人工智能與課堂精選(九篇)
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第1篇：人工智能與課堂范文
關鍵詞：訊飛超腦計劃；人工智能；未來生活
中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-00218-01
人工智能包含三個層次：計算智能、感知智能和認知智能，訊飛超腦計劃是包含模擬人腦的知識表示與推理、類人學習機制與新知識的獲取、機器加載專業(yè)知識成為專門的教育領域。訊飛超腦計劃是基于全球關于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的深度學習研究，簡單來說就是希望未來訊飛超腦計劃能夠?qū)⑷斯ぶ悄軓闹皇呛唵蔚啬苈爼f到能夠深度思考相關問題的科技轉(zhuǎn)變。人工智能的不斷開拓創(chuàng)新是為了幫助人類能夠更好地生活，我們應該注重人工智能的發(fā)展推進，將其廣泛合理地應用到生活的實際中去。
1 訊飛超腦計劃目前取得的階段學習研究成果
1.1 訊飛超腦計劃關于我國現(xiàn)階段關于高中生學習教育的人工智能成果
隨著近年來教育電子多媒體設備的投入普及使用，使目前的高中老師在課堂上更習慣用電子化的教學方式來替代傳統(tǒng)的板書課本單一枯燥的教學，與此同時，現(xiàn)階段高中生也同樣具備使用移動互聯(lián)網(wǎng)的條件，這樣就使得科大訊飛超腦計劃的教育產(chǎn)品可以形成以下的模式如圖1所示。
采用此智能的學習模式可以使我國的高中生接受公平的最好的教育，這就需要借助人工智能的幫助來使老師提高自身的教育水平，使高中生豐富并開闊自身的視野。課堂教學包括了在線課堂、暢言交互式多媒體教學系統(tǒng)以及暢言智能語音等，這種新穎的課堂教學模式使原本單一的教學方式變成了思想上任意遨游的知識海洋；智能考試包含了標準考場、英語四六級網(wǎng)上閱卷、普通話與英語口語測試等方面，智能考試系統(tǒng)從字跡工整的程度、詞匯量的豐富度、語法的正確性與通順性等多個方面來評判考試試卷，加上多年來的不斷改進，人工智能的評判方法跟相關專家的人工試卷評判的相似度相差無幾，很大程度地增加了試卷評判的效率性與公平性；學習產(chǎn)品與教育評價更是覆蓋到了從低到高的各個層面的產(chǎn)品組織結構，更有利于高中生的學習與應試教育的公平性。
1.2 訊飛超腦計劃對于提高人類生活水平的成果
隨著人工智能技術在經(jīng)濟、教育、文化、娛樂等領域的不斷應用，使人們的生活質(zhì)量水平得到了很大程度的提高，人工智能帶來的方便快捷對于人類的發(fā)展進化與物質(zhì)文化的進步產(chǎn)生了不可忽視的作用。隨著訊飛超腦計劃的推出，一方面，可以把人類從繁重的勞動中解放出來，很大程度地提高人類生產(chǎn)生活的效率與質(zhì)量；另一方面，人工智能的進步會極大地革新人類的思維方式，使人們能夠多角度地認知世界，加深對人類對自身所處的宇宙地位的思考，利于人不斷地探索奧秘，進一步推進人類社會的進步。
2 訊飛超腦計劃下人工智能對于未來生活的影響及其發(fā)展趨勢
2.1 訊飛超腦計劃下人工智能對未來生活的影響
由于訊飛超腦計劃是感知智能結合認知智能的再創(chuàng)新，使得未來機器將會實現(xiàn)高水平的感知智能，具有更多的包括語音識別、手寫識別以及圖像識別的更多智能感知能力與實現(xiàn)包括智能客服、人機交互等的取代人類腦力勞動的認知智能突破。所以說訊飛超腦計劃下的人工智能在未來的教育、經(jīng)濟、文化、社會結構等未來生活的各個方面都會產(chǎn)生重大影響。在教育上，人工智能的應用優(yōu)化了課堂結構，使學生能夠?qū)崟r接受外界的新知識以及與時俱進的教育模式改革；在經(jīng)濟上，人工智能的高效能與高效率會明顯提高經(jīng)濟效益，用人工智能來進行財務管理有助于縮減不必要的人工勞務開支與相關的培訓費用，利于經(jīng)濟的變革與提高；在文化上，人工智能對于人類語言文化與圖像處理上的優(yōu)勢日益凸顯出來，可以確定的是人工智能的發(fā)展將會深入到人類生活的各個層面中去。
2.2 訊飛超腦計劃下人工智能的未來發(fā)展趨勢
隨著人工智能的不斷演進，人工智能從最初能存會算的計算智能階段，到后來的能聽會說、能看會認的感知智能階段，最后再到訊飛超腦計劃下提出的讓機器能理解、會思考的認知智能階段，未來的人工智能在語言理解、知識表達、聯(lián)想推理以及自主學習等方面都將會取得很大的進展。
3 結語
人工智能對于未來生活的影響是多方面的，在未來生活的各個方面都十分顯著。與此同時，訊飛超腦計劃下的人工智能不斷的改革創(chuàng)新與發(fā)展，也將更快地推動人類的發(fā)展，人工智能與人類的生活是互相影響又相互制約的。人工智能的不斷發(fā)展給人類的未來生活帶來了很大程度的改變，人類在不斷開拓人工智能的領域時也應不斷提高自身能力與素養(yǎng)，以適應人工智能帶來的不斷創(chuàng)新和改變。
參考文獻：
[1]張妮，徐文尚，王文文.人工智能技術發(fā)展及應用研究綜述[J].煤礦機械.2009，30卷（2）.
第2篇：人工智能與課堂范文
關鍵詞：人工智能；引擎；大數(shù)據(jù)；CPU；FPGA
DOI：10.3969/j.jssn.1005-5517-2017-2.006
1 2016年人工智能迎來了春天
2016年人工智能（A1）進入了第三個。2016年3月9-15日，谷歌AlphaGo（阿爾法狗）以4：1的成績擊敗世界圍棋冠軍李世石職業(yè)九段，意義非常重大。因為過去機器主要做感知，現(xiàn)在出現(xiàn)了認知，這是人工智能的關鍵所在。
8個月后，2016年12月29日～2017年1月4日，AlphaGo的升級版――谷歌Master（大師）在30秒快棋網(wǎng)測中，以60勝0負1和的成績，橫掃柯潔、古力、聶衛(wèi)平、樸廷桓、井山裕太等數(shù)十位中日韓世界冠軍與頂級高手。從此以后，也許人類以后就沒有和Master進行圍棋比賽的機會了！除了圍棋，人工智能下一步將在國際象棋、中國象棋等棋類方面發(fā)展。
撲克牌方面，專家水平的人工智能首次戰(zhàn)勝一對一無限注德州撲克人類職業(yè)玩家，而且DeepStack讓機器擁有知覺。
人工智能還能玩游戲。其意義很重大，平時環(huán)境中很難得到一些數(shù)據(jù)，因為游戲相當于虛擬社會，例如“星際爭霸2”是復雜的虛擬社會，如果人工智能在這個虛擬社會中能戰(zhàn)勝人，這將是非常了不起的，未來可涉及到高級決策，在軍事上很有用處。2016年11月5日，谷歌DeepMind宣布與暴雪合作開發(fā)人工智能，挑戰(zhàn)實時戰(zhàn)略視頻游戲“星際爭霸2”。這件事情的意義非常重大。下一步可以用于軍事上的高級戰(zhàn)略決策。
無人駕駛方面，2016年11月15日，“在第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會”期間，18輛百度“云驍”亮相烏鎮(zhèn)子夜路，在3.16公里的開放城區(qū)道路上自主行駛。2016年特斯拉Autopilot 2.0問世，該軟件只需要八千美元，就可讓軟件駕駛汽車。所有特斯拉新車將安裝“具有完全自動駕駛功能”的該硬件系統(tǒng)，并可通過OTA（空中下載技術）進行軟件升級；自動駕駛功能從L2（二級，半無人駕駛）直接跳躍到L4/L5（）；2017年底之前，特斯拉車將以完全自動駕駛模式從洛杉磯開往紐約。Uber提出在城區(qū)大范圍無人駕駛出租車試運行，Uber 2016年9月14日在美國匹茲堡市推出城區(qū)大范圍無人駕駛出租車免費載客服務并試運行，先期已測試近2年，說明無人駕駛真正落地了。
為何無人駕駛很重要？因為人工智能是無人駕駛的核心。除了百度、特斯拉、Uber，谷歌Waymo也在做自動駕駛測試。此外，沃爾沃、福特、寶馬、百度、英特爾等全球約20多家企業(yè)公開宣布，4年以后的2021年將會是無人駕駛/自動駕駛元年，部分5AE L4車將會實現(xiàn)量產(chǎn)。
計算機視覺
針對ImageNet ILSVRC測試比賽的1 000種物體識別，Deep CNN超過了人類的識別能力。人是5.1%（如圖1），2016年2月23日谷歌人工識別的評測是3.08%。ImageNetILSVRC中有1000種物體，例如猴子、馬、飛機、坦克等約1500萬張照片、包含2.2萬類種不同物體。深度學習一般能做到52層，極深度學習（very deep lea rning）現(xiàn)在已經(jīng)做到1000層。
在ILSVRC 2016國際評測中，包括視覺物體檢測、視覺物體定位、視頻物體檢測、場景分類、場景解析等性能均有提高。值得一提的是，在此次大會上，中國團隊大放異彩，幾乎包攬了各個項目的冠軍（圖2）。
人工智能語義分割
基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡FCN的路面/場景像素級語義分割取得重要進展。為此，我們可以分割大部分道路。
人工智能唇語專家
看電視時把聲音關掉，靠嘴唇說話的變化來識別談話內(nèi)容，這種能力機器識別率已經(jīng)超過人類。例如2016年12月，英國牛津大學與谷歌DeepMind等研發(fā)的自動唇讀系統(tǒng)LipNet，對GRID語料庫實現(xiàn)了95.2%的準確率；對BBC電視節(jié)目嘉賓進行唇語解讀，準確率為46.8%，遠遠超過專業(yè)的人類唇語專家（僅為12.4%）。
人工智能人臉識別
人臉識別可以達到產(chǎn)品級別，例如支付寶的刷臉成功率超過了人類。如圖3，人的水平為97.40，百度為99.77。因此可以進行產(chǎn)品體驗。2017年1月6日，百度人工智能機器人“小度”利用其超強人類識別能力，以3：2險勝人類最強大腦代表王峰。
語音識別
目前的社交新媒體和互動平臺中，Al虛擬助手和Al聊天機器人正在崛起。一天，美國GIT（佐治亞理工大學）的一個課堂上來了一位助教，教師講完課后說：“大家有問題就問助教吧”。這位助教原來是個會眨眼睛的機器人！這時學生們才知道每天網(wǎng)上給他們答疑解惑的是人工智能，此前學生們也感到很吃驚，這位助教非常敬業(yè)，晚上還在發(fā)Email。
人工智能語音合成
指從文本聲音到真實聲音，可以自動翻譯成英文。2016年9月19日，谷歌DeepMind推出WaveNet，實現(xiàn)文本到美式英語或中國普通話的真實感語音合成。
人工智能速記員
包括語音識別和NLP（自然語言處理）。2016年10月17日，微軟的語音識別系統(tǒng)實現(xiàn)了5.9%的詞錯率（WER），媲美人類專業(yè)速記員，且錯誤率更低；中國科大訊飛也有語音輸入法。
人工智能翻譯
中國人往往從小學到讀博士都在學英語?，F(xiàn)在，谷歌、微軟和百度等公司在做人工智能翻譯。以谷歌為例，2016年9月27日，谷歌的神經(jīng)機器翻譯系統(tǒng)（GNMT）實現(xiàn)了多語種翻譯，較之傳統(tǒng)方法，英譯西班牙翻譯錯誤率下降了87%，英譯漢下降了58%，漢譯英下降了60%，已接近人工翻譯的水平。也許今后學外語沒那么重要了，人們可戴著耳機，耳機能直接翻譯成各語言。
人工智能對抗訓練
Goodfellow（2014）提出的生成式對抗網(wǎng)絡（GAN），為半監(jiān)督學習/舉一反三式的學習發(fā)展提供新思路，2016年發(fā)展迅速。目前是監(jiān)督式學習，需要依靠大數(shù)據(jù)，因此大數(shù)據(jù)需要非常完備。而人是舉一反三式的學習。例如人沒有見過飛機，看過幾張照片就可以把世界上所有飛機都認出；目前的大數(shù)據(jù)驅(qū)動的深度學習方式，是把世界上所有飛機照片都看過才行?，F(xiàn)在進行舉一反三的半監(jiān)督或無監(jiān)督式學習，思路是采用對抗的方法，一個網(wǎng)絡造假，另一網(wǎng)絡鑒別照片是真是假，通過對抗式的學習來共同進步（如圖4）。
人工智能引擎
芯片三巨頭
英特爾、英偉達和高通全部轉(zhuǎn)到了人工智能上。為此英偉達的股票漲了幾倍。英特爾也在大搞人工智能。高通為了進入人工智能領域，收購了恩智浦，恩智浦此前收購了飛思卡爾。
現(xiàn)在出現(xiàn)了基于超級GPU/TPU集群的離線訓練，采用超級GPU/TPu集群服務器，例如英偉達的深度學習芯片Tesla P100及DGX-1深度學習計算機，谷歌數(shù)據(jù)中心的TPU。
終端應用采用GPU/FPGA-based DPU，例如英特爾Apollo Lake A3900的“智能互聯(lián)駕駛艙平臺”，高通驍龍的820A處理器。
通用人工智能與認知智能
1997年，lBM的超級電腦程序“深藍”擊敗國際象棋大師加里?卡斯帕羅夫；2011年2月，IBM的自動問答系統(tǒng)在美國最受歡迎的智力競答電視節(jié)目“危險邊緣”中戰(zhàn)勝了人類冠軍：IBM的沃森醫(yī)生在某些細分疾病領域已能提供頂級醫(yī)生的醫(yī)療診斷水平，例如胃癌診斷。
可見，1.AlphaGo和Master等已可橫掃人類圍棋職業(yè)頂尖高手，下一步，將能下中國象棋等所有棋類，此外還可以打牌、炒股等，即什么都可以干，是強人工智能。2.人工智能已成為無人駕駛汽車商業(yè)落地的關鍵。3.視覺物體識別、人臉識別、唇語識別等在許多國際公開評測中，達到或超過人類的水平；4.速記等語音識別已可媲美人類；5.包括神經(jīng)機器翻譯在內(nèi)的自然語言處理，性能也大幅度提升；6.生成式對抗網(wǎng)絡得到極大關注。
目前，發(fā)展通用人工智能成為普遍共識。
2 社會極大關注
未來，可能很多工作就會消失了。
