人工智能在教育方面的优势范文

前言：我们精心挑选了数篇优质人工智能在教育方面的优势文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

随着信息技术的不断发展，计算机科学渗透生活的各个领域，改变了人们的生活方式和学习方式。其中，人工智能作为计算机科学中迅猛发展的一部分，正在以其独特的魅力走进人们的视野。“人工智能”（Artificial Intelligence），顾名思义，即通过应用计算机来模拟人脑的信息接收、思考、判断以及决策等思维行为过程，进而扩展人脑的思维和行动，帮助人们高效智能化地解决特定问题。近年，人工智能在教育领域中发挥的作用越来越显著[1]，其与众不同的特点决定了其在教育培训中的地位，将人工智能应用在农业知识培训中的可行性也成为教育界热议的新话题。

1我国农业发展背景和农业培训必要性分析

11我国农业发展背景

我国是传统的农业大国，农业对我国的经济发展具有极其重要的影响，一方面是由于我国人口基数大；另一方面是由于我国进出口贸易主要依靠农产品，农业发展成为影响我国经济发展最重要的因素之一。但由于各方面原因，我国农业发展还比较落后，尤其与发达国家的现代化农业相比，依旧有较大差距。

12开展农业知识培训的必要性

反思其他发达国家在?r业发展上实施过的举措，包括重视农业教育、科研和技术推广，注意提高劳动者素质；推广现代农业机械和高技术，重视农场管理；经营集约化、产业化；生产专业化；服务社会化；市场机制与政府扶持相结合；加强农业基础设施建设等，可以看出，我国在农业知识培训、素质教育、技术推广方面与发达国家差距明显。为发展我国农业，培养一批高素质、懂技术、会经营的农民以及一批愿意为农业发展做出自己贡献的高学历人才成为关键。农业的发展离不开农民的发展和进步，也离不开受过高等教育的精英人才的共同努力，而开展农业知识培训，则是为他们的发展奠定了一条夯实的道路。

2人工智能在教育中的应用与发展

近年来，伴随着人工智能在各行业的应用和发展，人工智能在教育领域中发挥的作用也越来越显著。例如，智能化的作业批改可以大大减轻教育工作者的沉重负担，在线学习等网络教学模式可以让人们更灵活地接受教育。从人工智能诞生伊始，其就与教育产生了密不可分的联系，延续发展至今，人工智能在教育领域中的应用主要包含以下几个方面。

21基于人工智能的计算机网络课程

计算机网络教育是对传统教育方式的一次革新，而人工智能对网络教育的渗透，又将其推向了新的发展高度。[2]学生可以自主地登录网络平台进行在线学习，根据智能导学系统制订学习计划，进行在线测试。例如近年来大为流行的MOOC课程，学生可以便捷地通过网络获取全球最高质量的教学资源，并可以量身打造自己的学习计划。

22基于人工智能的教师辅助系统

近十年来，智能传感器、语音识别、图像识别、深度学习、大数据等方面的蓬勃发展令信息的采集及处理越来越准确高效，这无疑使得人工智能与辅助教学系统的融合变得越来越深入。借助于语音识别、图像识别等技术，学生可以将学习过程中遇到的问题上传至系统，借助于数据库系统对信息准确的搜素和整合能力，实时地为学生提供答案或相关信息，答疑解惑。目前此类应用软件的应用广泛，例如小猿搜题、百度作业帮等。

23基于人工智能的教育数据库系统

随着信息化时代的到来，如何高效地搜集、分类和检索碎片化的教育信息和教学资源，无疑是一项巨大的挑战。为了更有效地分配和管理信息，在教育中引入智能化的数据库系统势在必行。现如今数据挖掘和深度学习的研究成果不断深入，依托知识库系统对教育信息的整合与构建，学生可以将已习得的零星的知识点进行扩充，由点至面的不断学习新知识；依托教育资源管理系统中来，教育管理工作者可以合理分配教学资源，让人们从爆炸式的高密度信息中解放出来，真正做到物为己用，因材施教。

3人工智能与农业知识培训的结合

新时代社会经济的发展为国家农业产业的发展翻开了新的篇章，如何加快社会主义农业现代化，促进农业转型，这为新时代的农业知识教育提出了新的要求。另外，近年来劳动力转型的趋势日益显著。随着农业劳动人口数量的减少，为了提高农业生产效率，需要有素质、懂知识的农民投入农业生产中来。因而，对于农业知识培训的革新作为农业现代化建设的重中之重，已被提上日程。

人工智能技术和教育领域融合的不断完善成熟，基于人工智能的农业知识培训正如雨后春笋般涌现，在农业教育培训领域崭露头角。

31人工智能应用于农业知识培训的优势

从我国农业发展的现状看，较之于发达国家，我国农业从业者的基数巨大但是整体受教育程度偏低，农业专业领域的知识匮乏，农业知识教育的推广不仅薄弱，而且效率低下。因此，伴随着信息化时代“互联网+”的新型教育模式对传统教模式的强有力革新，基于人工智能的农业知识培训展示了其强大的威力和优势，具体可以总结为如下两个方面。

311个性化教育针对性强

相比于课堂教学的传统模式，基于人工智能的网上在线教育模式能够为学生个性化地制订学习计划，灵活安排学习时间。这有力地解决了学生参加农业知识培训的时间成本问题，农业从业者可利用闲暇时间自主安排学习。另外，针对于培训者的当前知识水平和培训需求，培训平台可以个性化地安排教学相关领域的专业知识和操作技能。

312教育资源利用率高

我国当前的农业知识培训，教育教师需求数量和实际在岗教师资源极不匹配，具备丰富农业专业知识和农业生产经验的教师数量缺乏，这是导致农业知识培训推广速度缓慢的重要原因。而人工智能为这一问题的解决带来了福音，智能化的教学进程得以让教师从繁重的教学负担中解放。同时，基于网络的课程资源共享可以让先进的农业技术走进千家万户，让学生与优秀农业知识的距离不再遥远。

4平台开发的系统架构

基于人工智能技术，一个合理的农业知识培训平台能够像一个优秀的教师那样具备完备的农业专业知识和优良的教学技能知识，并且能够模拟及扩充教师的教学过程。除此之外，该培训平台还能够准确实时地与学生进行信息交互，有针对性地开展个性化教学，并可以自适应地完成教学效力评估和反馈，不断更新和完善教学内容和教学策略。基于以上分析，该开发平台的系统架构分为学生模型、教师模型、综合数据库模型和人机交互接口四个组成部分，结合下图对每一部分分别进行详细阐述。

41学生模型

学生模型应针对不同的学生，准确地评估学生当前的学习水平，对学生的学习背景、知识水平、知识架构进行诊断和评定，以便有针对性地制订教学方案，进而实施个性化教育。

另外，学生模型需要对学习过程中的学生的学习情况进行记录入库，对教育效果进行评定，从而诊断出当前教学计划是否合适，以便下述教师模型中对教学内容和教学策略的灵活调整。

42教师模型

教师是教学工作开展过程中的主体，一个合理的教师模型应该包括如下三个部分。

教师模型首先完成教学内容的选择，这要根据学生模型中对学生当前的学习水平的评定，并且针对学生既定的学习目标，并从下述知识库中调取对应的内容，为教学的开展做好准备。

在确定了教什么的问题之后，教室模型要确定如何教的问题，即选取合理的教学策略开展教学。教学方式的选择依附于学生模型，而又能根据学生学习情况记录进行反馈动态，不断完善和调整教学策略。

另外，在传统教学模式中，教师传授知识，并能为学生答疑解惑。当学生在学习过程中遇到问题和疑惑时，教师模型应该实时地提供信息支持，为学生提供针对性的帮助。因而教师模型要实现与人机交互接口的实时连接，在问题到来时控制模块驱动应答部分为学生答疑解惑。

43综合数据库模型

综合数据库模块为农业知识培训系统提供数据库支持，主要包括以下三个模块。

知识库模块中分类别地存放着农业领域的专业知识，包括文本、图像、自然语言、多媒体等多个类型的学习知识。一旦教师模型中完成了教学内容的选择，便由此模块中调取相对应的文件开展教学。

专家评估模块用于处理教学过程中的教学效果评价和经验总结，为教师模型中的各个环节的反馈和更新迭代提供数据支持。在一个完善的教学过程，教师需要根据学生的学习效果进行总结和反馈，以此指导下一步的教学内容和策略的更新。

为了对学生阶段性学习的效果进行评估，还需要引入测试考核模块对学生的成绩进行量化考核。测试考核模块中包含学生答题库和成绩测评库，准确检测出开展农业知识培?的作用与效果。

44人机交互接口

基于人工智能的农业知识培训的过程是学生和系统进行交流的过程，所以一个友好的人机接口是系统必不可少的组成部分。在这一模块中，友好的图形用户界面的设计能够帮助学生流畅地接收信息，提高学习效率。同时，借助于人工智能中对语音和图像信号的先进识别技术，人机交互接口可以智能化地接收分析和理解学生的自然语言信息和动作信息，进而为系统提供宝贵的输入信息。

第2篇

[关键词]人工智能；公共管理；运用

中图分类号：D631.43文献标识码：A

随着科学技术的发展，人工智能、大数据等新一代信息技术已经成为了人们关注的焦点，它不但给人们的工作生活带来快捷和便利，同时实现了良好的经济社会效益。把人工智能运用到公共管理当中，可以创新管理理念和管理模式，提高公共管理和社会治理的效能。

一、公共管理概述

公共管理是指以政府为核心的公共部门，把科学管理理念、功能、组织及手段应用到公共事务。公共管理的特征：其一，公共管理主要把实现公共利益当作主要目标，促使社会整体朝着更加良好的方向发展；其二，积极履行社会公共责任是公共管理重要职能；其三，公共管理能够结合实际发展需要，协调与控制各项公共事务，并不断创新管理方式和手段。因此，公共管理者需要在法律基础上主动实行公权力，科学合理地运用各项公共资源才能顺利实现最终管理目标。目前，社会对公共管理者的专业能力及综合素养要求越来越高，公众在整个过程中赋予公共管理者较多的期望和责任。此外，公共管理也具备技术掌控职能、社会协调职能及预测职能等，这些都是新时代对公共管理者提出的新要求，公共管理者必须全面掌握各方面技能，了解并掌握公众的实际需求与时代的发展趋势，才能成为一名符合时展的高素养公共管理者。

二、人工智能对公共管理的主要影响

（一）人工智能对公共管理的促进作用

公共管理指通过使用管理理论、技术及方法等知识，系统化、专业化地管理公共事业，不断优化公共资源分配，使公共事业为人民服务。传统公共管理模式在公共管理信息收集及资源管理配置方面，需耗费大量人力、物力及财力，要想提升公共管理水平，就要加大成本投入。因此，传统的管理模式已无法适应新时期公共事业管理需求。将人工智能运用到公共管理中，尤其在收集处理公共管理信息方面效果较为明显。其一，智能化管理系统能够全面提升收集信息的效率和质量；其二，人工智能管理模式更为精准有效。人工智能对于问题与数据分析更具针对性，分析结果更加科学合理，可以准确把握社会个体需求，做到管理精准化、个性化；其三，在公共管理中运用人工智能可以节约成本，并实现更加优化的管理目标，提升公共管理效益；其四，在公共管理中运用人工智能，使资源配置更加符合公众需求，采用人工智能化、科学化资源配置模式，能够使资源合理利用，发挥最大效能。

（二）人工智能给公共管理带来的风险

人工智能作为新兴信息技术，为公共管理事业带来了较多机遇，推动了公共管理事业的进步和发展。然而人工智能也给公共管理事业带来了相应的机遇和风险。人工智能给公共管理带来的机遇在于人工智能与计算机网络技术可以完整的保存海量数据，并挖掘与分析有价值的信息。网络安全性使得人工智能技术存在诸多未知性，人工智能是否能够确保信息资源安全，包括信息存储、授权使用，行为轨迹等管理问题[1]。信息安全对公共管理十分重要，要确保信息安全才能使公共事业管理中资源配置更加科学合理，最终实现提升公共管理效率。通过以往的案例证明，人工智能技术的自我安全性还不足，因此，要想使人工智能在公共管理事业中得到普及，就必须尽快解决这一问题。

三、人工智能在公共关系管理当中的具体运用

当前，人工智能快速发展，能给人们的工作生活带来巨大改变，帮助人们完成了许多高难度、高强度、复杂化的公共工作，推动智能社会发展。人工智能能够代替人开展脑力劳动工作，可以改变许多工作模式。但是人工智能属于辅助工具，人们要正确认识并科学合理地利用它，才能充分发挥它在公共管理中的真正价值。在人类社会不断进步与发展过程中，公共管理者必须不断学习、掌握先进技术，才能提升对人工智能的利用效率，把具有明确规则却复杂、耗时耗力的工作交给人工智能。

（一）公共事业方面。有人认为人工智能在生活和工作中不常用到，然而其已经运用到了人们生活的方方面面。2016年共享单车方便了出行，各年龄段的人安装了共享单车APP。共享单车具有明显优势，快捷便利、绿色环保，是人们出行的首选。共享单车利用人工智能平台，来科学的预测骑行的行程、路况及停放等，从而有效整合了天气、时间等各项变量工作，合理分析了其需求量和供给量，进一步提升了共享单车管理效率和效益。由此可见，人工智能已经越来越多地进入到了人们的日常生活当中，改变了人们的生活模式，使人们的生活朝着智能化方向发展。

（二）社会经济方面

运用人工智能能够把消费者具体需求反馈给企业，企业根据精准数据可以制定出更加优质的产品，提供高效服务[2]。当前电子支付是人们生活中重要的内容，人们出行不用带大量现金，运用支付宝或微信就能够进行支付。同样在电商物流整个过程中，分拣机器人就属于人工智能，其每天能够完成大于20万的工作量，很好地解决了困扰电商的物流问题，降低了人工成本，提高了工作效率。

（三）教育管理方面

人工智能运用包含教育管理，通过智能化学习系统和数据分析，教师能根据学生具体情况，如学习行为数据、知识点掌握等制定相应的个性化教育方案，提高了育人效果。从当前人工智能在教育领域运用情况看，在远程教育中同样获得了良好效果。在运用人工智能后，学生获得了个性化教育，创建了新的教学、内容研发和师资管理等形态。运用人工智能可以更准确、有针对性地协助教学，使日常教学效率得到大幅度提升。

四、人工智能在公共管理中的应用措施

（一）改变人才培养方式

人工智能技术的运用，还可以推动人才培养方式的变革和发展，能够创建健全的新型教育方式。首先，加强编程教育普及，设置人工智能方面的课程，把人工智能和其他学习的教育结合起来，健全人才培养方式。其次，组织多元化、多层面的人工智能科普活动，使社会大众能够进一步认识和了解人工智能。最后，加大人工智能基础设施方面的建设。

（二）重新构建组织形式

随着人工智能的出现和广泛运用，管理主体要结合自身特点，积极主动运用人工智能，不断发展完善管理结构。

在日后的工作当中，管理主体要和普通员工、智能机器有效合作，全面发挥潜在优势。另外，运用人工智能技术的时候，管理者要精心设计各种组织形式，才能确保信息传递真实、高效。

（三）创新工作模式

随着社会发展和科技进步，公共管理者必须具备较强的学习能力和综合素质才能满足工作需求。在工作中可以通过人机互动工作模式，充分发挥人工智能在处理重复性、逻辑性等工作的优势，和管理者的工作充分融合、优势互补，将人工智能运用到公共管理中，创新工作模式，推动公共管理事業的发展。

第3篇

关键词：人工智能；英语教育；积极影响；消极影响

人工智能概念是20世纪五六十年代正式提出的，随着信息技术的不断发展，人工智能已成为一门新的技术科学。时至今日，人工智能技术的发展经历了人工智能起步期、专家系统推广期和深度学习期等阶段，而在应用领域也取得了重大突破，如Google的无人驾驶技术和运用深度学习算法的AlphaGo战胜围棋冠军等。除此之外，人工智能已被日益广泛地应用于经济社会各个领域，在教育领域亦是如此。2018年教育部就印发了《高等学校人工智能创新行动计划》，要求进一步提升高校人工智能领域科技创新、人才培养和服务国家需求的能力。因此，人工智能必将不断被融合到教育领域，并为大学教育变革提供新方式。基于人工智能的机器学习、人机交互与知识图谱等技术方法，可以为大学英语教师在课堂教学、备课与教学研究等多个方面提供支撑；可以为大学英语教学管理与治理提供决策支持；可以为大学生英语自主学习和教师备课提供智能推荐支撑。目前，学者们已对人工智能对英语教育的影响进行了相关的研究。如高华伟分析了外语作文智能评阅与形成性评价融合策略；刘洋针对人工智能技术与高校英语教学的相互关系，通过调查问卷和访谈等方式，分析了现有计算机辅助语言学习软件和系统的不足，并提出了相应的解决策略；张艳璐对人工智能在给英语教学带来机遇的基础上，探究了人工智能在大学英语教学中的应用；赵生学分析了人工智能时代大学英语教学的变革与策略；严燕分析了人工智能时代英语教学促进学生深度学习的路径。在人工智能时代，人工智能技术必将对大学英语教育领域各个方面产生重大影响，如大学英语人才培养目标、教学内容、教学计划、教学策略、教学模式、成绩评价体系与英语领域科研等方面。针对此，本文在现有研究的基础上，重点从教师和学生两个层面分析人工智能对大学英语教育的积极影响和消极影响，并提出相关建议，以期为大学英语教师教学与大学生英语学习提供参考。

一、人工智能的积极影响

人工智能技术在大学英语教育领域的应用，将对大学英语教学资源、教学模式与大学生二语习得等方面产生积极作用，主要体现为以下几个方面。

（一）丰富了大学英语教与学资源人工智能技术的发展与应用为大学英语教与学提供了丰富的资源。如互联网上含有丰富的英语视频与图片等资源；在线教育平台也提供了大量的英语课程资源，如中国大学生慕课、雨课堂等，它们各具特色，可为教师与学生提供多样化选择。因此，人工智能技术一方面可为大学英语教师提供丰富的教学素材，同时还可根据大学生学习目标与学习习惯等为其英语学习提供丰富的课外资料。同时，很多网络资源可下载或者回放，这样可以使得大学生的英语学习不再受到时间与空间的限制。特别是对于教育资源缺乏的地区而言尤为重要，可以在很大程度上解决教育资源不平衡问题。其中，百度教育大脑的智能备课系统便是典型应用案例。其依托百度人工智能、大数据和云平台的优势，整合了丰富的优质资源。对于教师而言，此平台可按照教学进度为教师提供经过筛选的教学素材，节省教师的备课时间，提高其工作效率。

