時間:2023-08-23 16:58:41
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人工智能在教育方面的應用,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:人工智能;高職;技能培訓
一、人工智能概述
人工智能(Anificail Intelligence)是指利用計算機軟件技術與自動化處理的技術,讓計算機能夠模擬與擴展某些人類特定智能的學科,最近幾年來發展非常迅猛,在智能接口,數據挖掘,主體系統等方面取得了豐碩的成果。智能接口技術是研究如何實現人類與機器的便利溝通,現在已經實現了文字,語音,自然語言理解等方面實用化的功能。數據挖掘則是如何從大量不完備的數據中自動生成可應用的知識的技術,在大數據時代里將會有非常廣泛的應用;主體系統則是指的讓計算機具備愿望,能力,選擇等心智狀態的實體,實現計算機的自主性。從當前的應用發展趨勢來看,在未來的5~10年內,人工智能將會應用在教育,醫療,管理,生產等絕大多數的社會領域中,將推動社會的全面發展與進步。在本文中,作者將以高職技能教育為切面,分析人工智能在該領域內應用的前景,并提出建立一套基于人工智能的高等職業技術輔助教學系統的思路,方便進行人工智能應用的相關人士研究與借鑒。
二、人工智能在高職教育教學領域的典型應用及其不足
將人工智能應用到教育方面是很久以來的教育現代化的熱點,從最近幾年來的人工智能在教育方面的應用來看,主要有三種應用的層面:一是智能計算機輔助教學(ICAI),它是將人工智能的技術引入至CAI系統中來,實現更加智能化的教學支持,減輕教師的工作量。二是智能,即讓某些特定的課程與教學的內容,由人工智能來取代教師進行授課,即時答疑,提高教學的效率;三是智能數據庫,對于課程相關的網絡教學資源數據庫,應用人工智能的方法進行數據分析,提高數據庫的訪問速度與交互功能,便于快速搜索與整理數據。但是對于高等職業技能教學來說,上述的三大應用領域還有些不夠契合,主要體現在如下的方面:
(1)對于學習者的活動流程的監控與記錄能力不夠。傳統的CAI系統,側重于對理論思維知識的輔助教學,而對于學習者的身體活動的記錄能力不佳,這樣無法即時準確地保存技能學習過程中與身體活動相關的數據。眾所周知,技能的教學是與學習者身體的活動相關聯的,行動數據的獲取量不足就會導致無法對學習者的技能及其效果進行評估與糾偏。
(2)與使用者的交互功能不佳。傳統的人工智能交互是文本與圖像,雖然簡單直觀但形式單一,還無法通過生動的語音和動作與使用者進行交互。這樣在教學輔助方面的效果不盡如人意。
(3)智能水平有待于提升。現代的人工智能輔助系統,雖然已經能夠實現教學數據的排序、統計、匯總等簡單的操作,但是離真正智能化的工作還有一定的差距。系統無法根據學生操作的具體情況做出個性化的情況統計分析,提出個性化的建議。在即時交互方面也還有很大的提升空間。
三、高職技能輔助教學系統的設計思路
針對上述教學人工智能應用的不足,結合高等職業技術學校的教學情況,特地提出一套人工智能輔助系統的設計思路:
(1)使用高級的智能接口技術實現行動數據的采集。
智能接口是為建立和諧的人機交互環境,使得人與機器之間的交流像人與人之間的交流一樣自然和方便。學習者在進行練習的過程中,無法像傳統的人機交互方式一樣將數據錄入至計算機中,而是需要智能系統通過攝像頭,運動傳感器等等高級的智能接口技術來感知學習者的活動,對活動進行分析與統計,并轉化為大數據存放至海量數據庫中。至于具體采用哪種智能接口技術,需要根據具體的學習內容而定。
(2)應用專家系統對于學習者在技能操作中產生的大數據進行分析。專家系統是目前人工智能領域最有實效的一個領域,它是利用人工智能的技術讓計算機能夠實現特定領域內的大量知識與經驗的系統。利用它來對技能學習過程中產生的大數據進行分析和挖掘,從中提煉出具有個性化的知識體系,發現學生與老師都沒有發覺到的某些特殊的學習狀態,能夠為進一步的學習反饋做好充分的準備。這樣可以使得學習的針對性更強,效率更高。
(3)使用智能檢索與生成技術對于分析結果進行輸出與展示。通過使用人工智能的檢索系統,可以快速地對分析的結果進行展示,可以利用網絡的環境,用生動形象的方式將結果展現在學習者或教師面前,方便掌握學習的過程。
四、輔助教學系統的應用展望
通過應用了上述的基于人工智能的輔助教學系統,將對于高職院校的教學產生非常強大與積極的影響。首先,該系統可以將教師從重復機械的日常教學環境中解放出來,不再通過傳統的測驗,考試,交流等方式獲知學生的學習狀態,由系統監控學習者在技能培訓過程中的一舉一動,自動進行學習效果的定性與定量的分析,積極地反饋給教師,從而使得教學更具備了明確的方向。其次,該系統也會增加技能教學的趣味性,將培訓的活動轉化為類似于電子競技的效果,學生在學習的過程中隨時可以觀察到自己的學習狀態,以及與其他同學的差異,更能夠培養自學的能力。第三,該系統可以與現有的高職院校校園網實現無縫的對接,將全院校的數據進行統一的智能加工與挖掘,可以更加方便高職院校的管理工作,也可以方便地擴展成為完備的高校智能管理系統。
參考文獻:
[1]邱月,人工智能技術在計算機輔助教學中的應用[J].福建電腦,2007(08).
自1956年人工智能概念在達特茅斯會議提出以來, 人工智能的發展超出了人們的想象:1997年, IBM超級電腦深藍擊敗國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫;2016年, 由Google旗下的深度學習公司Deep Mind開發的人工智能圍棋程序Alpha Go戰勝了世界圍棋冠軍李世石, 這件事轟動了全世界[1]。隨后有關人工智能的熱點應用不斷推出, 比如無人駕駛、智能醫生、語音與人臉識別等, 讓我們認識到人工智能的應用已與生活息息相關。在教育領域, 人工智能應用也取得了重大突破, 比如2017年高考期間, 機器人艾達挑戰高考數學, 10分鐘就答完, 獲得134分, 激發了教育領域對人工智能的巨大熱情, 同時也引發了人們對教育的憂慮與反思[2]。2017年7月國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》, 提出人工智能產業競爭力在2030年要達到國際領先水平。目前世界主要發達國家先后從國家層面人工智能政策規劃, 將人工智能作為國家經濟發展、社會變革和國際競爭的新動力[1]。
1 人工智能定義和發展階段
人工智能的英文是Artificial Intelligence, 簡稱AI, 人工智能的內容不斷豐富和發展, 至今還沒有統一的定義。比較權威的說法認為[3]:人工智能是關于人造物的智能行為, 主要包括知覺、推理、學習、交流和在復雜環境中的行為。人工智能的長期目標是發明出可以像人類一樣或能更好地完成以上行為的機器, 短期目標是理解這種智能行為是否存在于機器、人類或其他動物中, 所以它包含了科學和工程雙重目標。根據其功能強弱, 人工智能分為三類, 即弱人工智能、強人工智能還有超級人工智能。人工智能的發展大體上經歷了三個階段, 第一階段是20世紀50~60年代, 提出人工智能的概念。主要以命題邏輯、謂詞邏輯等知識表達和啟發式搜索算法為代表;第二階段是20世紀70~80年代, 提出了專家系統, 同時基于人工神經網絡的算法研究發展迅猛, 伴隨著半導體技術計算硬件能力的逐步提高, 人工智能逐漸開始突破;第三階段是自20世紀末以來, 尤其是2006年開始進入了大數據和自主學習的認知智能時代。隨著移動互聯網的快速發展, 人工智能的應用場景也開始增多, 特別是深度學習算法在語音和視覺識別上實現了巨大的突破[4,5]。人工智能的技術體系主要分為四個方面, 即機器學習、自然語言處理、圖像識別以及人機交互等。當今擊敗世界圍棋冠軍李世石的Alpha GO主要應用了機器學習中的深度學習算法。
2 人工智能應用狀況與反思
2017年, 阿里的無人超市落地杭州, 進店、挑選商品、付款支付一氣呵成, 消費者幾乎在完全自主的狀態下完成購物。與此類似, 昆山富士康公司裁員6萬名工人, 全用機器人代替。京東、淘寶引入的智能機器人替代了原來的倉庫管理、人工客服等崗位。因此有學者悲觀地斷言:在人工智能時代, 因為很多職業崗位或技能將被智能機器人所代替, 職業院校畢業生很有可能面臨畢業就失業的窘境。筆者認為, 我們不應該重蹈歷史上英國制定的限制汽車推廣使用的《紅旗法案》的悲劇。正是這個在今天看來毫無道理的, 但卻持續了三十年的法案讓德國和美國的汽車工業完全趕上來, 最終遠超英國。人工智能應用必將淘汰或替代很多現有就業崗位, 但同時又會創造新的就業崗位, 這是一個伴隨著產業智能升級的、長期的艱難過程, 對于職業教育來說, 這既是一個嚴峻的挑戰, 也是一個難得的機遇。
3 人工智能時代職業教育的發展策略
為了更積極地適應人工智能時代, 除了國家層面的統籌規劃、科學指導和政策、經費支持之外, 建議還要做好以下幾個方面的發展規劃。
3.1 解放思想, 更新理念與制度
中國工程院院士潘云鶴提出, 人工智能走向2.0階段的真正原因是世界正從原來由人類社會與物理空間構成的二元空間, 向著由物理空間、人類社會與信息空間構成的新三元空間演變[6]。因此, 職業教育在教學和管理過程中應該加入人工智能等相關理念和技術, 同時其辦學定位、人才培養方案、專業建設、課程內容、考核評價標準等方面都需要做出相應的改進。比如當前大多數職業院校非計算機類專業的課程安排中, 信息技術類課程課時偏少, 數據處理、編程類或人工智能課程幾乎沒有, 這樣的安排不利于提升學生的信息素養, 必須做出相應的調整, 同時適當減少將來可被人工智能應用替代的技能課程的課時, 比如電算會計、環境監測等。
3.2 善用人工智能, 提升教學與管理
在人工智能背景下, 教師們現有的重復性工作和大量數據積淀的教學任務, 比如批改作業或閱卷或課堂考勤都可能被人工智能取代, 因此, 教師能騰出更多的時間, 更充分地關注學生的個性差異, 從而為學習者提供更精確的個性化學習服務, 教師也能夠及時調整教學方法和手段, 優化教學評價方式, 補充教學資源, 減少備課重復性工作, 提升教學效率, 真正地做得因材施教, 同時學生們的學習方法和方式將不同程度地得到重構, 基于大數據的智能在線學習平臺大量出現, 不同的學校、學科及專業課程不再封閉, 學習時時處處都可以進行, 碎片化與個性化學習將日益普遍。教師能完整地跟蹤學生的整個學習過程, 比如學生上課是否睡覺、是否玩手機、是否在教室里與其他同學合作學習等, 都能夠根據監測數據進行智能解析, 有利于更有效、更全面地對學生進行過程性評價。大部分課程考試將全部自動化, 考生資格審查利用人臉識別、監考與閱卷都由智能機器來完成。上述人工智能給教學帶來的這些變化既需要網絡硬件設施和相關軟件系統來支撐, 更需要職業教育的教師們繼續提升信息技能、深化和加強信息素養。
3.3 深化產教融合、優化實訓筑牢就業
在人工智能時代, 職業院校應與相關行業統籌發展, 深化產教融合, 拓寬企業參與的途徑, 深化引企入教改革, 支持引導企業深度參與職業院校的教育教學改革, 多種方式參與學校專業規劃、教材開發、教學設計、課程設置、實習實訓, 促進企業需求融入人才培養環節;鼓勵以引企駐校、引校進企、校企一體等方式吸引優勢企業與學校共建共享生產性實訓基地;全面推行現代學徒制和企業新型學徒制, 推動學校就業與企業招工無縫銜接。比如職業教育將出現新師徒制, 行業領域的行家里手將通過互聯網以VR或者AR技術言傳身教的方式, 帶領規模龐大的徒弟用碎片時間進行學習與實踐。
3.4 完善終身學習的職業教育體系
隨著人工智能應用的深入推廣, 職業院校培養的技能型人才所掌握的技能如果不及時進行充電升級, 中低端的重復性強的工作將面臨被智能機器人不同程度進行替代的危險。所以對于不少技能崗位, 守著一門技術吃一輩子老本的時代將一去不復返。因此, 職業教育要繼續完善終身教育體系, 為職業教育學生的充電升級鋪就一條縱深的通道。
3.5 人文教育為道, 智能教育為用
在人工智能的幫助下, 簡單重復性的工作將被機器替代, 人們將從重復繁瑣的事務中解脫出來, 轉去從事更具有創造性、創新性或者更具有情感類的工作, 這些工作需要人與人之間的合作與溝通, 因此, 職業教育更需要注重學生思想道德水平、人文綜合素質的培養, 這是做人之道, 在此基礎之上激發學生們的學習主動性和創造力, 促進跨界思維的形成, 更好地掌握人工智能時代的相關職業崗位知識和相應的智能技能。著名理論物理學家霍金曾說:完全人工智能的研發可能意味著人類的末日。Tesla汽車和Space X公司創始人馬斯克說:我們必須非常小心人工智能。如果必須預測我們面臨的最大現實威脅, 恐怕就是人工智能了[7]。一群沒有良好道德水平的, 但掌握了智能技術或設備的人們是危險的, 所以職業教育應該從學生入學起就開始, 不斷提升學生的思想道德水平, 熱愛社會、熱愛生活、樂于助人、與人為善。只有這樣, 人工智能應用才能更好地服務人們、造福社會。
4 結論
人工智能正在快速又深刻地改變我們的教學、生活和工作方式, 也對職業教育提出了嚴峻的挑戰, 同時也是一個巨大的機遇。職業教育在面對人工智能時代的變革時, 須要從國家政策、理念與制度、教學管理、產教融合、終身學習等方面做好應對, 切實地把握人文教育之道對智能教育之用的統領原則, 培養能很好地掌控人工智能技術和應用的人才。
參考文獻
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[5]賀倩.人工智能技術在移動互聯網發展中的應用[J].電信網技術, 2017 (2) :1-4.
