緒論:寫作既是個人情感的抒發,也是對學術真理的探索,歡迎閱讀由發表云整理的11篇人工智能教育的好處范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
發展迅猛
身體不舒服,想要打開手機淘寶問問醫生,但是怎么樣才能從幾千個在線等待咨詢的醫生中間找到最匹配的那一個?
阿里健康已經開發并在手機淘寶上線了健康小蜜――醫藥健康智能問答引擎。這個類似于智能問答機器人的引擎,可以回答普通用戶的一般性醫藥健康問題,然后根據用戶的需求進行選擇,將用戶自動匹配給相應的醫生或者藥師。
事上,目前,從醫療健康的監測診斷、智能醫療設備,到教育領域的智能評測、個性化輔導、兒童陪伴,從電商零售領域的倉儲物流、智能導購和客服,到應用在智能汽車的自駕技術,都能看到人工智能的身影。
人工智能等技術是助推自動駕駛發展的關鍵技術。例如,人工智能在幫助汽車解讀傳感器數據時起決策作用,通過閱讀駕駛者的駕駛行為和表情,能及時提醒駕駛員在疲勞駕駛時切換至自動駕駛模式。
“人工智能”一詞,通常被認為是1955年8月31日在達特茅斯(美國一所院校)會議上誕生的,61年來,人工智能的研究和實踐一直處于不斷增長的趨勢。當今,人工智能技術的突破帶來了席卷全球的技術革命風暴,創造出了一個無比廣闊的市場,中國的很多公司在這股大潮中抓住機遇,表現亮眼。有觀察者認為,中國的人工智能已成為一張令世界矚目的閃亮名片。
過去的一年里,長虹、TCL、創維等中國家電企業都紛紛人工智能家電產品,希望借助人工智能打破家電行業的銷售難題。
不久前,搜狗公司2016全年財報,搜狗借助人工智能技術實現了較大的業績增長。未來會把人工智能應用到更多的產品中,讓用戶表達和獲取信息更簡單,讓人工智能真正惠及人類。
全球人工智能研發的腳步正在加快,中國也不甘示弱。近年來,百度先后成立了大數據實驗室、深度學習實驗室和硅谷人工智能實驗室,并通過架構調整全面發力人工智能。2016年百度世界大會上,“百度大腦”推出,該項目將對語音、圖像、自然語言處理和用戶畫像、無人駕駛等領域進行重點關注和研發。
在騰訊,人工智能研究項目包括WHAT LAB(微信-香港科技大學人工智能聯合實驗室)、優圖實驗室、微信模式識別中心、智能計算與搜索實驗室等多個部門。
人工智能猶如新的科技革命,為長期低迷的世界經濟注入新的活力。去年諸多關鍵技術突飛猛進,無疑是人工智能發展史上濃墨重彩的一年。誕生半個多世紀以來,它終于走到了從科技研發到行業應用的臨界點,蓄勢待發。
為發展更新“發動機”
人工智能技術的重大突破必將帶來新一輪科技革命和產業革命,對人類生活的方方面面將產生深遠的影響。大力發展人工智能技術是中國經濟轉型升級的重要動力。
眾多研究表明,人工智能是對傳統行業商業模式、產業鏈和價值鏈的全面顛覆,將為全球經濟、社會生活的方方面面帶來質的變化。
發展人工智能的最大意義在于為現代化發展更換“發動機”。咨詢公司埃森哲研究了美國、芬蘭、英國等12個發達國家并作出預測,到2035年,人工智能將幫助這些國家的生產率提高40%左右。
對于中國而言,人工智能帶來的好處將是多方面的。就經濟來說,借助人工智能新技術實現自動化,將極大提高生產率,節省勞動成本;優化行業的現有產品和服務,提升其質量和勞動生產率;通過創造新市場、新就業等,將促進市場更加繁榮,開拓更廣闊的市場空間。
而在產業升級方面,中國的傳統制造業大而不強的問題亟待克服,人工智能恰恰為制造業轉型升級提供了便利和動力,一是這些企業擁有行業海量的數據和大量資金;二是在生產力水平急需提升、傳統人口紅利逐漸消失的情況下,傳統企業有迫切的意愿來改造升級自己的工廠、業務,提高收益,降低企業成本。因此,制造業既是人工智能可以大有作為的領域,也是中國發展人工智能的優勢領域。
《全球人工智能發展報告2016》顯示,中國人工智能專利申請數累計達到15745項,列世界第二;人工智能領域投資達146筆,列世界第三。
據艾瑞咨詢預計,2020年全球人工智能市場規模將達到1190億元,年復合增速約19.7%;同期中國人工智能市場規模將達91億元,年復合增速超50%。人工智能發展前景極為廣闊。
就制造業而言,“中國制造2025”計劃的實現就需要很多人工智能。比如過去在技術上難以克服的問題,就可以通過深度學習,在工程上快速地取得一些新的突破。人工智能技術的發展與應用,對于有效實現“中國制造2025”目標至關重要。
面向未來長遠布局
在人工智能這場科技浪潮中,中國與其他國家已經站在了同一起跑線上。針對未來產業競爭,中國政府已在多個方面對人工智能產業做出布局,“人工智能+”的發展,需要面向未來,做出長遠布局。
未來5到10年,人工智能將像水和電一樣無所不在,可以進入到教育、醫療、金融、交通、智慧城市等幾乎所有行業。
中圖分類號:TP18 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)001-085-03
1引言
人工智能(Artificial Intelligence,AI)自從20世紀50年代產生,經過長期發展,已經有了長足的進步,并且已經深入到社會生活的諸多領域,如語言處理、智能數據檢索系統、視覺系統、自動定理證明、智能計算、問題求解、人工智能程序語言以及自動程序設計等。隨著科學技術的不斷發展,現在的人工智能已經不再是僅僅具有簡單的模仿與邏輯思維能力,人們也越來越期待人工智能能夠幫助或者替代人類從事各種復雜的工作,加強人的思維功能、行為功能或是感知功能。這就要求人工智能具有更強的情感識別、情感表達以及情感理解能力。通俗的說,為了使得人工智能對外界的變化適應性更強,需要給它們賦予相應的情感從而能夠應對這個難以預測的世界。
在賦予人工智能“情感”的過程中,面臨著許多的問題,有科技層面上的,也有社會學層面的。本文在這里只討論其中一個比較基本的社會學問題:“人工智能情感約束問題”,即關注于如何約束賦予給人工智能的情感,不至于使其“情感泛濫”。情感指的是一種特殊的思維方式,人工智能具有了情感后的問題是:人工智能的情感是人類賦予的,人工智能自身并不會創造或者控制自己的情感。如果賦予人工智能的情感種類不合理,或者是賦予的情感程度不恰當,都有可能造成“情感泛濫”并導致一些災難性的后果。例如,當人工智能具有了情感之后,如果人類自身管理不恰當,有可能導致人工智能反過來傷害人類。盡管目前我們只能在一些科幻作品中看到這種情況發生,但誰也不能保證未來有一天會不會真的出現這種悲劇。
本文第二章對人工智能情感研究進行了概要性回顧,第三章對如何約束人工智能情感進行了嘗試性探討,最后一章對全文進行了總結。
2人工情感發展情況概述
隨著科學家對人類大腦及精神系統深入的研究,已經愈來愈肯定情感是智能的一部分。人工情感是以人類自然情感理論為基礎,結合人工智能、機器人學等學科,對人類情感過程進行建模,以期獲得用單純理性思維難以達到的智能水平和自主性的一種研究方向。目前,研究者的研究方向主要是人工情感建模、自然情感機器識別與表達、人工情感機理等四個方面的內容。其中,尤以人工情感機理的研究困難最大,研究者也最少。
目前人工情感在很多領域得到了應用和發展,比較典型的是在教育教學、保健護理、家庭助理、服務等行業領域。在教育教學方面比較典型的例子是德國人工智能研究中心發展的三個方案:在虛擬劇場、虛擬市場和對話Agent中引入情感模型和個性特征來幫助開發兒童的想象力及創造力。在保健護理方面比較典型的是家庭保健與護理方向,如Lisetti等人研制的一個用于遠程家庭保健的智能情感界面,用多模態情感識別手段來識別病人的情感狀態,并輸入不同媒體和編碼模型進行處理,從而為醫生提供關于病人簡明而有價值的情感信息以便于進行有效的護理。服務型機器人的典型例子是卡內基梅隆大學發明的一個機器人接待員Valerie。Valerie的面孔形象的出現在一個能夠轉動方向的移動屏幕上時可以向訪問者提供一些天氣和方位方面的信息,還可以接電話、解答一些問題;并且Valerie有自己的性格和愛好,情感表達較為豐富。當然這些只是人工情感應用領域中的幾個典型的例子,人工智能情感的潛力仍然是巨大的。
盡管關于人工情感的研究已經取得了一定的成果,給我們帶來了很多驚喜和利益,但由于情緒表現出的無限紛繁以及它與行為之間的復雜聯系,人們對它的運行機理了解的還不成熟,以致使得目前人工情感的研究仍面臨著諸如評價標準、情感道德約束等多方面問題。所以必須清楚的認識到我們目前對于人工情感的計算乃至控制機制并沒有一個成熟的體系。
