金吳亦美

（泰州學院，江蘇 泰州 225300）

引言

智能技術(shù)成為當前社會發(fā)展的重大機遇，全球都在大力促進智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，這對其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也提出了要求，“智能教育”的議題備受關(guān)注。2016 年5 月23 日，國家發(fā)改委聯(lián)合科技部、工信部等共同制定了《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實施方案》[1]。2016 年10 月，美國白宮科技政策辦公室發(fā)表了《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》兩份重要報告[2]。2017 年5 月13 日，“人工智能與未來教育”高峰論壇在華東師范大學展開，中國科學院院士褚君浩在論壇上就“智能時代：智慧的教育是什么？”[3]作出報告。2017 年7 月8日，國務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[4]。2019 年，我國科技部首次提出人工智能治理原則，發(fā)布了《新一代人工智能治理原則——發(fā)展負責任的人工智能》政策[5]?！稑?gòu)筑“人工智能+教育”的生態(tài)系統(tǒng)》從應(yīng)用形態(tài)、技術(shù)架構(gòu)、業(yè)態(tài)趨向等要素構(gòu)建了“人工智能+教育”的生態(tài)系統(tǒng)，并闡述了“人工智能+教育”的人才培養(yǎng)體系[6]。如今“人工智能”和“教育教學”結(jié)合已經(jīng)產(chǎn)生了一個新的領(lǐng)域：教育人工智能（Educational Artificial Intelligence，簡稱EAI），通過計算機技術(shù)模仿人類智能做出：知識存儲、知識輸出、問題解答、識別推理等教學行為。典型的案例是智能導(dǎo)師系統(tǒng)(Intelligent Tutoring System，ITS)，由早期的計算機輔助教學發(fā)展而來，它模擬人類教師實現(xiàn)一對一的智能化教學[7]。計算機的角色是教師、計算機儲備的知識是教學內(nèi)容、使用者就是學生。智能教育的應(yīng)用加上智能家居市場的迅速發(fā)展，促使家具設(shè)計的知識框架必須與時俱進，并且融入智能教育教學模式，該研究是市場發(fā)展的必然趨勢。

1 傳統(tǒng)《家具設(shè)計》課程教學模式的局限

當前在家具設(shè)計課程的教學設(shè)計上普遍是理論結(jié)合實踐的模式，理論部分的教學內(nèi)容包括家具的造型、結(jié)構(gòu)、色彩、材料、功能以及家具人體工程學等，實踐部分的教學內(nèi)容主要以制作家具模型為主，包括數(shù)字三維模型以及實物模型。理論課授課形式以老師教為主，多采用傳統(tǒng)理論課課堂授課模式。實踐課則以學生為主，老師起到引導(dǎo)指導(dǎo)的輔助作用。針對現(xiàn)在的家具設(shè)計課程教學模式出現(xiàn)的常規(guī)問題做了以下思考：

1.1 常規(guī)家具設(shè)計課堂管理模式現(xiàn)存問題

目前常規(guī)的家具設(shè)計課堂教學及管理上存在許多繁復(fù)、機械且不利于提高課堂效率的問題，例如：學生上課點名簽到、學生手機上交、批改客觀題作業(yè)、常規(guī)問題的輔導(dǎo)等，用傳統(tǒng)的處理方式既浪費時間又無法做到實時管控?？梢詮娜斯ぶ悄芗夹g(shù)中探索解決這類問題的辦法；

1.2 傳統(tǒng)實驗方法對數(shù)據(jù)測量的局限性

家具設(shè)計的核心理論知識是人體工程學，常規(guī)的人體測量需要有測量對象、測量空間以及多次實驗，因此這項工作受到時間與空間的限制，虛擬現(xiàn)實技術(shù)便可以通過虛擬實驗隨時隨地完成測量以及數(shù)據(jù)分析；