關鍵詞:人工智能;高中生;職業規劃;建議
一、引言
人工智能的不斷發展與拓展促進了我國各個領域的發展,同時對各個行業產生巨大沖擊,很多需要人工機械作業的領域將會使用機器人,造成大量人員的失業。面對如此現狀,今后我們高中生如何做好職業生涯規劃成為當務之急,只有深刻把握社會發展趨勢,加強學習方向與時代潮流的匹配性,才能迎接挑戰、抓住機遇、趨利避害,做好職業選擇和規劃,更好地適應今后的社會發展。
二、人工智能的發展現狀和趨勢
(一)人工智能的發展現狀
“人工智能”一詞最初是在1956年Dartmouth學會上提出的。它是計算機科學、控制論、信息論、神經生理學、心理學等多種學科互相滲透而發展起來的一門綜合性學科。從計算機應用系統的角度出發,人工智能是研究如何制造智能機器或智能系統,來模擬人類智能活動的能力,以延伸人們智能的科學。目前,人工智能技術在美國、歐洲和日本呈現飛速發展趨勢。隨著人工智能技術的快速發展,人工智能已經在各個行業得到廣泛應用,其中比較典型應用主要包括符號計算、模式識別、機器翻譯、機器學習、問題求解、邏輯推理和定理證明、自然語言處理、智能信息檢索技術以及專家系統等,這些在計算機領域、化學領域、醫學領域以及礦物勘測領域等得到廣泛應用,并取得較好效果。
(二)人工智能的發展趨勢
技術的發展總是超乎人們的想象,要準確地預測人工智能的未來是不可能的。但是,從目前的一些前瞻性研究可以看出未來人工智能可能會綜合模糊處理、并行化、神經網絡和機器情感等進行全方位發展。隨著全球化趨勢的不斷增強,今后人工智能會向著全球國際標準的方向發展。人工智能技術不斷地在就業領域應用及發展,因此高中階段就對自己的職業生涯有著規劃是未來發展的必然趨勢,并且美國、加拿大等先進國家早早的就把高中生職業規劃教育課程安排在了高中階段,相比之下安排職業規劃教育課程的高中畢業生,甚至大學畢業生對自己的規劃都有著明確的方向,我國目前某些地區高中階段已經安排了職業規劃類型的課程,相信不久高中生職業規劃的課程也會出現在更多地區的校園。
(三)人工智能發展對就業的影響
隨著機器眼下正在取代的首當其沖的是那些簡單機械操作的勞動者,比如說我國工廠里的初級工人正在面臨自動化的威脅。還有美國福特公司,不僅大量裁減藍領工人,而且還要把工廠搬到別的州或國家去,那里稅收更低、政策環境更寬松、工會更友善的,在這些地方使用機器人不僅可以提高作業效率和質量,而且能夠極大的降低各種成本,能夠為企業創造更多的效益。
隨著人工智能的快速發展,人工智能對各個領域的就業產生了重大影響,我國也在往這個方向發展,對于IT行業,今后會大量使用機器人進行工作,制造業也在逐漸增加使用機器人。技術的進步,使得個人的生產效率得到了巨大的提升。雖然就短期而言,機器是不會一下子取代大多數人,但我們必須未雨綢繆、防患于未然。有一些機械的、長時間集中精神的、固定套路的工作,比如流水線工、司機、配藥師等,機器比人還擅長,這些領域將會淘汰大量的工人,導致很多人員失業。而很多工作需要人搭配機器做才最高效,這些工作是主流的新工作,但是需要注意的是,在人和機器協作的過程中,機器一定會不斷智能優化的,在單一專業的工作內容中,機器逐漸又會替代人,因此也會造成人員失業。對于人際溝通事務,由于需要人與人之間的交流,還是人比較擅長。審美是模糊的、社會性的,這個還是人比較擅長。
對于我們高中生而言,勤動腦,勤動手,不斷創新,是未來立足之本。因此不僅要埋頭學習知識,還要培養創新能力和實踐能力,以應對迎接人工智能的挑戰。
(四)高中生應該怎樣規劃職業生涯
面對人工智能的快速發展,今后我們高中生應當趨利避害,努力做好職業生涯規劃,實現自我價值的增值,具體來說應當從以下幾個方面入手:
1.增強職業規劃的意識
高中生要根據自身的主觀因素以及外界的環境因素,分析、歸納、選擇自己的職業發展方向,并且制定相應的學習、培養計劃,采取必要行動去實現目標。這種確定人生方向的規劃問題應該在高中階段每一個學生都應該對自己有著清醒的認識,并且得到自身的重視,對選考科目的選擇及大學志愿的填報就不會盲目、無頭緒,在高中階段有了明確的目標會使自己的學習方向更加準確,學習積極性更加強勁,同時在就業選擇上也可以盡量地少走彎路。
2.選擇高水平的職業指導教師
高中生實現從學校到社會或者更高層學校的過程中職業規劃具有重要的導向作用,因此在高中階段一個好的職業規劃指導教師對學生的影響有著重要的意義。首先我們選擇的職業規劃指導教師必須具備一定的任職條件,目前國家也一再的強調任職職業資格的嚴格性;其次就是指導教師要善于啟發式指導學生,增強學生的獨立思考能力,在教師的幫助下充分認識自己的天賦、特長、興趣、能力、心理等方,發現和挖掘自己多方面的潛能,學會正確利用各方面條件充分發展。同時,要注意避免指導教師的思想左右了我們的思想,只有準確的認識自己,才能促使我們帶著自己的職業規劃繼續努力進步。
3.自己的高中生涯規劃
高中的三年,對一個高中生的人生有著重要的意義,因此高中階段可以進行分階段的自我管理培養。高一階段:剛進入學校,通過學習了解學科特點,利用學校、教師、網絡、社會了解就業動向,自我優勢結合人才需求,明確選考科目,初步制定職業發展意向。高二階段:正確處理選考科目學習與學考科目學習的關系,既突出專業知識又兼顧知識廣度。高三階段:更要處理好語文數學英語必考科目學習與選修科目深化拓展的關系,既要提高高考成績又要深化拓展專業素養;既要強化高考復習又要重視面試培訓,為參加高校自主招生考試或“三位一體”考試做好充分準備。因為近年來重點大學通過高考統一招生錄取的名額正在減少,而自主招生或“三位一體”的名額大量增加,有志于就讀名牌大學的學生要注意這方面的情況。同時高中生要根據自己的理想多去了解高校情況,多去了專業設置的情況,為報考適合自己的學校及專業做好信息準備。
4.積極參加選修課程,為今后的職業生涯做好基礎
按照教育部有關規定,高中學校要開設選修課程。我們可以根據自己的興趣愛好,選取自己喜歡的課程進行學習,這不僅可以及早的發現我們的喜好和特長,為我們的職業生涯做規劃有著重要的參考意義,同時對我們的基礎知識的培養也很重要,拓寬了我們的見識寬度,為今后的職業生涯奠定堅實的基礎。
參考文獻:
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【關鍵字】人工智能;課程改革;高中;信息技術;課程實施
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097 (2008) 10―0043―04
教育部在2003年頒布的高中信息技術新課程標準中,首次把“人工智能初步”設置為選修模塊,與多媒體、網絡、程序設計、數據庫技術等一起列入信息技術課程體系[1]。此舉曾被視作信息技術課程改革的亮點之一。然而,在如今高中信息技術新課改已經全面鋪開之際,人工智能選修課程的推進仍然舉步維艱,面臨諸多困難和問題。
一 高中人工智能課程的現狀分析
自2004年我國部分省級實驗區開始推進高中新課程改革以來,信息技術課程改革已經開展了四年之久。從目前的總體情況來看,信息技術課程的基礎模塊與多媒體技術、網絡技術、算法與程序設計三個選修模塊的實施情況較好,而數據庫技術與人工智能初步兩個選修模塊的推進情況相對不佳。特別是人工智能課程,至今在全國范圍內正式開設該課程的學校寥寥可數,少數高中展開了一定的探索和實驗,而大多數學校仍持有觀望態度。以下分別從實施取向和實施層次的角度分析該課程的現狀:
(1) 課程實施的取向
由于我國長期以來實行的是全國統一的課程與教材,按照統一規定執行教學計劃,對學校和學生的評價也是按照統一標準與方式實施的,因此我國以往的課程實施基本上都采用了忠實觀的取向[2]。本次新課改中信息技術課程的實施過程難免受到這種取向的影響。然而,新課程標準中對信息技術技術各個模塊的具體實施并沒有明確而詳細的規定,從而使教師對包括人工智能模塊在內的課程實施缺乏長期慣于依賴的參照和依據,增加了課程實施的難度,造成部分模塊的課程難以開設的情況。
(2) 課程實施的層次
課程實施包括五個層面的變化,即教材的改變、組織方式的改變、角色和行為的改變、知識與理解的改變、價值的內化[3]。目前高中人工智能課程在教材改變的層面已經做出了一定的努力。在課程標準的指導下,現已出版的五套教材在體例、版面、學習活動、評價等方面進行了多樣化的設計,基本上貫徹了新課標所倡導的課程目標和理念。在組織方式的層次,少數已經開設人工智能課程的學校結合學生的興趣與學校的實際情況,有針對性地開展了課程的組織。然而,仍然有一些地區或學校不愿或不習慣打破原有的課程組織方式,而是采用硬性規定的方式,人為指定兩三門課程,將選修變為必修,限制學生的自由選擇,依然維持原有的固定班級授課的形式。教材的改變僅僅是課程實施的開始,在組織方式、角色或行為、知識與理解、價值等層次,大部分學校還未發生變化或變化還很小。
(3) 課程實施的典型個案
目前國內開展人工智能課程教學或實驗的典型學校如表1所示。總體來看,這兩所學校都地處東南沿海地區,且學校本身比較積極參與高中新課改的實踐探索,屬于“敢于吃螃蟹”的類型。考慮到課程本身的要求較高,兩所學校都選取了基礎較好的學生開展教學。到目前為止,兩所學校均已開展了三期的教學或實驗探索,任課教師及時總結教學心得體會,并在相關教學刊物或課程研修活動中與廣大一線教師分享教學經驗。
二 高中人工智能課程的影響因素
根據Snyder的研究,可以把課程實施的影響因素歸納為四個方面:課程改革自身的性質、校區的整體情況、學校的水平以及外部環境[4]。結合高中人工智能課程的現狀,本文分別從以上四個方面來探討影響該課程的主要因素。
(1) 課改自身的性質
課程改革本身的性質是影響課程實施的第一要素。它包括課程改革的必要性及其相關性、改革方案的清晰程度、改革內容的復雜性以及改革方案的質量與實用性。結合信息技術新課程改革的相關調查研究,廣大信息技術教師和教研人員對課改的必要性應該認識得比較到位,然而他們對信息技術課程中是否有必要單獨開設人工智能模塊存有疑惑。其次,不少教師對課程改革方案(課程標準)的認識并不是非常清晰。他們認為新課程標準中的教學理念、實施建議等內容相對抽象,不易把握和理解,缺乏具體的針對性,可操作性不強。再次,人工智能課程的實用性相比其他模塊并不明顯,課程內容也相對難度較高。這些因素造成課程設置的必要性不強、實施難度大、實用性不高,直接影響人工智能課程在學校的順利設置。
(2) 校區的整體情況
校區的整體情況主要包括地區的適應性、地方管理部門的支持、教學隊伍的培養、教學研討和交流等等。各地區對課程改革的需要程度會直接影響人們實施課程的積極性和主動性。我國東西部地區的學校對課程改革的需求程度不同,從而造成了課程實施的地區差別。從目前開設人工智能課程或教學實驗的學校來看,均分布于東南沿海較為發達的地區。這些學校的共同特點是基礎條件較好,對課程改革的積極性高,敢于進行教學嘗試和革新。此外,地方管理部分的支持對課程實施也有很大影響,如廣東省為了推動信息技術課程改革,專門出臺了關于課程標準的教學指導意見[5]。其中強調“要特別注意人工智能初步”,并針對人工智能課程提供了較為具體的教學建議,從而促使該省出現了全國最早正式開設人工智能課程的學校。師資隊伍也是影響課程的因素之一。目前大多數高中缺乏熟悉人工智能課程內容和教學方法的專業教師,使得學校無法開設該課程。因此,有關人工智能課程的研討和學習交流顯得尤為重要,然而目前這些方面的活動總體上相對缺乏。
(3) 學校的水平
