人工智能技術(shù)在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

任倩慧

摘 要：人工智能技術(shù)在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用，對打破傳統(tǒng)教育方式、提高教學(xué)效率具有變革性意義。文章簡述了人工智能的含義，分析了人工智能與教育教學(xué)的關(guān)系，闡述了人工智能技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)的必要性，探討了人工智能資料庫、人工智能學(xué)習(xí)分析技術(shù)、人工智能評價(jià)系統(tǒng)、人工智能機(jī)器人在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人工智能;環(huán)境設(shè)計(jì);教育教學(xué)

0 ? 引言

隨著人工智能時(shí)代的來臨，社會(huì)將形成新的教育方式，高校作為設(shè)計(jì)師成長的搖籃，更要注重教學(xué)模式的調(diào)整，改變傳統(tǒng)教學(xué)思維和教學(xué)環(huán)境。人工智能技術(shù)具有不受時(shí)間和空間傳播限制的優(yōu)勢，能夠使得優(yōu)質(zhì)教育在世界范圍內(nèi)傳播，在教學(xué)中合理地運(yùn)用人工智能技術(shù)是新時(shí)代教學(xué)發(fā)展的必然趨勢。

1 ? 何為人工智能

人工智能（簡稱“AI”），是21世紀(jì)三大尖端技術(shù)之一。人工智能可分為“強(qiáng)AI”和“弱AI”，執(zhí)行需要智力任務(wù)的人工智能就是“強(qiáng)AI”，而僅能執(zhí)行特定或設(shè)定任務(wù)（如下棋、組裝產(chǎn)品等）的人工智能被稱為“弱AI”。英國工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)認(rèn)為：人工智能技術(shù)的目的是在計(jì)算系統(tǒng)中重現(xiàn)或超越人類要執(zhí)行的某些任務(wù)所需的“智能”（如學(xué)習(xí)能力、適應(yīng)能力、推理計(jì)劃能力、創(chuàng)造力、感官理解和互動(dòng)能力、知識(shí)提取和處理能力、預(yù)測能力等）。人工智能可以實(shí)際應(yīng)用于指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、專家系統(tǒng)、智能搜索、智能控制、語言和圖像識(shí)別等方方面面。教師借助人工智能強(qiáng)大的運(yùn)算和分析能力，可以對教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行精準(zhǔn)、高效的分析與判斷，從而實(shí)現(xiàn)對教學(xué)活動(dòng)更為全面和科學(xué)的把握;學(xué)生借助人工智能可以提高認(rèn)知發(fā)展，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)方法和興趣愛好等制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式。

2 ? 人工智能與教育教學(xué)

人工智能使得許多行業(yè)發(fā)生了深刻變革，促使了相關(guān)行業(yè)的布局調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級，然而在教育領(lǐng)域，與人工智能的深度融合依然任重道遠(yuǎn)，需要不斷探索。聯(lián)合國教科文組織2019年5月在中國北京舉辦了主題為“規(guī)劃人工智能時(shí)代的教育：引領(lǐng)與跨越”的首屆國際人工智能與教育大會(huì)，并發(fā)布了《北京共識(shí)》，標(biāo)志著人工智能教育2.0時(shí)代的到來?！兜谒拇谓逃锩喝斯ぶ悄苋绾胃淖兘逃芬粫姓J(rèn)為“第四次教育革命是由人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等為主要內(nèi)容的個(gè)性化教育構(gòu)成”[1]。人工智能將形成新的教育方式，它能夠使得優(yōu)質(zhì)教育在世界范圍內(nèi)傳播，未來人工智能將很可能與老師配合教學(xué)。

2.1 人工智能能夠全面開發(fā)學(xué)生的潛能

人工智能將學(xué)習(xí)的主導(dǎo)權(quán)從教師和學(xué)校交回到了學(xué)生自己手里，學(xué)生可以采用線上、線下相結(jié)合的方式，根據(jù)自己的需求以及興趣愛好選擇課程、制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，使學(xué)生能更好地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，并深度開發(fā)自己的潛能，滿足了學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。人工智能能夠提供一種獨(dú)特的教育體驗(yàn)，幫助學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)自己獨(dú)特的天賦，促進(jìn)個(gè)性成長，以便更好適應(yīng)社會(huì)高速發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)。

2.2 人工智能可以使教師更專注教學(xué)

