人工智能教学目的范例
前言：一篇好的文章需要精心雕琢，小编精选了8篇人工智能教学目的范例，供您参考，期待您的阅读。
关键词：人工智能；价值观；德育；核心素养
近年来，人工智能浪潮风起云涌，世界各国纷纷出台人工智能发展战略。2016年，国务院发布《“十三五”国家科技创新规划》，明确将人工智能作为新一代信息技术发展的主要方向，积极鼓励中小学在教育教学活动中应用人工智能技术、开展人工智能教学及其与多学科融合的探究。笔者所在学校自2020年7月开始，积极参与本市的“人工智能进百校”项目，精选骨干教师组建“思行共同体”，积极开展与人工智能业内优秀专业团队的深度合作，开展过多次市区级教学研讨活动，取得一定的成果。基于以往信息技术与学科融合的实践经验，我校在思考如何更好地使人工智能技术助力教育教学的同时，亦明确新技术虽可以深刻影响教育变革，但不会改变教育的本质，技术发明应为人民服务、使家国变得更加美好。因此，在应用人工智能的各种教育教学活动中，笔者努力引导学生树立正确的价值观，在实践中挖掘人工智能教学中的价值意蕴，探究培养学生德能发展的新途径，落实立德树人根本任务。
一、正向引导让学生成为关注社会需求的设计者
小学生初识人工智能，虽然很感兴趣，但因为了解不多，往往以为人工智能便是机器人、编程、拼搭等较为狭隘的范畴，或者受家长影响，认为学习人工智能课程的目的在于提升个人的思维与动手能力。因此，引导学生透过问题与技术的表象，理解技术应用的深层目的。无论是人工智能课程、与人工智能融合的学科课程，还是以人工智能为主题的各种活动，都鼓励学生深入生活，基于帮助和造福他人的视角去学习与应用技术。
1.基于项目式学习的人工智能课程力求有的放矢
我校人工智能课程选用的教材是华东师范大学出版社出版的《AI上未来智造者》丛书，如《AI上智慧生活》重视创设生活情境，以常见的家用电器、设备为实验主题，学生根据问题，尝试提出智改方案，然后使用实验器材拼搭模型，并编写程序来实现创想。较多学生最初的兴趣在于拼搭，或完成一些“有趣”的程序编写，但不习惯动脑，于是笔者加强思维引导与交流，如讨论如何满足实验品的安全性能，让学生学会置身其中，像设计师一样去假设可能发生的问题，替用户去设计避险功能，培养“以人为本”的意识。如有学生提出：婴儿看到智能风扇转动，好奇地把手伸向扇叶怎么办？或者成人也可能不注意碰到，因此必须安装红外传感器，当监测到人体距离过近时，电机立刻停止。又如学生认为未来可能出现的智能扫地车能够减轻环卫工人的工作量，但针对它的设计最重要的是什么问题，最初只能想到车能循路而行、能辨识红绿灯。经过引导，有学生提出：它不能威胁到行人或者小动物，所以设计行进的速度不能过快，而且应有多种多个传感器以确保当车前出现行人或者动物时，能立刻刹车并停止扫地。再如在智能门禁设计课上，有学生设计了人脸识别、监控录像、破坏报警等功能，更有学生从自家小区近日的一场小火灾得到启发，提出智能门在监测到高温时会发出警报并开锁，使外部救援者不至于无法进门而错失救援良机。显然，经过系统化的课程思维浸润，学生较好地理解了如何从人的需求出发去观察和思考生活中的问题。
2.融合课程使技术萌生“温度”
在人工智能与多学科融合的教学中，教师能从更多角度去引导学生，如在语文学科，学生可以成为悟空(智能机器人)的教师，为他编写智能程序，教悟空文明礼貌用语、唐诗宋词等，辅以各种动作表情，甚至还可以成为一名心理导师，赋予悟空更有温度地“安慰”他人的情感沟通能力。经过“教导”的悟空谈吐文雅、热心善良，学生的素养自然得以提升。又如数学学科并非只有数字和符号，从古至今留下了许多数学典籍与故事，如刘徽的“割圆术”：“割之弥细，所失弥少。割之又割，以至于不可割，则与圆合体，而无所失矣。”如今，教师能借助uCode编程绘图，让“n边形的n越大越趋近于圆”的现象直观地呈现给学生，但古人是如何进行计算的？引入对这一问题的思考，让学生既领略人工智能技术的高超，又对我国灿烂的古代文明成果产生自豪感。再如英语学科借助动漫制作平台制作了“带外国朋友游历家乡”的动画短剧，学生录制短剧中人物的对话，介绍家乡文化风貌，趣谈文化差异；科学和综合等实践课程开展项目式学习，从校园安全入手，以前只靠能调查发现问题，提出倡议，但现在能够利用智能软硬件来开展实验和分析，深入体验解决问题的过程。
3.在主题活动中积极开展深度创想
在以了解人工智能为目的的主题活动中，由于领域的限制较少，教师启发学生一方面去了解和关注目前生活中的人工智能应用，另一方面大胆设想未来各行各业中关乎家国天下的智能科技。例如，在以“人工智能改变生活、改变未来”为主题的动漫作品创编活动中，学生一开始构思剧本想得较多的是刷脸支付、机器人端茶倒水、无人机灭火等题材，虽然符合要求，但只停留在现象层面。经过多次思维碰撞，学生创意里开始出现智能农业的影子；辩论是否应该发明陪伴机器人，因为感情是人工智能永远无法替代的功能；在《阿姨变成了机器人保姆》剧本中，餐厅开始大规模使用机器人，原来的服务员纷纷通过学习成为机器人的维护技师，愉快地开始新岗位的工作。……学生慢慢地学会抓住问题本质来深入思考人工智能可能给人类带来的改变，并且开始将自己代入故事，思考未来人工智能时代自己所应处的位置。
二、揭示技术负面让学生懂得“道德地应用技术”
在对人工智能技术惊叹的同时，也要看到，在新科技的发展过程中，不可避免地出现相应的法规无法及时跟进的问题。事实上，现今社会已经出现借助人工智能技术谋取私利，进行不法勾当的案例。因此，引导学生具备高格局、多层面、思辨性的思维能力，从小树立开发技术与应用技术的道德意识，是很有必要的。
1.应用智能技术需要有正确的价值观
近年来，短视频软件非常受欢迎。据笔者调查，中年段的小学生里，半数以上都接触过，很多学生一旦使用便欲罢不能。课上，笔者借此引出问题：如果几个人同时打开短视频软件，所看到的内容会是一样的吗？为什么？通过思考和讨论，学生渐渐明白，原来这种软件对用户喜好“黏性”的实现，是依靠精巧的人工智能算法，通过统计用户的观看停留时间，得出用户兴趣所在，然后投其所好，进行推送。但是，这样真的好吗？学生经过交流讨论后开始意识到，这会形成所谓的信息茧房，长期只接受自己愿意接受的信息，偏听偏信。如果沉迷于低级内容，那就更危险了。还好，软件的设计者并没有这样，而是通过对算法的限制经常主动地向用户推送一些正能量和制作精良的视频内容，从而保证软件的正确价值观传递。
2.智能技术应基于服务计算而非“算计”
技术可以实现人们大部分需求，但并不是所有的需求都是道德的。笔者引导学生思考：如网店打折数据统计发现，有些顾客对价格不是很在意，无论是否打折都会下单，能否对程序做一些修改，即当这类顾客登录购买时，自动减少优惠甚至不优惠呢？对此，只有一小部分学生提出异议，其他学生并没有认识到这种应用智能技术进行“大数据杀熟”的行为是不道德的。笔者通过与学生讨论，让学生充分意识到一旦缺失道德的约束，技术便可能为虎作伥，但终究不会有好下场，从而认识到树立正确价值观的重要。
三、拓宽视野学习从高视角看智能技术
在我国与国外智能技术水平比较的课上，学生很奇怪为什么在国内无法使用国外的很多智能App。笔者首先肯定能提出问题的学生，然后提问：近年来，为什么西方敌对势力对我国的敌意不断增加？学生答不出来便启发他们：西方一些敌对势力为了扼制中国的发展，通过智能算法屏蔽功能，歪曲、丑化对中国的报道以混淆视听。此外，近期某网约车公司被网络安全审查的事件，也说明人工智能技术中一个很重要的组成部分—大数据，涉及国家安全的各种数据是不能泄露的。由此，让学生在思考和讨论中明白，智能技术不仅关乎生活的便利，更维系着国家的安全。
四、结语
关键词：人工智能；移动交互式；学习系统
引言
移动交互式学习系统主要是在信息技术的基础上应用移动设备、借助大量的信息资源，由学习者自主进行的一种双向的交流式学习系统。人工智能可以对人的意识或是思维的信息过程进行模拟，通过结合人工智能，学习者能够随时随地与其进行有效交流，从而提升学习效率和学习质量。
1人工智能和交互式学习概念概述