3對人工智能的情感約束
正如上文所述,如果放任人工智能“情感泛濫”,很有可能會造成嚴重的后果。為了使人工智能技術更好的發展,使智能與情感恰到好處的結合起來,我們有必要思考如何對賦予人工智能情感進行引導或者約束。
3.1根據級別賦予情感
可以根據人工智能級別來賦予其情感,如低級別人工智能不賦予情感、高級別人工智能賦予其適當的情感。眾所周知,人工智能是一門交叉科學科,要正確認識和掌握人工智能的相關技術的人至少必須同時懂得計算機學、心理學和哲學。首先需要樹立這樣的一個觀點:人工智能的起點不是計算機學而是人的智能本身,也就是說技術不是最重要的,在這之前必須得先解決思想問題。而人工智能由于這方面沒有一個嚴格的或是量度上的控制而容易出現問題。從哲學的角度來說,量變最終會導致質變?,F在是科學技術飛速發展的時代,不能排除這個量變導致質變時代的人工智能機器人的到來,而到那個時候后果則不堪設想。因此,在現階段我們就應該對人工智能的情感賦予程度進行一個約束。
根據維納的反饋理論,人工智能可以被分成高低兩個層次。低層次的是智能型的人工智能,主要具備適應環境和自我優化的能力。高層次的是情感型的人工智能,它的輸入過程主要是模仿人的感覺方式,輸出過程則是模仿人的反應情緒。據此我們可分別將機器人分為一般用途機器人和高級用途機器人兩種。一般用途機器人是指不具有情感,只具有一般編程能力和操作功能的機器人。那么對于一般用途的機器人我們完全可以嚴格的用程序去控制它的行為而沒必要去給他賦予情感。而對于高級層面的情感機器人來說,我們就適當的賦予一些情感。但即使是這樣一部分高層次的情感機器人,在賦予人工情感仍然需要考慮到可能會帶來的某些潛在的危害,要慎之又慎。
3.2根據角色賦予情感
同樣也可以根據人工智能機器人角色的不同選擇性的賦予其不同類型的情感。人類與機器合作起來比任何一方單獨工作都更為強大。正因為如此,人類就要善于與人工智能機器合作,充分發揮人機合作的最大優勢。由于計算機硬件、無線網絡與蜂窩數據網絡的高速發展,目前的這個時代是人工智能發展的極佳時期,使人工智能機器人處理許多以前無法完成的任務,并使一些全新的應用不再禁錮于研究實驗室,可以在公共渠道上為所有人服務,人機合作也將成為一種大的趨勢,而他們會以不同的角色與我們進行合作。或作為工具、顧問、工人、寵物、伴侶亦或是其他角色??傊?,我們應該和這些機器建立一種合作互助的關系,然后共同完任務。這當然是一種很理想的狀態,要做到這樣,首先需要我們人類轉變自身現有的思維模式:這些機器不再是一種工具,而是平等的服務提供人。
舉例來說,當機器人照顧老人或是小孩的時候,我們應該賦予它更多的正面情緒,而不要去賦予負面情緒,否則如果機器人的負向情緒被激發了,對于這些老人或者小孩來說危險性是極大的;但是,如果機器人是作為看門的保安,我們對這種角色的機器人就可以適當的賦予一些負向的情緒,那么對于那些不按規則的來訪者或是小偷就有一定的威懾力??傊?,在我們賦予這些智能機器人情感前必須要周到的考慮這些情感的程度和種類,不要沒有顧忌的想當然的去賦予,而是按分工、作用賦予限制性的情感約束,達到安全的目的。
3.3對賦予人進行約束
對人工智能情感賦予者進行約束,提高賦予者的自身素質,并定期考核,并為每一被賦予情感的人工智能制定責任人。
縱觀人工智能技術發展史,我們可以發現很多的事故都是因為人為因素導致的。比如,首起機器人殺人案:1978年9月的一天,在日本廣島,一臺機器人正在切割鋼板,突然電腦系統出現故障,機器人伸出巨臂,把一名工人活生生地送到鋼刀下,切成肉片。
另外,某些研究者也許會因為利益的誘惑,而將人工智能運用在不正當領域,或者人工智能技術落入犯罪分子的手中,被他們用來進行反對人類和危害社會的犯罪活動。也就是用于所謂的“智能犯罪”。任何新技術的最大危險莫過于人類對它失去控制,或者是它落入那些企圖利用新技術反對人類的人的手中。
因此為了減少這些由于人而導致的悲劇,我們需要對這些研究者本身進行約束。比如通過相應的培訓或是定期的思想政治教育、或是理論知識的學習并制定定期的考核制度來保證這些專家自身的素質,又或者加強對人工智能事故的追究機制,發生問題能立即查詢到事故方等等,通過這樣一系列強有力的硬性指標達到減少由于人為因素導致悲劇的目的。
3.4制定相應的規章制度來管理人工智能情感的發展
目前世界上并未出臺任何一項通用的法律來規范人工智能的發展。不過在1939 年,出生在俄國的美籍作家阿西莫夫在他的小說中描繪了工程師們在設計和制造機器人時通過加入保險除惡裝置使機器人有效地被主人控制的情景。這就從技術上提出了預防機器人犯罪的思路。幾年后, 他又為這種技術裝置提出了倫理學準則的道德三律:(1)機器人不得傷害人類,或看到人類受到傷害而袖手旁觀;(2)在不違反第一定律的前提下,機器人必須絕對服從人類給與的任何命令;(3)在不違反第一定律和第二定律的前提下,機器人必須盡力保護自己。這一“機器人道德三律”表現了一種在道德憂思的基礎上,對如何解決人工智能中有害人類因素所提出的道德原則,雖然得到很多人的指責,但其首創性還是得到公認的。盡管這個定律只是小說家提出來的,但是也代表了很多人的心聲,也是值得借鑒的。
那么對于人工智能情感的約束呢?顯然,更加沒有相應的法律法規來規范。那么,我們就只能在賦予人工智能情感的道理上更加的小心翼翼。比如,我們可以制定一些應急方案來防止可能導致的某些后果,也即出現了問題如何及時的處理之。另外我們在操作和管理上應更加慎重的去對待。也希望隨著科學技術的發展,能夠在不久的將來出臺一部相應的規章制度來規范人工智能情感的管理,使之更加精確化、合理化。
4結束語
人工智能的情感研究目的就是探索利用情感在生物體中所扮演的一些角色、發展技術和方法來增強計算機或機器人的自治性、適應能力和社會交互的能力。但是現階段對這方面的研究雖然在技術上可能已經很成熟,但是人工智能情感畢竟是模擬人的情感,是個很復雜的過程,本文嘗試性的在人工智能發展中可能遇到的問題進行了有益的探討。但是不可否認仍然有很長的道路要走,但是對于人工智能的發展勁頭我們不可否認,將來“百分百情感機器人”的問世也許是遲早的事情。
參考文獻:
[1] 趙玉鵬,劉則淵.情感、機器、認知――斯洛曼的人工智能哲學思想探析[J].自然辯證法通訊,2009,31(2):94-99.
[2] 王國江,王志良,楊國亮,等.人工情感研究綜述[J].計算機應用研究,2006,23(11):7-11.
[3] 祝宇虹,魏金海,毛俊鑫.人工情感研究綜述[J].江南大學學報(自然科學版),2012,11(04):497-504.
[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] 張顯峰,程宇婕.情感機器人:技術與倫理的雙重困境[N].科技日報,2009-4-21(005).
[7] 張曉麗.跟機器人談倫理道德為時尚早[N].遼寧日報,2011-11-04(007).
[8] Peter Norvig.人工智能:機器會“思考”[J].IT經理世界,2012(Z1):331-332.
中圖分類號:TP18文獻標識碼:A
Intellectualization Development of Powerful
Province Depending on Industry in Guizhou
WU Maonian
(School of Science, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025)
AbstractThe paper first discusses the position and function of intellectualization development of powerful Guizhou province depending on industry. Secondly, it proposes some breakthroughs and methods in intellectualization development of powerful province depending on industry.
