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關(guān)鍵詞:電氣 自動化控制 智能技術(shù) 應(yīng)用
中圖分類號:F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
正文:
隨著社會和科技的發(fā)展進(jìn)步,人工智能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍也越來越為廣泛。對它在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用上,許多高等院校及科研機(jī)構(gòu)也開展了一系列的研究活動,如將智能技術(shù)應(yīng)用在電氣產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計中,或者用于預(yù)測和診斷電氣系統(tǒng)的故障,還或者用于電氣系統(tǒng)的控制與保護(hù)等相關(guān)領(lǐng)域。
1 智能技術(shù)的內(nèi)涵特點(diǎn)
1.1 內(nèi)涵
智能技術(shù),也稱作人工智能技術(shù),主要意思是指,以探索有關(guān)人類智能的理論為基礎(chǔ),并對探索得到的理論進(jìn)行實踐和模擬,進(jìn)而研究出一種新的技術(shù)手段,這種新的技術(shù)手段就是人工智能技術(shù)。從本質(zhì)上來說,人工智能技術(shù)僅僅只是計算機(jī)技術(shù)的一部分,目的是為了實現(xiàn)智能機(jī)的生產(chǎn),就我國目前的智能技術(shù)研究情況來看,機(jī)器人與專家系統(tǒng)兩大領(lǐng)域是人工智能技術(shù)的主要研究方向。一般來說,人工智能技術(shù)所研究的問題都是復(fù)雜性的思考類問題,它可以模擬人的大腦進(jìn)行思考活動,對所面臨的問題進(jìn)行思考,通過對搜集到的信息的研究分析,得出相應(yīng)的解決辦法并作出動作回饋。正是因為智能技術(shù)具有了模擬人腦的特點(diǎn),所以當(dāng)前大多數(shù)行業(yè)都將它看做了實現(xiàn)行業(yè)自動化的一個主要手段。
1.2 特點(diǎn)
首先要清楚的是,智能技術(shù)僅僅只是計算機(jī)技術(shù)的一個組成部分,它隸屬于計算機(jī)領(lǐng)域,所以,該技術(shù)只能隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生。其次,該技術(shù)依附于計算機(jī)技術(shù),但有別于基本的計算機(jī)技術(shù),它具有一些較為突出的特點(diǎn),如代替人腦思考活動、利用計算機(jī)編程系統(tǒng)來收集信息、識別信息,并對信息進(jìn)行分析,制定出問題的處理方案等 ;再次,如果將智能技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化行業(yè)中,不僅可以提高電氣計算的精確性,還可有效降低電氣施工成本,為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益 ;最后,如果在電氣自動化中引入智能技術(shù),那么最能發(fā)揮出該項技術(shù)實際價值的部分是人工智能控制器。
2 智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用
智能技術(shù)是行業(yè)實現(xiàn)自動化的一項重要手段,尤其是在電氣行業(yè)。為了實現(xiàn)電氣生產(chǎn)、管理的自動化,相關(guān)人士將智能技術(shù)引入到電氣行業(yè)中,用智能技術(shù)來優(yōu)化電氣設(shè)備功能,精化電氣操作,切實實現(xiàn)了電氣行業(yè)的自動化。下面對智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用情況加以論述。
2.1 智能技術(shù)在電氣設(shè)備的中的應(yīng)用
眾所周知,在尚未產(chǎn)生智能技術(shù)之前,幾乎所有大型設(shè)備在運(yùn)行時都是需要人工操縱的,電氣系統(tǒng)中運(yùn)行著的各項設(shè)備也是如此。而鑒于電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要牽涉到各個專業(yè)的學(xué)科知識,所以系統(tǒng)對操作人員的綜合是素質(zhì)要求很高,間接的,高素質(zhì)人才的聘請會消耗企業(yè)一筆不小的開支。而在智能技術(shù)產(chǎn)生并得到應(yīng)用之后,以前需要人工操作的工序現(xiàn)在在智能技術(shù)的控制下可自行操作,不僅實現(xiàn)了電氣設(shè)備的自行化運(yùn)行,從根本上提高了設(shè)備的運(yùn)行效率,還從根本上降低了勞務(wù)人員的開支成本,為企業(yè)創(chuàng)造了更大的社會經(jīng)濟(jì)效益。
2.2 智能技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用
電氣管理控制工作是電氣系統(tǒng)運(yùn)行中的一項重要工作,對保障電氣系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行有著重要作用。對于電氣行業(yè)來說,如果電氣控制過程也能實現(xiàn)自動化,那么所獲得的利益將不再是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行那么簡單,還包括降低勞務(wù)成本,節(jié)省企業(yè)人力等多方面的好處。事實上,如果電氣控制過程要實現(xiàn)控制自動化,必然也要應(yīng)用智能技術(shù)。電氣控制中常提到的模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制便是智能技術(shù)在電氣自動化控制中的兩種主要表現(xiàn)。
2.3 人工智能技術(shù)在日常操作中的應(yīng)用
電氣行業(yè)與我們平常的生活和學(xué)習(xí)有密切聯(lián)系,所以,將以前繁瑣的操作進(jìn)行簡化,提升電氣系統(tǒng)的操作效率是很有必要的。在平常的電氣系統(tǒng)操作過程中應(yīng)用人工智能技術(shù),便能夠使復(fù)雜的操作程序變得簡單,在家中利用電腦就可以完成有關(guān)操作,從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。不僅如此,我們還可以簡化界面,將有些重要的信息及時進(jìn)行保存與處理,便于以后的查詢和使用。除此以外,利用人工智能技術(shù)還能夠自動生成報表,這節(jié)省了很多時間,提高了工作效率。
2.4 人工智能技術(shù)在事故和故障診斷中的應(yīng)用
模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)是人工智能故障診斷技術(shù)的主要構(gòu)成部分,其在電氣事故以及故障的診斷中非常重要。受多方面原因的影響,電氣行業(yè)時常會有故障問題產(chǎn)生,假如對故障診斷不正確或者不及時,引起的損失將會是非常巨大的。以前的故障診斷方式是非常復(fù)雜的,并且準(zhǔn)確性不是很高。例如,就變壓器而言,以前常用的故障診斷方式是先將變壓器油里分解出來的氣體收集起來,之后再對收集的氣體進(jìn)行分析,以判斷是不是存在故障。此種方法不僅浪費(fèi)時間,而且浪費(fèi)精力,并且需等待很長時間才會有結(jié)果,還會出現(xiàn)診斷不正確的情況。電氣系統(tǒng)中設(shè)備的故障有著不確定性和非線性的特點(diǎn),并且它與故障征兆之間有著錯綜復(fù)雜的關(guān)系,用傳統(tǒng)手段很難準(zhǔn)確及時的檢測和診斷,而智能技術(shù)的方法在這一方面有著其特有的優(yōu)勢。目前在電氣系統(tǒng)的設(shè)備故障診斷上,主要應(yīng)用模糊邏輯、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這幾種自動化智能技術(shù)。
2.5 人工智能技術(shù)可以簡化電氣自動化的控制流程
電氣自動化領(lǐng)域的操作流程非常的繁瑣,對于操作的步驟要求也非常嚴(yán)格,一旦出現(xiàn)細(xì)微的操作問題,則可能引起嚴(yán)重的機(jī)器故障發(fā)生,并造成無法估量的損失。如何保證電氣設(shè)備能夠有效穩(wěn)定的運(yùn)作,并在控制過程中盡量實現(xiàn)操作的簡單化、程序化是每個研究人員關(guān)心的難題。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展有效的解決了這個難題,通過對日常資料的儲存與分析,可以在機(jī)器發(fā)生事故時采取有效及時的措施,最大程度上保證社會的和諧發(fā)展。
2.6電氣產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計
設(shè)計電氣設(shè)備是一項極其復(fù)雜和繁瑣的工作,它是在電氣產(chǎn)品設(shè)計的大量經(jīng)驗基礎(chǔ)上,運(yùn)用電路、電磁場、電機(jī)電器等相關(guān)專業(yè)知識來進(jìn)行設(shè)計的。傳統(tǒng)電氣產(chǎn)品設(shè)計手段較為簡單,首先它的實驗手段較為簡單,在此基礎(chǔ)上用手工的方式來進(jìn)行設(shè)計,因此獲得的方案就很難達(dá)到最優(yōu)。隨著計算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)達(dá),在電氣設(shè)備的設(shè)計上,由計算機(jī)輔助設(shè)計的方式逐漸取代了手工設(shè)計,人工智能技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用,縮短了電氣產(chǎn)品開發(fā)的周期,大大提高了產(chǎn)品的設(shè)計效率和質(zhì)量。智能技術(shù)應(yīng)用在電氣產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計中時,主要是運(yùn)用遺傳算法和專家系統(tǒng)來進(jìn)行。作為一種較為先進(jìn)的優(yōu)化算法,遺傳算法非常適合用于產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計,因此在進(jìn)行電氣產(chǎn)品的自動化設(shè)計時,也大多采用這種方法或者以這種方法為基礎(chǔ)衍生的改進(jìn)方法。除了遺傳算法,專家系統(tǒng)是產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計中的另一個強(qiáng)有力的武器。但從目前專家系統(tǒng)的總體情況來看,還處于開發(fā)應(yīng)用的研究階段,還沒有做到完全應(yīng)用到實際設(shè)計中。在電氣產(chǎn)品的設(shè)計上,河北工業(yè)大學(xué)就專家系統(tǒng)做了一些嘗試和實驗,他們將專家系統(tǒng)和計算機(jī)輔助技術(shù)結(jié)合起來,開發(fā)出了由最初設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計和零件結(jié)構(gòu)設(shè)計這三個部分組成的電磁繼電器計算機(jī)輔助專家系統(tǒng)。這個專家系統(tǒng)在進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計時非常方便,在設(shè)計電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸、線圈匝數(shù)和觸頭材料等相關(guān)內(nèi)容時,只需要輸入繼電器的參數(shù),系統(tǒng)就能按照要求自行設(shè)計,還可以將特性曲線和結(jié)構(gòu)圖一一描繪出來,從而實現(xiàn)電氣產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計的自動化控制。除了遺傳算法和專家系統(tǒng)外,在進(jìn)行電氣產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計時,還可以使用模擬邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)等方法來進(jìn)行自動化的智能設(shè)計。
3 結(jié)語
綜上所述,隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展,高新科技在人們生活、生產(chǎn)領(lǐng)域也就滲透得愈加深,而智能技術(shù)作為高科技產(chǎn)物中的其中一種,它自身所具備的優(yōu)良特點(diǎn)使其在電氣行業(yè)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。在本篇文章中,筆者通過對智能技術(shù)特點(diǎn),及其在電氣自動化控制中的應(yīng)用,得出智能技術(shù)是實現(xiàn)電氣行業(yè)自動化的重要手段,應(yīng)該得到大力的發(fā)展。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 胡碟.人工智能在電氣自動化控制中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技,2010.