1.1人工智能概述以及其教育意义。人工智能是一门新的技术科学，主要对人的智能的方法、应用系统、理论以及技术进行研究、开发和延伸[1]。人工智能属于计算机科学，其主要目的就是对智能的实质进行研究、了解，并生产出与人类智能相似的、能够做出智能反应的智能机器。在科学技术水平不断提高的现在，相关领域已利用人工智能开发出机器人、图像识别、语言识别以及专家系统等，这导致应用人工智能的范围正不断扩大。从日常生活的角度来看，能够对言语进行识别并做出相应反应的有小米研发出的小爱同学智能音箱等。另外，人工智能涉及到较多的技术以及科学，例如机器学习或是计算机视觉等，但是，总的来说，人工智能的主要目的就是胜任一些需要人类智能才能完成的复杂工作。在信息技术不断发展的背景下，从目前来看，教育事业与信息技术正进行高效的整合，实现了学习资源、教育资源的共享，也出现了许多教育平台，突破了时间和地理的限制。但是，线上课程往往是单向教学和单向学习。以学生与教师为例，虽然通过私信的方式能够使学生和教师进行交流，但是教师未必是时时在线的，当教师看到消息时学生可能已经下线了，这导致双方无法进行有效的交流。但是，通过将人工智能应用于教育事业中，能够使学习系统对学生的学习水平进行自动识别，并针对学习者提出的具体问题提供解决方案或者意见。而且，人工智能是一种技术科学，只要有电力和无线网络就可以实现二十四小时在线，使学习者能够随时随地提出问题并得到有效解决。另外，人工智能与学习者之间是一对一教学，学习者通过对其输入自身的知识水平从而得到系统的学习方案，且还会自动匹配符合学习者的教学内容和方法，针对学习者养成的学习习惯进行教学。同时，人工智能还能够为学习者提供丰富的学习资源，这主要是人工智能包含了广泛的先进技术，其中就有互联网技术，通过快速搜索学习者需要的学习资源，使学习者一个人也能够开展高效率的学习作业，促进学生个性化发展。
1.2交互式学习概述。交互式学习主要指的是通过结合交际合作和电子设备的新型教学方式[2]。随着科学技术的不断发展，电子科技和多媒体技术水平得到了极大的提升，二者的有效整合催生了交互式学习这一教学方式。在人们生活水平不断提升的背景下，对高等教育的需求也逐渐扩大，越来越多的学生进入高等教育的课堂，学生对学习的需要也在日益增加。交互式学习使教师不再是知识唯一的传授者，而是与学生共同讨论知识的引导者。但是，站在不同的角度交互式学习具有不同的定义，对于人工智能下的移动交互式学习，主要是利用网络技术、人工智能以及多媒体等技术由学习者主动进行的一种双向交流式学习方式。人工智能通过将海量信息进行整合，在运用大数据技术对其进行分析，提取有用的信息反馈给移动设备，使得学生能够通过移动设备与人工智能进行对话，探讨问题以及搜集学习资源。
2分析人工智能下移动交互式学习系统的优势
人工智能下的移动交互式学习系统能够使学生在互联网环境的作用下，真正做到不受时间、地点的局限，使学生能够秉持开放的心态和探索的精神进行学习，从而有效落实我国实行的素质教育。
2.1将被动学习转变为主动学习，实现学生的主体地位。学生通过使用人工智能为基础的移动交互式学习系统，能够完成颠覆以往的传统教学模式，实现学生的主体地位，提升其学习的主观能动性。具体而言，人工智能作为一门先进的技术科学，对学生而言，本身就具有较强的吸引力。通过在构建交互式学习系统时将人工智能作为基础，能够使教学活动和学习活动转换成以学生作为核心，并借助强大的互联网技术搜集大量的学习资源，共同开展学习、探究和反思，从而使学生进行知识内化，增强其学习的主动性。除此之外，无论是哪个阶段的学生，均存在羞于向教师请教的现象，学习过程中遇到的问题，往往因为没有及时询问教师而越积越多，导致无法建设系统的知识体系。而且，由于教师较忙，班级学生较多，教师无法解决学生的全部问题，这对学生学习的积极性造成了一定的影响。但是，通过应用以人工智能为基础的移动交互式学习系统，使学生以放松的心态提出学习问题，满足学生的学习需求和心理需求，从而提升学习的学习效率。另外，人工智能下移动交互式学习系统还能够及时调整学生的学习方案和学习内容，培养学生养成良好的学习习惯，使学生能够更加专注于学习，还能够为学生提供大量的学习资源，进而极大地激发了学生对学习的积极性，提升了学生学习的自主性，充分发挥了学生的主体地位。
2.2进一步突破时间和空间的限制。随着科学技术的不断发展，各种各样教育平台的出现使学生能够随时随地开展学习作业，打破了空间、时间以及地理位置对学习和教学活动的限制。但是，如上所述，由于教师与学生之间无法做到生活作息相同，难免会出现漏掉信息或是回复时间长等问题，导致学生无法及时得到回答，影响学生学习作业的顺利开展。但是，人工智能下移动交互式学习系统能够使学生真正意义上的实现随时随地开展学习作业，通过人工智能对智能行为的模仿，能够使学生立刻得到回复以及解决问题的建议，避免了等待时间，提升了学习效率。而且，该系统是以移动设备为载体的，在当前时代背景下，手机等移动设备普遍应用，这意味着，该系统能够得到快速普及，与人们顺利完成交互式学习。
3研究人工智能背景下构建移动交互式学习系统的途径
3.1总体设计。人工智能下移动交互式学习系统主要是以学生以及学习为中心，学生是该系统主要的使用人员，所以，在构建该系统时，要设计以下系统：第一，学习的子系统。该系统是在人工智能的基础上结合交互式学习环境对学习环境进行虚拟，实现该系统突破时间和空间的限制，使学生能够自主进行学习，开展个性化教育。第二，疑难解答的子系统。该系统主要应用的就是人工智能这一技术科学，通过应用该技术对智能行为进行研究和模拟，并将各个阶段的学习资源进行有效整合，为实现人工智能与学生之间的有效交流奠定基础。同时，还应加入语言识别以及图像识别等体系，使学生能够与该系统进行交流，并使该系统能够针对学生上传的图像进行有效识别，进而提供给学生有效的学习方案和问题解决方案。第三，考试子系统。为能够给学生提供合适的学习方案以及学习水平检测机会，在该系统中应设计考试子系统。该系统是基于移动设备的在线考试，系统能够通过结合学生的学习内容以及学习目的生成相应的考试题目，使学生能够准确把握自身的学习水平，进而明确学习方向。不仅如此，该系统还能够对最终的考试结果进行分析，指出较为薄弱的知识面，使学生能够及时调整学习方案，开展高质量的学习工作。第四，自测练习子系统。人工智能下移动交互式学习系统包含着大量的学习资源，为使学生能够系统的学习，往往需要对学习内容按照难度、科目、形式等标准进行分类。而自测练习子系统的主要作用就是向学生提供及时检查学习效果，当学生学完某一章节的知识内容时，就可以通过语音或触屏等方式唤出自测练习模块，进而及时开展测试工作，掌握自身对该章节知识内容的理解度，明确学习效果较差的知识内容，从而有针对性的开展学习工作。人工智能交互式自测练习系统如图1所示。
3.2主要应用的人工智能技术。第一，智能。人工智能中最为关键的因素就是与学习对象相结合的部分，该部分就是智能，其特征是自治性、针对性、反应性等。对于移动交互式学习系统而言，通过应用智能，能够有效解决学习者的学习问题，而且，在该系统中，能够应用多技术，从而解决更加复杂的问题。第二，专家系统。该系统汇集了大量的专家知识，避免学生在实际使用中出现错误。在移动交互式学习系统中，专家系统主要由三部分组成，分别是知识库、推理机以及用户接口。通过加入该系统，能够使该系统将与学习者匹配的专业知识进行推送，使学习者能够实现与专业知识的对接。第三，知识表示。它是人工智能的关键内容之一，其他的关键内容分别是知识推理和知识应用。通过对其表示方法进行设计，能够更好的解决学习者提出的问题。主要的表示方法有：问题归约法、语义网络法以及谓词逻辑法等。第四，自然语言处理。通过设计自然语言处理，能够使人与系统之间使用自然语言进行有效的交流，实现人机之间自然语言通信。
3.3数据库设计。人工智能下的移动交互式学习系统的数据库主要借用的是E-R模型，通过对该模型进行设计，从而实现信息数据的转换，使系统能够理解客观世界的信息数据。在该模型中主要包括：用户、资源、课程、试卷、作品、评论，通过健全的数据库，能够使人工智能贯穿于整个移动交互式学习系统，给学习者提供良好的学习体验。E-R模型如图2所示。
4结论
关键词：人工智能；电子信息；新工科