Key wordspowerful province depending on industry; intellectualization; the direction of development; breakthrough
為了應對金融危機和保持經濟增長,國務院提出了行業振興規劃,國務院先后確立并通過了鋼鐵、汽車、紡織、裝備制造、船舶工業、輕工業、石化產、電子信息業、有色金屬和物流業十個行業振興規劃。經過幾年的初步發展已經初顯行業振興帶來的各種好處。2010年貴州省領導經過仔細調研,提出了工業強省戰略,隨后確立了貴州工業的十大振興計劃。它們是電力、煤炭、化工、裝備制造、有色、建材、煙酒、鋼鐵、高新技術、民族制藥和特色食品十大振興產業。振興計劃明確提出以產業振興為目標,以增強創新能力為核心,加強統籌部署,凝煉共性關鍵技術,集中力量加快推進。為了更好的發揮科學技術在工業強省中的地位和作用,貴州省科技廳在在2011年初啟動了,《貴州省科技支撐工業十大產業振興實施方案(2011-2015年)》①。實施方案明確,加快科技重大項目的實施與科技創新成果的推廣應用,支撐貴州省重點產業振興;發展高新技術產業,改造和提升傳統產業,推動產業結構的調整和升級,培育新興產業,創造新的市場需求和經濟增長點;加強企業技術創新能力建設,加快建立以企業為主體、產學研用緊密結合的技術創新體系,增強企業綜合競爭力;提升科技在推進新型工業化進程中的支撐能力,為加速發展、加快轉型、推動跨越做出切實貢獻。實施方案提出,五年間,全省科技投入保持持續增長,財政應用技術研究與開發資金年均增長20%,全社會研究與發展(R&D)經費投入占全省生產總值的比重達到1.2%;創新服務體系進一步完善;專利申請量保持35%的年均增長率,專利授權量保持30%的年均增長率;在化工、裝備制造、冶金、有色等重點領域形成產業集群,擁有一批具有市場競爭力的高新技術產品,高新技術產業產值占國內生產總值的比重達8%以上;節能環保、新材料、新能源、生物產業年均增長率達到25%左右,成為貴州戰略性新興產業領域新的增長點;民族醫藥產業發展能力不斷提升。
隨著對工業強省戰略認識的加深,各級領導逐步認識到新的省領導提出的工業強省中的工業已經不在是傳統意義下的工業,而是新型工業。那么新在那兒呢?本人認為將最新的科研成果與貴州的工業有機結合起來的工業化道理就是新型工業。綜合上述信息,作者認為貴州的工業強省道路應該著眼于新型工業,即是在工業的發展道路上需要大力引進現代科學技術。盡管貴州工業強省戰略還有不少問題,但作者認為在工業強省的大路上我們應該做到放眼世界新科技成果、重視國內新技術和高級人才、立足用好用足貴州省內的工業基礎和人才。作者在此探討一下貴州工業化道路上的人工智能技術應用做一個較為詳細的說明,其他的新科學技術的應用類似。
人們普遍認為,計算機將會向網絡化、智能化、并行化方向發展。二十一世紀的信息技術領域將會以智能信息處理為中心。人工智能(Artificial Intelligence,簡稱AI)②,是一門由計算機科學、控制論、信息論、語言學、神經生理學、心理學、數學、哲學等多種學科相互滲透而發展起來的綜合性新學科。作為一門邊緣新學科得到世界的承認并且日益引起人們的興趣和關注。不僅許多其他學科開始引入或借用AI技術,而且AI中的專家系統、自然語言處理和圖象識別已成為新興的知識產業的三大突破口。對人工智能的研究,由于研究角度的不同,形成了不同的研究學派。這就是:符號主義學派、連接主義學派和行為主義學派。人們普遍認為,計算機將會向網絡化、智能化、并行化方向發展。二十一世紀的信息技術領域將會以智能信息處理為中心。
目前人工智能主要研究內容是:分布式人工智能與多智能主體系統、人工思維模型、知識系統、知識發現與數據挖掘、遺傳與演化計算、人工生命、人工智能應用(如:模糊控制、智能大廈、智能人機接口、智能機器人等)等等。人工智能研究與應用雖取得了不少成果,但離全面推廣應用還有很大的距離,還有許多問題有待解決,且需要多學科的研究專家共同合作。未來人工智能的研究方向主要有:人工智能理論、機器學習模型和理論、不精確知識表示及其推理、常識知識及其推理、人工思維模型、智能人機接口、多智能主體系統、知識發現與知識獲取、人工智能應用基礎等。
同時如下的這則2006年的信息也讓人興奮:“今年初,牡丹江市金躍集團與韓國文豪斯株式會社簽訂合作協議,欲引進人工智能高新技術及相關技術和產品落戶牡丹江,在中國大力開發人工智能高新技術市場。該項目研發的具有自主知識產權的最新一代人工智能高新技術,其研發成果已經遠遠超出了國內軟件的發展速度,在世界人工智能軟件研發領域也走在前列,在國內可首創人機對話的先河,市場潛力大,科技含量高。項目建成后,將形成集研發、推廣、銷售于一體的人工智能軟件研發和生產中心,該項目全面啟動后,年可實現銷售收入2~5億元人民幣,年可實現利稅1億元人民幣以上,年銷售利潤率40%。該項目成功運作不僅可填補我市高科技軟件研發技術的空白,而且還可帶動我市相關傳統產業提檔升級和市直利稅的增長?!?/p>
綜合貴州的實際省情和目前人工智能的發展,筆者認為可以從以下幾個方面去突破。
(1)結合貴州十大產業中的電力和裝備制造,智能化是一個重點發展的方向?,F在智能電網的研究何義應用都正處于起步階段,抓住這個機會,加大科技投入這個領域,力爭或者具有世界先進水平的核心技術是重點。智能化機械制造業是目前的一個熱點研究,充分利用國家復合改性聚合物材料工程技術研究中心和省部共建教育部現代制造技術重點實驗室等的研究基礎,做好圍繞現在制造技術的裝備制造業發展。
(2)由于貴州十大產業中的煤炭、化工、有色、建材、鋼鐵均需要對資源的挖掘開采,具有智能化的資源開采設備開發和二次開發是重要的內容。同時科學合理的對資源開采也是一個關鍵。充分利用國家復合改性聚合物材料工程技術研究中心、省部共建教育部喀斯特環境與地質災害防治重點實驗室和省部共建教育部現代制造技術重點實驗室等的研究基礎,做好長期合理利用資源為貴州綠色、健康發展。
(3)民族制藥和特色食品應該是貴州的重要特產之一,在國內具有較好的基礎。首先貴州植物非常豐富,是民族制藥的重要基礎,現在已經形成了國內最大的民族制藥基地。現在國家也在大力加大中藥制藥力度,所以政府應該重視與相關部門聯系,充分利用教育部綠色農藥與農業生物工程重點實驗室、教育部西南藥用生物資源工程研究中心和貴州省中藥材繁育與種植工程實驗室等機構的研究基礎,加大新藥的開發使之具有自己的知識產權才是長遠之計。其次特色食品也是貴州省的一個品牌,比如國內知名的老干媽辣椒。盡管貴州具有很好的原材料,但是目前品牌單一和傳統的制作方法使得產量較低,必須加大科研程度,使得具有智能的機器能代替目前的手工制作,增加產量。
過去30年,即便是在人工智能科技技術取得突破之前,電腦也已經逐步取代人類的體力勞動,且效率成倍提高。信息技術的進步也令企業主們可以把許多機器無法直接取代的常規工作外包到國外。
作為科技替代以及科技引發之全球化的結果,美歐處于技能分布中間區間的職位在整體工作職位中所占的份額顯著下滑。對常規工作職工需求的加速下降,導致制造業和文書工作中的高等收入、中等技能的工作不復存在。
科技進步同時也是基于一定技能的:一方面對擁有特定技能的勞動者的需求相對增加,讓他們從事與認知和抽象理論相關的工作;另一方面消滅那些中等技術的常規崗位。這同時也是導致擁有高級文憑勞動者和低素質勞動者工資水平日益拉大的主要因素。
即便緩慢增長的經濟,以及更智能的機器勞動替代作用削弱了對高技能、高分析能力職業的需求,這些差距在近十年依然存在。許多大學生直接被擠壓到原本由低技能勞工承擔的職業層次,而后者則被壓到下一個層次甚至直接被擠出勞動力市場。因此,如果一個勞動者沒有大學文憑,他的工資收入只會進一步下降。
以技能為基礎的科技變革導致各職業內部以及不同職業之間的勞動收入日趨不平等,這反過來又加劇了整體的收入不均狀態。智能機器和全球互聯同時也以另外兩種方式促進了收入不均:一是擴大特定領域的頂尖人才所面對的全球市場規模和范圍(所謂勝者通吃理論),二是讓那些知識產權和無形資產的創造和擁有者們獲取超額回報或是壟斷收入。
沒人能說清有多少勞動者可能會丟掉工作,但從目前科技進步的速度來看,很有必要重視這一點。
那么,政策制定者們有何對策?首先,一定要認識到,導致過去十年工作職位增加放緩的原因是疲軟的總需求和經濟增長,而非勞動替代率的加速。在這種情況下,貨幣政策應該更加靈活,且應避免進一步的財政緊縮。
其次,必須提升勞動者的教育水平。在可預見的將來,科技對勞動者職位和工資前景的影響將取決于他們的受教育程度。一個職位所要求的學歷越高,就越難以被智能機器所取代。
隨著智能機器變得更為強大且無處不在,它們會對美國經濟的一個基本特征提出挑戰:大部分人都是通過出售自身勞動賺錢,因此如果一大批勞動年齡的美國人,無論教育水平高低,變成了技術上的閑置人員或不再擁有一份足以維持最基本體面生活水平的工作,我們該怎么辦?
近期的政策對策很明確:把最低工資提升到足以使一個全職工人及其家庭免于貧困的水平,并擴大對無子女勞動者的工資所得稅減免。
而中長期來看,必須考慮更激進的政策,例如引入負所得稅或者基本收入,無論就業狀況或是市場薪金多寡,都得為人們提供一個有保障的最低生活標準。
為什么男性和女性會在網上看到不一樣的招聘廣告?
縱觀對智能機器的頗多微詞,其中一條尤為醒目,那與谷歌創建的廣告定位算法所提供的招聘廣告有關。根據卡內基梅隆大學的研究顯示,谷歌的高薪職位推薦存在重男輕女的現象。
研究人員模擬創立了求職者的用戶資料,這些用戶從未有過網頁瀏覽歷史,除了性別不同外別無二致。當這些模擬用戶進行網上求職時,較之模擬的女性求職者,模擬男性求職者總能收到更多高薪職位的廣告。男性用戶能收到1852個廣告,而女性用戶僅收到318個。與此同時,在谷歌圖片搜索中輸入“CE〇”,顯示的只有男性照片,女性貝不見其蹤。
對從事研發推薦引擎的人們來說,此事應該是個不小的觸動。諸如此類的推薦引擎,都是基于受眾群體的總體表現來進行推薦的,包括亞馬遜推出的“購買此書的顧客也同時購買”和谷歌的搜索清單在內,都是如此。如此說來,智能機器學習到的一切偏見與判斷通常都來自人類用戶自身。銀行系統也不能幸免,他們通過審查客戶的歷史信用記錄來預估客戶償還貸款的能力,從而做出決定。推薦引擎通過調査用戶的各項特質,包括性別和種族,以此推出在它眼中最適合的廣告,換取更高的點擊率。
不過,用一個簡單的辦法,就能打破機器抱有的這些“成見”。如果你輸入“女性CEO”,然后再搜索行政領導職位的話,智能算法會給出一個更為公正的搜索結果。當然了,這是因為你的搜索歷史也表現出了差異性的緣故。
難道智能算法是與生俱來的性別歧視者嗎?
看來,要想消滅機器惹出來的性別歧視現象,還是得靠用戶負任蒙勞了。由于人工智能算法“忠佞不辨”,人類的行為無論好歹都被它悉數學來。所以,智能算法是與生倶來的性別歧視者嗎?在對抗性別歧視的征途上,智能機器究竟是敵是友呢?