人工智能引起社會的極大關注和熱議，人工智能發(fā)展很快；而且人工智能的學習速度快，很勤奮，未來可以達到人類所有的智能，這時到達了從強人工智能到超越人工智能的奇點；人工智能有超越人類智能的可能；理論上，人工智能還可以永生。
這也引起了很多人們的擔憂。奇點到來、強人工智能、超人工智能、意識永生、人類滅絕等聳人聽聞的觀點出現(xiàn)，引起包括霍金、蓋茨和馬斯克等在內(nèi)的世界名人對人工智能發(fā)展的擔憂。在每年的世界人工智能大會上，專門有一個論壇探討人工智能與法律、倫理及人類未來的會場。
現(xiàn)在，人工智能工業(yè)的OpenAI成立。
2016年全社會對人工智能的極大關注，可能是2016年AI的最大進展！
在半監(jiān)督/無監(jiān)督學習、通用人工智能方面，人工智能具有舉一反三，并有常識、經(jīng)驗、記憶、知識學習、推理、規(guī)劃、決策，甚至還有動機。這最后一點有點恐怖，人是有意識和動機的，機器做事也有動機，太可怕了。
智能學習進步很快，AIpha Go八個月后就可以戰(zhàn)勝所有圍棋手，因為它能每天24小時學習、不吃不喝地學習，比人強多了。
因此，在經(jīng)歷了60年“三起兩落”的發(fā)展后，以深度學習為主要標志的人工智能正迎來第3次偉大復興，這次引起社會尤其是產(chǎn)業(yè)界高強度的關注。因為上世紀60年代和80年代，人工智能沒有達到這樣的水平。
硅谷精神教父、預言家凱文?凱利說，未來人工智能會成為一種如同電力一樣的基礎服務。斯坦福大學推出了“人工智能百年研究”首份報告――《2030年的人工智能與生活》。
3人工智能上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略
有人認為第四次工業(yè)革命即將由人工智能與機器人等引爆。英國政府認為，人工智能有望像19世紀的蒸汽機革命那樣徹底改變我們的生活，甚至人工智能給人類社會帶來的變革與影響，有可能遠遠超過蒸汽機、電力和互聯(lián)網(wǎng)帶來的前三次工業(yè)革命。
智能制造、無人駕駛汽車、消費類智能機器人、虛擬助手、聊天機器人、智能金融、智能醫(yī)療、智能新聞寫作、智能律師、智慧城市等可能被人工智能代替。人工智能將無處不在，可望替換人類的部分腦力勞動，一些職業(yè)會被取代或補充，一些新的行業(yè)又會誕生，例如18世紀出現(xiàn)了紡織工人，之后汽車代替了馬車等。因此，我們將經(jīng)歷從“互聯(lián)網(wǎng)+”到“人工智能+”。
中國“互聯(lián)網(wǎng)+”與“中國制造2025”國家發(fā)展戰(zhàn)略的實施，對人工智能的巨大需求在迅速增長。未來2-5年，人工智能應用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展將迎來爆發(fā)期。
中國政府在《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能3年行動實施方案》提出：計劃在2018年形成千億級人工智能產(chǎn)業(yè)應用規(guī)模。201 7年1月10日，科技部部長萬鋼稱，將編制完成人工智能專項規(guī)劃，加快推進人工智能等重大項目的立項論證。
美國政府在2016年10月13日出臺了《為人工智能的未來做好準備》的報告，提出了23條建議措施。同一天，美國政府又出臺了《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》，提出了7大重點戰(zhàn)略方向。美國參議院于2016年11月30日召開了關于人工智能的首次國會聽證會，主題是“人工智能的黎明”，認為中國是對美國人工智能全球領導地位的一個真正威脅。在2016年12月20日美國白宮了《人工智能、自動化與經(jīng)濟》報告，考察了人工智能驅(qū)動的自動化將會給經(jīng)濟帶來的影響，并提出了國家的三大應對策略方向?？梢?，奧巴馬把人工智能看作其政治遺產(chǎn)之一（注：另一個是Cyber空間）。
英國政府2016年12月了《人工智能：未來決策的機遇與影響》的報告，關注人工智能對社會創(chuàng)新與生產(chǎn)力的促進作用，論述如何利用英國人工智能的獨特優(yōu)勢，增強英國國力。
日本政府2017年開始，要讓人工智能與機器人推動第四次工業(yè)革命。
4 我國對策
應以深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡為核心，全面開展計算機視覺、語音識別和自然語言等人工智能產(chǎn)品的開發(fā)與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應用。這需要大數(shù)據(jù)、計算平臺/計算引擎、人工智能算法、應用場景等飛速發(fā)展，另外還需要資源、資金、人才。在方法上，選定垂直細分領域最重要。
面向若干細分垂直領域，建立大數(shù)據(jù)中心。實現(xiàn)大數(shù)據(jù)采集、清洗、標簽、存儲、管理與交易，建立大數(shù)據(jù)源公共基礎設施與垂直領域知識庫。專有大數(shù)據(jù)是人工智能產(chǎn)業(yè)制勝的關鍵和法寶。中國企業(yè)必須開始特別關注大數(shù)據(jù)的采集與利用。其重要性如同原油―樣，跨國企業(yè)視之為戰(zhàn)略資源！
強力開展人工智能芯片與硬件平臺的研發(fā)。包括基于FPGA的深度學習芯片；類腦芯片與憶阻器件；建立國家級人工智能超算中心。
第3篇：人工智能與課堂范文
關鍵詞：多媒體教室；人工智能化；設計
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）03-0210-02
多媒體教室人工智能化設計即在軟件方面利用智能算法對CCS進行優(yōu)化，在硬件方面挖掘和應用功能更加強大的硬件，使多媒體教室能夠靈活的應對教學應用中出現(xiàn)的各類情況，使教學效果和管理水平都得到提升的途徑，可見對多媒體教室人工智能化設計展開研究，對現(xiàn)代教學水平的提升意義重大。
1多媒體教室的人工智能化設計的背景分析
首先，多媒體教室與普通教室的主要區(qū)別是應用計算機、CCS等信息設備，使教學手段更加豐富，但由于多媒體教室所應用的設備購買價格較高、后期維護的專業(yè)性要求較強且由于多媒體教室功能的實現(xiàn)建立在所有設備都與CCS建立關系的基礎上，任何設備的故障都可能導致CCS受損，所以多媒體教室設備維護既非常重要又存在一定的難度；其次，多媒體教室由于數(shù)量有限，所以其通常以流動制的形式使用，這在一定程度上加大了多媒體教室的人員管理難度，既不利于教學效率的提升，又會為多媒體教室的安全隱患提供空間[1]。再次，由于多媒體教室室內(nèi)設備較多，功能的實現(xiàn)對網(wǎng)絡的依賴性較強，使多媒體教室面臨著網(wǎng)絡和設備所帶來的安全隱患，而傳統(tǒng)多媒體教室在設備維修、人員管理、消除安全隱患等方面存在不足，需要設計人工智能化多媒體教室對其進行完善。我國人工智能在近年來得到了一定的發(fā)展，已經(jīng)具備設計人工智能化多媒體教室的能力，所以進行人工智能化多媒體教室設計，提升多媒體教室的使用性能具有可行性。
2 人工智能化多媒體教室設計分析
人機工程學是人工智能化設計的主要依據(jù)，由于人機工程學強調(diào)以機械的實際用戶為核心，所以在多媒體教室人工智能化設計的過程中必須結合應用主體的特點和需求進行，現(xiàn)階段多媒體教室的應用主體主要為學生、教師和維修人員，其中前者為多媒體教室的主要應用對象，而后兩者為多媒體教室的直接操作主體，應用多媒體教室的方式?jīng)Q定，學生和教師更希望多媒體教室的操作界面簡單、美觀、人性化、可操作性強，而維修人員希望多媒體教室的運行狀態(tài)能夠在界面上得到直接的體現(xiàn)，甚至多媒體教室能夠檢測自身的潛在故障，針對故障進行修復、報警或允許故障存在于一定范圍內(nèi)[2]。另外教學時間的有限和影響教學效果的因素復雜之間的矛盾一直是教師管理的難點，人工智能化多媒體教室如果能夠智能的調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境中可能會對教學效果產(chǎn)生影響的因素，可緩解教師的教學壓力，提升教學效果。通過針對教師、學生和維修人員對多媒體教室人工智能化設計的需求分析，可以確定人工智能化設計要針對傳感網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫兩方面進行。
3 智能化傳感網(wǎng)絡設計
筆者設計的多媒體教室智能化傳感網(wǎng)絡建立在無線傳感器網(wǎng)絡WSN的基礎上，由大量無線收發(fā)模塊和傳感器構成的傳感器節(jié)點是WSN的重要組成部分，通過無線通信將節(jié)點與CCS相連，形成WSN的整體，可見傳感器節(jié)點具體的安裝位置并不受限，現(xiàn)階段傳感器種類多樣，將不同的傳感器應用于WSN中，可以起到不同的效果，例如安裝光強傳感器，多媒體教室的CCS可結合傳感器上傳數(shù)據(jù)智能判斷向窗簾發(fā)送拉下或拉開命令；安裝二氧化碳傳感器，CCS可結合上傳數(shù)據(jù)智能判斷是否開啟排氣扇；安裝溫濕度傳感器，CCS可結合上傳數(shù)據(jù)智能判斷是否開啟空調(diào)或噴霧器；安裝聲音傳感器，CCS可結合收取的信息智能控制多媒體教室室內(nèi)的設備等[3]。通過上述舉例可以發(fā)現(xiàn)，智能化傳感網(wǎng)絡設計的效果很大程度上取決于傳感器節(jié)點設計的多樣化和難易程度，通過智能化傳感網(wǎng)絡設計既可以使有可能影響教學效果的因素，如陽光、燈光、空氣質(zhì)量等在人工智能化多媒體教室中得到自動調(diào)節(jié)，這有利于教師專心于教學，提升學生在課堂上的舒適度，對提升教學效果具有重要的意義，又可以有效的檢測多媒體教室可能存在的安全隱患，例如多媒體教室安裝煙霧傳感器的情況下，當其檢測到要發(fā)生火災時，信息傳遞至CCS，其可以智能開啟報警裝置，這在一定程度上有利于縮減安全隱患的影響范圍，具體傳感器的種類、數(shù)量、安裝位置設計需要結合多媒體教室的實際情況確定[4]。智能化傳感網(wǎng)絡的設計不僅使多媒體教室室內(nèi)環(huán)境、設備實現(xiàn)智能化的控制，而且能夠?qū)崿F(xiàn)設備故障的智能化診斷和修復，這一方面要利用傳感器向CCS傳輸相應的數(shù)據(jù)，一方面需要CCS完成數(shù)據(jù)庫內(nèi)的檢索和判斷，所以對數(shù)據(jù)庫進行人工智能設計也是多媒體智能設計的重要組成部分[5]。
4 人工智能化數(shù)據(jù)庫設計
為彌補傳統(tǒng)多媒體教室在人員管理方面的缺陷，在設計人工智能化數(shù)據(jù)庫的過程中主要從以下幾個步驟進行，首先，將數(shù)據(jù)庫內(nèi)的教學資源全部粘貼條形碼；其次，利用閱讀器將所有的條形碼掃描到數(shù)據(jù)庫中，以此實現(xiàn)多媒體室內(nèi)資源的全部登記，學生在想應用多媒體教室內(nèi)部資源的情況下通過檢索數(shù)據(jù)庫即可對多媒體教室相應的資源使用情況準確掌握；再次，學院向?qū)W生發(fā)放特質(zhì)能夠反映學生身份的身份卡；最后在學生要進行多媒體教室相關資源的任何操作時，都需要掃描其身份卡并結合人工智能算法，對學生的座位安排等智能制訂方案，并形成多媒體教室的實際使用情況記錄，由此實現(xiàn)對人員的記錄，在此設計的過程中要保證向用戶開放的UI的友好性，以此保證智能化數(shù)據(jù)庫功能全面實現(xiàn)[6]。在應用智能數(shù)據(jù)庫提升多媒體教室人員管理水平的同時需要注意，數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡安全直接關系到數(shù)據(jù)庫的應用性和人員管理的水平，所以筆者在設計智能化數(shù)據(jù)庫的過程中將甲骨文公司設計研發(fā)的Oracle數(shù)據(jù)庫應用其中，并針對多媒體教師專項AI算法設置訪問權限，這在一定程度上提上了數(shù)據(jù)庫的安全性，使損壞多媒體教室是內(nèi)設備的行為得到有效的遏制，而且使數(shù)據(jù)庫對多媒體教室較大的人員流動的適應性增強，多媒體教室使用性能得到明顯的提升[7]。除針對人員管理外，智能化數(shù)據(jù)庫的設計還能夠提升設備維修的效率，例如多媒體教室的設備維修人員將多媒體教室內(nèi)所有設備可能發(fā)生的故障以及故障的表現(xiàn)，應對措施等信息傳輸至智能化數(shù)據(jù)庫，當多媒體教室內(nèi)設備的運行出現(xiàn)異常，并由傳感器感知后，會自動將異常的信息傳輸至CCS，并由其智能的確定應對措施。
由于教師和學生作為多媒體教室的主要使用群體，其要求多媒體教室操作界面具有人性化設計、且操作的可行性簡單，所以針對智能化數(shù)據(jù)庫的設計除注重以上四個環(huán)節(jié)外，還要對界面的布置、顏色等進行調(diào)整，使其盡可能滿足人工智能化多媒體教室使用人員的要求。
5 多媒體教室的人工智能化設計優(yōu)缺點分析
5.1優(yōu)點分析
筆者所設計的智能化傳感網(wǎng)絡以WSN為基礎，其既價格相對較低，而且線路設計相對簡單，通過對具有網(wǎng)絡化和一體化性能的多媒體教室進行改進即可以實現(xiàn)，而且傳感器的安裝位置相對較靈活，對多媒體教室的規(guī)模、構造等也沒有較強的依賴，所以將筆者所提出的人工智能化設計推廣應用的可能性較大；另外，通過上述人工智能規(guī)劃設計可以發(fā)現(xiàn)，其既能夠彌補傳統(tǒng)多媒體教室在管理、維修、消除安全隱患等方面的缺陷，而且提升了管理水平，使多媒體教室更加滿足教師、學生和維修人員的需求。