近年来，人工智能被提升到国家发展战略高度。2018年4月，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》，要求高等学校探索“人工智能＋X”的复合专业人才培养模式，提出高等学校需要主动结合社会需求，根据人工智能理论和技术所具有的普适性、渗透性和迁移性的特点，重视人工智能与相关学科专业的交叉融合，积极开展新工科建设。新工科是在传统工科学校工程教育培养模式和办学理念基础上提出的新方向，新工科建设要以未来新兴产业、新经济为背景，立足于“工科”和“新”两个方面，以培养具备国际竞争力、创新与实践力强的高素质复合型人才为目标，将人工智能、机器人、智能制造、大数据、云计算等新兴技术用于传统工科专业的升级改造，实现传统工科专业的改革［1］。电子信息产业是一项高科技朝阳产业，电子信息工程专业以培养具备电子技术、信息传输与处理技术及计算机应用技术知识，能从事电子信息产品软硬件及计算机信息系统设计，研发的复合专业人才为目标，随着信息技术和人工智能技术的发展，电子信息工程的应用愈加广泛，具备熟练软硬件相关知识的电子信息工程专业人才供不应求，因此电子信息工程专业成为新工科建设的重点发展对象。人工智能与电子信息学科存在很多相似之处，人工智能的本质是智能信息处理的方法，作为应用型本科院校，如何将人工智能与电子信息工程专业建设相融合，进行复合型、应用型的新工科社会紧缺人才培养，是一个需要重视的问题。本文通过分析电子信息工程专业的发展现状，结合多年的电子信息工程专业授课经验，来研究如何实现人工智能相关实践、理论课程与传统的电子信息工程专业培养方案有机结合从而形成一种新的人才培养模式，对于电子信息类新工科人才培养质量的提高有十分重要的意义。
1人工智能背景下当前电子信息类
新工科人才培养模式存在的主要问题
1）电子信息类人才评价机制需要进一步完善和优化，教学理念需要进一步转变。目前，依然存在部分师生将会解答习题，能通过考试作为学生学会一门课的标准，对实践教学不够重视的教学理念依然存在［2］。教学理念与电子信息类人才评价机制紧密联系，传统的工程教育对学生的基础知识、学习能力、知识的系统性等较为注重，然而新工科背景下，不仅注重学生的学习能力和基础理论知识，而且对学生的综合素质、动手实践能力、创新能力等更为强调，如果以传统人才评价机制来衡量一个学生是否学会此类课程，很难达到锻炼学生动手实践能力的目的。因此，当前电子信息类人才评价机制需要进一步完善和优化，教学理念需要进一步转变。
2）专业课程体系需要更新与调整，师资力量需要进一步加强。当前，电子信息工程专业的主干课程是以两电两信号（信号与系统、数字信号处理、数字电子技术、模拟电子技术）为核心，课程讲授的内容对智能制造、智能检测技术、互联网＋等新兴领域所需要的电子信息基础知识引入甚少，课程体系的交叉性和前沿性不够，导致当前电子信息类专业培养的学生的思维依然停留在传统电子信息领域，走进职场后需要较长的时间去适应新技术和新装备［3］。人工智能是一门综合了信息论、控制论、计算机科学、语言学等多门学科的综合性学科［4］，人工智能的本质是智能信息处理方法，和电子信息技术学科存在着许多重合点。随着人工智能的广泛应用，电子信息技术不再仅限于电路、电场等传统领域，而是朝着云计算、智能信息技术、大数据等新兴方向发展，如何将人工智能与电子信息工程专业培养方案有机结合，需要在学习如信号与系统、C／C＋＋程序设计、数字信号处理、模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术等传统课程的基础上，加强在机器学习、模式识别、自然语音处理等人工智能基础课程的建设，使学生了解智能信息处理的前沿技术，扎实学生的数学物理基础，这对教师的教学水平和学生的学习能力提出了更高要求。
3）实践教学与人工智能发展脱节，实验室硬件设备建设相对滞后，人工智能校内外实践基地缺乏。人工智能新应用、新技术不断涌现，电子信息技术发展非常迅速，但是由于受到多种因素的影响和制约，目前对实践教学内容进行更新的速度较慢，实践教学内容与当前的技术发展和实际应用仍存在较大差距。目前实验仪器设备缺乏，实验设施的更新换代滞后，部分机房的计算机配置较低、故障率较高，对运算量较大的以人工智能为导向的课程实验无法开展。多数高校校内外实践基地中，与人工智能相关领域的实习单位不多，尚不能满足以新工科和人工智能为导向的应用型电子信息工程特色专业建设生产实习的需要。如何把电子信息工程专业中的电子技术、信号传输与处理等技术与人工智能相关技术进行融合并在智能家居、人脸识别等热门领域进行应用，提高学生的动手能力并培养学生的不同兴趣爱好，是一个亟需解决的问题。
2人工智能背景下电子信息类新工科人才培养实践教学体系改革研究
为了更好地提高电子信息工程专业学生的培养质量，将人工智能新概念融入到电子信息工程专业建设中，进行复合型、应用型的社会紧缺人才培养，鉴于电子信息工程专业教学的现状，结合多年电子信息工程授课经验，对人工智能背景下电子信息类新工科人才培养实践教学体系改革提几点建议，具体如下：
1）深化课程体系改革。以培养学习能力和实践能力强的电子信息人才为目标，针对电子信息工程专业的特点，需要对传统的重理论讲解的教学方式进行改变，本着学以致用的原则，适当压缩理论课时，增加实践课程课时，制定更加科学的专业实践教学体系；在讲解理论知识的基础上，着重讲解电子信息工程与现实相关联的应用。人工智能技术的应用往往会基于电子信息技术所采集和解析得到的数据和信息，增加包含信息的获取、传输、存储、处理及展示这一全过程的综合性课程，将人工智能和电子信息技术加以融合，对信息处理过程中需要准确分类、聚类、预测的信息进行处理，并且更深刻地剖析其所蕴含的价值，进一步提高信息的采集、解析以及处理等方面的效率，努力培养学生分析解决实际问题能力和操作动手能力，提升学生综合解决实际问题的能力。在现有电子信息工程专业的专业方向和课程体系的基础上，逐步建设以人工智能为导向的应用型电子信息工程特色专业，开展机器学习、深度学习、模式识别、自然语音处理等人工智能基础课程，为学生实践能力的培养奠定基础。在未来的专业发展规划中，逐渐形成电子信息工程与人工智能相结合的不同专业方向，例如：人脸识别，语音交互，物联网、智能家居、机器人，智能驾驶，无人机等。
2）着力提高教师的教学和科研水平。教师队伍工程技术经验普遍有所不足，不仅应注重提高电子信息工程专业教师的教学及科研水平，而且应该注重提高教师团队的实践能力，丰富教师团队的实践经验。鼓励教师积极与企业、科研院所展开全方位合作，例如：与企业开展产学研合作，进入企业博士后科研工作站进行博士后研究等，提高教师实践能力。鼓励教师积极参与电子信息、人工智能行业培训和进修，丰富自身实践经验，使其能在教学中，更好地把人工智能新技术和电子信息工程专业相融合，并对学生进行相关的各种竞赛指导。通过海内外教师招聘和内部强化培养（教师“双师化”、“国际化”、“博士化”）等措施，进一步加强师资团队的建设。
3）增加以人工智能为导向的实践教学内容。以大力培养学生实践能力为目的，加强基础性实验，优化实践教学内容，拓展综合性实验，并考虑企业的实际用人需求，有针对性地开展实践教学。新建一些与人工智能技术相关实验室，如人体特征识别实验室、机器人实验室、智能传感器实验室等，增加人脸识别、语音交互、物联网、智能家居、机器人，智能驾驶、无人机等人工智能相关的实践教学环节，最终使学生学有所用，达到以人工智能为导向的应用型电子信息工程专业人才培养目标。高校定期邀请来自于知名企业具有丰富经验的人工智能领域专家来学校进行讲坛，使学生能了解人工智能与电子信息技术相结合的实际应用场景并及时了解智能信息处理的前沿技术，激发学生学习兴趣，提高学生知识学习的积极性。
4）鼓励学生参加各种人工智能竞赛和活动。鼓励学生积极报名参加各种与人工智能和电子信息技术相关的竞赛，通过竞赛实现自身实践能力和竞争力的不断提高并实现自我的学习成长。经调研发现，目前，大多数本科高校均高度重视学生参加竞赛类的实践活动，从大二开始，电子信息工程专业的学生会积极报名参加如全国大学生电子设计竞赛、全国大学生机器人竞赛、全国大学生智能车比赛等各种竞赛，并已取得较好的成绩。鼓励学生参加各种人工智能竞赛，比如中国高校计算机大赛－人工智能创意赛、AIChallenger－全球AI挑战赛、Kaggle数据科学竞赛等，通过参加人工智能相关竞赛使参赛学生进行人工智能相关的理论、实践技术学习，并实现自身实践能力的提升。学校设立创新创业保障经费，定期组织举办“新工科＋人工智能”方面的活动，提高学生的实践能力和创新能力［5］。
