技工院校人工智能教育的探索與研究

李玉軍

摘要：隨著人工智能時(shí)代的到來和2017年7月8日國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)布，人工智能被提升到了一個(gè)新的歷史高度。同時(shí)，人工智能產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求對(duì)高等職業(yè)教育也帶來很大的挑戰(zhàn)，技工院校已在考慮和探索將人工智能教育融于教學(xué)，來適應(yīng)未來產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求，服務(wù)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。筆者作為技工院?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)的負(fù)責(zé)人，本著專業(yè)發(fā)展和適應(yīng)未來社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的考慮，結(jié)合本專業(yè)學(xué)生實(shí)際，對(duì)技工院校開設(shè)人工智能相關(guān)課程進(jìn)行了一些探索與研究，現(xiàn)分享出來，與大家共勉。

關(guān)鍵詞：人工智能；人才培養(yǎng)；技工院校；教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）16-0096-02

1 開設(shè)人工智能教育的意義

人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，讓世界進(jìn)入了信息時(shí)代的新階段——人工智能時(shí)代。日前，教育部召開了新聞發(fā)布會(huì)，正式將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理劃入新課標(biāo)。因此，技工院校開設(shè)人工智能課程迫在眉睫，其意義在于：其一，有利于讓學(xué)校占據(jù)教育領(lǐng)域人工智能發(fā)展的先機(jī)；其二，有利于學(xué)校建設(shè)創(chuàng)新型高水平技師學(xué)院的目標(biāo)；其三，有利于讓學(xué)生跟上人工智能發(fā)展步伐，為學(xué)生以后的發(fā)展提供有利的條件。這種教學(xué)探索與創(chuàng)新也適應(yīng)了AI2.0時(shí)代的要求，因此，要大力探索之、建設(shè)之、推廣之，為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)發(fā)展，為創(chuàng)建技工教育人工智能教育的典范創(chuàng)造有利條件。

2 python語言的研究

人工智能是一個(gè)很廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，很多程序編程語言都可以用于人工智能開發(fā)，比如Python、Lisp、Prolog等。但由于Python簡單易用，它可以無縫地與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其他常用的AI算法一起使用，是人工智能領(lǐng)域中使用最廣泛的編程語言之一。

Python作為一種具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的軟件，特點(diǎn)如下：其一，其源代碼是依照GPL協(xié)議寫的，并且其解釋器也能夠兼容 GPL協(xié)議；其二，此類人工智能語音的語法簡易，空白符被大量應(yīng)用其中；其三，Python具有膠水語言的別稱，與其他編程工具之間的結(jié)合度非常高。特別是在以下情況中，在強(qiáng)大的類庫支持下，應(yīng)用該語音能夠非常迅速第生成人機(jī)交互界面。

Python語言一般被認(rèn)為人工智能領(lǐng)域具代表性的編程語言。一方面，此類面向?qū)ο蟮慕忉屝驼Z言不斷補(bǔ)充簡單、明了、擴(kuò)展性強(qiáng)等特征。在2017年，甚至長期占據(jù)IEEE編程語言榜首位置；另一方面，該語言學(xué)習(xí)曲線非常平緩，更適宜編程基礎(chǔ)較差的學(xué)生，讓學(xué)生將其作為學(xué)習(xí)人工智能的入門級(jí)工具。此外，Python語言不斷補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)庫和人工智能編程的開源框架，很容易開發(fā)擴(kuò)展。國內(nèi)外知名的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)均兼容Python的接口，便于模塊化的快速開發(fā)應(yīng)用程序，比較適合于技工院校的學(xué)生使用。

3 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)開設(shè)人工智能課程存在的問題

3.1 師資隊(duì)伍建設(shè)

人工智能是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，大多數(shù)技工院校教師隊(duì)伍對(duì)人工智能的研究也停留在了解階段，因此，師資隊(duì)伍建設(shè)是開設(shè)人工智能教育課程首先要解決的問題。對(duì)現(xiàn)有教師進(jìn)行教育培訓(xùn)和引入新的教師資源是解決這一問題的關(guān)鍵。增加新的教師資源只能解決當(dāng)前問題，應(yīng)建立師資培養(yǎng)長效機(jī)制，并進(jìn)一步推動(dòng)新技術(shù)與教師專業(yè)發(fā)展有機(jī)融合，實(shí)行線上與線下結(jié)合的混合式研修，建立教師隨時(shí)可學(xué)、隨地可學(xué)的常態(tài)化專業(yè)教育發(fā)展機(jī)制。拓展和挖掘全方位的教育培訓(xùn)課程，大力提升教師新技術(shù)應(yīng)用能力，并引入人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)教師主動(dòng)適應(yīng)信息技術(shù)變革，幫助教師創(chuàng)建學(xué)習(xí)場(chǎng)景，深度理解人工智能教育的模式，以便適應(yīng)人工智能教育的需求。