（二）丰富了大学英语的教学方式传统的大学英语授课往往以线下课堂教学方式为主，而人工智能技术的使用丰富了大学英语单一的教学方式。可利用网络平台，如雨课堂、慕课平台等，开展大学英语线上教学模式或者线上线下混合教学模式。新的教学模式有利于教师在大学英语教学过程中采用不同的教学策略。使用新的教学模式和不同的教学策略可以提高大学生学习英语的兴趣，进而有助于提高大学生英语习得的效率。

（三）提高了大学生英语习得的效率由于英语习得是一个复杂的心理过程，与大学生的情感因素、学习动机等密切相关。采用人工智能技术的大学英语线上教学方式，使得教师与学生之间不是面对面的交流互动，可以在一定程度上缓解学生焦虑、害怕等情绪，有利于学生的英语学习。动机是英语习得中重要的非智力因素，也是影响大学生英语习得效率的重要内在因素之一。学习动机与使用另一种语言的兴趣密切相关。而人工智能技术采用丰富的英语学习资源以及英语教学方式的多样化，这些有助于提高学生学习英语的兴趣，进而增强学习英语的动力。

（四）形成了大学生英语习得分析数据库人工智能技术是以大数据为依托，可以跟踪和记录大学生英语课堂学习和课后学习等各种信息数据，进而可形成大学生英语习得数据库。基于大数据分析与人工智能技术方法，如数据挖掘、关联性分析和回归预测等，可以挖掘大学生英语学习背后的规律特征，了解到每个学生的具体情况。进而构建每个学生的英语学习画像，如学生的线上学习状态、课程作业完成情况、测试成绩和学习方式等。可为教师形成可视化的学生个体和班级整体的学情分析报告。因此该数据库有利于教师掌握每位学生的英语学习状态，掌握学生个体差异，为调整教学方式、教学方法与策略提供支撑。同时，上述数据为大学英语教学与大学生英语习得的研究也提供了数据支撑。

二、人工智能的消极影响

人工智能在大学英语教育领域对教师与学生发挥着积极的作用，同时对他们也产生了一些消极的影响，主要体现为以下几个方面：

（一）对教师的消极影响由于大学英语课堂教学存在一定的缺陷，往往需要改进此教学方式。而人工智能技术的应用，虽有助于大学英语教学改革，但还需要教师熟练掌握人工智能相关技术的使用，会给信息技术能力比较薄弱的教师造成压力。借助人工智能平台，大学英语教学不受时间、空间和学生人数等影响，势必会减少大学英语教师的需求，造成大学英语教师面临失业的压力。进而影响大学英语教师的工作积极性，以及大学英语教学质量。

（二）对学生的消极影响根据语言资本理论与期望价值理论，大学生英语学习的期望价值主要是经济期望价值。而大学生英语学习的期望价值与学习目的和行为密切相关。比如大学生英语学习经济期望价值主要体现为学习英语对未来找工作很重要，可以增加经济收入。而人工智能技术在语言领域的应用，势必会影响大学生对英语学习的期望价值。如人工智能翻译机的出现，使得各种语言之间翻译非常容易。即使不懂英语，也可使用它进行英语交流。因此，人工智能技术在英语领域的应用，将降低大学生英语学习的期望值，进而影响他们英语学习的兴趣与目的。

（三）对师生关系的消极影响基于人工智能技术的大学英语教学，将改变传统的以教师为中心的模式，使得教师在教学过程中的中心地位得到弱化。学生通过人工智能技术，可以很好地收集到自己需要的各种英语学习资源，如在线课程、英语讲座视频和英语文本资料等，甚至可以通过自学的方式完成英语学习任务。但这些将弱化教师与学生之间的互动以及情感，从而隔阂了教师与学生之间的关系。

第4篇

1人工智能的含义及优势

人工智能是融合信息科学和数学、哲学、心理学等知识的一种新型科学技术，能通过感知环境做出主动反应，并且该反应能够实现目标、获得最大收益（蔡彬彬.人工智能在计算机网络技术方面的应用[J].科技风,2019(13):60）。如今人工智能已经渗透到日常生活之中，例如手机里的智能助理、新闻浏览中的新闻推荐和机器翻译、机器人、自动驾驶等。人工智能是全新的智能系统，其优势主要包括：第一，模糊信息处理和协作的能力。大数据时代的计算机网络技术发展中出现大量模糊信息，增大处理难度，而人工智能大多使用模糊逻辑的数据处理方式，无需准确描述数据模型，运用人工智能就能增强计算机网络技术的信息处理能力。与此同时，计算机网络技术的规模、结构等均在发生变化，增大网络管理难度，运用人工智能的协作分布思维就能显著提高计算机网络协作能力。第二，非线性处理和学习的能力。计算机网络技术催生大量数据和信息，其中有很多都处于较低的概念层次，但其背后隐藏着价值巨大的信息，需要运用人工智能进行挖掘，学习低层次信息，进行解释和推理。人工智能还可以及时进行非线性处理，由机器人模仿人的智能。第三，运算速度快、成本低。迅速发展的计算机网络技术使得人们对其的依赖程度越来越大，但效率和成本问题不容忽视，运用人工智能可以加强算法控制，在计算时速度较快、资源消耗较少，极大地节省计算成本。

2大数据时代人工智能在计算机网络技术中运用的途径

进入大数据时代以后，计算机网络技术的发展速度越来越快，全球越来越关注网络安全问题，计算机网络系统的运用中最重要、人们最关注的则是网络控制、网络监控。由于网络数据存在不规则、不连续的特征，计算机判断数据真实性的难度较大，因而有必要促进计算机网络技术的智能化发展。

2.1运用于管理

人工智能一般又被称为人工智能Agent技术，这是一种实体软件，其组成部分主要是各Agent之间的数据库、知识库、解释推理器、通讯部分，其依据就是Agent的知识库，通过及时分析、处理数据信息完成相关任务。人工智能的管理一般可以基于用户自定义搜索信息，并可以向指定位置传输，让用户享受更智能化的、人性化的服务（王佳美.人工智能技术在计算机网络领域中的应用研究[J].通讯世界,2019(04):136-137）。例如用户利用计算机网络技术查找所需信息时，运用人工智能就能进行管理，对信息加以分析和处理，获得有效的信息，节省大量查找时间。同时，人工智能在人们的日常生活与工作中也有广泛运用，包括收发邮件、安排形成、网上购物等，享受十分优质的智能化管理服务。并且人工智能技术拥有一定的学习性、自主性，对于用户分配的任务可以自动完成，借助自主学习方式更好地推动计算机网络技术的发展。

2.2运用于数据处理

在计算机网络技术中运用人工智能可以极大地提升数据处理能力，即从人工智能切入，实现计算机动态模拟、科学预测，为开展计算机网络管理工作提供可靠的技术支持，特别是开展预设性管理活动，方便对人员的行为进行管理，减少额外成本投入，夯实后续开展数据处理活动和管理活动的基础。为更充分地体现人工智能运用于计算机网络技术的数据处理优势，操作人员要从实际着眼，从人工神经网络切入，通过构建人工神经网络机制，实行必要的网络数据信息预测和处理。具体而言，运用人工神经网络，基于计算机网络技术的操作状态，快速获得主要的运行参数，并把所获参数和计算机网络标准做对比，从而输出对比结果，直观呈现数据处理结果。借助神经元的连接权和阈值，还可衔接输入值、输出值，形成最佳的拟合函数，基于人工神经网络框架高效处理计算机网络技术运用中的各类核心数据，特别是对计算机网络技术所涉及设备的运行状态、技术参数等进行阅读，预测短时间里人工智能在管理环节暴露的问题，高速设置应对问题的方案。该操作需要大数据的支持，数据运算量也很大，所以在运用人工智能时要适当前移数据信息的加工和处理工作，组建计算机网络技术的动态模拟和预测网络。

2.3运用于网络安全

人们对于计算机网络技术的使用安全始终给予高度重视，运用人工智能有助于强化其安全防护。例如运用人工智能可以构建智能防火墙，智能防火墙和其他防御系统比起来能借助智能化的识别技术采集数据、分析数据、处理数据，对有害信息访问进行限制、拦截，减少计算量，提升数据信息安全等级。智能防火墙也有助于防范病毒攻击、黑客攻击，既能阻止病毒传播，又能有效监控并管理内部局域网，确保计算机网络技术使用的平稳性、安全性（罗雅丽.大数据时代人工智能在计算机网络技术中的应用[J].电脑编程技巧与维护,2019(06):120-122）。此外，智能防火墙的安全检测效率比传统防御软件高很多，可以妥善解决外部攻击问题，稳步提升计算机网络安全工作的有效性。人工智能还可运用于计算机网络技术的入侵检测实践，其主要涉及两个模块：一个是训练模块，即在计算机网络技术的使用中通过人工智能实行网络入侵检测，实现正常审计已知数据、检测异常数据的向量训练。人工智能检测主要借助编码的方式对已知入侵特征向量和审计记录做分析、比较，进而把入侵特征的向量变化识别出来。如果已知入侵向量有符合其特征的审计事件，那么计算机网络系统就会自动报警；如果入侵向量和审计事件不符，运用人工智能就能自动实行网络入侵检测，形成新的审计事件。还可以调整模式长度、匹配时间，确保有效分析入侵检测信息的特点。另一个是检测模块，借助预处理器实行入侵检测，即通过数学向量的形式，以审计未知为前提实施数字处理，之后基于支持向量机、判决函数，分类数字向量，再经过决策系统分类汇总数字向量。在检测预测模块中也可按照现有模型的运行规律判定计算机网络系统在今后可能会遭受的攻击，促进模型装置的及时更新，确保系统安全、稳定。

2.4运用于其他方面

大数据、互联网和人工智能等技术有力推动各行各业的变革、发展，使得计算机网络技术水平越来越高，对人们的生活与生产发挥更大的作用。第一，人工智能在教学领域的运用。教师可以在计算机网络技术的学习中运用人工智能，提高教学准确度，并调动学生的热情和积极性。人工智能在早教领域的运用也十分广泛，智能机器人使早教进入新的层面，教育不再受到书本的限制，成功把互联网带进课堂，教师针对自己无法即刻解决的问题，可以借助计算机网络技术搜索准确答案。第二，人工智能在企业管理领域的运用。如今很多企业的计算机网络技术都融入了人工智能，例如自动监控系统、自动报警系统等，促使企业实现智能化管理目标，在安全的环境里降低管理成本（高塔,田雨鑫.计算机网络技术中大数据时代的人工智能应用研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2018(06):137-138）。企业在未来必然能依托人工智能实现真正的现代化和信息化、智能化管理。第三，人工智能在家居领域的运用。经济稳步发展使智能家居进入大众的生活，为人们的居住提供更大的便利。在计算机网络技术中运用人工智能能很好地满足人们的居住需求，例如自主控制灯光的明暗、窗帘的开合等，或者远程控制家居系统，包括电饭锅开关的远程控制，回到家里能有更多休息时间。因此，智能家居的应用将会日益普及，让人们享受优质的家居生活服务。

3结语

第5篇

关键词：人工智能；高中生；职业规划；建议

一、引言

人工智能的不断发展与拓展促进了我国各个领域的发展，同时对各个行业产生巨大冲击，很多需要人工机械作业的领域将会使用机器人，造成大量人员的失业。面对如此现状，今后我们高中生如何做好职业生涯规划成为当务之急，只有深刻把握社会发展趋势，加强学习方向与时代潮流的匹配性，才能迎接挑战、抓住机遇、趋利避害，做好职业选择和规划，更好地适应今后的社会发展。

二、人工智能的发展现状和趋势

（一）人工智能的发展现状

“人工智能”一词最初是在1956年Dartmouth学会上提出的。它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发，人工智能是研究如何制造智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。目前，人工智能技术在美国、欧洲和日本呈现飞速发展趋势。随着人工智能技术的快速发展，人工智能已经在各个行业得到广泛应用，其中比较典型应用主要包括符号计算、模式识别、机器翻译、机器学习、问题求解、逻辑推理和定理证明、自然语言处理、智能信息检索技术以及专家系统等，这些在计算机领域、化学领域、医学领域以及矿物勘测领域等得到广泛应用，并取得较好效果。

（二）人工智能的发展趋势

技术的发展总是超乎人们的想象，要准确地预测人工智能的未来是不可能的。但是，从目前的一些前瞻性研究可以看出未来人工智能可能会综合模糊处理、并行化、神经网络和机器情感等进行全方位发展。随着全球化趋势的不断增强，今后人工智能会向着全球国际标准的方向发展。人工智能技术不断地在就业领域应用及发展，因此高中阶段就对自己的职业生涯有着规划是未来发展的必然趋势，并且美国、加拿大等先进国家早早的就把高中生职业规划教育课程安排在了高中阶段，相比之下安排职业规划教育课程的高中毕业生，甚至大学毕业生对自己的规划都有着明确的方向，我国目前某些地区高中阶段已经安排了职业规划类型的课程，相信不久高中生职业规划的课程也会出现在更多地区的校园。

（三）人工智能发展对就业的影响

随着机器眼下正在取代的首当其冲的是那些简单机械操作的劳动者，比如说我国工厂里的初级工人正在面临自动化的威胁。还有美国福特公司，不仅大量裁减蓝领工人，而且还要把工厂搬到别的州或国家去，那里税收更低、政策环境更宽松、工会更友善的，在这些地方使用机器人不仅可以提高作业效率和质量，而且能够极大的降低各种成本，能够为企业创造更多的效益。

随着人工智能的快速发展，人工智能对各个领域的就业产生了重大影响，我国也在往这个方向发展，对于IT行业，今后会大量使用机器人进行工作，制造业也在逐渐增加使用机器人。技术的进步，使得个人的生产效率得到了巨大的提升。虽然就短期而言，机器是不会一下子取代大多数人，但我们必须未雨绸缪、防患于未然。有一些机械的、长时间集中精神的、固定套路的工作，比如流水线工、司机、配药师等，机器比人还擅长，这些领域将会淘汰大量的工人，导致很多人员失业。而很多工作需要人搭配机器做才最高效，这些工作是主流的新工作，但是需要注意的是，在人和机器协作的过程中，机器一定会不断智能优化的，在单一专业的工作内容中，机器逐渐又会替代人，因此也会造成人员失业。对于人际沟通事务，由于需要人与人之间的交流，还是人比较擅长。审美是模糊的、社会性的，这个还是人比较擅长。

对于我们高中生而言，勤动脑，勤动手，不断创新，是未来立足之本。因此不仅要埋头学习知识，还要培养创新能力和实践能力，以应对迎接人工智能的挑战。

（四）高中生应该怎样规划职业生涯

面对人工智能的快速发展，今后我们高中生应当趋利避害，努力做好职业生涯规划，实现自我价值的增值，具体来说应当从以下几个方面入手：

1.增强职业规划的意识

高中生要根据自身的主观因素以及外界的环境因素，分析、归纳、选择自己的职业发展方向，并且制定相应的学习、培养计划，采取必要行动去实现目标。这种确定人生方向的规划问题应该在高中阶段每一个学生都应该对自己有着清醒的认识，并且得到自身的重视，对选考科目的选择及大学志愿的填报就不会盲目、无头绪，在高中阶段有了明确的目标会使自己的学习方向更加准确，学习积极性更加强劲，同时在就业选择上也可以尽量地少走弯路。

2.选择高水平的职业指导教师

高中生实现从学校到社会或者更高层学校的过程中职业规划具有重要的导向作用，因此在高中阶段一个好的职业规划指导教师对学生的影响有着重要的意义。首先我们选择的职业规划指导教师必须具备一定的任职条件，目前国家也一再的强调任职职业资格的严格性；其次就是指导教师要善于启发式指导学生，增强学生的独立思考能力，在教师的帮助下充分认识自己的天赋、特长、兴趣、能力、心理等方，发现和挖掘自己多方面的潜能，学会正确利用各方面条件充分发展。同时，要注意避免指导教师的思想左右了我们的思想，只有准确的认识自己，才能促使我们带着自己的职业规划继续努力进步。

3.自己的高中生涯规划

高中的三年，对一个高中生的人生有着重要的意义，因此高中阶段可以进行分阶段的自我管理培养。高一阶段：刚进入学校，通过学习了解学科特点，利用学校、教师、网络、社会了解就业动向，自我优势结合人才需求，明确选考科目，初步制定职业发展意向。高二阶段：正确处理选考科目学习与学考科目学习的关系，既突出专业知识又兼顾知识广度。高三阶段：更要处理好语文数学英语必考科目学习与选修科目深化拓展的关系，既要提高高考成绩又要深化拓展专业素养；既要强化高考复习又要重视面试培训，为参加高校自主招生考试或“三位一体”考试做好充分准备。因为近年来重点大学通过高考统一招生录取的名额正在减少，而自主招生或“三位一体”的名额大量增加，有志于就读名牌大学的学生要注意这方面的情况。同时高中生要根据自己的理想多去了解高校情况，多去了专业设置的情况，为报考适合自己的学校及专业做好信息准备。

4.积极参加选修课程，为今后的职业生涯做好基础

按照教育部有关规定，高中学校要开设选修课程。我们可以根据自己的兴趣爱好，选取自己喜欢的课程进行学习，这不仅可以及早的发现我们的喜好和特长，为我们的职业生涯做规划有着重要的参考意义，同时对我们的基础知识的培养也很重要，拓宽了我们的见识宽度，为今后的职业生涯奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]刘界，黄冠，王冰洁.关于人工智能教育如何弥补当前教育缺陷的思考[J].内蒙古民族大学学报，2006，12（3）：50-51.

[2]焦加麟，徐良贤，戴克昌.人工智能在智能教学系统中的应用[J].计算机仿真，2003.20（8）.

[3]刘春玲，张焕生，郝国芬.BP神经网络在教学评价中的应用[J].煤炭技术，2012，31（5）：231-232.

