年它还会这么热吗?
HY:人工智能能火起来,主要是因为核心算法、数据量和应用模式三个方面成熟了,因此它在技术上可以大规模应用于产业。科大讯飞在核心技术方面还比较有优势,在数据的收集上,现在的“讯飞语音云”用户超过8亿,开放云平台的应用项目8万多个,我们正在尝试各个场景的应用。人工智能过几年是不是还能这么火还很难说,现在大数据已经不那么热了,就是大家接受了这个概念以后就没人天天喊了。
EW:现在你们的挑战主要来自哪些方面?
HY:一个就是核心技术还需要时间来突破;另一个就是我们要寻找到合适的商业模式;第三就是我们需要很多综合性人才,不仅仅是技术人员,还需要会市场的、懂产品的、懂宣传的、会做品牌传播的人。坦白讲,我们原来是一个To B的公司,在品牌宣传方面没什么经验,现在需要更多这样的人。
EW:在产品出口方面,有没有遇到一些问题?
篇8
2人形机器人的优势及不足
人形机器人与其它类型机器人的对比(如下表1):表1人形机器人与其他类型机器人的对比从表中可以看出人形机器人在程序的编写、逻辑思维能力、外形、创意、动作设计方面都比其它类型机器人更具有优势。做好一个人形机器人需要很多的创意以及个性的需求,首先要设计好机器人整体框架的构建;接下来是人形机器人的动作设计,它需要设计出能够吸引注意力的动作,而且要能与音乐完美的结合;再下来就是机器人外观的设计,也需要能够吸引人的注意。这些方面都能够很好地锻炼学生的创意思维和个性的突出。另外,新课程改革更加注重的是学生的个性以及能力的发展,相比于其它类型的机器人,人形机器人在这两方面能给学生提供更好的锻炼机会。目前,许多新技术不再隶属于单一学科,而是多门学科的高度综合。人形机器人技术就是一门综合应用数学、力学、机械、电子、计算机、控制、传感技术、通信和人工智能等学科的最新成就的技术。而人形机器人在教育中的推广能有效地激发学生的学习兴趣,有很好的趣味性和挑战性,有以下作用:1)培养学生的逻辑思维能力。编写程序是机器人教学的一个重要的内容,程序就相当于机器人的思想。学生在了解机器人的结构、工作原理和各部件功能的基础上,根据任务来编写程序。程序必须是有严密逻辑结构的,可以使机器人按照程序进行活动。可见,程序的编写为培养学生的逻辑思维能力提供了一个极佳的途径。2)培养学生分析问题和解决问题的能力。制作教育机器人是一个非常复杂的过程,涉及机器人的搭建、编程、运行和调试的反复过程。学生要学会分析问题,分析是哪一个环节出现问题。学生在分析原因的同时,也要考虑解决问题的办法,根据实际情况进行修改、调试和优化,分析出错的原因,提出解决问题的办法。3)培养学生的动手能力。机器人实践过程是一个实际动手操作的过程。机器人的搭建过程是学生手脑结合的过程,需要运用数学、物理、化学、机械、材料等方面的知识,需要学生的动手实践能力。4)培养学生的创新能力。创新能力是现在教育最常提及的一个重要内容,也是教育开展的一个重要目标。我校的参赛队伍在参加的中国智能机器人大赛上常常取得良好的成绩,与其他学校最大的区别的就是机器人的创新。我们的机器人除了自己不能生产的部件之外,从设计到制作再到编程都是我们自己解决,这就在众多相同的机器人中占有优势地位。5)培养学生的团队合作能力。机器人教学大多是以小组的形式展开,机器人的学习其实就是团队合作学习的过程。它要求团队成员团结合作,利用集体的力量来完成个人力量难以完成的问题,在实践中培养自己的团队合作能力。在高等学校中开展人形机器人的教学,进行多层次的机器人教育,既可以普及学生的机器人知识,加强机器人专业建设,又可以提高机器人的应用水平。在各级各类学校积极把机器人引入课堂,更多的中小学生得以学习机器人知识。机器人课堂教学成为中小学信息技术教育的重要组成部分。在科技创新活动方面,形成一个广大中小学生、大学生直到专业科研人员以及机器人爱好者都积极参加各级各类机器人比赛的局面。机器人不再神秘,直接走入人们的生活学习中。在这种氛围下,更多的人参与到机器人的研制与应用中去,必将促进机器人的大发展,从而促进社会的发展。
3目前存在的问题
人形机器人的发展相对于其它类型的机器人而言起步较晚,在技术上还不成熟,受到的重视不够,发展模式存在着一定的弊端。
3.1人形机器人的发展还处在初始阶段,技术不成熟世界上广泛使用的机器人主要是工业机器人,而且都是面向制造业的工业机器人,从而导致了人形机器人的发展相对较迟。而且各国在人形机器人的发展上各有不同,例如日本在人形机器人的行走方式上相对较为关注从而其发明出来的人形机器人的行走是相当不错的,而且由于日本在电子方面的发展较为先进,生产出来的机器人在感应上也相对的成熟。而美国一直注重智能机器人和军用机器人的研究,研发出多种功能强大的智能机器人和军用机器人,从而导致人形机器人发展的方向不同。而且各国发展的人形机器人在各方面上都存在着一定缺陷。
3.2没有引起教育届的广泛重视,缺乏宣传和引导随着科技的不断发展,机器人开始步入小、中、高校。在许多的大型机器人比赛上参加的比赛队伍也越来越多。但是,由于受机器人的价格、平时的维护等多方面因素的影响,机器人教育并没有得到大力的推广,而且许多学校也只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。从当前实物机器人课堂教学的开展情况来来看,较多的学校只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。通常的做法是:学校购买若干套机器人器材,由信息技术课程老师或综合实践课程教师进行指导,组织学生进行机器人组装、编程的实践活动,然后参加一些相关的机器人竞赛。但是,现在举办的比赛大部分都是以大学生为主流,中、小学生参加的相对较少。并且目前只有浙江、上海、江苏等极少数的地区和学校将实物机器人纳入了正规课堂教学。
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现代教育技术发展的动力是科学技术,利用信息技术改革创新教学模式和教学方法是现代教育技术发展的目标。随着“互联网+”、大数据、新一代人工智能应用到教育方面,现代教育技术逐渐由传统的课堂多媒体教学、微格教学、使用网络进行资料查询、利用即时通信软件如QQ或者电子邮件对学生指导或答疑等方式向全网络多媒体教学、网络微格教学、移动APP建立学习社区、数字化资源的建设及应用等方向转变。特别是MOOC、创客课程、STEAM课程、数字化教材以及虚拟仿真资源等数字化教育资源的推广,使得教育技术对学生学习的影响更加深刻。新形势下的大学课堂,为了适应现代教育技术的新发展必须进行升级与改造,如:配置全网络化的多媒体教室,在教室范围内,教师的电脑、学生的电脑以及教师与学生的手机,都能自如地加入网络,进行文件交换与课件演示;为了适应小组化学习的需要,建设智慧课堂,打破原有的课堂布局,以小组为单位组织学习,每一个小组都能有自己的学习、研究、讨论和展示单元;搭建更加灵活的教学服务器,为每一个学生建立自己的学习空间;配置能够全时全方位录播的高清录播室,录制更多的、有代表性的学习片段,充实课堂教学资源,为教学研究提供方便。教学方式的改变、教育技术的提升,对教师提出了新的要求。长期以来,在使用现代教育技术手段进行教学方面,教师更多的是将黑板换成投影幕,将随身携带的存储设备换成在网上存储,在课件上链接几个网址,让学生利用网络上交作业,这样就显得自己多媒体化、网络化了。这些做法,并没有使学生因教育技术发展而获得收益,其原因,是教师并没有使用新技术新方法,或者说教师没有掌握这些新技术新方法。为了让教师能熟悉运用新技术,就要对教师的引导和培训同步进行,特别是有关利用移动APP学习社区指导学生的方法、MOOC、创客课程、STEAM课程的学习,数字化教材、虚拟仿真资源使用等内容的培训。
