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智能科學技術論文范文1
關鍵詞：智能科學與技術；科學研究；專業建設
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A
1 引言
智能科學與技術學科以計算機科學為基礎，結合了認知科學、信息學、控制科學、生命科學、語言學等學科的相關理論和研究方法，是一門新興的交叉學科，將成為21世紀信息科學研究的制高點和信息產業價值的主要提升點。
在國外，許多著名高校都設立了“人工智能”專業并授予智能科學專業學位：世界多數知名的理工類院校都設立有人工智能研究所或實驗室，進行智能科學專業的研究生培養及科研工作。在國內，智能科學與技術專業起步則較晚：2003年12月5日，教育部正式批準北京大學信息科學技術學院設立“智能科學與技術”本科專業，這標志著我國“智能科學與技術”專業的誕生。
廈門大學在智能科學與技術領域已經有多年的研究積累和師資儲備。2006年12月，教育部正式批準廈門大學設立“智能科學與技術”本科專業，2007年6月6日，廈門大學智能科學與技術系經學校批準成立，并于2007年9月迎來了第一屆本科生。本文將簡要介紹近幾年來廈門大學“智能科學與技術”專業的建設情況。
2 廈門大學智能科學與技術相關領域的科學研究進展
廈門大學在智能科學與技術領域的研究已開展了多年。早在1988年，學校就成立了校級科研機構――“廈門大學人工智能與計算機研究所”，目前，經廈門大學批準，正式更名為“廈門大學人工智能研究所”。它是一個以實用智能技術研究為主、集基礎研究與應用開發于一體的研究機構，是廈門大學組建智能科學與技術系的主要基礎。
廈門大學智能科學與技術系面向國際學科發展趨勢和國家發展的重大需求，利用人工智能研究的方法和手段，不斷開辟新的研究領域，逐漸確立了語言信息處理、認知計算、智能信息檢索、中醫信息處理、視頻圖像處理、智能機器人等主要研究方向。在語言信息處理方面，現設手寫漢字識別、自然語言理解、機器翻譯、語料庫技術等研究領域；在認知計算方面，現設覺知計算、腦機接口、機器感覺、隱喻邏輯等研究領域；在智能信息檢索方面，現設文本信息過濾、信息檢索、信息提取、智能數據挖掘、Web挖掘等研究領域；在中醫信息處理方面，現主要研究開發多媒體中草藥智能查詢系統、基于舌象中醫智能體檢系統；在視頻圖像處理方面，現設圖像數據庫、生物特征識別、遙感圖像、地理信息系統等研究領域。2008年，系里引進了被稱為“人工大腦之父”的著名學者Hugo de Garis教授，并以他為首組建了人工大腦研究室，該研究室的目標是，經過三年左右的時間，建設中國首個人工大腦。
經過十幾年的不懈努力，我們在上述研究領域均取得了一批有影響的重要研究成果，在我國學術界具有一定的學術地位，獲得數十項國家和省部級項目經費的支持。目前在研的項目有國家自然科學基金項目3項、國家863項目2項、國家863子項目2項、福建省自然科學基金項目1項、福建省科技計劃重點項目2項。在漢字識別、詞語切分標注、語法分析、詞義消歧、指代消解、語言神經基礎、漢語理解策略、網上信息的選擇翻譯、統計機器翻譯、語音識別與合成、計算機音樂、計琴學等諸多方面進行了有特色的研究，形成了具體的算法，并且還提出了一種系統性的協動計算理論，出版專著5部，數百篇，其中近三年被EI、SCI等檢索的論文達200余篇。
