金吴亦美

（泰州学院，江苏 泰州 225300）

引言

智能技术成为当前社会发展的重大机遇，全球都在大力促进智能技术的发展与应用，这对其在教育领域的应用也提出了要求，“智能教育”的议题备受关注。2016 年5 月23 日，国家发改委联合科技部、工信部等共同制定了《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》[1]。2016 年10 月，美国白宫科技政策办公室发表了《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研发战略规划》两份重要报告[2]。2017 年5 月13 日，“人工智能与未来教育”高峰论坛在华东师范大学展开，中国科学院院士褚君浩在论坛上就“智能时代：智慧的教育是什么？”[3]作出报告。2017 年7 月8日，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》[4]。2019 年，我国科技部首次提出人工智能治理原则，发布了《新一代人工智能治理原则——发展负责任的人工智能》政策[5]。《构筑“人工智能+教育”的生态系统》从应用形态、技术架构、业态趋向等要素构建了“人工智能+教育”的生态系统，并阐述了“人工智能+教育”的人才培养体系[6]。如今“人工智能”和“教育教学”结合已经产生了一个新的领域：教育人工智能（Educational Artificial Intelligence，简称EAI），通过计算机技术模仿人类智能做出：知识存储、知识输出、问题解答、识别推理等教学行为。典型的案例是智能导师系统(Intelligent Tutoring System，ITS)，由早期的计算机辅助教学发展而来，它模拟人类教师实现一对一的智能化教学[7]。计算机的角色是教师、计算机储备的知识是教学内容、使用者就是学生。智能教育的应用加上智能家居市场的迅速发展，促使家具设计的知识框架必须与时俱进，并且融入智能教育教学模式，该研究是市场发展的必然趋势。

1 传统《家具设计》课程教学模式的局限

当前在家具设计课程的教学设计上普遍是理论结合实践的模式，理论部分的教学内容包括家具的造型、结构、色彩、材料、功能以及家具人体工程学等，实践部分的教学内容主要以制作家具模型为主，包括数字三维模型以及实物模型。理论课授课形式以老师教为主，多采用传统理论课课堂授课模式。实践课则以学生为主，老师起到引导指导的辅助作用。针对现在的家具设计课程教学模式出现的常规问题做了以下思考：

1.1 常规家具设计课堂管理模式现存问题

目前常规的家具设计课堂教学及管理上存在许多繁复、机械且不利于提高课堂效率的问题，例如：学生上课点名签到、学生手机上交、批改客观题作业、常规问题的辅导等，用传统的处理方式既浪费时间又无法做到实时管控。可以从人工智能技术中探索解决这类问题的办法；

1.2 传统实验方法对数据测量的局限性

家具设计的核心理论知识是人体工程学，常规的人体测量需要有测量对象、测量空间以及多次实验，因此这项工作受到时间与空间的限制，虚拟现实技术便可以通过虚拟实验随时随地完成测量以及数据分析；

1.3 传统设计调研方法对大数据处理的局限性

家具设计的市场调研以及用户需求分析在传统的做法里需要采集大量的数据，访问相关部门或专家等，这些内容若放在课程中带来的最大困难是时间不够。而这又是家具设计非常关键的环节，省略或缩减都会对后期的设计方案形成产生绝对影响。可以通过网络技术和大数据分析技术解决这一难题；

1.4 常规家具设计课程教学模式僵化的局限性

常规的家具设计课程是理论结合实践，教师讲授家具设计的相关理论知识：家具的风格、造型、材料、工艺等，然后学生通过三维建模软件做家具设计实践练习。这一课程设计适用于几乎所有设计类技能课，缺乏新意，也不具家具设计课程的独特性。智能时代应当寻找更具创新的方案，完善教学内容、提高学生的学习兴趣；

1.5 传统家具设计知识框架匹配广义化家具产品的局限性

家具的定义原本是家用器具，而今由于社会文明发展，家具已不再只是家中使用的，而且家用器具也不完全指家具，还有家电。现在物联网技术的发展使得家具与家电之间的界限逐渐模糊，出现了“家居产品”这一新的名词。如今智能家居更是发展迅速，因此家具设计的知识框架需要与时俱进，加入与智能科技相关的知识模块。

2 基于智能教学的《家具设计》课程教学改革的意义

用人工智能推进教育发展，就是在开发人类潜能，这有利于人才强国、科技强国，可以进一步促进科学进步、社会发展。人工智能技术与家具设计教学的结合对于家具课程的发展具有相互促进的积极作用：