5）加强与企业的合作，加大校外实习基地建设。电子信息工程专业在进行校内实验室建设的同时，应积极与电子信息、人工智能相关企业开展产学研合作，加强实习基地建设，不断提升学生的工程素养，实施产学融合工程教育［6］，实行学校与企业“双导师制”，对学生实习进行指导，提高学生实践动手能力，提高生产实习效果。进一步加强与企业的合作，对企业的人才需求进行及时了解，然后据此有针对性地进行电子信息类人才培养。
3结语
关键词：嵌入式人工智能；线上线下混合式；项目结果导向；赛教融合；全周期；新工科
0引言
自2016年我国正式加入“华盛顿工程认证协议”后，新工科建设成为应对全球新一轮科技和产业革命的又一重大战略选择。历经“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等一系列探索实践，我国的新工科建设向纵深发展。2018年4月，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》，要求推进新工科建设，重视人工智能与计算机、物联网、生物学、心理学、社会学等学科专业教育的交叉融合，形成“人工智能+X”复合专业培养新模式[1]。《人工智能产业人才发展报告（2019-2020）》中指出，目前人工智能产业人才供需结构不平衡，整体需求缺口较大，人才供给在当前面临的岗位类型和技术方向上与企业需求之间存在显著错位的严重现象；人才供需质量不平衡，企业对创新型、应用型、复合型人才的需求更加突出[2]。嵌入式人工智能（EmbeddedArtificialIntelligence,EAI）是以微控制器MCU或应用处理器MPU为核心，具备基本学习或者推理算法，融合传感器采样、滤波处理、边缘计算、通信及执行机构等功能于一体的嵌入式计算机系统。目前它的发展还处于初始阶段，其发展应用正与物联网技术有机融合，势必会引起先进制造业的深刻变革[3-5]。
1现状及存在问题
1.1现状分析
为了抢占科技发展的制高点，各个学校都将人工智能作为优先发展的方向，比如清华大学于2018年成立人工智能研究中心，北京大学于2019年成立人工智能研究院，中国科学院大学于2019年成立人工智能学院，北京科技大学于2019年成立人工智能研究院，北京石油化工学院于2020年7月成立人工智能研究院。通过人工智能与相关学科的交叉融合，带动智能制造、智能医疗、智能环保、智能安全、智能材料、智能商务、智慧管理等学科领域的升级换代[6]。目前人工智能的人才培养重理论、轻实践，注重于机器学习算法理论、通用人工智能、高性能计算机模型训练等方面；而在嵌入式人工智能人才培养方面，由于难度大、复杂交叉性强，缺乏完整系统的教学知识体系，未能有效地展开教学，从而无法满足当前对人工智能人才的需求。以本校为例，在2018年修订了新的培养方案，计算机科学与技术、软件工程、数据科学与大数据技术、物联网工程、电子信息工程等相关专业均以选修拓展课或者方向课的形式开设了人工智能类的相关课程。这些课程目前只停留在理论和简单的数据训练层面，无法形成教学体系，更谈不上实践体系的建设。随着近些年人工智能技术和MOOC课程的迅速发展，利用线上线下课内课外混合式的教学资源以及丰富的人工智能实践平台，能够使得大规模的数据训练和模型获取变得简便。然而，对于模型的终端部署（嵌入式人工智能）未形成统一的教学体系，仍然是各个高校普遍存在的共性问题。
1.2存在问题
（1）资源未有效整合目前，嵌入式人工智能相关知识仍分散在各个专业、各个方向，线上线下的资源鱼龙混杂，关键性的核心技术未有效地公开，需要进行大量的探索，导致学生学习效率极差、无法整合海量的知识，不能利用相关的技术真正解决现实的工程实际问题。（2）课程相关实验陈旧无论是机器学习还是深度学习等相关课程，实现具体的算法时，仍然是以传统的实验为主，数据集经典、案例成熟，已无法适应当今快速发展的应用场景。由于获取真实的数据较困难，导致课程授课难度变大。（3）软硬件配置无法有效统一大规模的数据训练需要高配置的服务器资源（高性能的CPU、GPU等），并且模型的轻量化裁剪没有统一的流程和方法，嵌入式端的处理能力更是参差不齐，无法有效地统一，学生无法抓住学习训练主线，导致学习时心有余而力不足。
2实践教学研究基础
2.1实践教学理念
线上线下和课内课外的混合式教学，可以有效解决教学实践中学时不足的问题。利用现有的线上资源，选择适合学生特点的相关资源进行整合，并开发特色实践案例。建立起“基本理论-算法分析-数据采集-模型训练-轻量化裁剪-模型部署-应用测试”的全周期项目资源链条。以结果为导向（OBE）的项目制教学，在国内外知名高校早已开始广泛实施[7-10]。这一教学理念特别适用于人工智能实践教学，具体流程如图1所示。
2.2实践教学平台
（1）数据获取平台在真实项目的基础上，依托物联网的感知平台，获取大量的真实数据，并对数据做初步的加工处理，初步确定数据的相关特征。（2）模型训练依托开源的深度学习平台（比如百度飞桨AIStudio、阿里天池），进行模型的初步训练，再利用现有的本地算力服务器资源进行模型的再训练，利用训练集进行多次测试调参。（3）模型裁剪及嵌入式终端部署将训练的模型进行蒸馏、剪枝等操作，根据不同的嵌入式终端，找到符合真实场景的最优化模型，进行反复的测试。
3实践教学研究内容
基于新工科的培养目标，结合工程认证的相关理念，建立人工智能理论与实践相结合的教学体系，不断完善产学合作的实践教学方法及课程评价方案，研究内容主要从课程知识模块构建、教学方法、评价方案、实施计划等四个方面展开。
3.1课程知识模块
目前我校的培养方案执行的是“平台课+核心课+方向课+拓展课”的模式，受学时限制，部分核心课程或者方向课程开设在拓展模块，并且执行过程中均是根据专业指定相关拓展课程，失去了制定拓展课的意义。鉴于人工智能在计算机专业中共有的意义，在拓展课程中构建完整的课程群体系具有一定的参考价值。嵌入式人工智能课程群知识模块包括四大部分：数学基础模块、基础算法模块、核心技术模块和创新应用模块，具体见表1所列。表1中所列的相关知识模块，实际上在各专业人才培养方案中均有所涉及，但是未成体系。例如数学基础部分的矩阵和概率相关知识在基础数学中均会涉及到，针对人工智能领域常见的数学方法的概括和再现，完全可以放在线上由学生自主学习并完成相关测试，但并不是否定基础数学的重要性。各个专业均可以按照自身的培养目标，合理地选择相应的模块。
3.2教学方法
鉴于表1中所列的课程要远远超过现有的学时安排，可以逐步建立起网络教学资源，供学生自学和选学，辅助教师串讲答疑即可。这种线上+线下的混合式教学模式，更加符合学生实际选课的个性化需求，也能解决线下学时紧张的问题。而对纯实践类课程，教学方式以培养学生能力为导向，面向工程实际、项目导向，提高学生创新和动手实践能力，实现技能的培养。鼓励学生参加各种学科类开放型的竞赛，以赛促学，比赛的过程及成绩可以作为考核评价的一部分。
3.3评价方案
评价考核体系也是课程群实施的重要一环，这里会重点研究线上教学、线上+线下的混合式教学、纯线下教学等不同模式的考核方式。按照工程教育的评价标准，课程体系的评价方法主要从12个方面进行：①工程知识；②问题分析；③设计/开发解决方案；④复杂工程问题研究；⑤使用现代工具；⑥工程与社会影响评价；⑦环境和可持续发展理解评估；⑧职业规范；⑨个人和团队角色承担；⑩沟通；⑪项目管理；⑫终身学习。在评价方式方面，重点研究项目+团队+竞赛等全方位的考核，不再以单一的考核方式为主。
3.4实施方案
（1）线上资源建设按照知识模块内容，分批次建设相关的网络资源，并且可以发掘学生“传帮带”的作用，鼓励学生开发网络资源，开展小组式学习，不断优化相关资源，并逐步开发测试题集，对线上资源的学习有相应反馈。（2）开发实际应用案例以项目制为依托，结合教师和竞赛中的实际应用项目，打通从理论到应用的通道。比如在《机器学习与人工智能》课程中以机器学习和深度学习为依据，着重培养学生自主搭建深度学习框架的能力，贯穿简单的人工智能案例，达到人工智能与现实场景的高度融合。依托实习实践基地，开设相关知识的训练营，引进企业工程师，促进真实案例在企业落地，引导学生提前进入工程项目的实际训练，不断提高项目实操能力。（3）以赛促教，赛教融合以中国软件杯大赛、全国大学生人工智能大赛、全国大学生物联网设计大赛和挑战杯、国际互联网+创新创业大赛为依托，将参赛过程的实际表现融入课程的平时成绩，最终比赛结果可直接作为考核结果，学生在比赛过程中积累相关知识和经验，反向促进教学，真正实现赛教融合。