教師要做科研、發(fā)論文、編教材、準(zhǔn)備教學(xué)資料、改作業(yè)、帶領(lǐng)學(xué)生做科研和比賽、參加會(huì)議、進(jìn)修等各項(xiàng)事務(wù)，還要進(jìn)行日常教學(xué)。但教師的時(shí)間精力是有限的，很難針對每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況制訂個(gè)性化的教學(xué)方案。雖然多媒體技術(shù)的應(yīng)用提高了教學(xué)效率，緩解了一部分工作壓力，但并未從根本上解放教師。而將人工智能與教學(xué)過程深度融合，可使在教學(xué)資料的準(zhǔn)備、課堂組織、作業(yè)的布置和批閱等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)智能化。教師借助智能人機(jī)互動(dòng)、虛擬增強(qiáng)教學(xué)、智能評閱管理等功能，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)班級的個(gè)性化評估，準(zhǔn)確掌握每名學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，更好的實(shí)現(xiàn)因材施教。教師則更多地充當(dāng)引領(lǐng)者、組織者、鼓勵(lì)者和合作者。

3 ? 人工智能技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)的必要性

人工智能技術(shù)在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用，為環(huán)境設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了更廣闊的創(chuàng)新空間，對打破傳統(tǒng)教育方式、提高教學(xué)效率具有變革性意義。

3.1 人工智能技術(shù)與環(huán)境設(shè)計(jì)

人工智能正在深刻地改變各個(gè)領(lǐng)域，教育的發(fā)展離不開人工智能技術(shù)的支持。環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)（通常分為景觀設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)、展示設(shè)計(jì)、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)等方向）對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。為了應(yīng)對日益智能化的社會(huì)環(huán)境，環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生必須具備與人工智能相關(guān)的思維路徑與知識(shí)技能，發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計(jì)中的痛點(diǎn)。實(shí)際教學(xué)中我們可以發(fā)現(xiàn)，環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生對人工智能普遍存在畏難情緒，很少采用新技術(shù)來提升作品創(chuàng)意。因此我們應(yīng)該加強(qiáng)對學(xué)生“人工智能 + 設(shè)計(jì)”思維能力的提升[2]。

3.2 有利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

人工智能技術(shù)對環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)及發(fā)展具有重要的應(yīng)用價(jià)值。環(huán)境設(shè)計(jì)課堂教學(xué)中，可以適當(dāng)運(yùn)用一些APP或者小插件來提升課程的趣味性，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。依托浩瀚的資源，人工智能可以開拓學(xué)生的思維，為學(xué)生帶來更多的設(shè)計(jì)靈感和更廣闊的發(fā)展平臺(tái)，有利于學(xué)生設(shè)計(jì)出具有顛覆性的設(shè)計(jì)作品。人工智能技術(shù)的虛擬教學(xué)環(huán)境，可以使學(xué)生具有身臨其境的感覺，有利于打破學(xué)生的慣性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.3 有利于提高教學(xué)效率

環(huán)境設(shè)計(jì)是一門交叉性學(xué)科，學(xué)生要掌握CAD工程制圖，3Dmax建模、草圖大師、VRay渲染、PS后期修圖、AI或CDR排版、酷家樂、以及Lumion和AE等視頻動(dòng)畫特效制作軟件，同時(shí)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)同學(xué)還需要具備空間想象能力和創(chuàng)造能力。未來環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生若要在公司取得一定成績，需要順應(yīng)社會(huì)發(fā)展，盡量在學(xué)校期間積累多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)分析、藝術(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)編程等經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，這需要極高的學(xué)習(xí)效率。教師在開展環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，通過人工智能的學(xué)習(xí)分析技術(shù)，可以幫助學(xué)生分析理解環(huán)境設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)點(diǎn)，并能夠自動(dòng)整合資源，推薦相關(guān)文章和知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)行精準(zhǔn)答疑和輔助，有利于教學(xué)效率的提高。人工智能還可以制訂個(gè)性化教學(xué)方案，并使虛擬情境的學(xué)習(xí)成為可能。運(yùn)用人工智能技術(shù)，通過教育數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)計(jì)算引擎、學(xué)生行為建模等可以從多方面推進(jìn)教學(xué)效率的提高。

4 ? 人工智能技術(shù)在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的價(jià)值，以環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)為例，可以將人工智能技術(shù)與環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的課程內(nèi)容相結(jié)合，促進(jìn)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)改革。

4.1 人工智能資料庫在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

人工智能具有大數(shù)據(jù)的采集功能，能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行高效準(zhǔn)確地采集、儲(chǔ)存和分析，利用人工智能技術(shù)，可以獲得全世界最優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，因此人工智能資料庫中包含環(huán)境設(shè)計(jì)的資料浩如煙海，能夠?yàn)閷W(xué)生提供全方位的教輔和參考資料，豐富環(huán)境設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容和形式，更好地完成教學(xué)目標(biāo)，滿足不同層面的學(xué)習(xí)需求。人工智能根據(jù)學(xué)生的個(gè)人資料以及搜索內(nèi)容，通過大數(shù)據(jù)分析，可以自動(dòng)為學(xué)生篩選出適合開展自主學(xué)習(xí)的資料，實(shí)現(xiàn)個(gè)人定制化、精準(zhǔn)化服務(wù)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，有利于提升學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。

