“人工智能+教育”时期高校学科建设新探

2018-12-21梁松赖锦辉

现代计算机 2018年30期

梁松，赖锦辉

（1.广东石油化工学院计算机与电子信息学院，茂名 525000；2.广东石油化工学院实验教学部，茂名 525000）

0 引言

新时期，我国对人工智能产业发展高度重视，2017年首次写入政府工作报告。国务院出台《新一代人工智能发展规划》旨在推动人工智能技术研发和产业化发展，最近教育部出台《高等学校人工智能创新行动计划》，提出到2020年建设100个“人工智能+X”复合特色专业、建立50家人工智能学院、研究院或交叉研究中心。全国“AI+”蔚然成风，“AI+金融”、“AI+医疗”、“AI+家居”、“AI+汽车”、“AI+石油”、“AI+化工”纷纷涌现。人工智能产业规模剧增，人才缺口越来越大，国内高校纷纷调整人才培养方案，设立人工智能学院，通过加强与企业的合作，解决师资紧缺状况，提升人工智能项目实训能力。

人工智能时代的教与学正在发生着急剧的变化，从知识的生成与讲授，教学内容的更新与实践，教学绩效的评价与管理等，都与以往如何一个时期不同，高校要与时俱进，抓住机遇，抛开思想束缚，在学科专业建设、智能教育、教师形态建设、学生创新创业、产教融合等方面奋力跟上时代步伐。

1 “人工智能+”案例

人工智能是用人工的方法在机器上实现的智能，通俗的说就是人类使用机器模拟人类和其他生物的自然智能，包括语言、行为、记忆和思维、感知等能力。1956年计算机的诞生，标志着AI时代的到来。

最近，谷歌发布了一款名为Clips的相机[1]，该相机可以安装在婴儿童车上，可以主动识别儿童翻滚、微笑、憨笑、眨眼等许多有趣的表情，主动拍照和录制视频。该技术得益于深度学习和海量数据，以及谷歌在YouTube上采集到的海量的具有纪念意义的儿童视频表情。

2 理工科大学建设“人工智能+”设想

目前是一个从信息时代走向人工智能时代的新时期，人工智能是新一轮产业转型升级的趋势。人类社会已经进入人工智能时代，在人工智能背景下，要培养符合新时代要求的人才，人才培养方案要作颠覆性的改革，将重点放在培养学生适应AI时代工作需要的新素养与技能上。

（1）优化学科专业建设

高校对AI时代理工科大学建设与发展方向目前还是初步的、无借鉴的。科学合理地设置人工智能专业，教育部和高校本身都要谨慎。对教育部而言，要考虑新开专业的基本条件，如师资力量、软硬件条件、行业背景和监管措施；对高校而言，要考虑开设哪种层次的人工智能专业，专业与地区经济的匹配度，生源层次、就业情况等。

可以借鉴美国一些公立大学的做法，美国高校的模式是先设计课程，后设置专业。例如先开设公选课，经过几年的累积，逐步明确行业发展分支和方向、就业需求、课程设置、师资力量和科研条件，再设置专业。例如许多美国高校设立的“统计系”，就是由于制药、金融等行业的强劲需求，从数学系逐渐发展和独立出来的。

同时，高校不能只做加法，不做减法，一些学校为了抢占生源开设大量雷同专业，不考虑生源是否供过于求，尤其有些文科专业办学成本低。

除了专业设置外，作为大学通识课程的计算机公共课，要响应教育部2018年印发《高等学校人工智能创新行动计划》文件中提到加快人工智能领域科技成果和资源向教育教学转化的号召，将人工智能纳入大学计算机基础教学内容，实施“人工智能+”行动；那么如何在大学计算机基础教学内容融入人工智能知识呢？当前，人工智能涉及到的原理、技术主要包含以下九方面内容[2]：①人工智能基础；②计算机语言与程序设计；③自然语言理解（NLU）；④理解规划的作用和任务、基于谓词逻辑的规划等；⑤数据和知识的表示方法；⑥搜索原理与推理技术；⑦机器学习；⑧专家系统；⑨智能控制。作为大学通识课程的计算机公共课，其肩负着普及计算机知识和前沿技术的重任，尤其要注重新时期对新知识的传授。

（2）将教学与人工智能技术高度融合，推进智能教育

人工智能技术正在高速发展，目前在公共事务安全、交通运输、医疗保健、娱乐、家庭服务、社区、就业、教育等八个方面人工智能技术已经有了充分的应用[3]。在医疗保健领域，通过外科手术机器人、智能医生等给患者带来福音；在交通领域，自动化交通很快会实现，无人驾驶等更安全可靠；在物流方面，智能配送机器人已经正式上路；在就业领域，人工智能可能会取代如会计出纳、银行职员、审计等工作职位在内的特定岗位上的劳动者，并且将减少人们的工作时长；在娱乐方面，开始用人工智能来创作歌曲、营造舞台效果、打造3D场景等。不久将来，人工智能会让工作、生活和娱乐变得更具互动性，更加个性化。