3.2 教學(xué)方式較傳統(tǒng)，缺少實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

人工智能的教育大多數(shù)技工院校都在研究階段，教學(xué)方法還是用比較傳統(tǒng)的軟件開發(fā)的模式進(jìn)行教育。有效的教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，可以推動(dòng)教學(xué)效率的提升，給教學(xué)的效果進(jìn)行加分。然而，目前國內(nèi)技工院校人工智能編程實(shí)踐教學(xué)方式的教學(xué)實(shí)驗(yàn)卻比較傳統(tǒng)單一，部分院校仍然采取授課者在上邊講，參與的學(xué)生在下邊聽的傳統(tǒng)教學(xué)方法，教師依然是課堂的主體，學(xué)生還是只可以被動(dòng)地接受知識(shí)的灌輸。另一方面，由于人工智能的實(shí)際項(xiàng)目較少，參與人工智能課程學(xué)習(xí)的學(xué)生很難借助實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深刻理解，實(shí)踐能力也得不到鍛煉和提升，學(xué)生沒有親自實(shí)踐，便不會(huì)獲得實(shí)踐的體驗(yàn)，沒有親身經(jīng)歷成功的喜悅感，參與課堂的效率就會(huì)不太高，這也會(huì)為課堂教學(xué)效果減分。相關(guān)人工智能教育學(xué)科帶頭人就應(yīng)該持續(xù)地探索新的教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，激發(fā)參與人工智能課程學(xué)習(xí)的學(xué)生的興趣，使他們?cè)敢馊W(xué)習(xí)，渴望去學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高教學(xué)效率；另一方面，技工院校人工智能教育應(yīng)深度校企合作，引入企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，盡可能地讓實(shí)踐來指導(dǎo)理論教學(xué)，提升參與人工智能課程學(xué)習(xí)的學(xué)生的實(shí)踐能力，讓學(xué)生邊學(xué)邊練，參與項(xiàng)目，學(xué)練結(jié)合，這樣才會(huì)達(dá)到比較好的教學(xué)效果。

4 人工智能教育的教學(xué)思考

4.1 結(jié)合學(xué)生的教學(xué)方法分析

作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和軟件開發(fā)有一定的認(rèn)識(shí)和了解，但對(duì)于新的人工智能領(lǐng)域，學(xué)生們沒有一個(gè)完整的概念。因此，首先要讓學(xué)生在軟件開發(fā)的思想基礎(chǔ)上建立初步的人工智能新思維體系，才能順利實(shí)施人工智能教育。

人工智能思維是信息化技術(shù)解決問題的思想所在，對(duì)于人工智能模型的學(xué)習(xí)應(yīng)該是從理論到實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該首先使用人工智能實(shí)例引出概念，進(jìn)而介紹人工智能模型的基本理論，讓學(xué)生對(duì)人工智能模型有一個(gè)清晰完整的認(rèn)識(shí)。然后讓學(xué)生下載網(wǎng)上的開源軟件包來鉆研人工智能模型，借助人工智能經(jīng)典模型的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生可以掌握信息化技術(shù)解決問題的邏輯，了解信息化技術(shù)編程的關(guān)鍵意義。

充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生敢想敢試，勤動(dòng)手，多創(chuàng)造。在傳統(tǒng)的技工教育理念里，技工院校的學(xué)生文化基礎(chǔ)薄弱，學(xué)一門技能順利就業(yè)就行，把重心放在“技”的訓(xùn)練上，卻忽略了學(xué)生“能”的培養(yǎng)。人工智能時(shí)代，記憶不再是一項(xiàng)重要任務(wù)，大數(shù)據(jù)隨時(shí)隨地可以提供大量所需信息，簡單的計(jì)算和邏輯推導(dǎo)也可以交給機(jī)器來完成。從這個(gè)意義上理解，技工院校學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)，創(chuàng)造力豐富，在人工智能時(shí)代將更有學(xué)習(xí)潛能和發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

從培養(yǎng)學(xué)生的意識(shí)、觀念入手，通過真實(shí)事例讓學(xué)生了解人工智能，比如講人工智能阿爾法狗（AlphaGo）戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍、職業(yè)九段棋手李世石的故事，谷歌的無人駕駛汽車等，另建議學(xué)生多關(guān)注《最強(qiáng)大腦》這檔電視節(jié)目，讓學(xué)生真正形成樂于學(xué)習(xí)，愛上了解人工智能的習(xí)慣和心理，慢慢建立起人工智能的思維。