為了促進工作上的性別平等意識,消滅推薦引擎的歧視現象,我們可以采取措施,訓練搜索引擎拓寬其用戶的多樣性,使引擎更好地解讀人類的意圖。
除了盯住年齡、性別和其它零星的人口統計數值外,引擎可以接受訓練,通過更為成熟的機器學習法則,找#更加詳盡的客戶資料和在線用戶數據,從而給予更加個性化的推薦。
此外,人工智能系統,尤其是語言程序,有助于展示人們不知不覺就在工作用語上流露出的性別歧視問題,并且有助于展現員工的情緒活動和公司的企業文化。不僅如此,人工智能還可以提高篩選和招聘的多元性。
人工智能可以作為歧視用語的“拼寫檢查”工具嗎?
很多企業和組織都在促進多樣性上有所投資。據有關性別紅利的報告顯示,相較于其它企業,女性在董事會任職I或擔任高管的企業能更好的留住員工,其人員流失率僅為其它公司的80%,員工的工作積極性會增加12%,企業盈利i能增加47%。
不過,如何確保我們的投資有可靠的回報呢?一項稱作情感識別的技術可|以幫助人們更好地意識到員工對工作的真實想法。該技術通過分析用詞來識別!人們的情感。如果相比較男性而言,有更|多的女性認為“領導力”或“升職”這樣i的字樣令人反感,那么公司可要對其差|異政策多加留意了。
據《紐約時報》的報道,本杰明施|密特教授收集了1400萬名學生的自然語!言數據,通過調查學生們對教授的在線評估,反映出了學生潛意識里對教授的性別歧視觀念。
數據表明,人們更愿意假定男人無|辜而非女人。對于同一種品質,對男性更丨愿意用褒獎之辭,對女性則多為批評。例如,人們夸獎男性教授的資質聰穎,“超凡脫俗”,但倘若換了女性教授,人們就批評她過于“飛揚跋扈”。
在工作中,人們對女性領導的態度丨也是如此。每當到了進行工作表現反饋|或升職評比的時候,性別歧視現象就|尤為突出。要是有個軟件能檢測反饋信|里的性別歧視用語,甚至能把它們標注I出來就好了,那樣我們就能看到到底有多少數不清的歧視用語出現,估計和拼寫檢查或語法檢測劃出來的“拼寫或語法錯誤”一樣多。實際上,如果能提供像施密特教授所展示的那類數據,人們是可以利用情感識別技術來實現這一切的。
當機器人成為面試官
搜索過程是招聘和升職的一個關鍵環節。在這一環節中,人們通過對應聘者個人資料和簡歷的篩選匹配出最合適的人選。自然,預測分析技術能使得這一進程更加公平。
通過編程設計,搜索引擎可以做到全面撒網,不偏不倚,在世界范圍內挖掘潛在的人才。這種引擎不僅可以看到用戶的網上形象,包括他們的網絡個人檔案、發表作品、社交圈以及在線自我展示等,還能利用自然語言處理技術分析出適合用戶的潛在工作崗位。潛在的雇主可以在系統中增加差異性的權重,整個初始步驟都可以實現完全的自動化。
此外,預估面試常??梢园l掘應聘者的個性和領導力潛能。許多的在線測試和調查問卷都是為了達到這一目的而設計的,而人工智能科技則可以幫助此項技術更上一層樓。人工智能面試官是這樣進行面試的:它向應聘者提問,然后利用圖像識別和語音識別技術判斷應聘者在回答問題時的面部表情、手勢、肢體語言以及語音語調,最為重要的,是從自然語言的角度對應聘者進行考量,考察他們對問題答案的理解,從而多方面的判辨應聘者的回答。相較于人類面試官,智能機器的優勢在于它可以無限延展。虛擬面試官完丨全可以和搜索引擎一較高下,搜索引擎一天可以處理數以百萬計的捜索請求,而虛擬面試官則可以同時在線面試諸多丨應征者。虛擬面試官的另一大優勢在于,i通過編程設計,它可以使用中性語言,從丨而避免在面試過程中出現歧視現象。算法訓練可以作用于預選樣本,進而在性|別問題上保持公允,毫無偏頗。
依我之見,雖然智能系統不能替代i人類的遴選委員會之職,但這種系統可以協助委員會進行工作。如果能把機器I給出的捜索結果拿來和人類的結論進|行比較,并在主動學習的過程中提出反丨饋意見,這無疑是一件樂事。如此一來,人類和機器的準確性都能大幅提高,從而找到最佳的應聘者。
讓女孩受教育是能使所有人受益的共羸舉措
眾所周知,讓女孩受教育是能使所有人受益的共贏舉措。隨著可汗學院I等網絡課堂項目的出現,越來越多的偏丨遠地區女孩們得以接受教育。如果女性有意愿的話,她們還可以在休產檢i期間或在照顧幼童的年假期間接受在|線職業培訓。其實,無論男女,他們都能在網絡培訓中受益匪淺。不過,我們總會先質問女性能否“享有這一切權力”,這樣的社會氛圍終將有助于性別|鴻溝的縮小。
人工智能可以在多方面助網絡培訓I一臂之力。自然語言處理和自動語言識別系統可以在很多的學科領域發揮作用,這些技術實現了交互式程序和家用機器人在實踐中的應用,幫助女性在家中就能接受培訓。
文本編寫軟件早已面世,它能在遣詞造句方面提供更好的選擇,幫助人們寫申請信。更進一步講,語義分析和情感分析系統可以幫助人們書寫職位申請的文書時建言獻策。
去年夏天,經濟和社會研究理事會(ESRC)的研究發現,在英國,即使女人挑起了養家糊口的大梁,回到家后她們還是要承擔三分之二的家務活。不僅社會態度亟待轉變,以扭轉當前的現狀,科技也能幫助解放女性的時間。智能廚房、掃地吸塵機器人、在線教學系統、保姆機器人、自動駕駛汽車技術等可以幫助女性完成做飯、照顧孩子等冗雜的家務活。在健康護理方面,人工智能的好處頗多,它們可以減輕很多女性在照顧家中病患和老人的負擔,幫助改善人們的健康狀況,提供更好的治療方式。
超級少女“薩拉”
2015年伊始,我實驗室里的學生和博士后們幵始行動起來,把多種語音和情感識別模塊添加到這個還處在雛形階段的情感機器人中,我們給她取名為——超級少女“薩拉”。目前,她暫時還是一個虛擬的機器人,以卡通形象的造型和大家在網上見面。
不過,這是真的嗎,機器人居然可以解讀人類的性格,可以發掘他們的領導力潛能,還可以幫助匹配最合適的招聘者?這是真的嗎,機器人護理員可以對患者的病痛感同身受,還能感知到他們的不安情緒?這是真的嗎,機器人也可以具備情緒智商來滿足那些任務的需求?是的,這就是我們打造薩拉的目的,我們要通過她來展示自動化培訓的可能性。
電腦的網絡攝像頭捕捉到圖像,再經過薩拉的算法研究,就可以判定你的性別和種族。接下來,她會推測你所使用的語言,并用你的母語提幾個問題。
“您腦海中最早的記憶是什么?”“能為我介紹一下您的母親嗎?”“您上一次的旅行如何?”“給我講個故事好嗎?”在這個過程中,薩拉基于你的面部表情,說話的聲線特征,以及回答的內容這幾方面做出相應的回復,充分感知人類的情感。
經過五分鐘的交談,薩拉能在16種性格特征中猜測出你的性格是什么:你平時可能喜歡天馬行空,你要學著更有主見,等等。
而在去年3月9日,世界冠軍、韓國棋手李世石與谷歌“阿爾法狗”(AlphaGo) 在首爾上演的圍棋“人機大戰”和今年年初AI機器人AlphaGO的改進型Master再次完勝人類圍棋頂尖高手,更是引起科學界及社會各界的高度關注和倫理上的爭議,原因就在于人們對人工智能超越人類智慧的恐懼與擔憂。
目前,無論是學術界,還是工業界,研究人員都對人工智能帶來的倫理挑戰進行了大量研究,最新消息顯示,微軟、谷歌等公司已經成立了人工智能倫理委員會,希望能對這一問題提出解決方案。
智能機器產業前景廣闊
在《男兒當自強》的激昂旋律中,一紅一黃的兩只雄獅伴隨著音樂的節奏舞著優美的動作。5月3日,《小康》記者走進位于廣州開發區科技企業加速器的巨輪(廣州)機器人與智能制造有限公司辦公大樓,首先跳入視線的便是這兩只一紅一黃的雄獅,不仔細看,還以為是真人在舞獅歡迎賓客。該公司副總經理洪潤龍告訴記者,這是他們公司研發和生產的智能機器迎賓雄獅。