人工智能技术与教育的结合并不是新问题，近年来，不论是国家战略层面，还是教育行业的发展需求，人工智能技术与教育的结合再次引起了学界的热议，新一波研究热潮正在形成。首先体现的是借助各种智能化的教育装备和智慧化的教育环境，然后是嵌入人工智能服务的教育制度，最后是人机结合的思维模式。进入人工智能时代，智能技术可以充分助力教与学，教育领域的专家系统就是智能教学系统（ITS），是指一个能够模仿人类教师来帮助学习者进行某个学科、领域或者知识点学习的智能系统。国外的Aleks、Algebra、AutoTutor、Sherlock、Codes等智能教育系统，以及国内的“Z+Z智能教育平台”、批改网、乐冲刺、网龙华渔的“未来教师”、编程猫、紫光优蓝亲子机器人，“科大讯飞”和51talk等公司开发出的语音测评软件等人工智能技术都有可借鉴之处。例如智能视频分析技术可以检查学习者是否在学习，追踪学习者学习行为过程；学习分析技术可以发现、矫正学习者存在的问题；眼动数据跟踪技术可以从学习者的眼动数据跟踪中，分析学习者的学习兴趣、内容偏好等以提供符合不同学习者口味的学习内容，并适时、精准推送给学习者；学习情况获取技术可以获得有关学习者的动态学习状况、注意力情况以及心理状况等，这些信息可以帮助教师判断教学材料或课程设计存在的缺陷，及时修正、改进教学设计，从而优化教学设计与实施；智能管理技术通过记录学习者的所有在线学习行为，包括时间、频率等数据，预测学习者的绩效，督促其完成整个课程的学习；人工神经网络对学习者进行有监督的学习等等，此外还有自动测试和评估等。

（3）培养智能人才，更新教师形态建设

未来20年，全球12-15%的劳动力将因为人工智能而失业。所有稳定的工作都有一个特点，缺乏高强度的竞争，而之前一直被人称之为稳定的会计、银行职员这种工作，已经没有稳定之说了。这种稳定终被打破了！未来将诞生更多的自动化运营公司，充分利用AI技术可以省时又高效的工作。进入人工智能时代，社会对人才提出了新的要求：未来不只是优秀的人和你在竞争，更有不需要睡觉会自动学习的机器人和你竞争。

人工智能时代，知识体系传授已经被人工智能取代，教师要从面向知识体系的传授，转向面向AI素养和技能的培养，如创新创造力、人机协作能力、知识迁移能力以及实践应用能力，教师的功能主要转向技能培训、发现能力、规划人生、心理咨询和疏导、组织和带领社会实践等，致力于帮助学习者成长，发现优点，实现人生价值。

（4）推动校企产教融合，加强人工智能人才联合培养力度

目前，智能城市、智能生产、智能诊疗、智能交通、智能物流、智能机器人、无人驾驶、智能手机、智能玩具、智能社区、智能经济等领域正在迅速发展，企业会招募更懂技术、更懂人工智能、更懂未来的人才。相对而言，高校在人工智能应用上还处于一知半解的状态，因此，要积极推动校企产教融合，加强人工智能人才联合培养力度。学生应花费更多时间和精力学会在实践和合作中解决问题，所以，学校方面应该在社会和企业中需求更多的帮助，引进专家讲座，体验人工智能技术产品，对智能设备实现控制，同时积极把学生推向人工智能先关行业实践和实习，并且在企业中开展互助合作研究项目，引导学生积极参与在人工智能技术上进行较高层次的设计，提升人工智能项目实训能力以适应AI时代的快速发展。

（5）大力支持师生从事人工智能创新创业，提升师生人工智能方向共创能力

时刻关注人工智能方面的最新研究进展，及其在发展过程中出现的问题，衍生的行业，积极探索传统专业与AI深度融合的有效途径，探索AI应用新领域，带领学生捕抓商机，积极参与各种人工智能挑战赛。同时加快建设一流人才队伍和高水平创新团队，培育重点科技创新平台和重大科技项目，强化与政府机关、企事业单位、科研院所的合作，实现人工智能全方位发展。各行各业都步入智能化时代。

（6）推进“人工智能+产业”，提升服务地方和区域创新发展的能力

推进“人工智能+产业”，如人工智能+石油化工、农业、建筑、金融、文创、法律等，服务地方创新发展。例如我校作为华南地区唯一的石油化工类高校，在人工智能背景下，要培养符合新时代要求的石油化工类人才，人才培养方案要作颠覆性的改革，为石油化工产业创新驱动发展贡献“人工智能+”方案，提升服务地方和区域创新发展的能力。