學校水平對課程實施的影響因素包括校長的作用、教師的個人特征和教師集體的行為取向。學校是課程改革的基本單位,校長和教師是學校課程改革的動因。校長對課改理念的理解,以及對課改的支持、參與程度都會影響課程的順利實施。校長通常會根據上級主管部門的意見,結合本校的實際情況,權衡課程改革可能對學校形成的各種影響。在高考的影響下,信息技術課程在高中各科中長期存在地位“低人一等”的現象,甚至出現課時常被“侵占”的現象。如果校長對信息技術課程本身不重視,那么要求學校開設人工智能選修課無疑是一種奢望。此外,一所學校教師個人和集體的改革意識的強弱也會影響課程的實施。從人工智能課程的現狀來看,恰好印證了這一點:改革意識強的教師個人或教研組即使沒有上級的硬性指令,也能積極展開各選修模塊的教學嘗試和探索,并自覺地從教學者成長為研究者,而思想保守的學校即使具備了課程實施的基本條件,也不愿積極開設相關的選修課程,長期停留于課程的“忠實執行者”的層次。
(4) 外部環境
外部環境因素主要包括政府部門的重視、外部機構的支持以及社區與家長的協助。各國課程改革的經驗表明,教育行政部門和相關機構的態度在很大程度上影響到新課程的順利實施。特別是我國長期以來受到前蘇聯教育模式的影響,課程改革通常是自上而下的模式,新課程的實施主要依靠各級政府教育行政部門的政策和指令的推動。本次新課程改革同樣繼承了這一模式,但是整個教育體制和評價體系未能及時進行相應的調整,因此在某些方面造成各級教育部門的政策抵觸,出現“上有政策、下有對策”的情況。此外,社區與家長對新課改的認識和態度也影響到人工智能課程的實施。研究表明,社區與家長更加關心的是新課改是否有助于提高學生的學業成績,是否會給學生造成更大的負擔,而對學生能力的全面發展和個性的培養則是其次的考慮。因此,要使社區與家長認識和了解課程改革的意義和目標,引導其關心新課程、支持新課程才能更好的促進新課改的健康發展,進而才可能使得包括人工智能在內的高中各科選修模塊得以全面開設與實施。
三 高中人工智能課程的反思
通過調查訪談以及與相關授課教師的交流,筆者了解到高中人工智能課程的教學情況和教師的經驗體會。總體來說,該課程的推進情況不如預期理想,需要從課程的設計、管理、教學以及評價等方面進行反思。
(1) 課程設計
本次高中信息技術課程改革將原來的一門課程分解為1個必修模塊和5個選修模塊,從而給學生提供多樣化的選擇。“人工智能初步”選修模塊是作為智能信息技術處理專題設置的,以反映信息技術學科的發展趨勢,體現教育的時代性要求。課程設置的目的在于使學生在技術掌握與使用的過程中,逐漸領會信息技術在現代社會中的應用以及對科學技術和人類發展的深遠意義[6]。然而,以上的描述更多是該模塊的隱性價值,相比其他模塊該課程的顯性價值并不是很直觀。而一線的信息技術教師較多關注的是該課程的顯性價值:課程能給學生帶來些什么?學生的實踐能力能否有較大提高?教師們在沒有找到一個合理的價值依托之前,一般不會貿然開課。這一點值得課程設計者和教研人員的深刻思考。
通過網絡問卷調查,不少教師認為人工智能課程在高中開設是有一定必要性的[7],但并不意味著所有的學生都需要學習該課程。課程應面向對人工智能有一定興趣的學習者,且最好有一定的基礎。事實上,相對于其他選修模塊,選擇人工智能課程的學生并不是很多。因此,結合我國目前的情況,可以考慮優先在發達地區條件較好的部分學校開設,再進一步利用其示范作用,以點帶面,逐步鋪開培訓、指導、交流的規模和影響面,積極穩妥地推進高中人工智能課程的建設。
(2) 課程管理
課程的有效管理有助于提高課程實施的質量。上個世紀90年代以來,我國的中小學課程由原來的中央集權管理體制逐步轉變為國家、地方、學校的三級管理體制。國家負責課程的總體規劃,省級教育部門結合本地區實際制定課程計劃或實施方案,而學校也將有權根據學校傳統或學生興趣開發適合本校的課程。目前人工智能課程雖然已被列入國家課程標準,但在地方管理層面并未得到應有的認可。部分地區考慮到高考因素,直接將人工智能模塊排除在學生的選擇范圍之外,無疑成為阻礙該課程順利實施的一個重要原因。
目前我國高中了解熟悉人工智能教學內容、方法的教師十分缺乏,相關教育主管部門需加強該課程的師資培養,邀請教材編寫人員和相關專家,積極開展各級培訓、研討和交流活動,以務實的態度來聽取學科教師的意見,為他們提供一些明確的、可操作的指導和建議。也可以開展優秀教學案例的征集和評獎,通過公開課的觀摩和點評活動,或吸納中學教師參與有關課程改革和教學研究的課題,以此提高教師參與改革的積極性。此外,國內高等師范院校信息技術相關專業應該對新課改作出及時的反應,針對高中信息技術各選修模塊為師范生開設相關的課程,為課改的成功實施提供后備師資力量的支持。
(3) 課程教學
從已開展的人工智能課程教學或實驗情況來看,主要的教學體會包括:教學對象選取時要有針對性,不宜硬性指定,應結合學習者自己的興趣和學習基礎供其自由選擇;由于課程的理論和技術的要求較高,不宜大量采用“講授法”進行教學,應設計一些有挑戰性的活動供學生實踐;為保證教學進度有序進行,可通過課堂小測及時鞏固所學內容;應提供良好的網絡條件和計算機設備以支持課程教學和實踐的順利開展。
國外一些高校通過遠程網絡的手段與中學合作開展人工智能教學,加快了課程建設的步伐,并提高了教學質量。大學負責教學網站的建設維護,主持與中小學的討論答疑,中學則負責課程教學的具體實施。文中個案也印證了這種做法的有效性:讓一些致力于高中人工智能課程研究的高校和部分條件較好的中學建立共同體,協作推動課程的實施。一方面,高校研究人員能為中學提供教學指導建議、技術和資源的支持;另一方面,中學的教學實踐也為高校進行課程教學研究提供了材料和依據。
(4) 課程評價
研究表明,評價目前已成為影響高中信息技術新課程實施的一個重要問題[8]。從本次課改的動因來看,針對我國現行教育體制下的高考選拔制度在很多方面呈現的弊端,新課改力圖在一定程度上改變這一局面,努力使學習者能夠真正獲得全面的發展。但是,在目前情況下以高考為“指揮棒”的評價體系短期內仍然無法發生質的變化。高中新課改實施以來,部分省份相繼將信息技術課程納入了高考的范疇,以往信息技術課程不受重視的情況逐漸得到了一些改善。然而,高考是否解決信息技術課程評價問題的一劑良藥,進而為人工智能課程的實施及其評價帶來新的希望,目前仍是值得懷疑和思考的問題。特別是當前高考科目已經較多,再增加科目無疑會加重學習者的負擔,且很容易回到應試教育的老路上。
其次,雖然新課程標準中提供了關于課程評價的建議,但是其中的內容仍然比較抽象,可操作性不夠。如在信息技術課程標準的評價建議中,提倡評價主體的多元化,關注學生的個別差異,綜合應用多種過程性評價方式,適當滲透表現性評價的理念,等等。這些內容從理念上來講都是很好的,但是如何在教學實踐中加以操作實施,對一線教師而言仍是不夠明確和難以把握的問題。而且,信息技術課程的每個模塊各有特色,然而課程標準并未就此提供專門的評價建議。因此,一套科學合理、適合人工智能課程的評價體系和方法仍需要教研人員在實踐中不斷摸索總結。
參考文獻
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技術聯姻教育總是那么謹慎
技術與教育之間的關系,我們以為是一個不等式:1+1≠2。
一方面,整個世界對教育的抱怨不斷強化,如諾貝爾物理學獎獲得者中村修二批評整個東亞教育體系“浪費了太多生命”。美國投資家查理?芒格演講指出:“光靠已有的知識,你走不了多遠”……另一方面,僅以聯合國教科文組織為例,繼1972年出版了研究報告《學為生存:教育世界的今天和明天》和1996年出版了研究報告《教育:內在的財富》之后,2016年又公開出版了一份新的研究報告《反思教育:向“全球共同利益”的理念轉變?》。聯合國教科文組織總干事伊琳娜?博科娃在這一報告的《序言》中指出:“社會無處不在經歷著深刻變革,這種形勢呼吁新的教育形式,培養當今及今后社會和經濟所需要的能力……我們必須高瞻遠矚,在不斷變化的世界中重新審視教育。”
一方面,微軟創始人比爾?蓋茨2013年在出席美國德克薩斯州奧斯汀市舉辦的SXSW互動大會教育分會上明確表示:過去十幾年間教育領域的技術發展陷入了停滯,研發投入也遠遠不夠……到了2016年,比?蓋茨在ASU-GSV峰會上所做演講圍繞“科技革命如何引導教育進入下一階段”的主題時謹慎明確表示:“我們的基金會已經在美國教育上花費了幾十億美元,不過在此之前,我們首先需要搞清楚現在這些學生是什么樣的,以及我們怎么才能很好地服務于他們。”另一方面,2017 年 6 月召開的聯合國國際電信聯盟(ITU)等聯合國機構和 XPRIZE 基金會共同組織了人工智能造福人類峰會(AI for Global Good Summit),旨在討論讓人工智能符合可持續發展的目標(SDG)強調的 17 個可持續發展目標中,“質量教育(Quality Education):用個性化教學變革教育”赫然在目。
以上兩組看似對立,實則呼應的案例,揭示了當前教育變革的痛點、癢點和奇點,都與時展、科技進步等外在因素間架構起諸多交集,而由此派生出來的諸如學習模式、思維特質、個性潛質和行為科學、腦科學等新興教育邊緣學科之間形成了新的認知和有了新的應對之策。曾經幾時,教育陸續地迎來了許多新技術。從最初的廣播錄音到電影電視,再到后來的互聯網……然而,技術到底能否改變教育呢?如果我們只是試圖用顛覆性革命視角去看待技術的教育價值,那么無疑會得到悲觀的結果,而在現實中,技術對于教育的改變是溫水煮青蛙式的改變:第一,技術改變了知識觀念,對知識的定義不再拘泥于總結性結論信息的汲取,而更重視可持續發展,乃至未來趨勢性的元素預判。第二,技術改變了教育界限,學校正在成為學生生命中重要成長階段的孵化器,進而要求教師承擔起多元智慧導引的新使命。第三,技術改變了學習,關注正式學習形式、拓展和延伸學習的內涵等深度學習要素排序急劇上升。
反觀本段落的不等式,答案應該是:教育因技術而成長,技術因教育而迭代。
教育技術的內涵與外延該不該重構
教育變維時代,應該能達成學習變頻的交集。
“變維”一詞最形象的揭示出現在《三體》,而最精準的學術定義傾向于“谷歌學術”;限于篇幅,這里只羅列一組相關概念延伸:降維、升維、高維、低維、眾維、分維……簡單理解就是一句話“升維思考,降維執行(打擊)”。在教育視域下,看似高維的技術攀升,并不一定只有操作升維才能響應,事實上,反倒是在契合時代進步的同時,不忘初心,更顯得適切教育本元。教育裝備,教育技術,教育工程,教育生態……這一路走來,教育技術的內涵與外延重構的核心概念大可歸結為一個詞:“跨界迭代”。唯一需要闡明的一點就是,在不被傳統教學范式捆綁的同時,也實在沒必要刻意追求技術條件與裝備環境的高大上先行;高解構與低結構之間是完全有可能達成平衡的。依我們的經驗,通過八項保障性學能資源體系的建構,同樣可以在確實有需要的境況下,達成類似的目的(這八項實驗生態改革是:在既有學科實驗室的基礎上,第一做到突破教材實驗底線要求,實現學科成長實驗貫通;第二是要求學科間實驗室實現交叉實驗項目的開放響應;第三是鼓勵創建基于學科拓展的特色實驗室;第四是引進學校區位環境內的社會博物館科技館資源課程;第五是尋求駐在學校所在城市的大專院校實驗室向中小學生有條件開放;第六是說服社會高新企業研發級實驗室為中小學生研究提供方便;第七是建立基于實驗項目可行性論證之后的中科院系所研發環境的支撐;最后,是建立與海外科研機構、高校資源鏈接的離岸實驗系統)。