第6篇

关键词：人工智能 情感 约束

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-085-03

1引言

人工智能（Artificial Intelligence，AI）自从20世纪50年代产生，经过长期发展，已经有了长足的进步，并且已经深入到社会生活的诸多领域，如语言处理、智能数据检索系统、视觉系统、自动定理证明、智能计算、问题求解、人工智能程序语言以及自动程序设计等。随着科学技术的不断发展，现在的人工智能已经不再是仅仅具有简单的模仿与逻辑思维能力，人们也越来越期待人工智能能够帮助或者替代人类从事各种复杂的工作，加强人的思维功能、行为功能或是感知功能。这就要求人工智能具有更强的情感识别、情感表达以及情感理解能力。通俗的说，为了使得人工智能对外界的变化适应性更强，需要给它们赋予相应的情感从而能够应对这个难以预测的世界。

在赋予人工智能“情感”的过程中，面临着许多的问题，有科技层面上的，也有社会学层面的。本文在这里只讨论其中一个比较基本的社会学问题：“人工智能情感约束问题”，即关注于如何约束赋予给人工智能的情感，不至于使其“情感泛滥”。情感指的是一种特殊的思维方式，人工智能具有了情感后的问题是：人工智能的情感是人类赋予的，人工智能自身并不会创造或者控制自己的情感。如果赋予人工智能的情感种类不合理，或者是赋予的情感程度不恰当，都有可能造成“情感泛滥”并导致一些灾难性的后果。例如，当人工智能具有了情感之后，如果人类自身管理不恰当，有可能导致人工智能反过来伤害人类。尽管目前我们只能在一些科幻作品中看到这种情况发生，但谁也不能保证未来有一天会不会真的出现这种悲剧。

本文第二章对人工智能情感研究进行了概要性回顾，第三章对如何约束人工智能情感进行了尝试性探讨，最后一章对全文进行了总结。

2人工情感发展情况概述

随着科学家对人类大脑及精神系统深入的研究，已经愈来愈肯定情感是智能的一部分。人工情感是以人类自然情感理论为基础，结合人工智能、机器人学等学科，对人类情感过程进行建模，以期获得用单纯理性思维难以达到的智能水平和自主性的一种研究方向。目前，研究者的研究方向主要是人工情感建模、自然情感机器识别与表达、人工情感机理等四个方面的内容。其中，尤以人工情感机理的研究困难最大，研究者也最少。

目前人工情感在很多领域得到了应用和发展，比较典型的是在教育教学、保健护理、家庭助理、服务等行业领域。在教育教学方面比较典型的例子是德国人工智能研究中心发展的三个方案：在虚拟剧场、虚拟市场和对话Agent中引入情感模型和个性特征来帮助开发儿童的想象力及创造力。在保健护理方面比较典型的是家庭保健与护理方向，如Lisetti等人研制的一个用于远程家庭保健的智能情感界面，用多模态情感识别手段来识别病人的情感状态，并输入不同媒体和编码模型进行处理，从而为医生提供关于病人简明而有价值的情感信息以便于进行有效的护理。服务型机器人的典型例子是卡内基梅隆大学发明的一个机器人接待员Valerie。Valerie的面孔形象的出现在一个能够转动方向的移动屏幕上时可以向访问者提供一些天气和方位方面的信息，还可以接电话、解答一些问题；并且Valerie有自己的性格和爱好，情感表达较为丰富。当然这些只是人工情感应用领域中的几个典型的例子，人工智能情感的潜力仍然是巨大的。

尽管关于人工情感的研究已经取得了一定的成果，给我们带来了很多惊喜和利益，但由于情绪表现出的无限纷繁以及它与行为之间的复杂联系，人们对它的运行机理了解的还不成熟，以致使得目前人工情感的研究仍面临着诸如评价标准、情感道德约束等多方面问题。所以必须清楚的认识到我们目前对于人工情感的计算乃至控制机制并没有一个成熟的体系。

3对人工智能的情感约束

正如上文所述，如果放任人工智能“情感泛滥”，很有可能会造成严重的后果。为了使人工智能技术更好的发展，使智能与情感恰到好处的结合起来，我们有必要思考如何对赋予人工智能情感进行引导或者约束。

3.1根据级别赋予情感

可以根据人工智能级别来赋予其情感，如低级别人工智能不赋予情感、高级别人工智能赋予其适当的情感。众所周知，人工智能是一门交叉科学科，要正确认识和掌握人工智能的相关技术的人至少必须同时懂得计算机学、心理学和哲学。首先需要树立这样的一个观点：人工智能的起点不是计算机学而是人的智能本身，也就是说技术不是最重要的，在这之前必须得先解决思想问题。而人工智能由于这方面没有一个严格的或是量度上的控制而容易出现问题。从哲学的角度来说，量变最终会导致质变。现在是科学技术飞速发展的时代，不能排除这个量变导致质变时代的人工智能机器人的到来，而到那个时候后果则不堪设想。因此，在现阶段我们就应该对人工智能的情感赋予程度进行一个约束。

根据维纳的反馈理论，人工智能可以被分成高低两个层次。低层次的是智能型的人工智能，主要具备适应环境和自我优化的能力。高层次的是情感型的人工智能，它的输入过程主要是模仿人的感觉方式，输出过程则是模仿人的反应情绪。据此我们可分别将机器人分为一般用途机器人和高级用途机器人两种。一般用途机器人是指不具有情感，只具有一般编程能力和操作功能的机器人。那么对于一般用途的机器人我们完全可以严格的用程序去控制它的行为而没必要去给他赋予情感。而对于高级层面的情感机器人来说，我们就适当的赋予一些情感。但即使是这样一部分高层次的情感机器人，在赋予人工情感仍然需要考虑到可能会带来的某些潜在的危害，要慎之又慎。

3.2根据角色赋予情感

同样也可以根据人工智能机器人角色的不同选择性的赋予其不同类型的情感。人类与机器合作起来比任何一方单独工作都更为强大。正因为如此，人类就要善于与人工智能机器合作，充分发挥人机合作的最大优势。由于计算机硬件、无线网络与蜂窝数据网络的高速发展，目前的这个时代是人工智能发展的极佳时期，使人工智能机器人处理许多以前无法完成的任务，并使一些全新的应用不再禁锢于研究实验室，可以在公共渠道上为所有人服务，人机合作也将成为一种大的趋势，而他们会以不同的角色与我们进行合作。或作为工具、顾问、工人、宠物、伴侣亦或是其他角色。总之，我们应该和这些机器建立一种合作互助的关系，然后共同完任务。这当然是一种很理想的状态，要做到这样，首先需要我们人类转变自身现有的思维模式：这些机器不再是一种工具，而是平等的服务提供人。

举例来说，当机器人照顾老人或是小孩的时候，我们应该赋予它更多的正面情绪，而不要去赋予负面情绪，否则如果机器人的负向情绪被激发了，对于这些老人或者小孩来说危险性是极大的；但是，如果机器人是作为看门的保安，我们对这种角色的机器人就可以适当的赋予一些负向的情绪，那么对于那些不按规则的来访者或是小偷就有一定的威慑力。总之，在我们赋予这些智能机器人情感前必须要周到的考虑这些情感的程度和种类，不要没有顾忌的想当然的去赋予，而是按分工、作用赋予限制性的情感约束，达到安全的目的。

3.3对赋予人进行约束

对人工智能情感赋予者进行约束，提高赋予者的自身素质，并定期考核，并为每一被赋予情感的人工智能制定责任人。

纵观人工智能技术发展史，我们可以发现很多的事故都是因为人为因素导致的。比如，首起机器人杀人案：1978年9月的一天，在日本广岛，一台机器人正在切割钢板，突然电脑系统出现故障，机器人伸出巨臂，把一名工人活生生地送到钢刀下，切成肉片。

另外，某些研究者也许会因为利益的诱惑，而将人工智能运用在不正当领域，或者人工智能技术落入犯罪分子的手中，被他们用来进行反对人类和危害社会的犯罪活动。也就是用于所谓的“智能犯罪”。任何新技术的最大危险莫过于人类对它失去控制，或者是它落入那些企图利用新技术反对人类的人的手中。

因此为了减少这些由于人而导致的悲剧，我们需要对这些研究者本身进行约束。比如通过相应的培训或是定期的思想政治教育、或是理论知识的学习并制定定期的考核制度来保证这些专家自身的素质，又或者加强对人工智能事故的追究机制，发生问题能立即查询到事故方等等，通过这样一系列强有力的硬性指标达到减少由于人为因素导致悲剧的目的。

3.4制定相应的规章制度来管理人工智能情感的发展

目前世界上并未出台任何一项通用的法律来规范人工智能的发展。不过在1939 年，出生在俄国的美籍作家阿西莫夫在他的小说中描绘了工程师们在设计和制造机器人时通过加入保险除恶装置使机器人有效地被主人控制的情景。这就从技术上提出了预防机器人犯罪的思路。几年后， 他又为这种技术装置提出了伦理学准则的道德三律：（1）机器人不得伤害人类，或看到人类受到伤害而袖手旁观；（2）在不违反第一定律的前提下，机器人必须绝对服从人类给与的任何命令；（3）在不违反第一定律和第二定律的前提下，机器人必须尽力保护自己。这一“机器人道德三律”表现了一种在道德忧思的基础上，对如何解决人工智能中有害人类因素所提出的道德原则，虽然得到很多人的指责，但其首创性还是得到公认的。尽管这个定律只是小说家提出来的，但是也代表了很多人的心声，也是值得借鉴的。

那么对于人工智能情感的约束呢？显然，更加没有相应的法律法规来规范。那么，我们就只能在赋予人工智能情感的道理上更加的小心翼翼。比如，我们可以制定一些应急方案来防止可能导致的某些后果，也即出现了问题如何及时的处理之。另外我们在操作和管理上应更加慎重的去对待。也希望随着科学技术的发展，能够在不久的将来出台一部相应的规章制度来规范人工智能情感的管理，使之更加精确化、合理化。

4结束语

人工智能的情感研究目的就是探索利用情感在生物体中所扮演的一些角色、发展技术和方法来增强计算机或机器人的自治性、适应能力和社会交互的能力。但是现阶段对这方面的研究虽然在技术上可能已经很成熟，但是人工智能情感毕竟是模拟人的情感，是个很复杂的过程，本文尝试性的在人工智能发展中可能遇到的问题进行了有益的探讨。但是不可否认仍然有很长的道路要走，但是对于人工智能的发展劲头我们不可否认，将来“百分百情感机器人”的问世也许是迟早的事情。

参考文献：

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[2] 王国江，王志良，杨国亮，等.人工情感研究综述[J].计算机应用研究，2006，23（11）：7-11.

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[4] Christine Lisett，i Cynthia Lerouge.Affective Computing in Tele-home Health[C].Proceedings of the 37th IEEE Hawaii International Conference on System Sciences，2004.

[5] Valerie.The Roboceptionist[EB/OL].http：//.

[6] 张显峰，程宇婕.情感机器人：技术与伦理的双重困境[N].科技日报，2009-4-21（005）.

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[9] McCarthy J.Ascribing Mental Qualities to Machines1A2. In Ringle M，editor，Philosophical Perspectives in Artificial Intelligence1C2，Humanities Press Atlantic Highlands，NJ，1979：161-195.

第7篇

[关键词]人工智能；国际商务课程；教学创新；能力培养

新一轮的科技革命和产业革命正在进行，大数据、云计算、人工智能等新型技术与商业模式正深刻改变人们的思维、生产、学习方式。关于人工智能对于人类社会的冲击，已有不少论著。2016年，《自然》杂志刊发谷歌的“深度心智”（Deepmind），这将会极大的扩大人的能力。2019年初，国务院《中国教育现代化2035》，提出要建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台。2019年8月29日，科技部新一代人工智能发展研究中心联合罗兰贝格管理咨询公司《智能教育创新应用发展报告》（以下简称《报告》）。报告显示，人工智能有望引领教育的系统性变革，推动人才培养更加多元化、更加精准化、更加个性化。世界各国纷纷制定规划，出台相应的政策措施，推动智能教育的发展。以美国、新加坡等为代表的各国相继推出面向未来的新教育改革战略，不断制定相关政策法规，设计本国智能教育的发展蓝图。

一、未来智能社会的能力预测

未来社会各种各样的颠覆性变革，全球各种组织都在做预测。世界未来研究所[1]对未来社会需要的10中技能的预测：一是意义构建，二是社交智能，三是新颖和适应性思维，四是跨文化能力，五是计算思维，六是新媒体素养，七是跨学科能力，八是设计思维，九是认知负荷管理，十是虚拟协作。十种技能分别体现在三个层面，即人际交往能力、应用知识能力与工作技能层面。引入这些技能，旨在深入探索未来技能存在的世界，以及目前教授和衡量这些技能的方式，希望这些技能能够更充分地融入高校国际商务的课程。[2]

（一）人际交往层面——团队合作精神

人际交往层面主要指与他人有效合作，有效沟通，与不同背景的伙伴有效合作的能力，即团队合作精神。数据来源：世界未来研究所第一，跨文化能力。4个主要组成部分可以用来评估一个人的跨文化竞争力:知识组成部分、情感组成部分、精神运动组成部分以及情景组成部分。第二，社交智能。尽管社交网络平台为人们提供了更多的联系，但它们培养的深厚友谊却很少。微信、Facebook等社交平台的主流化与普及鼓励人们以新的方式思考如何建立和维持人际关系。[3]第三，虚拟协作，即作为虚拟团队的一员，能够富有成效地工作，提高参与度，并展示自己的存在感。

（二）应用知识层面——逻辑性分析信息的能力

应用知识层面主要指个体可以逻辑性的分析信息的一系列能力，具体如下：第一，新颖的适应性思维。即熟练地思考和提出解决方案，而非死记硬背或默守陈规。第二，认知负荷管理。以多种形式表现的信息流丰富的世界带来了认知过载的问题，人们只有学会有效的过滤和关注重要的信息，才能把大量涌入的数据转化为优势。第三，意义构建，即确定对方所表达内容的深层含义的能力。人工智能将取代仅仅需死记硬背、日常制造业和服务业的工作，而对机器不擅长的高层次的思维技能、不能撰写为文本的需求将会越来越大。

（三）工作技能层面——解决问题和决策能力

工作技能层面主要指个体可以成为一个问题解决者和决策者，包括计划和组织，解决问题，决策商业基础等。也就是需要如下的素质：第一，新媒体素养。由于可视化在技术时挥越来越重要的作用，过去信息的静态展示正在让位于信息图表和数据的动态模拟。第二，设计思维。从本质上讲，设计思维是一种创造性解决问题的能力，它反映了发散性思维和收敛性思维的结合。第三，跨学科能力。未来十年，专业领域将比以往任何时候都更加具有重叠性，所以跨学科的研究方法将会占据世界创新的中心舞台。第四，计算思维，即将大量数据转换成抽象概念，并基于数据的推理能力。随着人类社会中数据量呈指数级的增长，越来越多的职业需要计算思维和技能才能胜任。

二、应对能力结构变化的教育创新

未来社会中，人才能力结构的变化也会对教学模式产生新的需求，课程教学需要结合不同的能力培养目标做出相应的调整与创新，世界知名高校和一些国际组织也提出了很多创新性的教学模式。如图2所示。数据来源：世界未来研究所

（一）能力结构及思维模式

世界未来研究所提出的十种技能的背后，所体现了以下一些基本的思维模式。同理心是指正确了解他人的感受和情绪，进而做到相互理解、关怀和情感上的融洽。同理心非常有助于在虚拟空间中站在对方的角度考虑问题，增加团队伙伴之间的有效沟通。元认知对于意义构建能力十分重要。元认知知识包含三方面：学习者对于自己的认知，学习者对于学习策略和使用方法的认知。成长性思维与批判性思维在认知负荷管理、新颖和适应性思维、新媒体素养以及设计思维中起到了十分重要的作用。成长性思维是相对于固定思维提出的，固定思维者把反馈当做一种批评，成长思维乐于接受反馈，也从反馈中学习，反馈最终会产生积极的成长变化。批判性思维有助于形成自己独特的世界观，他们不会妄自评价他人，而是会站在别人的立场上，并且去了解他们的世界观。跨学科一定有两种心态组成。首先，同理心。它允许人们从另一个角度来思考问题——站在别人的立场上。其次，好奇心。许多组织，包括IBM和IDEO，都开始从“T型”素质的角度来讨论这种技能，T型素质的技能组合中既有深度又有广度。但是杨壮①教授发现：现在π型人才已经在成为主流。所谓的π型人才是针对T型人才的一种升级，从字母的样式中就可以看出，π比T的下方多了一竖，所以它代表着“两专多能”，即除了你可能在高等教育阶段获得的专业能力之外，还需要有另一项专业能力。逻辑推理能力有助于培养计算思维。未来的教育课程中应该纳入计算思维技能的发展，鼓励学生通过因果推理认知、元认知和其他技能来学习解决问题。这种模式的目的是让学生分析他们在现实世界中可能遇到的真实情况，来教授计算思维能力。[6]

（二）国内外高校教育模式创新

1.“鱼缸讨论”“鱼缸讨论”，也是一种促进学生讨论的教学小技巧，不仅让讨论者积极参与，更能让其他学生积极反馈。第一步，把学生分成两组。第一组参加讨论的学生围成圆桌坐在教室中间，就像是在被第二组观看的鱼缸里一样。第二步，坐在中间的组开始时长10分钟左右的讨论，的第二组学生要听着，并且评估第一组的讨论。第三步，做出反馈。这是学生们最感兴趣的环节，学生可以从熟悉的同学那里了解到自己的优点和缺点，有了反馈确实会使得讨论变得更加激烈。2.项目式教学PBL（Problem based learning）教学法，也叫“项目式教学”，是一种通过让学生展开一段时期的调研、探究，致力于用创新的方法或方案，解决一个复杂的问题、困难或者挑战，从而在这些真实的经历和体验中习得新知识和获取新技能的教学方法。PBL旨在培养学生的创意思维、创新能力、自主学习能力及批判思维的能力。3.跨学科课程教学自21世纪以来，美国课程改革中出现了实用导向的跨学科课程，如ICT课程，环境教育和STEM课程。STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，STEM教育的核心是将原本分散的4门学科自然组合成一个整体，以项目探究方式进行综合性问题解决学习，以形成相应的综合。

三、针对国际商务课程的创新

结合世界未来研究所的十项工作技能、世界一流大学以及国际组织在教育方面的改革，结合东北财经大学国际经济贸易学院国际商务硕士（MIB）专业硕士教学情况，国际商务课程实际教学提出以下思考和建议。[7]

（一）培养同理心和元认知的实践方法

一种方式是开展课外活动，以小组为单位的体验式学习活动有助于培养人际沟通和跨文化能力。例如：体验式学习周；商务礼仪情景剧等。另一种方式是线上项目，线上项目中，可以通过微信小程序、投票互动式的方法来增加课堂活跃度，争取让每位同学都参与到课程中。国际商务课程是一门既要求专业知识扎实，又需要具备优秀的人际交往能力的综合性课程。那么，在已有的小组活动中，可以在每次小组活动或者小组作业之后加入一个环节——组员互评与打分。一些课堂讨论的小技巧会有助于培养元认知的思维模式。一种方法是在课上开展限时讨论，讨论映射是一种将学生的实时讨论视觉化的方法，这种讨论技巧使学生能够从以下几个角度进行深入的思考。

（二）培养成长型思维和批判性思维的实践方法

在国际商务的案例分析中，引用PBL教学非常值得考虑。假设案例主题为跨国企业如何成功并购外国子公司，老师用一部分课时讲解完理论部分，提供参考资源之后，另一部分课时可以尝试组织PBL。一次PBL教学要分次给予问题，分次讨论。具体过程大致包括七个步骤：第一步，弄清不熟悉的术语；第二步，界定问题；第三步，头脑风暴（对可能的假设或解释进行集体讨论）；第四步，重新结构化问题（对问题的尝试性解决）；第五步，界定学习目标；（以上步骤为学生小组讨论）；第六步，收集信息和个人学习（学生独立学习）；第七步，共享收集到的和个人学习的信息（小组报告和讨论）。经过上述七步骤，完成一次PBL学习。在这个教学模式中，老师的角色是教学组织者、资源提供者、学生能力发展的促进者。学生从知识的被动接受者转变为自主学习者、合作者和研究者。在国际商务的课程中，有很多需要实际调研的案例报告，也有需要做营销策划的报告。创客空间则可以融入这种类型的报告中，结合导师的相关课题，最好有一定经费的支持，为学生的基于创造的策划提供完备的支撑。学生们可以就某个主题展开经验分享、头脑风暴、结合实际情况锻炼设计思维和表达能力，这种能力不仅适用于学校，而且也适用于未来工作中。