二、运用现代教育技术,强化学前教育专业毕业生的信息素养
利用现代教育技术对在校大学生能力的提升,先要立足于提升学前教育专业毕业生的信息素养。早期的信息素养,着重于对教学资源的查询与利用,1989年,美国图书馆学会(ALA)认为,信息素养是能够判断什么时候需要信息,懂得如何获取信息,以及如何评价和有效利用所需信息。而在当前,利用电脑与手机查询教学资源,协助学习已经是大学生的一种本能。但随着“互联网+”以及大数据时代的到来,面对信息过载的环境,如何有效地运用、处理和评价信息已成为当前大学生面临的一个巨大挑战。为了解决这个问题,以信息管理为核心的信息素养被提出并得到广泛关注:第一,信息意识:对信息的判断力和辩证思维,能及时感知到信息的价值。第二,信息处理技能:与信息相关的基本知识和操作技能,包括信息检索、存储、处理等方面的能力,对信息进行挖掘和分析的能力。第三,信息应用:从对信息的分析处理中得出正确结论,解决实际问题的能力。第四,信息伦理与道德:在信息获取、与使用过程中遵守法律,不违反道德规范。信息素养的提升,先是要在学校层面制订一个培养大学生网络信息能力的规划,提出明确的目标和要求。然后,要完善课程体系,如开设“互联网+”、大数据、新一代人工智能等现代信息技术课程,丰富大学生的信息素养内涵。接着是培养大学生良好的网络信息意识,特别是对信息的分析、判断和吸收的能力。最后还要加强信息道德与法治观念的教育。
三、运用现代教育技术,全面强化学前教育专业毕业生的核心竞争力
(一)转变教学方式,加强学生的理论学习
教育理论必须与实践相结合,才能被学生理解和掌握。理论学习一直是学生学习的薄弱环节,对比其他课程,理论学习相对枯燥,不能激发学生的学习热情。但理论学习如此重要,我们无法减少任何教育理论方面的课程,这就造成了一个很现实的矛盾,学生总是不能理解为什么要学习这么多看起来没有用又难以理解的理论知识。对此,现代教育技术引入理论学习的传统做法就是将多媒体引入课堂,增加课堂学习的趣味性,但实践证明效果并不是很明显。新形势下,现代教育技术在教学方面有了很大的转变,微课、仿真、翻转课堂的出现使得学生的学习发生了根本性的转变,由教师主导教学、教师引导教学全面转向为学生自主学习、学生协作学习。结合理论知识,利用取自现实教学场景的片断和过程向学生提出问题,使学生能够使用理论知识理解问题和分析问题,从而掌握理论知识。
(二)利用现代科技,强化学生的专业技能
学前教育的专业技能,直接体现毕业生的工作能力,很多学前教育专业毕业生直到工作一两年后才能胜任。大学校园内缺乏学生实践的场所,为了解决这个问题,普遍使用的方法是增加教育实习时间。这里存在两个较大的问题:第一,教育实习会扰乱幼儿园教学秩序,很多幼儿园,特别是比较有名的大型幼儿园并不是很欢迎实习生,这个问题普遍存在。第二,教育实习过程中,学生得到的指导相对较少,很多学生无法知道自己在教学过程中有什么问题,以及如何解决。学校的微格教学课和其他的实践类教学课程虽然能够在这个方面对学生的能力进行提升,但在很多时候,由于任课教师并不是幼儿园老师,幼儿教育的实践经验远远没有理论强,很多时候对学生的教导流于形式。那么,利用互联网的优势可以在这方面有所作为,微格教学与幼儿园进行远程关联,聘请一部分幼儿园优秀教师远程评价微格教学片段,提出改正意见,对学生的变化进行评估,使得学生能够修正错误。同时,可以对幼儿园课堂进行远程连接,在约定的时间内进行课堂直播,让学生远程观摩幼儿园优秀教师的教学活动,使学生能够得到第一手教学资源,通过指导教师的分析,获得最直观的教学经验。
(三)建立虚拟环境,提升学前教育专业毕业生的沟通能力
教育专家有这样的观点:一个人在18岁之前的成长过程,家庭教育的影响占比超过60%,学校教育占30%,还有10%的影响来自社会教育。这说明,学校与家庭的联系非常重要。而在校学前教育专业大学生就算是参加实习,也很少有与家长打交道的机会。但与幼儿家长的沟通如此重要,学生必须掌握这项能力。运用现代教育技术的手段,我们可以将幼儿园老师与家长沟通的问题总结归纳并且虚拟一个幼儿园的家校环境,在这个虚拟的家校环境中,可以由老师、同学或者同学家长扮演幼儿家长,这样就可以锻炼学前教育专业学生与幼儿园学生家长远程交流的能力,提高学前教育专业学生与幼儿园学生家长沟通的能力。
(四)充分利用“互联网+”,提升学前教育专业毕业生就业的能力
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美国著名的心理学家和教育家霍德华・加德纳(Howard Cardner)于1983年在《智能的结构》一书中系统地论述了一种全新的人类智能结构理论――多元智能理论。该理论认为人类的思维方式即认知世界的方式是多元的,除了语言智能、数理逻辑智能两种基本的智能外,还有其他七种智能,即音乐智能、空间智能、身体运动智能、人际交往智能、自我认识智能、自然观察智能和存在智能。[1]多元智能理论自提出以来,就引起多个国家和地区引起强烈反响,我国教育界越来越认识到多元智能理论的重要价值,认为“多元智能理论是对素质教育的最好诠释。”
传统的以“以智商式思维”为理论依据、以纸笔测验为唯一方法的评价系统扼杀了绝大多数学生多方面智能的发展。[2]因为智能并不是简单地平行地存在着,我们日常所说的能力实际上是多种智能的组合,智能之间的不同组合就体现了学生间的智力差异。因此,在教育游戏的设计中,我们应该从开发学生的多元智能出发,充分运用现代技术手段,激发学生的学习激情,让学生充分发掘自己的优势智能,锻炼自己的弱势智能,从而自信地学习并且有所作为。
二、教育游戏的发展现状