在教育的執行層面,比如學科、學校、課堂、學教……介入因子的能動變化確實稍顯被動,即便是前進也亦步亦趨,鮮少主動因應。究其原因,還是觀念過于固守,思維定式影響力過于強大,加之教育界內外求全責備、又自我混亂的評議生態的干擾,就使得自我變革的欲望不斷被內耗,自我探究的勇氣不斷被質疑,自我實驗的冗余度環境不甚理想……即便如此,我們依然有可能在“變頻”中收獲堅守。大家熟知的(基于興趣,而非成績)“走班制”“學習廣場”“學術假期”不再多言,除此之外,還有一些做法可以借鑒。比如“STEM”課程,同樣以“機器人教育”為抓手,有很多學校都群起效之,但真能做到學科融合、學能一體的經驗實在還不夠多;這里,貢獻一己設計,期待拋磚引玉:“使命召喚――卓越成長支撐共同體”。由“學能生態孵化環境”(可選項包括學科成長促進機制、國家課程貫通重構、團隊協作課程開發、校內微型實驗基地群落地等);“未來生涯導引系統”(可選項包括潛質檢測分析、個性特質跟蹤及行為科學介入訓練、對接國際能力檔案的第三方多元評價響應、職業導向輔導等);“資源輔佐響應體系”(可選項包括八級實驗環境支撐、預現未來的深度學習同頻、遠程異地交流后臺建設等);“訪學成長基地布局”(可選項包括世界高端學術觀摩、跨學段課程先修、學生境內學術假制度和離岸訪學基地建設);注重品牌內涵附加值提升的外聯共享特色(可選項包括結合區位環境的聯盟校個性課程生態再設計、高端課程資源社群、校際聯動課程眾籌協調機構、學生專利世界等)五部分協調響應(可漸次推進)。
教育技術有哪些引領教改的發力點
技術只是工具,外在環境可以改變一部分人,而不是全體。從教育的視角,有兩個理由可以佐證。
其一,“天生我材必有用”名言的支撐點在于“不拘一格降人才”;當下教育變革中,一個最大的困惑就在于,我們總是在尋求一種能夠幫到所有學生齊步向前的“萬全之策”。事實上,這只能是一種善良卻不科學(更不理性)的愿望而已。一旦我們對教育的認知有了如此這般的修正,那么,技術對教育的影響力才有可能真正釋放出來。
其二,我們都已經熟知一個詞“STEM”,我們也都不同程度地了解人類發展經歷了漫長時期的同時,最重要的進化,是學會使用工具,有了“技術”。單從字母排序上,“技術(Technology)”位列第二,但這之后的工程(Engineering)和數學(Mathematics),與前面的科學、技術之間,難道沒有發現一種內在的教育規律么?在教育的金字塔結構中,“科學”承載著所有,但“工程”卻引領著技術!而最終穩坐桂冠的永遠都是“數學”(哲學境界的象征)。所以,理性的解讀應該是教育工程既傳承了科學,也弘揚時代未來,更實踐著科學發展。
因此,技術影響力延后對教育領域的波及,乃在于教育期待技術的支撐而不是替代;由此延伸,也就順帶著回答了另一個問題:為什么以總結性經驗(知識)為主要表征的教育方法論,千百年來卻又一直承擔起建構未來的重任。
下面的舉證,都是為了以上推演的成立。
首先,最新技術,尤其是到了智能時代的技術爆炸階段,技術不再以效仿人類為己任。比如,機器人不再止步于減輕人的勞動付出,而是向著無人境界遠行;再比如,深藍和阿法狗選擇了挑戰人類引以為傲的高智慧尊嚴;再來看看權威機構的預判,全球數百位頂尖科學家,耗費漫長時間,搭建了一個復雜數學模型,通過類似摩爾定律的多重推演,得到一個最終結論:人工智能或將在2040年,達到普通人智能水平,并引發智力爆炸。這一時刻,距今還有23年……面對這樣的發展趨勢,來自教育的回答是“教育不教知識和技能,卻能讓人勝任任何學科和職業”(理查德?萊文(Richard Charles Levin),耶魯大學校長)。
其次,比23年期限更可怕的是,到達節點后,人工智能或將實現瞬間飛躍。對AI的最新定義是“非生物智能”!人工智能專家普遍認同,非生物智能不可能鎖死在人類自己能夠展望的水平上。它將超越人類,變成我們無法理解的智慧物種。這里,就給教育以警示,我們必須提早介入到幫助所有學生認清情勢,并提前因應的綢繆之中,@里的教育重點,或將越來越多地從“技術中心論”調適為“生存中心論”。
再次,教育將優先關注那些有效的個性化學習產品。比如,“Big History Project”(這個產品重新定義了小孩學習科學的方式);比如,NewClassrooms和ThinkCERCA就分別為K12學生學習數學、掌握讀寫能力提供了全新的學習體驗……
最后,要清醒地認清,就教育的支點而言(畢竟美國正式推出STEM是以“國家戰略”的名義的),教育技術與獲得技術支撐的教育之間的關系,是一種目與綱的關系。與此同時,亟待建立證據基礎來評判產品是否有效,比如LEAP Innovations這個組織就在做這件事情,它針對個性化學習產品提供了行之有效的評估方法。
我們布局最新教育技術應用的設計
著眼于未來辦教育,這是教育的初心,更是教育不遺余力追求的本元。但樣本肯定不是唯一的,甚至在現階段,只能存在掛一漏萬的實驗設計。
我們現在正在開發的“未來學校”模式,就其契合技術這個視角而言,大抵做了四個方面的響應。
第一,“同頻時代”。不單是指學校的基礎設施將得到極大提升,教室會變得很不一樣。不僅是說跟進了一些最尖端的智能設備,而是學習(是的,不再是教育教學)的整個布局都會變得個性化。在這方面,我們持續了整整十年的摸索,上文提及的“八級學習資源系統”將多快好省地保證深度學習模式的有效實施,而不必再糾結于經費、師資、教材等的制約。
第二,“同步世界”。我們重點試驗了兩大系統,一個是Summit Public Schools和Facebook聯合開發的一種在線教育工具――PLP(個性化學習平臺)。這一軟件能將整個學年的課程放在一起,形成視覺化的項目圖,而學生可以在日程表上安排自己的學習進度、選擇學習材料并參加考試。通過PLP,教師也可以評估學生的學習情況,并與學生配合,共同確定新課程計劃。另一個是Wolfram Alpha(也稱為WolframAlpha或Wolfram|Alpha,縮寫WA),是由Wolfram Research公司推出的一款在線自動問答系統,在美國 Popular Science 雜志的投票評選中獲得2009年度最偉大的科技創新產品的榮譽);Wolfram|alpha就像從一個巨大的電子大腦(electric brain)搜索答案,它能針對廣泛的問題提供詳盡的答案,即使這些問題以不同的方式詢問,它也能應對自如。
第三,“定制未來”。這方面的支撐理論是“冰山理論”和“最近發展區理論”,而輔佐的技術支撐主要由現代心理學、認知科學、行為科學和最新腦科學等成果組成;而派生出來的成果聚焦在個體潛質發現,與職業生涯設計。
[關鍵詞]多媒體技術 幼兒園教學 應用前景
[中圖分類號]G4
一、多媒體技術教學是幼兒園教育教學發展的必然趨勢
代表信息革命的多媒體技術的發展,推動教育技術向多維化、智能化、廣域化信息網絡的方向發展,引起了人類思維方式和學習方式的變革,對幼兒園教育教學的各個方面都產生了深遠的影響。
(一)對幼兒園教育體制和教學模式的影響
當前我國每年的教育體制改革,對幼兒教師不斷提出了新要求,要求幼兒教師要掌握多方面的知識和不斷提高自身綜合素質。隨著網絡的發展,多媒體硬件設備為教師的學習提供了更多的條件與可能性;計算機技術可以讓幼兒教師的教學在及時提供、有序呈現、有效學習三方面得以保證。因此,多媒體技術為教育體制改革提供了技術基礎。同時,隨著認知學習理論的興起和多媒體技術在教學中的應用,教學模式也向多元化方向發展,在幼兒園出現了多種教學模式。其中最常用的是多種媒體組合課堂教學模式。它是通過教學設計,按照教學目標的要求,各種教學媒體正確組合,共同參與教學過程,形成良好的課堂結構,以達到教學過程的優化。
(二)對幼兒園教育的影響
對幼兒園的影響:因計算機網絡不受地域限制,有利于促進幼兒園之間的聯合和競爭,優勢互補;而多媒體技術能夠提供給幼兒更高的教學質量,進一步加劇了幼兒園之間的競爭。這也將促使幼兒園更加積極地采用多媒體技術,增加現代化教育媒體的投入,努力改善辦園條件和提高教學質量。
對幼兒的影響:多媒體技術為幼兒提供了自我發展的最大空間、最廣泛的學習資源和最靈活的學習方式。基于多媒體技術的網絡化學習方式,可以為幼兒提供輕松學習環境,實現真正的“教育平等”。同時,多媒體網絡實行資源共享,教育教學信息得到極大的豐富,信息的傳遞將更新更快。多媒體網絡技術的交互性特點能夠更有效地激發幼兒學習的求知欲和實踐欲,幼兒成為了知識的主動探索者和主動接受者。
對幼兒教師的影響:幼兒教師的角色在發生著深刻地變化。在信息時代的新教育系統中,幼兒教師的教學資源作用主要體現在課程的設計和開發上,因此幼兒教師成為了教學信息、教學過程的設計者和開發者。
二、多媒體技術發展趨勢
隨著計算機技術的不斷發展,低成本高速度芯片地應用,高效率的多媒體數據壓縮、解壓縮產品地問世,高質量多媒體數據輸入、輸出產品地推出,多媒體計算機技術必將推進到一個新的階段。
(一)流媒體技術
隨著網絡的迅速普及,計算機正在經歷一場網絡化地革命,一種不同于傳統多媒體手段的流媒體技術嶄露頭腳。流媒體技術作為一種專門用于網絡多媒體信息傳播和處理的新技術,成熟地實現了網絡上傳播和播放同時進行的實時工作模式,目前已經成為網上音、視頻(特別是實時音視頻)傳輸的主要解決方案,廣泛應用于遠程教育、網絡電臺、視頻點播、收費播放等。流媒體技術,大大地促進了多媒體技術在網絡上的應用。網絡的多媒體化趨勢是不可逆轉的,相信在很短的時間里,多媒體技術一定能在網絡這片新天地里找到更大的發揮空間。
(二)智能多媒體技術
多媒體技術充分利用了計算機的快速運算能力,綜合處理聲、文、圖信息,用交互式彌補計算機智能的不足。發展智能多媒體技術包括很多方面:文字的識別和輸入;語音的識別和輸入;自然語言理解和機器翻譯;圖形的識別和理解;機器人視覺和計算機視覺。把人工智能領域某些研究課題和多媒體計算機技術很好地結合,就是多媒體計算機長遠的發展方向。
(三)虛擬現實
虛擬現實,也稱為虛擬環境,是計算機生成的給人多種感官刺激的虛擬世界(環境),是計算機與用戶之間的一種更為理想化的人機界面形式。虛擬現實技術是許多學科領域交叉和集成的產物,它匯集了計算機圖形學,多媒體技術,人工智能,傳感器技術,高度并行的實時計算技術和人的行為學研究等多項技術。它是繼多媒體之后,教學技術領域出現的又一個新型教學媒體。
目前,虛擬現實技術已廣泛應用于航空航天,醫學實習,建筑設計,軍事訓練,機器人及制造業,體育訓練,教育及娛樂游戲等眾多領域。在許多國家,虛擬現實技術已應用于課堂教學,它作為新的教學媒體,其出現無疑將對教學產生深遠的影響。
三、多媒體應用于幼兒園的廣闊前景
多媒體教學在21世紀的幼兒教育中有著獨特的需要和發展前景。幼兒園根據幼兒學習的特點,有針對性的開展多媒體教學,在教學手段上既可以突破傳統的教學模式,又可以提高教學效果,從而激起幼兒濃厚的學習興趣,促進早期智力的開發,進一步提高教育的實效性。
(一)有利于幼兒養成良好的思想品德
色彩鮮明、形象新穎的多媒體技術能將幼兒難以接受的概念制作成簡單易懂的影像,幫助幼兒更有效地認識和了解社會生活中的是非善惡,用鮮明生動的形象表現出來,給幼兒們留下深刻難忘的印象。例如在環保教育中,選擇公益廣告類的影視光碟,或是通過生動的課件,讓每個幼兒自覺行動,培養了幼兒的主人翁意識和社會責任感。
(二)有助于幼兒智能的發展
多媒體系統可儲存和處理大量的信息,集語音、圖形、文字、數據、動畫等為一體,將其生動形象的組合在一起,全面調動幼兒的各種感官,極具感染力。一方面能夠增強非智力因素的影響,充分激發幼兒的學習興趣和內因作用,活躍幼兒思維過程;另一方面幼兒的技能訓練和智力發展得到提高。多媒體教學能較好地實現幼兒教學的因材施教,增進了幼兒的身心健康。比如現在孩子們很喜歡的幼兒識字教材《漢字宮》,一瞬間,蘊含著我國幾千年文明史的中國文字學的奧秘展現在幼兒眼前,幼兒的學習熱情格外高漲。其寬廣的教學知識覆蓋面,不斷喚起幼兒“好學、樂學”的意識,這是傳統教法無法比擬的。