4.2 教學(xué)方式

人工智能是一門交叉學(xué)科，相比其他軟件類課程，學(xué)習(xí)起來還是有一定的難度。為了保證在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)開設(shè)python語言課程的教學(xué)質(zhì)量，教師可在課前從資源庫或網(wǎng)絡(luò)上百度查找相關(guān)的人工智能視頻資料，作為課堂的情景導(dǎo)入，調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生知道人工智能可以做什么，需要什么樣的知識(shí)儲(chǔ)備；準(zhǔn)備相關(guān)演示代碼或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)集等，展示利用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題的過程，讓學(xué)生明白學(xué)有所用，能解決現(xiàn)實(shí)問題，并且特別智能；安排實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成演示代碼的運(yùn)行，使學(xué)生切身感受到機(jī)器的智能，激發(fā)其學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

4.3 教學(xué)內(nèi)容

馬云說：“在數(shù)據(jù)時(shí)代，30年以后世界上最優(yōu)秀的CEO可能是一個(gè)機(jī)器人”，機(jī)器正嘗試跟人類去溝通，他們甚至試圖變得有感情，去讀懂人類的心理變化，這就是人工智能的發(fā)展方向。因此，在現(xiàn)有軟件課程的基礎(chǔ)上，要建立大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)的思維，從軟件入手，本著智能化的特點(diǎn)，開設(shè)自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)等人工智能領(lǐng)域課程，進(jìn)行人工智能教育。

4.4 教學(xué)實(shí)施研究

人工智能教育區(qū)別于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教育，是一個(gè)全新嘗試，我們必須持續(xù)地探索這類課程教學(xué)方式和教學(xué)策略，才能很好地去推動(dòng)和順利實(shí)施。

混合的教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究是技工院校在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)開設(shè)人工智能課程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從知識(shí)轉(zhuǎn)播角度來說，知識(shí)傳授將學(xué)生分為幾個(gè)小組，讓他們進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，共同完成學(xué)習(xí)（開發(fā)）任務(wù)。這種教學(xué)方法可以保證學(xué)生的課堂參與率，也可以增強(qiáng)學(xué)生之間的彼此交流與學(xué)習(xí)，深化他們的自主合作能力，學(xué)生在自己動(dòng)手過程中也可以深化其實(shí)踐能力。教師在教學(xué)過程中只起簡單的指導(dǎo)作用，督促學(xué)生自己解決問題，進(jìn)一步深化他們的思考能力。從另一個(gè)角度來講，重點(diǎn)是讓學(xué)生借助互聯(lián)網(wǎng)有效資源在課下進(jìn)行充分的知識(shí)預(yù)習(xí)，提前進(jìn)行有效的思考和探索，然后再由老師在課堂上進(jìn)行指導(dǎo)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生是教學(xué)的主體，這種“以人為本”的新的教學(xué)方法，可以實(shí)現(xiàn)因材施教，使每個(gè)參與人工智能學(xué)習(xí)的學(xué)生都可以充分展現(xiàn)自己的特點(diǎn)，發(fā)揮自己的特長。也可嘗試用“翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)行教育，讓學(xué)生積極發(fā)言，踴躍參與，進(jìn)一步推動(dòng)教學(xué)效果的提升。

5 結(jié)論

中國制造2025已經(jīng)提出，不久的將來機(jī)器人將代替人完成手工勞動(dòng)。技工教育的發(fā)展必須也要與時(shí)俱進(jìn)，唯有改變和適應(yīng)才能跟上時(shí)代的步伐，培養(yǎng)出駕馭這些機(jī)器的專業(yè)技術(shù)人才。業(yè)內(nèi)人士經(jīng)常將Python語言視為人工智能領(lǐng)域具代表性的編程語言。因此，教學(xué)中融入以Python為代表的人工智能語音教學(xué)要素具有如下好處：其一，該語音是面向?qū)ο蟮慕忉屝驼Z言，可以不斷補(bǔ)充簡單，具有明了、擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此它長期占據(jù)IEEE編程語言首選語音的寶座；其二，該語言非常適合初學(xué)者，對(duì)于接受能力弱的學(xué)生來說，也適用將其作為入門級(jí)工具。此外，Python語言不斷補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)庫和人工智能編程的開源框架，很容易開發(fā)擴(kuò)展。國內(nèi)外知名的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)均兼容Python的接口，便于模塊化的快速開發(fā)應(yīng)用程序，比較適合于技工院校的學(xué)生使用。，而且也可以為將來在深度學(xué)習(xí)思想基礎(chǔ)上建立起來的AI新思維領(lǐng)域培養(yǎng)出更多優(yōu)秀人才。技工院校的學(xué)生，不能只做社會(huì)人工智能成果的享用者，更要在機(jī)器和深度學(xué)習(xí)思想基礎(chǔ)上建立起來的人工智能新思維的開發(fā)者以及未來世界的探索者。

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