高職學(xué)生人工智能基礎(chǔ)培養(yǎng)探索

孫瑋

摘要：在人工智能成為推動(dòng)科技和產(chǎn)業(yè)變革的重要力量的當(dāng)下，高職學(xué)生的人工智能基礎(chǔ)培養(yǎng)是培養(yǎng)未來(lái)技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新能力的關(guān)鍵一步。本文旨在探討高職學(xué)生人工智能基礎(chǔ)培養(yǎng)研究探索（引導(dǎo)學(xué)生理解人工智能的基本原理和技術(shù)特點(diǎn)，通過(guò)展示人工智能在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例了解人工智能的應(yīng)用方式，自主體驗(yàn)人工智能的應(yīng)用、認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)學(xué)習(xí)方式的影響并講解相關(guān)法律法規(guī)等），從多方面進(jìn)行高職學(xué)生人工智能素養(yǎng)構(gòu)建，并分析未來(lái)可能存在的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：人工智能；信息技術(shù)；素養(yǎng)構(gòu)建

引言

教育部《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》的通知中要求加強(qiáng)學(xué)生信息素養(yǎng)培育，完善課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，充分適應(yīng)信息時(shí)代，智能時(shí)代發(fā)展需要的人工智能和編程課程內(nèi)容[1]。人工智能作為當(dāng)前科技和產(chǎn)業(yè)變革的核心推動(dòng)者，正在根本性地轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊纳?、職業(yè)以及教育學(xué)習(xí)的模式。教學(xué)管理流程越來(lái)越多地融合了人工智能技術(shù)，而在高職教育中，人工智能相關(guān)的課程內(nèi)容也正逐步成為教學(xué)的關(guān)鍵組成部分。

一、人工智能技術(shù)的概念

人工智能（Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱AI）是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。其包括學(xué)習(xí)、推理、問(wèn)題解決、語(yǔ)言理解、感知、視覺(jué)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等一系列智能行為。

“人工”表示這種智能是由人類(lèi)創(chuàng)造出來(lái)的，而不是自然產(chǎn)生的。人工智能是通過(guò)使用計(jì)算機(jī)和算法，模擬人類(lèi)智能行為的技術(shù)和系統(tǒng)?！叭斯ぶ悄堋敝荚谑褂?jì)算機(jī)系統(tǒng)具備類(lèi)似人類(lèi)智能的能力，如學(xué)習(xí)、理解、推理、語(yǔ)言處理、感知和問(wèn)題解決等。這涉及模擬和復(fù)制人類(lèi)的認(rèn)知過(guò)程和行為，以便計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行類(lèi)似于人類(lèi)的智能任務(wù)。

“智能”是指系統(tǒng)或機(jī)器表現(xiàn)出的一種類(lèi)似于人類(lèi)智能的能力。人工智能系統(tǒng)被設(shè)計(jì)和訓(xùn)練，以模擬和執(zhí)行與人類(lèi)相關(guān)的智能任務(wù)。其涉及諸如意識(shí)（Consciousness）、自我（Self）、思維（Mind）（包括無(wú)意識(shí)的思維（Unconscious Mind））等問(wèn)題。

人工智能的發(fā)展受益于計(jì)算機(jī)科學(xué)的多個(gè)子領(lǐng)域，如算法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、概率論等。隨著技術(shù)的進(jìn)步，人工智能在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷擴(kuò)展，成為現(xiàn)代科技和社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力之一，見(jiàn)圖1。

二、智能時(shí)代高職學(xué)生人工智能素養(yǎng)構(gòu)建

在智能時(shí)代背景下，構(gòu)建高職學(xué)生的人工智能素養(yǎng)是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)[2]，它不僅涉及學(xué)生對(duì)人工智能知識(shí)的認(rèn)知和理解，還包括了思維訓(xùn)練、技能實(shí)踐以及倫理觀的培養(yǎng)。2023年5月北京師范大學(xué)發(fā)布的《青少年人工智能素養(yǎng)核心框架》提供了一個(gè)很好的參考模型，這個(gè)框架通過(guò)劃分AI認(rèn)知、AI能力以及AI安全與倫理三大領(lǐng)域，明確了青少年在人工智能學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該掌握的核心內(nèi)容。

據(jù)此可以進(jìn)一步探討如何為高職學(xué)生構(gòu)建適合他們的人工智能素養(yǎng)。主要包含以下要素：（1）知識(shí)。作為基礎(chǔ)，包括人工智能的基本概念、原理、發(fā)展歷程以及應(yīng)用場(chǎng)景等。這為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；（2）思維。包括計(jì)算思維、批判性思維和創(chuàng)新思維等。這些思維訓(xùn)練有助于學(xué)生更好地理解和掌握人工智能技術(shù)，同時(shí)也培養(yǎng)他們解決問(wèn)題的能力；（3）技能。著重于動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，如編程技能、數(shù)據(jù)分析能力、機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)踐等。這些技能的掌握是學(xué)生將來(lái)能夠在人工智能領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱的關(guān)鍵；（4）倫理。涉及人工智能安全與隱私保護(hù)、倫理道德觀念等。隨著人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，倫理問(wèn)題日益凸顯，因此培養(yǎng)學(xué)生的倫理觀念是非常必要的。