(三)有助于幼兒個性化學習
應用多媒體教學系統,也能為個別教學提供方便。幼兒借助多媒體輔助設備可根據自己的情況自由調節和選擇學習內。不僅在校如此,幼兒在家中也可以通過多媒體輔助設備進行多門學科的學習和輔導,為家長解除了輔導難的憂慮。
總之,多媒體輔助教學是教育的未來,是一種全新的教學方式,隨著它的廣泛應用,必然產生教育思想、教學方式、教學內容的深刻革命。不僅僅使教學生產力得到進一步解放,而且使教育質量和效率得到大幅度提高。因此多媒體技術在教學中廣泛應用將是教育改革的又一個新的里程碑。
四、結語
多媒體技術作為先進的科學技術,其重要性越來越在現實生活中展現出來,多媒體技術在教育教學中的應用也越來越廣泛,尤其是在幼兒園教學中的應用,多媒體技術以其聲畫并茂、形象逼真,以及操作性、互動性強等特點,優化了幼兒教育教學過程,具有很多傳統教學無法比擬的優勢。但多媒體教育技術作為新興教育技術,在幼兒園的應用還剛剛處于起步階級,在實際應用中還有很多不完善的地方,同時在應用中難免會走入一些誤區。因此,如何在幼兒園合理有效的利用好多媒體教學,以及如何恰當地制作和應用好幼兒園多媒體教學課件,找準實施的方法策略,以更好的為教育教學,成為了我們努力探索的方向。
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關鍵詞:教育信息化;教師素養;新要求
【中圖分類號】 G645 【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1671-1297(2012)09-0026-01
信息化社會是以信息為戰略資源,依靠知識和信息求生存、求發展的社會;它要求教育者必須是信息技術武裝的信息化人才。在信息化社會里,信息量越來越大,信息傳遞越來越快,更便捷,人們獲取和處理信息的方式和能力不斷改變,這對教育改革提出了新的挑戰。教育的信息化要求教師教育方法、信息素養、觀念、思想、理論到手段、模式等的根本性變革,是當今世界各國教育改革的共同發展趨勢。
一 教育信息化
教育信息化的主要特點是在教學過程中應用以多媒體和網絡為基礎的信息技術,使之適應正在到來的信息化社會對于教育發展的新要求。 從技術上看,教育信息化的基本特點是數字化、網絡化、智能化和多媒體化。其中,數字化使得教育設備一體化、信息表征多元化、復雜現象虛擬化;網絡化使得信息資源可共享、擴展時空、遠程教育實現;智能化使得系統做到教學行為人性化、繁雜工作自動化。
從教育層面看:教育信息化將成為新的教育形態,它具有以下特點:一是教材多媒化,就是利用多媒體技術,建立教學內容的結構化、動態化、形象化表示; 二是資源全球化,利用互聯網,可以使全世界的教育資源連成信息海洋,供廣大受教育者共享。三是教學個性化,利用人工智能技術構建的智能導師系統,能夠根據學生的不同個性特點和需求,進行教學。四是學習自主化,由于以學生為本的教育思想得到認同,支持自主學習成為必然發展趨向;五是活動交互化,通過交互方式學習也是當前教育的發展方向。六是管理自動化,利用計算機管理教學過程的系統叫做CMI系統,包括計算機測試與評分、學習問題診斷、學習任務分配等功能;七是環境虛擬化教育意味著教學活動可以在很大程度上脫離物理空間、時間的限制,這是電子網絡化教育的重要特征。
二 教育信息化與教育創新
以網絡化、多媒體化和智能化為特征的信息技術在教育領域的廣泛應用,必將引起教育觀念、教育體制、教育模式、教育內容和教育方法與手段等的全面變革。教育創新本質上是教育文化的創新,它離不開教育信息化這一必要手段。
教育信息化能夠促進教育文化革新。回顧教育技術的發展進程,可以考察IT對于教育理論研究與應用實踐的影響。當分立計算機進入教育領域后,教育理論研究的重心轉向個別化指導;當局網開始用于教育后,教育理論研究的重心變為合作性的小組探討;當互聯網進入教育后,教育者則轉向對“虛擬教育”的研究,并出現了“虛擬學校”之類的新概念。
特別是以計算機和網絡為基礎的信息技術,可以造就嶄新的教育文化。當基于技術的新穎教學模式被人們嘗試時,主體文化與技術文化相互作用。隨著人們越來越多地采用新模式,這種技術文化就變為人們主體文化的一部分,由此實現了教育的變革。
教育信息化有利于創新人才的培養。它能夠便利地提供有利于創新意識發展的環境,使創新素質獲得成長的土壤。其一,教育信息化有助于加快知識更新速度,使學習者及時掌握最新知識;其二,利用網絡和多媒體技術,可以構建反思性的學習環境和工具,允許學生進行自由探索,有利于創造性思維的形成和發展;其三,教育信息化有助于加強課堂與現實世界的聯系,為學習者提供便利的交流和應用創新的條件。更進一步,利用網絡使學校與校外社會連為一體,開展跨專業交流、建立學習微博,并可讓學生深入到專家的研究中。
另外也應當認識到,雖然教育信息化對于教育創新能夠發揮巨大作用,但這種作用不會自行產生。教育能夠培養創新,也可能抑制創新。任何技術手段、教學模式的最終效果取決于教師。只有教師形成教育創新的主動意識,認識到教育信息化的必然性和優越性,將信息技術應用于教學中開展教育創新、培養學生創新能力的方法,才能在真正意義上推進教育創新。
三 教育信息化對教師素養的新要求
我們提出“信息素養”,來概括信息化社會對教師提出的要求,筆者認為“素養”的說法比“素質”更加強調后天教育對處理信息能力的影響。
信息素養包含了技術和人文兩個層面的意義:從技術層面來講,信息素養反映的是人們利用信息的意識和能力;從人文層面來講,信息素養也反映了人們面對信息的心理狀態,也可以說面對信息的修養。具體而言信息素養應包含五個方面的內容:一是有獲取新信息的意愿,能夠主動地從生活實踐中不斷地查找、探究新信息。二是具有基本的科學和文化常識,能夠較為自如地對信息進行辨別和分析,正確地加以評估。三是可靈活地支配信息,較好地掌握選擇信息。四是能夠有效地利用信息、表達個人的思想和觀念,并樂意與他人分享不同的見解。五是無論面對何種情境,能夠自信地運用各類信息解決問題。 那么,信息化社會的教師應該具備哪些新的素質呢?
在信息時代,教師無論作為社會人,還是作為職業角色都是應該掌握信息技術。同時還特別要學會選擇信息并把信息技術與教學有效整合。教師應掌握多媒體網絡化教育環境下進行多媒體網絡教學的基本技能,成為現代教育中真正的行為主體。同時,教師應具有把握教學情境的教學藝術和教育智慧,不僅能預期自己的教學行為,還能根據學生的行為及時調整并最終完成教學目標;能從多個角度創造性地陳述問題,引起學生各種思考,從學生的不同回答中獲知學生思考問題的方式,推論學生知識的不足之處,引導學生 完善知識的建構。
【關鍵詞】農業專家系統 作物栽培 應用
一、農業專家系統的基本組成
專家系統作為一個程序系統,具有專門的經驗與知識是其最重要的特點,通過對人工智能技術的應用,以多個或者一個專家在特殊領域所提供的經驗以及知識為根據進行判斷以及推理,同時對專家做決定的過程進行模擬。專家系統可以對那些需要專家決定的復雜問題加以解決,并能將具有專家水平的決策以及解決方法提出來。構成農業專家系統的幾個重要部分為:知識庫,用來對專家提供的書本知識、經驗以及權威性知識進行存放的存貯器;數據庫,用來對有關領域內的推理過程中得到的中間信息以及初始數據進行存儲[1];知識獲取用來轉換并加工專家知識,將其以計算機內部表現形式展示出來,同時提供手段用意擴充并修改知識庫的知識;解釋機制,作為一組程序,解釋機制主要是用來解釋推理,并對用戶提出的各種問題進行理解和回答。
二、農業專家系統在作物栽培中的應用現狀
作為非常重要的一個人工智能技術應用的分支,自從上世紀70年代以來,農業專家系統就已經建立在一些發達國家中。隨著開發環境技術以及專家系統的迅速發展,在國際上農業專家系統已經具有了相當的發展規模,有些農業專家系統已經逐步邁向了商業化和現代化,在農業的科學研究以及農業生產中發揮著重要的作用。在我國較早的開始了對農業專家系統的研究,中國農科院與浙江大學在70年代末至80年代初就已經在蠶育種專家系統的研究中展開了合作,安徽省農科院與中科院合肥智能所在1983年就開始合作研究砂姜黑土小麥施肥專家系統[2]。
三、作物栽培專家系統的應用現狀
僅僅依靠模擬模型來進行作物栽培的問題求解與決策是遠遠不夠的,所以必須要將在作物栽培實踐中農民、管理干部、技術人員以及農業專家積累的科研成果以及豐富經驗引進來。“冀北小麥專家系統”是由河北廊坊農林局等研制的,作為一個綜合栽培技術管理系統,由產量測控、農機生產、病草蟲綜合防治、栽培管理、推薦施肥以及總控等子系統共同組成了該系統,而且該系統在農業的生產實踐中取得的經濟效益非常可觀。
作為農業生產投資項目中比較大的組成部分,化肥的作用是至關重要的,農作物的產量直接受到化肥經濟用量以及化肥增產幅度大小的影響,而且農民的經濟收入也與化肥有著非常密切的關系。增產不增收、化肥利用率低、施肥技術落后以及盲目施肥等各種問題目前普遍存在于我國的農業生產中。為了使以上的問題得到解決,世界各國對科學施肥的研究工作都十分重視,并具有相當豐富的經驗[3]。我國隨著不斷發展的計算機技術的應用,已經建立了很多施肥專家系統用于作物管理,從而促進我國科學施肥的水平不斷地提高。各省的有關單位與中國科學院合肥智能研究所共同開發研究的作物施肥專家系統,在大白菜、柑橘、甘蔗、煙草、油菜、棉花、玉米、小麥以及水稻等十余種作物上得到了廣泛的運用。同時在我國各地15各省70多個縣上得到了推廣應用,其中使2千多萬畝的土地受益匪淺。在農業的生產實踐當中各種作物的施肥專家系統都反悔了至關重要的作用,不僅使各省的農民在化肥的用量上有所節省,還使他們的收入大大增加。
作為一個復雜的信息加工處理過程,作物的病蟲預測是非常重要的。科學的防治和診斷是解決病蟲害問題的主要途徑和方法。在我國目前已經將許多植保方面的專家系統研制成功,比如水稻病蟲管理專家系統、稻縱卷葉螟管理專家系統、粘蟲測報管理專家系統以及棉花害蟲管理專家系統等[4]。上述的所有專家系統不僅可以對病蟲害進行及時準確的預報,還可以使農業和人力得到最大程度的節省,還可以有效的將糧食損失減少。與此同時,在作物的生產栽培上,“棉花栽培專家系統”“防御玉米低溫冷害專家系統”等都發揮了非常重要的作用。
四、農業專家系統在作物栽培中的發展前景
傳統的栽培與育種方式都會受到農業專家系統不斷發展的影響,科學化、系統化、定量化等是農業栽培工作發展的主要方向,必須要對已鑒定的農業專家系統進行各種途徑的宣傳語推廣,使之真正的可以服務于農民,在農業生產實踐中做出積極貢獻。
此外還可以有效的結合信息處理、通信技術、數據庫技術、多媒體技術等各種技術,大力進行智能決策支持系統的研發,這個系統不僅可以在農業生產的實踐過程中將最大的作用發揮出來,還可以使農民獲得很好的生態、社會以及經濟效益。
五、結語
作為一種新型的的事業,農業專家系統需要人們進一步的接受和認識它的重要作用和意義。一旦建立專家系統以后,不僅可以將農業人才短缺的問題解決,還可以促進科教興農的完善和加強,相信在農業的各個領域中,這些專家系統發揮的作用會越來越大。
參考文獻:
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[2]林丹,張逸帆,熊春燕,杜建華.農業專家系統應用現狀與前景展望[J],山西農業科學,2011(3).