關(guān)鍵詞:人工智能;教學(xué)改革;教學(xué)方法
引言
人工智能(ArtificialIntelligence)是一門研究和模擬人類智能的跨領(lǐng)域?qū)W科,是模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的一門新技術(shù)。由于信息環(huán)境巨變與社會新需求的爆發(fā),人工智能技術(shù)的日趨成熟。隨著AI3.0時代的到來,大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛,對于管理類人才來說,加強(qiáng)對人工智能知識的深入學(xué)習(xí),不斷將人工智能技術(shù)與管理知識結(jié)合起來,對其未來職業(yè)生涯的發(fā)展有著重要作用。人工智能是一門前沿學(xué)科,管理學(xué)院開設(shè)人工智能課程的目的是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新思維與能力,基于其覆蓋面廣、包容性強(qiáng)、應(yīng)用需求空間巨大的學(xué)科特點(diǎn),通過概率統(tǒng)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)編程語言、數(shù)據(jù)庫原理等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí),加強(qiáng)學(xué)生解決實際問題的能力,為就業(yè)打下基礎(chǔ)。本文基于社會對于人工智能領(lǐng)域的人才需求,結(jié)合諸多長期從事經(jīng)管類專業(yè)課程教學(xué)的老師意見,針對管理類人才的人工智能課程教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行探討,以期對中國高校人工智能課程教學(xué)改革研究提供幫助與借鑒。
1、教學(xué)現(xiàn)狀與問題
作為一門綜合性、實踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的理論技術(shù)學(xué)科,人工智能課程內(nèi)容及內(nèi)涵及其豐富,外延極其廣泛。學(xué)習(xí)這門課程,需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯思維能力。針對管理類人才,該課程在課程教學(xué)過程中存在幾個較為突出的問題。(1)課堂教學(xué)氛圍枯燥目前,中國大多數(shù)大學(xué)仍采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式,在教學(xué)過程中照本宣科,忽略與學(xué)生的互動,并且缺乏能夠有效引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與加深知識理解的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置,如此一來大大降低了學(xué)生自主思考的能力。在進(jìn)行人工智能相關(guān)課程知識講解時,隨著章節(jié)的知識難度不斷增加,單向介紹式的枯燥教學(xué)方式無法反映人工智能學(xué)科的全貌,課堂講解難以同時給以學(xué)生感性和理性的認(rèn)知,部分學(xué)生因乏味的課堂氛圍漸漸無法跟上教學(xué)進(jìn)度,導(dǎo)致學(xué)習(xí)動力不足。(2)基礎(chǔ)課程掌握不牢管理類專業(yè)的學(xué)生大部分都會走向更加具體化的管理崗位,具有多學(xué)科的素養(yǎng),但這也導(dǎo)致很多學(xué)生所學(xué)知識雜而不精。學(xué)生在基礎(chǔ)不夯實的情況下去學(xué)習(xí)更高層面的知識,給學(xué)生學(xué)習(xí)與老師教學(xué)都造成了很大困擾。人工智能課程知識點(diǎn)較多,涵蓋模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等眾多內(nèi)容,概念抽象,不易學(xué)習(xí)。一些管理類專業(yè)的學(xué)生未能熟練掌握高等數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等先修課程,缺乏一定的關(guān)聯(lián)思考和研究意識,導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)難度增加,產(chǎn)生學(xué)時不足和教學(xué)內(nèi)容難點(diǎn)過多的問題。(3)教學(xué)與實際應(yīng)用脫節(jié)當(dāng)下,人工智能廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺、智能制造等各個領(lǐng)域,給學(xué)生提供了大量的現(xiàn)實案例,使得人工智能不再是高深莫測的理論,而是現(xiàn)實中可以觸及的內(nèi)容。例如,在機(jī)械學(xué)科領(lǐng)域,人工智能技術(shù)是電氣工程、機(jī)械設(shè)計制造、車輛工程等方向的重要技術(shù)來源;在醫(yī)療領(lǐng)域,是醫(yī)療器械的創(chuàng)新生產(chǎn)源動力;在能動領(lǐng)域,是高端能源裝備與新能源發(fā)展的重要驅(qū)動;在光電信息與計算機(jī)工程領(lǐng)域,技術(shù)的發(fā)展時刻推動著智能科學(xué)與技術(shù)核心價值的提升。然而,對于管理類專業(yè)的學(xué)生來說,現(xiàn)階段的人工智能教材涵蓋許多智能算法及相關(guān)理論,在教學(xué)過程中常常涉及到很多從未接觸過的抽象理論和復(fù)雜算法,書本中的應(yīng)用實例大多紙上談兵,缺乏專門適用于管理類專業(yè)知識與人工智能技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)實踐,加上一些教師授課方法單一,不利于引導(dǎo)學(xué)生將人工智能算法應(yīng)用于現(xiàn)實生活。另外,大學(xué)生對知識的理解能力差異很大,教師采用統(tǒng)一的方式教給他們,這使一些學(xué)生無法跟上和理解,教師也無法控制學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,導(dǎo)致學(xué)生缺乏動力。因此,如何結(jié)合學(xué)生的現(xiàn)實情況,提高他們的動手能力和實踐經(jīng)驗也是人工智能課程教學(xué)要考慮的問題。
2、管理類人才的人工智能課程教學(xué)改進(jìn)策略
課程教學(xué)改革是一項提高大學(xué)教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要手段。如何在時代背景下應(yīng)用新技術(shù)和新思想進(jìn)行實施課程教學(xué)改革是高校亟待解決的問題。對于高校的教學(xué)工作而言,教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的變化不再是課程資源的簡單數(shù)字化和信息化,而是充分利用時代信息資源優(yōu)勢的新型教學(xué)模式。針對管理類專業(yè)人工智能課程教學(xué)過程中存在的問題,可以從教學(xué)方法改進(jìn)和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置兩個方面進(jìn)行課程教學(xué)改進(jìn)。
2.1教學(xué)方法改進(jìn)
教師對學(xué)生具有引領(lǐng)作用,其教學(xué)方法的改進(jìn)能夠帶動學(xué)生改進(jìn)自身學(xué)習(xí)方法。(1)啟發(fā)式案例教學(xué)案例教學(xué)法就是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)要求,通過安排一些具體的教學(xué)案例,引導(dǎo)學(xué)生積極參與案例思考、分析、討論和表達(dá)等多項活動,是一種培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知問題、分析和解決問題等綜合能力的行之有效的教學(xué)方法。啟發(fā)式案例教學(xué)以自主、合作、探究為主要特征,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,并緊密結(jié)合人工智能領(lǐng)域的相關(guān)理論與方法,有效理解知識要點(diǎn)及其關(guān)聯(lián)性,適用于管理類專業(yè)學(xué)生的教學(xué)。具體而言,高?;谄鋯栴}啟發(fā)性、教學(xué)互動性以及實踐有用性等特點(diǎn),可以建立基于人工智能知識體系的教學(xué)案例庫,雖然這項建設(shè)將極具挑戰(zhàn)性與耗時性,但具有很強(qiáng)的積極效果:培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的批判性思維能力,更多地保留課程材料,更積極地參與課堂活動,對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)具有人工智能背景的管理類人才具有重要意義。例如,通過單一案例教學(xué),讓學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識原理及應(yīng)用;通過一題多解的案例使學(xué)生思考如何獲取最有效的解題方法;通過綜合案例的設(shè)計,啟發(fā)學(xué)生全方位地探索問題的解決方案。(2)研討互動式教學(xué)研討互動式的各個教學(xué)環(huán)節(jié)是逐漸遞進(jìn)、有機(jī)結(jié)合的。研討是基于學(xué)生個體的差異性,在課堂討論的過程中對學(xué)生做出評判,從而對不同類型的學(xué)生開展針對性的教學(xué)?;觿t是在研討的基礎(chǔ)上,通過老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的互動,讓學(xué)生主動參與到課堂教學(xué)的過程中來。在人工智能課程教學(xué)過程中,教師通過課堂討論了解學(xué)生對于知識點(diǎn)的掌握情況,可以有針對性地設(shè)計教學(xué)內(nèi)容,例如,對于學(xué)校積極性不強(qiáng)的學(xué)生,將人工智能理論內(nèi)容與學(xué)生個人興趣范疇、社會產(chǎn)業(yè)發(fā)展及研究現(xiàn)狀聯(lián)系起來,能夠極大程度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主能力;對于基礎(chǔ)知識較為薄弱的學(xué)生,可以在教師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,根據(jù)自己的理解撰寫心得報告,并在課堂或課外進(jìn)行師生互動。像這樣研討與互動相結(jié)合的模式。有助于增強(qiáng)學(xué)生的探索和求知欲望,建立起濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。(3)有效激勵式教學(xué)人工智能是引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù),人才需求量極大,對教師的教學(xué)水平也提出了更高要求,因此,進(jìn)行有效激勵極為重要。在學(xué)生激勵方面,可以舉辦各類人工智能競賽項目,設(shè)置相應(yīng)項目獎學(xué)金,吸引學(xué)生參與實踐,調(diào)動學(xué)生做研究、發(fā)論文的積極性。例如,教育部主辦的中國研究生人工智能創(chuàng)新大賽,圍繞新一代人工智能創(chuàng)新主題,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力,為人工智能領(lǐng)域健康發(fā)展提供人才支撐。高校也可以借鑒這種模式,在各學(xué)院乃至全校開展此類競賽項目,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力與團(tuán)隊合作能力,鼓舞更多學(xué)生加入到人工智能課程的學(xué)習(xí)中來,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。在教師激勵方面,在教師聘任和提升過程中把參加學(xué)生課程制定、課堂與課外作業(yè)、課程項目和論文指導(dǎo)等看作教學(xué)任務(wù)的一部分,鼓勵教師積極參與這些活動。(4)學(xué)科滲透式教學(xué)人工智能學(xué)科知識融合程度較高,學(xué)科交叉性強(qiáng)?;谌斯ぶ悄艿膶W(xué)科交叉性特點(diǎn),增強(qiáng)管理類人才對學(xué)科應(yīng)用的領(lǐng)悟,可以采取開展學(xué)科滲透式教學(xué)的方法。從2015年起,國務(wù)院和教育部先后印發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見教育》、《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》等文件,“互聯(lián)網(wǎng)+”、“智能+”已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域,人類進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代,社會需求“技術(shù)+管理”的高端復(fù)合人才。例如,基于工業(yè)4.0和強(qiáng)國戰(zhàn)略,人工智能技術(shù)在智能制造的應(yīng)用極為廣泛。上海理工大學(xué)非常重視少數(shù)民族預(yù)科班的教育質(zhì)量。為增強(qiáng)少數(shù)民族管理類人才對該領(lǐng)域應(yīng)用的認(rèn)識,我們請機(jī)械工程、能源動力領(lǐng)域的相關(guān)專家以授課或講座的形式,進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域知識和發(fā)展趨勢的講解,使學(xué)生理解更為透徹。此外,在教學(xué)實踐過程中,還可以用舉辦人工智能知識交流會、線上人工智能論壇等形式,促進(jìn)不同專業(yè)間老師、學(xué)生對于人工智能知識模塊的見解,相互交流、滲透和學(xué)習(xí),從而推動人工智能課程教學(xué)的改進(jìn)。