在巨輪(廣州)機器人與智能制造有限公司一樓的展廳里,記者還看到了各種大大小小的機器臂手,“這些機器臂手廣泛運用到各個行業的生產企業,尤其是汽車行業,機器化生產已達到70%。”研發總監畢輝介紹說,為從事工業機器人及其核心部件、控制系統、柔性自動化技術開發、制造,公司與多家國際著名的智能裝備、精密機床企業建立深度緊密伙伴關系,引進全球領先的前沿技術,解決目前制約國產機器人及智能裝備發展的控制系統技術與精密制造技術。目前,巨輪(廣州)公司在工業機器人控制器以及RV減速器等核心關鍵技術、部件方面已取得重大突破,公司自主研發的重載、輕載六自由度工業機器人、五軸聯動加工中心、自動化立體倉庫、柔性自動化生產線等具備高敏捷性、高穩定性、高一致性和高安全性。
“2014年,在國家發改委和廣州市政府的引導和支持下成立專業投資企業。主要專注于人工智能相關領域先進技術的研發和引進,并完成相關技術項目的落地與二次開發?!?廣州中以智慧產業投資有限公司副總裁張倫明在接受《小康》記者采訪時表示,智能機器人作為人工智能最重要的應用場景之一,是一個朝陽產業,其發展前景廣闊,借助以色列在智能機器人發展方面的先進技術,公司依托旗下的中以智能制造基金、中以機器人基金、中以機器人研究院以及以色列英飛尼迪投資集團的豐富投資管理經驗和龐大的資源優勢,專注于智能制造和機器人等領域先進技術的研發與引進,推動相關技術項目在國內特別是在廣州的二次開發和落地,促進關鍵技術創新并帶動新興產業發展。
智能裝備和機器人產業作為人工智能最重要的應用場景之一,從中央到地方,都在加速布局。廣州提出到2020年將培育形成超千億元以工業機器人為核心的智能b備產業集群的目標。事實上,不僅僅是廣州,東莞、長沙、武漢等地都在爭奪人工智能產業這一蛋糕。廣州開發區經濟發展局副局長趙必榮告訴《小康》記者,廣州開發區智能裝備產業主要集中在通用設備、專用設備和機器人三大細分領域,基本形成了從上游關鍵零部件、中游整機到下游應用集成的完整鏈條,其中機器人產值規模最大,占智能裝備總產值的一半以上。主要發展有自主知識產權、有核心競爭力、有市場前景的工業機器人,重點支持工業機器人本體、控制器、減速器、伺服電機等關鍵零部件的研發和應用,并培育發展服務機器人、家用機器人。
智能裝備產業一直是廣州開發區重點發展的產業,目前擁有機器人及智能裝備企業73家,2015年實現工業產值132.5億元,近五年持續保持16%的復合增長率。開發區擁有廣州數控、廣州啟帆、巨輪智能、瑞松、明珞等一大批國內知名的智能裝備企業,以及中國(廣州)智能裝備研究院、國家機器人檢測與評定中心廣州分中心等以智能裝備共性技術研發為主的產業公共服務平臺,同時還引進了庫卡、發那科等全球機器人巨頭。上海發那科機器人有限公司將投資1.08億元,建設集機器人銷售、展示、技術支持、小型加工中心制造與倉儲等于一體的華南基地,目前已在“廣州機器人產業園”落實4萬平方米的用地;庫卡機器人公司去年也已在開發區成立廣州分公司,目前正在籌備選址設立機器人新工廠,重點開展工業機器人的研發和生產。
廣州開發區從2014年開始規劃建設占地448公頃的智能裝備產業園區,目標是到2020年實現工業產值200億元,培育1-2家擁有自主知識產權和自主品牌的百億級工業機器人龍頭企業和3-5家相關配套骨干企業。目前,全區集聚智能裝備企業75家,2016年實現工業產值110億元,約占全廣州市規模的三分之一。
年輕工人“要做機器人的主人”
近兩三年以來,《小康》記者在廣州、東莞、佛山等珠三角地區的企業走訪時發現,在“轉型升級”、人工成本日益上漲等大環境下,諸多勞動力密集型的企業都在積極推進“機器換人”工程。
在東莞,“無人工廠”已經出現,工廠中每天近百臺機器手正日夜無休地打磨一個個手機中框結構件,它們被分成10條生產線,每條生產線由一條自動傳送帶上下料,這個過程不再需要任何人力,需要的只是每條線3名工人負責看線和檢查。企業主告訴記者,以前整個工廠要650個工人,現在生產相同的東西,只要60個人就已足夠。
去年年初,昆山市政府公布了一份富士康工廠的機械化數據,稱自從2014年以來,富士康已經使用機器人(又或者是機械手臂)取代了超過一半的工人,當地工人數量由11萬人減少到了5萬人。
2011年,富士康CEO郭臺銘宣布“百萬機器人計劃”,計劃投入100萬臺機器人到生產線上,此前富士康自主研發的“FOXBOT”機器人開始在山西晉城批量制造,正式成為富士康的一員。如今,6年過去了,根據富士康自動化技術發展委員會總經理戴佳鵬此前宣布的數據,超過4萬臺機器人被部署在富士康各個生產流程環節當中。
《小康》記者此前在走訪位于汕尾市的深汕合作區部分生產企業時也發現,這里新建的工廠,大部分都以智能機械代替了大量的工人?!皺C械可以日夜不停地工作,不會喊累,不會鬧情緒,不會要加工資,更不會喊要罷工,而且沒有安全事故。智能機械的好處顯而易見?!贝蟛糠制髽I主都表達了同樣的觀點。趙必榮在接受采訪時也表示,“機器人確實要比工人好管理,最深有體會的應該是生產線部門。”
2013年以來,我國已經連續三年成為全球最大的機器人市場。各地積極推動機器換人有政策引導的傾向,但更多的是基于現實的需要。在中國一些沿海地區,人口紅利下降、人力成本上升、人才結構矛盾等問題正在倒逼國內制造企業以機器換人。同時,隨著制造業的轉型升級,原來的農民工可能難以承接新的工作,企業招錄不到所需勞動力,也只能進行機器換人。
雖然實際上目前很多領域單位產量所需機器人的成本并不低于勞動力成本,但“機器換人”這一大趨勢依然存在。
然而,工人的飯碗真的會因為機器人的來臨而失去嗎?
“短期內不會,目前機器人代替的大部分都是機械化的辛苦、危險的工作,都是一些現在80、90、00后不愿意干的又臟又累的活?!碑呡x說,機器人逐漸替代人類是產業發展的必然,批量引入機器人不僅要建立在標準化、批量生產的基礎上,還要取決于技術的發展和企業的經濟實力。張倫明也表示,機器人運用到企業雖然具有很大的優越性,但不可能完全取代人的工作,因為機器人沒有思維,只能按照既定程序操作,無法靈活轉變。
趙必榮說,人們在談論機器人或者智能化的時候,潛意識里總會有一個觀點,認為機器人與人工是對立的,所以喜歡將它們放在一起比較。但幾年下來的現實情況是,智能與人工非但不是對立的,很多時候還是相輔相成相互促進的。
首先,智能制造并不排斥人工,例如人機交互技術就是工人與機器實現協同生產。目前的工業機器人只是代替了一些簡單、繁重、危險工序中的人工;服務機器人可在居家養老、醫療康復、教育娛樂等領域解決專業人員不足等難題;而語音識別和人臉識別等人工智能技術也只是幫助人們更有效率、安全地工作和生活??偟膩碚f,智能機器并未對社會就業率帶來較大影響。其次,智能機器正在創造新的就業崗位,因其是多種技術的交叉融合,自身發展離不開大量專業技術人員,其催生的新產業生態可吸納大量勞動力。
但越來越多的年輕人也清楚地意識到,機器換人已是勢不可擋。危機,危機,正是危中有機,所以經濟大轉型時期,機會往往是并存的,就看你有沒有敢于改變的勇氣與決心?!白鳛楣と说奈覀?,只有通過知識和技能才能改變作為廉價勞動力被剝削的命運。趁此時攢點錢,去學技術,去學知識,達到精通級別,才是我們改變命運的王道?!蹦贻p的工人喊出“要做機器人的主人”。 喜與優 去年年初,昆山市政府公布了一份富士康工廠的機械化數據,稱自從2014年以恚富士康已經使用機器人(又或者是機械手臂)取代了超過一半的工人,當地工人數量由11萬人減少到了5萬人。
人工智能會否超越人類
去年和今年兩次的圍棋“人機大戰”都以人類失敗告終,這讓許多人質疑人類智慧不如機器,人類可能被人工智能所取代。隨著技術的發展,人工智能在陪伴機器人領域中的應用已走入越來越多的家庭,機器承擔著越來越多(來自人類)的決策任務,更多人擔憂的是,有一天會不會真出現如美國大片里機器人失控追殺人類的場面?