[3]陳安,魏偉,葉浩,萬鈞.專家系統在食用菌生產中的研究及應用[J],東北林業大學學報,2010(12).
[4]王亞瓊,盧正偉,王軍,歐陽文鑫.瞬專家系統在我國農業上的應用現狀、存在問題和發展趨勢[J],農業圖書情報學刊(應用技術版),2011(4).
論文關鍵詞:知識管理;教育技術;知識價值鏈
知識管理伴隨著知識經濟時代的發展逐漸凸現出來,它關于知識及與知識相關的資源和過程的管理方法與管理技術可以為教育技術實現理論的創新與應用的拓展提供一種新的思路。
一.知識管理與教育技術概述
20世紀90年代初,知識管理的概念首次出現在管理學領域。知識管理是對組織知識的生產、分配、交流、整合、內化、評價、改造的全過程管理,其目的在于實現知識共享,增加組織的知識總量,提高組織的創新能力和核心競爭力。
從宏觀角度來看,知識管理關注整體,是對一個組織系統所擁有的全部知識及相關資源的管理,任何一個管理過程都應考慮組織整體效益的實現。組織還應有與外部環境交換知識的通道,從而保證知識來源的豐富性。組織成員通過共同努力,更新組織的知識,提高組織的知識總量。知識管理的目標定位是實現知識共享與知識創新,提升組織的競爭力。
知識管理的另一個重要理念就是顯隱知識的轉換。在這一轉換過程中,個人首先通過摹仿習得他人的隱性知識;接著將這一部分隱性知識經過思考表達出來后,外化成為顯性知識;顯性知識再與先前的顯性知識組合,成為一個新的整體,在組織內共享;最后組織中的成員將其內化為個人所擁有的隱性知識。在實際的轉換中,這是一個循環往復的過程。即隱性知識社會化為隱性知識、隱性知識外化為顯性知識、顯性知識與顯性知識重新組合、顯性知識內化為隱性知識,這四個轉換環節是知識轉化理論的核心內容,并由此形成一個循環上升的知識增值系統。
從微觀角度來說,知識管理的實質就是對知識價值鏈的管理,清除影響知識價值鏈形成的阻礙因素,加快價值鏈的形成速度,使組織的知識在運動中不斷增值。通過對知識管理定義與管理過程的分析,知識價值鏈可以具體化為如圖1所示的K9知識鏈。
在具體的實際操作過程中,知識管理又可以劃分為不同的環節,即知識生成管理、知識應用管理、知識交流管理,由此又形成諸多知識管理工具。網絡技術、人工能技術等信息技術手段在知識管理中發揮著重要的作用,較常見的專家系統、數據倉庫等都在知識管理中得到了應用。
教育技術是通過創造、使用、管理適當的技術性的過程和資源,以促進學習和改善績效的研究與符合道德規范的實踐。教育技術在發展中注重創造新的資源和過程,重視技術手段的運用,突出以人為本的思想,既關注學習者的學習過程也關注學習者的學習成果。同時,教育技術一直是抱著一種開放的態度來促成自身的發展。信息技術的每一次飛躍發展都能帶動教育技術的進步,其他學科的理論創新也能引發教育技術的關注。知識管理對教育技術的發展意義也正是如此。教育技術關注較多的仍然是可以傳播和表達的顯性知識,未能對價值更大的隱性知識進行有效地開發與利用,也未建立健全的管理機制。而知識管理的一個重要觀念就是隱性知識比顯.陛知識更能創造價值。從這點出發,教育技術可吸收和借鑒知識管理關于隱性知識的管理理念。
二、教育技術借鑒知識管理理念的可能性分析
如前所述,知識管理與教育技術雖然分屬于不同的學科范疇,兩者卻存在著諸多相同或相似的方面,這就為教育技術借鑒知識管理的理念提供了可能。
1.知識管理與教育技術都具有整體觀
知識管理與教育技術所需實現的都是組織的整體效益。知識管理關注的是提高組織的知識總量與核心競爭力,組織的知識儲存量直接影響到組織的后續發展潛力。教育技術服務于整個教育系統,注重提高系統的績效,并且一直致力于去尋找能夠完成這一使命的方式方法。系統科學、信息科學等在教育技術領域中能夠得到廣泛的應用即可說明這點。歸結起來,兩者有著共同的目標,即提高個人和組織的知識和學習,進而提升個人素質,組織智慧。
2.知識管理和教育技術都具有相同的知識觀
知識管理通過對知識的一系列開發過程,實現和完善自身的管理理念,達成管理目標。教育技術則從關注信息轉變為關注知識,通過對知識進行整體研究,實現教育組織中知識的發現與再創造。而兩者最終都需創設知識共享和知識創新的平臺,增進組織成員的相互交流,同時需建立有效的保障機制,促使知識流動系統的形成。
3.知識管理和教育技術都倡導人本主義的思想
以人為本的思想既存在于知識管理中,也存在于教育技術領域。知識管理認為只有組織中的人才能創造知識、更新知識、利用知識,因此對知識的管理最終須體現在對人的管理上。教育技術也一直強調人本主義思想,即不僅要關心學習者學習目標的實現,還要積極倡導為教育者提供一個再學習的平臺。
4.知識管理與教育技術在技術手段上的相同點
兩者在技術層面也有著共同之處,即兩者都運用了計算機網絡、人工智能等技術。由這兩種技術還衍生出來許多新型的交流和學習方式,如Blog、網絡社區、電子郵件系統、知識資源庫等。知識管理和教育技術可以相互借鑒彼此在應用這些技術手段時的經驗和成果。教育技術的一個重要任務就是構建學習平臺,營造學習環境,促進學習者學習,提高教育組織的績效。管理知識的過程實際上直接影響到學習者學習效率的提高以及教育功能的實現,吸收知識管理的理念,也是教育技術為完成這一任務而進行的一次努力。
三、利用知識管理,創新教育技術
知識管理中的知識分類思想、知識轉化理論、知識價值鏈的形成等理念,均可以引入到教育技術中來。通過借鑒這些理念,教育技術可以為學習者營造更為有利的學習環境。學習者或者教育者都可以通過各種途徑,如面對面交流、網絡社區等直接或間接共享到他人的經驗、技能等,從而最終提升學習者的學習效率、教師的工作能力,進而提升整個教育系統的組織智慧。
1.知識分類思想對教育技術的意義
知識管理將知識分為隱性知識和顯勝知識,而且更關注隱性知識。教育技術在多年的發展中一直致力于將顯性知識通過各種途徑傳播給學習者,并為學習者所熟知和掌握。學習者對更加重要的隱性知識的學習則處于一種未知的狀態。在面對面的傳統教學過程中,學習者或多或少能夠通過一些親身體驗的方式學習到隱性知識。但是在非面對面的教學過程中,這種隱性知識的學習就被完全忽略知識分類思想提醒教育技術相關人員應該更加關注開發和利用隱性知識。
2.知識轉化理論對教育技術的啟示
教育技術必須關注隱性知識對學習者的作用,在實際開發過程中創設一種能讓學習者感覺到這種知識的存在,并且學習和使用這種知識的環境。知識轉化理論詳細闡述了隱性知識和顯性知識相互轉化的過程,并且強調隱性知識只有被轉化成顯性知識才能被認識,而顯性知識在被學習者學習并內化為隱性知識后才能達到提升個人素質的目的。教育技術已經能夠成功地將顯性知識利用信息技術轉化成各種產品,然后傳遞給學習者,學習者也能夠利用這些產品來促進自身的學習。但是教育技術還未能創造出一種有效的機制去利用隱性知識。教育技術通過借鑒知識轉化理論,思考利用隱性知識的途徑,創設能促進隱性知識轉化成能被學習者利用的顯性知識的環境教育技術還應該具備合并顯性知識和顯眭知識的能力,以及鼓勵學習者與教育者將自身的知識拿出來共享。
3.教育技術對k9知識價值鏈的借鑒
K9知識價值鏈的對象是知識,如前所述包含有九個過程。教育技術在AECT94定義中則劃分為五個范疇——設譏開發、利用、管理和評價,其對象界定為學習資源和學習過程。相比之下,K9知識價值鏈更具有操作性,同時還揭示出知識在傳遞過程會不斷地增值。教育技術可按照K9知識鏈的劃分方法,將實際開發知識的過程細分為獲取、開發、利用、管理、更新和評價知識。此外,教育技術還應該要創造出具有增容性的學習環境——能支持知識的螺旋上升,提高知識的總量和價值。
4.知識管理環節的劃分對教育技術的啟迪
知識管理通過總結k9知識價值鏈,得出知識管理包含四個過程:知識生成管理、知識積累管理、知識應用管理和知識交流管理。從這點出發,教育技術在運用知識管理的理念時,首先必須解決的是明確教育知識的來源:應該包括已經被認識到的可以拿來學習的知識、還掌握在少數教師、專家、學習者頭腦中不能被傳播的知識以及新創造的但還未納入到教育領域中的知識。其次,應該運用一定的鼓勵機制和技術手段識別、提取和組織這些知識,使之有序化、系統化。當擁有了大量的知識之后,教育技術可以利用教育資源庫、專家系統等手段將這些知識積累起來,并進行管理。學習者和教育者可以通過教育資源庫獲取大量的知識,同時又可以將自身獨有的知識拿出來供所有人使用。知識通過交流和共享獲得增值,這也為產生新產品和新技術提供了前提條件。
5.教育技術在技術層面上吸收知識管理的成熟經驗
知識管理運用了諸多先進的技術手段。教育技術可以吸收這些技術在知識管理中應用的成熟經驗,來促進自身技術能力的提高。教育技術和知識管理一樣都很重視計算機網絡技術——利用網絡可以整合組織內部和外部的信息、創設組織成員的交流平臺,還能利用其中的群件技術為學習者和教育者提供知識共享的基礎通訊設備。知識管理應用的另一核心技術就是人工智能。教育技術已經在實踐過程中嘗試使用人工智能,如專家系統、機器學習等,但還處于起步階段。教育技術可以嘗試從知識管理的角度更加深入地了解和使用人工智能。
知識管理為發現、分析和管理教育信息資源提供了一條綜合的途徑。教育技術可以吸收和借鑒知識管理的很多東西。何克抗教授在其主編的((教育技術學》一書中,甚至將知識管理視為教育技術管理的重要組成部分。很多教育技術相關人員已經開始試著去研究在自己所從事的行業中應用知識管理的途徑。
四、知識管理在教育技術中的應用現狀
1.校園知識管理系統的研究
建構校園知識管理系統是知識社會對于教育技術提出的要求。教育技術通過構建校園知識管理系統為學生提供適當的知識源和知識環境,培養學生的創新能力。在學校建立信息管理系統和校園網工程后,為信息的獲取提供了前所未有的便捷途徑,但由此也引發了贏息垃圾、信息冗余和信息無序化等新問題。教育技術利用技術手段建立校園知識管理系統,可以有效地對校園中存在的信息如學生信息、教學信息、教育資源、頭腦中的知識、知識行為、知識資產等進行開發、利用和管理,促進校園內知識的共享,同時也可以利用教育者和學習者的集體智慧完成創新知識的目標。
2.遠程教育中的知識管理研究
隨著互聯網技術的發展,遠程教育也迎來了新的發展機遇,借助互聯網進行在線學習、在線培訓已經成為遠程教育的新特征。然而,在遠程教育領域,存在著一對亟待解決的矛盾:一方面網絡信息膨脹,另一方面學習者迫切需要精煉的知識。教育技術可以通過借鑒知識管理的理念來解決這一問題。
首先是知識管理可以為遠程教育的核心——教育資源庫的建設提供可以借鑒的理念和技術。資源庫建設的目的是要達到教育資源配置的最佳化、教與學效果的最優化。從知識管理的角度來看,其實質就是一個知識流的過程,即知識如何以最佳方式和最好的效果從教育者傳播到學習者的過程。另外,深度標引技術、知識挖掘技術、知識關聯技術等知識管理技術也可以應用于資源庫建設。
其次,遠程教育的另一核心要素就是卜學習者和教育者。兩者均可借助個人知識管理來提高個人的知識總量,完成學習和工作的目標。個人知識管理的實質在于幫助個人在短時間內處理大量的信息,快速有效地獲取所需知識,準確地表達知識,提升工作效率,提高個人的競爭力。在遠程教育中,學習者和教育者是分離的,但是通過個人知識管理工具,可以讓任何學習者的學習過程和學習心得都能在自我思考的基礎上外化為一個學習組織可以分享的知識,教育者也可以針對這些情況做出最為恰當的指導。