2.2教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
世界一流大學(xué)在人工智能課程內(nèi)容設(shè)置根據(jù)不同國家的教育體系設(shè)置,肯定會有不同,但頗有共通之處。本文借鑒世界頂尖大學(xué)經(jīng)驗,針對管理類專業(yè)人工智能課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究,結(jié)合中國教育體系設(shè)置,認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。(1)核心內(nèi)容設(shè)置為避免學(xué)生因為知識點(diǎn)過多而出現(xiàn)雜而不精的問題,勢必要精化教學(xué)內(nèi)容。在互聯(lián)網(wǎng)時代,我們可以使用云計算和其他方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸、存儲和處理,通過在線收集和整合網(wǎng)絡(luò)課程相關(guān)數(shù)據(jù),挖掘和豐富教學(xué)資源,并在整合課程資源的基礎(chǔ)上,進(jìn)行研究方法和前沿知識的擴(kuò)展。在核心內(nèi)容設(shè)置方面,可以通過收集到的數(shù)據(jù)資料,選擇人工智能領(lǐng)域具有代表性且難易程度適中的知識作為重點(diǎn),使學(xué)生能夠在有限的學(xué)時內(nèi)掌握人工智能的知識脈絡(luò)。例如,編寫針對管理類人才的人工智能教材,內(nèi)容涉及緒論、知識表示與推理、常用算法、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面的同時,重點(diǎn)增加相應(yīng)知識點(diǎn)在管理上的應(yīng)用案例,加強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)的理解。同時,根據(jù)管理類專業(yè)偏向領(lǐng)域,開設(shè)關(guān)聯(lián)程度較大、應(yīng)用較廣泛的人工智能選修課程,以便學(xué)生根據(jù)自己的興趣與需求選修具體方向的課程。(2)注重學(xué)生的數(shù)理及編程基礎(chǔ)良好的數(shù)理及編程基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)人工智能的前提。只有具備了這些基礎(chǔ),才能搞清楚人工智能模型的數(shù)量關(guān)系、空間形式和優(yōu)化過程等,才能將數(shù)學(xué)語言轉(zhuǎn)化為程序語言,并應(yīng)用于實驗。管理學(xué)院人才的數(shù)理及編程基礎(chǔ)相對薄弱,因此,在安排學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程之前,建議開設(shè)面向全體管理類專業(yè)學(xué)生的微積分、線性代數(shù)、概率論等專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程以及C語言、python等編程基礎(chǔ)課程,使學(xué)生具備數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)與一定編程基礎(chǔ),為學(xué)習(xí)人工智能課程打下堅實的基礎(chǔ)。另外,可以推進(jìn)MOOC平臺建設(shè),在平臺上開設(shè)人工智能網(wǎng)絡(luò)課程,幫助學(xué)生掌握人工智能知識基礎(chǔ)及專業(yè)技能。(3)實驗建設(shè)為了加強(qiáng)學(xué)生對于人工智能知識點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)性理解,可以基于不同的應(yīng)用模塊,設(shè)計具有前后鋪墊、上下關(guān)聯(lián)的綜合性實驗,設(shè)計不同層次的項目要求,同時基于相同的實驗課題,讓學(xué)生分組對實驗課題進(jìn)行攻克,并設(shè)置多元化的實驗評價體系,通過實驗教學(xué)過程中反映出的不同進(jìn)度,讓教師能對學(xué)生的學(xué)習(xí)水平做出準(zhǔn)確評判,及時進(jìn)行教學(xué)反思,以便更好地開展下一步工作。例如,針對人工智能課程應(yīng)用中很廣的遺傳算法,在某一管理規(guī)劃的具體應(yīng)用上設(shè)置理解-實現(xiàn)-參數(shù)分析-具體應(yīng)用-嘗試改進(jìn)-深度拓展的不同層次的項目要求,在這些項目層次中規(guī)定必做項與可選項,讓學(xué)生基于同一實驗課題進(jìn)行合作學(xué)習(xí),然后通過個人自我評價、小組成員互相評價以及教師評價的方式進(jìn)行打分,對小組整體能力以及個人能力進(jìn)行綜合評估,以期培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力。
“老提法”的“新內(nèi)涵”
智能制造不是一個新提法。上世紀(jì)80年代,隨著當(dāng)時的人工智能熱潮,智能制造也熱了起來,日本出臺國家項目“智能制造系統(tǒng)”(IMS),邀請眾多國家參加,并且十分重視知識產(chǎn)權(quán)。
我們當(dāng)時考慮,“智能制造”離我國企業(yè)還比較遠(yuǎn),所以就沒有積極參與其中,而是集中于信息化。重點(diǎn)是集成――信息互聯(lián)互通,以企業(yè)效益驅(qū)動。
日本的IMS沒有很成功。從今天來看,其中最重要的是信息環(huán)境,包括人工智能的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化,都屬于初級階段,不足以支持制造的需要。下面是具體的對比:
信息環(huán)境的變化:計算機(jī)運(yùn)算速度,無論超級計算機(jī),還是普通計算機(jī),其運(yùn)算速度都提高了1000倍以上。芯片線寬今天達(dá)到7納米,是80年代的1/200, 通信和網(wǎng)速提高了50000倍。
人工智能本身的進(jìn)步:20世紀(jì)80年代,人工智能主要是專家系統(tǒng)、模糊計算和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)時是淺層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 今天,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)達(dá)到152層的深度學(xué)習(xí)。自然語言理解,如機(jī)器翻譯―口語、圖片,Google、百度已接近人的水平。
進(jìn)一步,人工智能將從“計算機(jī)模擬人腦思維、認(rèn)知”往計算機(jī)+人的混合智能(如人在回路中)、計算機(jī)+網(wǎng)絡(luò)的群體智能、大數(shù)據(jù)智能、跨媒體智能、計算機(jī)取代人的大量自主無人系統(tǒng)(無人機(jī)、無人車、機(jī)器人等)這些方向發(fā)展。
這樣的變化就為今后智能制造的發(fā)展提供了巨大推動力。
從智能技術(shù)在制造中的應(yīng)用看,20世紀(jì)80年代,多數(shù)為產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、資源管理。今天,擴(kuò)展到全生命周期:產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計、加工制造、裝配、測試、管理、營銷、售后服務(wù)、客戶關(guān)系、倉庫物流供應(yīng)鏈、報廢處理等。
因此,智能制造將面臨一個新的快速發(fā)展前景,被人們寄于厚望。
對智能制造內(nèi)涵的認(rèn)識
對智能制造內(nèi)涵有一個準(zhǔn)確、全面的理解有助于避免實施時的被動、盲目。
那么什么是智能制造?目前業(yè)界還沒有公認(rèn)的定義。一種最簡單的說法認(rèn)為,智能制造是智能和制造的交集、融合。
進(jìn)一步,我們再分析一下什么是智能?什么是制造?其中涉及到幾個概念:
人工智能技術(shù):是指用機(jī)器(主要是計算機(jī)和軟件)實現(xiàn)人的“感知”和“判斷”。這是傳統(tǒng)人工智能的提法。如感知方面:機(jī)器視覺、力覺、觸覺、聽覺……在判斷和決策方面:專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊推理、智能,自然語言接口、機(jī)器學(xué)習(xí)等。
人工智能新形態(tài):大數(shù)據(jù)智能、群體智能、跨媒體智能、混合智能……體現(xiàn)形式:自主無人系統(tǒng);應(yīng)用:智能制造、智慧醫(yī)療、智能農(nóng)業(yè)、智能城市等。
新一代信息技術(shù):包括了移動互聯(lián)網(wǎng)、智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等。
此外,制造全生命周期包括了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計、加工制造、裝配、測試、管理、營銷、售后服務(wù)、客戶關(guān)系、倉庫物流供應(yīng)鏈、報廢處理等。
這樣就有另一種說法:智能制造是智能技術(shù)(特別是新一代智能技術(shù))在制造全生命周期應(yīng)用中所涉及的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用。
還有一種說法認(rèn)為,智能制造是指在制造工業(yè)的各個階段,從智能技術(shù)的視角,融合信息、機(jī)械、工藝、管理等學(xué)科技術(shù),以一種高度柔性與高度集成的方式,支持產(chǎn)品全生命周期的產(chǎn)品(服務(wù))設(shè)計、加工、管理、銷售到報廢處理的全過程,達(dá)到制造業(yè)智能增長、包容性增長、可持續(xù)增長的目標(biāo)。
內(nèi)涵差不多,都可以參考。
從技術(shù)角度看,智能制造技術(shù)是制造技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術(shù)。其具體表現(xiàn)為:智能設(shè)計、智能加工、機(jī)器人操作、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能調(diào)度與管理、智能物流、智能裝配、智能檢測、智能維護(hù)故障診斷、新制造模式等等。
智能制造
既可“頂天”也可“立地”
不管是哪一N說法,智能制造覆蓋面很廣,人工智能的內(nèi)涵也很廣。制造全生命周期中的任何一個環(huán)節(jié),采用了人工智能的任何一種具體技術(shù)都可以屬于智能制造的范圍之內(nèi)。
因此,智能制造不只是“高、大、上”,制造業(yè)(包括其它行業(yè))的各個層面都可以有所作為。
這便是“立地”,智能制造就在我們身邊。
我國在前20~30年的許多信息化成果,如數(shù)字化制造、集成制造、網(wǎng)絡(luò)化制造、虛擬制造、協(xié)同制造、現(xiàn)代物流、企業(yè)管理信息化等等,都會多多少少用到智能技術(shù)(人工智能1.0)。這些方面也需要智能制造進(jìn)一步發(fā)展。
“智能制造”的發(fā)展,即“基于人工智能2.0的智能制造”,(或者稱為新一代智能制造)當(dāng)然是“頂天”的(但也“落地”)。
例如,智能感知(大多數(shù)需要MEMS技術(shù))是智能裝備、智能工廠必須的,也是設(shè)備健康管理、故障診斷必須的;
自然語言理解,人在回路中,知識性工作自動化;
群體智能支持眾創(chuàng)空間(新產(chǎn)品的創(chuàng)新研發(fā));
大數(shù)據(jù)智能可以改善產(chǎn)品質(zhì)量、故障診斷、對員工/企業(yè)/用戶的誠信管理;
“無處不在”的高端智能產(chǎn)品;
新制造模式 ,用戶參與的設(shè)計、批量為1的制造。
我國在這些方面也都有成果、案例。當(dāng)然還將在深度和廣度方面進(jìn)一步發(fā)展。
實施智能制造 不要忘了目標(biāo)
智能制造有前景,是一個熱點(diǎn),在一些計劃中被提為重點(diǎn),但也只是企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、制造強(qiáng)國戰(zhàn)略中的一個選項。
如何在眾多的新技術(shù)中選擇?如何加權(quán)選擇?根本一點(diǎn)還是看能不能給企業(yè)帶來效益、讓企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
技術(shù)只是手段,目標(biāo)決定了企業(yè)的選擇。
因此,實施智能制造的方針是:需求牽引、效益驅(qū)動;總體規(guī)劃、分步實施;重點(diǎn)突破、創(chuàng)新發(fā)展。
最后總結(jié)起來,信息技術(shù)、人工智能的迅猛發(fā)展為制造業(yè)的發(fā)展提供了巨大推動力。
關(guān)鍵詞:智能科學(xué)與技術(shù);知識結(jié)構(gòu);應(yīng)用型人才;人才培養(yǎng);知識型能力本位教育
中圖分類號:G64文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1009-3044(2020)25-0153-03
1引言
智能科學(xué)與技術(shù)主要包含智能科學(xué)和智能技術(shù)兩部分內(nèi)容[1]:智能科學(xué)是以人如何認(rèn)知和學(xué)習(xí)為研究對象,探索智能機(jī)器的實現(xiàn)機(jī)理和方法;智能技術(shù)則是將這種方法應(yīng)用于人造系統(tǒng),使之具有一定的智能或?qū)W習(xí)能力,讓機(jī)器系統(tǒng)為人類工作。目前,在本科專業(yè)目錄中,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是計算機(jī)類之下的特設(shè)專業(yè),在現(xiàn)有的人工智能專業(yè)群中,除了新設(shè)的人工智能專業(yè)外(2019年全國共有35所高校獲首批人工智能新專業(yè)建設(shè)資格),智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)與全球范圍大力推進(jìn)與快速發(fā)展的人工智能關(guān)系最密切,契合度最高。一方面,智能科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)將為人工智能技術(shù)提供理論支撐、技術(shù)推進(jìn)和人才支持,另一方面,人工智能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢直接影響著智能科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)發(fā)展和人才需求。