人工智能技術正變得越來越強大,那些最早開發和部署機器學習、人工智能的企業現在也開始公開討論其創造的智能機器給倫理道德帶來的挑戰。
針對“人機大戰”的兩次慘敗,計算機科學國家重點實驗室主任林惠民認為,人工智能是個復雜概念,有些人工智能處理的是“可測度”的問題,比如各種棋類游戲,不論多復雜,規則是確定的,變化是有限的。計算資源和算法強到一定程度,電腦在計算上總是會勝過人類。但很多領域是不可測度的,包括人的創造力。比如google下棋贏了人,但是設計下棋程序的還是人。
“機器學習、深度學習發展很快,新的算法層出不窮。這個人工智能與多年前的深藍電腦不一樣。當時人們覺得,如果讓深藍來下圍棋,它還太小兒科。而如今,人工智能已經可以戰勝人類了?!敝锌圃涸菏繀且蝗终f,“不過,我覺得人工智能對人類有威脅還是一件很遙遠的事情。等我們發展到了這個程度,自然會有相應的科學倫理出臺。目前我們要做的,就是跟上人工智能的發展步伐,它將對我們的社會產生深刻的影響?!?/p>
一、教育大數據分析挖掘的價值
高校大數據分析挖掘至少有四個典型價值:
一是使得大學的管理更加精準高效,可以朝著智慧治理、分類管理、過程監控、趨勢預測、風險預警的方向發展,真正實現基于大數據分析規律的精準治理,改變管理的模糊性;
二是可以更加準確地分析評價課堂教學的質量,過去我們對課堂、對老師的評價是定性和模糊的,而在大數據智慧課堂的模式下,可以真正實現采集樣本的持久化,采集方式的多元化,挖掘手段的多樣化,分析技術多維度,通過這些方式可以提高課堂教學的質量;
三是使得教和學更加智慧,更加有效。對學生來說,老師可以了解學生學習的進展情況,發現學習興趣點,以及對老師講的哪些內容理解或者不理解,學習路徑分析及課程推薦等等。對教師而言,不僅可以跨校跨地域分享他人的優秀課程,而且可以對學習者進行精準分類,進行個性化指導;
四是資源服務的個性化、精準化推薦與服務,學習績效的個性化評價,以及個性化教學管理,個性化手機內容推送等等,這些功能將有效提升教與學的效率和質量。
二、教育大數據技術平臺的總體設計
首先,我們對高等教育大數據技術平臺有一個總體的頂層設計,如圖1所示。這不僅是學校自己要有一個大數據的管理平臺或者是數據中心,而且也是面向區域乃至全國的平臺。教育部評估中心正在努力建立國家級高等教育教學質量監控大數據中心,陜西省也是這樣考慮的。數據來自高校、教育管理部門以及行業、第三方、企業用人單位等等各方面采集的數據,該數據平臺既有大學的業務數據、課程資源,也有政府部門的統計數據,還有學生網上學習的日志數據,用戶產生的UGC數據,比如微信、微博、論壇等等的數據,基于大數據平臺,開展面向學習者、面向高等教育管理機構、教師、高校等提供服務,并和教育部評估中心、主管部門等進行數據交換與對接。
顯然,這樣一個大數據平臺必須是一個高性能的計算平臺,沒有這樣的基礎設施一切無從談起,所以去年我們學?;撕艽蟮牧庾隽藘杉拢粋€是把校內二級單位原來小的集群計算進行整合,形成學校統一的高性能云計算平臺,既面向校內的科學研究、人才培養提供服務,其實也可以為社會提供合作共建共享模式。目前,我們已建立了一種自我造血機制,四兩撥千斤,以這個平臺吸引更多的外部資源,努力擴展平臺的性能和應用。
三、教育大數據分析挖掘的典型應用案例
目前,我校的高性能平臺除了應用于材料、航天、能動、信息等大型科學計算之外,還開展了以下三項典型的大數據應用。
案例1:陜西省高等教育質量監控與評估大數據應用
圖2所示的是陜西省高等教育的整體架構。其數據基礎是來自陜西省100多所高校的各種辦學狀態數據,有將近700個表格,以及陜西省教育廳各個職能部處的各種各樣的管理數據,此外還有行業第三方提供的數據,包括招生、就業數據等等,這個平臺上我們開展預測預警、查詢在線分析、信息、統計決策等等,主要是為省級教育管理部門、評估機構、教育管理機構提供各種各樣的辦學狀況的分析、統計、關聯分析。
建設全省高等教育大數據服務平臺,實時采集各高校的辦學狀態數據,其根本目的是為了匯聚全省各高校的辦學狀態數據,打破數據孤島,融合各方數據,實現橫向關聯比較、縱向歷史分析,提供精準服務,支持科學決策。
首先,該平臺面向省教育廳提供了11項功能,從根本上解決了原來各處室間的數據孤島的問題,實現了數據融合,橫向關聯,縱向融通,這個數據和各個高校是實時融通的,為省教育廳領導和職能部處提供了領導儀表盤、各職能處室的專項服務、81張高基表及年報年鑒表格的自動生成、績效分析、招生就業及辦學指標計算、教育評估等功能,從根本上解決了數據碎片化及其治理問題。
其次,面向全省高校輔助決策,為高校領導以及校內各個職能部處提供了系列功能,包括辦學情況綜合分析和在線查詢,專業結構分析比較,校級的教學質量監控評測體系,教師管理等等,這些功能非常實用,這是大學實現精細化、規范化、現代化管理的必備基礎。以我校為例,我們過去教師的數據可能在人事處、教務處、科研院等學校的職能部門,采取本平臺以后,把教師有關的所有數據都進行了融合,打通了所有原來割裂的數據。從去年開始,我們學校的職稱評聘,年度考核全部基于這一平臺,全部在大數據里,建立健全了基于數據驅動的精準化服務,解決了數據碎片化歷史遺留問題,實現了從管理信息化向服務信息化的根本轉變。
第三,為本科教育教學評估及專業認證提供技術支撐。鑒于本平臺能提供比較全面的高校辦學狀態數據,便于專家在進校之前全面系統地掌握學校辦學的情況,找到問題,精準查看驗證,提高效率,給高等教育評估提供了重要支持?;诒酒脚_,我們成立了中國西部高等教育評估中心,接受陜西省教育廳指派的省屬本科高校的審核評估和專業論證。如果沒有這一高等教育大數據平臺的支撐,工作量和難度是極其巨大的,甚至難以實現。
案例2:MOOC中國技術平臺
MOOC中國成立于2015年1月,到目前為止已經有121所高校加入,理事單位40家,會員單位80家。該平臺的宗旨是:做政府想做的,做社會愿意做的,做單一高校做不了的事情。例如,真正解決校際資源共享、學分互認等,開拓遠程教育國際化等未來發展的難題。
圖3給出了MOOC中國的技術框架。其核心是互聯網+教育,實現互聯網教育從1.0到2.0的升級?;谶@一平臺,既要開展網絡教育業務的國際化,比如我們牽頭成立的“絲路大學聯盟”,其目的之一是借助MOOC中國平臺,實現網絡教育業務的國際化,通過MOOC中國平臺,面向“一帶一路”國家開展開放教育和技能培訓。
到目前為止,MOOC中國已經有了9911門課程,用戶將近600萬,其中光IT培訓的有500多萬,學歷教育在讀學生50多萬。
案例3:西安交大教育教學大數據分析挖掘與應用
學校非常重視教育信息化技術融入和應用到教育教學之中,去年一次性建成了80個智能教室,把物聯網技術、云計算技術應用于智能教室和教學一線,基于物聯網技術實現教室設備的集中管理、智能控制,同時,將互聯網技術深度融入到教室的管理當中,除了多媒體的直播錄制功能以外,還提供了學生考勤和專家的精準督導,通過云平臺來集中管理各個教室,比如說開投影機、關電源、關多媒體設備等等,都可以通過后端的云平臺集中管控,真正實現教室管理的數字化、智能化、精細化,提升了教學保障的能力,也大大提高了教室管理的效率。更重要的是,這些教學的過程數據可以全程采集下來,獲得數據,有了這些數據,就可以做精準化分析服務,建立西安交大教學質量大數據監測中心。
目前,我校的教學大數據主要包括兩大部分:一是教師在授課過程中的全程錄制的課堂實況;二是學生在學習過程中產生的大量日志數據?;谶@個平臺,我們可以開展教育教學的大數據關聯分析,開展課堂教學質量的綜合評價,實現正面激勵、負面懲戒、精準督導,實現教學評價從模糊宏觀到量化精準、從每學期制到持續常態、從部分隨機到全面覆蓋、從事后評價到實時動態的根本轉變。通過評價激勵老師敬畏課堂,評選精品課堂、示范課堂,在全校內進行正面表彰,另外也作為教學質量評價的重要依據,包括教師的職稱晉升,評選最喜愛的老師等等。
此外,本系統還為學院領導和管理部門提供了針對性的信息服務與決策支持,以數據說話,量化分析,改變了以前我們的模糊評價,采取多維度、全覆蓋、持續化、精細化的過程評價與監控。
四、教育大數據分析挖掘的若干關鍵技術
首先,介紹一下大數據人工智能的基本原理。前段時間,AlphaGo戰勝世界圍棋冠軍這一故事炒得很熱。這對我們的教育科研工作者提出了一個重要的課題,到底人工智能會不會戰勝人類的智能,將來教師存在的主要價值是否還有必要?863計劃正在研究一個項目,到2020年,人工智能軟件參加高考得分要超過一本線,這就是說,計算機教出來的機器軟件參加高考都能達到一本線以上。這就引起我們的思考,這是一個深層次的方向性問題。當然我們今天不是談這個問題,而是我們要看看AlphaGO的原理,其核心是價值計算函數,用收益函數來判斷圍棋下一步該落子到哪里其收益是最大的,其中采用了人工智能深度學習方法。AlphaGO并非天生聰明,其實他的智慧是分三步完成的:
第一步,給AlphaGO輸入了3000萬個人類圍棋高手的棋譜和走法,任何一個人是不可能記住3000萬個棋局的,只有人工智能才能記住。
第二步,AlphaGO自己和自己對弈,在對弈過程中找到自己的薄弱點,進而改進和完善,這其實和人的學習原理類似。
第三步,才是人機對弈,從職業選手到世界圍棋冠軍,通過這樣不斷的對弈完善算法,校正學習,使得AlphaGO具有強大的智能計算能力。AlphaGO的難點在哪?其關鍵在于在一個巨大的落子空間選一個最大的收益點,或者落子點,稱之為MovePicker()函數,這個空間很大,有10170次方,在如此龐大的計算空間中選擇最優函數,只能依靠高性能計算平臺。
AlphaGo為我們研究大數據問題提供了思路和啟發。我們在研究教育大數據問題中需要著力攻克以下理論與技術難題。
第一,大數據造成了嚴重的認知碎片化問題。比如,大家在百度搜糖尿病會檢索出4440萬個數據源,誰也看不過來,并且里面還有一大堆真假難辯的數據。所以,碎片化知識的聚合是一個非常基礎的難題,高度的碎片化降低了知識的可用性,造成了分布性、動態化、低質化、無序化等典型的問題。
一方面是知識的碎片化,另一方面是每個人的興趣和需求還不一樣。所以,資源的碎片化整合以及個性化推薦是今后人工智能中的關鍵問題。我們的思路是:一方面,我們要從資源的角度把無序、分散、低質的資源進一步重組以后形成知識點,形成有序的知識地圖;另一方面,要對學習過程進行跟蹤,實現興趣、個性、情感等方面的動態分析與挖掘,兩者結合起來,建立基于用戶興趣和個性的資源推薦,最后實現個性化精準過濾,通過知識地圖面向用戶提供導航學習,從而緩碎片化知識的問題。開展這一研究也要建立龐大的基礎數據,就像剛才講的AlphaGO,光靠智能軟件肯定不可能那么聰明,需要建立龐大的知識地圖、知識圖譜,并將其放到了國際開源社區和開放數據平臺之上。