5.2不足分析
筆者所設計的智能化傳感網(wǎng)絡要求新裝一定數(shù)量的傳感器，而傳感器雖然對安裝位置的要求較低，但其對安裝技術和維修技術的要求相對較高，所以其安裝和維修需要聘用具有專業(yè)技術的人員進行，這在一定程度上提升了教學成本，特別是具有較多多媒體教室的院校，利用此設計方法的可操作性較低；另外，筆者所設計的人工智能數(shù)據(jù)庫雖然為多媒體人員管理提供了便利，方便了多媒體資源的查詢和應用，但智能化數(shù)據(jù)庫軟件的調(diào)試和容錯是保證其有效運行的重要途徑，但調(diào)試和容錯的操作都需要專業(yè)技術人員進行，這在一定程度上也增加了教學成本，而多媒體教室人員上的流動也會加大軟件的修護難度。
6 結論
通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段多媒體教室已經(jīng)在教學中得到廣泛的應用，但人們在享受其在教學中提供的便利的同時認識到其在管理、維修等方面仍存在不足，所以嘗試將人工智能與多媒體教室相結合，對其性能進行不斷的優(yōu)化，以此推動現(xiàn)代教學水平的提升。
參考文獻：
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第4篇：人工智能與課堂范文
關鍵詞：人工智能；教學改革；學習心理；考核方式
中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）06-0152-02
雖然人工智能的發(fā)展歷史只有五十余年，但它已經(jīng)廣泛應用于專家系統(tǒng)、機器翻譯、圖像處理和機器人技術等領域。隨著人工智能技術對社會經(jīng)濟發(fā)展的影響不斷增大，人工智能課程不再是計算機專業(yè)獨有的專業(yè)課程，國內(nèi)外很多高校在自動化、智能交通等專業(yè)都開設了選修課，甚至在高中的信息技術課程中也在推廣設置。吉林大學碩士專業(yè)“模式識別”將《人工智能》設為專業(yè)學位課程，同時也將其設為汽車、機械等其他學科的選修課程。由于研究生相關基礎知識水平參差不齊，課程內(nèi)容又比較抽象、生澀，為了提高教學質(zhì)量，在本次教學改革過程中充分考慮學生學習新知識的心理演變過程，認真研究教學內(nèi)容、教材、教學方法等諸多方面，力求在教授基本原理的同時，培養(yǎng)學生對智能系統(tǒng)進行理論分析、設計并編程實現(xiàn)的能力，為后期的論文研究階段打下堅實的基礎。本次教學改革受到了吉林大學研究生課程體系建設和核心課程建設項目的資助。
一、教學內(nèi)容
教學改革的關鍵是教學內(nèi)容。人工智能與統(tǒng)計學、心理學、語言學、計算機科學、生物學、控制論等都有交叉關系，學科涉及的內(nèi)容十分龐大。人工智能學科知識的繁多與授課學時有限之間的矛盾比較突出。作為國內(nèi)模式識別專業(yè)的領軍院校，如中科院智能所、清華大學、上海交通大學和南京理工大學等，他們所開設的《人工智能》課程學時和內(nèi)容也不盡相同。我們參考了上述院校的授課內(nèi)容，同時考慮到本校本學科的學術研究方向，精心歸納、優(yōu)化教學內(nèi)容，力爭做到教學內(nèi)容系統(tǒng)、精煉和實用。目前，我們講授的教學內(nèi)容主要包括：智能化智能體系統(tǒng)、盲目搜索方法、啟發(fā)式搜索方法、局部搜索方法、約束滿足問題、博弈樹搜索方法、知識表示方法、不確定知識與推理、規(guī)劃與機器學習等，共40學時。
另外，人工智能領域中新問題、新理論交錯涌現(xiàn)，這就要求教學大綱要定期修訂，教學內(nèi)容要及時更新，同時教師也需要不斷提高自身的學術水平，以便提高碩士課程的研究性內(nèi)涵。
二、教材選用
要搞好課程建設，教材是一個很關鍵的問題。我們廣泛閱讀和研究了國內(nèi)外的經(jīng)典教材，經(jīng)過一番斟酌之后，我們選用了Stuart Russell和Peter Norvig所著的《人工智能-一種現(xiàn)代方法（第二版）》。首先，選用國外教材能夠更快地追蹤最新研究成果。同時該教材已經(jīng)被世界上900多所大學采用，符合促進高校的教學內(nèi)容向國際水準靠攏、與國際接軌的理念。另外，人民郵電出版社在2002年曾經(jīng)出版該書的英文版的第一版，雙語學習能有助于提高學生的英語水平，為學生后續(xù)的查閱英文文獻，甚至發(fā)表英文文章奠定基礎。
三、教學方法
在國內(nèi)，比較有影響的是中南大學以蔡自興教授為首的教學團隊為計算機科學與技術本科專業(yè)開設的人工智能課程，該課程在2003年被評為全國高等學校首批精品課程[1]。2007年該課程又開始進行全國雙語教學示范課程建設，成績斐然[2]。多年來，我們不斷汲取同行的成功教學經(jīng)驗[3]，結合本學科的碩士專業(yè)特點、考慮學生的知識結構和實踐能力，不斷改革和嘗試，總結了一套行之有效的教學方法。我們一切以學生為主體，在教學過程中充分考慮學生學習新知識的心理演變過程，采用靈活多變的教學手段。讓學生從感興趣，保持興趣，到收獲用所學知識解決實際問題的成功喜悅，并進一步增強投身于科研論文研究的熱情。
課程伊始，通過多媒體演示人工智能技術已取得的杰出成就，激發(fā)學生的學習興趣。然后布置學生查閱資料，列舉人工智能發(fā)展史上的重要事件和最新研究的熱點問題，課上再組織學生做報告。通過上述活動，一方面拓展了學生的專業(yè)視野，另一方面鍛煉了學生的表達能力。
隨著課程內(nèi)容的深入，讓學生組成興趣小組，任意選擇問題實例，利用每節(jié)課學習的理論、算法不斷地更新該實例的解決方案，評價性能優(yōu)劣。學習小組可以培養(yǎng)學生科研協(xié)作的精神。另外，課堂上每組輪流做報告闡述各自的研究進展，演示編程效果。其他同學或給出修改意見，或提出個人觀點。最后老師及時總結，引導學生提高分析問題的深入性和廣泛性。充分的課堂討論能夠提高學生多角度思維的能力，培養(yǎng)學生善于鉆研和勇于創(chuàng)新的精神。同學間的這種學術交流也可以讓學生有機會了解彼此的學習狀況與能力，促進學生展開良性的學習競賽，也為學生接受和理解老師最后給出的課程成績做了心理鋪墊。老師總結時要對學生的努力多肯定，激發(fā)他們的學習熱情和潛能，讓他們感到學習知識的快樂。
四、考核方式
實踐表明筆試測驗的方式不能全面反映學生的學習情況，所以本課程嘗試采取自選實驗設計題目，根據(jù)實驗報告、上機演示結果和口試等方式綜合評定成績。其中，實驗報告要求學生根據(jù)實驗題目詳細介紹設計思路，闡述編程方法，分析實驗結果?？谠囀抢蠋煯攬鼍蛨蟾嬷械膯栴}提問，并對學生的回答進行講評。課程成績中，實驗報告設計分析占60%，上機成果演示占30%，口試占10%。
通過實驗設計的考核方式，學生的學習積極性得到了很大的調(diào)動，充分發(fā)揮了學生的自主創(chuàng)新能力，鍛煉了學生知識綜合應用技能。但美中不足的是該方式不像筆試那么客觀，學生的成績?nèi)菀资芙處煹闹饔^性影響。另外，人工智能作為一門學位課，其成績往往直接影響學生的獎學金評定，學生和相關領導對成績的評定原則十分關心和重視。為了減少人為因素對學生成績的干擾，避免師生因課程成績產(chǎn)生分歧，我們規(guī)定了完善的考核細則?？己思殑t發(fā)給同學，作為實驗報告的首頁，方便記錄每一個環(huán)節(jié)上學生的得分情況，做到成績評定有據(jù)可查。
非筆試的成績評定方式對任課教師的要求也提高了，我們教師團隊還規(guī)定了詳細的教師工作守則。首先要求教師認真細致地閱讀學生的實驗報告，給出報告得分，并準備口試時提問的問題，得分和問題都要在實驗報告的首頁做好記錄。詢問每個同學的問題都不能重復，上機演示和口試環(huán)節(jié)都是公開的。問題可以是設計不合理的思路，或是闡述不清的步驟等，教師要注意掌握問題的數(shù)量，盡量做到均衡。上機演示時，學生經(jīng)常因為緊張而漏掉部分功能的演示，因此，教師要跟學生加強溝通。口試時，根據(jù)學生的狀態(tài)，可以給予適當啟發(fā)，但要在成績評定上做出相應調(diào)整。經(jīng)過多年的摸索，我們將上機演示按照實驗報告成績的倒序方式進行，這樣有利于在口試過程中由淺入深，逐漸加深問題的難度，有效避免重復。教師評價時應嚴格縝密，讓學生正確認識自己的設計水平，對課程成績的認定跟老師達成一致。
經(jīng)過教學團隊的不懈努力，“模式識別”專業(yè)的“人工智能”課程建設在教學內(nèi)容、教學方法、教材選用、考核方式等方面的研究都取得了一些成績，教學實踐表明教改措施已見成效，教學質(zhì)量有了明顯提高。
參考文獻：
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第5篇：人工智能與課堂范文
關鍵詞：專業(yè)特色教育;教學改革;創(chuàng)新型人才;機器人課程教學;大學教育
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）36-0093-02
特色課程作為大學高年級的專業(yè)綜合型、知識拓展型課程，這種課程通常涉及到多門大學專業(yè)基礎課程的知識，具有交叉性、跨學科，雖然比普通課程難度大，但是好處同樣也多，非常有利于學生進行畢業(yè)設計和將來增加就業(yè)機會[1]，所以一直受到學生們的歡迎。本文以機器人技術基礎為例，談談如何有效地開展好專業(yè)特色課，使這種課既能做到與時俱進地不斷引入各種新發(fā)展技術，又可以作為大學生創(chuàng)新實踐或科技比賽的支持課程[2]。
機器人技術基礎本來是機械電子工程專業(yè)的專業(yè)必修課和機械自動化專業(yè)的專業(yè)選修課，但是這門課同時也可以作為其他各類學科的一門知識拓展型課程[3]。通過這門課程的學習，學生能夠熟悉、使用、研究和設計機器人，為從事機器人工程領域的工作奠定基礎。該課程需要學習的內(nèi)容包括機器人學必要的基礎知識、各種類型的機器人部件、各個子系統(tǒng)、各種傳感器和機器人應用和理論方面的基本知識。具體來說，機械方面，主要包括機器人本體的機械結構、機械運動學，諸如典型的機械構成、常見的機械組成等;動力與驅(qū)動方面，包括電磁、液壓電機，以及各類微型或特異形式的驅(qū)動方式，如記憶金屬、超生波點擊等;控制方面，則包括控制系統(tǒng)、微處理器的應用、多種多樣的傳感器等，如視覺傳感器、仿生的觸覺傳感器等;運動控制方面則包括位姿分析、軌跡計算，如軌跡預測與優(yōu)化、正向或逆向運動學等;最后還涉及到人工智能，即機械人如果進行邏輯分析、決策判斷，如進行語言語義分析、靜態(tài)或動態(tài)的視覺圖像分析等。該課程有很強的交叉性，跨多個學科，對學生的基礎知識要求也比較高，如機械設計、電子電路、傳感器、高等數(shù)學、計算機編程能力等，正因為如此，該課程總是作為本科高年級學生或者研究生階段的專業(yè)課程來開設。
在教學過程中我們發(fā)現(xiàn)，由于電影電視中對各種機器人的宣傳激發(fā)了青少年對機器人的興趣，人們通常認為的機器人或許就像他們從電影、電視里看到的那樣，這些都讓大學生對該課程的期望比較高。但是作為一門專業(yè)課程，又不能太過于娛樂化，因此，課程內(nèi)容的組織成了首先要解決的問題。機器人課程的教材目前主要有高等教育出版社的《機器人學》，主編為劉極峰;另一本是清華大學出版社的《機器人技術及其應用》，主編為朱世強;還有一本是郭洪紅編著的《工業(yè)機器人技術》，由西安電子科技大學出版社出版。這三本教材主要教學內(nèi)容都圍繞工業(yè)機器人，大概可分為三個部分的教學內(nèi)容：動力學與控制、傳感器、機械結構，機器人學則更加注重機器人控制理論的分析和計算。這三本教材我們都使用過，但是教學效果一直不太理想，主要是因為學生的興趣要超過我們的教學內(nèi)容。作為全校公開課，課堂內(nèi)既有來自理工科專業(yè)的學生，也有來自管理學院和藝術學院工業(yè)設計系的學生。特別是我們經(jīng)常遇到一些正在進行跟機器人技術相關的各種創(chuàng)新或者競賽項目的學生，他們遇到的一些問題，在課堂內(nèi)無法解決，這讓他們比較失望，影響了這門課程的教學效果。對于這樣一門面向全校所有專業(yè)、不同背景的學生的課程，同時又是一門應用性非常強的課程，如何調(diào)整課程內(nèi)容，使之真正成為學生們希望和期待的那樣，也就是說從學習中找到自己探求問題的答案，則成為我們要首先要解決的問題。直到我們發(fā)現(xiàn)一門由郭洪紅編著的《競賽機器人設計與實踐》，由科學出版社出版，才終于找到了解決辦法。
對于以前的教學方案，我們進行了大幅修改。首先是教學內(nèi)容，從單一教材發(fā)展為多本教材，并添加了跟當前技術發(fā)展相匹配的內(nèi)容，如軍事機器人、無人飛機、人工智能等;其次是從知識性灌輸向?qū)嵺`教學轉(zhuǎn)變，即以項目為目標，確定教學方向;最后是實驗課程的變化，以前是設置堂內(nèi)小實驗，現(xiàn)在則是綜合性、制作性實驗。下面詳細介紹一下我們的做法。