2人工智能時代對人才的需求
站在國家戰(zhàn)略的高度來看,人工智能將成為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力,可以實現(xiàn)社會生產(chǎn)力的整體躍升,因此人工智能將成為引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù),世界主要發(fā)達(dá)國家都把發(fā)展人工智能作為提升國家競爭力、維護(hù)國家安全的重大戰(zhàn)略。
隨著人工智能時代的到來,許多企業(yè)對具有智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)背景的人才有著巨大的需求。首先,IT企業(yè)紛紛涉足智能科學(xué)領(lǐng)域,提高產(chǎn)品智能水平;其次,許多傳統(tǒng)制造業(yè)也在轉(zhuǎn)型,從勞動密集型到知識密集型,進(jìn)一步提升到智能制造型,并逐漸具備高精尖裝備制造能力;此外,醫(yī)療、通訊、交通等行業(yè)也對智能科技人才有著迫切的需要。人工智能對各行各業(yè)的影響,充分體現(xiàn)了智能科技的高速發(fā)展,對人才數(shù)量和素質(zhì)要求也越來越高。
從人才的金字塔型分布來看,智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域不僅需要高端學(xué)術(shù)型人才,更需要接地氣、重實踐的應(yīng)用型人才。隨著“中國智造”的不斷推進(jìn),智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域已由頂層設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù)突破向生產(chǎn)、應(yīng)用、裝配、服務(wù)等環(huán)節(jié)延伸,迫切需求大批專業(yè)技術(shù)精、實踐能力強(qiáng)、操作流程熟的應(yīng)用型人才。2019年,人力資源和社會保障部、國家市場監(jiān)管總局、國家統(tǒng)計局向社會了13個新職業(yè)信息,包括人工智能工程技術(shù)人員、物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人員、大數(shù)據(jù)工程技術(shù)人員等,這也從另外一個側(cè)面說明人工智能等技術(shù)推動了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級,催生了相關(guān)專業(yè)技術(shù)類新職業(yè),可形成相對穩(wěn)定的從業(yè)人群。
3應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式分析
《中國制造2025》以推進(jìn)智能制造為主攻方向,強(qiáng)調(diào)健全多層次人才培養(yǎng)體系,提到強(qiáng)化職業(yè)教育和技能培訓(xùn),引導(dǎo)一批普通本科高等學(xué)校向應(yīng)用技術(shù)類高等學(xué)校轉(zhuǎn)型,建立一批實訓(xùn)基地,開展現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)示范,形成一支門類齊全、技藝精湛的技術(shù)技能人才隊伍。
通常而言,人才類型分為三類[2]:學(xué)術(shù)型人才、應(yīng)用型人才、技能型人才。實際上從現(xiàn)代職業(yè)教育的發(fā)展和社會需求來看,應(yīng)用型人才和技能型人才的界限相對模糊,可統(tǒng)稱為應(yīng)用型人才,即把成熟的技術(shù)和理論應(yīng)用到實際的生產(chǎn)、生活中的技術(shù)技能型人才。從國家的層面來看,為了適應(yīng)人工智能時展,人才需求數(shù)量基數(shù)最多、缺口最大的就是應(yīng)用型人才,這也對眾多高校培養(yǎng)人才的導(dǎo)向產(chǎn)生重大影響。這里我們重點(diǎn)討論智能科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng),可從職能、知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、行業(yè)(產(chǎn)業(yè))導(dǎo)向四個方面來分析。
3.1職能
智能科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用型人才是培養(yǎng)面向各類智能科學(xué)與技術(shù)的工程設(shè)計、開發(fā)及應(yīng)用,掌握各類現(xiàn)代智能系統(tǒng)設(shè)計、研發(fā)、集成應(yīng)用、檢測與維修、運(yùn)行與管理等技術(shù),具有扎實理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)工程實踐和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。
3.2知識結(jié)構(gòu)
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)充分體現(xiàn)了跨學(xué)科的特點(diǎn),其知識結(jié)構(gòu)包含了三個并行的基礎(chǔ)領(lǐng)域:電子信息、控制工程、計算機(jī),也蘊(yùn)含了電子信息工程、控制科學(xué)與工程、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科的交叉和融合,體現(xiàn)了智能感知與模式識別、智能系統(tǒng)設(shè)計與制造、智能信息處理三個方面的專業(yè)內(nèi)涵。
(1)智能感知與模式識別
屬于電子信息與計算機(jī)交叉領(lǐng)域,主要定位在機(jī)器視覺與模式識別。包括三維建模與仿真、圖像處理與分析、圖像理解與識別、機(jī)器視覺、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等。主要課程包括:電子技術(shù)基礎(chǔ)、信號系統(tǒng)與數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、模式識別等。
(2)智能系統(tǒng)設(shè)計與制造
屬于控制工程領(lǐng)域,包括自動控制、無人系統(tǒng)與工程、精密傳感器設(shè)計與應(yīng)用等。主要課程包括:機(jī)械基礎(chǔ)、工程力學(xué)、自動控制原理、傳感器與測試技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)分析與設(shè)計等。
(3)智能信息處理
屬于計算機(jī)領(lǐng)域,包括交通大數(shù)據(jù)、汽車與道路安全大數(shù)據(jù)等的分析與處理、信息處理與知識挖掘、信息可視化等。主要課程包括:智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論、計算機(jī)程序設(shè)計、微機(jī)原理與接口技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計等。
3.3能力結(jié)構(gòu)
智能科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)著眼于人工智能工程應(yīng)用,要求學(xué)生具有運(yùn)用計算機(jī)及相關(guān)軟硬件工具進(jìn)行大數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、分析、應(yīng)用的能力;具備智能系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、集成、運(yùn)行與管理的能力;注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)理論和知識,分析并解決工程實際問題的能力,其能力結(jié)構(gòu)可以借鑒能力本位教育(CompetencyBasedEducation,簡稱CBE)模式[3]。
CBE是國際上較流行的一種應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式,主要代表國家為加拿大和美國。該模式以能力為人才培養(yǎng)的目標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn),一切教學(xué)活動均圍繞綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)展開,CBE人才培養(yǎng)模式主要有以下三方面的特色:能力導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo);模塊化的課程結(jié)構(gòu);能力為基準(zhǔn)的目標(biāo)評價體系。該模式所培養(yǎng)的本科應(yīng)用型人才具有較強(qiáng)的專業(yè)綜合能力和職業(yè)能力[4],在一定時期得到社會的廣泛認(rèn)可,但是單純的CBE模式并不能完全適應(yīng)人工智能時代對人才培養(yǎng)的需求,這是由于目前許多職業(yè)崗位在人工智能的沖擊下,其形式和內(nèi)容均會產(chǎn)生動態(tài)變化,要求現(xiàn)階段的人才培養(yǎng)具有延伸性和前瞻性,既要兼顧眼前,也要考慮應(yīng)對智能化浪潮,打好基礎(chǔ),提高自學(xué)習(xí)能力。因此,智能科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)有一定崗位針對性,但并不是完全固化崗位內(nèi)容及層次、固化知識屬性,必須強(qiáng)化自我學(xué)習(xí)能力,才能實現(xiàn)能力可持續(xù)增長,崗位的向上流動性以及知識和經(jīng)驗的進(jìn)化,才能真正適應(yīng)人工智能時展的需求。
自我學(xué)習(xí)能力的形成與提高往往源于知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建[5]。為了塑造更合適的能力結(jié)構(gòu),需要CBE模式與知識結(jié)構(gòu)的相輔相成,有鑒于此,將這種新型人才培養(yǎng)模式稱之為知識型能力本位教育(Knowledge&CompetencyBasedEducation,簡稱KCBE)模式,這也意味著在人才培養(yǎng)過程中,將知識結(jié)構(gòu)與能力結(jié)構(gòu)放在并重的地位,既著眼于預(yù)期能力的培養(yǎng),也必須讓學(xué)生筑牢學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ),在走向社會以后,在知識引擎的作用下,通過自我學(xué)習(xí),具備并提升適應(yīng)未來的、新的智能化崗位需求的能力。
3.4行業(yè)(產(chǎn)業(yè))導(dǎo)向
從智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的角度,培養(yǎng)的應(yīng)用型人才以“智能化應(yīng)用”為就業(yè)大方向,具體而言,包括:
(1)智能感知與模式識別領(lǐng)域
主要從事電子信息的獲取、傳輸、處理、分析、應(yīng)用等領(lǐng)域的研究、設(shè)計及應(yīng)用,包括圖像處理、機(jī)器視覺、工業(yè)視頻檢測與識別、視頻監(jiān)控、傳感器設(shè)計及應(yīng)用等。
(2)智能系統(tǒng)設(shè)計與制造領(lǐng)域
主要從事智能裝備、智能制造、智能管理、智能服務(wù)等領(lǐng)域的設(shè)計、制造及應(yīng)用,包括智能工廠、智能車間、智能生產(chǎn)線、智能物流、以及智能運(yùn)營與服務(wù)等。
(3)智能信息處理領(lǐng)域
主要從事計算機(jī)數(shù)據(jù)處理、分析、理解、管理、以及服務(wù)等領(lǐng)域的研究、設(shè)計及應(yīng)用,包括數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)分析與預(yù)測、交通大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、道路與汽車安全大數(shù)據(jù)分析、智能交通、智能電力、智能家居、智慧城市等。
涉及的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域主要包括智能制造,如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成應(yīng)用,研發(fā)智能產(chǎn)品及智能互聯(lián)產(chǎn)品等。其他的領(lǐng)域還包括智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能金融、智能商務(wù)等。
產(chǎn)業(yè)需求帶動人才培養(yǎng),人才培養(yǎng)在滿足產(chǎn)業(yè)需求的同時推動技術(shù)進(jìn)步,而技術(shù)進(jìn)步又引燃了新的產(chǎn)業(yè)需求。產(chǎn)業(yè)需求與人才培養(yǎng)的相互作用,呈現(xiàn)出螺旋式上升的發(fā)展態(tài)勢,這在人工智能相關(guān)產(chǎn)業(yè)與智能科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)之間表現(xiàn)的得尤為突出。
4KCBE模式人才培養(yǎng)的主要措施和途徑
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)模式一定是和人才需求、學(xué)校定位相適應(yīng)的。培養(yǎng)應(yīng)用型人才,應(yīng)注重學(xué)生實踐能力,從教學(xué)體系建設(shè)體現(xiàn)“應(yīng)用”二字,其核心環(huán)節(jié)是實踐教學(xué)。結(jié)合上述的KCBE培養(yǎng)模式,知識結(jié)構(gòu)在能力培養(yǎng)過程中也占有非常重要的地位,因此在能力培養(yǎng)方面,知識和實踐作為兩大要素,不能偏廢任何一方,必須齊頭并進(jìn),既要固基礎(chǔ),也要重實踐。