第一，智能教学模式应用于家具设计课程的研究是新时代科技发展的产物，是科技强国政策推动下的发展趋势，有利于推进国家教育改革与科学技术的发展；

第二，智能教学模式应用于家具设计课程的研究有充分的技术条件支撑，具有较强的可操作性，真理需要实践来验证，注重实践性对于理论的进一步发展是必要的；

第三，人工智能在教育教学方面的研究是科技带动教育的创新，家具设计课程本身兼具科学性与艺术性，且家具设计的教学过程中实践比重较多，这些特殊教学属性，人工智能技术可以在其中发挥巨大的作用。

3 智能教学模式在《家具设计》课程的应用思路

未来将是超智能时代，人工智能为人类的生产生活提供了安全保障、极大程度提高了生产劳动的效率、可以大大节约生产劳动的成本、可以完成人类所不能完成的工作、可以提高人类的生活品质。在人类生活的各个领域必然会受到人工智能的影响，教育也不例外。我们要做的用人类的智慧去抓住人工智能对教育教学的有利优势、利用人工智能提升教育质量、促进人类智慧的进一步攀登。另外从家具设计的发展来看，中国智能家居从1999 年发展至今已经进入智能+爆发期，目前正向AIoT 赋能期转换，有人预测2023 年后会迎来全面爆发期，因此《家具设计》必然面临课程内容的变革。家具设计教学应当结合“人工智能”与“教育教学”，针对家具设计课程特性，从课前准备到课堂学习、课后复习以及课程考核的整个过程提出更为系统的解决方案，以下为家具设计教学智能化改革的模型（如图1）。

图1 家具设计教学智能化模型Fig.1 Intelligent model of furniture design teaching

3.1 针对性的课前准备

课程准备阶段，人工智能可使用大数据分析根据学生学习阶段需求自动筛选出适合的家具设计相关学习资料以及学习家具设计前期需要掌握的设计工具等。

3.2 智能授课与虚拟实验

课堂教学阶段是家具设计教学中最为重要的阶段，这一阶段主要有课程管理和课程教学两大任务。课堂管理可通过语音识别、指纹识别、人脸识别等智能识别技术完成智能课堂签到，课堂教学可结合传统教学与智能教学，通过语音、视频、互动完成智能教学，通过虚拟现实技术完成家具设计人体测量、结构设计、模型制作等实验。现阶段研究团队于2020 年2 月开发出《人体测量及家具设计》虚拟仿真实验，已应用于《家具设计》课程教学实践。

3.3 课后复习采用人机结合形式

课后复习阶段灵活性较高，学生需完成课后作业，以及提出疑问。作业与学生对问题均存在客观题与主观题两种类型，客观题可以通过人工智能完成智能批阅与答题，主观题评阅与解答需要教师的参与。

3.4 课程考核结合智能测评系统

考核阶段与课后复习阶段使用的是相同的智能测评技术，但考核阶段还需加强考核诚实考试监管。可通过智能测评系统完成客观题的考试与批阅，通过智能监管系统对考生实时监控。

3.5 课程内容编入智能家居设计内容

家具设计除了教学与管理的过程可以通过人工智能的方式协助教师对学生的学习、监管以及考核方面提供高效的辅助，教师通过人工智能也可以不断丰富以及更新自己的知识储备，让教学内容也能够与时俱进。在传统的概念里，家具就是在家中使用的器具，随着技术的发展，家具的种类增加、材料与形制日新月异，如今家具与家电的界限由于人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）技术以及物联网（Internet of Things，简称IoT）技术的发展已经无法具体界定，因此学术界更多学者将“家具设计”调整为“家居设计”。这就要求更新家具设计课程的教学内容，智能家居的设计以及家具设计的未来趋势应当体现在家具设计教学大纲与授课计划当中。

4 结论

人工智能在教学模式上的应用可以提高课堂管理以及学生自主学习的效率，同时还能不断更新知识库让老师和学生都能得到学习成长，更有利的是可以在为空间实践受限或是危险系数太高的实验操作提供帮助。因此文章试将智能教学模式应用于家具设计教学，通过分析家具设计教学模式的现状提出了可以通过智能教学加以改善的问题，并针对家具设计教学特点提出了家具设计教学智能化模型。该应用将涵盖课前准备到课堂学习、课后复习以及课程考核的整个过程，是一个以学生为主导、以教师为指导、辅以人工智能教学的有机结合教学模式。