（三）培养跨学科能力和逻辑推理能力的实践方法

注重“国际商务专业+21世纪主题”的课程框架，希望通过超学科整合来弥补传统学科的缺点与不足，构建适切核心素养转化的课程框架。主题选择具有适当的弹性，为跨学科知识的联结提供空间。比如在国际商务课程授课内容中，注重添加区块链、人工智能以及中美、中欧关系等主题。在国内，“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品大赛是大学生创新创业实践教育最普遍和最有效的形式之一，具有广泛的群众基础和旺盛的生命力。每两年举办一届，被誉为当代大学生科技创新的“奥林匹克”盛会。所以提倡创建跨学科小组参加“挑战杯”大赛，比如国际贸易学院、国际商学院以及工程管理学院组建团队参加挑战杯，成员对不同学科都有相当的专长和良好的基本知识：国际营销、国际文化视野以及数据分析基础，在这样的团队中，更可能激发出新的思维和优秀的方案。

（四）全案例情景式教学

不同于教师讲授知识，学生被动接受知识的传统教学模式，全案例情景式教学是以案例或情景为载体引导开展学生自主探究性学习, 以提高学生分析和解决实际问题的能力。[5]首先，准备阶段。针对国际商务专业硕士课程的专业特点，结合知识点和学生实际情况，选取合适的案例作为分析材料。其次，授课阶段。在该阶段，教师讲授知识点之后，就将案例发放给学生；接下来就是考验学生理论结合实际的能力。学生可以自发组成小组，根据案例内容，并结合自己能力和长处与小组分工合作进行案例讨论，而在这当中，教师主要的角色是组织和引导学生。最后，拓展阶段。在学生汇报案例内容之后，教师要对学生的探讨结果进行点评总结。学生也可以利用这个环节进行自查，发现自己是基础知识点薄弱还是实践能力欠缺。通过该阶段，教师可以发现学生的水平，学生也可以发现自己作为专业硕士能力缺失的部分，从而双方进行查缺补漏。

四、总结与展望

结合国外高校及国际组织已有的模式，针对未来社会所需十种能力的培养方式如何应用在国际商务课程中，提出了一系列的活动和思维模式培养技巧，如在线学习（以MOOC为主）、讨论映射和鱼缸式讨论、项目式学习（PBL）、案例分析和创客空间以及课上的投票互动式环节等，希望对国际商务课程的改革创新有实质性的辅助作用。要想在未来取得成功，需要成为适应性强的终身学习者。随着组织形式和技能要求的快速变化，要求每位个人都必须具备远见，重新评估自己需要的能力，并迅速整合合适的资源来培养和完善需要的能力，适应万众创新时代，并形成决胜未来的新的竞争优势，赢得人工智能时代世界高等商科教育领域中的话语权。注释：①杨壮：现任北京大学国家发展研究院BiMBA商学院联席院长、北京大学国家发展研究院管理学教授、美国福坦莫大学商学院副院长、终身教授，著名领导力专家。

【参考文献】

[1]InstitutefortheFuture.FutureWorkSkills2020[EB/OL].[2019-11-09].

[2]LiuJie.TheOptimizationStudyofGeneralEducationPracticeEffectinOurCountry[J].学术界,2013(12):283-290.

[3]陈妍蓓(编译).欧盟关注终身学习关键能力培养[J].世界教育信息,2019,32(10):74-75.

[4]段世飞,张伟.人工智能时代英国高等教育变革趋向研究[J].比较教育研究,2019(1):3-9.

[5]王文.案例教学法在高校市场营销教学中的应用探索[J].产业与科技论坛,2020,19(4):187-188.

[6]吴朝晖.智能增强时代的学习革命--在国际人工智能与教育大会上的发言[J].世界教育信息,2019,32(10):3-6.

第8篇

语音技术进校园

“哪里可以买到便宜的洗漱用品？”新生小贾刚刚把行李放下，就要买必备的生活用品了。

“小助手”回答道：“学校周边步行范围内有两个超市，一个物美超市在南门外面的学府街2号，一个是学生超市在学校的二食堂边上。您是要买牙刷、牙膏和毛巾么？请选择一下吧。”这时，在智能设备的屏幕上，展现了这两个超市的地图，同时把小贾可能要买的东西在这两个超市的价格都罗列在下面。

小贾很高兴地说道：“好啊，就这几个东西吧，我想从学校里的学生超市买这几样。给我送到宿舍来吧。”

“好的，”接到了小贾的指示，“小助手”直接下了单，“东西会在30分钟之后送达。另外，今天是新学期第一天，你要不要去校园里看看呢？”

小贾问道：“去哪里看好呢？新学期学校应该有什么活动吧？”

“小助手”依次列出了今天学校所有的活动和地点：“10点到17点，北门小树林有各个社团的招新活动；10点到11点，我的朋友S博士会介绍学校的智能授课评估系统……”

“这个智能授课要去听，据说以后我们的课堂综合评分，都是由这个智能语音系统来完成的。”同宿舍的小于在旁边忍不住插嘴。

“好啊！那就帮我们订两个座位吧，我们10点去参加S博士的演讲。”小贾说。

几秒钟后，“小助手”在其上方投射出一个报告厅的全息座位图，其中有两个座位高亮显示：“定好了！你们的座位在在H21和H23。报告厅离宿舍不远，我已经把路线图推送到你们的手机上了。”

小贾和小于顺着地图的指引，刚刚来到报告厅门口，“小助手”先跳出来和“S博士”打招呼了：“S博士你好，这是新生小贾和小于，今天来学习智能授课评估系统。”

这时候，教室门口突然跳出来一个戴博士帽的大胖子博士全息图，很热情地和大家打招呼：“欢迎欢迎，今天还有另一个校区的同学，通过全息在线和我们互动。”

大家坐定之后，一个更大号的“博士帽”被投射到最前面，“S博士”开始详细地讲解如何与该系统进行良好的互动，从而争取到更好的课堂分数。

其中有一点最让小贾印象深刻：回答课堂问题时，你们只要以你最喜欢的方式说出你的想法就好了，我们的系统会全面分析你的答案，并分析你的语气和语速，从而得到最好的分数。

会议的最后，小贾和小于很好奇地问“小助手”：“S博士到底在哪个校区工作啊？”

“小助手”嘿嘿一笑说：“S博士和我一样啊，是你们的智能语音助手哦。”

看过上面的故事，有的同学也许会问：这是哪个科幻小说中的场景？如果是在几年前，这样的场景也许还是人们对于遥远未来智能社会的幻想。不过，最近智能语音领域的迅猛发展，让很多这样的“科幻”场景即将成为现实。

那么，智能语音从哪里来到哪里去？未来这方面的技术会如何改变我们的社会和生活？带着这些问题，我们采访了这个领域在中国成长起来的大咖：科大讯飞。

最早接近“人类智能”的领域

近年来，“人工智能”这四个字在各个方向“轰炸”着人们的认知。事实上，这四个字意味着语音、图像、视频、文本、日志分析等多个领域。在这些个领域里面，很多离真正的“人类智能”还有一定距离。但是，智能语音领域却有着不一样的进展。

2015年，科大讯飞最新语音转写产品“讯飞听见”将中文普通话识别和转写的实用准确率提高到了95%以上，远超过人类专业速记员的速度和准确度。这个不同寻常的与那些最新研究成果和技术实验有很大的不同，这标志着中文智能语音的技术已经可以真真实实地达到人类的水平。

“科大讯飞虽然成立18年了，但是在语音识别领域其实还是个新兵，”讯飞负责人这样告诉记者：“最早的语音识别技术可以追溯到上世纪50年代，贝尔研究所Davis等人研究成功了世界上第一个能识别10个英文数字发音的实验系统；1960年英国Denes等人研究成功第一个计算机语音识别系统。大规模的语音识别研究始于上世纪70年代以后，在小词汇量、孤立词的识别方面取得了实质性的进展。”

上世纪90年代以后，大词汇量连续语音识别得到优化，在语音识别技术的应用及产品化方面出现了很大的进展。1997年，IBM Viavoice首个语音听写产品问世。

自2009年以来，借助机器学习领域深度学习研究的发展以及大数据语料的积累，语音识别技术得到突飞猛进的发展。2010年，谷歌VoiceAction支持语音操作与搜索。2011年初，微软的深度神经网络（DNN）模型在语音搜索任务上获得成功。也就在同年，苹果手机助理Siri首次亮相，人机交互掀开了新的篇章。

科大讯飞成立于1999年，相比这些巨头来说，是个不折不扣的“新兵”，刚开始难免是要坐冷板凳的。但是，在多年的e累之后，科大讯飞在智能语音领域中的贡献让人刮目相看。有些人认为中国的企业可能在中文智能语音方面积累更多一些，事实上，科大讯飞在历次的国内外语音合成评测中，各项关键指标均名列第一。2008年至今，科大讯飞连续在国际说话人、语种识别评测大赛中名列前茅。2014年，科大讯飞首次参加国际口语机器翻译评测比赛（International Workshop on Spoken Language Translation）即在中英和英中互译方向中以显著优势勇获第一。2016年，国际语音识别大赛（CHiME）科大讯飞取得全部指标第一；在认知智能领域，相继获得国际认知智能测试（Winograd Schema Challenge）全球第一、国际知识图谱构建大赛（NIST TAC Knowledge Base Population Entity Discovery and Linking Track）核心任务全球第一。

智能Z音技术从简单的比赛和实验室成果，到真正的实用化，甚至超过人类的智能水平，要做的工作比我们想象得要复杂得多。如果我们打开“讯飞听见”的技术链，发现其集成了包括语音转写识别技术、篇章级处理方案、自然语言处理技术、阵列解混响技术、口语化风格处理技术、声纹识别等多方面的技术，为了应对每个人之间的个体化的差异，方言语音识别、高抗噪语音识别、个性化识别等多方面的功能也是必不可少的。去年12月，“ 讯飞听见”的升级版本在原实时转写汉字的基础上，还可同步翻译为英、日、韩、维等多种语言。

更高阶：认知智能

人工智能的“旅程”中，在很长一段时间，一直处于“能存会算”的计算智能时代。在这一时期，机器还是计算的机器，人类和机器交互的方式还很有限很低效，在有限的交流中，机器能按照人来安排的指令，完成特定的功能已经算是合格了。

智能语音领域的发展，率先将机器的“听、说、理解”能力拉升到了“感知智能”的阶段。以谷歌、微软、讯飞为代表的一批优秀的企业和机构将语音的识别、认知、合成、翻译等能力植入了机器内。同时，在教育、车载、家居、通信、硬件和城市等多个领域，产生了丰富的应用。

“现在我们要进入认知智能阶段了。”科大讯飞强调说。从最新的讯飞产品线来看，在教育评测、知识服务、智能客服、机器翻译等领域，机器已经开始具备了“能理解会思考”的能力了。“人工智能在智能语音这个领域里已经超过人类了。最近我们在做一些教育评测领域的实践。如今，机器主观题阅卷技术对语文、英文等学科的评分已达到或超过人工评分水平。”

当智能语音系统具备足够多的实践、“学习”过足够多的数据，“练习”过足够多的对话，也许它真的可以为人类“打开另一扇窗口”。

第9篇

关键词:人形机器人；机器人教学；智能机器人

目前世界上使用的机器人主要是工业机器人，其中一般以上是面向制造业的工业机器人，即主要用于第二产业。在进入21世纪的今天，机器人已经不再局限于工业上的应用，而应该在社会的各个行业合理利用。近年来，全国机器人大赛的举办为这些需求提供了一个平台，其中的人形机器人舞蹈大赛更是成为社会各界关注的焦点，各大、中、小学校在此项目上的参与度呈现出逐年递增。因此如何让人形机器人在教育应用上发挥其应有的作用成为了当前研究的重点和难点。

1 相关研究

人形机器人是具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人，可以采用双腿行走方式，通过手臂和身体的协调完成一些简单的功能，以及通过简单的语言和人类交流。与传统的机器人相比，人形机器人具有显著的优势。而且人形机器人以与人近似的形态出现，对人类来说就不会感到特别的陌生，也不会产生排斥心理，更容易被人类所接受，所以人形机器人将可能是未来日常应用中最重要的智能机器人。

人形机器人的研究起步于上世纪60年代后期，目标是解决人形机器人的双足行走问题。如日本早稻田大学加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行机。1973年, 加藤等人在WL-5的基础上配置机械手及人工视觉、听觉装置组成自主式机器人WAROT-1。进入90 年代，人形机器人在控制方法和人工智能等方面的研究成果不断出现，从而推动了人形机器人技术的快速发展。如今，人形机器人向这两个不同的方面发展，一个是外形上与真实人类的细部特征相同的发展；另一个是功能上接近真实人类，具备和人类一样的运动能力和灵活性及对环境的判断能力。在2005 年的日本爱知博览会上，就出现了多种与真人外观一样的机器人，在北京第19 届智能机器人与系统国际会议上，我国同样也出现了这类人形机器人。

现阶段应用于教育的人形机器人是由伺服电机、控制主板、锂电池、金属框架与控制主板相配套的软件组成。例如ROBOT·X人形机器人，在机器的各活动关节的配置多达17个伺服舵机，具有17个自由度，特显灵活，更能完成诸如手臂后摆90度的高难度动作。控制主板类似于人形机器人的大脑，通过自身智能编程软件便能自动地完成整套动作。锂电池就是人形机器人进行活动的能量。金属框架类似于人形机器人的骨骼，支撑着整个机器人。这些部件组合起来的人形机器人能在音乐的伴奏中完成起舞、行走、起卧、武术等表演，甚至还能完成翻跟斗等杂技以及各种奥运竞赛动作。

2 人形机器人的优势及不足

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。

3.3 思维定势，沿袭车型的发展思路，穿新鞋走老路

人形机器人现在受许多家公司青睐，正在被研究开发新的机型来适应市场。然而由于人形机器人沿袭了车型的发展思路还是出现了与其相同的问题：产品缺少规范，品牌十分繁杂，并且大多自成体系，互不兼容，开放度低，适应于不同学段的性能价格比高的产品很少，特别是对学校而言，开展人形机器人课堂教学初期投入较高，持续费高，难以长期发展。

这些存在的问题需要各界关注，避免走上以前的老路，应该开辟出一条能够让人形机器人这么一个有着巨大潜力的项目发展下去的道路。

4 总结

通过以上的分析，本文认为人形机器人在教育中的应用有利于学生各方面能力的发展。虽然在现阶段，人形机器人的普及应用还存在着诸多方面的困难，但是这些不足会随着科技的发展、政府和教育机构的重视而逐步被改进的。在现阶段，教育各界都应该重视、积极参与这一领域的发展，这样才能使人形机器人在教育中发挥其应有的作用，从而使更多的学生因此而收益。

参考文献：

[1] 虞汉中，冯雪梅.人形机器人技术的发展与现状[A].机械工程师,2010（7）:3-5.

[2] 恽为民.智能机器人-技术教育的新装备[J].教育信息技术，2003（6）：18-19.

第10篇

李开复带队奔赴硅谷，

了解美国的科技前沿。

日前，

他在中国“硅谷”中关村的一次演说中，

分享了他的见闻。

先讲一些比较吸引眼球的东西吧。我觉得在硅谷的每个会议上都有一些有趣的讨论。比如跟安卓之父安迪・鲁宾的讨论就非常有意思，他做的公司叫环球游乐场，其实《华尔街日报》上已经报道了很多。见到他的那天，我们正好也看到了谷歌旗下军用大型机器人公司波士顿动力的那只机器狗。 踹不倒的机器狗的前世今生

这只机器狗很好操作，我也玩了一下。说起来还挺有缘分的，因为波士顿动力的创始人马克・莱布特，之前是卡内基梅隆大学的教授，我是学生的时候，他的办公室就在我隔壁。那个时候他在做的项目是一个会单脚跳，然后跳一分钟都不会摔倒的机器人。不过那个时候，如果你拿着棍子轻轻一碰，它就会倒了。而且当时还有一捆很粗很长的线，连接在电脑上，这就是最早的情形。

前几天刷屏的那个怎么踹都不会倒的机器狗和机器人，已经迭代进步了很多。马克・莱布特后来创立波士顿动力，并且获得了美国国防部的研究经费，专门做机器人研究。从一只脚做到四只脚，再做回两只脚，每一步推进都很不容易，可能已经花了美国国防部上亿美元的经费了。然后，谷歌看上了，就把波士顿动力买进来了，买进来以后谷歌就没有让它再拿国防部的钱。 机器人的创业平台的诞生

安迪・鲁宾后来离开了GoogleX，创立了一个叫环球游乐场的公司。简单来说，他的公司就是希望做一个机器人版的安卓平台。如果我们以手机来参照的话，大概在十年前，你要开一个手机公司可能要花一两亿美金做研发，才能把手机做出来，但是现在你可能花一百万美金就能做出来了。因为有各种代工，有标准模块，软件用安卓，还有其他。如果不要什么特色，就是要搞一个手机出来。硬件的成本已经被降低了一百倍，普及了。所以现在乐视为代表的互联网手机厂商全都跑出来了。当然，小米创业的时候做手机还是挺贵的，不过在此之后就越来越便宜。

同样的，安迪・鲁宾认为，机器人普及也必然发生，他希望做的事情可以降低机器人创业模块的门槛。比如安卓提供了智能手机的模块，让开发手机的，从硬件到软件都容易，成本低，让更多人进来，让更多人围绕手机进行创业，要不然创业门槛太高了。

安迪・鲁宾认为机器人的研发进度和十年的前智能手机差不多，所以做一个机器人平台，让更多的人来做机器人创业，这会是一个改变世界的事情，也是他从孩童时代的一个梦想。要做工业机器人，或者是扫地的机器人，都是可以的。从机器人模块的角度来看，机器人基本就是一大堆传感器，组合起来，然后有学习训练和控制，让它能够动――动手、动脚、动爪子。软件里加入输入和识别之类的系统。

这就是安迪・鲁宾跟我们分享的他的梦想。他的模式跟创新工场初期非常相似，由一个孵化器来深度参与一些项目，然后把有价值的模块标准化，把好的项目拆分出去，作为独立的公司发展。 深度学习人工智能博士生的高薪人生