(1)筑牢智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識基礎(chǔ),構(gòu)建與智能化應(yīng)用相關(guān)的知識體系
在本科的低年級階段,應(yīng)注重公共基礎(chǔ)課,特別是數(shù)學(xué)和力學(xué)課程,還應(yīng)充分了解智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的內(nèi)涵,讓學(xué)生對所學(xué)專業(yè)有一個比較全面的認(rèn)識。在本科中高年級階段,重點(diǎn)強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ),包括電子技術(shù)基礎(chǔ)、自動控制原理、傳感器與測試技術(shù)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法等。歸納地說,應(yīng)該筑牢數(shù)理基礎(chǔ)、計算機(jī)基礎(chǔ)、機(jī)電基礎(chǔ)和控制基礎(chǔ),因此對原理課程需要強(qiáng)化,這樣對很多工作機(jī)理、來龍去脈的理解才能深刻。
(2)增強(qiáng)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實踐環(huán)節(jié),構(gòu)建以能力培養(yǎng)為重心的教學(xué)體系
按照KCBE模式,校企合作是強(qiáng)化實踐的一種重要形式[6]。學(xué)校根據(jù)人工智能企業(yè)實際情況靈活設(shè)置實踐課程內(nèi)容,根據(jù)企業(yè)發(fā)展趨勢及時調(diào)整課程體系以避免教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)需求相脫離。人工智能企業(yè)還可以參與學(xué)校教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計劃的制定,并為學(xué)校實踐教學(xué)提供各方面支持,從而提高人才培養(yǎng)的針對性。
關(guān)鍵詞:人工智能;全英文教學(xué);教學(xué)內(nèi)容改革;教學(xué)模式改革
1 實施全英文教學(xué)的必要性
隨著國際學(xué)術(shù)交流的日益活躍以及國際化辦學(xué)的趨勢發(fā)展,借鑒國外著名大學(xué)的辦學(xué)理念和管理模式,利用世界優(yōu)質(zhì)教育資源,提升教育教學(xué)水平,造就具有國際競爭能力的復(fù)合型創(chuàng)新人才,正成為我國教育改革與發(fā)展的新方向。
智能化是人類社會技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。作為計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系中的核心課程之一,人工智能的地位正隨著該學(xué)科的不斷發(fā)展和其技術(shù)的廣泛應(yīng)用迅速提高,而且在非計算機(jī)領(lǐng)域,具有不同專業(yè)背景的學(xué)者也通過這個年輕的領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新思想和新方法。由于人工智能課程內(nèi)容涉及計算機(jī)科學(xué)以及邊緣學(xué)科的新理論、新方法與新技術(shù),因此在該課程中開展全英文教學(xué)不僅可以讓學(xué)生充分了解人工智能日新月異的發(fā)展,還可以促進(jìn)本科教學(xué)與國際接軌,在培養(yǎng)國際化創(chuàng)新人才方面具有十分積極的現(xiàn)實意義。
2 當(dāng)前國內(nèi)全英文教學(xué)存在的主要問題
筆者對當(dāng)前國內(nèi)高校人工智能課程全英文教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析,調(diào)查對象為軟件工程專業(yè)本科三年級學(xué)生,調(diào)研問卷共58份。調(diào)查項目、內(nèi)容及結(jié)果見表1。
從項目1和2的調(diào)查結(jié)果看,大部分學(xué)生認(rèn)為開展全英文教學(xué)有必要,其在提高英語應(yīng)用能力、增強(qiáng)自己的就業(yè)競爭力以及了解國際前沿等方面有很大幫助。然而,由于全英語教學(xué)在我國尚處于起步階段,進(jìn)行全英語教學(xué)的效果并不十分理想,其教學(xué)試點(diǎn)與實踐尚存在一些亟待解決的問題,主要表現(xiàn)在如下幾個方面。
(1)對全英文教學(xué)的理解存在偏差。從項目3~5的調(diào)查結(jié)果看,教師不能正確處理好全英文教學(xué)與專業(yè)英語課教學(xué)的關(guān)系,使全英文教學(xué)變?yōu)榧冇⒄Z課教學(xué)或?qū)I(yè)英語課的翻版。大部分學(xué)生還是希望教學(xué)授課語言以雙語為主或以中文為主、英文為輔,多媒體課件形式為中英文相結(jié)合。
(2)全英文教學(xué)達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。從項目6和7的調(diào)查結(jié)果看,雖然一些大學(xué)花了很大代價邀請國外一流教授專家講授課程,但由于人工智能課程理論性強(qiáng)、難度大,學(xué)生很難適應(yīng)全英文課程教學(xué)。
(3)缺乏內(nèi)容全面和難度適中的教材。從項目8和9的調(diào)查結(jié)果看,一些大學(xué)在實施人工智能課程全英語教學(xué)時直接引進(jìn)原版英文教材,但這對本科生來說,原版英文教材內(nèi)容偏多、難度較大,學(xué)生學(xué)習(xí)時不免有諸多畏難情緒。
(4)師資匱乏。從項目10的調(diào)查結(jié)果看,學(xué)生對承擔(dān)全英文教學(xué)教師的滿意程度普遍不高。實際上,全英文教學(xué)對承擔(dān)課程教學(xué)的教師要求很高,他們不僅需要具備專業(yè)知識,而且還要掌握英語應(yīng)用技能,而現(xiàn)階段國內(nèi)高校中能承擔(dān)全英語教學(xué)的師資仍然十分匱乏。
綜上所述,如何改革全英文教學(xué)模式,講授哪些教學(xué)內(nèi)容,采用何種科學(xué)的教學(xué)方法與手段,是值得我們思考和關(guān)注的教學(xué)改革重點(diǎn)和難點(diǎn)。
針對以上這些問題,我們深入研究人工智能課程的特點(diǎn),對現(xiàn)有教學(xué)模式、內(nèi)容及方法進(jìn)行全方位探索和改革,制訂全英文教學(xué)計劃,對促進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)國際創(chuàng)新型人才起重要作用,其重要意義具體體現(xiàn)在以下3個方面。
(1)探索如何將理論知識傳授、綜合能力培養(yǎng)與英語交流運(yùn)用三者有機(jī)結(jié)合,建立全英文教學(xué)的新型模式,這將對更新教學(xué)理念和探索適合于計算機(jī)軟件人才培養(yǎng)的教學(xué)方法產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
(2)全英文課程教學(xué)能夠讓學(xué)生掌握最先進(jìn)的人工智能國際前沿技術(shù),開闊國際視野,有利于培養(yǎng)復(fù)合型、實用型、具有國際競爭力的高層次創(chuàng)新人才。
(3)全英文教學(xué)改革的探索與實踐能夠促進(jìn)國內(nèi)教育向國際教育邁進(jìn)。
3 全英文教學(xué)內(nèi)容改革
建立完善的全英語教學(xué)體系,需要有系統(tǒng)而完整的教學(xué)內(nèi)容。我國計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)人工智能課程課時一般只有36學(xué)時,因此我們需要考慮從什么角度組織教學(xué)內(nèi)容,才能讓學(xué)生比較容易地理解、熟悉和掌握人工智能的原理、方法與技術(shù),從而顯著提高教學(xué)效果。
與國內(nèi)教學(xué)內(nèi)容相比,國外教學(xué)更注重分析問題的思維方法和解決問題的應(yīng)用能力,對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力十分有益,但是原版內(nèi)容過多,且大多以國外政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會和生活為背景,對于我國學(xué)生來說,理解某些內(nèi)容和背景比較困難。因此直接套用原版教學(xué)內(nèi)容往往存在一定問題,我們需要在引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上,有選擇性地挑選合適內(nèi)容。國外經(jīng)典教材編寫思路不盡相同,一些經(jīng)典人工智能教材及主要內(nèi)容見表2。
人工智能的基本思想和主要內(nèi)容是研究人類智能活動規(guī)律和用于模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。從表2中可以看出它們的共同點(diǎn),即人工智能應(yīng)圍繞“智能”這個核心,但由于智能本身非常復(fù)雜,難以用單一的理論與方法描述,需要從不同的抽象層次刻畫智能這個主題。我們認(rèn)為,人工智能的主要內(nèi)容可按圖1所示劃分為不同層次并確定講授順序。
在最底層,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與演化計算(適應(yīng)性原理與仿生機(jī)制等)輔助感知以及與物理世界的交互;抽象層反映知識在智能中的角色和創(chuàng)建以及圍繞問題求解的知識的抽象、表示和理解;更高層則提出學(xué)習(xí)、規(guī)劃、推理的模型和方式;應(yīng)用層構(gòu)造智能化智能體以及具有一定智能的人工系統(tǒng),讓計算機(jī)實現(xiàn)以往需要人的智力才能完成的工作。除了將人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為這4個層次,為保證教學(xué)內(nèi)容的循序漸進(jìn)性,還可按照抽象層更高層最底層應(yīng)用層順序安排教學(xué)內(nèi)容。
4 全英文教學(xué)模式改革的實施關(guān)鍵
針對以上國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的主要問題,我們提出人工智能課程全英文教學(xué)模式改革的實施關(guān)鍵,包括全英文課堂教學(xué)模式的重定位,“二三二”模式教學(xué)方法的改革,集先進(jìn)性、前沿性和實用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新以及全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊的打造。
4.1 全英文課堂教學(xué)模式的重定位
人工智能課程教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)實踐動手與應(yīng)用能力以及提高英語交流水平三者相結(jié)合為主要目標(biāo),分兩個階段進(jìn)行,國內(nèi)教師與國外教師共同授課。首先,國內(nèi)主講教師講授人工智能課程的基礎(chǔ)原理、模型和方法,可采用集中授課、案例教學(xué)和課堂實踐等教學(xué)方式,使學(xué)生掌握人工智能的一般基礎(chǔ)知識;在此基礎(chǔ)上,再邀請國際知名外籍教師為學(xué)生講授人工智能國際前沿技術(shù),包括集中授課和專題研討。經(jīng)過基礎(chǔ)學(xué)習(xí),學(xué)生一般已掌握人工智能基礎(chǔ)知識,因此對于外籍教師所講授的學(xué)科前沿等內(nèi)容能夠準(zhǔn)確理解和把握。與單純采用全英文教學(xué)或單純邀請外籍教師授課相比,該模式能收到較好的預(yù)期效果?!?+1”全英文雙課堂教學(xué)模式如圖2所示。
4.2 “二三二”模式教學(xué)方法的改革
實行全英語教學(xué)后,由于使用英文教材及中外教育背景存在差異等因素,我們在教學(xué)過程中對教學(xué)方法進(jìn)行一定程度的調(diào)整和改進(jìn),包括全英文授課形式、案例教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)手段等方面;配合“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式,提出圖3所示的“二三二”模式教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生成為具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野和英語技能的復(fù)合型人才。
該教學(xué)方法模式包括:(1)過渡式全英文與沉浸式全英語兩大英語教學(xué)方式;(2)激勵自主式、啟發(fā)互動式、體驗學(xué)習(xí)式三大學(xué)習(xí)法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生牢固掌握人工智能基礎(chǔ)理論與方法;(3)參與學(xué)習(xí)式和自我展示式兩大學(xué)習(xí)法,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新能力。
在全英文課堂授課過程中,我們需要注重把握英語與專業(yè)的比例。首先,不能一味地追求全英文授課的形式而忽視教學(xué)效果;其次,還需要為學(xué)生提供一個良好的語言學(xué)習(xí)環(huán)境,在實際教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生良好的英語思維習(xí)慣,從根本上提高學(xué)生的英語水平。