現(xiàn)有的三本機器人技術課本，都是針對工業(yè)生產(chǎn)型機器人，主要偏重于機械和控制兩方面，比如這三本教材都著重介紹了傳感器、運動姿態(tài)和軌跡規(guī)劃。人類文明的終極產(chǎn)物就是人造人，機器人，或者生化人。人類對于機器人的恐懼和迷戀，從1927年電影中出現(xiàn)的第一個機器人Maria誕生以來，其實有著長達一個多世紀的時間。全世界的電影人孜孜不倦的將一個又一個經(jīng)典的機器人形象展現(xiàn)在了大眾的面前，學生們對機器人的映像，除了一些展會，就是來自于電影電視，如長興不衰的《星球大戰(zhàn)》、經(jīng)典的《終結者》，還有《異形》中的生化機器人神父，等等。對于更多的比如生化機器人、人工智能方面則沒有涉及。課堂不能與實際脫離，我們在課堂內(nèi)專門增加了針對生化機器人、仿生機器人相關的人造器官、人機結合方面知識。另一點就是關于人工智能（ArtificialIntelligence：AI），它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學，也是機器人發(fā)展最重要的一個環(huán)節(jié)。人工智能企圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。從AI誕生以來，由于理論和計算機技術的限制，一直沒有什么起色。但是近幾年來，基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡的學習方興未艾，以前的多層神經(jīng)網(wǎng)絡的問題容易陷入局部極值點，如果訓練樣本足夠充分覆蓋未來的樣本，那么學到的多層權重可以很好的用來預測新的測試樣本，新的研究成果也促使我們在課堂上添加了相關內(nèi)容。在課程結束前，我們還針對有關機器人是否替代人類以及機器人對人是否有害等哲學方面的問題，開辟了一堂討論課，激發(fā)了同學們對未來的思考。
培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新素質(zhì)是高等學校的一項重要使命，課堂教學也要緊扣這個要求，圍繞著如何激發(fā)學生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力展開。以項目為導向是我們進行教學改革的第二項內(nèi)容。以前我們的教學都是按照知識結構來設計教學大綱，這樣的教學類似于傳統(tǒng)的“填鴨式”教學，學生的接受意愿不高，教學效果不理想。而近些年來，高校開始重視大學生的素質(zhì)教育，出現(xiàn)了各種創(chuàng)新項目和創(chuàng)新大賽，在很多大學生類的科技競賽中，有很多跟機器人相關，比如機器人足球比賽、機器擊、防爆滅火救災機器人比賽等[4]。每年都有很多學生為比賽才報名參加機器人課程的學習。這些新的情況也啟發(fā)了我們對課程進行相應的調(diào)整，將本來比較刻板的單向教學變成有針對性的教學。孔子曾經(jīng)說過：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！笨梢娝貏e強調(diào)興趣的重要作用。于是我們將原來的教學結構打破，設置了幾個比賽類的制造項目，將機器人知識穿插在項目實施中，讓學生們帶著問題來學習。興趣是最好的教師，是感情的體現(xiàn)，是學生學習的內(nèi)在感情驅(qū)動。在學生們完成項目的過程中，興趣讓學生對我們課內(nèi)介紹的知識，能自覺地、主動地、竭盡全力去觀察、思考、探究，這樣最大限度地發(fā)揮學生的主觀能動性，容易在學習中產(chǎn)生新的聯(lián)想，而不同的項目，讓他們能夠進行知識的移植，做出新的比較，綜合出新的成果，進而也更加能培養(yǎng)和促進學生的創(chuàng)新能力。
最后是關于實驗課程的改革，以前是設置堂內(nèi)小實驗，比如機器人傳感器實驗，學生在1個小時內(nèi)，進行圖像抓拍，或者進行超聲波障礙物檢測。該實驗由于時間短、實驗內(nèi)容簡單，并不能激發(fā)學生們對課程的深入理解?，F(xiàn)在我們有了以項目為導向的教學，實驗內(nèi)容改成具有綜合性、制作性的實驗，每個項目通過在課堂內(nèi)的輔導，學生在課外進行制作[5]。小制作需要一定的費用，我們將學生們分組，每組學生共同分擔，由于每個制作的費用不到兩千元，主要部件可以借用學校實驗室配件，最后每個學生承擔的費用不到一百元。有的學生有大學生創(chuàng)新項目費的支持，可以制作出更加復雜和精美的作品。這樣的制作項目，學生既可以跟課堂內(nèi)容結合，又能跟創(chuàng)新項目結合，激發(fā)了學生的求知欲。以前課堂內(nèi)只有教師講授，現(xiàn)在的課堂內(nèi)學生的參與性非常高，常常為了一個問題，大家群策群力，討論非?；钴S，帶來了非常好的教學效果。
今天的高校，應該為打造更加全面的新世紀創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的體系而改革。通過對專業(yè)特色課改革的實踐，我們不僅幫助了大學生拓展了知識面，而且增加了鍛煉其運用知識分析、解決問題的能力，更加注重培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。
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第6篇：人工智能與課堂范文
人文情懷對教學的涵養(yǎng)
1.求真精神給予了學生觀察世界的全新視角
求真精神對教學的涵養(yǎng)主要包括批判精神、計算思維和邏輯思維的培養(yǎng)。批判并不意味著壞，也并不意味著批評；相反，它意味著看到更遠處。批判讓學生學會質(zhì)疑和思考。而計算思維是信息技術學科的核心素養(yǎng)。周以真教授指出，“計算思維是人們分析問題、研制解決問題方案，并將此方案信息化的一種解決問題的能力”。隨著智能社會的到來，每位學生都應擁有將所要解決問題的方案信息化的能力，這樣才能與未來的社會無縫對接。同時，求真教學思想對學生邏輯思維的培養(yǎng)有著無可比擬的優(yōu)勢，因為算法蘊含的邏輯思維培養(yǎng)渾然天成，學生們通過程序設計的學習，通過參與機器人活動，就能習得終身受益的思維方式與解決問題的方法，這對生活在生活與數(shù)字技術共存相生、虛擬空間與現(xiàn)實生活并行不悖的環(huán)境中的學生而言意義重大。求真的信息技術教學終將讓學生們能在數(shù)字時代保持理性頭腦、擁有創(chuàng)造未來世界的能力。
2.向善精神給予了學生價值觀的引領
向善精神對教學的涵養(yǎng)主要表現(xiàn)在對學生價值觀的引領上。信息技術是一把雙刃劍，用得好能造福人類，用不好能滅絕人類。最近霍金、比爾?蓋茨等人都在擔憂機器人對人類的威脅，因為在并不遙遠的未來，超人工智能的機器人或?qū)⒉皇苋祟惪刂?，如果最先實現(xiàn)超人工智能機器人技術的人有著邪惡的價值觀，那么人類將可能陷入滅絕的深淵，而如果實現(xiàn)超人工智能機器人技術的人有著為人類造福的價值觀，那么人類將得到永生。這些可能實現(xiàn)超人工智能機器人技術的人今天也許就坐在我們的課堂中，如果我未能給予學生的情懷賦予涵養(yǎng)和牽引，那么，技術這把雙刃劍終將傷害我們自己。
3.臻美精神給予了學生欣賞美、設計美和創(chuàng)造美的啟迪
臻美教學思想對教學的涵養(yǎng)主要包括審美、設計與創(chuàng)造的浸染。臻美習慣的培養(yǎng)將使學生不斷超越自己、積極面對人生。職業(yè)生涯規(guī)劃師古典認為，未來孩子的培養(yǎng)方向是從強到美，“美”的情感終將感染和引領孩子們成長為有著自由的超越精神和積極的理想追求的人。臻美的教師會主動選擇美的范例、提供美的素材、設計美的任務、展示美的作品、進行美的評價。在美好的信息技術課堂上，學生的審美能力自然得到培養(yǎng)，表達美的意愿必然會增強，美的創(chuàng)造水到渠成，同時，受益的還有設計思維和創(chuàng)造思維的培養(yǎng)。
綜上所述，人文情懷涵養(yǎng)下的信息技術教學就是要在教學技術的同時，促進學生真、善、美全面發(fā)展，使學生成長為富有人文底蘊又兼具科學精神的勇于實踐創(chuàng)新的人。
人文情懷涵養(yǎng)下學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)
創(chuàng)新思維是指以新穎獨創(chuàng)的方法解決問題的思維過程，通過這種思維能突破常規(guī)思維的界限，以超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨到的、有社會意義的思維成果。由此可知，天馬行空的妄想不是創(chuàng)新思維；有價值的創(chuàng)新思維，必須是“生之有根，長之靠譜”，既與眾不同，又具有社會意義。
如何在教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，心理學研究提供了三種思路：一是在教學中注重一些與創(chuàng)造力相關的思維方式和行為傾向；二是在課程設置和教學上為學生創(chuàng)造空間，鼓勵他們根據(jù)自己的特長和興趣對現(xiàn)實、知識和意義進行獨特的建構（其最終目的是希望從個體知識結構興趣點的發(fā)展獨特性中產(chǎn)生思維內(nèi)容的新質(zhì)）；三是通過參與特定領域共同體的創(chuàng)造實踐活動，培養(yǎng)與之相關的習慣、性向、知識，從而形成專長，并躍升到創(chuàng)造新的理念、方法和產(chǎn)品的新水平。本課題研究中所運用的培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的方法與策略，思路源自上述三個方向。
1.教學指向現(xiàn)實世界的實際需求，激發(fā)學生的學習興趣，為創(chuàng)新思維奠基
這一策略圍繞解決真實問題的學習，目標是在解決問題的實踐應用中建構知識，提高技能，培養(yǎng)創(chuàng)造能力和傾向。“問題”的選擇直接映射出教師的教育情懷，那些關注學生情感、希望為學生未來打下基礎的教師所選擇的“問題”一定是開放的、學生感興趣并樂于去探究和表達的，并且學生在探究和表達的過程中能獲得新知，掌握解決問題的方法，增強學習、遷移的能力。例如，在教學多媒體信息的加工時，教材所推薦的載體是PPT，學生在學習過程中普遍學習興趣不大，究其原因，是教師選擇的“問題”太簡單，諸如用PPT制作新年賀卡、制作個人簡介等，這類“問題”學生均能完成，完成之后學生沒有成就感，也未能實現(xiàn)能力的遷移。如何突破這一教學瓶頸？筆者為信息技術教師支的招是用PPT講屬于自己的故事?！爸v自己的故事”因其開放、獨一無二、有意愿講好故事才能夠打動學生，學習因而成了對學生自發(fā)的需求。其背后的教學思想還包括對學生“設計感”和“故事力”的培養(yǎng)以及學生學會“講自己的故事”之后的學習遷移能力的培養(yǎng)。
著名未來學家、趨勢專家丹尼爾?平克在其《全新思維――決勝未來的6大能力》一書中提出未來屬于那些擁有與眾不同思維的人，唯有擁有右腦時代的6大全新思維能力――設計感、娛樂感、意義感、故事力、交響力、共情力，才能決勝于未來。如何讓學生在有限的教學時間里講好自己的故事？這里涵蓋三方面的教學智慧：一是通過課前寫好故事腳本節(jié)省課堂構思的時間；二是通過寫腳本培養(yǎng)學生的設計思維；三是通過寫腳本培養(yǎng)學生面對問題系統(tǒng)思考的能力和習慣。而設計思維和系統(tǒng)思考能力的培養(yǎng)又是學生今后繼續(xù)拓展知識、靈活應用知識即學習遷移的最佳培養(yǎng)時機。
2.教學貫穿美的指引，以美啟迪心靈，感性思考力為創(chuàng)新思維助力
目前，培養(yǎng)學生的邏輯能力及類似計算機般的能力仍然重要，但教育的目標不應該停留于此，我們必須引導學生做好準備，迎向概念時代。丹尼爾強調(diào)“概念時代擁有全然不同的思維模式和全新的生活方式，更加重視‘高概念’和‘高感性’能力。高概念能力包括創(chuàng)造藝術美感和情感美，辨析各種模式，發(fā)現(xiàn)各種機會，創(chuàng)造令人滿意的故事，以及將看似無關的觀點組合成某種新觀點”。
那么，如何培養(yǎng)學生感性的思考力？筆者開展了審美、發(fā)現(xiàn)美、表達美、創(chuàng)造美，將美的培養(yǎng)貫穿始終的教學試驗。于是，范例美、任務美、評價美成了課堂的主旋律，學生在美的浸潤與啟迪下，審美能力得到提升，發(fā)現(xiàn)美、表達美成了自覺行為，作品所傳遞出來的創(chuàng)意和美好讓人感動。
3.教學張揚個性，以創(chuàng)意為評價核心，點燃創(chuàng)新思維
越是個性化的教育，越有可能培養(yǎng)出有獨特知識結構、有鮮明特長和興趣的學生。創(chuàng)新思維本質(zhì)上是拓展的、開放的、個性化的，因此，標準化的教學或不以學生為中心的教學都無法培養(yǎng)出富有創(chuàng)新思維的學生。在未來社會，創(chuàng)新思維產(chǎn)品個性化是制勝的法寶，我們有必要將個性化的培養(yǎng)放在首位。那么，信息技術課堂應如何遵循學生的個性來開展教學呢？首先，教學充分考慮學生的能力、興趣和學習風格；其次，教學重視學生個性化選擇問題的機會、問題與個人的相關程度，以及幫助學生將所選問題個性化的策略；再次，教師協(xié)助學生應用知識技能來實現(xiàn)學生的意義構建。這樣的教學，學生的個性方能得到最大程度的張揚，學生的創(chuàng)新思維才能得到點燃，學生的作品才會個性豐滿、靈氣襲人。
4.教學關注科學精神的培養(yǎng)，科學精神與人文情懷相依，思維常新
第7篇：人工智能與課堂范文
關鍵詞：智能制造；通識能力；工匠精神；創(chuàng)新思維