在實(shí)施過(guò)程中，這4個(gè)要素應(yīng)該相互聯(lián)系、相互支撐，形成一個(gè)循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)體系。通過(guò)知識(shí)學(xué)習(xí)，學(xué)生可以構(gòu)建起對(duì)人工智能的基本認(rèn)識(shí)；通過(guò)思維訓(xùn)練，促進(jìn)知識(shí)的深入理解和技能的形成；通過(guò)技能實(shí)踐，將知識(shí)和思維轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作能力；最后通過(guò)倫理教育，確保學(xué)生能夠在明確道德界限的前提下運(yùn)用人工智能技術(shù)。

三、體驗(yàn)人工智能的應(yīng)用、認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)學(xué)習(xí)方式的影響

在教學(xué)中，教師首先介紹人工智能的定義、歷史發(fā)展、基本原理和主要研究方向。讓學(xué)生了解人工智能的范圍和目標(biāo)以及它如何逐步從概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。其次介紹人工智能領(lǐng)域的基本概念和術(shù)語(yǔ)，如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、算法等，幫助學(xué)生建立起基本的人工智能知識(shí)框架。接著展示人工智能在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例，引導(dǎo)學(xué)生了解人工智能在各行各業(yè)（如智能制造、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流、智慧交通）的應(yīng)用，鼓勵(lì)和教導(dǎo)學(xué)生盡早盡快創(chuàng)造性地、合乎規(guī)范地駕馭人工智能，學(xué)會(huì)和人工智能合作與協(xié)作。

人工智能的產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，常見(jiàn)的人工智能產(chǎn)品應(yīng)用主要有：（1）智能助理。像Siri、小度音箱這樣的語(yǔ)音助手利用自然語(yǔ)言處理和語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，幫助用戶執(zhí)行各種任務(wù)，如設(shè)置提醒、查詢信息和控制智能家居設(shè)備；（2）智能家居。智能家居產(chǎn)品利用人工智能技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)，來(lái)提高家居設(shè)備的自動(dòng)化程度和智能化水平，例如智能照明系統(tǒng)、智能安防攝像頭和智能溫控器；（3）推薦系統(tǒng)。通過(guò)分析用戶的歷史行為和偏好，推薦系統(tǒng)能夠向用戶推薦他們可能感興趣的產(chǎn)品、音樂(lè)、視頻、新聞等內(nèi)容，提高用戶體驗(yàn)和銷(xiāo)售轉(zhuǎn)化率；（4）自然語(yǔ)言處理。自然語(yǔ)言處理（NLP）技術(shù)被應(yīng)用于文本分析、情感分析、智能客服和自動(dòng)文檔摘要等領(lǐng)域，幫助人們更高效地處理大量的文本數(shù)據(jù)；（5）醫(yī)療診斷。在醫(yī)療領(lǐng)域被用于醫(yī)學(xué)影像分析、病理學(xué)診斷、基因組學(xué)研究等，有助于提高疾病診斷的準(zhǔn)確性和效率；（6）金融風(fēng)控。在金融領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于欺詐檢測(cè)、信用評(píng)分、投資組合管理等方面，幫助金融機(jī)構(gòu)降低風(fēng)險(xiǎn)并提高效率；（7）智能交通。在交通領(lǐng)域的應(yīng)用包括交通流量預(yù)測(cè)管理、智能交通信號(hào)控制、自動(dòng)駕駛技術(shù)等，有助于提高交通效率和安全性；（8）教育。在教育領(lǐng)域被用于個(gè)性化教育、智能輔導(dǎo)系統(tǒng)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺(tái)等，幫助教育機(jī)構(gòu)更好地滿足學(xué)生的需求。

學(xué)生接觸到的人工智能產(chǎn)品主要是小度音響，智能導(dǎo)航等生活類(lèi)應(yīng)用。為了增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和互動(dòng)體驗(yàn)，在教學(xué)中，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)情境引導(dǎo)學(xué)生了解以文心一言、剪映、輕顏相機(jī)為代表的和學(xué)生學(xué)習(xí)生活密切相關(guān)的人工智能的發(fā)展歷程和應(yīng)用現(xiàn)狀。