教育游戏一词诞生于上世纪80年代的美国,由此,一些学者对游戏的教育功能以及游戏在教育中的运用做了一些研究。在我国,随着电脑游戏的普及,对教育游戏的认识和研究也开始起步,但是到目前为止还没有一个明确的定义。德国的沃尔夫冈・克莱默在前人的基础上对游戏作了一个界定,他认为:“游戏是一种由道具和规则构建而成的,由人主动参与,有明确目标,在进行过程中包含竞争且富于变化的以娱乐为目的的活动。它与现实世界既相互联系又相互独立,能够体现人们之间的共同经验,能够体现平等与自由的精神。”[3]我国将教育游戏“定义”为能够培养游戏使用者的知识、技能、智力、情感、态度、价值观,并具有一定教育意义的计算机游戏类软件。[4]
随着计算机软件和网络的发展,教育改革势在必行,教育游戏作为一种新生事物,它的研究和开发得到了游戏开发商、教育界的极大重视。目前我国市场上出现的教育游戏软件主要有奥卓尔系列、游戏学堂系列和网游学堂等。这些教育游戏在一定程度上激发了学生的学习兴趣,能够通过游戏的形式达到教育教学的目的,但还存在一些问题,主要表现在:游戏和教学内容的结合不够紧密,很多教育游戏只是停留在与教育结合的表层,没有很好地将教学目标和游戏真正地融合在一起,导致教育游戏与教学的脱节。另外游戏的开发者一般仅仅只是一些计算机专业人士,没有相关的教育教学研究背景,不能很好地对学生的认知特点及各种教学理论进行剖析,从而导致了游戏的教育性不足。
所以在教育游戏的开发过程中,我们应该从实际情况出发,从培养学生的能力出发,将多元智能理论贯彻于其中,充分发掘学生的潜能,促进学生综合素质的提高,从而改善教育游戏的现状,实现真正意义上的“教育”和“游戏”相结合。
三、教育游戏中多元智能的开发
在虚拟的游戏世界里,学生的知识水平、智力结构、年龄分布等多有较大的差别。因此教育游戏的设计要考虑到玩家的特点,这样才能使得教育游戏更加贴近学习。[5]由于每个人的智能发展水平存在差异,主要是这些智能在每个人身上的组合方式、发展顺序、表现形式不同,所以我们在进行游戏的设计时要考虑到多方面的因素,进行全面的角色设计,使玩家在游戏的过程中充分发挥自己的优势智能,同时培养其他各项智能。在教育游戏的设计中玩家的年龄结构也是不容忽视的,我们应该根据各年龄学生的智能特点分成几个阶段进行设计。我们应该根据维果茨基的“最近发展区”理论注重对培养各项智能的任务加深设置,使学生始终处在逐渐挑战自己的过程中。
在信息化教学的背景下,随着网络技术的发展,教育游戏充分应用现代信息技术,做到教育与游戏的完美结合,从多种角度出发来培养学生的多元智能。所谓的信息技术就是指用于管理和处理信息所采用的技术的总称,本文所指的主要是计算机科学和通讯技术,包括计算机网络、多媒体技术、图像、视频以及其它相关信息技术的应用。只有把所有的技术手段完美结合,才能提升学生对各种教学信息的接受和处理能力。
1.多媒体技术与多元智能
多媒体技术指用于计算机程序中处理图形、影像、影音、声讯、动画等计算机技术。[6]在教育游戏中应该充分发挥多媒体技术的威力,以发展学生的言语智能、数理逻辑智能、音乐韵律智能等。在教育游戏的设计中,我们应该从教学目标出发,创设情境化的学习环境,让学生在游戏的过程中加强与同伴的合作,培养人际交往能力及协作能力。学生在利用多媒体进行游戏的过程中可以进行文字处理、数据分析、作图绘画、编曲欣赏、多媒体创作,从而使得学生的语言能力、数学逻辑能力、音乐能力等多种智能得到发展。
2.虚拟现实技术与多元智能
为了达到教育与游戏的完美结合,在多媒体技术和人工智能技术相融合的条件下,我们应充分利用虚拟现实技术,以游戏的方式展开教学活动,让学生在虚拟的环境中进行学习、模拟活动,从而使得学生的空间智能、身体运动智能以及自然观察智能也得到全面充分的发展,使得学习过程真正成为学生积极地建构知识和掌握技能的过程,而不再是单纯的记忆和枯燥的模仿。
3.虚拟社区与多元智能
我们还可以利用计算机网络,建立虚拟游戏社区,通过协同、伙伴、竞争与角色扮演等方式来有效地促进学生的人际交往智能的发展。在协作的过程中,教师应该引导学生进行异质性分组,实现学生间的智能优势互补,促进学生的整体发展,在合作的过程中完成教育游戏的闯关活动。
四、小结
总之,越来越多的专家已经意识到教育游戏所具备的潜力,但是将教育与游戏实现完美结合还存在不少的障碍,教育与游戏结合来发展学生的多元智能还处在不断探索之中。随着教育信息化的发展和计算机技术的不断进步,教育游戏也将面临着新的改革,如何在游戏中贯彻教育,如何在游戏中培养学生的多元智能将是一个新的研究热点,将为教育改革带来新的气息。
参考文献:
[1][美]霍德华・加德纳著.沈致隆译.多元智能[M].北京:新华出版社,2003:18-30.
[2]陶西平.多元智能在中国[M].北京:首都师范大学出版社,2004:6.
[3]孙莅文,邓鹏,祝智庭.基于娱教技术的体验学习环境构建[J].中国电化教育,2005,(7):24-27.
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二 论文集主题与作者信息
为保证论文的质量和吸引广大学者的积极参与,本次会议收录的论文被IEEE出版,并送交工程索引(EI)检索。当然,这也是前14届高质量的会议成果铸就了今天的国际认可,从这一层面也可看出主办方为促进学术繁荣所做的努力。
1按论文主题划分
本次会议收到来自大陆、台湾、香港、新加坡、日本、非洲等国家或地区的学者积极投稿,共收到论文1327篇,经过严格的评审后,录用论文414篇,录用率为31.2%。其中张贴论文73篇,大会最后还评出优秀论文22篇。论文集紧密按照大会主题进行编订。
从表1数据可以看出“计算机支持的协作学习与人工智能教育应用”和“数字化学习环境构建和教育软件设计”来稿数量不相上下,依然沿袭往届的特征,说明在计算机的教育应用领域,学习环境的构建和教育软件的设计是热点。“教育游戏与非正式学习”的篇数紧跟之后,并且与往年相比,数量有所上升,表明在游戏中教育和组织非正式学习受关注度较高。而“ICT在华文教学中的应用”与往年相比数量有所下降,这与大会召开的地理位置相关:本次会议在大陆召开,而此主题研究者多为台湾地区。经研究分析,本次大会研究热点和重点话题基本与往届相同。
2按作者来源划分
本次会议收录论文的作者是来自全球各地的华人,笔者按照第一作者所在单位统计得表2:
分析表2的数据得知,除了中小学教师论坛,其他主题论文的作者半数以上来自大陆地区,除了地理优势外,在教育信息化背景下,大陆地区的研究者积极参与学术研究,推动教育信息化稳步发展。
三 会议内容聚焦与评述
会议邀请来自于大陆、台湾、香港、新加坡、日本、非洲等地教授、学者做了四个大会主题演讲和十个专题讨论会,另外还组织参会者对杭州胜利小学进行半天的参访活动。
1大会主讲