工業(yè)4.0時代，智能制造的新技術、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)下新崗位的方式、內(nèi)容、方法、工具都發(fā)生了巨大變化，智能制造不再針對某個領域、某個專業(yè)，而是覆蓋了各個產(chǎn)業(yè)，貫穿于產(chǎn)品、制造、服務全生命周期各個環(huán)節(jié)。高等職業(yè)教育中，人才培養(yǎng)與經(jīng)濟增長、產(chǎn)業(yè)結構升級之間存在著“引領和適應”的對應關系［1］，職業(yè)教育培養(yǎng)的學生都必須了解國家的戰(zhàn)略布局，明白智能制造無處不在，要有家國情懷，主動將自己的職業(yè)生涯規(guī)劃融入國家的發(fā)展戰(zhàn)略，服務國家智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
一、智能制造技術技能人才培養(yǎng)的機遇與挑戰(zhàn)
（一）國家戰(zhàn)略加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，提出人才培養(yǎng)新需求
國家“十四五規(guī)劃”指出，要實現(xiàn)制造強國、推動產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化；《成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈建設規(guī)劃綱要》提出要打造“全球電子信息高端研發(fā)制造基地”；成都市《智能制造三年行動計劃（2021—2023年）》提出，“加快構建智能制造生態(tài)體系建設”。智能化成為電子信息制造業(yè)快速轉(zhuǎn)型發(fā)展的必然趨勢，大力建設數(shù)字化車間和智能工廠，促進電子信息制造業(yè)快速轉(zhuǎn)型發(fā)展，實現(xiàn)生產(chǎn)過程智能化、數(shù)控化，亟需具備設計數(shù)字化、生產(chǎn)自動化、管理現(xiàn)代化等多種技術技能復合的人才支撐。
（二）智能制造多種技術融合，提出人才培養(yǎng)新標準
2021年新職業(yè)“智能制造工程技術人員”國家職業(yè)標準和智能制造領域人才需求報告指出，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)過程中，數(shù)控加工、工業(yè)機器人等智能生產(chǎn)裝備通過信息技術有機連接，通過各類物聯(lián)網(wǎng)感知技術收集生產(chǎn)過程中各種數(shù)據(jù)，通過工業(yè)軟件系統(tǒng)在線進行數(shù)據(jù)處理分析，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，該領域預計到2025年達到450萬人的人才缺口，其中機械行業(yè)技術技能人才需求總量將達到377.6萬［2］，高職學歷的需求總量預計達149.08萬，占比39.48%。智能制造領域的新崗位，需要大量能將軟件應用、數(shù)控加工、機器人技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等多技術技能融合的產(chǎn)業(yè)工人。這對專業(yè)升級發(fā)展、數(shù)字化改造提出了新標準，亟須加快推進人才培養(yǎng)模式改革。
（三）職業(yè)教育融合創(chuàng)新發(fā)展，提出人才培養(yǎng)新任務
為落實《國家職業(yè)教育改革實施方案》，教育部、四川省政府《關于推進成都公園城市示范區(qū)職業(yè)教育融合創(chuàng)新發(fā)展的意見》提出，推動縱向貫通、橫向融通的“全生命周期”職業(yè)學校教育和培訓體系建設，打造“四園同構”的產(chǎn)教城融合園區(qū)和“中國匠谷”等高地。作為擁有技師學院的在蓉高職院校，實施高職與技師融通發(fā)展、促進現(xiàn)代職業(yè)教育體系加快構建成為學校的責任，需創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，服務成都市電子信息制造業(yè)園區(qū)和企業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)新時代高素質(zhì)技術技能智能制造產(chǎn)業(yè)工匠。
二、智能制造對技能人才通識能力提出的新要求
工業(yè)4.0時代，智能化賦能知識經(jīng)濟，勞動者僅憑一技難以適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這就倒逼職業(yè)教育由“唯技而教”的專才教育走向通識教育和終身學習。通識教育，亦稱之為通識能力，于20世紀80年代自美國引入，結合中國文化對“通”和“識”的解釋，被翻譯為“通識教育”，是指一種在不同學科領域、不同行業(yè)中能夠共通的普遍知識和基礎能力，包括語言表達能力、自學能力、適應能力、道德關懷能力、溝通協(xié)調(diào)能力、創(chuàng)新創(chuàng)意能力、理論到實踐的能力等。哈佛大學的通識教育對全球的教育改革都有著重要影響，其教育的四大目標之一就是：教育學生如何成為社會一員，享受公民權利，履行公民義務，承擔對地方、對國家、對世界以及對自己的責任。在智能制造時代，要通過通識教育培養(yǎng)出職業(yè)院校學生以下通用能力。
（一）追求卓越的大國工匠精神
一流的制造需要一流的技術，一流的技術則需要一流的精神，中國從“制造大國”走向“制造強國”，從資源稟賦優(yōu)勢走向創(chuàng)新制造優(yōu)勢，迫切需要堅持如一的品質(zhì)，堅忍不拔、精益求精、追求完美和極致的工匠精神［3］。制造業(yè)文化就是工匠文化，只有對事業(yè)具有高忠誠度，才能全身心投入，秉持嚴謹?shù)穆殬I(yè)操守、崇高的職業(yè)品質(zhì)，培養(yǎng)敬業(yè)、專注、精益、堅持的價值取向和行為表現(xiàn)，才能在制造質(zhì)量和制造水平上取得持續(xù)不斷的進展。
（二）創(chuàng)新精神和創(chuàng)造思維
智能制造是對傳統(tǒng)制造的全方位提升，更是新技術、新思維、新概念、新模式不斷涌現(xiàn)、廣泛應用的典型業(yè)態(tài)，創(chuàng)新精神和創(chuàng)造思維要貫穿于智能制造全過程［4］。創(chuàng)新精神是推動工業(yè)制造突破傳統(tǒng)模式、改變生產(chǎn)生活方式的重要精神，要求學生勇于挑戰(zhàn)固有框架，不斷追求新思維、新事物、新理念、新方法，探索新的規(guī)律，獲取新的成功。創(chuàng)新思維是打破慣常思維、求新求異的獨特思維，是人類創(chuàng)造性的獲得靈魂和核心，是人的創(chuàng)造力迸發(fā)的源泉。
（三）多元的人文素養(yǎng)
在智能制造、人工智能的未來發(fā)展中，人機工程、柔性制造、仿生制造、個性定制等一系列多元化、復合型、綜合化的制造發(fā)展，必將與社會學、經(jīng)濟學、文學、哲學、美學等人文社科發(fā)生更加緊密和廣泛的聯(lián)系與交叉。智能制造人才的人文素養(yǎng)也將成為面向未來發(fā)展的一種必備素養(yǎng)，在人工智能等新技術發(fā)展中將發(fā)揮重要作用。
三、成都工貿(mào)職業(yè)技術學院在智能制造人才培養(yǎng)方面的探索與實踐
為服務成都建設“中國制造2025”試點示范城市、全國重要的先進制造業(yè)中心，成都工貿(mào)職業(yè)技術學院自覺擔負起支撐地方高端制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的責任，全力打造“智能制造專業(yè)群”，推廣智能制造的“大眾教育”，培養(yǎng)學生跨領域、跨學科、跨專業(yè)的綜合能力，為建設全面體現(xiàn)新發(fā)展理念的國家中心城市提供高素質(zhì)技術技能人才支撐。
（一）瞄準人才需求，科學定位培養(yǎng)崗位
對接成都電子信息制造業(yè)網(wǎng)、智、軟、端、屏、芯六個領域中的智能終端，專業(yè)群確定了工藝設計、生產(chǎn)線規(guī)劃、過程實施、監(jiān)測反饋四個智造鏈主要環(huán)節(jié)，其擁有工藝設計和優(yōu)化、智能產(chǎn)線安裝和調(diào)試、智能設備操作調(diào)試與編程等十個典型工作崗位?；趰徫粩?shù)字化、智能化要求，對十個典型工作崗位核心能力進行分析，構建產(chǎn)品數(shù)字化設計、智能產(chǎn)線設計與調(diào)試、智能生產(chǎn)設備系統(tǒng)集成與運維、智能生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測與反饋四個崗位群，這些崗位群需要多個專業(yè)交叉融合培養(yǎng)，滿足復合型學生就業(yè)需求。學校將人才培養(yǎng)定位為堅持立德樹人，培養(yǎng)具有勞動精神、工匠精神、創(chuàng)新精神，掌握產(chǎn)品數(shù)字化軟件設計、柔性制造單元調(diào)試、高檔數(shù)控設備操作、工業(yè)機器人柔性集成、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析等先進技術技能，具備智能化、數(shù)字化融合意識的新時代高素質(zhì)技術技能智能制造產(chǎn)業(yè)工匠。
（二）立足核心素養(yǎng)，打造培養(yǎng)“工匠素質(zhì)”的課程體系
一是加強通識課程的德育素養(yǎng)、信息素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的培養(yǎng)，將工匠精神教育融入思政課程教學。增設職教模塊理論，形成有利于厚植工匠精神的思政教學體系，將工匠精神融入社會主義核心價值觀、天府文化、中華優(yōu)秀文化、社會主義先進文化的教育之中［5］。二是以融合的思想重構專業(yè)課程。對接新職業(yè)標準和相關“1+X”證書職業(yè)標準，以項目為載體，以問題為導向，在課程中挖掘知識、探究知識，提高解決實際問題的能力。知識有三大來源：基礎理論層面、應用研發(fā)層面和實踐性層面，制造行業(yè)的工藝和技術的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)只能通過“干中學”而習得。實踐出真知，實踐才是創(chuàng)新的唯一途徑，因此要引導學生注重實踐。三是開設“智能文明”“人工智能與信息社會”等公共選修課程，提高學生智能化素養(yǎng)，引導學生明白創(chuàng)新來源于制造一線，制造工廠本身就是一所“創(chuàng)新大學”，塑造學生人文情懷，增強對智能化產(chǎn)業(yè)的柔性適應力。
（三）深化產(chǎn)教融合，實現(xiàn)核心能力培養(yǎng)
學校深化產(chǎn)教融合，按照職業(yè)工種等級標準整合原有實訓室，建設數(shù)控車、數(shù)控銑、PLC編程、現(xiàn)代信息技術、工業(yè)機器人等通用技能實訓室，服務智造鏈四個環(huán)節(jié)通用能力、基礎能力和雙創(chuàng)基本技能培養(yǎng)。學校采取引企入校、校入園企等方式，依據(jù)理虛實一體化建設原則，重組、新建產(chǎn)品數(shù)字化設計、數(shù)控智能加工、數(shù)字工廠仿真訓練等實訓室，提質(zhì)建設智能制造生產(chǎn)性實訓基地、西門子數(shù)字化工廠虛擬仿真實訓基地。基地重點支撐專業(yè)群核心能力課程、拓展能力課程和雙創(chuàng)能力課程的實施，以及專業(yè)群核心工種的職業(yè)資格高級—技師和“1+X”證書中級—高級認證考核。實訓基地向群內(nèi)外學生開放，采取學分認證置換方式，開展興趣培養(yǎng)、第二課堂學習、專業(yè)社團活動、技能競賽等，引導學生建立研發(fā)—生產(chǎn)—營銷的全生命鏈、系統(tǒng)化思維模式。
（四）打造工匠學院，服務工匠人才發(fā)展
成都工貿(mào)職業(yè)技術學院與成都市總工會整合雙方優(yōu)勢資源，共同籌建“成都工匠學院”，探索產(chǎn)教融合、校企合作運行新機制?！俺啥脊そ硨W院”聚集“成都工匠”優(yōu)質(zhì)資源，全力打造技能人才培育、現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展精準服務、工匠人才社會價值實現(xiàn)的三大平臺。依托“成都工匠學院”組建智能制造職業(yè)教育集團（聯(lián)盟）、建設產(chǎn)業(yè)學院，打造生產(chǎn)性實訓基地，實現(xiàn)資源共建共享。重點開展選育“工匠之師”，實施“匠中育師”計劃；開展項目化、實戰(zhàn)化“師帶徒”，實施“以匠育工”計劃；開展技能人才培訓，實施“滴灌援企”計劃，培養(yǎng)適應和引領現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)應用型、復合型、創(chuàng)新型人才。制造是本體，智能是靈魂。在智能制造背景下，職業(yè)教育對高素質(zhì)技術技能人才的培養(yǎng)應多關注工匠精神養(yǎng)成、創(chuàng)新驅(qū)動以及人文素養(yǎng)，激發(fā)學生創(chuàng)新思維，讓學生實現(xiàn)全面而自由的發(fā)展、成為具有創(chuàng)新精神和綜合競爭力的社會變革參與者。
參考文獻：
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［4］李耀平，郭濤，段寶巖.面向智能制造的人才培養(yǎng)策略［M］.第1版.西安電子科技大學出版社，2019：3.