人工智能課程包含大量概念,內(nèi)容抽象,算法復(fù)雜,學(xué)生往往難以理解與掌握。將案例教學(xué)方法引入課程教學(xué)能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,獲得較好的預(yù)期教學(xué)效果,但要達(dá)到理想的教學(xué)目標(biāo),僅僅靠課堂教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還需要拓展第二課堂。有計劃地邀請國外人工智能專家和教授到大學(xué)進(jìn)行專題講座,鼓勵學(xué)生參加相關(guān)的課外科研/科技活動,使得學(xué)生能夠體驗式地、自主地學(xué)習(xí),更好地了解人工智能新技術(shù),從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。構(gòu)建案例教學(xué)和課堂實踐的雙課堂教學(xué)模式,不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)涵,而且可以充實學(xué)科前沿知識并拓寬學(xué)生的國際視野。
4.3 集先進(jìn)性、前沿性和實用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新
除了引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容以外,我們還需要逐步建立起具有自身特色的教學(xué)內(nèi)容,以保證教學(xué)內(nèi)容集先進(jìn)性、前沿性和實用性為一體。
(1)先進(jìn)性。我們提出教學(xué)與科研相結(jié)合,以科研帶動教學(xué)發(fā)展的新思路。教師可結(jié)合自己的人工智能及其相關(guān)領(lǐng)域的科研項目,將科研最新研究成果以及學(xué)科前沿知識進(jìn)行梳理與優(yōu)化并有機(jī)融入課程教學(xué)中,確保教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性,有效提高教學(xué)改革的質(zhì)量。
(2)前沿性。對人工智能發(fā)展較快的領(lǐng)域,如智能計算、數(shù)據(jù)挖掘等,還需更新和補(bǔ)充全英文教學(xué)內(nèi)容,同時可以邀請國際知名大學(xué)教授共同研究與探討教學(xué)內(nèi)容,保證課程內(nèi)容具有一定的前沿性,通過實現(xiàn)全英語教學(xué)保證課程與國際接軌。
(3)實用性。在講授基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上,還應(yīng)注重實踐的應(yīng)用,增強(qiáng)學(xué)生的動手操作能力,以符合素質(zhì)教育必須注重實踐的要求。教師可結(jié)合教學(xué)中的基本理論知識,適當(dāng)補(bǔ)充案例與實例,使得教學(xué)內(nèi)容與實際相聯(lián)系,豐富課程內(nèi)涵并提高教學(xué)效果。
4.4 全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊的打造
師資力量直接影響教學(xué)效果。師資的匱乏是現(xiàn)階段全英語教學(xué)面臨的主要問題之一。雖然一些教師具有較扎實的人工智能學(xué)科功底,但不能熟練地運(yùn)用英語進(jìn)行授課,而有些教師則知識結(jié)構(gòu)單一,缺少人工智能及其相關(guān)學(xué)科間的交叉與融合,因此我們需要多渠道、多層次地打造既具備專業(yè)知識,又具有學(xué)科交叉與融合能力,同時掌握英語技能的全英語教師隊伍。將科研與教學(xué)相結(jié)合,利用與國外人工智能及相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)帶頭人建立的合作關(guān)系優(yōu)勢加強(qiáng)交流與合作,爭取申請國際合作科研項目,利用科研提高教師的教學(xué)質(zhì)量、專業(yè)水平和英語技能。
5 全英文教學(xué)的具體實施
我們在軟件工程專業(yè)本科三年級學(xué)生的人工智能課堂上實施全英文教學(xué),具體實施過程如下。
(1)國際軟件學(xué)院成立教學(xué)主管部門領(lǐng)導(dǎo)小組、從事教學(xué)研究的骨干教師組成的全英文教學(xué)工作小組以及由教學(xué)督導(dǎo)組成的監(jiān)管小組,三者之間相互配合并共同促進(jìn),保障全英文教學(xué)工作的順利推進(jìn)與落實。領(lǐng)導(dǎo)小組對全英文教學(xué)的師資培訓(xùn)、人才引進(jìn)、多媒體網(wǎng)絡(luò)資源開發(fā)、實驗室建設(shè)、教材編寫等予以政策支持;教學(xué)工作小組制訂全英文教學(xué)工作規(guī)劃和年度計劃;監(jiān)管小組定期對工作小組的教學(xué)完成情況進(jìn)行評估。
(2)在課程教學(xué)中,打破國內(nèi)常規(guī)教學(xué)方式,建立開放式全英文教學(xué)模式,教學(xué)形式多種多樣。教學(xué)方式以“1+1”雙課堂教學(xué)模式為核心,以講授與專題討論相結(jié)合的方式,圍繞基本原理、方法與技術(shù)展開教學(xué),激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)習(xí)的熱情。
(3)國際軟件學(xué)院在人工智能相關(guān)領(lǐng)域承擔(dān)并完成了一批國家與省部級科研課題,而且取得了一些有影響的研究成果,形成了自己的學(xué)科特色和優(yōu)勢。2006年,國際軟件學(xué)院聘請被譽(yù)為世界“人工大腦”領(lǐng)域先驅(qū)的美國猶他州州立大學(xué)計算機(jī)系Hugo de Gaffs教授擔(dān)任武漢大學(xué)全職教授和學(xué)院國際人工智能研究室主任。
(4)聘請與國際軟件學(xué)院有合作協(xié)議的國立首爾大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Bob McKay教授專職來校為本科生講授人工智能技術(shù)前沿。同時,利用國外學(xué)者來武漢大學(xué)順訪的機(jī)會,請其為學(xué)生作學(xué)術(shù)報告,使學(xué)生了解國際最新人工智能技術(shù),如邀請曾經(jīng)在麻省理工學(xué)院從事過7年博士后研究的宋森研究員進(jìn)行“理解大腦與仿制大腦”的講座等。
(5)國際軟件學(xué)院在遴選教師到與學(xué)院有教學(xué)和科研合作的國外大學(xué)進(jìn)修時,優(yōu)先考慮給本科生授課的全英文教師,并將全英文教學(xué)能力作為選拔條件,以教師的學(xué)術(shù)進(jìn)修帶動全英文教學(xué)建設(shè),使學(xué)科和專業(yè)建設(shè)與全英語教學(xué)隊伍打造相結(jié)合,全面推進(jìn)全英語教學(xué)工作的開展。
6 結(jié)語
人工智能是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要課程,目前正面臨著知識更新和教學(xué)改革的緊迫任務(wù)。筆者以實施全英文教學(xué)為契機(jī),針對目前國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的亟待解決的主要問題,提出人工智能全英文教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式改革的新思路。
(1)以智能為核心,從不同抽象層次刻畫智能主題,構(gòu)造人工智能最底層、抽象層、更高層以及應(yīng)用層4大模塊內(nèi)容。
(2)突破傳統(tǒng)教學(xué)模式,對全英文教學(xué)模式進(jìn)行重定位,提出“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式。
(3)提出“二三二”模式教學(xué)方法的改革方案,培養(yǎng)具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野、英語技能的復(fù)合型人才。
(4)提出教學(xué)與科研相結(jié)合,以科研帶動教學(xué)發(fā)展的新思路,進(jìn)行集先進(jìn)性、前沿性和實用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新。
關(guān)鍵詞:數(shù)字化 3S 可視化 虛擬現(xiàn)實 分散性 監(jiān)控一體化 遙控采礦
1、數(shù)字礦山的內(nèi)涵
我國比較早地提出數(shù)字礦山概念的是吳立新教授,后經(jīng)不斷的論述補(bǔ)充,逐步形成了較為完整的數(shù)字礦山的概念,即“數(shù)字礦山是對真實礦山整體及相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一認(rèn)識與數(shù)字化再現(xiàn),即將礦山生產(chǎn)、安全、礦山地理、地質(zhì)、礦山建設(shè)等綜合信息全面數(shù)字化,其目的是為了利用信息技術(shù)及現(xiàn)代控制理論與自動化技術(shù)去動態(tài)詳盡地描述與控制礦山安全生產(chǎn)與運(yùn)營的全過程,以高效、安全、綠色開采為目標(biāo),保證礦山經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)增長,保證礦山自然環(huán)境的生態(tài)穩(wěn)定”。
2、數(shù)字礦山的關(guān)鍵技術(shù)
2.1“3S”技術(shù)
3S即“GPS RS GIS”,以 GIS 為核心的“3S”集成是當(dāng)前空間技術(shù)發(fā)展的重要方向,在解決實際問題中常常要 3 個系統(tǒng)聯(lián)合使用,用 RS 技術(shù)來獲取信息,再由 GPS 進(jìn)行定位及導(dǎo)航GIS 負(fù)責(zé)最后的處理,并提供各種圖形,提出決策實施方案。
2.2可視化技術(shù)
2.2.1可視化的建立方法
可視化建模采用 TIN(不規(guī)則三角網(wǎng))技術(shù)產(chǎn)生數(shù)字地形表面模型和地質(zhì)體(包括床體、巖層及斷層)實體線框模型,同時采用變塊技術(shù)建立礦床資源評價塊段模型。 最終采用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法對塊段模型進(jìn)行估值, 得出既有結(jié)構(gòu)性又具有隨機(jī)性的復(fù)雜地質(zhì)體的空間分布及品位和開采環(huán)境綜合評價技術(shù)成果,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開采方案優(yōu)化與設(shè)計。
2.3虛擬現(xiàn)實( VR)技術(shù)
2.3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念
指利用人工智能、計算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口、多媒體、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電子、機(jī)械、視聽等高新技術(shù),模擬人在特定環(huán)境中的視、聽、動等行為的高級人機(jī)交互技術(shù)。 VR 在許多工程領(lǐng)域和基礎(chǔ)研究方面已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用, 在國外礦業(yè)領(lǐng)域的研究起步比較早,出現(xiàn)了一些 2.5 維的虛擬礦山系統(tǒng)。 通過對虛擬礦山實體進(jìn)行操縱,可以構(gòu)造出逼真的三維、動態(tài)、可交互的虛擬生產(chǎn)環(huán)境, 用以模擬完成在真實礦井中進(jìn)行的工作。
2.3.2虛擬技術(shù)條件下礦山模擬開采技術(shù)研究
以地質(zhì)及礦床模型為基礎(chǔ), 結(jié)合其它關(guān)鍵信息構(gòu)造虛擬礦山,進(jìn)行數(shù)字模擬開采,完成礦山長、中、短期開采計劃編制、地下礦巷道標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計、峒室設(shè)計、開拓設(shè)計、采礦方法設(shè)計、穿爆設(shè)計、通風(fēng)設(shè)計、災(zāi)變應(yīng)變預(yù)案等工作。
3、數(shù)字礦山國內(nèi)研究狀況
2001年,中國礦業(yè)聯(lián)合會組織召開了首屆國際礦業(yè)博覽會,其中包括一個以“數(shù)字礦山”為主題的分組會。2002年,以“數(shù)字礦山戰(zhàn)略及未來發(fā)展”為主題的中國科協(xié)第86次青年科學(xué)家論壇召開, 2006年,煤炭工業(yè)技術(shù)委員會和煤礦信息與自動化專業(yè)委員會在新疆烏魯木齊召開了“數(shù)字化礦山技術(shù)研討會”。2000年以來,國內(nèi)多所高等院校、科研院所、企事業(yè)單位相繼設(shè)立了與數(shù)字礦山有關(guān)的研究所、實驗室或工程中心。主要有: 2000年設(shè)立于中國礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院的“3S與沉陷工程研究所”。在數(shù)字礦山建設(shè)方面,煤炭行業(yè)比非煤礦山投入的力度大,廣泛應(yīng)用各種先進(jìn)適用的信息技術(shù),數(shù)字化建設(shè)已經(jīng)取得了一些喜人的成果,如:神華集團(tuán)神東公司的綜合自動化采煤系統(tǒng)、開灤集團(tuán)的企業(yè)信息化與電子礦圖系統(tǒng)、伊敏露天礦的卡車調(diào)度系統(tǒng)等。此外國內(nèi)的高等院校和研究設(shè)計單位也都在不同程度上開展了礦業(yè)軟件的開發(fā)研究工作,但仍處于起步階段。
4、數(shù)字礦山研究存在問題
4.1礦山數(shù)據(jù)豐富但知識貧乏
隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的迅速發(fā)展以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在礦山廣泛應(yīng)用,礦山積累的數(shù)據(jù)越來越多。目前的信息系統(tǒng),可以高效的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、查詢統(tǒng)計等功能。卻由于缺乏有效的數(shù)據(jù)分析和挖掘工具,無法發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的關(guān)系和規(guī)則,無法根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)預(yù)測礦山的發(fā)展趨勢,從而導(dǎo)致“數(shù)據(jù)爆炸但知識貧乏”的現(xiàn)象