4结语
关键词：信息技术；人工智能教育；融合；教育理念；核心素养
随着社会的发展，科技创新已然迎来快速发展期，人工智能逐步走进人们的视野，教育也不例外。中学阶段正是学生接受新知识的黄金时期，如何将人工智能“高端化”融入初中信息技术教学，为学生提供更为先进、优质的教学模式，让学生能够接触到现代化教育，促使学生接轨现代化社会，成为信息技术教师值得深入探讨的问题。信息化的快速发展，对信息化人才培养提出更高的要求。教师要不断进行教学方法的创新和优化，以提高教学效率和教学质量，提升学生信息技术综合素养，培养合格的信息技术人才。人工智能教育广受关注，是未来教育发展的一个重要趋势，因此，人工智能教育与信息技术教学紧密融合十分必要。本文探讨人工智能教育在信息技术课程中的融合，共分为四个部分：人工智能教育在信息技术教学中应用的现状及反思，人工智能教育存在的问题，人工智能教育课程内容设计，人工智能教育在信息技术教学中的融合实践。
一、人工智能教育在信息技术教学中的应用现状与反思
1.人工智能教育在信息技术教学中应用的现状
在信息技术课程教学开展的过程中，应用的人工智能教育方法包括引进的STEAM和创客课程等。在应用过程中，教师可结合信息技术课堂教学对其进行优化，以满足学生的学习需求。然而，在当下的信息技术课程教学中，教师虽然发现应用人工智能教育方法能够提高课堂教学效率，但在教学过程中容易产生两极分化现象。由于在教学中存在这一问题，学生参与的积极性不高，会对课程的学习产生不良影响。在课堂教学过程中，部分教师往往过于重视对教学方法的创新和优化，而忽视学生的主体地位，导致学生自主学习意识不强，缺乏学习的积极性，影响学生对知识的学习和掌握。在信息技术课程教学中，教师应用人工智能教育方法进行教学经常遇到各种问题，制约了教学工作的开展。
2.人工智能教育在信息技术教学中应用的反思
在信息技术课堂教学过程中，教师应用人工智能的教育方法开展教学，与传统教学相比有很大的不同。部分教师在应用这一教育方法进行教学的过程中，往往不重视学生基础知识的学习，导致学生在参与课堂学习的过程中不能夯实知识基础。部分教师在课堂教学中占据课堂主体地位，导致学生难以发挥主观能动性。在应用人工智能教育方法开展教学的过程中，教师只有对其进行优化与完善，才能满足信息技术课程教学需要。因此，在将人工智能教育融入信息技术教学的过程中，教师要注重创新和优化，让课堂教学形式更加新颖，让课堂教学内容更加丰富，让学生有更多的获得感。
二、人工智能教育存在的问题
1.重技能轻思维
部分教师在将人工智能教育融合于信息技术教学过程中，过于重视技能的训练与提升，而忽视思维的培养，导致学生在实际操作的过程中思维能力不足，难以支撑实践操作。人工智能教育偏重于学生技能训练，势必在课堂教学过程中对学生的训练要求更高，这容易挫伤学生学习的积极性，导致学生学习热情不高，不利于教学工作的有效开展。为此，教师需要转变教学观念，将培养学生思维作为教学重点，以满足学生学习与发展需要。
2.缺乏内容体系
在信息技术课程教学工作开展过程中，部分教师虽然能够运用人工智能教育方法进行课堂教学，但往往忽视构建课堂教学内容体系，导致在课堂教学的过程中缺乏相关课程体系做支撑，影响整体教学工作的开展。人工智能教育方法的应用，虽然能满足教学工作的创新需要，但在教学工作开展的过程中，由于相关课程内容体系缺乏，教师只能将传统的课程内容体系作为人工智能教育方法开展的基础。在这种情况下，两者会出现不兼容的问题，从而导致教学效率和教学质量低下，难以满足学生学习与发展的需要。因此，教师应该明确教学内容体系构建的重要意义，对这一教学内容体系进行完善，增强其与人工智能教育的兼容性，使之真正成为开展人工智能教育的基础。教师还要将人工智能的教育方法与信息技术课程教学实际情况进行紧密结合，保证内容体系建立的合理性，以满足信息技术教学的需要。
三、人工智能教育课程内容设计
1.基于认知发展
在应用人工智能教育方法开展课堂教学的过程中，教师应明确这一教学方法应用的重要意义，基于学生的认知发展对课程内容进行设计，以满足学生的学习需求，促进教学的高效开展。在进行课堂教学的过程中，教师应该充分分析学生的实际情况，对这一教学方法进行优化和完善，以满足学生的学习需求。在教学过程中，教师应该重视对学生的理解能力、认知能力、应用能力以及实践、创新能力进行全面分析研究，以提高教学的针对性、目的性，提升学生信息技术综合素养，为学生的知识学习与能力培养提升奠定基础，促进信息技术课程教学的高效开展。
2.基于内容设计
人工智能教育应用于信息技术教学，教师还需要多关注内容方面的设计，使两者有机融合，这样才能让人工智能教育发挥重要作用。在教学中，教师要根据学生的实际学习情况以及信息技术课程教学内容将人工智能教育融合其中。要选择适合的切入点，让学生逐渐建立起对人工智能教育的全面认识，并对这部分内容产生兴趣，愿意主动去学。教师只有做好内容设计，才能让信息技术教学变得更灵活，更有趣，充分彰显人工智能教育的价值。此外，教师应多为学生创造体验人工智能的机会，让学生在动手实践的过程中对人工智能有更深入的了解和认知。这样，才能调动学生学习的积极性和主动性，让他们在信息技术课程的学习中更积极，更主动，不断提高学习效率和学习质量。人工智能教育在信息技术教学中的融合，促进了信息技术教学的发展，为信息技术教学注入了生机与活力。
四、人工智能教育在信息技术教学中的融合实践
1.在课堂教学中渗透人工智能教育理念，引导学生认识人工智能
在课堂教学中，教师要积极渗透人工智能教育理念，引导学生认识人工智能，增强学生学习的自觉性。教师还要结合学生的学习实际，对教学方法进行优化和创新，以满足教学需要，促进信息技术教学的高效开展。当今时代，人工智能已经应用到生活的方方面面，正在被人们所熟悉和认知，所关注和喜爱。初中信息技术课程教学融合人工智能教育十分必要，能发展学生信息技术素养，让学生紧跟时代步伐。因此，教师在课堂教学中要全方位地渗透人工智能教育理念，让学生能初步认识人工智能，能够对人工智能产生兴趣，想要去了解何为智能，如何让一个物品变得智能化。基于此，信息技术课堂的设置必须灵活，因为只靠语言讲解，可能很难吸引学生的注意力。为此，教师可设置不同的课堂情境，将人工智能教育融合其中，让学生身处这样的情境中，增加亲身体验，进而能更主动地探索人工智能的价值。比如，在教学中，教师可设定一个场景，为学生提供一个具体的物品，如“小熊”，让学生思考如何赋予其AI功能。还可以给小熊设定一个身份，如“吉祥物”，让学生依据实际需要，思考可以给它赋予怎样的AI功能。比如，小熊可以有识别功能，各种花花草草，只要它一识别，就能明确花草的名称、习性等。在思考探索过程中，学生会对人工智能有更全面的认知。
2.在课堂教学中多启发学生思考，帮助学生树立信息鉴别意识
以人工智能为代表的新一代信息技术快速发展，将会对传统的教育，尤其是对信息技术教学产生重要影响，人工智能的应用范围也会越来越广。在学习过程中，学生只有学会非常多的专业术语，懂得人工智能的应用方法，才能对人工智能技术有更为深入的了解。在学习过程中，学生难免会遇到许多晦涩的专业术语，使他们的学习受到一定的阻碍。因此，在教学过程中，教师需要启发学生思考，帮助学生树立信息鉴别意识。第一，在教学中，教师要弱化一些晦涩的理论知识，将学生的个人体验作为切入点，多让学生近距离地接触人工智能，亲身体验人工智能，加深他们对人工智能的认知，而不是只给学生呈现很多编程术语或程序设计。第二，需要关注学生对程序代码的理解，只有做好这方面的工作，学生才能更好地理解人工智能。比如，在教学中，教师可以给学生提供一段语法正确，但顺序有错的程序，让学生阅读、判断、修改。通过这样的练习，学生对程序代码会有更全面的认知。第三，要让学生有鉴别和验证信息的能力。比如，一个程序的编写，需要关注每一个环节的信息，一旦某一个环节的信息有误，最终的效果就难以保证。因此，在课堂教学中，教师可以让学生填写程序中的一些关键语句或修改部分参数，对他们进行锻炼，让他们可以更好地鉴别与验证程序语言、信息。在这一过程中，学生已经转变为创造者，他们会获得人工智能程序设计的成功体验，对这部分知识会有更深刻的理解以及更浓厚的学习兴趣。