第8篇：人工智能與課堂范文
[關鍵詞]未來課堂；智慧學習環(huán)境；智能學習空間；設計
[中圖分類號]G420 [文獻標識碼]A [文章編號]672-0008（2012）05-0042-08
一、引言
以計算機、通信、人工智能等為標志的信息技術快速發(fā)展及在教育教學領域的應用，使得我們傳統(tǒng)的課堂也漸漸從普通教室轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g增強教室（Technology Enhanced Class-room）從單一技術的教室應用轉(zhuǎn)變?yōu)榉杭夹g的教學環(huán)境。這既是科學技術發(fā)展的必然結果，也是社會發(fā)展對技術教育教學應用的應然要求。正如美國前副總統(tǒng)阿爾·戈爾所說：“美國的每一個孩子都應當接受21世紀的教育，都應當使用21世紀的技術?！碑斀?。我們所面臨的學習者被稱為是網(wǎng)絡一代/數(shù)字后代（Digital Generation/Digital Natives），這一代的學習者正以與他們的父母截然不同的方式學習、玩樂、溝通、工作以及創(chuàng)造社群，他們利用網(wǎng)絡，毫不費力地突破了地域和時間的限制，利用指尖橫跨世界。他們崇尚自由和選擇權，追求個性化，喜歡交談、討厭說教、天生就善于協(xié)作，他們會仔細監(jiān)督你和你的組織，堅持做正直的人，就算是在上班或是上學。他們也想過得有趣些。速度才是生活的常態(tài)，創(chuàng)新就是生活的一部分。時代的發(fā)展要求我們培養(yǎng)出富有創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神的學習者。課堂是教學的主陣地，理想的課堂應是互動的，知性靈動的天地。這些都需要我們改變現(xiàn)有的課堂的物理架構和教學樣式。
從技術教育應用的歷史來看，教育技術的發(fā)展史其實就是技術發(fā)展及其在教育教學領域應用的歷史。技術的層出不窮，改變了信息的呈現(xiàn)、傳輸和存儲，也改變了人類對于信息的獲取和處理方式，但技術的不斷推陳出新，同時也給教學者和學習者帶來了很大的挑戰(zhàn)，他們需要不斷地去熟悉這些新技術，并將這些技術有效地應用于教與學的過程。幸運的是，隨著社會對人的關注，技術也越來越智能化，從過去以技術為中心轉(zhuǎn)向以人為中心，使人可以從繁雜的技術操作中解放出來，實現(xiàn)與技術、資源最為自然、和諧的交互，將自己的注意力集中于學習過程。借用環(huán)境行為學、社會學等學科的觀點，“人塑造了環(huán)境，環(huán)境也塑造了人”。提高課堂主體對自身及其所處教與學環(huán)境的認識，建立和諧的人與環(huán)境之間的關系，是未來課堂研究的一個重要主題。
目前。國內(nèi)外關于未來課堂（教室）研究已經(jīng)引起了各國政府、全球知名企業(yè)、高等學校、科研院所以及中小學校等機構的關注，未來課堂設計與應用已經(jīng)成為了教育技術學研究的一個新領域。
二、未來課堂的特性及教與學的特點
（一）未來課堂的概念界定及特性
關于未來課堂的界定，國內(nèi)外的文獻中目前尚無統(tǒng)一的論述，對于未來課堂，從名稱上有“未來教室”和“未來課堂”兩大類。
Clayton M.Christensen.Michael B.Horn and Curtis W.Johnson在“Disrupting Class”一書中指出，未來課堂是一個集成了技術與軟件。提供給學生一些替代方法和選擇以達到規(guī)定的目標的課堂。它們鼓勵形成一個讓學生一起工作計劃，分享經(jīng)驗和教訓和進行概念化的學習，而不是單純記憶一些信息的環(huán)境。
美國的《每日論壇》報在其“Classroom of the Future，Here，Now”一文中指出，未來的課堂是一個學習環(huán)境，采用創(chuàng)新的教育活動，從課堂管理到教學的所有方面提高對技術的使用。它能使教學者和學習者成為優(yōu)越的學習環(huán)境的一部分。
臺灣的陳曼萃認為，未來教室是指這樣一種教室環(huán)境，教學上，希望由過去單向的講授教學。轉(zhuǎn)變成為師生互動的學習模式，引發(fā)及提高學生的學習興趣，并進而啟發(fā)學生的創(chuàng)意與思考：同時。讓學生有更大的自由可以依自己的喜好選擇學習及進行探索的方式，以多元的管道汲取知識。包括使用各類的硬件載具，如計算機、學習機、電視、手機、電子書等。
臺灣的賴阿福認為，未來教室可定義為一個高度信息化、互動性強、整合性佳的教學與學習環(huán)境，適合進行信息融入教學、數(shù)字學習，教師可運用多元教學策略在講授、評量、診斷、互動、討論、探究等教學過程中，除了能強化教學效能及學習成效外，亦能提升學習者的關鍵能力（包含問題解決、創(chuàng)意思考、批判思考、溝通表達、信息應用等能力）。
臺灣資策會在“2009年的數(shù)位典藏與學習之產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推動”計劃中提出，未來教室為將新興的數(shù)位教學終端設備與數(shù)位內(nèi)容進行整合，輔以適當?shù)慕虒W模式與方法，發(fā)揮Ac-tive Learning（主動學習）的成效，培養(yǎng)學生高層次能力的教育體系與環(huán)境。未來教室即是將科技工具運用在教學上，且強調(diào)團體的交互式教學。并以學習者為中心設計教材，創(chuàng)造出協(xié)同合作之虛實整合學習環(huán)境。
臺灣的《啟動學習革命》一書中認為，“未來教室=無所不在的學習環(huán)境+電子書包+隨意教室+遠距實驗室+高互動教室+相連教室”。在未來教室里，無處不可以學習，還可以跨班際、校際甚至國際進行交流。
未來教室是指將高新技術融入教育，創(chuàng)造全新的互動教育環(huán)境。未來教室的目標能力是培養(yǎng)學生的分析力、創(chuàng)新力，教學方式是多向的，以學生為中心進行學習，學生能夠進行主動、探索性學習。
未來教室是一個集多媒體教室、計算機教室、微格教室、校園電視臺等多種環(huán)境為一體的新形式教學環(huán)境，其中使用了包括電子白板、數(shù)字筆、電視（顯示）墻、無線網(wǎng)絡、數(shù)字攝像在內(nèi)的多種技術，讓學生充分體驗到計算機技術發(fā)展所帶來的便利。體驗到利用新技術進行學習盼快樂。
未來教室便是利用先進的新一代信息科技，改變傳統(tǒng)學校教室的學習環(huán)境，建立師生間雙向互動的教育學習模式，不但能刺激學生學習動機與創(chuàng)新、探究之精神。更讓教師能夠豐富教材內(nèi)容以及輕松教學。未來教室應該是一個廣義的概念，包括教師的教學工具、學生的學習環(huán)境等。
英特爾全球教育總監(jiān)Brian Gonzalez認為，未來的課堂是“顛倒的課堂”。是指教育者賦予學生更多的自由。把知識傳授的過程放在教室外，讓大家選擇最適合自己的方式接受新知識；而把知識內(nèi)化的過程放在教室內(nèi)，以便同學之間、同學和老師之間有更多的溝通和交流。
王珠珠認為，未來教室是一個以學生為中心的教學的、鼓勵學生多方面的進步的，是一個能夠展現(xiàn)、呈現(xiàn)或者使用、分享或者多媒體的，應該是能夠合作研究，能夠便于信息交流的，應該是批判性思考，并且能夠主動的計劃和行動的這樣一個真實和虛擬環(huán)境的整合的這樣一個環(huán)境，或者叫結合的一個環(huán)境。
宋衛(wèi)華認為，未來教室是一種利用電子白板技術、投影技術、智能空間技術、無線射頻技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等手段，在現(xiàn)代創(chuàng)新教育理念的指導下，構建出以培養(yǎng)學生21世紀創(chuàng)新技能為目的，以互動為核心，能夠激發(fā)學生學習興趣，促進學生協(xié)作、探究學習的一種教室環(huán)境。
楊宗凱教授認為，未來的教室一定是云端教室，包括電子課本、電子課桌、電子書包、電子白板等，在資源方面，由模擬媒體到數(shù)字媒體，再到網(wǎng)絡媒體，資源最終都在教育云上，內(nèi)容達到極大豐富，從而滿足個性化的學習。
通過對上述定義進行分析，可以看出，目前，已有對未來課堂（教室）的界定一個共有的趨勢是關注于利用新興的技術創(chuàng)建一個教與學的環(huán)境，促進學習者的學習和相關技能的培養(yǎng)。綜合以上學者對未來課堂（教室）的概念界定研究，本文認為，未來課堂（Future Classroom/Classroom of the Future）是相對于傳統(tǒng)和現(xiàn)代課堂而言的，是以人本主義、互動、環(huán)境心理學等相關理論和智能空間、云計算、人體工學等技術的支持下，以互動為核心，以充分發(fā)揮課堂組成各要素（人、技術、資源、環(huán)境和方法等）的作用，實施教與學，以促進人的認知、技能和情感的學習與發(fā)展的教與學的環(huán)境與活動。
未來課堂的特性主要體現(xiàn)在未來課堂的人性化、混合性、開放性、智能性、交互性和生態(tài)性等方面。人性化主要體現(xiàn)在技術設計與應用上。更多地體現(xiàn)以人為本的精神：混合性則主要體現(xiàn)在未來課堂可以實現(xiàn)多種教與學活動的混合，正式學習和非正式學習結合，虛擬課堂和現(xiàn)實課堂的混合。不同交互類型的混合等：開放性主要體現(xiàn)在課堂教學組織形式的開放以及教學資源的開放：智能性則體現(xiàn)在未來課堂應是一個智能化的學習空間，具有自然便捷的交互接口，以支持教與學主體方便地獲得未來課堂設備的服務：生態(tài)性則體現(xiàn)在未來課堂應是一種平等、和諧、開放的生態(tài)系統(tǒng)。
（二）未來課堂教與學的特點
未來課堂的教與學的過程是以學生為中心的、自主的、個性化的。在學習內(nèi)容上，不管是哪個領域。都要學習批判性思維、復雜問題的解決、合作以及多媒體通訊等21世紀的專業(yè)知識與能力：從技術對學習的促進方式上看，作為以泛技術環(huán)境為特征的未來課堂，可以通過不同技術來支持不同類型的學習，多媒體的呈現(xiàn)形式、網(wǎng)絡資源和網(wǎng)絡社群可以為學生的學習創(chuàng)造機會：從學習的時間和場所上看，學生可以隨時隨地按需學習，技術為按需學習和全方位學習搭建了關鍵性的橋梁。使學習資源通過正式學習和非正式學習得以有效利用：從學習主體的廣泛性角度看，未來課堂則是提供了靈活的信息呈現(xiàn)方式、學生知識表征方式和活動參與方式，體現(xiàn)為所有課堂教與學主體提供服務。使所有人都能夠得到合適和有效地支持。
三、未來課堂：智慧學習環(huán)境
智慧學習環(huán)境目前也已開始受到教育技術學界研究者的關注，《開放教育研究》雜志從2012年開始開辟“智能學習環(huán)境”專欄，北京師范大學教育學部知識工程研究中心和加拿大Athabasca（阿薩巴斯卡）大學計算機和信息系統(tǒng)學院也聯(lián)合主辦了“北京師范大學一阿薩巴斯卡大學首屆“智慧學習環(huán)境國際研討會”。
智慧學習環(huán)境是數(shù)字學習環(huán)境的高端形態(tài)，是社會信息化背景下學生對學習環(huán)境發(fā)展的訴求，也是有效促進學習與教學方式變革的支撐條件。智慧學習環(huán)境的目標是使得學習場所能夠感知學習情景，識別學習者特征，提供合適的學習資源與便利的互動工具，自動記錄學習過程和評測學習成果，以促進學習者有效學習。
智能空間（smart Space）是智慧學習環(huán)境的一種實體形式，也是智慧學習環(huán)境實現(xiàn)的基礎，是嵌入了計算、信息設備和多模態(tài)的傳感裝置的工作或生活空間，具有自然便捷的交互接口。以支持人們方便地獲得計算機系統(tǒng)的服務。智能空間作為信息時代的產(chǎn)物是具有動態(tài)、主動、可思維、開放、多變等特性的建筑空間。
參照NIST（美國國家技術標準研究院）給出的智能空間具備的功能和為用戶提供的服務標準，我們認為，作為智能空間的特定應用形式，未來課堂也應是一個智能學習空間，它應包括能識別和感知課堂主體以及他們的動作和目的，理解和預測這些主體在完成教與學任務過程中的需求：課堂主體能方便地與各種信息源（包括設備和數(shù)據(jù)）進行交互：他們所攜帶或使用的移動設備可以無縫地與未來課堂這一智能學習空間的基礎設施進行交互：未來課堂能夠提供豐富的信息顯示：提供對發(fā)生在未來課堂中的經(jīng)歷的記錄，以便在以后檢索回放：支持未來課堂中多人的協(xié)同工作以及與遠程用戶的沉浸式的協(xié)同工作等。
智能學習空間還是一個富交互環(huán)境，在未來課堂這一智能學習空間中，大量的計算設備、多模態(tài)交互技術模塊、情景感知（Context Awareness）模塊被嵌入并隱藏在實際的物理環(huán)境中這些模塊互相協(xié)作并能主動為用戶提供服務，使得智能空間擁有立體、連續(xù)的交互通道。按照智能空間發(fā)展的這三個階段，從獨立的智能空間一開放的智能空間一智能社區(qū)的演變。不同的智能學習空間之間也應該能夠自發(fā)地發(fā)生交互。當一個空間的資源無法滿足用戶的需要時。智能空間應該根據(jù)用戶的要求向臨近的空間發(fā)出請求來完成用戶的任務。
目前，國內(nèi)外對智能學習空間的研究主要集中于有關智能教室的研究，筆者曾在智能教室的研究現(xiàn)狀與未來展望一文中。對智能教室研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)的綜述。目前如清華大學的Smart Classroom，Dell公司的intelligentclassroom，卓越電子的智能教室等。
也有學者從各自角度提出了關于智慧（能）學習環(huán)境的構想。鐘國祥等提出，智能學習環(huán)境是從建構主義學習理論、混合學習理論、現(xiàn)代教學理論出發(fā)，以學習者學習為中心，由相匹配的設備、工具、技術、媒體、教材、教師、同學等構成的一個智能性、開放式、集成化的數(shù)字虛擬現(xiàn)實學習空間，認為其既支持學習者學習的自主建構，又提供適時的學習指導。馬來西亞學者Chin認為，“智慧學習環(huán)境是一個以信息通信技術的應用為基礎、以學習者為中心的且具備以下特征的環(huán)境：可以適應學習者不同的學習風格和學習能力：可以為學習者終身學習提供支持；為學習者的發(fā)展提供支持。黃榮懷等人認為，智慧學習環(huán)境是一種能感知學習情景、識別學習者特征、提供合適的學習資源與便利的互動工具、自動記錄學習過程和評測學習成果，以促進學習者有效學習的學習場所或活動空間。