4.2礦山信息標(biāo)準(zhǔn)化工作滯后
大部分大中型礦山企業(yè)已經(jīng)建立了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)和Internet網(wǎng)站,但是絕大多數(shù)企業(yè)起到的作用僅僅是停留在媒體的簡單擴(kuò)充上,沒有充分利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)深層的信息資源挖掘,缺乏共享的、網(wǎng)絡(luò)化的信息資源。
5、數(shù)字礦山的發(fā)展趨勢
5.1虛擬條件下礦山模擬開采研究。以地質(zhì)及礦床模型為基礎(chǔ),結(jié)合其它關(guān)鍵信息構(gòu)造虛擬礦山,進(jìn)行數(shù)字模擬開采,完成礦山開采計劃編制、巷道標(biāo)準(zhǔn)斷面、硐室、開拓、采礦方法、穿爆、通風(fēng)、管道、災(zāi)變應(yīng)變預(yù)案等設(shè)計工作。
5.2實現(xiàn)無人采礦和遙控采礦。利用電子與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合把工業(yè)機(jī)器人用于生產(chǎn),實現(xiàn)遙控機(jī)器人采礦,使機(jī)械化轉(zhuǎn)向自動化,可以大大提高生產(chǎn)率,降低成本,增加礦產(chǎn)資源效益。
5.3人工智能技術(shù)研究。運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度指揮、資源預(yù)測、安全警示、突發(fā)事件處理等決策支持功能,實現(xiàn)礦山的智能化。
6、結(jié)束語
礦產(chǎn)資源永遠(yuǎn)是人類能源的支柱,是人類社會繼續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),然而又隨著計算機(jī)技術(shù),3S技術(shù),虛擬現(xiàn)實,人工智能模擬的興起與發(fā)展,并且這些技術(shù)必然成為人類未來世界的主宰,所以數(shù)字礦山必然是歷史發(fā)展的需要與必然。數(shù)字礦山的發(fā)展前景是廣闊的,但是礙于現(xiàn)實各種條件的限制還有技術(shù)的不成熟等,她的發(fā)展也充滿了挑戰(zhàn)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:現(xiàn)代教育技術(shù);虛擬現(xiàn)實;教學(xué)模式;教育應(yīng)用
引言
新一輪的信息革命將深刻地改變傳統(tǒng)行業(yè),逐漸克服技術(shù)難題之后,5G通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)都得到了長足的發(fā)展,研究者們開始關(guān)注虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用,它在現(xiàn)代教育領(lǐng)域的運(yùn)用成了矚目的焦點(diǎn)。
1現(xiàn)代教育技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢
現(xiàn)代教育技術(shù)是把現(xiàn)代教育理論應(yīng)用于教育、教學(xué)實踐的現(xiàn)代教育手段和方法的體系。它以實現(xiàn)教學(xué)過程、教學(xué)資源、教學(xué)效果、教學(xué)效率的最優(yōu)化為目的[1]。它的現(xiàn)代化體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計現(xiàn)代化、教學(xué)手段現(xiàn)代化、教學(xué)媒體現(xiàn)代化。隨著現(xiàn)代教育科學(xué)和現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代教育技術(shù)和教育聯(lián)系緊密,它增加了信息傳遞的方式與方法,提升了教學(xué)效果與效率。現(xiàn)代教育技術(shù)與普通教育技術(shù)沒有本質(zhì)區(qū)別,突出”現(xiàn)代”一詞的目的是要更多地關(guān)注現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相關(guān)問題,吸納新的科學(xué)技術(shù)成果和思維方式,凸顯教育技術(shù)的時代特色。目前,教育技術(shù)在教育中的應(yīng)用可以按照技術(shù)特點(diǎn)大致分為以下5類:(1)基于傳統(tǒng)媒介(如書本、圖片、畫冊、黑板、模型、實物、小型展覽)的常規(guī)教學(xué)模式;(2)基于視聽技術(shù)(計算機(jī)技術(shù))的多媒體教學(xué)模式;(3)基于衛(wèi)星通信技術(shù)的遠(yuǎn)距離教學(xué)模式;(4)基于因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)模式;(5)基于三維仿真技術(shù)的“虛擬現(xiàn)實”的教學(xué)模式。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展,許多新技術(shù)被用到教育教學(xué)實踐中,豐富了現(xiàn)代教育技術(shù)的內(nèi)涵?,F(xiàn)代教育技術(shù)突破了傳統(tǒng)教育方式,正朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、教育技術(shù)應(yīng)用模式多樣化和遠(yuǎn)程教育普及化的趨勢發(fā)展[2]。而“虛擬現(xiàn)實”的教學(xué)模式,具有多種教學(xué)模式的優(yōu)勢,試想一個場景——分散在世界各地學(xué)習(xí)者穿戴著虛擬現(xiàn)實設(shè)備,匯集到一個共同的虛擬社區(qū),在這里自由交流與學(xué)習(xí)——這種美好的愿景并不遙遠(yuǎn)。
2虛擬現(xiàn)實的概念及特征
虛擬現(xiàn)實是一項融合了計算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)、心理學(xué)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來的計算機(jī)綜合技術(shù)[3]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)有三大基本特征:沉浸感、交互性和想象力,它強(qiáng)調(diào)人在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的主導(dǎo)作用[4]。交互性是指用戶與虛擬空間中的虛擬物體的互動能力;沉浸性是指用戶在計算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中,通過模擬視覺、聽覺等感官,給人以真實感覺;想象性是指用戶在虛擬環(huán)境中,根據(jù)環(huán)境傳遞的信息以及自身沉浸在系統(tǒng)的行為,通過自己的邏輯判斷、聯(lián)想等思維過程,想象虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中并未直接呈現(xiàn)的畫面和信息。近年來,科技不斷發(fā)展,信息量呈爆炸式增長,虛擬現(xiàn)實技術(shù)能有效地提高信息傳播和教學(xué)效率。虛擬實現(xiàn)的特性符合現(xiàn)代教育技術(shù)對提高教學(xué)水平的要求。
3虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的運(yùn)用途徑
3.1自主學(xué)習(xí)
虛擬現(xiàn)實提供了一種嶄新的交互方式,學(xué)生可以通過眼睛、耳朵等多種感覺器官與它進(jìn)行實時互動。學(xué)生憑借自然語言交互,以觸覺、視覺、聽覺作為媒介,和計算機(jī)進(jìn)行交流溝通。這種嶄新的人機(jī)交互方式,給與學(xué)習(xí)者全新的體驗:在這個虛構(gòu)的學(xué)習(xí)場景中,真實與虛擬模糊了邊界,理論知識和實踐操作同時進(jìn)步。虛擬現(xiàn)實模擬的環(huán)境大體可以分為三個層次:(1)“顯示現(xiàn)實”,還原真實的環(huán)境,但是一般人不容易直接接觸,如火山口的場景、銀河中的場景、危險的化學(xué)實驗室等;(2)“模擬現(xiàn)實”,模擬現(xiàn)實中不存在的環(huán)境、特殊條件下才會產(chǎn)生的事物,如仿真訓(xùn)練、模擬訓(xùn)練等;(3)“創(chuàng)造現(xiàn)實”,突破現(xiàn)實的制約,想象力有多大,創(chuàng)造力就有多大,一切現(xiàn)實法則都可以在虛擬空間中被顛覆,給學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力的機(jī)會,把好的創(chuàng)想在虛擬空間中盡情展現(xiàn)。
3.2虛擬實驗室
虛擬實驗室是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一大創(chuàng)新,學(xué)生可以在其中自由實驗,動手操作,觀察各種實驗反應(yīng),擺脫常規(guī)實驗室的局限。在虛擬物理實驗室中,學(xué)生可以虛擬出各種物理現(xiàn)象,實驗效果直觀可見;可以看見現(xiàn)實中看不到的磁場,理解磁場變化的原理;可以感受橋梁大廈的建造與崩塌,分析其中的力學(xué)原理。身處虛擬生物實驗室內(nèi),可以仔細(xì)觀察人體組織的切片結(jié)構(gòu),各種骨骼結(jié)構(gòu)也變得清晰透明。在虛擬化學(xué)實驗室中,學(xué)生可以遠(yuǎn)離現(xiàn)實實驗室的各種危險,安全地操作天平、砝碼,觀察燃燒、爆炸等反應(yīng)現(xiàn)象;在虛擬地理實驗室中,學(xué)生可以進(jìn)行地震和火山爆發(fā)等實驗,瞬間遨游太空,瞬間又深潛入海底,盡情體驗地理科學(xué)的魅力。想象力的邊界才是虛擬實驗室的邊界,虛擬實驗室將成為學(xué)生們最喜愛的場所。
3.3技能訓(xùn)練
虛擬現(xiàn)實沉浸感和互動性的特性,可以使學(xué)習(xí)者全身心進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),在安全的虛擬環(huán)境中反復(fù)練習(xí),不斷試錯,直到熟練掌握技能。例如,在虛擬射擊培養(yǎng)體系中,學(xué)生可以重復(fù)射擊,提高反應(yīng)能力,學(xué)習(xí)不同的掩體情況下的射擊方法,直到熟練掌握。運(yùn)用VR技術(shù)可以使醫(yī)務(wù)工作者反復(fù)操練,保障手術(shù)訓(xùn)練的實效。在教學(xué)技能訓(xùn)練方面,與傳統(tǒng)微格教室相比,在虛擬教室中,師范生可以自由選擇面對的學(xué)生人數(shù),克服上臺教學(xué)的畏懼心理。但是值得注意的是,真實的情景也是技能訓(xùn)練不可或缺的內(nèi)容,需要合理安排虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)和真實情景練習(xí),找到它們之間的平衡點(diǎn),最大化利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢。
4虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用的展望
虛擬現(xiàn)實技術(shù)正處于高速發(fā)展階段,它會給教育帶來巨大的變革,未來的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠與通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等前沿科技緊密結(jié)合。在虛擬教育社區(qū),每個學(xué)習(xí)者都有自己唯一的虛擬身份,能夠在虛擬的空間中與他人的虛擬角色互動交流,也能與人工智能的虛擬角色交流。人工智能虛擬學(xué)伴可以為學(xué)習(xí)者提供全程的學(xué)習(xí)規(guī)劃指導(dǎo),制定個性化的培養(yǎng)方案;學(xué)習(xí)者的成長軌跡全程被記錄在虛擬世界之中,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)制作的可穿戴設(shè)備,學(xué)習(xí)者的身體健康狀況也可以被詳實記錄。數(shù)字虛擬世界和真實世界共同培養(yǎng)人才,這正是未來智慧教育的圖景
一、輸變電設(shè)備智能化的內(nèi)涵
(一)對輸變電設(shè)備實現(xiàn)設(shè)備信息的交互與融合智能的電網(wǎng)電力系統(tǒng)是與信息智能網(wǎng)站相融合的新型系統(tǒng),所以在此基礎(chǔ)上,應(yīng)積極建構(gòu)智能電網(wǎng)電力體系與智能信息網(wǎng)站相融合的交互平臺,以實現(xiàn)信息的交互與信息集成,從而能夠在此基礎(chǔ)上為智能的電力電網(wǎng)系統(tǒng)提供更好地技術(shù)保障。
(二)對輸變電設(shè)備實現(xiàn)設(shè)智能操作控制對輸變電設(shè)備實現(xiàn)智能操作控制,能夠有效提高智能操作故障的處理能力,從而能夠在不同的環(huán)境不同的條件下實現(xiàn)智能操作控制,以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的智能型、穩(wěn)定性和安全性,提高技術(shù)性能。
二、輸變電設(shè)備智能化的目標(biāo)
(一)實現(xiàn)輸變電設(shè)備的信息化和智能化智能化的輸變電設(shè)備,應(yīng)將先進(jìn)的智能傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)以及人工智能技術(shù)應(yīng)用與輸變電設(shè)備中。并將這些技術(shù)進(jìn)行升級換代,以實現(xiàn)輸變電設(shè)備的全自動智能化、信息化的目標(biāo)。
