張曉利

西安郵電大學(xué) 陜西 西安 710121

一、人工智能在高校理工科教學(xué)中的作用

(一)可以大幅提升教學(xué)效率。目前理工科專(zhuān)業(yè)教育,多是以傳統(tǒng)的單向授課模式,不管是教學(xué)還是實(shí)驗(yàn)學(xué)生大多以被動(dòng)的姿態(tài)介入;采用人工智能技術(shù)手段后,可以利用計(jì)算機(jī)、機(jī)器視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理技術(shù)來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)習(xí)者的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí),并且,通過(guò)人工智能計(jì)算機(jī)教學(xué)軟件或者教學(xué)交互手段能夠節(jié)省教師的作業(yè)批改時(shí)間等。

(二)可以提升學(xué)生的思維思維能力。傳統(tǒng)的理工科專(zhuān)業(yè)教育,學(xué)生只是像海綿一樣不斷地“吸收”著書(shū)本的、間接的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn),學(xué)生獲得的知識(shí)表面上看是增加了,但缺乏對(duì)知識(shí)的反思,隨著年齡的增加,人們對(duì)新的理念和知識(shí)較難接受,所以提倡理工科教育更多地要借鑒人工智能領(lǐng)域的“深度學(xué)習(xí)”、“強(qiáng)化學(xué)習(xí)”的訓(xùn)練特征,即:提倡教學(xué)過(guò)程更多地是要促使學(xué)生學(xué)會(huì)認(rèn)知的方式、思考的方式,構(gòu)建教學(xué)過(guò)程以自勵(lì)、他勵(lì)、提問(wèn)及反向提問(wèn)式的講學(xué)場(chǎng)景,讓教師和學(xué)生就問(wèn)題發(fā)散思考;讓教學(xué)過(guò)程和學(xué)習(xí)過(guò)程更加優(yōu)化,人工智能技術(shù)及及其內(nèi)部機(jī)理能夠在提升學(xué)生的思維能力方面提供很強(qiáng)的幫助。

二、人工智能對(duì)高校理工科教學(xué)模式的改革思考

(一)加強(qiáng)人工智能基礎(chǔ)理論和技術(shù)工具的通識(shí)教育,是理工科學(xué)生基礎(chǔ)技術(shù)和工程素養(yǎng)培養(yǎng)的基礎(chǔ)一環(huán)。在理工科教學(xué)過(guò)程中,要加大人工智能領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)哲學(xué)、基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、基礎(chǔ)計(jì)算智能相關(guān)課程的開(kāi)設(shè),要把“智能”(Intelligence)的前因和后果用一系列生動(dòng)、豐富的工業(yè)場(chǎng)景、產(chǎn)品場(chǎng)景闡述、講解。

(二)加大理工科學(xué)生對(duì)人腦機(jī)理的探究及模仿性研究與實(shí)踐,從而推動(dòng)智能感知與智能思考在工業(yè)領(lǐng)域的落地。理工科專(zhuān)業(yè)的使命是培養(yǎng)自然科學(xué)領(lǐng)域各科學(xué)、技術(shù)領(lǐng)域的理論和工程人才,而人工智能是基于人類(lèi)智慧對(duì)人腦智能機(jī)理的認(rèn)識(shí)來(lái)模仿人類(lèi)意識(shí)并試圖再造非有機(jī)體生命意義下的智能(Intelligence)。