另一个很有趣的现象，是做深度学习的人工智能博士生，现在一毕业就能拿到200到300万美金的年收入，这是有史以来没有发生过的。当然我觉得硅谷的公司都在追捧这个方向，而且基本是四大名校：斯坦福、麻省理工、卡内基梅隆、伯克利。以前这些学校的博士生在硅谷都可以拿到高薪，但是从来没有到250万美元/年的薪资水平。

这为什么会发生呢？第一，是因为真正懂深度学习的人现在还不是很多，所以供需不平衡。第二，是因为很值。谷歌拿到这样的人，可以马上用他赚一百倍的钱。因为只要把这样的一个人用在某个领域，比如说，假设谷歌要做最聪明的二级市场财务投资，一年就能赚出一百倍来，所以这事毫无疑问是划算的。第三，是因为涉及竞争。谷歌会很不希望这样的人落入他的竞争对手怀中。因为谷歌可以因此有领先的优势，但如果这个人去了脸谱、微软，马上就会给后两家机会。所以是人才的战争。对于这一批一年可能少于50个的博士毕业生，这三大公司：谷歌、脸谱和微软，都在用不合理的价钱去挖。

这给了我两个启示。一方面是遗憾自己生得太早了，我学的就是这个领域，但是那时候没有公司这样来挖我们。另一方面是类似的人才战争，可能也会在中国发生。

中国的大学恐怕没有50个这样的博士，但是我们这边有几所“大学”，这几所“大学”的名字叫做腾讯、百度和阿里巴巴。这几家公司之间互挖，可能会成为很有趣的事。

因为我自己是做这方面的，所以我觉得深度学习虽然很厉害，但是没那么了不起。你让一个聪明的人学两年，他也可以有这个价值。这也就是说，我们是不是应该来帮助培训一千个中国的深度学习专家，这些都是很有趣的讨论。

我也问了他们，这样拼命的竞争，再过两三年，中国学这些东西也不难，中国数据也比你们多，你们这套公开了，中国在这个领域的人才可能会比美国多。

因为在中国，百度、腾讯、新浪微博等等的数据量也非常大，如果在中国也有250万美金的年薪诱惑，中国人会更疯狂地冲向这个领域。所以我相信这个领域最后应该也是一个中美领跑的状态，虽然现在中国远远落后于美国，毕竟美国有斯坦福、伯克利出来的人，而且不断流动。但对于中国来说，这批人可能就在百度、腾讯和阿里。现在百度、腾讯和阿里自己掌控得住这些人，但是长期来说他们也不可能永远掌控。而且小米、奇虎360也都会有这样的人，所以这会是一个很有趣的业界竞争的状态。

与此相关的，领英的霍夫曼提到马斯克和彼得-蒂尔他们成立了一个开源平台。主要是为了防止谷歌、脸谱和微软这样的大公司形成垄断。他们有那么多计算机，那么多钱，又把最优秀的人全挖进去了，所以就要搞一个开放式的开源平台，来确保这个东西能够被更多的人快速学习掌握。所以这是一个很有趣的事情，硅谷考虑得很超前。 虚拟现实与增强现实将改变人生

整体来说，关于虚拟现实和增强现实，感受主要有这么几点。

先拿虚拟现实（VR）来说，对于这个领域的发展，有一批人是非常乐观的，另外一批人则认为我们还早了一个周期，就是说现在还在摸索状态，因为内容不够多、体验不够好、太贵，可能真的还在一个玩家的时代。

就创新工场来说，我们也综合了一些意见。我们的看法是，虚拟现实长远来讲对社会的影响应该是特别巨大的，而且随着摩尔定律等作用，它应该会越做越炫，越做越不头昏，越做越没有线，越做越轻，越做越小。最终变成一个物体，也许不是眼镜，但会让你不知不觉把它融入生活里去，这一天是绝对会到来的，会是一个巨大的产业，会改变所有的事情。

但是具体方面，我们可能会稍微保守一点。我们可能对这种五到十年的未来，抱有很乐观的期待。但是对于到底能不能在一两年之内，打破玩家的领域，达到普及的状态，我们还是抱观看和怀疑的态度。

当然我觉得从投资的角度，现在看到好公司就得投了，因为你不能进入生产周期才投，只是说要颠覆什么的话，还需要一点时间。

我个人对于虚拟现实的看法是，它的第一个突破一定是在娱乐方面。因为我们讲了那么多3D的东西，只有在娱乐内容相关的领域得到了验证，看电影更爽、玩游戏更爽、然后越做越逼真，大概是这样一个状态。然后是电影业和游戏业的延伸，但需要说明的是，这是一个巨大的延伸。

增强现实，可以有不同领域的应用。可以用在教育方面、辅助方面、服务方面。增强价值的应用是能够直接被证明价值的，而不只是让娱乐感更爽更强，可以在一些领域挖掘出一些垂直性的应用，这是大家的一个达成的认知。 谷歌的野心与科学家的心声

此外还去了谷歌见了他们的CEO皮猜，斯坦福人工智能教授李菲菲，以及领英的创始人霍夫曼。与他们谈论的主题都是人工智能相关的，可以把我的总结分享一下。

去年谷歌调整出一个母公司Alphabet，其实我们也知道他们为什么这么做，但这次去了就更加深刻地了解了。基本上，谷歌想要做一个“机器大脑”出来，这个“大脑”是下列几件事情的结合体。

第一，要有特别大的数据量，这个数据量最好不是公开的，是私有的，而且是可以不断地更新、增加的。因为没有这个东西，就没有竞争优势。第二，要有特别大的机器平台，能够在上面运作、学习、迭代，让你的“大脑”越来越聪明，而且用这个数据越做越好。第三，需要一批特别棒的深度学习或者机器学习的专家，他们知道怎么去弄海量的服务器和海量的数据，从里面把数据变成一种认知和知识，以及能做的事情。

一旦有这三件东西之后，可以应用到其他领域。用在搜索上，这个“大脑”能把世界全部索引了，你搜什么都能告诉你，还可以做一个最好的排序。用在生活领域，就是一个在线谷歌，可以告诉你今天要去什么地方吃饭，最好选择怎样的出行方式，路上可以买花，提醒你老婆生日快到了，实际上是把这些东西都结合起来了。用在广告领域，就是怎样投放一个广告能让你赚更多钱。

而且之前我们这些IT人总是想着如何用IT让生活更美好，往往忽略了这套数据为什么不能用在基因排序？为什么不可以用在生物科技、制药、健康领域？或者是你可以想象的所有领域，因为一旦有了巨大的数据，价值就大了。

于是你可以看到，谷歌从美国基因泰克公司挖了CEO，来做Alphabet的医药公司的CEO，谷歌的野心是非常清晰的。他用搜索和广告来塑造了一个巨大的“大脑”，这个“大脑”让聪明的工程师来调整，用巨大的数据来学习，用巨大的计算量来不断地迭代。然后把这三者配到一起，找一个领域，比如说要学癌症的治疗，假如能够有一个数据库，包含某个国家所有人的基因、癌症病例，让数据滚起来，跟医院结合起来，有回馈的途径，知道是否有效，不断去追踪，实时迭代，可能就会掌握癌症治疗的方法。

所以谷歌的方向，就是不断地找新领域，找该领域内的领军人物，拥有相关大数据，再配几个机器学习专家，给他们一大堆机器用来计算，就能产生价值了。这在任何领域都会攻无不克。帮年轻人找对象、吃什么、推演所有的事情，甚至军事，都没有问题。

归结起来，Alphabet的野心就是成为一个无所不为，用“大脑”来驱动并颠覆传统行业的一个公司。他们一定有很多内部的方法来分析，接下来介入哪个领域，是医学、建筑、房地产、金融还是二级市场之类的。

举个例子，Alphabet做一个银行相关的应用，来分析人的信用和风险能力。假如一个人找银行借一千万，如果只看内部资料，银行可能只知道你在这里存了五百万、在新浪科技上班等信息，但如果有另外一个爬虫，能把你的其他数据都爬来，比如你还在美国高盛藏了两千万、在开曼群岛买了一栋房子，咚咚咚，“大脑”就会告诉你可以借钱给他。

所以Alphabet这么一来，可能就会成为世界上最伟大、同时也是最可怕的公司。当然我觉得有这个野心的公司其实很多，但是Alphabet应该是最有基础把它做好的公司。

第11篇

人文情怀对教学的涵养

1.求真精神给予了学生观察世界的全新视角

求真精神对教学的涵养主要包括批判精神、计算思维和逻辑思维的培养。批判并不意味着坏，也并不意味着批评；相反，它意味着看到更远处。批判让学生学会质疑和思考。而计算思维是信息技术学科的核心素养。周以真教授指出，“计算思维是人们分析问题、研制解决问题方案，并将此方案信息化的一种解决问题的能力”。随着智能社会的到来，每位学生都应拥有将所要解决问题的方案信息化的能力，这样才能与未来的社会无缝对接。同时，求真教学思想对学生逻辑思维的培养有着无可比拟的优势，因为算法蕴含的逻辑思维培养浑然天成，学生们通过程序设计的学习，通过参与机器人活动，就能习得终身受益的思维方式与解决问题的方法，这对生活在生活与数字技术共存相生、虚拟空间与现实生活并行不悖的环境中的学生而言意义重大。求真的信息技术教学终将让学生们能在数字时代保持理性头脑、拥有创造未来世界的能力。

2.向善精神给予了学生价值观的引领

向善精神对教学的涵养主要表现在对学生价值观的引领上。信息技术是一把双刃剑，用得好能造福人类，用不好能灭绝人类。最近霍金、比尔・盖茨等人都在担忧机器人对人类的威胁，因为在并不遥远的未来，超人工智能的机器人或将不受人类控制，如果最先实现超人工智能机器人技术的人有着邪恶的价值观，那么人类将可能陷入灭绝的深渊，而如果实现超人工智能机器人技术的人有着为人类造福的价值观，那么人类将得到永生。这些可能实现超人工智能机器人技术的人今天也许就坐在我们的课堂中，如果我未能给予学生的情怀赋予涵养和牵引，那么，技术这把双刃剑终将伤害我们自己。

3.臻美精神给予了学生欣赏美、设计美和创造美的启迪

臻美教学思想对教学的涵养主要包括审美、设计与创造的浸染。臻美习惯的培养将使学生不断超越自己、积极面对人生。职业生涯规划师古典认为，未来孩子的培养方向是从强到美，“美”的情感终将感染和引领孩子们成长为有着自由的超越精神和积极的理想追求的人。臻美的教师会主动选择美的范例、提供美的素材、设计美的任务、展示美的作品、进行美的评价。在美好的信息技术课堂上，学生的审美能力自然得到培养，表达美的意愿必然会增强，美的创造水到渠成，同时，受益的还有设计思维和创造思维的培养。

综上所述，人文情怀涵养下的信息技术教学就是要在教学技术的同时，促进学生真、善、美全面发展，使学生成长为富有人文底蕴又兼具科学精神的勇于实践创新的人。

人文情怀涵养下学生创新思维的培养

创新思维是指以新颖独创的方法解决问题的思维过程，通过这种思维能突破常规思维的界限，以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果。由此可知，天马行空的妄想不是创新思维；有价值的创新思维，必须是“生之有根，长之靠谱”，既与众不同，又具有社会意义。

如何在教学中培养学生的创新思维，心理学研究提供了三种思路：一是在教学中注重一些与创造力相关的思维方式和行为倾向；二是在课程设置和教学上为学生创造空间，鼓励他们根据自己的特长和兴趣对现实、知识和意义进行独特的建构（其最终目的是希望从个体知识结构兴趣点的发展独特性中产生思维内容的新质）；三是通过参与特定领域共同体的创造实践活动，培养与之相关的习惯、性向、知识，从而形成专长，并跃升到创造新的理念、方法和产品的新水平。本课题研究中所运用的培养学生创新思维的方法与策略，思路源自上述三个方向。

1.教学指向现实世界的实际需求，激发学生的学习兴趣，为创新思维奠基

这一策略围绕解决真实问题的学习，目标是在解决问题的实践应用中建构知识，提高技能，培养创造能力和倾向。“问题”的选择直接映射出教师的教育情怀，那些关注学生情感、希望为学生未来打下基础的教师所选择的“问题”一定是开放的、学生感兴趣并乐于去探究和表达的，并且学生在探究和表达的过程中能获得新知，掌握解决问题的方法，增强学习、迁移的能力。例如，在教学多媒体信息的加工时，教材所推荐的载体是PPT，学生在学习过程中普遍学习兴趣不大，究其原因，是教师选择的“问题”太简单，诸如用PPT制作新年贺卡、制作个人简介等，这类“问题”学生均能完成，完成之后学生没有成就感，也未能实现能力的迁移。如何突破这一教学瓶颈？笔者为信息技术教师支的招是用PPT讲属于自己的故事。“讲自己的故事”因其开放、独一无二、有意愿讲好故事才能够打动学生，学习因而成了对学生自发的需求。其背后的教学思想还包括对学生“设计感”和“故事力”的培养以及学生学会“讲自己的故事”之后的学习迁移能力的培养。

著名未来学家、趋势专家丹尼尔・平克在其《全新思维――决胜未来的6大能力》一书中提出未来属于那些拥有与众不同思维的人，唯有拥有右脑时代的6大全新思维能力――设计感、娱乐感、意义感、故事力、交响力、共情力，才能决胜于未来。如何让学生在有限的教学时间里讲好自己的故事？这里涵盖三方面的教学智慧：一是通过课前写好故事脚本节省课堂构思的时间；二是通过写脚本培养学生的设计思维；三是通过写脚本培养学生面对问题系统思考的能力和习惯。而设计思维和系统思考能力的培养又是学生今后继续拓展知识、灵活应用知识即学习迁移的最佳培养时机。

2.教学贯穿美的指引，以美启迪心灵，感性思考力为创新思维助力

目前，培养学生的逻辑能力及类似计算机般的能力仍然重要，但教育的目标不应该停留于此，我们必须引导学生做好准备，迎向概念时代。丹尼尔强调“概念时代拥有全然不同的思维模式和全新的生活方式，更加重视‘高概念’和‘高感性’能力。高概念能力包括创造艺术美感和情感美，辨析各种模式，发现各种机会，创造令人满意的故事，以及将看似无关的观点组合成某种新观点”。

那么，如何培养学生感性的思考力？笔者开展了审美、发现美、表达美、创造美，将美的培养贯穿始终的教学试验。于是，范例美、任务美、评价美成了课堂的主旋律，学生在美的浸润与启迪下，审美能力得到提升，发现美、表达美成了自觉行为，作品所传递出来的创意和美好让人感动。

3.教学张扬个性，以创意为评价核心，点燃创新思维

越是个性化的教育，越有可能培养出有独特知识结构、有鲜明特长和兴趣的学生。创新思维本质上是拓展的、开放的、个性化的，因此，标准化的教学或不以学生为中心的教学都无法培养出富有创新思维的学生。在未来社会，创新思维产品个性化是制胜的法宝，我们有必要将个性化的培养放在首位。那么，信息技术课堂应如何遵循学生的个性来开展教学呢？首先，教学充分考虑学生的能力、兴趣和学习风格；其次，教学重视学生个性化选择问题的机会、问题与个人的相关程度，以及帮助学生将所选问题个性化的策略；再次，教师协助学生应用知识技能来实现学生的意义构建。这样的教学，学生的个性方能得到最大程度的张扬，学生的创新思维才能得到点燃，学生的作品才会个性丰满、灵气袭人。

4.教学关注科学精神的培养，科学精神与人文情怀相依，思维常新

第12篇

（一）影响要素陈列

计算机技术在课堂领域实施广泛应用，不但透过技术自身优势呈现，同时借助学校以及师生等综合因素舒展。学校因素。影响计算机教学实效的要素包括设备供应状况、师生多元评价体系和网络教育资源存储结果等，透过信息技术应用能够协调学校教育体系充实状况，相对提升学校整体实力。教师因素。教师在课堂中属于不可替代的指导角色，尤其在创新课程改革背景影响下，教师一切活动都将围绕学生实际需求拓展，在计算机设备操作活动规范中积极价值丰厚。经过特殊交流过程洗礼，教师对计算机技术应用观念会直接决定课堂计算机运用结果，其技能潜质状况完全过渡成为关键支撑媒介。学生因素。这类群体作为课堂主体，已经被社会大众完全认可，然而这部分未来社会精英对计算机技术依赖程度如何正是其对创新知识接纳效率的真实写照。依照过往纪实结果显示，我国接近8成左右的学生都可以借助计算机进行不同渠道知识查询以及下载，教师要尽量放宽课堂限制力度，使得学生眼界变得足够开阔，逐渐与世界规范标准相互衔接。

（二）应用类型解析计算机技术在专业课堂渗透不单单借助各类教学模式舒展，同时应用类型也需要教师多加关注。

1、智能化教育这是计算机技术在课堂内部拓展的主要特征与功能适应范畴，整个活动中计算机智能化特征与人工智能理念有机结合，同期相互补充。其对于既定师资力量与知识储备有着特殊完善功能，并且借助学生自学与模仿行为进行科学评价，目前已经成为课堂教学核心支撑点。

2、仿真教育结合计算机仿真技术特征进行三维空间扩展，使得各类实际环境都能在此进行模拟演示，为学生创造多元虚拟交流场所，学生完全可以借由自主探索完成任何学业内容。此类具备仿真特性的教学方式已经开始渗透到中职院校不同专业阶层领域，收获广泛师生的积极认可。3、远程教育主要是在计算机技术教育功能背景下开创的独特教学手法，其可说是全面摆脱传统课堂灌输式教学弊端，能够在不同空间与时间条件下进行互联网即时信息传输，并针对关键问题提供满意解答。相对减少规模教育成本，提升实践操作能力的高效吸纳成果。

二、计算机教学核心改革策略补充

第一，针对学生个体差异现象实施分类教学手段。教学活动中必须充分界定个体性格特征，结合基础与提高两类引导目标进行基础计算机处理技能传授，力求让学生在自由操作中举一反三，依照最新课本知识解决一切现实生活难题。

第二，开发校本教材，达到因材施教、因地制宜的效果。要根据学生的生理、心理特点结合社会需要，开发校本教材，使教材跟上时代步伐。教材应与实践操作相呼应。中职学校的计算机基础教材应是理论和优秀适用的练习素材相结合。因为，一本好的上机练习册，既能锻炼学生解决问题的能力，又能提高他们的技能水平，从而提高他们的信息素养。

第三，合理改革考核模式。计算机基础课程本身实践性较强，单纯依照期末试卷难以准确检验阶段学习实效，个体素质能力更加得不到清晰展示。因此，这方面改革工作需要透过模块资源及时记录学生平时学习状况，同时结合电子校报与创新程序设计等实践项目进行考核，对于综合成绩优秀者提供分数奖励。