4.2 人工智能學(xué)習(xí)分析技術(shù)在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的作用

人工智能可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)的智能化、個(gè)性化和多元化。傳統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，學(xué)生被動(dòng)接受老師的設(shè)計(jì)理念、方式、方法、素材，并受老師的審美限制。人工智能教學(xué)則可以使學(xué)生獲得更加豐富的學(xué)習(xí)資源，根據(jù)自己的喜好獲取所需知識(shí)內(nèi)容和素材，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)探索，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。人工智能可以幫助學(xué)生快速地獲取、分析和理解環(huán)境設(shè)計(jì)課程的相關(guān)知識(shí)，還能提高學(xué)生的專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)修養(yǎng)和審美能力，促使學(xué)生自我進(jìn)步和全面發(fā)展。人工智能強(qiáng)大的交互能力，使得教學(xué)更加具有趣味性，更能促進(jìn)師生之間的互動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生的個(gè)性。

4.3 人工智能評價(jià)系統(tǒng)在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

運(yùn)用人工智能的語音和圖像等智能識(shí)別技術(shù)，不僅可以提高環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)管理的效率和質(zhì)量，還能避免主觀偏差，有利于形成更科學(xué)有效的教學(xué)評價(jià)體系。利用人工智能對環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行信息采集分析，可以了解每個(gè)學(xué)生在專業(yè)知識(shí)方面的優(yōu)勢和薄弱環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生揚(yáng)長避短、查漏補(bǔ)缺。人工智能評價(jià)系統(tǒng)中除了教師評價(jià)，學(xué)生自評、互評環(huán)節(jié)，加入了更為客觀的平臺(tái)評價(jià)部分。利用人工智能評價(jià)系統(tǒng)，教師可以精準(zhǔn)地了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)的根據(jù)發(fā)現(xiàn)問題做出調(diào)整。如環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)效果就可以通過學(xué)習(xí)過程和最終結(jié)果，以及分析和解決教學(xué)中存在的問題能力，進(jìn)行客觀的教學(xué)評價(jià)。

4.4 人工智能機(jī)器人在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

利用人工智能強(qiáng)大的運(yùn)算能力及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，首先學(xué)生可以把繁重的運(yùn)算分析工作和制圖工作交給機(jī)器人來完成，其次可以為學(xué)生模擬出逼真的場景和復(fù)雜條件下的場景變化，給學(xué)生帶來身臨其境的體驗(yàn)感，學(xué)生個(gè)性化的設(shè)計(jì)也更加容易實(shí)現(xiàn)，更符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。借助人工智能強(qiáng)大的技術(shù)支持，可使得創(chuàng)作過程更加高效，將設(shè)計(jì)作品迅速的具象化、可視化，避免了不必要的時(shí)間和精力的浪費(fèi)。例如，將3D打印技術(shù)與人工智能相互結(jié)合，使得機(jī)器不僅能“聽懂”人的指令，還能像人類一樣自動(dòng)“感受”人的需求，實(shí)現(xiàn)自主打印，識(shí)別打印過程中的錯(cuò)誤，并對錯(cuò)誤進(jìn)行糾正。2016年AI Build公司創(chuàng)建的人工智能3D 打印機(jī)器人，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)自主監(jiān)測打印過程，并自行進(jìn)行錯(cuò)誤糾正，曾經(jīng)打印出了充滿科幻感的“Daedalus亭”建筑[3]。

5 ? 結(jié)語

在人工智能時(shí)代，教育教學(xué)中合理地運(yùn)用人工智能技術(shù)是新時(shí)代教學(xué)發(fā)展的必然趨勢，人工智能將形成新的教育方式，對整個(gè)教學(xué)過程實(shí)施智能化改造與重塑。人工智能可以提高教學(xué)效率，制訂個(gè)性化教學(xué)方案，并使虛擬情境的學(xué)習(xí)成為可能。人工智能使得優(yōu)質(zhì)教育在世界范圍內(nèi)傳播，未來人工智能將很可能與老師配合教學(xué)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]SELDON A，ABIDOYE O.第四次教育革命：人工智能如何改變教育[M].呂曉志，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

[2]唐智川，王董玲，夏丹，等.“人工智能 + 設(shè)計(jì)”—設(shè)計(jì)學(xué)專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)類課程教學(xué)實(shí)踐新探索[J].裝飾，2020（1）：120-123.

[3]楊茜婷，周峰越.3D 打印技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析與展望[J].設(shè)計(jì)，2019（15）：140-141.

（編輯 王永超）