香港大学罗陆慧英教授以“信息技术促进教育创新的可持续发展”为题,认为教育是一个复杂的系统,是由多个要素及其相互作用组成,任何一个单一的教育创新的做法都不会成为未来的教育模式。把信息和通信技术引进课堂教学,是对传统的教与学模式的“破坏性”转型。罗陆慧英教授以一个园区的变化为喻,提出要从生态系统的角度来处理教育创新问题,并给出了五项教学改革可持续发展的生态条件:一是政策,即跟变革相配合的明确的政策方向和压力;二是鼓励和支持策略,即适当的政策措施以栽培崭新实践的出现;三是专业连网,即教育人员专业战略协作和联网机制:四是为学习而建的架构,即机构学习是教学改革可持续发展的关键;五是学习•信息技术•技术,即以信息技术作为教学创新的物质体现、中介和基础设施。罗陆慧英教授的报告从系统的宏观角度深刻分析了信息技术能够促进教育创新,但是教育创新改革的可持续发展过程艰难,需要五项条件统筹配合。
华中师范大学杨宗凯教授主题演讲的题目是“深化融合,支撑创新――关于教育中长期规划教育信息化问题的思考”。杨宗凯教授作为国家教育信息化十年发展规划(2011-2020年)编制专家组组长,以《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》第十九章“加快教育信息化进程”的内容及国际教育中长期规划的需求为背景,阐述了对我国教育信息化发展的思考。在报告中,杨教授指出我国的教育信息化整体上处于起步、应用阶段,并结合我国教育信息化发展现状,介绍了国家教育信息化十年发展规划编制的指导方针、工作方法、整体风格以及四部分的成果,让所有教育工作者提前学习到国家教育信息化十年发展规划。最后杨教授还欢迎大家在国家教育信息化十年发展规划的意见稿推出时给出自己的意见和思考。
台湾科技大学黄国帧教授主题演讲的题目是“移动与泛在学习的研究趋势与应用”。在报告中,黄教授完整的介绍了移动与泛在学习的定义、实现架构及研究趋势,同时结合实例说明过去的教学工具与策略如何与新的科技结合,获得良好的教学效果。黄教授已发表超过350篇与数位学习及智慧型系统相关的论文及著作,在演讲中,黄教授展示了多个在自然科学及乡土教学方面的实际应用策略及成果,不仅为教师和研究者提供了具体的参考内容,还为研究生树立了在实际教学活动中研究的典范。最后,黄教授总结说“教育为本,科技为用”,指出了所有的科技都是教育中的工具,教育才是重点。
华中师范大学祝智庭教授在大会最后一天下午以“中国基础教育信息化新发展:从班班通到教育云”为主题,分析了在落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》背景下,我国基础教育信息化现状与发展趋势,提出了班班通到教育云的发展路线。在报告中,祝教授先介绍代表国内先进水平的“绿色班班通”解决方案以及在全国各省市的推广应用状况;接着推出基于大教育装备的“绿色教育云”开发计划,介绍其核心技术及服务框架;最后就如何通过电子书包作为云端个人学习环境,介绍具有前瞻意义的电子书包系统功能建模,以及电子课本――电子书包技术标准研究进展。据了解,电子书包已经在上海、扬州的部分学校进行开发使用。祝教授的报告内容吸引了众多华人的兴趣,台湾、香港等地专家学者纷纷提问,表示对此研究的支持和认同。
2 部分子会议报告综述
据统计,此次大会的子会议共有182场,同一时间段有5场报告在同时进行,笔者选取部分报告进行综述分析。
(1)移动学习与泛在学习
移动设备的迅速普及和相关技术的飞速发展催生了移动和泛在学习,创造了这两种新型的并极富潜力的学习模式。移动与泛在学习(台湾称为“行动与无所不在的学习”)历来是GCCCE大会研讨主题之一。从本次会议的收录论文来看,移动和泛在学习以台湾学者研究为代表,并以自然科学和英语学习为实例,以混合学习、泛在学习等理论为理论基础,以当下流行的技术设备为工具和手段,以实证研究等为研究方法,探讨相关的学习环境、学习模式、学习活动等。
(2)教育游戏与非正式学习
在娱乐中学习的思想催生了教育游戏,经统计发现,该主题主要是台湾地区研究生作为毕业论文的热门选题范围之一,研究的思路是以一定心理学方法或策略为基础,用量表、问卷等工具,并结合各种教学策略,设计各种教育游戏,对学生进行实验研究。其中,以国立台湾师范大学佳燕的题为《目标层次与鹰架策略对国小学童程序设计学习成效与认知负荷之影响》和国立台湾科技大学宋涵钰的题为《基于凯利方格之游戏学习模式对改善学习成效及态度之研究》为典型。此类选题的角度、研究方法和研究重点值得大陆的研究生借鉴。
(3)ICT在华文教学中的应用
在华文教学中写作课程的教学是一大难点,很多非大陆地区的华文研究者都在研究如何更好的利用ICT提高学生的写作能力。在报告中,台湾国立成功大学的苏彦宁团队的《导入网络同侪互评策略于国中写作课程之学习环境建置与初探》和新加坡教育部教育科技司Jo KimLee团队的《线上作文互评功能在教学上的设计与使用》不约而同的用到学生的线上互评策略,此策略吸引了与会者的兴趣并展开热烈的讨论。该主题的主持人陈明溥教授最后总结时指出,在华文教学中,不管使用何种策略,对社会性软件的选择很重要,而学生对社会性软件的使用热情度与学习环境的设计或学习活动设计相关,因此学习环境的设计或学习活动的设计才是提高学生写作能力的重点。
(4)计算机支持的协作学习与人工智能教育应用
从论文投稿和报告数量来看,计算机支持的协作学习与人工智能教育应用是目前的一大研究热点和重点。北京师范大学蔡苏代表他的团队做了题为《基于三维交互虚拟学习环境的案例开发与探究》的报告,报告中以四个众所周知的数学案例――天体运动、牛顿第一定律、牛顿第二定律、单摆运动展现了三维交互的虚拟学习环境,最后还用增强现实技术现场展示了这四个案例,吸引了众多与会者的注意和探讨。不得不说,随着虚拟现实技术的发展,尤其增强现实技术,计算机支持的协作学习与人工智能在教育中的应用前景会更宽泛。
(5)数字化学习与企业培训
数字化学习与企业培训是计算机在非正式教育领域应用的典范,但一直受到教育界的关注和研究,在往届的GCCCE大会中数字化学习与企业培训就受到专家及学者深刻探讨,当然此次大会也不例外。台湾师范大学张基成教授的《台湾企业数位学经验与个案》的报告是有关中小企业网路大学校在台湾的实施和推广。这个网路大学校的建设是为满足台湾企业从业人员、中小企业的自主性学习需求,课程内容浅易入门、广而多元,为台湾中小企业营造了数位学习的氛围,其运营模式主要包括学习入口网、学习平台、教材管理、学习服务、组织学习、推广服务和专案管理。这个中小企业网路大学校为逐渐兴起的企业大学的建设提供一个好的案例。
南京师范大学张义兵老师的《企业培训课程的设计与开发》是以苏宁电器的员工培训为例,介绍了他为苏宁电器设计和开发的培训课程的阶段成果。针对苏宁电器的要求,张老师对苏宁电器进行知识管理、培训教材设计、网络课程设计和e-learning策划。张老师的研究告诉我们企业培训没有通用的课程,不同的企业、不同的工作性质、不同的员工培训的内容都是不一样的。所以,要深入研究企业培训,先深入掌握企业各个岗位和员工特征。
四 GCCCE促进教育技术发展
