人工智能技术在环境设计教学中的应用

任倩慧

摘 要：人工智能技术在环境设计教学中的应用，对打破传统教育方式、提高教学效率具有变革性意义。文章简述了人工智能的含义，分析了人工智能与教育教学的关系，阐述了人工智能技术应用于环境设计教学活动的必要性，探讨了人工智能资料库、人工智能学习分析技术、人工智能评价系统、人工智能机器人在环境设计教学中的应用。

关键词：人工智能;环境设计;教育教学

0   引言

随着人工智能时代的来临，社会将形成新的教育方式，高校作为设计师成长的摇篮，更要注重教学模式的调整，改变传统教学思维和教学环境。人工智能技术具有不受时间和空间传播限制的优势，能够使得优质教育在世界范围内传播，在教学中合理地运用人工智能技术是新时代教学发展的必然趋势。

1   何为人工智能

人工智能（简称“AI”），是21世纪三大尖端技术之一。人工智能可分为“强AI”和“弱AI”，执行需要智力任务的人工智能就是“强AI”，而仅能执行特定或设定任务（如下棋、组装产品等）的人工智能被称为“弱AI”。英国工程和物理科学研究委员会认为：人工智能技术的目的是在计算系统中重现或超越人类要执行的某些任务所需的“智能”（如学习能力、适应能力、推理计划能力、创造力、感官理解和互动能力、知识提取和处理能力、预测能力等）。人工智能可以实际应用于指纹识别、人脸识别、专家系统、智能搜索、智能控制、语言和图像识别等方方面面。教师借助人工智能强大的运算和分析能力，可以对教学活动进行精准、高效的分析与判断，从而实现对教学活动更为全面和科学的把握;学生借助人工智能可以提高认知发展，根据自己的学习习惯、学习进度、学习方法和兴趣爱好等制定个性化的学习内容和学习方式。

2   人工智能与教育教学

人工智能使得许多行业发生了深刻变革，促使了相关行业的布局调整和转型升级，然而在教育领域，与人工智能的深度融合依然任重道远，需要不断探索。联合国教科文组织2019年5月在中国北京举办了主题为“规划人工智能时代的教育：引领与跨越”的首届国际人工智能与教育大会，并发布了《北京共识》，标志着人工智能教育2.0时代的到来。《第四次教育革命：人工智能如何改变教育》一书中认为“第四次教育革命是由人工智能、增强现实和虚拟现实等为主要内容的个性化教育构成”[1]。人工智能将形成新的教育方式，它能够使得优质教育在世界范围内传播，未来人工智能将很可能与老师配合教学。

2.1 人工智能能够全面开发学生的潜能

人工智能将学习的主导权从教师和学校交回到了学生自己手里，学生可以采用线上、线下相结合的方式，根据自己的需求以及兴趣爱好选择课程、制订学习计划，使学生能更好地掌握基础知识，并深度开发自己的潜能，满足了学生的个性化学习需求。人工智能能够提供一种独特的教育体验，帮助学生探索和发现自己独特的天赋，促进个性成长，以便更好适应社会高速发展带来的挑战。

2.2 人工智能可以使教师更专注教学

教师要做科研、发论文、编教材、准备教学资料、改作业、带领学生做科研和比赛、参加会议、进修等各项事务，还要进行日常教学。但教师的时间精力是有限的，很难针对每个学生的学习情况制订个性化的教学方案。虽然多媒体技术的应用提高了教学效率，缓解了一部分工作压力，但并未从根本上解放教师。而将人工智能与教学过程深度融合，可使在教学资料的准备、课堂组织、作业的布置和批阅等环节实现智能化。教师借助智能人机互动、虚拟增强教学、智能评阅管理等功能，可以实现对整个班级的个性化评估，准确掌握每名学生的学习情况，更好的实现因材施教。教师则更多地充当引领者、组织者、鼓励者和合作者。

3   人工智能技术应用于环境设计教学活动的必要性

人工智能技术在环境设计教学中的应用，为环境设计的发展提供了更广阔的创新空间，对打破传统教育方式、提高教学效率具有变革性意义。

3.1 人工智能技术与环境设计

人工智能正在深刻地改变各个领域，教育的发展离不开人工智能技术的支持。环境设计专业（通常分为景观设计、室内设计、展示设计、环境艺术设计等方向）对我国的经济发展起到了巨大的推动作用。为了应对日益智能化的社会环境，环境设计专业学生必须具备与人工智能相关的思维路径与知识技能，发现和解决设计中的痛点。实际教学中我们可以发现，环境设计专业学生对人工智能普遍存在畏难情绪，很少采用新技术来提升作品创意。因此我们应该加强对学生“人工智能 + 设计”思维能力的提升[2]。

3.2 有利于创新思维的培养

人工智能技術对环境设计教学及发展具有重要的应用价值。环境设计课堂教学中，可以适当运用一些APP或者小插件来提升课程的趣味性，激起学生的学习兴趣。依托浩瀚的资源，人工智能可以开拓学生的思维，为学生带来更多的设计灵感和更广阔的发展平台，有利于学生设计出具有颠覆性的设计作品。人工智能技术的虚拟教学环境，可以使学生具有身临其境的感觉，有利于打破学生的惯性思维，培养学生的创新思维。