五、結論
知識管理對教育技術的發展究竟有多大的推動作用,到目前為止,是無法得出結論的。但是可以肯定地說,知識管理能夠促進教育技術理論的創新和實踐的深入。從這個角度出發,可以預測教育技術今后將關注的焦點:關注整個教育系統。傳統學校教育、現代遠程教育等教育形式都應納入到教育系統這個整體中來。教育技術應該從整體出發,探討系統利用教育知識的方式。任何一種教育形式都應該能夠使用公共的教育知識庫,并在此基礎上實現教育系統的效益最優化。
實現對知識最大程度的開發。教育技術需同時關注隱性知識和顯性知識的開發,通過創造學習環境,完成知識從獲取到評價的一系列過程,實現知識共享與創新,幫助教育者和學習者提升自身素質以適應社會的發展。
關鍵詞:多媒體技術 多媒體教學軟件 移動互聯時代的多媒體技術 實時多媒體
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)01(a)-0172-02
1 計算機多媒體教學技術概述
多媒體教學技術是指在教學過程中,根據教學目標和教學對象的特點,通過教學設計,合理選擇和運用現代教學媒體,并與傳統教學手段有機組合,共同參與教學全過程,以多種媒體信息作用于學生,形成合理的教學過程結構,達到最優化的教學效果。
多媒體教學的靈魂是用多種現代化教學手段進行教學;講究針對不同的教學對象展開不同的教學方法,因材施教;重點是運用不同的方式,進行不同的教育。在教學過程中,利用多媒體進行課堂教學改革,可克服傳統課堂教學的諸多弊端,使學生在多種媒體信息作用下獲得最佳的學習效果。
為了達到多媒體教學的效果,很多教師在運用技術的過程中會陷入誤區,即為了使用技術而使用技術,認為只要是技術就能拿過來用,甚至在課堂中摒棄傳統教學,完全靠技術玩花樣,嚴重忽略了技術要適應教學內容這個本質問題。作為高校教師,我認為應該將技術和傳統教學有效、恰當的結合,讓技術服務于教學內容,讓教學內容通過技術全面的呈現于學生,這樣才能達到教學效果的最優化。
《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》中明確指出:以教育信息化帶動教育現代化,是我國教育事業發展的戰略選擇。制定和實施《規劃》,建設覆蓋城鄉各級各類學校的教育信息化體系,促進優質教育資源普及共享,推進信息技術與教育教學深度融合,實現教育思想、理念、方法和手段全方位創新,對于提高教育質量、促進教育公平、構建學習型社會和人力資源強國具有重大意義。
2 傳統的計算機多媒體技術
傳統計算機多媒體技術一般把文字、圖形、圖像、動畫和聲音等表現信息的媒體結合在一起,并通過計算機進行綜合處理和控制,將多媒體各個要素進行有機組合,完成一系列隨機互式操作的信息技術。多媒體計算機表達信息的媒體元素主要有如下幾類[1]。
2.1 文本
文本是指以文字和各種專用符號表達的信息形式。人類使用文字來傳情達意、記錄文明已經有六千多年了。在各種現代文化中,閱讀和寫作的能力都被看做是普及性的技能,被看做是通向知識的必經之路。在眾多教學媒體中,文字也一直被認為是最基本、最重要的成分。
2.2 靜態圖
靜態圖是一個多媒體課件中最重要的成分之一,是決定多媒體課件視覺效果的關鍵因素。
2.3 動畫
動畫是指連續運動變化的圖形、圖像、活頁、連環圖畫等,也包括畫面的縮放、旋轉、切換、淡入/淡出等特殊效果。動畫成分使用得當可以增強多媒體課件的視覺效果,起到強調主題、增加情趣的作用。
2.4 聲音
聲音元素可能是多媒體中最容易被人感知到的成分。通過聲音的輔助,學習者更容易抓住課件的重點,減少閱讀文字的枯燥感。
2.5 活動視頻
活動的視頻圖像(Motion Video)能將用戶帶入真實的世界當中。在多媒體課件中加入活動視頻成分,便可以更有效地表達出課程的內容及所要表現的主題,觀看者通過視頻的引導可以加深對所看內容的印象。
3 傳統多媒體技術教學軟件
從20世紀90年代,隨著計算機技術的迅速發展和普及,多媒體計算機已經逐步取代了以往的多種教學媒體的綜合使用地位。因此,現在我們通常所說的多媒體教學是特指運用多媒體計算機并借助于預先制作的多媒體教學軟件來開展的教學活動過程。它又可以稱為計算機輔助教學(computer assisted instruction,即CAI)[1]。應用傳統多媒體技術的教學軟件以authorware為代表,被應用在課堂,離線和在線教學系統中。
3.1 課件設計軟件
以Authorware為代表的課件設計軟件是一種解釋型、基于流程的圖形編程語言。Authorware被用于創建互動的程序,其中整合了聲音、文本、圖形、簡單動畫,以及數字電影。通過直觀的流程圖來表示用戶程序的結構,Authorware可以開發各種交互,以及起導航作用的各種鏈接、按鈕、菜單。其豐富的功能和對SCORM標準的支持使其成為了遠程離線教學軟件的首選。
3.2 Flash
Flash是一種動畫創作與應用程序開發于一身的創作軟件。設計人員和開發人員可使用它來創建演示文稿、應用程序和其它允許用戶交互的內容。Flash可以包含簡單的動畫、視頻內容、復雜演示文稿和應用程序以及介于它們之間的任何內容。Flash的出現彌補了當時HTML語言的功能限制,實現令人耳目一新的動態效果。通過插件的方式內建在瀏覽器當中,Flash也克服了Authorware作為教學軟件無法實現跨平臺的局限性。Flash基于瀏覽器的特性也讓它出現在很多在線教學系統之中。
3.3 Powerpoint
作為最早的計算機演示文稿軟件之一,Powerpoint實現類似傳統幻燈片的功能,同時它還支持音頻、視頻和簡單的動畫等媒體方式,并通過按鈕來實現了基本的交互功能。相對于Authorware和Flash,Power point使用起來更簡單,學習曲線更平緩,這也使它在課堂教學中被更廣泛的應用。
4 傳統多媒體技術教學軟件的局限性
傳統多媒體教學軟件因其簡單易用,有了固定的用戶群體,在今天仍有廣泛的應用。但是伴隨著移動設備的普及,移動互聯網和云計算的發展,其局限性也日益顯現出來。
(1)不能跨平臺。傳統的多媒體教學軟件大部分都是基于特定的平臺,如windows。雖然后來出現了很多跨平臺的客戶端解決方案,但是軟件廠商出于版權保護的目的,其制作軟件大部分還是只能運行在特定平臺上。同時由于沒有開放的標準的支持,大大限制了教學軟件的普及。
(2)不支持多種交互方式。由于計算機輸入方式的局限性,傳統多媒體教學軟件只支持鍵盤操作和單點的鼠標交互。而對于新的交互方式,如多點觸控,語音,動作識別等則不能支持,開發者和用戶也很難進行相應的擴展。
(3)不能充分利用互聯網內容。傳統多媒體教學軟件大多面向離線用戶,一方面不支持使用基于XML或者JSON的接口互聯網服務,播放來自互聯網的音頻和視頻大多也需要額外的插件支持。
總而言之,傳統教學軟件無法適應新技術的發展,無法進行擴展,周期長,已經不再適用于新的多媒體技術的發展。
5 移動互聯時代的多媒體技術
隨著智能手機的普及和發展,平板設備性能的增強,PC在日常應用中的作用正逐步被移動設備所取代。根據2012年中國互聯網發展報告統計,我國的互聯網普及率已經達到42.1%,而手機上網的人群比例占到了這其中的74.5%[2]。從2010年ipad的到2012年,平板電腦在ipad的帶動下,經過短短兩年的發展,出貨量首次超過筆記本。新的設備帶來的新的交互方式使得多媒體也有了新的內容。
隨著智能手機的不斷普及和新的人機交互設備的出現,多媒體的定義也在不斷發展。在傳統多媒體的基礎之上衍生出了很多新的多媒體形式。
5.1 實時多媒體
隨著互聯網帶寬的不斷提高,ip語音、視頻通話和視頻會議已經成為了標準應用。相比傳統的錄制音頻和視頻課件,實時的交互能夠增加課程的互動性,通過輔助的在線多媒體內容分享系統,可以直接將在線學習中老師和學生的距離拉近,也可以擴展課堂教學的范圍,因而也將越來越多的應用在教學活動之中[3]。
5.2 新的交互方式
多點觸控技術:多點觸摸屏幕的發展,使得人機交互方式擺脫了傳統鼠標操作的簡單拖拽點擊的限制,用戶可以通過觸摸手勢圖形對象進行旋轉,縮放等更多的操作。
基于大規模計算的人工智能交互方式:隨著終端設備計算能力增強和云技術的發展,越來越多的智能交互方式開始投入到實際應用當中。語音識別的準確率越來越高,語音也逐漸成為一項標準的交互方式;圖形圖像技術的發展讓計算機能夠快速識別和跟蹤用戶的動作,并將用戶動作做為計算機的輸入,進一步將學習者從屏幕前解放出來。語音和手勢識別技術相結合能夠擴展課堂教學中的多媒體課件的輸入,大幅的提高課堂多媒體教學的互動性。
5.3 超媒體技術和HTML5
通過標簽語言將多媒體內容整合,并通過瀏覽器進行展示的HTML技術一直以來都作為靜態網頁的載體。但由于技術的局限性,HTML很少做為主要的多媒體承載方式被用于教學。而隨著AJAX技術的出現和隨后的HTML5標準的制定和發展,它已經成為了一種新的應用載體。
HTML5在原有HTML的標準之上增加了很多內容,包括:用于繪圖的canvas元素,用于媒體播放的video和audio元素,支持離線數據存儲,以及新增的元素和表單控件。這些新的特性使得HTML5能夠不再依賴于其他的插件,獨立的實現更豐富靈活的應用,基于網絡和瀏覽器的特性也讓它能夠取代傳統的多媒體教學軟件,成為新的多媒體教學軟件標準。
應用HTML5和javascript的教學軟件可以克服傳統多媒體教學軟件的弊端,能夠支持新的多媒體和交互方式。
(1)HTML5基于瀏覽器,不需要特殊客戶端,能夠運行在所有的PC和移動平臺,靈活的界面定義方式也使得其在不同平臺上都能有很好的表現力和界面友好性。
(2)HTML5引入的新特性中對視頻和圖形的支持使得它能夠勝任多媒體教學軟件的工作,同時基于互聯網的特性也使得它能夠通過云更好的支持各種人工智能的交互方式。
(3)標準的信息傳遞接口,如json,xml,能夠集成各種互聯網服務,并動態更新內容。
(4)做為行業標準,HTML5簡單,開放,有更多廠商的支持。相對于傳統教學軟件,有更高的靈活性,便于擴展。
(5)結合社交網絡,形成新的網絡學習格局。
綜上所述,充分利用新的媒體技術,基于HTML5/JS的學習系統正在取代傳統的多媒體教學軟件,為教學帶來全新的體驗。作為高校教師,我們應該時刻更新教學技術,提高教學能力,與時俱進。只有這樣,才能在課堂中將現代化技術與傳統教學有效結合,既主動發揮教師的領導性,前瞻性,又有效調動學生學習積極性,探索性,達到教學效果最優化的根本目標。因為按照認知學習理論的觀點,人的認識不是外界刺激直接給予的,而是外界刺激與人的內部心理過程相互作用產生的,必須發揮學生的主動性、積極性,才能獲得有效的認知,這種主動參與性就為學生的主動性、積極性的發揮創造了很好的條件。所以,只要我們用心去體會教學過程,適當運用現代多媒體技術,就一定能夠呈現優質課堂。
參考文獻
[1] 師書恩.從計算機輔助教學的發展看學習理論在CAI軟件中的作用[DB/OL].http:///TeachAndR easch/TR_disp.asp?id=272.