1.3 傳統(tǒng)設(shè)計調(diào)研方法對大數(shù)據(jù)處理的局限性

家具設(shè)計的市場調(diào)研以及用戶需求分析在傳統(tǒng)的做法里需要采集大量的數(shù)據(jù)，訪問相關(guān)部門或?qū)＜业龋@些內(nèi)容若放在課程中帶來的最大困難是時間不夠。而這又是家具設(shè)計非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，省略或縮減都會對后期的設(shè)計方案形成產(chǎn)生絕對影響。可以通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)解決這一難題；

1.4 常規(guī)家具設(shè)計課程教學模式僵化的局限性

常規(guī)的家具設(shè)計課程是理論結(jié)合實踐，教師講授家具設(shè)計的相關(guān)理論知識：家具的風格、造型、材料、工藝等，然后學生通過三維建模軟件做家具設(shè)計實踐練習。這一課程設(shè)計適用于幾乎所有設(shè)計類技能課，缺乏新意，也不具家具設(shè)計課程的獨特性。智能時代應(yīng)當尋找更具創(chuàng)新的方案，完善教學內(nèi)容、提高學生的學習興趣；

1.5 傳統(tǒng)家具設(shè)計知識框架匹配廣義化家具產(chǎn)品的局限性

家具的定義原本是家用器具，而今由于社會文明發(fā)展，家具已不再只是家中使用的，而且家用器具也不完全指家具，還有家電?，F(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得家具與家電之間的界限逐漸模糊，出現(xiàn)了“家居產(chǎn)品”這一新的名詞。如今智能家居更是發(fā)展迅速，因此家具設(shè)計的知識框架需要與時俱進，加入與智能科技相關(guān)的知識模塊。

2 基于智能教學的《家具設(shè)計》課程教學改革的意義

用人工智能推進教育發(fā)展，就是在開發(fā)人類潛能，這有利于人才強國、科技強國，可以進一步促進科學進步、社會發(fā)展。人工智能技術(shù)與家具設(shè)計教學的結(jié)合對于家具課程的發(fā)展具有相互促進的積極作用：

第一，智能教學模式應(yīng)用于家具設(shè)計課程的研究是新時代科技發(fā)展的產(chǎn)物，是科技強國政策推動下的發(fā)展趨勢，有利于推進國家教育改革與科學技術(shù)的發(fā)展；

第二，智能教學模式應(yīng)用于家具設(shè)計課程的研究有充分的技術(shù)條件支撐，具有較強的可操作性，真理需要實踐來驗證，注重實踐性對于理論的進一步發(fā)展是必要的；

第三，人工智能在教育教學方面的研究是科技帶動教育的創(chuàng)新，家具設(shè)計課程本身兼具科學性與藝術(shù)性，且家具設(shè)計的教學過程中實踐比重較多，這些特殊教學屬性，人工智能技術(shù)可以在其中發(fā)揮巨大的作用。

3 智能教學模式在《家具設(shè)計》課程的應(yīng)用思路

未來將是超智能時代，人工智能為人類的生產(chǎn)生活提供了安全保障、極大程度提高了生產(chǎn)勞動的效率、可以大大節(jié)約生產(chǎn)勞動的成本、可以完成人類所不能完成的工作、可以提高人類的生活品質(zhì)。在人類生活的各個領(lǐng)域必然會受到人工智能的影響，教育也不例外。我們要做的用人類的智慧去抓住人工智能對教育教學的有利優(yōu)勢、利用人工智能提升教育質(zhì)量、促進人類智慧的進一步攀登。另外從家具設(shè)計的發(fā)展來看，中國智能家居從1999 年發(fā)展至今已經(jīng)進入智能+爆發(fā)期，目前正向AIoT 賦能期轉(zhuǎn)換，有人預(yù)測2023 年后會迎來全面爆發(fā)期，因此《家具設(shè)計》必然面臨課程內(nèi)容的變革。家具設(shè)計教學應(yīng)當結(jié)合“人工智能”與“教育教學”，針對家具設(shè)計課程特性，從課前準備到課堂學習、課后復(fù)習以及課程考核的整個過程提出更為系統(tǒng)的解決方案，以下為家具設(shè)計教學智能化改革的模型（如圖1）。