隨著科技的進步,尤其是電子信息時代的來臨,將電子信息技術充分地與機電技術相整合,成就了現今的機電一體化技術。機電一體化技術的發展促進了工業生產向著機械自動化的方向邁進,同時也間接地促進了我國經濟的發展。筆者結合自身的學習體會先就機電一體化技術的現狀和發展趨勢淺談一下自己的看法與觀點:
一、簡述機電一體化技術
機電一體化技術.顧名思義.結合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用,機電一體化技術獲得前所未有的發展,成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術,應用范圍愈來愈廣。
機電一體化技術具體包括以下內容:
(1)機械技術
機械技術是機電一體化的基礎,機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應,利用其它高、新技術來更新概念,實現結構上、材料上、性能上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中,經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術,同時采用人工智能與專家系統等,形成新一代的機械制造技術。
(2)計算機與信息技術
其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
(3)自動控制技術
其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統設計,設計后的系統仿真,現場調試,控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
(4)傳感檢測技術
傳感檢測技術是系統的感受器官,是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強,系統的自動化程序就越高?,F代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗,它是機電一體化系統達到高水平的保證。
(5)伺服傳動技術
包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置,伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化技術的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此,機電一體化的主要發展方向如下:
1.智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視,機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。誠然,使機電一體化產品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2.模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣,可利用標準單元迅速開發出新產品,同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國際或國內這方面的標準,但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然,從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
3.網絡化
1 引言
游戲作為生活中的常用詞語,卻很難給出確切的定義,因為它在不同的語境中表達著不同的意思。我們可以通過英文游戲進行解釋,play game:play泛指游戲,在更廣的意思上,作為名詞的play可以泛指活動,相當于activity;game則指社會性的(有組織、有規律并通過競技性的)游戲。而教育游戲是一種遵循游戲機制,制備一定可玩性、趣味性并達到一定的教育效果的活動[1]。通過對多個教育游戲進行對比,我們發現,有一些基本的概念反復的出現,以此我們認為它們是一個教育游戲的基礎和核心。理解這些概念,以及明確這些概念之間的關系,可以防止游戲開發者重復發現這些概念,同時對于他們組建一個新的高質量的教育游戲有著很大的幫助。在論文的第二部分,我們將要討論這些關鍵概念的功能,以及它們之間怎么相互作用組合成基本的游戲框架。在文章的第三部分,我們給出了實例化游戲的基本框架,實現了一個基于Unity3d游戲引擎的虛擬導游系統。第四部分,給出了全文的總結和展望。
2 教育游戲的基礎框架
在第一部分,我們提到了關于教育性游戲的基礎框架的一些基本概念。在這一部分中我們將詳細闡述這些概念的作用,以及它們之間是怎么相互合作,組合成一個完整的教育游戲基礎框架。最后我們再將這個教育游戲基礎框架運用到教育游戲中。
2.1 教育游戲基礎框架
在教育性游戲基礎框架中,我們會提及11個相關概念:教育環境,成果,課程,教室,謎題,考試,教科書,教師,障礙,獎勵和提示。首先我們討論下每一個概念的功能。
(1)教育環境:“教育環境”是一個比喻,代表在教育游戲中所有的游戲物體。它的一個很主要的功能就是為“課程”提供場景,所以我們可以合理的認為,“教育環境”是“課程”的先決條件。同時“教育環境”還有一個重要的功能是它可以為一個指定的“課程”列出它所需要的先決條件。(2)成果:當玩家進入一個教育游戲中時,去探索每一個“課程”的相關領域,學習知識,解答謎題等等,他所操作的過程需要記錄下來?!俺晒钡淖饔脩撌怯涗浲婕业牟僮?,同時提供一個接口以方面查詢。(3)課程:“課程”是最重要的一個概念,它包含了在教育游戲中一個獨立區域范圍內所需要的子物體。由于它包含了太多的概念和功能,所以我們對他進行使用或者復用是比較困難的。(4)教室:“教室”是“課程”傳授的物理區域?!敖淌摇币峁┮恍┍匾南拗?,比如玩家需要通過那些必須的“課程”才能進入到此教室?!敖淌摇毙枰邆淙齻€功能:1)能夠知道玩家何時進入或者離開。2)明確玩家需要完成哪些先決的“課程”。3)知道玩家在先決的課程的操作。(5)謎題和考試:當玩家進入一個“教室”,他會去探索;來發現離開這個“教室”的路。但是在路上會遇到很多的“謎題”。每一個謎題都是由兩部分組成的:問題和答案?!爸i題”能夠判斷玩家輸入的答案和標準答案是否一致,同時還要做到能夠根據玩家的動作來跟新玩家“成就”。只有玩家解決了在“教室”里一系列的“謎題”,玩家才可以離開。(6)教科書:為了通過“考試”,玩家要有很強的信心來獲取相關知識才可以?!敖炭茣笔恰罢n程”所要交的內容,也是“謎題”答案所在的地方?!敖炭茣币龅较鄬碚f要簡單,保持與相關“課程”的內容相關。教科書的表現形式有很多種,比如普通的文本,問答題,圖片,視頻等等。(7)教師:為了使游戲能夠達到靈活多樣,“教師”扮演了以一個特殊的角色,而不是一個普通的NPC角色,或者可以說他是軟件的一個接口,任何游戲物體都可以成為“老師”角色,只要它能夠與“教科書”有聯系。(8)障礙:為了增加游戲的挑戰性,我們可以在玩家的前進的道路上增加“障礙”。從本質來說,“障礙”就是一個玩家在物理上一個限制,比如一個鎖住的門,一個陡峭的懸崖,一個太深的河等等。為了克服這個障礙,玩家需要滿足一些特定的條件:玩家需要響應的游戲物體來克服特定的“障礙”。(9)獎勵:如果在玩家能夠在很好完成一段歷程,我們要能夠給予一定的獎勵,以此激勵?!蔼剟睢北举|是一個具備特殊屬性的游戲物體,它可以幫助玩家克服“障礙”。(10)提示:對于新的玩家來說,如果沒有提示的幫助,他有可能在第一次旅行時會迷路。因此,我們很有必要為玩家提供一個提示功能,它能夠幫助玩家顯示他所在的位置,他所要完成的任務以及下一步該怎么做。
2.2 調節游戲的教育性和娛樂性之間的工具
如何調節一個教育游戲的娛樂性和教育性是成功與否的關鍵。“教科書”是教育游戲的內容,也是探索游戲世界的樂趣和動機所在。“謎題”是一個重要途徑來進行引導,同時也強迫玩家在探索游戲世界時進行學習一些知識。“障礙”可以增加更多的娛樂和挑戰,而“提示”卻與之相反,“提示”可以幫助玩家擺脫困境,很之便的簡單?!蔼剟睢辈粌H能夠使玩家獲得成就感,同時還是提供克服“障礙”所必須要的游戲物品。
3 教育游戲框架在Unity3d中的應用
在第二部分中,我們介紹了教育游戲框架是一個獨立于游戲開發引擎的開發工具,在這一部分中,我們將教育游戲框架進行實例化,并且應用到Unity3d游戲引擎中。
3.1 在Unity3d教育游戲可復用的腳本
Unity3d游戲引擎為了我們提供組件,可以很方便的以組件的形式進行工程組建。為了實例化教育游戲基礎框架,我們將它進行實例化,應用到一個實例系統中:導游系統。這個系統是在虛擬漫游中比較新穎的方面,他不僅可以根據導游NPC位置不同給予不同的消息響應,同時還可以通過判斷與玩家不同的距離給予不同的響應。舉個例子,當導游NPC走到一個廣告牌時,可以通過調用GUI,對展牌進行介紹;當導游NPC里玩家距離過遠時,可以給你玩家一定的提示,要求玩家要跟隨。
3.2 Unity3d路徑動畫設定
【關鍵詞】 信息技術 素養
信息技術課上哪些可以做,哪些堅決不做。教師要監督學生,觀察和了解學生的網絡行為,及時規范學生的網絡行為。教師要引導學生正確看待網絡,把網絡變成交流、學習的途徑,并根據學生的身心特點和學習需要,向學生推薦一些積極、健康的網站,讓學生自我教育,提高學生的道德水平,樹立健康、合理、安全使用網絡的意識。教師要在學生的思想中豎起一座“防火墻”,讓他們自覺形成安全意識。
學生的信息素養的培養不僅要靠教師,更需要學生的參與,只有把以上各方面結合,才能真正達到提升學生信息素養的目的。平時教學過程中嘗試著從下面幾個方面培養學生的信息素養。
一、改變教師觀念,提高教師自身的信息素養