五、结语
关键词：人工智能技术；汽车专业；教学应用
0引言
人工智能技术主要是指以人类智能相关理论的研究为依据，进行相关理论的模拟、延伸和扩张的一种技术，人工智能也称机器智能。人工智能技术是计算机科学的一个重要分支，它跨越了计算机科学、语言学、心理学、感知学等学科，从而形成一个综合性学科。当前借助人工智能技术主要是为了让计算机具备人类的智能，拥有自主计算学习和思考的能力。同时能够柔性地、智能的完成一些危险、复杂的任务。在汽车专业中，专业内容涉及到视觉、自然语言处理、语音处理以及智能机器人等相关研究领域，因此导入人工智能技术具有必要性。
1人工智能技术在汽车专业教学中的应用意义
1.1人工智能技术有助于实现汽车专业理实一体化教学
汽车专业是一门综合性学科，需要展开实践教学活动。针对于当前职业教育活动中汽车专业教学理论和实践教学环节相互隔离的情况，要求能够导入理实一体化教学模式，为学生提供更加丰富的实践实训操作平台，在实训中总结理论知识，应用理论知识。而导入人工智能技术，正好能够为学生创设信息化的理实一体化教学系统平台，给学生提供实践和理论相结合的教学内容。例如，在“四冲程发动机工作原理”这一知识点教学中，教师利用人工智能系统平台，导入发动机模型，展开工作原理概述。同时为每一个学生配备教育机器人，由教育机器人指导学生展开发动机运行原理的精细化的实践练习活动。
1.2人工智能技术有利于帮助汽车专业学生展开自主学习
汽车专业教学面临着理论知识复杂、实践活动操作难度大等问题。在传统的教学活动中，学生缺少学习兴趣，对于汽车专业教学中的疑难问题的探索性不高。导入智能导师技术，可以基于学生的汽车专业知识的学习基础，学生的学习兴趣等的智能化分析，由此制定起符合学生个性化发展的教学计划和教学策略。如，对于实践操作能力较强，但是理论知识学习动力不强的学生，导入智能导师技术，由智能导师将理论知识逐一分解到实践实训活动中，让学生在汽车发动机的维修养护中，把握住发动机的工作原理，各个零部件的性能作用。可以说在人工智能技术支持下，汽车专业教学中树立起了以学生为主体的教学活动，展开高质量的学习活动。
1.3人工智能技术有利于培养汽车专业学生的创新意识
在教育市场化发展背景下，汽车专业学生要求能够拥有创新探索性意识和能力。传统的教学模式支持下，汽车专业学生难以形成自主性，在教学中仅仅是僵化的跟着课堂内容走，无法导入自己的自主意识，展开理论深究和实践探索。而当前导入人工智能技术，则有助于为学生创设良好的学习情境，从而支持学生汽车专业学生教学活的精神，使学生养成自主探究的习惯。人工智能技术有助于打造个性化的教学体系，让学生展开对汽车的各种零部件的工作原理的学习，由此不断地挖掘出更加精进的理论知识，展开对汽车各个零部件理论的统筹应用。在一对一的教学中更有助于激发学生的学习兴趣，挖掘学生的创新潜力。
2人工智能技术在汽车专业教学中的应用分析
2.1智能导师系统在汽车专业教学中的应用
智能导师系统是人工智能技术下所形成的一种智能化信息化的教学资源。通过领域模型、导师模型和学习者模式，搭建起一个计算机教学平台。领域模式中完成对汽车专业各种基础知识体系的构建，利用层次结构、语义网络等规则来重新塑造纸质版的汽车专业教材内容。如，在汽车专业教学中，有汽车故障维修课程、汽车零部件的生产制造课程。这些专业课程内容都是息息相关的，但是在传统的教学活动中，容易将这几个课程独立开教学。在智能导师系统中，其能够对汽车专业的所有知识体系进行重新的塑造规划。然后根据导师模型展开对学习者的学习水平的测评分析，从而制定出适合学习者的学习活动和教学策略。而学习者模型则是对于学生认知风格、能力水平的情况收集和处理的模块。可以说，基于人工智能技术下所搭建的智能导师系统，实现了对汽车专业教学活动的信息化发展。
2.2自动化测评系统在汽车专业教学中的应用
如果说智能导师系统是人工智能技术在课堂教学中的应用探索，那么在汽车专业教学中，还需要导入教学评价考核体系，如此才能够确保学生所展开的汽车专业学习的高效性和高质量。在传统的教学评价体系中，一般是采用单一化的人工评价体系，其可能存在评价主观性等问题。而在人工智能技术支持下，能够搭建起自动化测评系统，这是一种高效、客观的测评系统，能够提供学生学习情况的实时反馈和监督，并且形成各种形式的测评数据结果，极大地减轻教师的教学负担，为教学计划制定提供真实可靠的支持。当前自动化测评技术在汽车专业教学中的应用是基于ICT技能所实现的，ICT技能下搭建起信息模型获取的平台，展开知识推理和综合评价，动态跟踪学生在智能导师系统中的各种学习轨迹，并且对于学生的学习状态展开评价反馈。如，汽车专业学生会根据自己职业规划和兴趣，对汽车装配、汽车机电维修和汽车涂装等模块选择其中一个作为学习的重点，此时自动测评系统就可以跟踪该位学生的学习状态制定相应的教学策略和教学计划，然后展开课前预习测评、课堂理论和实践操作水平测评以及课后的练习巩固策略。在课后练习的测评中，人工智能技术中的自动批改作业功能得到广泛应用。在自然语言处理技术等的进步发展下，汽车专业教学中的课后作业不仅仅涉及到各种语言表达，还涉及到多种读图、绘图等知识。当前正是利用人工智能技术的这一自动批改作业的功能，将汽车故障维修专业的课后练习题目拍照上传到系统中，可以显示出该题目的解题思路，以及对于学生的解题情况展开评分，将评分结果纳入到学生的学习测评系统中。
2.3个性化的教育机器人在汽车专业教学中的应用
教育机器人具有多学科性质，其能够为汽车专业学习活动提供多元化的学习环境，帮助学生更好地掌握汽车专业的相关知识。一方面学生可以基于教育机器人展开个性化的学习活动。汽车发动机等设计开发中涉及到多种复杂的原理，需要学生拥有抽象思维能力，对于理论知识进行分解应用。而教育机器人正是可以培养学生形成综合素质能力、思维能力。另外在教育机器人的帮助下，每一个学生不论是汽车专业的理论知识还是汽车专业的实践操作技能都能够在一个一对一的教学指导环境下展开。教育机器人会根据学生在汽车专业学习中的测评情况，为学生提供更具有针对性的教学资源、实践实训机会。
3人工智能技术在汽车专业教学中的应用趋势
3.1提升汽车专业教师队伍的人工智能技术应用能力
人工智能技术在汽车专业教学中的应用发挥着类似传统教师的教学角色，但是事实上在教育领域中人工智能技术是不可能取代教师存在的。一方面是在汽车专业教学中，人工智能技术的应用需要基于教师的信息技术理念和信息技术专业能力才能够展开。另一方面是人工智能技术发展还不成熟，缺少足够的柔性化无法应对汽车专业教学中所面临着复杂的多样的发展特点。对此当前要想切实发挥人工智能技术在汽车专业教学中的应用效应，其必须能够提升汽车专业教师队伍的教育素质能力、信息水平等。如，教师拥有人工智能技术专业知识，其在课堂教学中可以导入人工智能技术打造高效课堂教学，激发学生的汽车专业知识学习兴趣，支持学生展开汽车专业知识的探索创新思考和应用。
3.2建设职业院校汽车专业的人工智能技术应用的基础设施
虽然人工智能技术已经在全社会各行业中得到融合应用发展，但是基于当前社会人工智能技术发展水平，根据人工智能技术在教育领域中应用的特殊性等可以发现，汽车专业教学活动中导入人工智能技术是需要进行相关系统平台的开发、建设和维护的。对此要求职业院校能够重视人工智能技术在汽车专业中的应用重要性，为汽车专业人工智能发展提供必要的资金支持，从而开发出汽车专业智能导师系统、实现自动化测评系统的个性化发展。
4结束语
近年来，随着教育教学改革创新进程的进一步加快，各个教育环节都展开信息技术融合教学的探索实践。由此掀起教育改革活动的进一步发展。在汽车专业教学中应用人工智能技术已经成为未来教育的重要趋势。当务之急就是要求能够改变汽车专业教师的教学理念、提升教师队伍的专业素质能力，确保人工智能技术能够实现在汽车专业课堂教学中的高效应用。
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[4]史群安.理论实践一体化教学模式在汽车专业教学中的应用研究[J].亚太教育，2015，36：148.