（一）生成式人工智能

生成式人工智能在教育領(lǐng)域引發(fā)了廣泛的關(guān)注和憂慮。其主要原因之一是它具備以對(duì)話形式回答用戶問(wèn)題，并提供個(gè)性化意見(jiàn)和建議的能力，從而實(shí)現(xiàn)了減負(fù)增效的技術(shù)價(jià)值和社會(huì)效用[3]。尤其當(dāng)生成式人工智能與其他技術(shù)相結(jié)合時(shí)，它不僅可以生成文字，還能創(chuàng)造圖片、視頻、演示文稿、代碼、網(wǎng)站等，甚至實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的功能。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，生成式人工智能能夠自動(dòng)化地進(jìn)行重復(fù)學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)，為現(xiàn)有產(chǎn)品增添智能，從而將它們發(fā)展成為人工智能產(chǎn)品。

帶領(lǐng)學(xué)生注冊(cè)賬號(hào)，體驗(yàn)基于語(yǔ)言模型的國(guó)產(chǎn)聊天機(jī)器人文心一言的應(yīng)用。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)今后要逐漸接受學(xué)習(xí)方式將從“搜索就是學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)成“對(duì)話式學(xué)習(xí)”。演示出錯(cuò)過(guò)程，讓他們明白AI生成的回答并不總是準(zhǔn)確可信的，需要判斷信息來(lái)源和真實(shí)性，進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證和思考。講解《喬治·馬丁等17位作家起訴ChatGPT侵權(quán)》案例和《著作權(quán)法》引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀和世界觀，培養(yǎng)學(xué)生的法治意識(shí)和倫理道德素養(yǎng)[4]。

（二）濾鏡功能

在照片和視頻拍攝和制作過(guò)程中，圖像畫(huà)質(zhì)越高觀賞效果越好。除了提高相機(jī)的分辨率，各種軟件在畫(huà)質(zhì)提升方面都有其自身優(yōu)勢(shì)。濾鏡的普及使用就是人工智能技術(shù)在畫(huà)質(zhì)提升方面重要的應(yīng)用。

1.顏色濾鏡

顏色濾鏡還有一個(gè)專業(yè)的稱呼——調(diào)色濾鏡，這也是目前最受歡迎的濾鏡解決方案之一。通過(guò)調(diào)節(jié)各種不同的像素值亮度、對(duì)比度、色相、暗角等參數(shù)得到與原圖不同色調(diào)的效果，可以統(tǒng)稱為顏色或調(diào)色濾鏡。

時(shí)下流行的美顏濾鏡中所用的顏色濾鏡實(shí)現(xiàn)原理是通過(guò)“顏色查找算法”進(jìn)行識(shí)別、映射、調(diào)色，這種方式統(tǒng)稱為L(zhǎng)UT顏色濾鏡，可以理解為優(yōu)化升級(jí)版的普通顏色濾鏡，有效減少了使用濾鏡時(shí)的功耗。

2.幾何濾鏡（改變像素）

改變圖像的像素是幾何濾鏡實(shí)現(xiàn)的重要步驟，可以聯(lián)想一下“哈哈鏡特效”，這種濾鏡與顏色無(wú)關(guān)，主要通過(guò)改變像素點(diǎn)的幾何信息而實(shí)現(xiàn)特效，也可以將人臉變形的這些特效都理解為“幾何濾鏡”。還有一些美型功能也是通過(guò)類(lèi)似的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，如“大眼、瘦臉瘦身，縮小鼻翼”等。

3.智能濾鏡與混合濾鏡

智能濾鏡，顧名思義就是通過(guò)深度學(xué)習(xí)的方式融會(huì)貫通各種濾鏡方案，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景自動(dòng)調(diào)節(jié)濾鏡特效，如不同風(fēng)格的濾鏡、高級(jí)智能調(diào)色等方案，還有目前比較熱門(mén)的AI人像濾鏡。除此之外，還有一個(gè)混合濾鏡，混合濾鏡綜合了各種濾鏡方案，可以運(yùn)行多種濾鏡功能，甚至還可以實(shí)現(xiàn)各種美顏操作，這也是比較常見(jiàn)的濾鏡方案。

（三）智能字幕配音功能

現(xiàn)如今，在刷短視頻、觀看電影解說(shuō)、科普解說(shuō)等時(shí)，常常會(huì)聽(tīng)到使用AI配音工具生成的聲音，它們非常的方便和實(shí)用。前期拍攝好的短視頻，由學(xué)生自己利用智能文案輸入關(guān)鍵字生成文案再進(jìn)行智能配音和添加字幕。剪映是抖音的一款視頻剪輯工具，其中也包含了文字轉(zhuǎn)語(yǔ)音的功能。使用該功能非常簡(jiǎn)單：將需要添加配音的視頻拖放到時(shí)間線上，右鍵選擇“識(shí)別字幕/歌詞”，然后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為你生成字幕。