3.3 有利于提高教学效率

环境设计是一门交叉性学科，学生要掌握CAD工程制图，3Dmax建模、草图大师、VRay渲染、PS后期修图、AI或CDR排版、酷家乐、以及Lumion和AE等视频动画特效制作软件，同时环境设计专业同学还需要具备空间想象能力和创造能力。未来环境设计专业学生若要在公司取得一定成绩，需要顺应社会发展，尽量在学校期间积累多媒体技术、数据分析、艺术设计、计算机编程等经验知识，这需要极高的学习效率。教师在开展环境设计教学时，通过人工智能的学习分析技术，可以帮助学生分析理解环境设计的专业知识点，并能够自动整合资源，推荐相关文章和知识内容，进行精准答疑和辅助，有利于教学效率的提高。人工智能还可以制订个性化教学方案，并使虚拟情境的学习成为可能。运用人工智能技术，通过教育数据挖掘、知识计算引擎、学生行为建模等可以从多方面推进教学效率的提高。

4   人工智能技术在环境设计教学中的应用

人工智能技术在教育领域中实现其应有的价值，以环境设计专业为例，可以将人工智能技术与环境设计专业的课程内容相结合，促进环境设计专业的教学改革。

4.1 人工智能资料库在环境设计教学中的应用

人工智能具有大数据的采集功能，能够对信息进行高效准确地采集、储存和分析，利用人工智能技术，可以获得全世界最优质的教学资源，因此人工智能资料库中包含环境设计的资料浩如烟海，能够为学生提供全方位的教辅和参考资料，丰富环境设计课程的教学内容和形式，更好地完成教学目标，满足不同层面的学习需求。人工智能根据学生的个人资料以及搜索内容，通过大数据分析，可以自动为学生筛选出适合开展自主学习的资料，实现个人定制化、精准化服务，增强学习效果，有利于提升学生的设计能力。

4.2 人工智能学习分析技术在环境设计教学中的作用

人工智能可以实现环境设计教学的智能化、个性化和多元化。传统环境设计课程教学中，学生被动接受老师的设计理念、方式、方法、素材，并受老师的审美限制。人工智能教学则可以使学生获得更加丰富的学习资源，根据自己的喜好获取所需知识内容和素材，变被动学习为主动探索，提高了学生自主学习的动力。人工智能可以帮助学生快速地获取、分析和理解环境设计课程的相关知识，还能提高学生的专业技能，培养学生的艺术修养和审美能力，促使学生自我进步和全面发展。人工智能强大的交互能力，使得教学更加具有趣味性，更能促进师生之间的互动，增强学生的个性。

4.3 人工智能评价系统在环境设计教学中的应用

运用人工智能的语音和图像等智能识别技术，不仅可以提高环境设计專业教学管理的效率和质量，还能避免主观偏差，有利于形成更科学有效的教学评价体系。利用人工智能对环境设计专业的学生进行信息采集分析，可以了解每个学生在专业知识方面的优势和薄弱环节，帮助学生扬长避短、查漏补缺。人工智能评价系统中除了教师评价，学生自评、互评环节，加入了更为客观的平台评价部分。利用人工智能评价系统，教师可以精准地了解每个学生的学习情况，及时的根据发现问题做出调整。如环境设计教学效果就可以通过学习过程和最终结果，以及分析和解决教学中存在的问题能力，进行客观的教学评价。

4.4 人工智能机器人在环境设计教学中的应用

利用人工智能强大的运算能力及虚拟现实技术，首先学生可以把繁重的运算分析工作和制图工作交给机器人来完成，其次可以为学生模拟出逼真的场景和复杂条件下的场景变化，给学生带来身临其境的体验感，学生个性化的设计也更加容易实现，更符合学生的学习需求，有利于提高学生的学习积极性。借助人工智能强大的技术支持，可使得创作过程更加高效，将设计作品迅速的具象化、可视化，避免了不必要的时间和精力的浪费。例如，将3D打印技术与人工智能相互结合，使得机器不仅能“听懂”人的指令，还能像人类一样自动“感受”人的需求，实现自主打印，识别打印过程中的错误，并对错误进行纠正。2016年AI Build公司创建的人工智能3D 打印机器人，已经可以实现自主监测打印过程，并自行进行错误纠正，曾经打印出了充满科幻感的“Daedalus亭”建筑[3]。

5   结语

在人工智能时代，教育教学中合理地运用人工智能技术是新时代教学发展的必然趋势，人工智能将形成新的教育方式，对整个教学过程实施智能化改造与重塑。人工智能可以提高教学效率，制订个性化教学方案，并使虚拟情境的学习成为可能。人工智能使得优质教育在世界范围内传播，未来人工智能将很可能与老师配合教学。

[参考文献]

[1]SELDON A，ABIDOYE O.第四次教育革命：人工智能如何改变教育[M].吕晓志，译.北京：机械工业出版社，2019.

[2]唐智川，王董玲，夏丹，等.“人工智能 + 设计”—设计学专业产品设计类课程教学实践新探索[J].装饰，2020（1）：120-123.

[3]杨茜婷，周峰越.3D 打印技术在室内设计中的应用分析与展望[J].设计，2019（15）：140-141.

（编辑 王永超）