由于多年形成的心態及習慣,信息技術教師總認為自己所從事的學科屬邊緣學科,既沒有高考的壓力,也沒有學校的檢查評估,教師只是為了完成教學任務而教學,教學目標不明確,教師活動開展不規范,長時間形成了學生不重視,學校不檢查,教師只應付的格局,完全忽視了信息技術學科的教學目標的實現。實施新課程改革后,對信息技術學科的教學提出了明確的目標。信息技術教師作為培養學科信息素養的主體,教師的信息素養是直接影響學生信息素養的關鍵,如果一個教師不能及時獲取新信息,就會影響教學內容的更新,甚至還會將一些已經過時的觀點傳授給學生。正所謂身教勝于言傳,一個自身都缺乏求知欲和創新能力的教師怎么能夠培養出具有良好的信息素養的學生呢。因此,在教學活動中,教師是一切教育思想和信息技術產生實際效能的重要因素,學生在接受教育的過程中,能否提高自己的信息素質,首先要看教師在教學過程中是否融入了信息化的教育教學理念。隨著計算機和通信技術的發展及應用的推廣與普及,教師也應當斷提高自的信息素養,跟進信息技術發展的步伐,主動去學習和提高自身的素養。
二、抓住課堂教學,立足培養學生信息素養的主陣地
1、要培養學生的信息意識,只有在強烈的信息意識的引導下,產生強烈的發現欲和濃厚的學習興趣,才有可能使學生自覺地追求信息。信息意識的培養是一個長期的過程,要靠信息技術教師長期在教學活動的引導和滲透。在信息技術必修模塊的教學內容中,有大量關于信息與信息技術;信息的獲取及信息價值判斷等相關內容,其目的就是要在高一這段時間,在學生的意識里建立一個關于信息技術的概念,讓學生從內心深處認識到信息技術課的重要性,樹立一個明確的目標,讓他們明白如果能夠掌握現在所學的信息技術課的知識,會為他們今后的生活和工作帶來很大的好處。帶著這樣的目標和態度學生才會在心里重視這門課,而不是僅僅把它當作是一門單純地掌握技術性的課程,學生心里重視了,自然就會努力地去學好它。
2、豐富學生的信息知識,重視基本原理、基本方法的學習與日常生活學習結合起來,使學生在潛移默化中提高信息技術的理論知識。由于受生活環境和教育環境的影響,學生對信息技術了解甚少,尤其是農村中學生,在家庭教育中信息技術教育可以說是零。即使是城市中學生,他們對信息技術知識的了解也僅限于用計算機來上網。而信息技術是一個寬范的知識領域,它包含了計算機技術,通信技術,多媒體技術,人工智能技術等技術范疇。作為信息技術教師,有必要教學中加強信息知識的傳授,不要單純把信息技術課上成計算機操作課,忽視了理論知識的教授與更新。老師可以設置一些任務讓學生去完成,通過任務驅動達到訓練學生能力的目的。
2如何提高CAI的質量
2.1在備課時和講課時做到重、難點突出
有些比較重要的內容或學生難以掌握的內容應在課件上有所體現,重點突出,上課時細講,著重講。如果也泛泛而講,一下帶過,學生很難掌握。對于這部分內容,要花更多的時間,做足準備。在講基礎理論知識的同時,也要講解應用和推廣。在做課件時,盡量輔以動畫制作,介紹流程操作過程。比如,在講解計算機CPU的工作流程時,可以用動畫展示數據是如何由計算機的內存到達CPU的內部寄存器的。
2.2教學內容是否最適合用CAI方式講解
如果是推理嚴謹,計算量大等內容,則采用傳統方式更能講解清楚,如計算機知識里的數的進位制及相互之間的轉換,采用板書方式講解更好,因為板書比較隨意,通過逐步書寫,學生可以看到整個計算過程。這一部分內容如果采用CAI方式講解,則課件要求制作得非常好,并且要能逐步顯示計算過程才會取得更好的效果,但這樣的課件制作會花費不少的時間。如果每一個教師都單獨去制作這樣的軟件,作者覺得是得不償失的,因為這些內容具有共性,不需要每位老師單獨制作。另一方面,和計算機的應用密切相關的內容則采用CAI,效果會更好。
2.3CAI課件制作的優劣
CAI課件的優勢在于超文本功能、人機互動功能和網絡功能。目前許多已制作出來的課件,都不能充分體現這三大功能,都只不過是把圖片、影視或文本簡單地轉換為計算機演示罷了。如果僅僅從這些課件出發來授課,很難達到提高學生課堂積極性的效果。優秀的CAI課件,會采用輕柔的音樂作為背景,輔以優美的圖片及動畫,加之教師娓娓的講述,則學生上課時不僅是在學習,而且是在學習中享受生活。有些網絡的CAI課件,甚至采用人工智能或者模式識別技術。由計算機識別學生給出的指令,從而在一個虛擬現實的環境之中進行操作。這種課件要求有高速的網絡,優秀的語音識別技術。較之傳統的互動操作,會更加貼近社會實際。
2.4課堂教育中適當演示涉及的計算機知識的操作
因為計算機課程涉及的計算機操作的內容很多,如果適當演示計算機知識的相關操作,則學生更能直接接受教師所講授的計算機知識的背景、軟件及命令的使用。如在講述Windows操作系統的命令時,除利用CAI課件講解其主要功能,還可以在講述完某個操作后,直接演示該操作,學生很容易掌握該操作,執行操作后會出現什么結果,也一目了然。但由于課堂時間有限,演示的操作內容也要受到一定的限制。國外的大學課堂允許學生攜帶筆記本電腦進入教室,同時課桌上配有電源和網絡插座。學生與老師的互動,可以進一步得到提高。
2.5注重課堂教學藝術
采用CAI課件,上課的內容量會顯著大于傳統教育方式中課堂的內容量,學生在很短的時間內要掌握多于常規教學中的內容,其難度顯然加大。如何才能使學生在上課過程中不感到累、不感到跟不上節拍或被動地學習?這就需要教師恰到好處地掌握教學方式。在CAI方式授課過程中,應該在每次上課之前,要求學生預習上課內容,學生在預習的基礎上上課,會使學生在上課時由被動變為主動。上課時,可以先花幾分鐘時間和同學一起討論上一次課的主要內容,或者在每一次下課之前幾分鐘,讓同學來總結一下本次課的主要內容。在上課過程中一方面可以預設一些問題,讓同學回答,另一方面涉及具體的計算機操作時,可以讓學生來操作,學生操作一般情況下沒有教師熟練,容易出錯,這種出錯也代表其他學生以后上機時可能出現的錯誤,在上課中解決會給學生留下深刻的印象。整個的課堂講解中,教師也需要提高親和力,要充分調動學生的積極性,盡量讓學生從上課開始到結束,參與到整個課堂教學中來,否則,學生很容易感到疲憊,因為CAI教學中,一般學生不容易做筆記,更讓部分學生有“放電影”的感覺。國外大學教室的課桌一般都可以臨時調整,整個課堂的活躍度要比國內高得多。
3當前CAI教育中應當注意的問題
計算機的CAI教育,使得教師所面對的工作增加了很多,其中之一就是優秀的課件制作。傳統的計算機教學活動是一種“單媒體”的活動。多媒體教學課件,具有形象生動的演示,動聽悅耳的音響效果,給學生以新穎感、驚奇感,可調動學生全身的視覺、聽覺神經,從而使學生在教師設計的“創設問題———分析問題———解決問題”的各個環節中都能保持高度興奮,學習效果當然會明顯提高。但是這樣的優秀、通用的軟件還不多?;旧鲜沁@樣一種現狀,每個教師在采用CAI課件進行教育時,其所用的教學軟件大多是自己制作的,既費時又費力,還很難達到真正的CAI課件的要求。采用什么方式能夠調動教師或計算機愛好者的積極性,編制出效果好且通用的CAI課件,減少其他教師的重復和無意義的勞動量,應該值得我們考慮。
當前CAI教育所取得的成果是有目共睹的,但仍有不少問題值得深思。比如在制作課件時,一味地追求最新的“高科技”,把教學課件搞成多媒體成果展覽的行為。這偏離了CAI教育的初衷。CAI教育畢竟只起輔助作用。在課堂中起主導作用的是教師,教師要認真鉆研心理學、教育學知識,運用最科學的教育觀念、教學思想去教書育人,刻苦鉆研業務,提高自己的教學水準,提高課堂教學時對學生的親和力。教師教學觀念,教學思想的現代化,要遠勝過技術手段的現代化。所以,運用CAI教學不僅對教師的計算機運用水平提出了挑戰,同時對教師的業務水平提出了更高要求。一個教育思想落后,業務水平低下的教師運用CAI,對提高課堂時效也不會有什么效果。另外,有的教師對CAI教育看得過于神秘甚至有些“崇拜”,這是不對的,因為崇拜就意味著距離,因而也就談不上隨心所欲的運用。其實,CAI教育只不過是自己學習和教學的一種工具,就像黑板、粉筆、紙和筆一樣。當教師把多媒體教學自然而然地融入到教學中去時,CAI教育也就能真正提高課堂時效了。
4如何制作CAI課件
制作精美大方的課件無疑會對教學效果起到很好的推動作用,通常采用PowerPoint或者AUTHORWARE制作。如果是互動性很強的課件,可以采用Flash制作。國內外一些專業的網站,則采用JSP或JavaScript語言,并輔以其他控件和技術制作。下面從CAI課件的部件選取,安排布局和其他注意事項選擇三個方面,簡單地介紹制作CAI課件的制作方法。
4.1部件、技術的選取CAI課件的頁看起來更像是提綱內容。對每個提綱內容的描述應是列表方式的,避免采用整個段落方式來描述知識要點。頁中可以包括的內容有:圖形或圖表、定義、列表、重要的事實、必要的圖片、必要的背景音樂、必要的視頻等。如果是互動的課件,可以考慮利用控件技術,采用人工智能或者模式識別技術。
4.2安排布局CAI課件頁的順序依賴于學生的需求。無論如何做,一定要認真組織頁和合理布局教學中可能遇到的問題,這樣學生才會融入到教師所論述的問題世界中。如下一些內容可以被引述:概述,主體,結束(這種方式是多數頁所采用的結構。它可以避免學生在聽取講述復雜的論點時迷失方向);軼事、內容、結論(此類內容主要為了防止學生在開始演示之前就已經厭煩);計劃、好處、軼事(在這種情況下,教師一般需要說服學生接受一些新鮮事物,但同時教師的演示應簡短且切題)。
4.3其他注意事項如下一些事項值得注意:為整個CAI課件選擇一個統一的背景(也就是說,不要隨便改變頁的背景,且顏色盡量簡單明快,前景和背景的對比度要高);使用簡單清晰的字體;保證字體足夠大,使后排的觀眾也能看到(一般字號在24*24點陣以上);在列表中使用項目符號和一致的短語結構;列出基本信息即可,運用關鍵詞來引導學生貫穿整個演示過程;使用直接、精確的語言,控制文字數量到最少;必要時提供相關的定義;使用空格來隔開文本和/或圖片表格之類的可視組件;保證每張課件頁之間的聯系符合邏輯;為每張課件頁加上標題。如下一些信息是不可以采用的:在課件頁中堆滿了圖表(這會讓整張課件頁顯得雜亂無章);使用復雜的字體(這樣會看得很美,但卻難以辨認);添加冗余的信息(會讓學生感到厭煩,讓學生覺得教師可能是無話可講);寫下所有要說的話(顯得教師不自信,也會讓學生無法做筆記);使用分散觀眾注意力的圖像(如果圖像內容和所講內容無關,則導致相反的效果);顏色搭配難以閱讀,比如在藍色背景上使用黑色的字體,應盡量使用對比度高的顏色組合。