在字幕中，可以通過(guò)點(diǎn)擊右上角的朗讀選項(xiàng)選擇不同的角色配音，有多款男女生配音可以選用。除了能夠?qū)⒁曨l原聲轉(zhuǎn)為字幕同時(shí)進(jìn)行一鍵配音，字幕與視頻的時(shí)間節(jié)點(diǎn)也能夠完美匹配[5]。目前各大視頻公司都提供了AI智能創(chuàng)作平臺(tái)助力創(chuàng)作，例如，騰訊智影是騰訊公司旗下的一個(gè)在線智能視頻創(chuàng)作平臺(tái)，是集素材搜集、視頻剪輯、渲染導(dǎo)出和發(fā)布于一體的免費(fèi)在線剪輯平臺(tái)。其中有許多實(shí)用的功能，如文本配音、數(shù)字人播報(bào)、自動(dòng)字幕識(shí)別、文章轉(zhuǎn)視頻、去水印、視頻解說(shuō)、橫轉(zhuǎn)豎等功能，依托騰訊完善的版權(quán)基礎(chǔ)，擁有豐富的素材庫(kù)，極大地降低了視頻制作的門(mén)檻，提高了視頻制作的速度，幫助用戶更好地進(jìn)行視頻化的表達(dá)。類(lèi)似還有其他不少軟件功能也非常強(qiáng)大如微軟文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音，它是微軟Azure服務(wù)中的一個(gè)免費(fèi)功能，可以生成非常逼真自然的語(yǔ)音，支持多種語(yǔ)言，包括方言如四川話、粵語(yǔ)和東北話等。創(chuàng)作者可以通過(guò)文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音工具調(diào)整語(yǔ)速和語(yǔ)調(diào)，選擇不同的人物角色和情緒，還可以通過(guò)調(diào)整SSML（語(yǔ)音合成標(biāo)記語(yǔ)言）來(lái)控制文本不同部分的聲音效果。

（四）畫(huà)質(zhì)修復(fù)功能

畫(huà)質(zhì)修復(fù)功能是一種利用人工智能技術(shù)來(lái)改善圖像或視頻質(zhì)量的方法。這種功能通常用于修復(fù)受損、模糊或失真的圖像，以提高其清晰度、細(xì)節(jié)和色彩表現(xiàn)，使其更加清晰、逼真和可用。在實(shí)際應(yīng)用中，畫(huà)質(zhì)修復(fù)功能可以應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，包括數(shù)字?jǐn)z影、醫(yī)學(xué)影像、監(jiān)控視頻等。例如，對(duì)于受損的老照片或低分辨率圖像，畫(huà)質(zhì)修復(fù)功能可以恢復(fù)其原本的清晰度和色彩，使用戶能夠更好地欣賞和保存這些珍貴的記憶。在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，畫(huà)質(zhì)修復(fù)功能可以幫助醫(yī)生更準(zhǔn)確地診斷疾病，提高醫(yī)療診斷的水平。在監(jiān)控視頻領(lǐng)域，畫(huà)質(zhì)修復(fù)功能可以改善監(jiān)控畫(huà)面的清晰度和細(xì)節(jié)，提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效果和可靠性。

四、成果與反思

在教學(xué)中，教師采用案例分析、技術(shù)展示、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等方式來(lái)呈現(xiàn)人工智能的典型應(yīng)用案例，引導(dǎo)學(xué)生擴(kuò)展思維，深入了解人工智能的特點(diǎn)和應(yīng)用方式，鼓勵(lì)學(xué)生思考人工智能如何解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。通過(guò)這樣的教學(xué)方式學(xué)生能夠理性認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)個(gè)人未來(lái)職業(yè)發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的影響，并且能夠親身體驗(yàn)其在學(xué)習(xí)和工作中的實(shí)際應(yīng)用。此外，教師還向?qū)W生介紹了人工智能實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單原理，講解案例和法規(guī)幫助學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀和世界觀，培養(yǎng)他們的法治意識(shí)和倫理道德素養(yǎng)。盡管人工智能在信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用取得了一定的成果，但仍然面臨一些挑戰(zhàn)，如何保護(hù)教育領(lǐng)域的數(shù)據(jù)安全和隱私成了其中一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。此外教師也需要不斷地學(xué)習(xí)，進(jìn)行角色多元化擴(kuò)展來(lái)應(yīng)對(duì)人工智能時(shí)代的變化與發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

未來(lái)人工智能技術(shù)將更加深入地融入教育領(lǐng)域，為學(xué)生提供更加個(gè)性化、智能化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。教育數(shù)據(jù)分析將成為教育領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，有助于教師更好地了解學(xué)生需求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法。跨學(xué)科合作將成為教育領(lǐng)域的一大趨勢(shì)，未來(lái)將利用人工智能技術(shù)解決更多實(shí)際問(wèn)題，人工智能也逐漸成為高職計(jì)算機(jī)教育重要教學(xué)內(nèi)容之一。

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