在這些現(xiàn)有的項目中，盡管各個項目關注點會有差異，但是其核心思想是一致的，就是技術整合于教室及教學活動，為課堂教與學活動的順利開展，及為學習者提供良好的個性化學習支持，注重學習者創(chuàng)新能力及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)提供@技術、環(huán)境、人、資源各主體相互協(xié)調(diào)的智能學習空間。
在未來課堂研究方面，筆者曾利用質(zhì)性研究法和文獻研究法，對目前網(wǎng)絡上公開的44篇中小學生所寫的關于未來教室（課堂）的作文利用質(zhì)性分析軟件Nviv08.0軟件進行了內(nèi)容分析。提煉出當前中小學生對于未來課堂的想象與期望?；谧魑膬?nèi)容分析建立的未來教室特點模型，如圖1所示。
從模型圖中研究者可以發(fā)現(xiàn)，學生們對于未來教室（課堂）特點的認識，主要體現(xiàn)在智能的、高科技的、人性化的、靈活的、有趣的、自由調(diào)節(jié)的、使用便捷的、安全的、心情愉悅的、生態(tài)的、環(huán)保的、無塵的等概念中。
另外，筆者基于對于未來課堂的定位和特性、學生理想中的未來課堂和未來課堂的目標進行分析的基礎上，還采用了專家意見征詢法，對來自于教育學、教育技術學、計算機科學與技術、建筑學、心理學等領域20位專家，對于未來課堂的認識進行了意見征詢，借此構建了未來課堂的模型，如圖2所示。
從未來課堂模型中。可以看出。未來課堂的設計主要從課堂環(huán)境設計和課堂教與學的活動設計兩方面入手。未來課堂要能促進學習者的學習與發(fā)展，應使學習者在未來課堂中能夠?qū)崿F(xiàn)快樂學習和高效學習。而要做到這一點，需要學習者在未來課堂中進入到一個積極的心流狀態(tài)。從心流理論研究可以得出，要使學習者獲得這種心流狀態(tài)，需要從學習環(huán)境和活動兩方面進行考慮。其中環(huán)境部分包括未來課堂的物理環(huán)境和學習支持平臺。物理環(huán)境中，未來課堂給課堂主體提供了高交互的教與學設備。能夠有效支持課堂主體對于學習資源的獲取、處理和呈現(xiàn)。智能環(huán)境控制則給課堂主體提供了良好的外在環(huán)境，從光、溫、聲、背景音樂、空氣質(zhì)量等方面根據(jù)課堂的實時狀態(tài)進行調(diào)節(jié)。創(chuàng)意空間布局則主要考慮給學習者提供更為人性化的桌椅設施，以及根據(jù)教與學活動的需要能夠方便實施桌椅的組合，形成學習小組，以利于小組學習活動的開展。
未來課堂中教的活動、學的活動和評的活動都是基于未來課堂云學習支持系統(tǒng)來實施的，所有學習資源的提取及課堂教學過程中生成的資源均來源于或進入到可進化的學習資源庫中。課后的活動是課中教與學活動的延續(xù)，教師可以利用課堂實錄系統(tǒng)記錄的視頻和學習支持平臺記錄的教學生成性資源進行分析，反思自己在教學過程中的經(jīng)驗和不足之處，并撰寫反思，與同行交流，也可利用學習支持平臺對學生在作業(yè)過程中提出的問題進行輔導交流。學生在課后也需要對自己的學習過程進行反思，撰寫反思日志，并利用交互學習終端完成系統(tǒng)根據(jù)自己的學習情況推送的個性化作業(yè)。
未來課堂學習支持系統(tǒng)是未來課堂模型的重要支持部分，主要可以基于泛在網(wǎng)絡實現(xiàn)高互動教與學設備、智能環(huán)控設備的接入與控制，支持未來課堂教與學等活動的開展。教師、學生可以通過交互終端接入未來課堂學習支持系統(tǒng)，進行教與學的活動實施，教研員、學校管理者、教師同事、家長等也可以接入未來課堂學習支持系統(tǒng)，參與教與學的過程，了解學與教的情況。
可進化的學習資源庫是未來課堂學習支持系統(tǒng)的重要支撐。因為在未來課堂教與學的過程中有許多新生成的資源，而且未來課堂中的學習需要有情境性、適應性的資源，需要為學習者進行個體學習時所需的個性化學習資源需求提供支持。根據(jù)不同的要求，提供隨需應變的學習資源服務。在未來課堂中，學習者需要的不是泛泛的學習資源，而是需要應時的、與學習目標、教與學內(nèi)容相關的、能夠切合學習者所處當前語境的資源。可進化的學習資源優(yōu)勢便在于它解決了資源的應時性。使學習資源有了適應性的特點。由于在未來課堂中，隨著課堂主體與資源的交互，不斷有新的生成性學習資源產(chǎn)生，也就是說學習資源能在與課堂主體進行交互的過程中，吸收資源使用者的集體智慧得以不斷進化，這樣就使得原本傳統(tǒng)的靜態(tài)化、結構封閉、內(nèi)容更新遲緩的學習資源需要轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)生成、持續(xù)進化發(fā)展、結構開放的學習資源。不斷保留在使用和交互過程中產(chǎn)生的生成性信息作為資源進化的養(yǎng)料，體現(xiàn)資源進化和學習者知識建構的歷史路徑，滿足資源自身生命進化的需求。未來課堂中學習者的學習過程不僅僅是學習者與學習資源的交互，更重要的是在參與學習的過程中，吸取教學者、其他學習同伴、遠程學習者或?qū)＜业热说闹腔?，建立起學習者學習的社會認知網(wǎng)絡，收獲持續(xù)獲取知識的“管道”。透過學習資源在學習者、教師等人之間建立起動態(tài)的聯(lián)系，共享學習過程中的人際網(wǎng)絡和社會認知網(wǎng)絡，滿足社會化學習的需求。
由上可見，未來課堂是一個智慧學習環(huán)境，智能性是未來課堂的重要特性之一，未來的課堂應是這樣一個富有技術、充分體現(xiàn)技術、人和諧交互的智慧學習環(huán)境。這個環(huán)境的組成既包括未來課堂物化形態(tài)上所呈現(xiàn)的智能學習空間，同時還包括在這個空間中對課堂主體所進行活動的智慧性支持。在這個環(huán)境中，技術也已成為一個具備一定智能的主體，與其他主體能夠進行良好的互動，共同促進未來課堂教與學效率的提高。
四、未來課堂的智慧性體現(xiàn)
基于泛技術環(huán)境的支持，未來課堂的目標是旨在構建一個自然、和諧互動的學習空間。促進學習者進行個體學習和社會化學習，進而促進學習者的發(fā)展，在空間設計上也應能夠體現(xiàn)綠色、環(huán)保，從信息化設計到體驗性設計。
未來課堂作為一個智慧學習環(huán)境。其智慧性主要體現(xiàn)技術層面、環(huán)境層面和資源和服務層面等方面。
（一）技術層面——應用大量的智能技術
未來課堂作為一個泛技術支持下的教學環(huán)境，應用了大量的智能技術，主要實現(xiàn)信息的記錄、傳輸、編輯的智能化，主體之間交互的多元化、便捷化。如RFID技術、泛在網(wǎng)絡技術。智能學習空間（Smart learning space）是嵌入了計算、信息設備和多模態(tài)的傳感裝置的教學與學習空間，具有自然便捷的交互接口，以支持課堂主體方便地獲得計算機系統(tǒng)地服務。人們在未來課堂里的學習過程就是使用計算機系統(tǒng)的過程，也是人與計算機系統(tǒng)不間斷的交互過程。在這個過程中，計算機不再只是一個被動地執(zhí)行人的操作命令的一個信息處理工具。而是協(xié)作課堂主體完成教與學任務的幫手，是人的伙伴，交互的雙方具有和諧一致的協(xié)作關系。這種交互中的和諧性主要體現(xiàn)在人們使用計算機系統(tǒng)的學習和操作負擔將有效減少，交互完全是人們的一種自發(fā)的行為。自發(fā)（spontaneous）意味著無約束、非強制和無須學習，自發(fā)交互就是人們能夠以第一類的自然數(shù)據(jù)（如語言、姿態(tài)和書寫等）與計算機系統(tǒng)進行交互。
（二）環(huán)境層面——實現(xiàn)智能環(huán)境
未來課堂中應用了許多電子設備，要做到環(huán)境的智能化，需要使電子設備消失在用戶環(huán)境中，因此。需要“虛擬設備”來支持課堂主體與消失了的電子器件間的自然交互。通過智能化、個性化和相互連接的系統(tǒng)和服務創(chuàng)造所需的環(huán)境和功能。以此提高人們利用環(huán)境學習的質(zhì)量。
空間可以感知人的存在。根據(jù)不同的人，空間就會有不一樣的改變。
智能環(huán)境控制系統(tǒng)主要基于RFID等的物聯(lián)網(wǎng)技術對課堂內(nèi)的光、電、聲、溫根據(jù)學習者學習的需要進行控制，可以根據(jù)課堂外的光照條件調(diào)節(jié)照明，季節(jié)氣候的不同調(diào)節(jié)溫度，根據(jù)課堂內(nèi)的聲場環(huán)境調(diào)節(jié)聲音系統(tǒng)等。如圖3所示。
環(huán)境必須能識別生活在其中的人，適應他們，并從他們的行為中學習，可能的話還要具有情感。在環(huán)境智能的世界里，由組網(wǎng)的智能設備組成的電子系統(tǒng)將集成到人們的環(huán)境中，并為人們提供隨時隨地所需的信息、通信、服務和娛樂等服務。設備還能進一步適應甚至預備人們的需要。環(huán)境智能將以完全不同于現(xiàn)在的手柄式或固定的電子盒的方式出現(xiàn)。這些新系統(tǒng)將自然地融合到周圍的環(huán)境中，并可以產(chǎn)生更為自然和隱含的交互方式。
智能環(huán)境重要的技術特性主要包括嵌入式（Embeded）。許多組網(wǎng)設備被集成到環(huán)境中。環(huán)境感知（context Aware）系統(tǒng)能識別你和你所處的環(huán)境上下文，個性化（Personlized）系統(tǒng)能調(diào)整自身以滿足你的需求，適應性（Adaptive）能發(fā)生變化以響應你。預備（Anticipatory）系統(tǒng)無需有意識的干涉便能提前準備好你所想要的。
（三）資源層面
未來課堂可以通過云資源支持平臺、智能課堂實錄系統(tǒng)和交互白板實現(xiàn)資源的智能實時錄制和資源存儲。
智能課堂實錄系統(tǒng)可以對課堂中的學習者的學習過程，包括自我學習和小組協(xié)作學習等過程進行記錄，儲存于云端資源服務平臺中?？晒W習者課后進行學習過程的回放，反思支持。
課堂智能實錄系統(tǒng)是未來課堂物理架構的重要組成部分，實錄系統(tǒng)能夠自動跟蹤課堂主體的狀態(tài)和活動，自動調(diào)整鏡頭的景別。及實現(xiàn)聚焦和拾音電平的調(diào)整。并處理好不同攝像機之間的錄制畫面的同步?？梢詫崿F(xiàn)多攝像機、多場景切換式拍攝。
（四）服務層面
未來課堂應為課堂主體而建，終極目標在于促進學習者的個體學習和社會化學習，以促進學習者的發(fā)展，是一個充分發(fā)揮課堂主體的主動性、能動性，和諧、自由發(fā)展的教與學的環(huán)境與活動。未來課堂應為課堂教與學活動的實施提供完善的支持與服務。要實現(xiàn)這種支持與服務。需要未來課堂能夠根據(jù)課堂實時情境。判斷出課堂主體的需要，為教師和學生實現(xiàn)教與學過程的智能分析，資源的智能推送等。從而為每一個學習者能夠?qū)崿F(xiàn)個性化學習提供可能。
五、未來課堂——智慧學習環(huán)境的實現(xiàn)技術
未來課堂作為一個智慧學習環(huán)境，其實現(xiàn)技術主要包括硬件技術和軟件技術兩個層面，其中硬件技術主要包括所有設備之間的智能互聯(lián)技術、多功能交互設備技術；軟件技術則主要是指各主體間的信息的智能傳輸技術、控制技術及推理技術等。
（一）硬件技術層面
要使得未來課堂成為一個智慧學習環(huán)境，需要有硬件技術的支持，這些硬件技術主要包括物聯(lián)網(wǎng)技術、多功能交互設備技術等。
1.物聯(lián)網(wǎng)技術
未來課堂是一個泛技術環(huán)境，是一個技術增強型課堂。未來課堂的物理架構是指在泛在網(wǎng)絡環(huán)境支持下，由多屏顯示、活動桌椅、智能環(huán)境控制系統(tǒng)、桌面平板電腦、無線反饋系統(tǒng)、視訊會議系統(tǒng)、智能課堂實錄系統(tǒng)等部分構成。從未來課堂的物理架構可以看出在課堂中應用了許多新的技術，但這些技術在未來課堂中不應該是單獨存在的客體，而都應成為彼此之間信息互通的主體，成為未來課堂的有機組成部分。目前，實現(xiàn)要實現(xiàn)這些設備之間的無縫鏈接，主要可以采取物聯(lián)網(wǎng)技術來完成。
物聯(lián)網(wǎng)（TheInternet of things）的定義通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備。按約定的協(xié)議。把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。
從課堂教與學主體進入課堂開始，其身份信息將自動被讀取。相應的設備都會根據(jù)讀取的主體信息調(diào)節(jié)相應的設備狀態(tài)。給主體提供相應的支持。以符合個性化學習的需要。體現(xiàn)所有學習主體的學習機會平等性、學習方式多樣性、學習模式靈活性。
基于物聯(lián)網(wǎng)形成的無縫學習環(huán)境和泛在網(wǎng)絡技術可以讓所有學生和教育工作者隨時隨地使用綜合性的學習基礎設施。
2.多功能交互設備技術
除了物聯(lián)網(wǎng)技術以外，未來課堂的主要特性是其互動性，要實現(xiàn)各主體之間的良好互動。需要有多功能交互設備技術的支持。如多功能交互筆。多觸點交互顯示技術等。
在未來課堂這樣一個包括多種顯示設備的三維交互空間中。用傳統(tǒng)的鼠標鍵盤進行交互是相當繁瑣的。每個顯示設備都需要單獨配備鼠標或鍵盤，對于不熟練的計算機用戶來說。這種交互方式效率很低。對某些操作，例如繪制圖標。即使是熟練的計算機用戶用鼠標和鍵盤也很麻煩。清華大學研究者設計實現(xiàn)了一種多功能交互筆uPen，它是一個具有壓力傳感器的觸摸筆，可以發(fā)射激光，筆身上還有激光發(fā)射和鼠標左右鍵共三個功能按鍵。結合觸摸板和計算機視覺技術。用戶利用一只uPen就能夠以便捷的方式在課堂中與各種顯示設備進行交互。這種筆勢交互的模式擺脫了鼠標鍵盤，使用戶在課堂的各個位置都能與顯示設備交互，而且交互方式統(tǒng)一便捷。每一支uPen在使用過程中能向系統(tǒng)發(fā)送惟一的ID信息。為多支uPen同時工作提供了基礎。結合室內(nèi)定位系統(tǒng)，就能夠確定使用人員的當前交互狀態(tài)，為系統(tǒng)的主動服務和用戶相關的過程記錄提供了可能。