(三)加大人工智能課程體系在理工科專(zhuān)業(yè)中應(yīng)用。目前,工業(yè)界、科技學(xué)術(shù)界不少人認(rèn)為,人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科的事情,就如同1990年代計(jì)算機(jī)技術(shù)是計(jì)算機(jī)學(xué)科人的事一樣,而現(xiàn)在,計(jì)算機(jī)技術(shù)是所有理工專(zhuān)業(yè)必須掌握的技能。同樣,將來(lái)的智能化、智慧化發(fā)展程度一定會(huì)遠(yuǎn)超人類(lèi)現(xiàn)在的預(yù)期。因此,確有必要在理工科專(zhuān)業(yè)加大人工智能領(lǐng)域基礎(chǔ)的教學(xué)課程設(shè)置、教學(xué)手段的布局,尤其是要把機(jī)器智能的類(lèi)人化推理、學(xué)習(xí)、甚至思考這幾個(gè)方面的技術(shù)機(jī)理、技術(shù)應(yīng)用方向、技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段貫穿于理工科各專(zhuān)業(yè)的技術(shù)培養(yǎng)意識(shí)和培養(yǎng)方案中。同時(shí),對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科,除了加強(qiáng)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)(馮.諾依曼架構(gòu)和更多衍生架構(gòu))、量子計(jì)算機(jī)技術(shù)體系課程教學(xué)之外,更多的是要從模仿人類(lèi)智能、人類(lèi)意識(shí)機(jī)理的創(chuàng)新方向來(lái)布局一系列有開(kāi)創(chuàng)格局的課程體系。

下圖表示了人工智能領(lǐng)域課程在理工各專(zhuān)業(yè)的開(kāi)設(shè)建議,藍(lán)色部分為可泛化到非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的選修課或者專(zhuān)業(yè)必修課。

三、AI技術(shù)將推動(dòng)教育體系發(fā)生重大變革

(一)技術(shù)變革:從信息化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化社會(huì)轉(zhuǎn)變;采用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、VR/AR技術(shù),運(yùn)用人工智能學(xué)習(xí)環(huán)境、教學(xué)方式和教育管理轉(zhuǎn)型升級(jí)。

(二)個(gè)體變化:從“學(xué)以致用”到“用以致學(xué)”,從“教育工廠”到“學(xué)習(xí)村落”,因此,個(gè)人職業(yè)發(fā)展需要與要素的變化推動(dòng)了個(gè)體學(xué)習(xí)模式的變化,從而催生了我們理工科高等教育機(jī)構(gòu)的教育、教學(xué)模式的變化。

(三)教育挑戰(zhàn):精準(zhǔn)、個(gè)性、靈活的教育服務(wù)體系,更多的、更靈活的學(xué)位課程的出現(xiàn)(比如完全基于遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的MOOC學(xué)位、GIT及UIUC等高校授予的計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位)

四、人工智能推動(dòng)高校理工科研與學(xué)生創(chuàng)業(yè)方面的思考

(一)我國(guó)目前高校理工專(zhuān)業(yè)科研整體實(shí)力相較2000年代有大幅提升,但總體實(shí)力、對(duì)工業(yè)界實(shí)業(yè)的推動(dòng)力總體上與發(fā)達(dá)國(guó)家有一定差距;許多專(zhuān)利從技術(shù)等級(jí)上及服務(wù)的轉(zhuǎn)化上都有大幅提升的余地;因此,理工科科研不僅要在量上繼續(xù)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),更要從質(zhì)量上、從科技基礎(chǔ)科研成果的深化應(yīng)用上要有重大的突破。

(二)要提升理工科學(xué)生創(chuàng)業(yè)的質(zhì)量。十三五期間,我們?cè)?jīng)全民創(chuàng)業(yè)全民創(chuàng)新,但回過(guò)頭來(lái)看,我們的創(chuàng)業(yè)很多是極低層次的一種就業(yè),同時(shí)那種創(chuàng)業(yè)對(duì)資源的消耗、對(duì)環(huán)境的污染在一定層面上是有目共睹的。人工智能技術(shù)的核心理念是智慧感知、優(yōu)化路徑、綠色低碳,在于能以最小的代價(jià)獲取最高的成長(zhǎng)性,因此,理工科專(zhuān)業(yè)教育要充分發(fā)揮當(dāng)前人工智能領(lǐng)域的研究模式、思維模式,充分采用最合適的技術(shù)路徑來(lái)沉淀產(chǎn)品,要讓創(chuàng)業(yè)更貼合工業(yè)化、信息化、生活場(chǎng)景化,更適合綠色發(fā)展理念,使創(chuàng)業(yè)著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)綠色融合應(yīng)用。