第四，完善知识与技能的转化效率。本世纪中职计算机教学活动本就面临着各类挑战，其自身必须时刻做好内部体系完善工作，以防止被社会淘汰。由于计算机专业知识面较广同时更新速率快，有关此领域业务水准提升工作早已迫在眉睫。作为校方领导应竭力开辟企业合作先机，提供各类单位实习条件，使得学校与社会保持直接联系结果，稳定日后教学内容的全新状态，进而为各类实用型人才培养奠定深刻适应基础。

三、结语

第13篇

关键词：计算机辅助教学；发展；趋势

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）27-6153-02

计算机辅助教学的研究始于美国，第一个教学系统于1958年产生，至今已有50多年的历史，同其他学科的产生一样，计算机辅助教学的产生与发展具有广泛的基础，归纳起来主要有其物质基础、理论基础和社会基础。1）计算机辅助教学产生和发展的物质基础。计算机的出现和发展标志着人类进入了信息时代，计算机在教育上的广泛应用，改变了传统的教学方式，有效地实现了个别化教学，扩大了教学范围，提高了教学效率，为计算机辅助教育的发展打下了必不可少的物质基础。2）计算机辅助教学产生发展的社会基础。信息社会的到来，表明信息已经成为促进经济发展、提高生产力、增强国家实力的重要资源。新的科技成果日新月异，知识迅速增长。3）计算机辅助教学产生和发展的理论基础。计算机辅助教学的产生与教育心理学、教育技术学的影响是分不开的，特别是“机器教学和程序教学”这两个概念，对计算机辅助教学思想的形成起到的作用至关重要。

1 计算机辅助教学的基本概念

计算机辅助教学是一门新兴的交叉学科，在它的产生和发展的过程中形成了自身的概念。不同的时期对这些概念的描述也不同，而且随着时间的推移，计算机辅助教学的研究和实践内容会不断地丰富和扩充，有关的概念也会随之变化。

传统的教学过程是教师直接向学习者传递教学信息，计算机辅助教学作为一种新的教学系统，它是以提高教学质量，提高学习效率，使学习者实现有效学习为根本目的。计算机辅助教学系统教学过程一般有下面两种形式：1）教师利用计算机向学生传递教学信息，完成一定的教学任务；2）学生通过与课件的交互作用进行学习。作为教学媒体，计算机辅助教学与其他教学媒体相比较，具有其独特的特征：1）计算机辅助教学的对象是学生，它为学生提供各种教学内容，对学生给予直接的帮助；2）计算机辅助教学必须提供某学科的学科知识，并使学生通过计算机获得新的科学知识；3）计算机与学生之间是相互作用的关系，计算机与学生之间进行“对话”，计算机要求学生做出积极的反应，并根据反应做出判断和决策。

2 教育改革需要计算机辅助教育

由于信息革命的影响，新知识剧增，知识更新周期缩短。传统的一次性教育已不能适应社会生产和科技发展的需要，因而提出继续教育、终身教育的需要。其结果是教育体制和结构的多样化、离散化。于是半日制教育、业余教育、职业教育训练、短期培训等教育形式提到了和正规教育同等重要的地位。由于教学或训练的对象的基础不同、学习的起点不同、提高的方向和学习的目标不同，因而教学内容、教学方式、教学需要也不尽相同。这就对个别化教学、远距离教学提出更为迫切的要求。计算机辅助教学有利于实现个别化教学、远距离教学，这使它成为实现继续教育、终身教育和社会化教育的重要手段。

在正规的学校教育中，传统的“以教师为中心、以课堂为中心、以课本为中心”的灌输式教学不利于学生积极主动地学习，不利于培养学生的学习能力和工作能力，也不利于因材施教。传统的“一张嘴、一支笔、一本书”的以讲授为主的单一教学方式主要以语言、文字作为传播信息的媒介，传播的信息量少，单调枯燥，不但学习时间长，学习效果也较差。这种从文艺复兴时期沿用至今的以传授知识为主、以教师单向讲授灌输进行班级教学的教育观念和教育模式，妨碍了学生创新精神和创新能力的发展，培养出来的学生比较缺乏创造性思维和继续学习的能力。一旦所学的知识陈旧过时，又缺乏继续学习的能力，就容易被社会所淘汰，因而较难适应信息时代的需要。

为了用以培养能力为主的教育改造以传授知识为主的教育，以启发演练式的个别化教学，逐渐代替灌输讲授式的集体教学，提高教学效率，缩短教学周期，降低教育成本，就必需在改革传统的教学观念、教师观念、学校观念、改革教学内容的同时，尤其重视改革旧的教学方法、教学形式和教学手段，采用计算机辅助教学以及视听教学等新的教育技术，是研究优化教育过程的有效措施。可以说，教育改革的关键问题是教育观念的更新和教育手段的改革。CBE的实践已经表明，计算机辅助教育体现了—种新的教育思想，它为改变传统的教育观念，为实现高水平的基础教育以及多层次、多种形式的教育训练提供了一种先进的教学手段和现代化管理的工具。它能够更有效地实现个别化教学，扩大教学范围，提高教学效率，将在信息社会的教育中成为一种重要的教育手段。因而它可以在改革传统教育中起到重要的作用，甚至会成为教育改革的突破口之一。

3 计算机辅助教学模式

3.1 操作练习

这种模式是由计算机向学生逐个显示问题。其施教过程为：提问——回答——评判一再试或结束。操作练习模式充分发挥了计算机巨大的存储容量和快速处理能力，实现大量的重复训练，操作与练习的问题相当多，直到学生对该知识或技能的掌握达到要求为止。

3.2 个别指导

此模式是用计算机系统模拟教师授课的全过程，其教学形式由授课、提问、评判3部分组成。其基本原理是基于斯金纳（美国教育心理学家，20世纪50年代中期在机器教学的基础上提出了“程序教学”思想）的程序教学，把教学内容分成若干教学单元，学生在电子教学教师指导下自己组织学习。

3.3 咨询

咨询教学模式是以计算机提出各种问题和说明后，学生对这些问题和说明予以一定的回答的形式进行学习的，这种学习，计算机处于主动，学生处于被动状态，不利于学生学习积极性的充分调动和发挥。

3.4 模拟演示

模拟计算机辅助教学学习形态是沿用计算机的特性和功能，构造一种计算机模拟的学习环境，在这种学习环境下，学生通过人机对话的方式，实现一定学科内容的学习和某些问题的解决，这种模式引起越来越多教育学家和心理学家的注意，认为它有助于生动形象地传播知识，培养学生的能力，计算机模拟在教学上的应用十分广泛，从自然科学、医学、管理科学到丁程技术的许多学科教学中都可以采用模拟法。

3.5 问题求解

问题求解是一种智能型教学模式，这种模式引导学生与程序系统一起求解一个问题，解题过程中学生应用所学过的知识，掌握求解问题的方法。计算机不直接灌输知识给学生，而是通过提出问题，提供数据，引导学生思考，解决问题，得m正确结论，从而提高学生分析问题、解决问题的能力。

3.6 教学游戏

游戏型计算机辅助教学不同于一般游戏软件，多数游戏是为了锻炼学生的决策能力而设计的。因为一个游戏过程必然包括多个步骤，每一步又有多种选择，这就迫使学生尽可能地应用他们所学的知识千方百计地寻求战胜对方的策略。简单的游戏可以用作练习，复杂的游戏重在综合运用知识能力和决策能力的锻炼，与模拟有密切的关系。

4 计算机辅助教学的发展趋势

进入21世纪后，随着教育理论研究的不断深人和计算机新技术的不断出现，计算机辅助教学的发展出现了全新的局面。

4.1 基础理论研究的趋势

目前计算机辅助教学的基础理论研究受到重视。研究的内容主要集中在如下方面：1）计算机辅助教学的功能、特点及教学模式。2）学习理论和相关的视听心理学、传播理论。3）计算机辅助教学的系统构成。4）计算机辅助教学与传统教学的整合。

4.2 技术发展趋势

从技术层面上看，目前计算机辅助教学发展主要有3个方向：1）使用多媒体技术、虚拟现实技术等，为学生创设更接近真实的学习环境。2）应用计算机网络技术，实现分布式教学和远程教学。Internet的普及，为开发能够体现建构主义理论的学习环境提供了良好的条件。3）应用人工智能技术，使教学系统更加智能化。在未来的计算机辅助教学发展中，多媒体、Internet和人工智能在教育中的应用，会成为人们研究的热点。

4.3 应用发展趋势

社会发展是不平衡的，它对教育的要求和它为教育所能够提供的物质条件存在较大的差异。基于此，计算机辅助教学的未来发展，在应用上将会呈现出多态性，主要表现在以下3方面：1）应用方式的多样化；2）多种学习资源的集成化；3）研究、使用和教师培训的互动。对计算机辅助教学课件的开发进行理沦上、技术上和应用方面的深入研究，是促进计算机辅助教学不断发展的基础工作。以研究促进应用，以应用促进研究，使其形成互动机制，是计算机辅助教学迅速发展的正确途径。

参考文献：

[1] 连海燕，陈冬梅.计算机辅助教学利弊分析及建议[J].中国科教创新导刊，2008，（9）.

[2] 王艳萍.浅谈计算机辅助教学对教学的影响[J].湖北广播电视大学学报，2008，（9）.

第14篇

[关键词]未来课堂；智慧学习环境；智能学习空间；设计

[中图分类号]G420 [文献标识码]A [文章编号]672-0008（2012）05-0042-08

一、引言

以计算机、通信、人工智能等为标志的信息技术快速发展及在教育教学领域的应用，使得我们传统的课堂也渐渐从普通教室转变为技术增强教室（Technology Enhanced Class-room）从单一技术的教室应用转变为泛技术的教学环境。这既是科学技术发展的必然结果，也是社会发展对技术教育教学应用的应然要求。正如美国前副总统阿尔·戈尔所说：“美国的每一个孩子都应当接受21世纪的教育，都应当使用21世纪的技术。”当今。我们所面临的学习者被称为是网络一代/数字后代（Digital Generation/Digital Natives），这一代的学习者正以与他们的父母截然不同的方式学习、玩乐、沟通、工作以及创造社群，他们利用网络，毫不费力地突破了地域和时间的限制，利用指尖横跨世界。他们崇尚自由和选择权，追求个性化，喜欢交谈、讨厌说教、天生就善于协作，他们会仔细监督你和你的组织，坚持做正直的人，就算是在上班或是上学。他们也想过得有趣些。速度才是生活的常态，创新就是生活的一部分。时代的发展要求我们培养出富有创造力和创新精神的学习者。课堂是教学的主阵地，理想的课堂应是互动的，知性灵动的天地。这些都需要我们改变现有的课堂的物理架构和教学样式。

从技术教育应用的历史来看，教育技术的发展史其实就是技术发展及其在教育教学领域应用的历史。技术的层出不穷，改变了信息的呈现、传输和存储，也改变了人类对于信息的获取和处理方式，但技术的不断推陈出新，同时也给教学者和学习者带来了很大的挑战，他们需要不断地去熟悉这些新技术，并将这些技术有效地应用于教与学的过程。幸运的是，随着社会对人的关注，技术也越来越智能化，从过去以技术为中心转向以人为中心，使人可以从繁杂的技术操作中解放出来，实现与技术、资源最为自然、和谐的交互，将自己的注意力集中于学习过程。借用环境行为学、社会学等学科的观点，“人塑造了环境，环境也塑造了人”。提高课堂主体对自身及其所处教与学环境的认识，建立和谐的人与环境之间的关系，是未来课堂研究的一个重要主题。

目前。国内外关于未来课堂（教室）研究已经引起了各国政府、全球知名企业、高等学校、科研院所以及中小学校等机构的关注，未来课堂设计与应用已经成为了教育技术学研究的一个新领域。

二、未来课堂的特性及教与学的特点

（一）未来课堂的概念界定及特性

关于未来课堂的界定，国内外的文献中目前尚无统一的论述，对于未来课堂，从名称上有“未来教室”和“未来课堂”两大类。

Clayton M.Christensen.Michael B.Horn and Curtis W.Johnson在“Disrupting Class”一书中指出，未来课堂是一个集成了技术与软件。提供给学生一些替代方法和选择以达到规定的目标的课堂。它们鼓励形成一个让学生一起工作计划，分享经验和教训和进行概念化的学习，而不是单纯记忆一些信息的环境。

美国的《每日论坛》报在其“Classroom of the Future，Here，Now”一文中指出，未来的课堂是一个学习环境，采用创新的教育活动，从课堂管理到教学的所有方面提高对技术的使用。它能使教学者和学习者成为优越的学习环境的一部分。

台湾的陈曼萃认为，未来教室是指这样一种教室环境，教学上，希望由过去单向的讲授教学。转变成为师生互动的学习模式，引发及提高学生的学习兴趣，并进而启发学生的创意与思考：同时。让学生有更大的自由可以依自己的喜好选择学习及进行探索的方式，以多元的管道汲取知识。包括使用各类的硬件载具，如计算机、学习机、电视、手机、电子书等。

台湾的赖阿福认为，未来教室可定义为一个高度信息化、互动性强、整合性佳的教学与学习环境，适合进行信息融入教学、数字学习，教师可运用多元教学策略在讲授、评量、诊断、互动、讨论、探究等教学过程中，除了能强化教学效能及学习成效外，亦能提升学习者的关键能力（包含问题解决、创意思考、批判思考、沟通表达、信息应用等能力）。

台湾资策会在“2009年的数位典藏与学习之产业发展与推动”计划中提出，未来教室为将新兴的数位教学终端设备与数位内容进行整合，辅以适当的教学模式与方法，发挥Ac-tive Learning（主动学习）的成效，培养学生高层次能力的教育体系与环境。未来教室即是将科技工具运用在教学上，且强调团体的交互式教学。并以学习者为中心设计教材，创造出协同合作之虚实整合学习环境。

台湾的《启动学习革命》一书中认为，“未来教室=无所不在的学习环境+电子书包+随意教室+远距实验室+高互动教室+相连教室”。在未来教室里，无处不可以学习，还可以跨班际、校际甚至国际进行交流。

未来教室是指将高新技术融入教育，创造全新的互动教育环境。未来教室的目标能力是培养学生的分析力、创新力，教学方式是多向的，以学生为中心进行学习，学生能够进行主动、探索性学习。

未来教室是一个集多媒体教室、计算机教室、微格教室、校园电视台等多种环境为一体的新形式教学环境，其中使用了包括电子白板、数字笔、电视（显示）墙、无线网络、数字摄像在内的多种技术，让学生充分体验到计算机技术发展所带来的便利。体验到利用新技术进行学习盼快乐。

未来教室便是利用先进的新一代信息科技，改变传统学校教室的学习环境，建立师生间双向互动的教育学习模式，不但能刺激学生学习动机与创新、探究之精神。更让教师能够丰富教材内容以及轻松教学。未来教室应该是一个广义的概念，包括教师的教学工具、学生的学习环境等。

英特尔全球教育总监Brian Gonzalez认为，未来的课堂是“颠倒的课堂”。是指教育者赋予学生更多的自由。把知识传授的过程放在教室外，让大家选择最适合自己的方式接受新知识；而把知识内化的过程放在教室内，以便同学之间、同学和老师之间有更多的沟通和交流。

王珠珠认为，未来教室是一个以学生为中心的教学的、鼓励学生多方面的进步的，是一个能够展现、呈现或者使用、分享或者多媒体的，应该是能够合作研究，能够便于信息交流的，应该是批判性思考，并且能够主动的计划和行动的这样一个真实和虚拟环境的整合的这样一个环境，或者叫结合的一个环境。

宋卫华认为，未来教室是一种利用电子白板技术、投影技术、智能空间技术、无线射频技术、物联网技术等手段，在现代创新教育理念的指导下，构建出以培养学生21世纪创新技能为目的，以互动为核心，能够激发学生学习兴趣，促进学生协作、探究学习的一种教室环境。

杨宗凯教授认为，未来的教室一定是云端教室，包括电子课本、电子课桌、电子书包、电子白板等，在资源方面，由模拟媒体到数字媒体，再到网络媒体，资源最终都在教育云上，内容达到极大丰富，从而满足个性化的学习。

通过对上述定义进行分析，可以看出，目前，已有对未来课堂（教室）的界定一个共有的趋势是关注于利用新兴的技术创建一个教与学的环境，促进学习者的学习和相关技能的培养。综合以上学者对未来课堂（教室）的概念界定研究，本文认为，未来课堂（Future Classroom/Classroom of the Future）是相对于传统和现代课堂而言的，是以人本主义、互动、环境心理学等相关理论和智能空间、云计算、人体工学等技术的支持下，以互动为核心，以充分发挥课堂组成各要素（人、技术、资源、环境和方法等）的作用，实施教与学，以促进人的认知、技能和情感的学习与发展的教与学的环境与活动。

未来课堂的特性主要体现在未来课堂的人性化、混合性、开放性、智能性、交互性和生态性等方面。人性化主要体现在技术设计与应用上。更多地体现以人为本的精神：混合性则主要体现在未来课堂可以实现多种教与学活动的混合，正式学习和非正式学习结合，虚拟课堂和现实课堂的混合。不同交互类型的混合等：开放性主要体现在课堂教学组织形式的开放以及教学资源的开放：智能性则体现在未来课堂应是一个智能化的学习空间，具有自然便捷的交互接口，以支持教与学主体方便地获得未来课堂设备的服务：生态性则体现在未来课堂应是一种平等、和谐、开放的生态系统。

（二）未来课堂教与学的特点

未来课堂的教与学的过程是以学生为中心的、自主的、个性化的。在学习内容上，不管是哪个领域。都要学习批判性思维、复杂问题的解决、合作以及多媒体通讯等21世纪的专业知识与能力：从技术对学习的促进方式上看，作为以泛技术环境为特征的未来课堂，可以通过不同技术来支持不同类型的学习，多媒体的呈现形式、网络资源和网络社群可以为学生的学习创造机会：从学习的时间和场所上看，学生可以随时随地按需学习，技术为按需学习和全方位学习搭建了关键性的桥梁。使学习资源通过正式学习和非正式学习得以有效利用：从学习主体的广泛性角度看，未来课堂则是提供了灵活的信息呈现方式、学生知识表征方式和活动参与方式，体现为所有课堂教与学主体提供服务。使所有人都能够得到合适和有效地支持。

三、未来课堂：智慧学习环境

智慧学习环境目前也已开始受到教育技术学界研究者的关注，《开放教育研究》杂志从2012年开始开辟“智能学习环境”专栏，北京师范大学教育学部知识工程研究中心和加拿大Athabasca（阿萨巴斯卡）大学计算机和信息系统学院也联合主办了“北京师范大学一阿萨巴斯卡大学首届“智慧学习环境国际研讨会”。

智慧学习环境是数字学习环境的高端形态，是社会信息化背景下学生对学习环境发展的诉求，也是有效促进学习与教学方式变革的支撑条件。智慧学习环境的目标是使得学习场所能够感知学习情景，识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习。

