张晓利

西安邮电大学 陕西 西安 710121

一、人工智能在高校理工科教学中的作用

(一)可以大幅提升教学效率。目前理工科专业教育,多是以传统的单向授课模式,不管是教学还是实验学生大多以被动的姿态介入;采用人工智能技术手段后,可以利用计算机、机器视觉、自然语言处理技术来进一步强化学习者的感性认识和理性认识,并且,通过人工智能计算机教学软件或者教学交互手段能够节省教师的作业批改时间等。

(二)可以提升学生的思维思维能力。传统的理工科专业教育,学生只是像海绵一样不断地“吸收”着书本的、间接的知识与经验,学生获得的知识表面上看是增加了,但缺乏对知识的反思,随着年龄的增加,人们对新的理念和知识较难接受,所以提倡理工科教育更多地要借鉴人工智能领域的“深度学习”、“强化学习”的训练特征,即:提倡教学过程更多地是要促使学生学会认知的方式、思考的方式,构建教学过程以自励、他励、提问及反向提问式的讲学场景,让教师和学生就问题发散思考;让教学过程和学习过程更加优化,人工智能技术及及其内部机理能够在提升学生的思维能力方面提供很强的帮助。

二、人工智能对高校理工科教学模式的改革思考

(一)加强人工智能基础理论和技术工具的通识教育,是理工科学生基础技术和工程素养培养的基础一环。在理工科教学过程中,要加大人工智能领域基础技术哲学、基础数学、基础计算智能相关课程的开设,要把“智能”(Intelligence)的前因和后果用一系列生动、丰富的工业场景、产品场景阐述、讲解。

(二)加大理工科学生对人脑机理的探究及模仿性研究与实践,从而推动智能感知与智能思考在工业领域的落地。理工科专业的使命是培养自然科学领域各科学、技术领域的理论和工程人才,而人工智能是基于人类智慧对人脑智能机理的认识来模仿人类意识并试图再造非有机体生命意义下的智能(Intelligence)。

(三)加大人工智能课程体系在理工科专业中应用。目前,工业界、科技学术界不少人认为,人工智能是计算机科学学科的事情,就如同1990年代计算机技术是计算机学科人的事一样,而现在,计算机技术是所有理工专业必须掌握的技能。同样,将来的智能化、智慧化发展程度一定会远超人类现在的预期。因此,确有必要在理工科专业加大人工智能领域基础的教学课程设置、教学手段的布局,尤其是要把机器智能的类人化推理、学习、甚至思考这几个方面的技术机理、技术应用方向、技术实现手段贯穿于理工科各专业的技术培养意识和培养方案中。同时,对于计算机科学学科,除了加强传统的计算机(冯.诺依曼架构和更多衍生架构)、量子计算机技术体系课程教学之外,更多的是要从模仿人类智能、人类意识机理的创新方向来布局一系列有开创格局的课程体系。

下图表示了人工智能领域课程在理工各专业的开设建议,蓝色部分为可泛化到非计算机专业的选修课或者专业必修课。

三、AI技术将推动教育体系发生重大变革

(一)技术变革:从信息化、网络化向智能化社会转变;采用人工智能、物联网、5G、大数据、VR/AR技术,运用人工智能学习环境、教学方式和教育管理转型升级。

(二)个体变化:从“学以致用”到“用以致学”,从“教育工厂”到“学习村落”,因此,个人职业发展需要与要素的变化推动了个体学习模式的变化,从而催生了我们理工科高等教育机构的教育、教学模式的变化。

(三)教育挑战:精准、个性、灵活的教育服务体系,更多的、更灵活的学位课程的出现(比如完全基于远程学习的MOOC学位、GIT及UIUC等高校授予的计算机硕士学位)

四、人工智能推动高校理工科研与学生创业方面的思考

(一)我国目前高校理工专业科研整体实力相较2000年代有大幅提升,但总体实力、对工业界实业的推动力总体上与发达国家有一定差距;许多专利从技术等级上及服务的转化上都有大幅提升的余地;因此,理工科科研不仅要在量上继续保持稳步增长的态势,更要从质量上、从科技基础科研成果的深化应用上要有重大的突破。

(二)要提升理工科学生创业的质量。十三五期间,我们曾经全民创业全民创新,但回过头来看,我们的创业很多是极低层次的一种就业,同时那种创业对资源的消耗、对环境的污染在一定层面上是有目共睹的。人工智能技术的核心理念是智慧感知、优化路径、绿色低碳,在于能以最小的代价获取最高的成长性,因此,理工科专业教育要充分发挥当前人工智能领域的研究模式、思维模式,充分采用最合适的技术路径来沉淀产品,要让创业更贴合工业化、信息化、生活场景化,更适合绿色发展理念,使创业着眼于长远的经济发展和技术绿色融合应用。