論文關鍵詞:職業教育,計算機輔助教學,信息
一、計算機輔助教學帶來了教育、教學方式的優化改革
計算機技術的快速發展,使之可以輕易地顯示圖像、動畫、聲音、視頻,使得課堂上不易語言表達的知識點,都可以模擬仿真,可以出現虛擬的世界。以對話方式與學生討論教學內容、安排教學進程、進行教學訓練的方法與技術,為學生提供一個良好的個人化學習環境。結合職業教育的特點:行業性、技術技能性、市場導向性等三個方面組織教學內容,培養能被市場所接受的畢業生,讓學生學到真正的本領,盡快適應崗位的要求。所以,在職校的課堂中綜合應用多媒體、超文本、人工智能和知識庫等計算機技術,克服了傳統教學方式上單一、片面的缺點。它的使用能有效地縮短學習時間、提高教學質量和教學效率,實現最優化的教學目標。幾乎所有的具體學科,其研究對象都可以實際表示,也就是說,所有學科的教學在計算機上都可以進行。應該說,多媒體技術的出現是教育技術在知識表示方面的重大突破。我校的護理、臨床、汽車維修等專業都在使用計算機輔助教學與實踐相結合的教學方法,可以使許多抽象的概念和難以理解的邏輯關系變得生動有趣、直觀形象,在專業教學中收到了事半功倍的效果。因此,計算機輔助教學應力求簡捷、方便、實用。同時,我們并不是提倡每堂課都使用計算機,但在教學中運用時,力求選擇經典的適用于計算機輔助教學的教材內容(護理中的直觀實例、急救程序、臨床中的血液流動課件等),可以通過計算機模擬演示突破學生思維瓶頸。在課件的制作上,力求簡捷、方便、實用,在界面設計上力求簡捷、明快,在課件演示的操控上力求進退自如,從中培養學習者的創新意識。
二、利用計算機輔助教學教師的綜合素質和教學實踐提出了更高的要求。
教師職業的特殊性,使得社會上人們對教師的思想道德要求遠遠超過一般行業的從業人員。因此,“德”是師之本,德高方有嚴教。提高全民族的文化素質,為祖國培養社會主義事業的建設者和接班人,是我國教育工作者的光榮職責和神圣使命,而提高教師的職業道德素質則是教師師德修養的核心。今世界正步入日新月異的知識經濟時代,要提高全民族思想道德和科學文化素質,教師自身必須要具有扎實的業務知識和較強的綜合素質。教師要尊重教育科學,勇于創造。教學本身就是一種創造性活動,教師的教育教學活動不僅要以行為科學為基礎,還要以認知科學和質量研究為基礎。使學生全面發展,教師本身除要能勝任本學科的專業理論教學外,還應具有較好的活動素質,要積極主動地參加計算機應用的培訓,并能在課堂上應用自如,利于對學生開展形式多樣的教育活動,發揮學生的特長,鍛煉和提高學生的能力。二十一世紀對人才的培養提出了新的、更高的要求。作為教育工作者要自覺學習新知識與新方法,跟上時代前進的步伐。
三、計算機輔助教學應注意的問題
(一)計算機輔助教學不能替代老師,更不能代替課堂教學
教學中,墨守成規,對計算機輔助教學采取排斥態度,不符合時展對教育的要求,必為時代所淘汰;生搬硬套,濫用計算機輔助教學,則會陷入“電灌”誤區,也不利于教學。計算機輔助教學只是師生用來創設教學情境,組織學習材料,相互協作交流的認知,他本身不具有替代老師教學的思維與理論。只有使計算機輔助教學教學與傳統教學進行有機的結合,才能達到教學最優化,真正使計算機成為學生學習的良師、教師教學的益友。
(二)過分依賴計算機輔助教學教學。
計算機輔助教學一定要從學科教學的需要和效果出發,進行系統、科學的設計,這樣才能更好地為課堂教學服務,提高課堂教學效果。尤其在職校的專業教學中,很多教師在制作教學課件時忽略了教學的要求,單純追求直觀和生動,忘記了作為主體存在的學生的主動性。過多使用這樣的課件教學,學生參與教學活動的機會少,大部分時間處于被動接受狀態,很容易進入一種“人灌+機灌”的課堂教學誤區。而教師也受到定型情節的課件影響,完全圍繞課件教學,缺少了課堂教學中最為精彩的“即興發揮”。
(三) 計算機輔助教學教學取代了實驗教學。
職校教學中,實驗教學的功能是其他教學手段替代不了的,實驗對學生思維、操作、分析、觀察能力的鍛煉及學生情緒、意志、毅力等品質的培養是其他手段無法實現的。因此,不能因計算機輔助教學的開展而削弱實驗教學,不能重形式而輕內容,要緊密結合專業特點,讓計算機當好輔助教學的角色。
三、結束語
計算機輔助教學在實際使用中尚存在這樣那樣的誤區,但它必將作為職業學校教學改革中的一種新的模式進入課堂,作為職校教師必須主動適應這一變革的要求,從我們自身做起,去思考如何正確合理使用計算機輔助教學,走出誤區,提高教學效益。
參考文獻:
[1]吳有林.計算機輔助教學技術[M].清華大學出版社,2006.
[2]劉甘娜.計算機輔助教學軟件開發工具及應用[M].電子工業出版社,1996.
受亞歷山大×馮×洪堡(Alexander von Humboldt,1769-1859)基金會資助,筆者兩次在德國從事訪問研究,有幸對德國的高等教育,尤其是大學計算機教育,進行零距離的觀察,并留下深刻印象。德國的計算機教育很普及,特色鮮明。為便于讀者對德國大學計算機教育有更深入的了解,首先回顧一下德國教育的發展歷程和高等教育的一些現狀;然后,談談自己對德國大學計算機教育的幾點感觸;最后通過例子看看德國大學如何實現教學與科研的統一。
1德國教育
德意志民族一向非常重視教育。十八世紀,普魯士國王腓特烈大帝(Friedrich Wilhelm I,1688-1740)頒布學校教育法令,強制推行全世界最早的、免費的初級教育制度,確認公民接受教育的權利和義務。幾十年后,洪堡(Wilhelm von Humboldt,1767-1835)對德國教育實行全面的改革,建立起一套完整的教育制度,確立教育的三個“自然階段”,即“初等教育、中等教育和高等教育”。直到今天,洪堡的三階段教育主張還被廣泛采用。在德國,教育被視為國家之根本。有一次在內閣會議上,威廉三世國王(Friedrich Wilhelm III, 1770-1840)就對大臣們說:“正是因為貧窮,所以要辦教育,我從未聽說一個國家是因為辦教育而辦窮了,辦亡國的。教育不僅不會使國家貧窮,恰恰相反,教育是擺脫貧窮和落后的最好手段”。所以,即使在歷史上非常困難的時期,政府也十分重視發展教育,保證教育方面有足夠的投入。
教育具有雙重功能,一方面是提高國民的素質,為國家培養了人才,為經濟發展注入了活力;另一方面它是現有社會結構的穩定因素。在國家的教育體系里,高等教育是主要成分,發揮關鍵、重要的作用,為經濟建設直接培養高素質的應用型專業人員,以及高水平的科學研究人才。在某種程度上,高等教育體現一個國家的競爭力。在歐美的發達國家,高等教育已從精英教育向大眾化教育發展。德國的高等教育有很悠久的歷史,最古老的海德堡大學成立于1368年。十九世紀,按照“洪堡教育理念”成立的德國大學更是以其教學與科研統一及學術自由等特點被奉為歐美各國高等教育發展的楷模。洪堡主張把大學辦成哲學、科學和學術研究的中心。毫無疑問,作為老牌的經濟大國,德國的高等教育也是非常發達,學科門類完善。但不像美、英等國有所謂的一流或名牌大學,德國大學的水平大體均衡,不同的是一所大學在某一學科或者專業有公認的聲譽。比如,在計算機領域,亞琛工業大學、卡爾斯魯厄大學、慕尼黑工業大學和錫根大學等具有很高的知名度。德國現有各類大學一百多所(不考慮其他的高等專科大學),在校學生約兩百萬。學生有多種途徑取得大學入學資格,基本上能夠根據興趣選擇不同的專業。一般地,經過五年的學習,才能被授予德國的Diplom學位,相當于一些國家的碩士學位。但是,由于在德國大學里沒有學習年限,且不需交納學費,相當一部分學生在學校逗留時間超過六年。這種情況導致了至今未停歇的、轟轟烈烈的一系列教育改革大討論。且為了與國際接軌,德國一些大學開始授予學生“學士”和“碩士”學位文憑。
2計算機教育
德國是制造出世界上第一臺計算機的國家,德國人Konard Zuse(1910-1995)被認為是現代計算機的發明者。他在1936年建造出第一臺可以編寫程式的計算機Z1和后來更高級的Z3和Z4。然而,盡管是世界上計算機研制起步最早的國家,受二戰后盟國政策的影響,計算機技術在德國屬于受限制發展的范圍。到了上個世紀六十年代后,德國計算機應用和技術的發展才開始,相關的計算機教育和學科建設才起步和推動。今天,德國的計算機和信息技術在工業、媒體和生活等各個領域已經相當普及。
計算機普及和就業市場的旺盛需求推動計算機學科縱向和橫向地朝各個領域快速擴張和發展。德國的情形也是一樣,跟隨各個行業信息化的浪潮,計算機的影響席卷科學、社會和經濟的所有部門。每個人都以某種形式來學習計算機的相關知識,計算機教育得到長足的發展。尤其在大學里,可以找到所有與計算機有關的課程和專業,可以授予計算機科學學士、碩士和博士學位。面對目前供不應求的情況,計算機畢業生炙手可熱,大部分愿意早點時間進入就業市場,有些人在工作幾年后再回來深造并完成博士論文研究。德國大學的計算機課程與電子電氣課程在一個系里,不是彼此獨立設置,這點給我深刻的印象。在德語里,Informatik其實是個來自法語的單詞,表示計算機科學的涵義,與電氣Electrotechnik或電子Electronik結合,意味著這一學科與工程的緊密關系。這點與德國人那種實踐主義的精神很吻合,但并不就是說德國大學的計算機課程只注重工程方面的應用。
德國大學計算機專業設置與其他國家大體相同,有計算機科學、計算機工程、信息系統、信息技術和軟件工程。也有像人工智能、多媒體、圖形學、機器人和生物醫學二級專業門類。計算機專業在德國能夠吸引高質量的學生,大學能為他們提供最好的學習條件。在開始學習階段,學的是學科和專業基礎相關的課程,比如數學課程。到了后半段學習時間,學生才會深入接觸專業課程。這些專業課程的選擇通常與將來合作的教授的研究興趣有很大關系,另外,學生的Diplom論文工作也與教授的研究項目有關。在德國的大學里,一個教授即是一個研究所,一個研究所一般也就一個研究方向,很少有超過兩個教授以上的研究所。假使有兩個教授的研究所,也是工作在同一個課題方向。德國大學的學生很容易接近教授的工作,這點跟我國的情況有很大的不同。
3教學和科研統一
德國的高等教育重視能力的培養,重視思維方法的訓練,重視實踐過程,甚至直截了當地將目光投向實際技能的教育。從課程設置、專業學習和Diplom論文工作,都能反映出這一點。特別是在學習的第二個階段,學生非常有針對性、系統地學習專業課程,為將來工作和科研打下基礎。德國大學的教授不會照本宣科地傳授教材上的經典理論,事實上他們也不使用特定的教材,更多的是講授根據個人對專業和科學的理解準備的素材,有些就是自己的專門研究成果。這樣,教授可以基于最新的資料,在較高的層次上傳授學生將來從事研究和工作所需要的專門知識和技能。這點不光在計算機學科,其他的學科也是這樣。這種教學與科研的結合非一般的通識教育,在德國已有相當長的傳統。我國大學的計算機教育情況有些不同。雖然學生在后半個階段也是專業課程學習,老師們教的較多的是教材上的知識。而且在這個關鍵的專業學習階段,學生接觸實際的機會較少。
筆者在德國錫根大學實時學習系統研究所(Echtzeit Lernsysteme - EZLS)學習和工作過,以為該所在教學與科研統一方面做的非常成功,有許多值得思考和學習之處。EZLS的正式大學員工只有一個教授、一個訪問學者、一個工程師、一個秘書和四個博士研究生,其余是不定數量的Diplom學生。教授每年張貼一次廣告,招收對研究有興趣的、三年級以后的學生。經過全面考核,每次錄用十個左右。這些學生在項目里的分工不同,一般以三個或四個為一組。以AMOR項目為例,每年有兩組學生加入,算上固定的科研人員,可以看出項目有一支強壯的、可持續的隊伍。AMOR是一臺室外移動機器人,學生的分組是依據它的研究內容進行,目前有計算機操作系統和數據通訊組、慣性傳感系統組、視覺信息處理組和導航方案組。因為在前一階段學習了基礎課程,學生加入項目組后學習的是深入的專業知識和技能,比如嵌入系統、計算機接口與通訊、數字信號處理、計算機視覺、移動機器人和人工智能,等。這些專業課程,可以是本所教授開的課,也可以是外所教授開的課。可以看出來,這種專業學習是面向項目研究的。也正是在這個學習階段,學生獲得許多手工實踐的機會,研究所也提供學生實現想法和思路的最好條件,比方說,設計、加工和檢測進行信號采集與處理的印刷板電路,利用AMOR平臺進行新算法測試和驗證,等。這類實踐,對運用所學基礎理論、提高專業知識和技能以及培養科研創新能力有重大的意義。AMOR能在今年歐洲移動機器人大賽(C-ELROB)的激烈對抗中獲得自動巡航賽道的冠軍,可以說是教學與科研統一結下的一個碩果。教學與科研統一在德國大學計算機教育基本有一定的模式,不同專業方向與上面的例子大同小異。