智能空间（smart Space）是智慧学习环境的一种实体形式，也是智慧学习环境实现的基础，是嵌入了计算、信息设备和多模态的传感装置的工作或生活空间，具有自然便捷的交互接口。以支持人们方便地获得计算机系统的服务。智能空间作为信息时代的产物是具有动态、主动、可思维、开放、多变等特性的建筑空间。

参照NIST（美国国家技术标准研究院）给出的智能空间具备的功能和为用户提供的服务标准，我们认为，作为智能空间的特定应用形式，未来课堂也应是一个智能学习空间，它应包括能识别和感知课堂主体以及他们的动作和目的，理解和预测这些主体在完成教与学任务过程中的需求：课堂主体能方便地与各种信息源（包括设备和数据）进行交互：他们所携带或使用的移动设备可以无缝地与未来课堂这一智能学习空间的基础设施进行交互：未来课堂能够提供丰富的信息显示：提供对发生在未来课堂中的经历的记录，以便在以后检索回放：支持未来课堂中多人的协同工作以及与远程用户的沉浸式的协同工作等。

智能学习空间还是一个富交互环境，在未来课堂这一智能学习空间中，大量的计算设备、多模态交互技术模块、情景感知（Context Awareness）模块被嵌入并隐藏在实际的物理环境中这些模块互相协作并能主动为用户提供服务，使得智能空间拥有立体、连续的交互通道。按照智能空间发展的这三个阶段，从独立的智能空间一开放的智能空间一智能社区的演变。不同的智能学习空间之间也应该能够自发地发生交互。当一个空间的资源无法满足用户的需要时。智能空间应该根据用户的要求向临近的空间发出请求来完成用户的任务。

目前，国内外对智能学习空间的研究主要集中于有关智能教室的研究，笔者曾在智能教室的研究现状与未来展望一文中。对智能教室研究的国内外现状进行了系统的综述。目前如清华大学的Smart Classroom，Dell公司的intelligentclassroom，卓越电子的智能教室等。

也有学者从各自角度提出了关于智慧（能）学习环境的构想。钟国祥等提出，智能学习环境是从建构主义学习理论、混合学习理论、现代教学理论出发，以学习者学习为中心，由相匹配的设备、工具、技术、媒体、教材、教师、同学等构成的一个智能性、开放式、集成化的数字虚拟现实学习空间，认为其既支持学习者学习的自主建构，又提供适时的学习指导。马来西亚学者Chin认为，“智慧学习环境是一个以信息通信技术的应用为基础、以学习者为中心的且具备以下特征的环境：可以适应学习者不同的学习风格和学习能力：可以为学习者终身学习提供支持；为学习者的发展提供支持。黄荣怀等人认为，智慧学习环境是一种能感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。

在这些现有的项目中，尽管各个项目关注点会有差异，但是其核心思想是一致的，就是技术整合于教室及教学活动，为课堂教与学活动的顺利开展，及为学习者提供良好的个性化学习支持，注重学习者创新能力及创新精神的培养提供@技术、环境、人、资源各主体相互协调的智能学习空间。

在未来课堂研究方面，笔者曾利用质性研究法和文献研究法，对目前网络上公开的44篇中小学生所写的关于未来教室（课堂）的作文利用质性分析软件Nviv08.0软件进行了内容分析。提炼出当前中小学生对于未来课堂的想象与期望。基于作文内容分析建立的未来教室特点模型，如图1所示。

从模型图中研究者可以发现，学生们对于未来教室（课堂）特点的认识，主要体现在智能的、高科技的、人性化的、灵活的、有趣的、自由调节的、使用便捷的、安全的、心情愉悦的、生态的、环保的、无尘的等概念中。

另外，笔者基于对于未来课堂的定位和特性、学生理想中的未来课堂和未来课堂的目标进行分析的基础上，还采用了专家意见征询法，对来自于教育学、教育技术学、计算机科学与技术、建筑学、心理学等领域20位专家，对于未来课堂的认识进行了意见征询，借此构建了未来课堂的模型，如图2所示。

从未来课堂模型中。可以看出。未来课堂的设计主要从课堂环境设计和课堂教与学的活动设计两方面入手。未来课堂要能促进学习者的学习与发展，应使学习者在未来课堂中能够实现快乐学习和高效学习。而要做到这一点，需要学习者在未来课堂中进入到一个积极的心流状态。从心流理论研究可以得出，要使学习者获得这种心流状态，需要从学习环境和活动两方面进行考虑。其中环境部分包括未来课堂的物理环境和学习支持平台。物理环境中，未来课堂给课堂主体提供了高交互的教与学设备。能够有效支持课堂主体对于学习资源的获取、处理和呈现。智能环境控制则给课堂主体提供了良好的外在环境，从光、温、声、背景音乐、空气质量等方面根据课堂的实时状态进行调节。创意空间布局则主要考虑给学习者提供更为人性化的桌椅设施，以及根据教与学活动的需要能够方便实施桌椅的组合，形成学习小组，以利于小组学习活动的开展。

未来课堂中教的活动、学的活动和评的活动都是基于未来课堂云学习支持系统来实施的，所有学习资源的提取及课堂教学过程中生成的资源均来源于或进入到可进化的学习资源库中。课后的活动是课中教与学活动的延续，教师可以利用课堂实录系统记录的视频和学习支持平台记录的教学生成性资源进行分析，反思自己在教学过程中的经验和不足之处，并撰写反思，与同行交流，也可利用学习支持平台对学生在作业过程中提出的问题进行辅导交流。学生在课后也需要对自己的学习过程进行反思，撰写反思日志，并利用交互学习终端完成系统根据自己的学习情况推送的个性化作业。

未来课堂学习支持系统是未来课堂模型的重要支持部分，主要可以基于泛在网络实现高互动教与学设备、智能环控设备的接入与控制，支持未来课堂教与学等活动的开展。教师、学生可以通过交互终端接入未来课堂学习支持系统，进行教与学的活动实施，教研员、学校管理者、教师同事、家长等也可以接入未来课堂学习支持系统，参与教与学的过程，了解学与教的情况。

可进化的学习资源库是未来课堂学习支持系统的重要支撑。因为在未来课堂教与学的过程中有许多新生成的资源，而且未来课堂中的学习需要有情境性、适应性的资源，需要为学习者进行个体学习时所需的个性化学习资源需求提供支持。根据不同的要求，提供随需应变的学习资源服务。在未来课堂中，学习者需要的不是泛泛的学习资源，而是需要应时的、与学习目标、教与学内容相关的、能够切合学习者所处当前语境的资源。可进化的学习资源优势便在于它解决了资源的应时性。使学习资源有了适应性的特点。由于在未来课堂中，随着课堂主体与资源的交互，不断有新的生成性学习资源产生，也就是说学习资源能在与课堂主体进行交互的过程中，吸收资源使用者的集体智慧得以不断进化，这样就使得原本传统的静态化、结构封闭、内容更新迟缓的学习资源需要转变为动态生成、持续进化发展、结构开放的学习资源。不断保留在使用和交互过程中产生的生成性信息作为资源进化的养料，体现资源进化和学习者知识建构的历史路径，满足资源自身生命进化的需求。未来课堂中学习者的学习过程不仅仅是学习者与学习资源的交互，更重要的是在参与学习的过程中，吸取教学者、其他学习同伴、远程学习者或专家等人的智慧，建立起学习者学习的社会认知网络，收获持续获取知识的“管道”。透过学习资源在学习者、教师等人之间建立起动态的联系，共享学习过程中的人际网络和社会认知网络，满足社会化学习的需求。

由上可见，未来课堂是一个智慧学习环境，智能性是未来课堂的重要特性之一，未来的课堂应是这样一个富有技术、充分体现技术、人和谐交互的智慧学习环境。这个环境的组成既包括未来课堂物化形态上所呈现的智能学习空间，同时还包括在这个空间中对课堂主体所进行活动的智慧性支持。在这个环境中，技术也已成为一个具备一定智能的主体，与其他主体能够进行良好的互动，共同促进未来课堂教与学效率的提高。

四、未来课堂的智慧性体现

基于泛技术环境的支持，未来课堂的目标是旨在构建一个自然、和谐互动的学习空间。促进学习者进行个体学习和社会化学习，进而促进学习者的发展，在空间设计上也应能够体现绿色、环保，从信息化设计到体验性设计。

未来课堂作为一个智慧学习环境。其智慧性主要体现技术层面、环境层面和资源和服务层面等方面。

（一）技术层面——应用大量的智能技术

未来课堂作为一个泛技术支持下的教学环境，应用了大量的智能技术，主要实现信息的记录、传输、编辑的智能化，主体之间交互的多元化、便捷化。如RFID技术、泛在网络技术。智能学习空间（Smart learning space）是嵌入了计算、信息设备和多模态的传感装置的教学与学习空间，具有自然便捷的交互接口，以支持课堂主体方便地获得计算机系统地服务。人们在未来课堂里的学习过程就是使用计算机系统的过程，也是人与计算机系统不间断的交互过程。在这个过程中，计算机不再只是一个被动地执行人的操作命令的一个信息处理工具。而是协作课堂主体完成教与学任务的帮手，是人的伙伴，交互的双方具有和谐一致的协作关系。这种交互中的和谐性主要体现在人们使用计算机系统的学习和操作负担将有效减少，交互完全是人们的一种自发的行为。自发（spontaneous）意味着无约束、非强制和无须学习，自发交互就是人们能够以第一类的自然数据（如语言、姿态和书写等）与计算机系统进行交互。

（二）环境层面——实现智能环境

未来课堂中应用了许多电子设备，要做到环境的智能化，需要使电子设备消失在用户环境中，因此。需要“虚拟设备”来支持课堂主体与消失了的电子器件间的自然交互。通过智能化、个性化和相互连接的系统和服务创造所需的环境和功能。以此提高人们利用环境学习的质量。

空间可以感知人的存在。根据不同的人，空间就会有不一样的改变。

智能环境控制系统主要基于RFID等的物联网技术对课堂内的光、电、声、温根据学习者学习的需要进行控制，可以根据课堂外的光照条件调节照明，季节气候的不同调节温度，根据课堂内的声场环境调节声音系统等。如图3所示。

环境必须能识别生活在其中的人，适应他们，并从他们的行为中学习，可能的话还要具有情感。在环境智能的世界里，由组网的智能设备组成的电子系统将集成到人们的环境中，并为人们提供随时随地所需的信息、通信、服务和娱乐等服务。设备还能进一步适应甚至预备人们的需要。环境智能将以完全不同于现在的手柄式或固定的电子盒的方式出现。这些新系统将自然地融合到周围的环境中，并可以产生更为自然和隐含的交互方式。

智能环境重要的技术特性主要包括嵌入式（Embeded）。许多组网设备被集成到环境中。环境感知（context Aware）系统能识别你和你所处的环境上下文，个性化（Personlized）系统能调整自身以满足你的需求，适应性（Adaptive）能发生变化以响应你。预备（Anticipatory）系统无需有意识的干涉便能提前准备好你所想要的。

（三）资源层面

未来课堂可以通过云资源支持平台、智能课堂实录系统和交互白板实现资源的智能实时录制和资源存储。

智能课堂实录系统可以对课堂中的学习者的学习过程，包括自我学习和小组协作学习等过程进行记录，储存于云端资源服务平台中。可供学习者课后进行学习过程的回放，反思支持。

课堂智能实录系统是未来课堂物理架构的重要组成部分，实录系统能够自动跟踪课堂主体的状态和活动，自动调整镜头的景别。及实现聚焦和拾音电平的调整。并处理好不同摄像机之间的录制画面的同步。可以实现多摄像机、多场景切换式拍摄。

（四）服务层面

未来课堂应为课堂主体而建，终极目标在于促进学习者的个体学习和社会化学习，以促进学习者的发展，是一个充分发挥课堂主体的主动性、能动性，和谐、自由发展的教与学的环境与活动。未来课堂应为课堂教与学活动的实施提供完善的支持与服务。要实现这种支持与服务。需要未来课堂能够根据课堂实时情境。判断出课堂主体的需要，为教师和学生实现教与学过程的智能分析，资源的智能推送等。从而为每一个学习者能够实现个性化学习提供可能。

五、未来课堂——智慧学习环境的实现技术

未来课堂作为一个智慧学习环境，其实现技术主要包括硬件技术和软件技术两个层面，其中硬件技术主要包括所有设备之间的智能互联技术、多功能交互设备技术；软件技术则主要是指各主体间的信息的智能传输技术、控制技术及推理技术等。

（一）硬件技术层面

要使得未来课堂成为一个智慧学习环境，需要有硬件技术的支持，这些硬件技术主要包括物联网技术、多功能交互设备技术等。

1.物联网技术

未来课堂是一个泛技术环境，是一个技术增强型课堂。未来课堂的物理架构是指在泛在网络环境支持下，由多屏显示、活动桌椅、智能环境控制系统、桌面平板电脑、无线反馈系统、视讯会议系统、智能课堂实录系统等部分构成。从未来课堂的物理架构可以看出在课堂中应用了许多新的技术，但这些技术在未来课堂中不应该是单独存在的客体，而都应成为彼此之间信息互通的主体，成为未来课堂的有机组成部分。目前，实现要实现这些设备之间的无缝链接，主要可以采取物联网技术来完成。

物联网（TheInternet of things）的定义通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备。按约定的协议。把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

从课堂教与学主体进入课堂开始，其身份信息将自动被读取。相应的设备都会根据读取的主体信息调节相应的设备状态。给主体提供相应的支持。以符合个性化学习的需要。体现所有学习主体的学习机会平等性、学习方式多样性、学习模式灵活性。

基于物联网形成的无缝学习环境和泛在网络技术可以让所有学生和教育工作者随时随地使用综合性的学习基础设施。

2.多功能交互设备技术

除了物联网技术以外，未来课堂的主要特性是其互动性，要实现各主体之间的良好互动。需要有多功能交互设备技术的支持。如多功能交互笔。多触点交互显示技术等。

在未来课堂这样一个包括多种显示设备的三维交互空间中。用传统的鼠标键盘进行交互是相当繁琐的。每个显示设备都需要单独配备鼠标或键盘，对于不熟练的计算机用户来说。这种交互方式效率很低。对某些操作，例如绘制图标。即使是熟练的计算机用户用鼠标和键盘也很麻烦。清华大学研究者设计实现了一种多功能交互笔uPen，它是一个具有压力传感器的触摸笔，可以发射激光，笔身上还有激光发射和鼠标左右键共三个功能按键。结合触摸板和计算机视觉技术。用户利用一只uPen就能够以便捷的方式在课堂中与各种显示设备进行交互。这种笔势交互的模式摆脱了鼠标键盘，使用户在课堂的各个位置都能与显示设备交互，而且交互方式统一便捷。每一支uPen在使用过程中能向系统发送惟一的ID信息。为多支uPen同时工作提供了基础。结合室内定位系统，就能够确定使用人员的当前交互状态，为系统的主动服务和用户相关的过程记录提供了可能。

多点触控技术是一项由电脑使用者透过数只手指达至图像应用控制的输入技术。它是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备（如鼠标、键盘等）的情况下进行计算机的人机交互操作。多点触摸交互技术能支持同时多点触摸输入，使得触摸手势输入和多人协作交互成为了可能，可以提高交互的智能性、协作性和自然性，也推动了人机界面逐渐由图形用户界面（GUI）向自然用户界面的转变。将双手的手势动作定义成人们在日常生活中常用的自然动作并用来操作计算机，可以大大减少操作者的认知负担，降低学习操作的门槛。触摸手势交互作为一种更自然的人机交互方式，它符合用户的认知，提高了交互的自然性。

为满足人们简单、自然、友好、一致的人机交互需求，利用人在现实生活中的劳动技能和操作技巧，提高交互的自然性，该平台以用户为中心。相对于单手操作。双手交互不单是输入通道上的增加，而且体现了双手合作的特点，提高输入带宽和工作效率，使得传统的图形界面交互能够和双手多指交互相结合达到优势互补。如国防科学技术大学研发的基于手势的多指触摸协作交互平台。解决了多点触摸识别与定位、触摸手势识别、多人协作交互等关键技术，利用先进的光感应触控手段，实现了双手多指触摸操作的人机交互。开发了基于双手自然手势进行触摸交互的通用支撑软件，支持多人协作交互。通过触摸屏在图形界面上实现了一种自然、简单、高效的人机交互。支持自然手势的双手多指触摸人机交互系统，在触摸精度、显示面积和显示方式上与国际同期同类技术相比具有明显优势。

（二）软件技术层面

未来课堂设备的配置和连接从硬件技术层面来讲创建了智慧学习环境的物理基础，但要使其真正发挥各自的作用。成为一个智慧学习环境。则需要相应软件技术支持。这些软件技术主要是指各主体间信息的智能传输技术、控制技术及推理技术等，具体包括人工智能技术、上下文感知计算技术、和谐交互技术、计算机视觉识别技术和无缝数据管理技术等。

1，人工智能技术

人工智能技术是当前信息技术教育应用的一个研究热点，基于人工智能技术开发的智能教学系统使得计算机软硬件系统能够更好地服务于学习者的学习过程。以智能专家系统ITS（Intelligent Tutoring Systems）为例，ITS是一种能仿真人类教师的计算机教学系统，以学习者为主设计的教育软件，它能感知学习者的学习状态，而提供适合学习者程度及喜好的指导、决定学习者模块内容及选择特殊设计以辅助学习指导及练习（Shute&Psotka.，1995）。ITS利用AI技术推论学习者的学习状况、理解状态及分析学习者特质，进而决定教学的内容、时间点、与方式。这不但塑造了一对一教学的理想环境，同时也提供了针对不同学习者需求，量身定做的适性化（adap.tive）学习内容。ITS以学生模型（Student Model）、教学模块（Pedagogical Module）、领域知识（Domain Knowledge）、接口模块（Interface Module）四个组件来达成上述的各项功能。[删

在未来课堂中，学习者除了可以和实体课堂内的教学者、学习同伴进行互动外。还可以和学习支持系统中的智能型人进行互动，获得个性化的学习支持，智能性人中的“教学人”可分为“协助教学事物人”及“实际进行教学的仿真教学人”两种。台湾学者陈鸿裕的研究指出，协助教学事物的教学人主要的工作有：（1）自动负责同伴间的联络；（2）自动检视并提示学习进度；（3）自动收集课程的相关信息。而“实际进行教学的仿真教学人”则是代替教师实际进行教学的人，大部分的系统皆是以一个动态的3D人像作为沟通接口。以运用虚拟实境中丰富的沟通形式。与学习者在网络的虚拟实境中互动。

2.上下文感知计算技术

上下文感知是智能空间的重要特征。是提高计算系统交互智能性的核心技术。上下文感知计算是指利用上下文信息自动为用户提供适合当前课堂教与学情景的服务和支持。它主要涉及上下文信息的感知和表述、上下文建模和推理、上下文感知的应用等方面的内容。