关键词:信息技术；人工智能；教学设计；计算机科学
1引言
随着科技的快速发展，信息技术在教育领域的应用也越来越成熟，2012年MOOC的崛起也让更多的人开始关注多媒体在教学方面的作用。随着互联网的快速发展以及多媒体设备的更新换代，如今几乎人人都能在多媒体设备上进行学习，也让线上教育成为被人们普遍接受的一种学习方式。近几年来，线上教育在我国得到大范围的推广和普及。计算机技术的飞速发展使得人工智能技术能应用的领域也越来越广。随着技术的成熟及社会需要，人工智能也被逐渐地应用到教育领域。如利用人工智能的自然语言处理与XML技术结合，可以使得教学资源的智能检索更为高效；以及利用计算机辅助评价（ComputerAssistedAssessment，简称CAA）辅助教学智能测评等[1]。人工智能可以利用电脑去对人的思维模式、推理及演算方法以及决策进行模拟，让计算机拥有近似于人类大脑的部分功能，完成一些以往只能通过人类的智慧才能完成的工作，一定程度上代替人力资源完成相关任务，为教育行业带来极大的便捷。
2什么是人工智能
人工智能所涉及的领域较为广泛，有认知科学、不定性论、信息论、自动化、生物学、心理学、医学、哲学、控制论、语言学等众多学科，目前为止，人工智能主要研究范畴有智能搜索、感知问题、语言的学习与处理、神经网络、推理、计算机视觉等。人工智能中最为成熟，同时在线上教育中应用最为广泛的是专家系统。专家系统也是近30年来人工智能领域发展起来的一种极具代表性的智能应用系统。其主要研究方向是令计算机具有能够模仿人类在某些领域的专家的能力，去解决相关领域一些专业性较强的问题。而在网络教育中，专家系统的应用主要包括智能导学系统、智能决策系统、智能教学系统和智能化的硬件网络设施四大模块[2]。
3人工智能与教学需求分析
教学需求分析是教学设计的第一步，它能够帮助教师明确教学目标，有利于教师基于学习者的需求开发一系列课程。教学需求分析首先要进行需求评估和目标分析，需求评估可以为有效教学提供基本数据，目标分析能够以提出问题的方式确定学习者的特性及需求。在完成需求评估和目标分析后便可进行绩效评估，识别出教学过程中不需要处理的问题，将课程的有效程度最大化。以往的教学需求分析往往是由专业的教学设计人员去执行，从需求评估的规划、数据收集和分析、总结，到目标分析、评估比较，再到绩效评估，整个过程的工作量较为庞大。特别是在做一些较为新型的课程的教学设计时，往往需要收集大容量的数据样本，以进行数据的分析。随着科技的发展，人工智能技术中专家系统的应用，只要将原本收集好的数据导入数据库中，利用专家系统模拟教学设计专业人员的逻辑、推理、演算过程，能够大量节省在教学需求分析过程中的时间和精力，为企业、学校等机构节省人力物力资源。同时，人工智能系统能够避免人们主观意识对评估的影响，最大限度减少评估中由于个人情感问题带来的误差，增强教学需求分析过程中的客观性。
4人工智能与学习者特征分析
学习者特征分析是教学设计里较为核心的一部分，被视为对教学设计和实施的基本约束之一，也是理解教学设计的起点[3]。以往传统的学习者特征分析是靠教学过程设计者或者教师本身来对学习者进行特征分析，通过人工区分变量来分析其一般特征，然后逐步深层地对学习者进行分析。虽然这些步骤在个体较少的情况下能够将工作做到位，但其效率以及资源利用率非常低。在学习者数量较为庞大的情况下，则需要消耗大量的人力与物力。这种情况下利用信息技术对学习者进行特征分析，能够大大减少资源消耗，使资源利用最大化，提升整个教学设计过程的效率。如在大型企业员工培训阶段，由于员工的教育背景、工作经验都有所差异，因此，他们在培训期间的起点能力也有所不同。同时，每个人本身的学习风格也有所不同，相同的培训内容有可能会造成与某些学习者的学习偏好相悖，导致培训效果不佳。对已经进入社会的成人学习者而言，他们的学习特征相比在校园的学生要更为复杂及多样化。成人学习者往往对参与学习和培训的动机更为强烈，并且在时间的安排上也更为重视，多数成人学习者对效率的重视大于对学习本身所需要消耗的经济需求的重视。这一系列复杂多样的特征，利用人工智能技术能够进行准确的数据收集，导入数据库，然后利用专家系统将相似特征的学习者进行分类，有利于企业针对性地设计培养方案。在学习者的特征分析过程中，还有一些较为特殊的学习者，如有学习障碍的学习者，其中包括身体残障人员（如有听觉、视觉损伤）、语言障碍及智力障碍的学习人员以及部分在学习能力方面有缺陷的学习者。该类较为特殊的学习者在某些方面对自身学习能力的判断欠缺准确性。通过专家系统的辅助，利用大数据分析，能够对该类学习者进行一个较为准确的学习特征判断。
5人工智能与教学方案的设计
随着线上教育的普及，人们在使用线上学习平台的过程中也难免遇到各式各样的问题。对具有不同特征的学习者应该进行区别教学，因此衍生出一系列在线上教学的教学设计中关于教学材料方面的问题。对学习者而言，选择线上教育的一个主要因素就是能以较为便捷的方式，通过反复观看课程内容，来突破传统课堂的空间、时间限制，弥补传统课堂不具有反复性的不足。因此，大多数线上学习者并不愿意在学习一门课程前去做过多的知识准备，而是希望已选的课程本身含有一些相关的基础性内容，以及课程外的一定程度上的扩展。学习者的特征判断，对于在线课程来说本身具有一定的难度。在最初，针对不同的学习者制定对应的在线课程，主要是通过学习者的主动选择，以及依靠一些调查问卷的形式大致对该学习者的特征进行判断，然后为其推荐较为适合的课程进行学习。这样的评估形式，准确性往往较低，因此容易出现部分学习者对在线课程学习效果不满的现象。出现这类问题的主要原因是教学方案或教学资源对学习者的适配性较低：一是学习者之间学习基础存在差异，这也是学习过程中普遍存在的现象；二是学习者之间学习能力存在差异，在学习基础以及其他条件相同的情况下，学习能力之间的差异导致学习效果差距较大。这两大方面的问题在传统线下课堂能够通过学生课后主动询问教师，或者课堂上即时提问得到解决。对于线上课堂，这方面的即时解决能力则相对较差，因此在教学方案的准备上就需要进行区分。随着信息技术的发展，大数据及人工智能等较为先进的技术也逐渐被引进教育领域，针对为不同的个体制订不同的学习方案的问题，通过信息技术的应用能够得到有效解决。对于学习基础不同的学习者，如大学英语四级考试的相关在线课程，一些英语基础较差的学生可能连基本语法知识的掌握都不到位，那么在准备教学材料过程中，就应该在此方面有所考量。对于这方面的判断，通过人工形式一对一进行考核工作量过大，而利用人工智能技术的专家系统，能够对学生的基础知识进行一个较为准确的判断，再将数据上传至数据库，通过智能决策系统进行逻辑推理，为学生制订最适合的教学方案。在课程的不同阶段，通过人工智能技术能够对学生进行动态分析，为其下一阶段的学习制订不同的教学方案。目前，这类技术在我国线上教育领域已经得到广泛应用，在学习者完成某一阶段的学习后进行智能测评，分析学习者的知识漏洞，然后针对性地为学习者推送下一套课程。这样的动态教学方案可以有效减少学生在课程的各个阶段的知识盲点，提高学习效率。人工智能技术还能将一些较为经典的教学方案、教学资源和教学技能进行整理，并为学生制定具有针对性的教学辅导[4]。对于学习能力不同的学习者，想要针对性地制订较为适合其学习的教学方案，对于传统课堂的教学模式来说较为困难。在传统课堂上，一个班级里学习成绩优异和学习成绩较差的学生，很难通过教师对教案的制定来达到相对应的解决效果，主要是由于传统课堂在时间和空间上有限制。针对这一问题，性价比最高的解决方案便是利用线上教育，通过人工智能的专家系统相对较为快捷地对不同学习能力的学习者制订不同的学习方案。
6人工智能与评估体系的建立
在一个课程的结尾或者是课程中某一阶段的最后部分，往往会对学生的学习效果做一个测试，同时会对整个教学过程的结果进行一个评估，以测试学习者对知识与技能的掌握和教学效果。以往这些工作同样是由教学设计人员或者教师对学习者进行评估，通过评估结果来了解学员实际解决问题的能力，并且从中得到学习者在相关培训课程中对教学效果的反馈。同样，在学习者数目较为庞大的情况下，这一阶段给评估者本身带来巨大的工作量，并且因为测试体系的问题，测试结果本身也并非具有很高的代表性。同样的一份测试题，在不同时间、不同学习阶段给同一个学习者测试，得到的结果也不一样。而对教学质量的评估需要给出到科学、客观、合理的评价。人工智能技术的应用能很大程度上弥补传统评估体系在这方面的不足[5]。因此，要对学习者进行相对准确的评估，最好的方式是在学习过程中对学习者进行动态评估。综合每一次的测试结果，以科学的算法进行演算和推理，得到一个较为准确的评估结果。这样贴身的评估系统，以传统人为的方式实现成本过高。而通过计算机辅助评价（CAA）系统的辅助，能够让学习者通过多媒体设备在设计好的学习过程中进行动态评估，并记录每一次评估的数据，让学习者能够准确得知自己对知识和技能的掌握程度。同时，教师能及时得到教学效果的反馈，对教学效果有一个较为及时与准确的了解。
7人工智能在教师教学过程与学生学习过程中的应用与展望