多點觸控技術是一項由電腦使用者透過數(shù)只手指達至圖像應用控制的輸入技術。它是采用人機交互技術與硬件設備共同實現(xiàn)的技術，能在沒有傳統(tǒng)輸入設備（如鼠標、鍵盤等）的情況下進行計算機的人機交互操作。多點觸摸交互技術能支持同時多點觸摸輸入，使得觸摸手勢輸入和多人協(xié)作交互成為了可能，可以提高交互的智能性、協(xié)作性和自然性，也推動了人機界面逐漸由圖形用戶界面（GUI）向自然用戶界面的轉(zhuǎn)變。將雙手的手勢動作定義成人們在日常生活中常用的自然動作并用來操作計算機，可以大大減少操作者的認知負擔，降低學習操作的門檻。觸摸手勢交互作為一種更自然的人機交互方式，它符合用戶的認知，提高了交互的自然性。
為滿足人們簡單、自然、友好、一致的人機交互需求，利用人在現(xiàn)實生活中的勞動技能和操作技巧，提高交互的自然性，該平臺以用戶為中心。相對于單手操作。雙手交互不單是輸入通道上的增加，而且體現(xiàn)了雙手合作的特點，提高輸入帶寬和工作效率，使得傳統(tǒng)的圖形界面交互能夠和雙手多指交互相結合達到優(yōu)勢互補。如國防科學技術大學研發(fā)的基于手勢的多指觸摸協(xié)作交互平臺。解決了多點觸摸識別與定位、觸摸手勢識別、多人協(xié)作交互等關鍵技術，利用先進的光感應觸控手段，實現(xiàn)了雙手多指觸摸操作的人機交互。開發(fā)了基于雙手自然手勢進行觸摸交互的通用支撐軟件，支持多人協(xié)作交互。通過觸摸屏在圖形界面上實現(xiàn)了一種自然、簡單、高效的人機交互。支持自然手勢的雙手多指觸摸人機交互系統(tǒng)，在觸摸精度、顯示面積和顯示方式上與國際同期同類技術相比具有明顯優(yōu)勢。
（二）軟件技術層面
未來課堂設備的配置和連接從硬件技術層面來講創(chuàng)建了智慧學習環(huán)境的物理基礎，但要使其真正發(fā)揮各自的作用。成為一個智慧學習環(huán)境。則需要相應軟件技術支持。這些軟件技術主要是指各主體間信息的智能傳輸技術、控制技術及推理技術等，具體包括人工智能技術、上下文感知計算技術、和諧交互技術、計算機視覺識別技術和無縫數(shù)據(jù)管理技術等。
1，人工智能技術
人工智能技術是當前信息技術教育應用的一個研究熱點，基于人工智能技術開發(fā)的智能教學系統(tǒng)使得計算機軟硬件系統(tǒng)能夠更好地服務于學習者的學習過程。以智能專家系統(tǒng)ITS（Intelligent Tutoring Systems）為例，ITS是一種能仿真人類教師的計算機教學系統(tǒng)，以學習者為主設計的教育軟件，它能感知學習者的學習狀態(tài)，而提供適合學習者程度及喜好的指導、決定學習者模塊內(nèi)容及選擇特殊設計以輔助學習指導及練習（Shute&Psotka.，1995）。ITS利用AI技術推論學習者的學習狀況、理解狀態(tài)及分析學習者特質(zhì)，進而決定教學的內(nèi)容、時間點、與方式。這不但塑造了一對一教學的理想環(huán)境，同時也提供了針對不同學習者需求，量身定做的適性化（adap.tive）學習內(nèi)容。ITS以學生模型（Student Model）、教學模塊（Pedagogical Module）、領域知識（Domain Knowledge）、接口模塊（Interface Module）四個組件來達成上述的各項功能。[刪
在未來課堂中，學習者除了可以和實體課堂內(nèi)的教學者、學習同伴進行互動外。還可以和學習支持系統(tǒng)中的智能型人進行互動，獲得個性化的學習支持，智能性人中的“教學人”可分為“協(xié)助教學事物人”及“實際進行教學的仿真教學人”兩種。臺灣學者陳鴻裕的研究指出，協(xié)助教學事物的教學人主要的工作有：（1）自動負責同伴間的聯(lián)絡；（2）自動檢視并提示學習進度；（3）自動收集課程的相關信息。而“實際進行教學的仿真教學人”則是代替教師實際進行教學的人，大部分的系統(tǒng)皆是以一個動態(tài)的3D人像作為溝通接口。以運用虛擬實境中豐富的溝通形式。與學習者在網(wǎng)絡的虛擬實境中互動。
2.上下文感知計算技術
上下文感知是智能空間的重要特征。是提高計算系統(tǒng)交互智能性的核心技術。上下文感知計算是指利用上下文信息自動為用戶提供適合當前課堂教與學情景的服務和支持。它主要涉及上下文信息的感知和表述、上下文建模和推理、上下文感知的應用等方面的內(nèi)容。
上下文是指任何可用于表征實體狀態(tài)的信息，這里的實體可以是個人、位置、物理的或信息空間中的對象。在實際應用中，上下文的種類可歸納為計算上下文、用戶上下文及物理上下文等。上下文可分為低層上下文和高層上下文兩個層次，低層上下文是指直接從相應的傳感器獲得的上下文：高層上下文和低層上下文往往是相互關聯(lián)的，一般來說是根據(jù)低層上下文進行邏輯推理得到的。由于高層上下文更能體現(xiàn)用戶主體的意圖。因此人們對高層上下文更感興趣。它成為判斷用戶主體當前意圖，為用戶主體提供相應服務和支持的重要依據(jù)。
3.和諧交互技術
未來課堂通過開發(fā)和集成先進的和諧交互技術，為學習者提供一個高效的信息獲取、交流的工作空間。從而促使顯著提高學習、討論和協(xié)作效率。
在未來課堂中，多種來源的相關信息將集成顯示在課堂的三維物理空間中，課堂教與學的主體可以在多個顯示表面上以自然便捷的方式直接與信息系統(tǒng)交互?；蚺c遠程的專家或?qū)W習伙伴進行充分的協(xié)作交流，整個互動過程還將被自動存放為可索引的學習記錄或參考案例。未來課堂這一智能學習空間是一個典型的多用戶和諧人機交互環(huán)境，目標是促使學習者在復雜的情況下盡快地理解和掌握當前形勢并快速地做出合理地決策。關鍵是要為開放式信息集成、多用戶自然交互提供支撐技術。
基于普適計算的智能學習空間技術，能營造全方位信息顯示與和諧交互環(huán)境，將大大提高教與學過程的快速性和可靠性。
4.計算機視覺技術
在未來課堂這一智慧學習環(huán)境中，人的行為識別理解、物品識別與定位，以及場景恢復等問題都需要利用計算機視覺技術作為主要或者輔助手段來解決。計算機視覺是用計算機或機器對生物視覺的仿真。是一門綜合性的學科，它包括計算機科學和工程、信號處理、物理學、應用數(shù)學和統(tǒng)計學，神經(jīng)生理學和認知科學等。計算機視覺就是用各種成像系統(tǒng)代替視覺器官作為輸入敏感手段，由計算機來代替大腦完成處理和解釋。計算機視覺的最終研究目標就是使計算機能像人那樣通過視覺觀察和理解世界。具有自主適應環(huán)境的能力。
在未來課堂中，用到的與計算機視覺相關的技術主要有圖像處理、圖像識別和圖像理解。圖像處理技術把輸入圖像轉(zhuǎn)換成具有期望特性的另一幅圖像，圖像處理主要利用圖像處理技術進行預處理和特征提?。簣D像識別是指根據(jù)從圖像抽取的統(tǒng)計特性或結構信息，把圖像分成預定的類別，圖像識別主要用于對人的動作、物品等的識別與定位等；圖像理解不僅描述圖像本身，而且描述和解釋圖像內(nèi)容所代表含義，圖像理解主要用于對場景的理解和對人的行為和意圖的識別等。
5.無縫數(shù)據(jù)管理技術
從用戶的角度來看，進入未來課堂后，不同計算設備上的信息被放置在一個系統(tǒng)中，用戶無需關心信息的上傳和下載，只需利用下文介紹的多功能交互筆就能在不同顯示設備上方便地顯示、切換、標注這些信息，使得用戶的注意力能主要放在討論和信息理解的過程中，無需過多理會計算系統(tǒng)的細節(jié)。遠程用戶被允許接入未來課堂后，也能利用無縫數(shù)據(jù)管理模塊來提供和共享信息。
在多種顯示設備集成的智慧學習環(huán)境中，課堂教學主體可以通過物理環(huán)境（如墻面、桌面）、日常用具（如筆、激光筆），新型信息設備（如PDA、麥克風陣列），以及語音命令等自然便捷的方式與信息系統(tǒng)交互，無需依賴傳統(tǒng)的鼠標鍵盤，以使對計算機不熟練的人員也能夠直觀地訪問、處理信息。原型系統(tǒng)主要通過語音命令和多顯示表面上的筆式交互提供直接的支撐技術。
除了以上的硬件技術及軟件技術外，未來用在未來課堂這一智慧學習環(huán)境中的技術還可能包括增強現(xiàn)實技術（AR）、多模態(tài)信息融合、自動記錄決策過程、內(nèi)容增加技術（如把有意義的元數(shù)據(jù)添加到現(xiàn)有的音頻和視頻內(nèi)容中）、新的壓縮和表現(xiàn)技術（使音頻和視頻能實時地產(chǎn)生復合型媒體）和適應技術等，以支持未來課堂用戶主體和課堂技術、資源和環(huán)境間的自然交互等等。
第9篇：人工智能與課堂范文
關鍵詞：數(shù)學教學；多媒體；高效課堂；信息技術
中圖分類號：G623.5 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2016）14-0028-01
數(shù)學課程標準明確指出，要改變教師示范、講解為主的教學方式，引導學生投入到自主探索與交流合作的學習活動中。數(shù)學課堂教學要逐步改變內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，讓教與學的模式更加契合學生的現(xiàn)實生活，符合學生的認知需要，要通過數(shù)學教學媒體的介入，引領學生學習方式的轉(zhuǎn)變，讓學生在數(shù)學學習中學會觀察、分析比較、綜合、推理假設等。通過現(xiàn)行的多媒體技術，促進師生交往形式的發(fā)展，大力倡導自主學習、踴躍展示、互相評價的學習模式。要充分發(fā)揮現(xiàn)代教育教學技術的優(yōu)勢，豐富學生的學習環(huán)境，為學生的學習提供技術性的支持與幫助。
一、豐富學習體驗，激發(fā)多元智能
建構主義學習觀研究表明，學習是學生自發(fā)的活動，任何他人的傳授和指導都代替不了學生的自主探索。數(shù)學學習活動中，單一的學習方式容易造成學生學習的疲勞感，豐富多彩的學習形式會激發(fā)學生探究的內(nèi)驅(qū)力。而現(xiàn)行的班級授課制中，整齊劃一的形式很難滿足個體多元化智能的需要，理想的教學應該是根據(jù)學生的智能特點選擇與之匹配的教學方式，讓每個學生都用自己喜歡的方式學習。在小學數(shù)學教學中，運用多媒體技術，力求讓所有學生在充分體驗的基礎上學習，滿足學生的個性需求，能收到比較好的效果。比如，在教學“認識面積”這部分內(nèi)容時，為了讓學生對面積的概念有清晰的認識，教師首先借助投影儀展示兩個學生的手掌圖形，引導學生比較其大小。然后用 PowerPoint出示了一個長5厘米、寬3厘米的長方形和一個邊長3厘米的正方形，指導學生比較它們的大小。最后用幻燈片呈現(xiàn)了長4厘米、寬2厘米的長方形與邊長3厘米的正方形，讓學生比較大小。在學生實際操作中，裁剪拼貼有一定的困難，教師可以運用相關的多媒體技術進行剪裁組合，完成面積大小的比較。在學生對面積的概念有了初步的體驗后，教師可以設計對比性的學習環(huán)節(jié)，指導學生用七巧板在投影儀上拼出不同的圖案，再比較這些組合圖形的周長和面積的大小。在教學實踐中，多媒體的恰當應用會激發(fā)學生學習的興趣，讓學生在方便快捷中完成知識的理解和儲備，實現(xiàn)學習能力的高效發(fā)展。需要引起重視的是，教學多媒體的加入不能代替學生的思考和操作，需要學生深入體驗和探究的環(huán)節(jié)，不能過多地依賴多媒體。
二、給予學習支持，培養(yǎng)數(shù)學能力
學生數(shù)學能力的發(fā)展和訓練是有計劃有方法的，其中，最為重要的就是要根據(jù)學生的具體情況選擇支持性的輔助材料，按照個體能力發(fā)展的規(guī)律，進行專業(yè)化的訓練。多媒體技術對發(fā)展學生的數(shù)學能力，提高課堂教學效果有著特別的價值和意義。例如，一位教師在教學“用字母表示數(shù)”這部分內(nèi)容時，首先與學生一起玩游戲。多媒體出示一個百寶箱，教師現(xiàn)場依次輸入數(shù)字1、4、5、13……電腦依次輸出數(shù)為：3、12、15、39……教師讓學生說說輸入數(shù)和輸出數(shù)之間的關系后，師生繼續(xù)對口令玩游戲。當教師將輸入數(shù)定為x時，學生脫口而出，輸出數(shù)3x；當教師指出輸出數(shù)是27a時，學生給出了輸入數(shù)9a。師生交流討論，輸入數(shù)和輸出數(shù)之間有著怎樣的關系，怎樣表達才會更簡潔。學生發(fā)現(xiàn)，用字母表示輸入數(shù)和輸出數(shù)之間的關系更為直接和方便，人工智能與學生的數(shù)學學習活動有著緊密的關聯(lián)。因此，課堂應該增加必要的信息量，讓學生自主收集需要的學習資源，進行自我分析與歸納。借助計算機技術進行觀察、比較、推理、假設等思維活動，豐富數(shù)學學習的途徑與內(nèi)涵，讓自主探索、合作交流成為數(shù)學課堂的主流活動，借此激發(fā)學生探索數(shù)學的熱情，對學生進行科學的啟蒙教育。
三、導航思維過程，奠基數(shù)學思想
數(shù)學是思維的體操，數(shù)學教學就是數(shù)學思想的教學。為了把握學生學習的具體情況，教師需要借助一定的媒介將學生數(shù)學思維活動充分展示出來，在團隊合作交流中補充、發(fā)展和升華。現(xiàn)代教學媒體有著諸多的教學優(yōu)勢條件，能將有限拓展為無限，將細微之處放大，將靜態(tài)轉(zhuǎn)化為動態(tài)等等，這些都是數(shù)學思想教學的基礎。例如，一位教師在教學“圓的面積”這部分內(nèi)容時，引導學生將圓紙片平均分成4塊，拼一拼；再平均分成8塊，拼一拼……當學生平均分成36等份、72等份后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化成的圖形并不是規(guī)則的長方形，思維發(fā)展有了障礙。教師及時運用多媒體進行演示操作，學生發(fā)現(xiàn)，如果分的份數(shù)繼續(xù)增加，那么拼成的圖形將會逐步接近長方形。緊接著，教師播放動態(tài)的課件，將轉(zhuǎn)化前和轉(zhuǎn)化后的圖形進行對比，讓學生觀察圓和長方形的關系。學生發(fā)現(xiàn)，它們的面積是一樣的，長方形的長就是圓周長的一半，長方形的寬就是圓的半徑。這樣，圓的面積計算方法迎刃而解。
四、結束語
現(xiàn)代教育技術在學生的數(shù)學學習過程中不可或缺，新型媒體的介入必然導致課堂教學目標、教學過程、教學形式等的變革，一系列的變化都將朝著課程信息化的目標發(fā)展。教師應根據(jù)教學內(nèi)容和實際情況，優(yōu)化組合諸多媒體，實現(xiàn)教學過程的簡潔高效。要關注學生的需要與能力，讓多媒體有效地促進學生的學，提升學生數(shù)學學習的綜合素養(yǎng)。
參考文獻：