上下文是指任何可用于表征实体状态的信息，这里的实体可以是个人、位置、物理的或信息空间中的对象。在实际应用中，上下文的种类可归纳为计算上下文、用户上下文及物理上下文等。上下文可分为低层上下文和高层上下文两个层次，低层上下文是指直接从相应的传感器获得的上下文：高层上下文和低层上下文往往是相互关联的，一般来说是根据低层上下文进行逻辑推理得到的。由于高层上下文更能体现用户主体的意图。因此人们对高层上下文更感兴趣。它成为判断用户主体当前意图，为用户主体提供相应服务和支持的重要依据。

3.和谐交互技术

未来课堂通过开发和集成先进的和谐交互技术，为学习者提供一个高效的信息获取、交流的工作空间。从而促使显著提高学习、讨论和协作效率。

在未来课堂中，多种来源的相关信息将集成显示在课堂的三维物理空间中，课堂教与学的主体可以在多个显示表面上以自然便捷的方式直接与信息系统交互。或与远程的专家或学习伙伴进行充分的协作交流，整个互动过程还将被自动存放为可索引的学习记录或参考案例。未来课堂这一智能学习空间是一个典型的多用户和谐人机交互环境，目标是促使学习者在复杂的情况下尽快地理解和掌握当前形势并快速地做出合理地决策。关键是要为开放式信息集成、多用户自然交互提供支撑技术。

基于普适计算的智能学习空间技术，能营造全方位信息显示与和谐交互环境，将大大提高教与学过程的快速性和可靠性。

4.计算机视觉技术

在未来课堂这一智慧学习环境中，人的行为识别理解、物品识别与定位，以及场景恢复等问题都需要利用计算机视觉技术作为主要或者辅助手段来解决。计算机视觉是用计算机或机器对生物视觉的仿真。是一门综合性的学科，它包括计算机科学和工程、信号处理、物理学、应用数学和统计学，神经生理学和认知科学等。计算机视觉就是用各种成像系统代替视觉器官作为输入敏感手段，由计算机来代替大脑完成处理和解释。计算机视觉的最终研究目标就是使计算机能像人那样通过视觉观察和理解世界。具有自主适应环境的能力。

在未来课堂中，用到的与计算机视觉相关的技术主要有图像处理、图像识别和图像理解。图像处理技术把输入图像转换成具有期望特性的另一幅图像，图像处理主要利用图像处理技术进行预处理和特征提取：图像识别是指根据从图像抽取的统计特性或结构信息，把图像分成预定的类别，图像识别主要用于对人的动作、物品等的识别与定位等；图像理解不仅描述图像本身，而且描述和解释图像内容所代表含义，图像理解主要用于对场景的理解和对人的行为和意图的识别等。

5.无缝数据管理技术

从用户的角度来看，进入未来课堂后，不同计算设备上的信息被放置在一个系统中，用户无需关心信息的上传和下载，只需利用下文介绍的多功能交互笔就能在不同显示设备上方便地显示、切换、标注这些信息，使得用户的注意力能主要放在讨论和信息理解的过程中，无需过多理会计算系统的细节。远程用户被允许接入未来课堂后，也能利用无缝数据管理模块来提供和共享信息。

在多种显示设备集成的智慧学习环境中，课堂教学主体可以通过物理环境（如墙面、桌面）、日常用具（如笔、激光笔），新型信息设备（如PDA、麦克风阵列），以及语音命令等自然便捷的方式与信息系统交互，无需依赖传统的鼠标键盘，以使对计算机不熟练的人员也能够直观地访问、处理信息。原型系统主要通过语音命令和多显示表面上的笔式交互提供直接的支撑技术。

除了以上的硬件技术及软件技术外，未来用在未来课堂这一智慧学习环境中的技术还可能包括增强现实技术（AR）、多模态信息融合、自动记录决策过程、内容增加技术（如把有意义的元数据添加到现有的音频和视频内容中）、新的压缩和表现技术（使音频和视频能实时地产生复合型媒体）和适应技术等，以支持未来课堂用户主体和课堂技术、资源和环境间的自然交互等等。

第15篇

（重庆邮电大学计算机科学与技术学院，重庆400065）

摘要：针对智能科学与技术专业学生的特点和“智能机器人”实践课程的教学实际，分析教学目的，通过对实验平台的选定和题目的设计，指出基于开源硬件实验平台的“智能机器人”实践教学不仅可以节省平台配置的经费，而且能够降低学生学习并制作实体机器人的门槛，进一步激发学生学习机器人技术的兴趣。

关键词 ：开源硬件；智能机器人；Arduino；实践课程

基金项目：国家自然科学基金（青年基金）资助项目“基于秀丽隐杆线虫本体感受回馈机制的自适应波形运动研究”( 61403054)；重庆市基础与前沿研究计划项目“结合本体感受回馈机制与生物神经网络的波形运动爬虫机器人研究”（cstc2014jcyjA40022）；重庆邮电大学教改项目（重邮197号）。

第一作者简介：邓欣，男，副教授，研究方向为智能机器人和流程工业知识自动化，dengxin@cqupt．edu．cn。

0 引 言

随着社会生产力的发展，机器人技术得到迅猛发展和广泛应用。与机器人技术相关的专业人才需求逐年增长，但专业人才培养的数量和质量相对滞后。目前，本科院校培养的智能机器人技术相关人才大多从事理论研究、实体机器人和特种机器人的开发等，而关于机器人应用方面的专业较少，从课程内容设置到人才培养还不是很成熟。为了培养学生的实践能力和创新能力，也为培养尽可能多的创新人才，重庆邮电大学计算机科学与技术学院智能科学与技术系从2011年春季起开设“智能机器人”相关课程。

“智能机器人”实践课程是“智能机器人”理论课程的实践部分，为必修课，共计16学时1学分。由于课程涉及多个学科交叉的知识内容，包括机械制造、物理学、电子学与微电子学、控制论、计算机、生物学、人工智能、系统工程等，同时又是一门理论性和实践性很强的课程，因此课程设计和教学难度较大。智能科学与技术专业学生有编程能力强的特点，但其他学科背景如机械、控制、电子等知识相对薄弱，这也增加了“智能机器人”实践课程实验平台选定和题目设计的难度。如果能有一套无需学生了解和掌握底层电路和通讯协议就能直接在开发环境中编写算法程序，然后通过开发环境中的编译器直接把所编写的程序刻录入硬件中便能完成各种机器人行为控制的设备，将大大有利于计算机背景的学生快速掌握机器人开发与应用技术，更早地投入完整的项目实践中，提高创新能力。

经过广泛调研，我们发现Arduino开源平台作为一个典型的开源硬件，有着极强的易用性和扩展性，受到众多电子工程师、手工制好者青睐，在国外应用较为广泛。Arduino开源平台不需要学生掌握复杂的单片机底层代码和汇编语言，只要求学生掌握少量简单实用的自带函数，并且只需在特定的IDE下编程，从而极大地方便了硬件知识薄弱而编程能力较强的学生。

1 开源硬牛Arduino简介优势

1.1 Arduino简介

随着开源硬件技术的发展，由于这类硬件具有简易性和实用性的特点而得到越来越广泛的了解和使用。Arduino作为开源硬件的典型，有重量轻、体积小的特点，属于AVR单片机种类，包含了以ATM芯片为处理器的微型控制器和众多I/O接口[5]。Arduino芯片的扩展性非常强，通过扩展板和自带I/O接口能与键盘、鼠标、红外距离传感器、超声波传感器、LED灯、步进电机、舵机、gps、蓝牙、Wi-Fi等相连。通过类似Java、C语言的开发环境(IDE)编写程序，可以控制显示器、扬声器、电机、伺服器等设备工作。由于是开源硬件，很多代码能在各种关于Arduino的技术论坛中找到，开发者只要找到类似的案例，下载源代码进行修改、烧写和调试后，便可以成为自己的项目。

1.2 Arduino的优势

目前很多智能专业的学生学习机器人课程时，感觉硬件技术比较枯燥，难以掌握，遇到困难容易失去信心。Arduino具有较强的易用性，提供的30多个例子难度循序渐进，生动有趣，可以令学生由浅入深地学习，逐渐建立自信心，其优势如下。

(1)价格低廉、资源丰富。Arduino开源平台使用AVR系列控制器，价格低廉，容易获得；源代码开放，方便程序员利用开放代码进行程序开发；程序开发接口免费下载，程序员可以按照自己的需求进行修改。

(2)软件开发环境简单易学。对于没有太多硬件编程基础的计算机专业学生，Arduino提供了简单易懂的软件开发环境。学生只要熟练掌握C语言和VC++6.0以上的编程环境，就能学会在该平台开发环境中进行硬件开发。

(3)软硬件开源，可扩展性强。Arduino的PCB和SCH电路图公开，开发人员可以根据基本构架进行修改、改进和扩展。同时，各种库函数开源，开发人员可以通过C++对其进行集成、派生、重载等二次开发。

(4)跨平台性强，应用丰富。Arduino软件可直接运行于Windows、iOS和Linux操作系统等，同时也支持其他程序，如flash、MAX、Processing、Matlab等。

2 教学实践

“智能机器人”课程主要包括理论教学和实验教学两个环节。要真正掌握课程内容，除理论之外，更重要的是要将理论知识运用于实践。笔者从教学原则、实验保障、教学内容和课程开展4个方面阐述“智能机器人”实践教学的改革方案。

2.1 教学原则

(1)由浅入深，激发学生兴趣。教师可针对计算机学科学生的背景和专长进行实验课程的内容设计，由浅入深，从易到难，循序渐进；用相对简单且容易完成的实例，激发学生的兴趣，树立他们对硬件编程的信心，在内驱力的驱使下，激发学生的求知欲和创造力。

(2)个性化指导，坚持学生为主体。教学上以学生为中心，通过深入调研广泛了解学生的想法和需求；了解当前最先进的技术和最成熟的产品，在构建实验系统时加以应用；结合社会人才需求，确定有针对性的、符合人才培养需要的实验内容。

2.2 教学保障

计算机学院对“智能机器人”实践教学环节十分重视，在硬件方面，不仅提供教学场地、配置高性能计算机、完善软硬件条件，还拨付专门经费用于“智能机器人”实践教学设备购买和场地模型制作，具体包括以下几方面。

(1)购置教学机器人2套，用于教师备课和演示教具。韩国“Robotis机器人”套件价值5万元。

(2) Arduino学习套件25套（50名学生，2人1组），作为实验工具。以每套300元计算，共计7 500元。

(3) Arduino智能小车套件17套（50名学生，3人1组），作为实验部分难度最大的综合实验。以每套500元计算，共计8500元。

(4)其他工具：万用表、螺丝刀套件、电烙铁、导线等，共计2000元。

(5)场地模型一个（光源、迷宫、智能识别路线、机器人灭火等）。场地模型制作费1000元。

(6)计算机：使用学校原有计算机（50台）。

所有的器件合计约69 000元。每年用于购买正常耗损的传感器、控制器、杜邦线、电池等元器件及其耗材的维护费用，共计约2000元。

2.3 教学内容

“智能机器人”实践课程开设于大学三年级春季学期。由于学生在进入三年级前先学习了“人工智能原理”和“单片机原理”两门专业基础课，对人工智能知识有了一定的认识和掌握，此时再进行“智能机器人”实践课程的学习，可以降低学生学习的门槛，加快理论知识与实践结合的进度。实践课程分为基础实验环节和综合实验环节两部分，共计16学时。

1)基础实验环节。

基础实验环节共设置5个实验，每个实验2学时，共计10学时（5次课），实验2人一组，具体安排见表1。第1个实验要求学生在电脑上安装Arduino的IDE，并掌握IDE所有菜单选项的功能和用途；了解和熟悉Arduino控制器各个端口的功能，在教师的指导下把控制器和电脑相连接并实现通讯和通讯监视；最后要求学生学习使用面包板进行电路设计和配置。第2个实验要求学生完成一个彩灯控制系统，虽然程序和过程简单易懂，但是能使学生对Arduino的程序编写、编译和烧录过程有直观了解，激发动手的兴趣和积极性；之后的3次实验分别是光电传感器、超声距离传感器和步进电机控制方面的实验，目的是使学生熟悉这几类典型传感器的使用方法，为综合实验打下基础。

2)综合实验环节。

综合实验环节共3个实验6学时，主要完成寻迹小车的组装和功能实现。学生分为3人一组，具体内容见表2。第1次实验进行小车机械部分组装，完成步进电机、控制器和传感器之间的电路连接；第2次试验根据光电传感器对黑、白线识别的反馈信息，编写控制逻辑，控制小车左右步进电机的不同转速，实现小车的转弯功能，达到小车跟随黑线或者白线运行的目的；最后1次实验根据超声距离传感器的反馈信号，控制小车左右步进电机的不同转速，实现小车的避障功能。课后可增加附加实验，如用蓝牙模块或Wi-Fi模块实现通过手机端对小车运行的遥控等。

2.4 课程开展

“智能机器人”实践课程属于交叉学科，涉及的学科范围较广，需要采用多种适合的教学方法进行授课。

(1)集中讲授法。对开源硬件的基本理论知识，在实验之前采用课堂集中讲授方式，同时增加师生互动模式，让学生参与教学，强调学生在教学中的主体地位。

(2)演示讨论法。用一定量的视频素材进行课堂演示，同时将有关机器人技术的视频素材及相关网址提供给学生，方便他们课余查阅资料和学习。

(3)任务驱动法。设计由浅入深、从易到难、生动有趣的一系列实验，把学生划分成2～3人／组，针对实验题目自主讨论、交流和研究，让学生在实验中激发兴趣，树立信心，为后续学习打下基础。

(4)竞赛指导法。鼓励学生参加“挑战杯”“华为杯”等有关的智能设计大赛，用自己编写的程序赋予机器人以“生命”和“智能”，进一步激发学习和实践兴趣，增强理论功底和实战能力，发现别人的长处，了解自己的不足，对自己的知识和技术不断加以完善。

3 教学成果

按照以上的教学内容和方法，我们在2014年春季学期对智能科学与技术专业顺利实施了“智能机器人”实践课程的改革，效果显著。对于学生而言，枯燥的学习过程变成了有意义的实践活动，因为用C语言设计一个简单运算并显示在数码管上，这要比显示在计算机屏幕上更具有吸引力。利用Arduino开源平台，学生不仅可以实现有各种实验要求的智能操作，而且还可以参加开源项目的研发。

3.1 学生作品

学生实验采用的Arduino芯片为AVR Atmega644， 共有32个10接口，64K Flash，16MHz主频，8个AD接口，2个串口，功能强大。实验的第1部分要求学生熟悉Arduino单片，掌握基本的传感器操作；反射式光电传感器实验要求学生学会用传感器反馈给芯片的电压高低来判定黑线或白线；超声波距离传感器实验要求学生学会根据距离传感器电压的高低测算物体间的实际距离；步进电机控制实验要求学生了解步进和脉冲的关系，通过编写程序控制步进电机的转速。实验的第2部分首先要求学生按照图纸把小车进行组装，组装效果如图1所示。

然后，学生应了解和熟悉单片机各个IO接口和AD接口的位置及功能，整理并记录控制板(图2(a))、光电传感器(图2(b))、超声波距离传感器(图2(c))、舵机(图2(d))的连接端口号。

最后，学生要在电脑上编写对应的寻迹和避障程序并烧录进单片机里，如图3(a)所示。编写程序的关键在于设计算法对3个前置红外传感器接受到的数据进行处理判断，执行命令的循环过程。在循环体中，要编写小车判断前进方向的逻辑以及调用相应运动模式的命令，从而让小车在自我调整的行进方式下按既定路线运行。在实际测试时，小车能跟随单条黑线前进，但是遇到类似十字路口（黑线交叉）时会出现无法通过的问题，如图3(b)的情况，需要修改程序的逻辑和代码，才能解决这个问题。增加了超声波距离传感器功能之后，多个小车串行寻迹时能够保持车距避免相撞，实现了类似避障功能，如图3(c)所示。

除以上基本实验之外，我们还设计了扩展实验，内容是在Arudino控制器上安装蓝牙芯片，如图4(a)所示。学生可以在自己的手机上安装自己编写的APP进行手机和蓝牙芯片之间的通讯，如图4(b)所示。小车接收手机发出的控制指令，作出相应的动作，从而实现手机对小车的远程控制。在实验中可能遇到各种实际问题，如小车灵敏度过低、小车失控等，学生通过自主学习和反复实践，能够逐步解决芯片处理限速等问题，如在算法中加入优化函数以提高芯片处理信号的能力等。

3.2 教学评价

“智能机器人”实践课程的改革是一个不断探索和创新的过程，需要学生与老师相互配合，共同推进。教师通过课程教学能够激发学生的想象力、创造力、逻辑思维能力和团队合作能力，获得知识和能力的提升。教学过程中，教师针对学生的进步和成绩及时给予表扬和鼓励，对学生提出的问题给予全方位、多角度的解答和指导，促进学生知识与能力的全面发展。

学生对课程普遍给出很高的评价，“学评教”的评分在计算机学院开设的30多门实践课中排名第二。学生普遍反映“智能机器人”实践课程让他们第一次接触了机器人实体的组装和编程，使他们对AVR单片机这类开源硬件有了一定了解，为后续硬件开发打下了坚实的基础。通过课程学习时的分组合作以及问题处置，提高了学生解决实际硬件问题的能力和沟通合作能力。基于该课程的学习内容，有3名学生组队参加了2014年7月在厦门大学举行的第四届“华为杯”全国大学生智能设计竞赛，以“飞行器姿态的神经网络控制”为题获得本科组一等奖。

4 结语

在智能科学与技术专业开设“智能机器人”实践课程，达到了让学生动脑、动手又动口的实际效果，激发了学生踊跃参加相关竞赛的积极性。这说明通过课程实践能充分激发学生的学习兴趣与积极性，确立和巩固学生在教学中的主体地位。“智能机器人”实践教学融合了多学科知识，对学生已有的多学科知识不断给予更新和重组，培养和锻炼了学生的沟通交流和团队协作能力。课程教学的成果如下。

(1)采用开源硬件，建立了低成本、高效益的“智能机器人”实践教学平台，为“智能机器人”的理论教学提供了实验保障，也为创新型教学的进一步开展提供了新载体。

(2)简单易学的软件开发环境和类C开发语言有效降低了开发硬件程序的难度，激发了学生的学习兴趣、实践能力和创新能力，增强了学生开发智能机器人硬件的信心。

(3)在教学的实施过程中积累了一定的经验，为下一步开发“智能机器人”课程的教学资源和编写教材奠定了基础。

参考文献：

[1]张奇志，周亚丽，机器人学教学内容改革与实践[J]计算机教育，2012(18): 67-70.

[2]许林．机器人课程在智能专业本科教学中的探索[J]计算机教育，2012(18): 78-81.

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