(二)提高電網(wǎng)輸變電設(shè)備的安全可靠性輸變電設(shè)備對提高電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要作用。在對電網(wǎng)安全度監(jiān)測中,做出了重要革新。智能變電的監(jiān)測控制系統(tǒng),經(jīng)過合理專業(yè)的設(shè)計,不斷進(jìn)行改進(jìn)和分析,這些操作系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化、信息化、綜合化的特點(diǎn),對有異常的信息進(jìn)行智能化的信息決策。并且進(jìn)行事故故障的快速處理解決,實質(zhì)性的保證了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。
(三)加強(qiáng)輸變電設(shè)備的環(huán)保性提升電網(wǎng)中輸變電設(shè)備的利用率和實用性,能夠有效延長輸變電設(shè)備的使用壽命。并且節(jié)約成本,改善我國的生態(tài)環(huán)境保護(hù)能力,節(jié)省土地資源。
三、智能輸變電設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析
(一)輸變電設(shè)備的故障處理問題輸變電設(shè)備中存在的故障,主要是由于輸電額電導(dǎo)線會被一些外界自然環(huán)境覆蓋,從而導(dǎo)致了絕緣體的污閃故障,并且增加污穢度。但因為這方面問題已經(jīng)存在了許久,一直未能尋找出更好的方法去解決并根治這一問題。
(二)對輸變電設(shè)備的評估狀態(tài)、故障診斷及監(jiān)測控制技術(shù)對輸變電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)的評估與故障診斷,主要是利用智能化的輸變電設(shè)備系統(tǒng),還加之對壽命周期的預(yù)算估測,目前在這些方面來看,我國電網(wǎng)的輸變電設(shè)備上雖然都已具有,但仍舊存在一些信息監(jiān)測不全面、不及時的弊端。
四、結(jié)語
(一)會計信息需求量的增加
1.披露企業(yè)的機(jī)會、風(fēng)險、決策與計劃等信息隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科技的進(jìn)步,有跡象表明,信息使用者除需求傳統(tǒng)的財務(wù)信息外,還需了解新技術(shù)的研究與革新,客戶市場的變化、競爭對手實力的變化;法規(guī)變更引起的風(fēng)險及自然災(zāi)害等信息;還需了解企業(yè)未來計劃、企業(yè)內(nèi)部決策機(jī)構(gòu)與監(jiān)督機(jī)構(gòu)運(yùn)作的信息。管理部門的計劃體現(xiàn)了企業(yè)未來的發(fā)展方向,是企業(yè)未來導(dǎo)向的指示器,同時也預(yù)示著企業(yè)將要面臨的機(jī)會與風(fēng)險。企業(yè)內(nèi)部決策與監(jiān)督機(jī)構(gòu)運(yùn)作的情況可以幫助信息用戶預(yù)測企業(yè)完成任務(wù)的能力。
2.提供經(jīng)營數(shù)據(jù)與業(yè)績評價數(shù)據(jù)
經(jīng)營數(shù)據(jù)用來表示產(chǎn)量或勞務(wù)量、雇員人數(shù)、勞動時間等方面的信息。業(yè)績評價數(shù)揭示的是與企業(yè)主要經(jīng)營過程有關(guān)的項目,如產(chǎn)品或勞務(wù)的質(zhì)量,企業(yè)活動的相關(guān)成、完成主要活動如新產(chǎn)品開發(fā)所需要的時間等。信息用戶在作預(yù)測時,即采用財務(wù)術(shù)語,又采用經(jīng)營術(shù)語,同時作出預(yù)測,并將這兩種預(yù)測結(jié)果進(jìn)行比較后得出正確結(jié)論。
3.其他信息
除上面提出的信息外,信息使用者還需要企業(yè)資產(chǎn)的現(xiàn)時價值、軟性資產(chǎn)的價值、管理部門和股東的信息以及有關(guān)企業(yè)背景等非財務(wù)信息。
(二)會計方法更復(fù)雜,計算量更大
1.計量單位多樣化
一方面隨著企業(yè)經(jīng)營的國際化,需要同時用多種幣種彼露報表信息,從而加大了運(yùn)算量;另一方面,許多非財務(wù)信息與信息用戶的決策有強(qiáng)相關(guān)性,應(yīng)當(dāng)予以反映,而這些信息如經(jīng)營數(shù)據(jù)、業(yè)績評價數(shù)據(jù)、企業(yè)經(jīng)營背景等都無法單純地以貨幣為單位加以計量,因而出現(xiàn)了計量單位的非貨幣化。
2.計量屬性的多元化
歷史成本屬性與現(xiàn)時成本屬性是會計計量屬性的兩個重要部分,它們各有優(yōu)劣,但出于保證財務(wù)信息的一貫性、可靠性的需要,不可能直接使用現(xiàn)時成本的計量屬性代替歷史成本。解決的辦法是采用多種計量屬性分別呈報財務(wù)信息,以滿足不同使用者的需要。
3.會計處理方法多樣化
各企業(yè)為了經(jīng)營管理的需要,可能采用不同的會計處理方法處理會計實務(wù)。但這會使各企業(yè)會計信息可比性降低。解決方法之一是對會計信息采用不同的方法分別計算加以報告,對使用者來說,是有益的。
4.經(jīng)濟(jì)業(yè)務(wù)復(fù)雜化
由于跨國公司的發(fā)展,金融衍生工具的產(chǎn)生等使從未出現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)業(yè)務(wù)猛增。這使得會計信息的反映更為復(fù)雜。如外幣業(yè)務(wù)會計、債務(wù)重組會計、所得稅會計、商品期貨業(yè)務(wù)、企業(yè)兼并、合并會計報表等都使會計程序日趨復(fù)雜,計算量更大。
(三)會計信息傳輸要及時、全面
一些對企業(yè)有影響力的事項加速涌現(xiàn),使季度或年度會計報表顯得有些過時。它們不能及時捕捉和傳遞重要發(fā)展的信息去滿足市場的信息需要。各種新型金融工具的產(chǎn)生能使企業(yè)在一夜之間逆轉(zhuǎn)經(jīng)營方向與風(fēng)險類型,姍姍來遲的信息無法指揮用戶做及時的反映,巴林銀行的倒閉就是這樣一個例子。因而提供的信息應(yīng)當(dāng)及時地流入市場,幫助用戶降低風(fēng)險,及時做出正確的決策。
由于股份公司的發(fā)展,股民可以分散在各個地方,財務(wù)報告應(yīng)當(dāng)在不用花費(fèi)大量費(fèi)用的情況下廣泛地傳遞到每一個信息的使用者手中。會計信息的需求者也要求能不再被動地接受信息,而是主動地選擇信息且能根據(jù)決策需要進(jìn)行信息組合。
(四)修正現(xiàn)有的會計假設(shè)、會計信息質(zhì)量和會計確認(rèn)等理論
未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要影響會計主體假設(shè)、貨幣計量假設(shè)、會計期間假設(shè)。會計主體假設(shè)使財務(wù)會計報表信息局限在會計主體范圍內(nèi),使會計信息只反映主體的能以貨幣計量的經(jīng)濟(jì)活動,而不能反映各種非經(jīng)濟(jì)因素以及會計主體外部有關(guān)環(huán)境的變動。而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠在提供主體財務(wù)會計信息的同時,也提供有關(guān)整個行業(yè)的信息,還能提供整個金融市場的波動情況與經(jīng)濟(jì)發(fā)展變動情況的信息,從而擴(kuò)展會計主體假設(shè)的內(nèi)涵。會計反映的范圍應(yīng)更加廣泛。
貨幣計量假設(shè)排除了若干無法以貨幣單位表達(dá)的數(shù)據(jù)或非數(shù)據(jù)化的資料,使許多有關(guān)企業(yè)機(jī)會與風(fēng)險的信息與非財務(wù)信息都無法表達(dá),但這些信息卻是信息者所需的。會計期間假設(shè)也隨著計算機(jī)處理的適時性受到?jīng)_擊,財務(wù)報表不再需要到一定的時間才能表達(dá),在需要時,應(yīng)隨時向用戶報告企業(yè)的財務(wù)狀況與經(jīng)營信息。但過于頻繁地披露信息,也可能造成股票市場的短期現(xiàn)象。如何合理地進(jìn)行會計期間的劃分,使之提供的會計信息既能幫助用戶做出正確決策,又能保證穩(wěn)定的金融市場情況,也是一個需要解決的課題。
在傳統(tǒng)會計看來,可靠性比相關(guān)性更為重要。對那些不太可靠但相關(guān)的信息通常不予呈報。但正是那些不大確定的信息決定著企業(yè)的機(jī)會與風(fēng)險,對信息用戶更為相關(guān)。計算機(jī)在會計中的應(yīng)用能夠為用戶提供可靠信息的同時,也應(yīng)向用戶報告或有信息。用戶可利用決策有用的模型判斷信息可信度,從而使會計信息可靠性與相關(guān)性并重。在電算化會計系統(tǒng)中,可比性與一貫性已經(jīng)能夠很容易地同時滿足。企業(yè)在按照一貫性原則編制會計報表的同時,還可以根據(jù)需要選用不同的會計方法,來產(chǎn)生不同的會計報表,以便于對編制的各種報表進(jìn)行同行業(yè)的比較,同時又能保持本企業(yè)會計處理方法的一貫性。會計方法的靈活使用不會成為用戶決策的障礙。
由于瞬息萬變的金融市場的沖擊,及時性在會計信息質(zhì)量要求中將占更高地位。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與大眾傳播可以使信息用戶跟上變化的市場節(jié)拍。在銷售商品時,在手工會計中,根據(jù)各種不同商品與買賣方式,銷售可以在生產(chǎn)期間根據(jù)完工程度確認(rèn),可以在產(chǎn)品完工入庫時根據(jù)入庫單確認(rèn);也可以在銷售時根據(jù)發(fā)出商品的出庫單確認(rèn);還可以在收到價款時根據(jù)銀行的收帳通知確認(rèn)。在社會網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中,計算機(jī)應(yīng)根據(jù)電子憑證自動進(jìn)行會計確認(rèn),如何及時準(zhǔn)確地進(jìn)行會計確認(rèn)以及電子憑證的法律效用是運(yùn)用了計算機(jī)和現(xiàn)代通訊設(shè)備后必須解決的問題。這個問題的解決應(yīng)該借助知識決策系統(tǒng)與人工智能技術(shù)完成。
二、現(xiàn)代科技對會計發(fā)展提供的服務(wù)
隨著對會計信息的需求增強(qiáng),會計工作量在迅速擴(kuò)大,僅通過簡單的人力將無法完成巨大的工作量和復(fù)雜的計算過程。計算機(jī)和現(xiàn)代通訊技術(shù)(如多媒體技術(shù)、共享數(shù)據(jù)庫、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和大眾傳媒技術(shù))的廣泛應(yīng)用能幫助我們滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展對會計信息的需求。
三、現(xiàn)有電算化會計系統(tǒng)的特點(diǎn)與不足
計算機(jī)在會計中的運(yùn)用使得會計信息能夠集中存放、重復(fù)利用。時間和周期不再是會計報表的約束條件,不同期間的報表可以隨機(jī)產(chǎn)生,且可以根據(jù)需要,修改所需報告的內(nèi)容,自由定義新報表。輸入的數(shù)據(jù)一經(jīng)確認(rèn),馬上可以產(chǎn)生各科目的綜合信息,提供內(nèi)部管理資料。電算化會計信息系統(tǒng),消除了手工處理狀態(tài)下的諸多技術(shù)環(huán)節(jié),從而降低了對會計人員的技術(shù)要求。計算機(jī)能自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,瞬間完成大量工作。
但現(xiàn)有的電算化會計系統(tǒng)都存在著諸多不足:
(1)主要以模仿替代手工核算為主,只能進(jìn)行事后反映,無法進(jìn)行事前預(yù)測,事中控制。
(2)企業(yè)管理信息系統(tǒng)中,各職能系統(tǒng)互相獨(dú)立。如供應(yīng)、營銷、人事、財會等子系統(tǒng)互相分割,缺乏企業(yè)管理信息系統(tǒng)應(yīng)具備的一致性、整體性。各會計核算子系統(tǒng)只能滿足財會部門的需求,卻不能與相應(yīng)的人事部門、倉儲部門、設(shè)備部門緊密聯(lián)系,沒有形成整個企業(yè)的管理信息系統(tǒng),成為信息孤島。
(3)不能利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以大眾傳播方式傳輸財務(wù)信息,不能根據(jù)用戶的需求報告信息。信息使用者只能被動地接收信息,而無法主動地選擇信息。會計信息系統(tǒng)提供的仍然只是單一的財務(wù)會計報告,不能充分反映行業(yè)情況與市場需求等信息。
四、未來的會計信息系統(tǒng)模式
在構(gòu)建未來的會計信息系統(tǒng)時,首先應(yīng)對各類用戶以及各用戶所需的多樣化、多元化信息進(jìn)行全面細(xì)致的分析研究。其次要隨經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化對系統(tǒng)進(jìn)行適時調(diào)整,最后在提供財會信息的同時,幫助用戶理解、利用信息。包括信息收集系統(tǒng)、信息分析系統(tǒng)、信息報告系統(tǒng)、會計知識決策系統(tǒng)和信息反饋與糾錯系統(tǒng)。信息收集系統(tǒng)主要完成記錄、計量企業(yè)經(jīng)營活動數(shù)據(jù)以及收集相關(guān)的政策和市場環(huán)境等對決策有影響的信息的工作。它用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體技術(shù),分散收集資料、集中管理,收集的會計信息應(yīng)包括已完成的可靠信息和或有的、預(yù)測性的信息,財務(wù)信息和非財務(wù)信息,企業(yè)主體信息和行業(yè)與市場信息。
信息分析系統(tǒng),采用特定的方法,將會計信息轉(zhuǎn)化成對決策更加相關(guān)的信息。主要用以消除會計方法和程序選擇上的障礙,使可選擇的方法與程序盡量地多,以便用戶利用人工智能技術(shù)選取相關(guān)的方法,增強(qiáng)企業(yè)信息之間的可比性。
報告系統(tǒng)按照用戶提出的要求,除提供財務(wù)會計報表外,還可提供各種會計方法下所能提供的財務(wù)會計報告和管理會計報表,決策部門的計劃、控制和管理部門的監(jiān)督情況,以及其他非財務(wù)信息,讓用戶具備主動選取所需信息的可能。