圖1 家具設(shè)計教學智能化模型Fig.1 Intelligent model of furniture design teaching

3.1 針對性的課前準備

課程準備階段，人工智能可使用大數(shù)據(jù)分析根據(jù)學生學習階段需求自動篩選出適合的家具設(shè)計相關(guān)學習資料以及學習家具設(shè)計前期需要掌握的設(shè)計工具等。

3.2 智能授課與虛擬實驗

課堂教學階段是家具設(shè)計教學中最為重要的階段，這一階段主要有課程管理和課程教學兩大任務(wù)。課堂管理可通過語音識別、指紋識別、人臉識別等智能識別技術(shù)完成智能課堂簽到，課堂教學可結(jié)合傳統(tǒng)教學與智能教學，通過語音、視頻、互動完成智能教學，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)完成家具設(shè)計人體測量、結(jié)構(gòu)設(shè)計、模型制作等實驗?，F(xiàn)階段研究團隊于2020 年2 月開發(fā)出《人體測量及家具設(shè)計》虛擬仿真實驗，已應(yīng)用于《家具設(shè)計》課程教學實踐。

3.3 課后復(fù)習采用人機結(jié)合形式

課后復(fù)習階段靈活性較高，學生需完成課后作業(yè)，以及提出疑問。作業(yè)與學生對問題均存在客觀題與主觀題兩種類型，客觀題可以通過人工智能完成智能批閱與答題，主觀題評閱與解答需要教師的參與。

3.4 課程考核結(jié)合智能測評系統(tǒng)

考核階段與課后復(fù)習階段使用的是相同的智能測評技術(shù)，但考核階段還需加強考核誠實考試監(jiān)管?？赏ㄟ^智能測評系統(tǒng)完成客觀題的考試與批閱，通過智能監(jiān)管系統(tǒng)對考生實時監(jiān)控。

3.5 課程內(nèi)容編入智能家居設(shè)計內(nèi)容

家具設(shè)計除了教學與管理的過程可以通過人工智能的方式協(xié)助教師對學生的學習、監(jiān)管以及考核方面提供高效的輔助，教師通過人工智能也可以不斷豐富以及更新自己的知識儲備，讓教學內(nèi)容也能夠與時俱進。在傳統(tǒng)的概念里，家具就是在家中使用的器具，隨著技術(shù)的發(fā)展，家具的種類增加、材料與形制日新月異，如今家具與家電的界限由于人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，簡稱IoT）技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)無法具體界定，因此學術(shù)界更多學者將“家具設(shè)計”調(diào)整為“家居設(shè)計”。這就要求更新家具設(shè)計課程的教學內(nèi)容，智能家居的設(shè)計以及家具設(shè)計的未來趨勢應(yīng)當體現(xiàn)在家具設(shè)計教學大綱與授課計劃當中。

4 結(jié)論

人工智能在教學模式上的應(yīng)用可以提高課堂管理以及學生自主學習的效率，同時還能不斷更新知識庫讓老師和學生都能得到學習成長，更有利的是可以在為空間實踐受限或是危險系數(shù)太高的實驗操作提供幫助。因此文章試將智能教學模式應(yīng)用于家具設(shè)計教學，通過分析家具設(shè)計教學模式的現(xiàn)狀提出了可以通過智能教學加以改善的問題，并針對家具設(shè)計教學特點提出了家具設(shè)計教學智能化模型。該應(yīng)用將涵蓋課前準備到課堂學習、課后復(fù)習以及課程考核的整個過程，是一個以學生為主導(dǎo)、以教師為指導(dǎo)、輔以人工智能教學的有機結(jié)合教學模式。