经笔者调查统计,发现到会作报告的专家学者多是教育技术专业的背景或是与之相关专业的背景,徐州师范大学更是有20多名研究生参加,可见此次大会在教育技术人心中的重要性。计算机应用于教育是教育技术电教发展道路上的一个标志性的分支阶段,不仅因为计算机技术的发展越来越广泛,应用越来越深入,更因为提高教育质量是教育技术的根本问题和使命。
1 名称问题
2011年4月20日教育部了《普通高等学校本科专业目录(修订一稿)》的意见征求稿,提出将“教育技术”更名为“教育信息技术”。对于此问题,《电化教育研究》杂志社通过新浪微博平台广泛征求了改名问题的意见和建议,众多教育技术学专业的专家参与讨论并给出自己的意见。根据微博留言可知大家意见不一,总体认为教育技术更名是必要的,但是更名为“教育信息技术”是不合理的。
众所周知,教育技术在发展过程中先后出现了多次更名的现象:教育技术起源于“视觉教育”,后来更名为“视听教育”,再到“视听传播”,发展至我国曾有学者(至今有学者)称为“电化教育”,最后到广为大家接受的“教育技术”。我们不难发现教育技术的名称变化过程中技术的发展起到了重要的作用。于是教育技术是否要更名,免不了要考虑技术是否又发展到一个新的阶段。然而,纵观此次会议中所有专家学者在报告或论文中所用到的技术发现,专家学者们都在强调计算机在教育中的应用,并没有提出新的技术,只是技术使用过程中方法的创新。鉴于此点,笔者认为教育技术更名还没有更名的必要。但是在此次会议中,许多大陆的专家学者提到教育信息化的背景,他们指出我国还处在教育信息化的起步、应用阶段,要达到教育与应用的融合发展还需要经过融合和创新阶段。另外“教育技术”的名称毕竟是从国外引进,并不具有中国特色。考虑到以上两点,笔者赞同一些专家在微博中提出的更名为“信息化教育”的说法,同时“信息化教育”说明了教育技术的重心在教育,从而避免了教育技术姓“教”还是姓“技”的争论。
2 技术促进教育
正如台湾科技大学主题报告时所说“教育为本,科技为用”,教育技术的根本落脚点也是在教育,任何的技术(包括计算机相关技术)都是为提高教育的手段。我们关注技术的不断创新与应用,更强调是各种新技术下的教育能否得到提高甚至改革。
此次GCCCE(2011)大会“数字化学习与企业培训”的主题会上专门安排了一场由清华大学、中国教育技术协会钟晓流教授所做的题为《关于中国教育技术行业标准研制》的报告。2010年5月12日中国教育技术协会在清华大学成立了中国教育技术协会技术标准委员会(下称“标委会”),专门从事教育技术行业标准的研究与制定工作。钟教授的报告内容是标委会提出的在2011年开展并完成《多媒体教学环境规范建设》研究与制定工作的成果。《多媒体教学环境规范建设》的研究与制定是由清华大学、北京大学、浙江大学、上海交通大学、中国科技大学、南京大学、东南大学等50所高校的65位专家和教育技术领军企业的10位专家共同参与的,并分为六个小组分别从以下六个方面进行研究与制定:供配电、网络和建筑物理环境,音频环境与扩声系统,视频环境与视频设备,智能化控制系统,语言实验室与教学资源系统,系统集成。声、光、电等技术的飞速发展和应用改变了人类的许多方面,《多媒体教学环境规范建设》的六个方面正是在声、光、电等技术的应用基础上从硬件和软件两个角度同时改善了传统的教学环境,并彻底改变了一黑板一粉笔的教学设施。
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一、文献综述
“大智移云”是当前重要的信息化技术,并对会计产生了重要影响。刘智慧和张泉灵从大数据技术的重点应用领域着手,梳理汇总了大数据处理的一般流程以及关键技术,总结出了大数据的概念特征[1]。南云芙认为,“大智移云”将促进新一轮产业革命的发展,是新一轮产业革命的先行官、大趋势[2]。王海洪从“大智移云”对会计数据的影响、会计准则的影响、会计工作方式的改变、对会计人员的影响等多方面进行归纳整理,认为传统会计将转化为“业务财务、共享财务、战略财务”三个层次,会计数据处理将更加实时、多维,区块链技术可保障会计信息安全、管理效率的提高,会计人员将转型为管理型人才[3]。田高良认为技术环境、商业模式、社会环境变化需要全才的培养[4]。杨舒认为传统会计理论已不能满足企业需求,“大智移云”带来的极大的信息流,使财务会计工作所需处理的信息数量和种类剧增,对会计人才的知识结构、网络技术和技术水平有很高要求[5]。“大智移云”背景下,会计教学必须进行改革。郭阳萍认为,“大智移云”应与课堂相结合,引导老师形成互联网思维,应用直播课、微课、移动学习等新教学方式[6]。宋荣兴、张雪雁认为,会计人才培养应以业务为导向,将业务流、资金流和信息流“三流合一”,应树立大会计理念,做到“产教融合”“科教融合”[7]。董红杰探索了财会类专业“一主线五模块”人才培养方案,提出了“三元共育、四环紧扣、五阶递进”的协同育人模式[8]。徐倩认为,“云会计”和“财务共享”中心的产生提高了财务工作效率,物联网和区块链技术改变了传统会计模式,应从创新课堂教育、建立和完善多层次导师聘用机制上予以改进[9]。葛超群认为,会计人员应由专业型转向综合型,重视跨界融合能力[10]。袁奋强、王志华从教师评价制度、课程设置和惯性思维三方面剖析了会计本科人才培养体系变革的困境,提出了以人才培养目标和规格为基石,以课程建设为依托、以教材修订为落脚点,以教学形式变革为保障,以师生惯性思维改变为突破口,以优化评价制度为导向的人才培养体系[11]。从以上研究可以看出,现代信息技术的发展使会计信息的生成方式发生了巨大变化,对会计职业、会计理论、会计人才培养提出了更高的要求,会计本科教育作为重要的会计职业的准备阶段,对会计教学进行改革是必然选择。
二、“大智移云”对本科会计教学带来的影响
会计本科教育作为会计专业学生的职业能力准备阶段,应顺应经济社会环境的变化和发展的需要,直面信息技术冲击进行相应的改革。“大智移云”对本科会计教学带来的影响主要体现在以下几个方面:第一,会计教学理念发生了变化。业财融合、财务共享、价值创造、战略管理、智能财务已成为新时代会计人才培养应具备的新的视野和能力,应融入会计教学的全过程。第二,会计教学的内容和模式发生改变。传统的会计职能在“大智移云”平台下得到了创新,会计行业的工作空间和模式也发生了较大的改变。会计教学内容应体现信息技术革命所带来的影响,会计教学的方式呈现出多样化,线上线下混合教学方式的开展、资源共享课程平台的应用、以学生为中心的翻转课堂形式均要求改变传统的教学方式。第三,对传统会计理论形成冲击。企业商业模式和会计业务模式的变化,对传统的历史成本属性、收入费用观、静态价值观提出了挑战。在“互联网+”背景下,信息体量陡增和信息种类复杂化也对会计信息的及时性和真实性提出了更高的要求。会计核算职能也逐渐向会计信息系统转移,会计教育的重心由财务会计转向管理会计。第四,对会计人才的数据处理能力提出了更严格的要求。账务系统的电子化、信息化、网络化改变了会计信息的生成方式,提高了财务管理的效率,同时也对会计从业人员的知识体系和管理素养提出了新的要求。