当一个完整的教学设计方案完成时，其最终目的还是应用到实际教学中。通过人工智能技术的辅助对教学设计进行优化、改善之后，在教与学过程中也适当加入人工智能系统的应用，无论是实体课堂还是在线课堂，都能够最大限度地发挥教学设计的价值，提高课堂效率。随着未来人工智能的进一步发展及普及，一些较为先进的科技项目，如面部表情识别、人工智能语音系统等，若能有机地结合到课堂中，相信对教与学都能有质的提升。对于教师而言，目前在线课堂教学过程中最大的问题就是无法准确实时地了解学生的学习状态。在传统课堂中，一名优秀的教师能够通过丰富的教学经验，对学生在课堂上的学习状态、精神集中程度等进行精准判断，从而对课堂教学过程进行相应调整。如今随着信息技术的发展，即便不少在线课堂能够实现在教学过程中让学生与教师通过弹幕、留言等形式进行实时互动，一些课堂学员数目较少的课程甚至可以进行双向视频互动，但依旧无法解决教师对课堂掌控程度不高的状况。通过人工面部表情的智能识别，能够运用人工智能技术对学生在课堂中的注意力集中程度进行判断，有效提高在线课堂中教师对学生状态的判断，从而做出相对的措施以提高教学质量。对学生而言，在线上课堂学习过程中往往会遇到一些知识点中的疑惑，无法及时向教师询问从而得到解答。尤其是学员数量较为庞大的课程，教师往往无法兼顾所有学员进行逐一答疑。通过人工智能技术对课堂内容进行分析，再利用专家系统对学生的问题与课程内容进行对应归类，能够方便教师在课后对此类型的问题进行统一解析；一些已经解析过的问题则可以导入数据库，通过专家系统的归类后，直接将解答内容发送给学生，以提高大型线上课程教学中对学生遇到的问题进行答疑的效率。
8结语
人工智能作为目前计算机科学中一个较为火热的研究领域，其研究内容依然在不断扩充，所涉及的范围也在不断扩大。教育领域作为人类社会中极为重要的一个领域，人工智能这样一项能给人类带来极大帮助的技术必将得到广泛应用。目前，我国教育领域也在不断革新，随着教育信息化的不断普及，人工智能不仅在教学设计中能够得到广泛应用，在教育的各个方面也能带来巨大的帮助。相信未来人工智能的不断开发，能够让教学质量、教学效率有更显著的提升，让教育领域在信息化时代能够得到跨越式发展。
参考文献
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关键词:人工智能;工业工程专业;教学质量提升;教与学互动及评价
0引言
近年来，人工智能(ArtificialIntelligent，AI)技术引起各行各业的极大关注，教育界的理论研究和实践探索也对AI产生浓厚兴趣，相关研究不断涌现。彼得?戴曼迪斯曾经说过未来的人工智能将会提供给人类最好的教育。教育界一直追求着教育公平以及教育个性化，但是这似乎难以实现。如今教育公平因为互联网的迅速发展得到了理论解决，教育个性化也是随着AI技术的进步得到了一种可行的解决途径。近些年有关学者围绕AI引入教学过程中进行了大量研究，给本文研究提供了思路。周利〔1〕提出了人工智能的发展现状对当前高校教育冲击，进一步分析如何运用人工智能技术于高等教育中，阐述存在的问题及相关的政策建议。文献〔2－4〕认为高等教育在人工智能时代取得了举世瞩目的成就，智慧教育的发展态势速度惊人，但与人工智能在其他领域的运用相比，还相差甚远，需要不断地变革、创新。潘克明〔5〕运用人工智能技术在教育教学中实现了高校的管理，提升了教师的教学质量与效率，促进了学生的学习与发展。文献〔6－7〕提出人工智能优化高校教学，加强了高校教育的智能信息化建设并指出人工智能在高校教学中并不完善，还存在很多问题，未来还需要不断地改进。张可为〔8〕研究了利用认知智能技术有效提升教学系统和学习者之间的便捷交互，利用虚拟现实技术模拟教学系统得到传统教学中意想不到的学习成果。郑洁，康晓岚〔9〕提出在“人工智能+大数据”下高校教学发生了改变，它不仅有利于教师对学生进行针对性教学，教师与学生进行资源共享，还可以将学生在课堂的各种表现及时反馈给教师，有效提高了课堂教学能力。本文结合工业工程专业教学过程中遇到的难题，提出了人工智能技术在工业工程专业教育中的应用探讨研究。
1AI+工业工程为专业教育提供了新机会
AI研究涉及机器人、言语识别、图像辨认、自然言语处理和专家系统等，其理论和技术日趋成熟，应用领域也在不断扩展。通过对人的意识的模拟和思维过程的信息处理，机器可以胜任一些通常需要人类智慧才能实现的复杂任务。工业工程(即)是在科学管理的基础上发展起来的应用专业。专业范围广、学科交叉性强，对学生学习和教师传授专业知识都是较大的挑战。专业知识有时间研究、动作分析、工厂布置、物流规划、生产排程、作业计划编制等。这些知识通常需要以计算机作为辅助手段，兼容并蕴涵了诸多其他相关领域学科的知识，包括机械、电气、石油化工、冶金、纺织服装等。目前，国内主要有两个学派，一个是偏重于科学管理，一般在管理学院设置此专业;另一个学派偏重于技术开发，一般是在机械学院设置此专业，这样一来导致背离了专业设置的初衷。传统的工业工程专业教育这些年一直在徘徊中前进，很多学生和老师都深深感受到专业知识很难学习和传授。直到近两年我国公布了《新一代人工智能发展规划》，新时代背景下，AI为工业工程专业教育提供了新的机会。首先，AI重塑了工业工程专业教育。工业工程的应用性、专业技术、生产等多个方面在人工智能的作用下，产生了一系列难以预料的影响。在应用环节中，人工智能技术的运用可以有效地实现工业需求挖掘、言语识别、图像辨认等;在专业技术环节中，通过人工智能可以提高技术、形成高新技术从而达到效率的提高;在生产情景环节中，当我们利用人工智能技术时，会发现其在网络生产、智能工厂、虚拟实验室等方面都发挥着一定程度的优越性，为师生展示生产过程服务过程的现场情景，如图1所示。其次，AI促使了传统工业工程专业教育升级。传统工业工程专业教学由于前述专业知识的交叉性、在教学过程中只能做到统一的规模化、标准化课堂理论教学、实践教学。在个性化、定制化课程教学和专业培养方面做的还不够，甚至可以说是不完善，并且受到了一定程度的限制。在传统教学模式下，进行课程改革、教学改革将会因为代价较大会遇到极大阻力。然而人工智能的出现就快速地减少了这一阻力，将AI应用于专业教育中，促进了传统工业工程专业教育的质量提高。
2AI+工业工程模式的专业教育挑战
AI技术尽管发展迅速，但是其与传统高等教育结合，特别是与具体的专业教育结合还有一段很长且艰巨的路要走。从近几年的国内高校工业工程专业建设来看，在AI应用的大背景下还存在新的实验教学体系尚未完善，懂人工智能技术的专业师资匮乏，学生还存在一定程度的不适应，教务管理者面对改革存在抵触情绪等。具体表现为:(1)实验课程体系构建不完善，导致人工智能融入缓慢。工业工程专业的课程具有实践性，需要在理论学习之后结合实验，让学生对课程的知识点都有一个透彻的理解;(2)懂人工智能的工业工程专业师资力量较为缺乏。AI技术运用于工业工程专业课教学中离不开一批懂人工智能、会用人工智能技术的师资队伍，并能够很好地将AI技术运用到工业工程的教学中。(3)专业改革涉面宽广，阻碍了AI+工业工程专业教育的植入。一方面是因为它是交叉型学科，涉及较多领域理论和实践知识，另一方面是因为不同区域、不同层次，不同培养目标的高校存在较大差异性，而且涉及教学、科研、管理等诸多范围。每个学校、每个学科在长期发展中均已经形成了固有模式，这样一来教育系统本身复杂性与AI技术的适配性出现了对抗性矛盾。(4)专业知识传授的隐忧。有人认为AI技术导入专业课教学，学生可能会降低学习专业知识的兴趣，而产生对计算机知识的兴趣。也可能导致部分学生和教师在进行专业知识学习与传授过程中对人工智能技术过度依赖，将会导致与起初的专业教育了质量提升目的相违背。
3AI+工业工程专业教育的改革举措
针对前述的机会与挑战，为适应新时代、新管理、新工科背景下AI+工业工程专业教育需求，高校要做到适时调整课程体系、深化教学改革，进一步提升教学质量。具体的改革举措能够采取以下方式，如图3所示。(1)解放教师在备课、批改作业、评分等方面的重复性劳动，有更多的时间研究和思考探索和创新内容。开发一整套符合新专业定位的工具、平台、服务、数据信息、案例研究和在线课程等一系列资源，为相关课程的设计和实践提供完整的处理方案以及全面的教学支持。通过面对面交流与互联网交流相结合的形式，可以不受时间和地点的限制利用互联网学习一些基础课程，进而增强专业基础的实力;一般的教学课程会采用案例实战教学，提供全程录像，让学生在学习过程中最大化的获得效益。(2)在AI+工业工程专业模式中重新构建课程知识体系、教学方法、实验环境建设、基础编程、实践培训实验室建设、课程公共服务平台资源应用指导等方面，识别学生学习情绪。让学生了解到世界上人工智能技术和大数据的最新研究成果，了解到人工智能技术和大数据在制造和服务范畴的相关应用情况，并掌握这一范畴最重要的技术原理。并在技术的使用过程中，帮助教师迅速确立对相关课程的全面了解，为课程的准备和顺利进行，研究和项目开发任务奠定了扎实的根基。(3)加强教辅管理，强化专业知识学习与应用的实战性和真实性相结合。课程内容需要围绕各种实际的企业项目进行，让高校教师连同学生一起走进企业的一线工作现场，真实感受现场的工作环境，这将会有效提高教师的实践教学技能，增加学生对抽象概念和枯燥原则的理解的直观性。(4)“VR”提升教学效率，改革教学方法，通过对业内知名企业的教学、讨论、实习、实地考察等教学方法，加强产政学研深入融合可以通过建立虚拟化工厂环境实验室，来进行工业工程的实践教学新模式。(5)运用当下最新的信息技术手段，实现个性化教学。利用人工智能技术辅助课堂管理和课堂教学，有效阐述学生的学习效果。例如，教师可以更快地了解到不同学生的学习状况，实时解决学生在学习过程中碰到的难题，这可以让他们对知识的理解程度更深入。
4结论
我国高等教育目前正经历着前所未有的改革与探索，通过将新技术引入到传统专业教育中，不断改善与提升适应我国社会发展的各类专业人才。在总结与归纳现有文献基础上，结合十余年的专业教学实践，分析了人工智能技术导入工业工程专业教育中的机遇和挑战，给出AI+工业工程专业教育模式的新举措，为同类高校工业工程专业教育和课程变革指引了新的方向。
参考文献
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〔2〕赵斌，黄天元．人工智能时代的高等教育与变革〔J〕．复旦教育论坛，2019，17(04):18－25．
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