三、目前我国高校本科会计教学的问题分析
(一)信息资源的共享程度提升,传统教学模式须变革。受传统教学模式的固有思维影响,教师在教学中往往追求在固定的时间、固定的空间进行线下授课,这种教学方式虽然能够在短时间内体现出其教育教学效果,但是从长远发展的角度看成,会对学生的思维意识和个人能力产生极大的抑制。固定化、模板化的教学模式是不符合发展的,学生易产生依赖和疲倦心理,影响到学生对知识的自主探索,缺乏发现问题和解决问题的积极性,导致学习效果欠佳。长此以往,不仅学生的学习成绩难以得到恒定的提升,教师的教学效率以及学科专业的教学质量也会显著下滑。再者,教师的传统教学理念使其在教学中忽视了学生的主体地位,多是以教师的讲解为主,学生只能被动地接受知识,缺少思考和与教师的互动。虽然有不少高校提倡“翻转课堂”的创新教学模式,但模式的开展仍停留于形式;虽然在教学过程中强调以学生作为课堂的主体,但教师在课程中对学生的反馈效果不佳,使得课程对学生创新思维和团队协作能力的培养达不到“翻转课堂”的初衷。互联网拓宽了信息来源渠道,通过网络可及时检索信息,可以扩展知识面,丰富思维方式。互联网的便利也为会计教学方式提供了多样化的选择途径,移动终端的广泛性和便捷性突破了场地和环境的固有限制,使得教师和学生之间的距离拉近,但在海量信息面前,学生缺乏甄别能力,受到大数据对信息推荐和筛选的影响,无法独立判断信息的真伪,思维受到定向投放的信息影响,在挑选过程中缺乏自主判断和思辨能力,这些导致注意力分散进而降低了学习效率。教师必须要根据社会的需求来更新教学方式和教学理念,将互联网的优势与传统线下教学教学方式的优点加以结合,才能使教与学的效果得到双向提升,使培养的学生可以更加符合社会需求,为社会所用。(二)信息技术拓展了会计教学内容,课程及专业需重构和融合。目前高校本科专业课程设置主要以制造业为背景,以核算课程为主,教给学生的是概念、公式、分录和准则条文,课程结构不合理,课程之间分得太细,过分强调与会计相关;现有课程体系缺乏人文素质、课程思政方面的元素,应对“大智移云”背景下所需要培养的专业技能课程开设较少,课程教学内容简单化、片面化,不能满足信息化发展的需要。现阶段会计实务对学生实践能力和动手操作能力的要求越来越高,而基于高校传统的课程体系,学生所形成的素养仍停留于理论层面,无法落地,实践能力培养存在缺陷,这就导致学生就业后无法满足企业对会计人员所既定的能力标准。此外,高校教材更新滞后、教材偏理论导致学生在就业中难以将学校学习的知识应该用到实处。高校对于实验课程虽然设立但课程创新度不够。教师授课模式多以先展示、再操练的形式为主,学生通常不用过多的思考就可以照本宣科地完成,这种方式所达到的实践效果并不高,导致学生在面对复杂多变的实际问题时,缺乏独立思考,没有做到将理论知识落地。由于会计业态的变化和社会对会计专业学生能力要求的变化,会计专业应跨界融合,在教学内容方面应融入现代信息技术、战略管理、商业模式、财务云与财务共享等课程,实验课程体系应融合现代信息技术方法、管理会计方法、现代决策应用等内容,体现系统性、综合性、实用性。在教学方式上应采取线上线下混合教学方式、以教学平台为信托的一体化教学方式、深化以学生为主体的翻转课堂教学方式。(三)信息社会对会计人员职业能力要求提升,培养模式要创新。在“大智移云”背景下,大部分企业都能对变化做出快速应对,结合信息技术和互联网环境,构建属于会计行业的新工作模式,营造良好的工作环境,提升工作效率。现代化企业需要的是管理技术人才,这意味着会计执业者不仅仅需要掌握扎实的专业知识,还需具备一定数据分析和管理预测能力。因此,学校对于会计专业学生的培养,不仅需要会计基本职业素养的培养、会计专业知识的传授,而且要结合“大智移云”时代背景要求,侧重学生数据分析、预测和决策能力的建立。但从会计专业教学现状角度分析,高校对会计人才培养虽有贴合信息时代要求,但仍然更加青睐于传统的培养方案,侧重于学生的专业知识和理论储备,对于实践应用和动手操作能力的培养较为薄弱,不重视会计的管理决策职能,重财务会计轻管理会计。会计专业人才培养体系本身具备着较强的特色性和目的性,这要求教学活动的开展需要迎合学生日后就业所需技能的需求,人才培养应当从企业人才需求以及学生就业的角度去考虑问题,拟定符合市场需求的培养方案,并针对性开展教学活动,以保障培养效果与就业的契合度。但现阶段,技术要求日新月异,其远超于高校人才培养体系的更新速度,会计人才需求与供给的买方市场已经形成,但学生培养的闭门造车现象仍然很普遍,这种现象进一步说明人才培育没有从供给侧出发,高校缺乏与企业的实时沟通,没有积极将现阶段企业所应用的会计信息技术及时反馈到人才培养方案中,也没有针对社会对会计职业能力要求的改变做出快速反应,学生往往对相关行业领域以及具体的企业工作模式不够了解,导致学生的学习质量和学习效果都存在缺陷,以校企合作、科教融合为基础的协同育人培养模式创新势在必行。
四、“大智移云”下会计本科教学改革的措施
(一)直面“互联网+”,提升教师教学能力。“大智移云”对教师信息技术能力提出了更高的要求。一是帮助学生形成互联网思维。在课堂教学中,教师不仅以教材内容和大纲作为教学基准,还需结合学科特点和就业需求来开展针对性教学,将最新的信息技术代入课堂教学,将最新的会计环境变化纳入课堂教学,将最新的会计实务和会计案例嵌入课堂教学,顺应教育部“课堂革命”要求,促使专业知识更加形象、具体地展示到学生面前,切实帮助学生形成“大智移云”的互联网思维。二是理论教学与实务教学并重。学生理论知识的掌握和实践能力的培养被放在同等重要的地位,一方面应夯实学生的会计专业理论知识基础,另一方面应促进信息技术与会计专业实践的融合,为后续的实习、实践活动提供充足的原动力。三是注重传统教学方式与互联网技术的融合。在高校会计专业教学革新的探索过程中,教师应当积极吸收和学数据、云计算相关领域的知识,寻求将传统教学与其有机融合的途径,打造出崭新的教学模式。应及时转换固有理念,大胆尝试不同的信息技术手段来进行辅的教学,积极利用线上资源,熟练掌握线上课堂教学所必备的知识技能。这不仅仅要求在授课后重视学生掌握课程的情况,而且要求课后操练和展示的形式多样化,与学生互动可借助互联网平台移至线上,对学生考核、指导学生进行开放式训练也可线上进行。四是重视教师继续教育的实施与考核。高校可定期组织专家开展培训和讲座,通过继续教育考核和互联网教学沙龙,结合教学活动制定相应的考核机制,以提升教师对“大智移云”相应知识技能的接纳程度,以此来鼓励教师大胆创新。信息技术的高速发展使得学生的会计学习突破了时间和空间的限制,进行会计教育时应注重培养学生对会计学科的兴趣,培养学生学习自主性和批判性思维能力,培养管理会计意识。(二)优化课程体系,构建网络教学平台。会计学科、会计专业、会计课程是包含的关系,会计课程是基础,课程的开设是会计人才培养的关键环节。课程设置顺应会计环境的变化不断进行优化,满足经济社会发展对会计人才的需要,是会计专业、会计学科发展的生命力所在。一是要优化课程设计。随着信息化的发展和商业模式的变化,社会对会计人员职业能力结构提出了新的要求,在知识体系上强调传统会计、财务、审计专业知识之外的计算机、信息、决策等知识,在能力结构上强调会计业务处理能力基础上的数据收集和分析的能力、基于战略管理高度的决策能力,在职业素养上不仅强调专业素养还应具备人文素养。因此,在会计专业的课程设计环节,应体现“大智移云”给会计职业带来的影响,考虑到业财融合、财务共享、财务云、决策型会计这些新的变化,可设置智能会计、智能财务等专业方向、可增加大数据、人工智能、商业模式等课程,也可在现有课程中将以上的新变化嵌入。二是要做好线上与线下的课程分布和课程内容分布。应当结合网络课程的便捷性与实体课程的高效性进行适当比例的搭配,同一门课程,有的内容可通过课堂教学进行,有的内容可通过教学平台线上进行。网络课程和线上教学是“大智移云”平台下会计教育创新的核心体现,也是互联网教育带来的关键资源。因此,对课程的设计会直接影响会计信息化教学的质量。高校应基于不同类型的课程内容在会计本科教育中的作用与地位,建立清晰的网络课程结构。三是要建设好网络教学平台。高校还应搭建属于自己的网络课程学习平台,为线上线下的混合式教学开展提供保障。应注重网络后台的建设,提高网络的畅通性和安全性,为线上课堂提供坚实后盾。应丰富网络平台的内容,将会计改革的内容、会计实务界面临的新问题、会计研究的最新动态、典型的会计案例纳入,让学生直面会计理论和实务的最新变化,去体验会计角色的代入感,去发掘感兴趣的研究课题,充分发挥教学平台的综合性作用。(三)加强校企合作,创新人才培养模式。2017年度12月,国务院办公厅印发的《关于深化产教融合的若干意见》指出,充分调动企业参与产教融合的积极性和主动性,强化政策引导,鼓励先行先试,促进供需对接和流程再造,构建校企合作长效机制。2019年9月,国家发改委、教育部等6部门印发的《国家产教融合建设试点实施方案》指出,大力支持应用型本科和行业特色类高校建设,紧密围绕产业需求,强化实践教学,完善以应用型人才为主的培养体系。企业作为就业终端,能够更快的对会计专业人才的需求做出及时的调整,通过向高校学生提供实习机会,学生可以通过这些真实的经济业务提高实践能力,构成良性循环。校企合作教学过程的开展能使学生借助实习平台将学校内教师传授内容落地至企业的实践中。高校应与企业建立长期战略合作关系,应当更加关注终端需求,从学生角度出发,积极收集学生就业后的反馈信息,做出及时的调整。为此,加强校企合作也是促进教学质量提升,实现教育改革的重要手段。校企合作的主要内容就是让学生将学校学习到的知识内容在企业中应用到实处,增强理论知识和实践能力,并以就业为教学目标。校企合作的方式包括共同制定人才培养方案、共同开发实践教学课程、共建实习基地、实行学生培养的双导师制、产业教授的评聘、实务专家进课堂、共同进行课题研究、共同举办产业学院等。校企协同育人培养模式的创新是提高会计本科人才培养质量的必然选择。
“大智移云”时代,高校会计教育教学模式的变革是一项循序渐进的系统工程,需要学校、教师、学生的一致行动,需要信息技术的结合、教学理念更新、辅助教学平台的协同。这不仅对一线教师提出了挑战,还对计算机科学、网络信息技术和会计学科的交叉融合提出了新要求。党的提出了建设数字中国、智慧社会、网络强国的要求,发展数字经济、共享经济,培育新增长点、形成新动能,推动人工智能、互联网、大数据与实体经济的深度融合是大势所趋,会计本科教学应关注“大智移云”给会计教学带来的影响,培育互联网思维,创新人才培养模式,更新教学内容与教学方式,以提高人才培养质量为根本,积极推进本科会计教育的改革和发展。
参考文献:
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篇13
一、需求分析
(一)推进教育信息化的需要
上个世纪以来,国际教育界开始了以多媒体技术、数字通讯技术、网络技术、人工智能技术以及虚拟技术为特征的信息技术广泛应用的发展趋势,被称之为教育信息化进程[1]。信息技术在教学中的广泛应用,不仅改变了人们的工作和生活方式,也意味着我们传统的教学模式发生了有史以来最为深刻的变革,更重要的是对教育思想、观念、模式、内容和方法产生了深刻的影响。
(二)精品课程建设的需要
随着大众化教育时代的来临,如何提高教育教学质量成为教育成败的关键,国家精品课程建设是实施教育部“高等学校教学质量与教学改革工程”,为不断提高教学质量而推出的一项重大战略举措。教育部在2003年就提出了每门课程必须全程录像,并以网站形式实现共享的信息技术整体要求,而且在对精品课程的建设评估指标体系中就教学内容、教学条件、教学方法与手段和教学效果四个具体方面提出了信息技术具体要求。
二、指导思想
(一)基于信息技术条件下的教与学的思想
教育中的信息技术条件我们可以从三个方面去阐明:一是从技术上可以理解为多媒体化、数字化、网络化、智能化和虚拟化;二是从理论上可以理解为教材教程多媒体课件化、学习资源网络化、教学个性自主化、实验室实践教学虚拟化;三是从硬件上可以理解为以幻灯机、投影仪、录像机、DVD机、多媒体计算机、网络等各个信息技术设备组成的系统教学环境。
在信息技术条件下进行的教与学的优势在于教学者和学习者不是传统的教或者学的模式,而是通过信息技术环境教学者提出问题即教学任务,学生接受到问题后通过信息技术环境或直接反馈教学者那里,然后在学习过程中通过利用环境中丰富的学习资源和教师的反馈式协助自主地智能化地发现问题,进而解决问题,完成教学任务和学习目标。
(二)信息技术与精品课程整合的思想
信息技术与学科课程的整合研究是教育界比较热门的一个领域,它是指把信息技术作为工具与课程融合,运用信息技术来促进教学和管理,从而改进教学效果,以增强对某一学习内容或多学科领域的学习[2]。作为国家教育部“质量工程”的重要组成部分,精品课程对教育教学改革和质量都有着关键性的作用,如何响应以信息化手段促进精品课程的建设,使其成为示范性的优质教学资源更是重中之重。实现信息技术与精品课程的有机整合,有助于培养一批具有创新精神和实践能力的一流教学队伍;有利于为优秀的学科课程教学内容、方法和手段提供一个信息化的展示平台;有利于为学习者提供一个良好的、丰富的学习平台,和一个自主化的、智能化的学习方法和手段;有利于发挥精品课程的课程改革的“龙头”作用,并形成强辐射性和影响力,提升整个课程教学质量,促进教学水平的整体提高。
三、内容与目标
(一)内容
搭建精品课程的信息化平台主要有三个方面的内容:
1.用信息技术为精品课程搭建一个多媒体平台
麦克卢汉认为媒体是人体的延伸,人通过媒体来接受外界的信息。媒体的范畴很广,包括从书本、图片、电影、电话、计算机网络到卫星电视等等。教学领域中的多媒体主要指用计算机交互的处理文本、图形、动画、音频及视频等多种信息,并使这些信息建立逻辑连接的工具,它具有一定的呈现力、传播力、可控性和互动性。在精品课程建设中我们主要具体在两个方面来实现多媒体的平台作用:
(1)以多媒体形式呈现教材内容
利用多媒体的文、声、图、视的综合集成性,我们可以制作具有个别化、主动性、交互性和反馈性的多媒体教材,它既可以让学习者通过对精品课程网站的参观与浏览按照自己的需求进行学习,又可以和纸质教材形成一个立体化的教材包,真正实现教材内容的直观、具体和生动形象,从而调动学习者的积极性,提高教学效率,实现精品课程的要求的一流教材的目标。
(2)以多媒体辅助课堂教学
多媒体技术是具有着多样性、交互性和集成性的技术,它的加入能使课堂教学的方法和手段有更多的选择,而且通过与多媒体教材的组合,多媒体课堂教学能够更好地发挥其直观生动形象丰富的优点,对精品课程实现一流教学方法有着重要的推动作用。
2.用信息技术为精品课程搭建一个网络平台
教育部办公厅在精品课程相关的申报工作通知中指出,申报的精品课程必须建有专门的课程网站,以便于进行网上评审和共享。以网络形式承载课程体系是精品课程区别于以往任何课程的重要特征。精品课程的网站一般由师资队伍介绍、教学大纲、教案、习题、实验指导、参考文献和授课录像组成,相关部分之间通过非线性的超媒体链接。在教学任务中,教学者通过网站提供学习资源和教学录像和接受学生反馈,学习者则通过网站学习并反馈,两者之间通过精品课程网站形成一个教与学的反馈循环,如图所示:
3.用信息技术为精品课程搭建一个数字化平台
用信息技术为精品课程搭建的数字化平台主要有两个方面:
(1)网络数字化平台
作为要实现优质共享的精品课程网站来说,它必须是一个优秀的专业网站:网站导航清晰明了;网页以PHP、ASP等高级编程语言编写;网页经过本机和网络测试没有页面错误;网页之间根据内容进行正确的非线性链接;用与网页编程语言搭配最好的数据库存储数据和内容,如PHP+ORICAL,ASP+SQL,可以搜索、查询和修改数据。在精品课程的建设过程中,随着网络技术加入,大多数精品课程网站已能够实现上述的功能,也正因为这些功能的实现,精品课程网站成为一个数字化的教学平台和资源学习中心。
(2)录播数字平台
根据《国家精品课程建设工作实施办法》关于国家精品课程“需在网上提供不少于45分钟的现场教学录像”的规定,教育部参考《现代远程教育技术标准体系和11项试用标准(简介)V1.0版》以及国家信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会的《平台与媒体标准族谱》制定了视、音频的数字化标准。通过如网视宝、瀚博尔等优秀数字化的录播设备,信息技术人员可以将教学者的上课情况制作成符合数字化标准的视音频素材,经过制作索引和编辑,成为能在网站上流畅播出的教学录像。
(二)目标
搭建精品课程的信息化平台的总体目标是为了促进精品课程信息化,建设五个“一流”的优质示范性课程,具体目标则分为以下四个方面:
・ 探索信息时代下的教学方法和手段;
・ 培养教学者信息素养和创新能力;
・ 优化学习者的学习环境,提高其学习自主性;
・ 构建出一套制作能实时网上有效传输和资源共享的精品课程的方法。
四、模式构建
搭建精品课程的信息化平台的模式是指在信息技术环境下,以先进的教育教学理论为指导,以提高学习者的自主能动性为教学目的,用多媒体技术、网络技术、数字化技术、人工智能技术和虚拟现实技术搭建的平成相关教学和学习过程的结构形式。根据各种信息技术手段在教学中的组合与呈现方式,我们大概可以总结出下面四种应用的模式:
(一)多媒体演示型模式
该模式通过投影仪、视频展示台等多媒体演示设备来展现教材内容,教学者根据演示内容向学习者进行讲述,继而完成教学。它是一个“教学”的直线单向过程,具有简便、直观的特点。
(二)网络协作型模式
该模式通过一人一机的方式,教学者通过网络呈现教学内容并接受学习者对教学内容的评价和反馈,学习者则通过网络访问教学内容进行学习并作提出相关个人问题的反馈,两者在协作中完成教与学。它是一个“教学”直线双向过程,具有能动、自主的特点。
(三)主题研究型模式
该模式中教学者和学习者围绕某个教学主题利用相关合适的信息技术工具对学习过程和学习资源进行开发、利用、管理和评价研究,直至解决问题。它是一个“教=学”的研究过程,具有机动、灵活的特点。
(四)技能实践型模式
该模式主要面向对技能实践要求较高的学科课程,学习者通过在教学者设置的虚拟实验室中进行相关课程的实践操作,在理解理论的前提下,熟练操作,完成教学。它是一个技能由生到熟的过程,具有简单、学习周期短的特点。
五、评价
搭建精品课程的信息化平台是精品课程能否真正突破传统教学模式,形成信息化的教育教学制高点的有力支持。参照国家教育部关于国家精品课程的评估指标,可以从下面三个方面评价:
・ 诊断性评价在精品课程建设开始时,教学者是否根据相关教学内容和学习者的学习风格,选择了合适的媒体和信息技术手段,制作了多媒体教材和课程网站。
・ 形成性评价在精品课程实施中,教学者和学习者是否能利用精品课程网站进行协作式学习,围绕教学主题循环反馈,最大效率和最优质量地完成教学。
・ 总结性评价在精品课程共享以后,教学者是否根据学习者的反馈和教学效果对网站的相关内容进行分别评定,在结果基础上修正。
六、反思与总结
精品课程作为优质示范课程有着具有一定的先进性和科学性,能反映教育教学领域的最新科技成果和手段的要求,这也成为信息技术广泛应用于精品课程建设中的前提条件,然而由于将信息技术真正应用于教育教学的时间不长,教学者对信息技术教学的理解和掌握需要较长的时间,信息技术和课程的整合有一定的难度等等原因,应用信息技术搭建精品建设平台我们必须做到以下几点:
・ 解决信息技术硬件“瓶颈”,使之能完全满足精品课程信息化的需求;
・ 对教学者进行信息技术培训,提高其信息素养和创新意识;
・ 适当地选择信息技术手段,有效地帮助学习者达到高的教学标准;
・ 精品课程网站应进行教学效果评价,根据结果进行实时修改;
・ 精品课程网站应有专门的技术人员进行维护,保障正常运行和共享;
・ 教学录像应符合国家技术数字标准,能流畅地打开和播放。
总之,搭建精品课程的信息化平台为国家精品课程建设提供一种良好的发展方向和思路,在国家相关政策的扶持下,通过不断实践、评价、修正、再实践的循环,此种研究必将充分发挥其多媒体化、数字化、智能化和虚拟化的特征和优势,为各学科课程的教学教改注入新鲜血液,提供强大动力。