在基礎理論研究的基礎上，智能科學與技術系還十分注重產學研結合，先后與北京德威特電力系統自動化有限公司和深圳名人電腦等公司進行合作研發，廣泛開展應用系統的研制開發，主要包括：手寫漢字機器識別系統、漢語分詞和詞性標注系統、機器翻譯系統以及網上漢語文本分類和信息過濾系統。其中，手寫漢字機器識別系統獲浙江省教育廳科學技術進步三等獎：機器輔助漢英互翻系統獲福建省科技廳科技進步三等獎；漢語分詞和詞性標注系統獲得2003年863中文信息處理評測第二名：機器翻譯系統(包括XMMT漢英機器翻譯系統、Matrix英漢機器翻譯系統、Light英漢機器翻譯系統和Neon英漢雙向機器翻譯系統)在863智能接口評測中多次名列前茅，形成多項產品，技術授權國內多家單位使用。
在科研平臺建設方面，智能科學與技術系發揮廈門大學多學科交叉的優勢，聯合人文學院、外文學院和海外教育學院華文系的學術力量，于2003年成立了“廈門大學語言技術中心”，其中，漢外多語言機器翻譯為主攻方向之一。2006年獲批了“智能信息技術福建省高校重點實驗室”；目前，以人工大腦相關內容為研究核心的“福建省仿腦智能系統重點實驗室”也已獲批。
3 廈門大學“智能科學與技術”專業建設情況
廈門大學智能科學與技術系現有一個本科專業(智能科學與技術)，三個學術型碩士學位授予專業(人工智能基礎、模式識別與智能系統、計算機應用技術)，一個“計算機技術”工程碩士培養方向(智能工程及網絡安全方向)，一個博士學位授予專業(人工智能基礎)?，F有在校本科生近90人，碩士研究生80多人，博士研究生25人，博士后2人。本系教職工近30人，其中：教授5人，副教授5人，80％具有博士學位或者博士在讀，40歲以下的年輕教師占2／3。
3.1 本科生專業建設
在本科生培養方面，廈門大學智能科學與技術系的目標是要求學生能夠有效和系統地掌握本學科的理論基礎，比較深入地理解智能科學與技術理論；培養具有一定的分析、綜合和創新能力，能夠承當智能信息系統設計、開發和智能科學與技術學科教學任務的，德、智、體全面發展的科學技術工作者：畢業生適宜到科研機構、學校、技術或行政管理部門、公司、廠礦等企事業單位從事科技研究、應用開發、信息管理和教學工作，也可以進一步攻讀該專業及相關專業的碩士學位。
為了實現上述目標，我們遵循“寬口徑、厚基礎、抓關鍵、重實踐”四項基本原則，制定了較合理的教學計劃，在本科一、二年級安排公共基本課程、校通識教育課程、院系通修課程；從二年級下學期開始結束院系通修課程，轉而推出部分學科通修課程，向專業化過渡，三年級開始加入方向性選修課程。其中，公共基本課程621學時、33學分；校通識教育課程262學、15學分；學科通修課程1544學時、90學分；方向性課程120學時、分；學科跨方向性課程108學時、6學分。這樣的安排能真正使學生在獲得扎實而寬厚的理論基礎、合理的知識結構的同時，培養較強的獲取新知識的能力和創新精神。
為了能切實提高學生的動手實踐能力，我們在辦學過程中十分重視和強調實踐環節的訓練并倡導理論與實際 相結合，已經規劃建設一個特色實驗室――“仿腦認知與智能機器人”實驗室，可支撐仿腦認知與智能機器人兩個方向相關課程的教學實驗，總經費預算100萬元。依托該實驗室，結合相關課程，高年級本科生可以進行“心理物理測試實驗”、“眼動測試實驗”、“面部表情與腦電對照實驗”、“行為學與智能關系測試實驗”、“機器人避障行走路徑規劃”、“機器人目標識別與跟蹤”、“機器人聲控實驗”、“機器人智能語言翻譯”、“機器人足球比賽”等眾多特色實驗。
3.2 研究生專業建設
廈門大學智能科學與技術系的研究生培養以加強創新能力的培養為核心，以加強基礎課、專業課，實驗實踐教學、論文創新寫作、促進理論與實踐相結合為重點，包含碩士研究生和博士研究生兩個培養層次。其中，碩士研究生層次又分為學術型研究生和工程碩士兩種類型，分別進行培養。
在學術型碩士研究生培養方面，我們的目標是培養適應智能科學與計算機科學的發展，適應國家社會發展與進步事業需要的，德、智、體、美全面發展，系統地掌握本學科基本概念、基本原理、基本方法、基本技能的，具有創新能力、理論聯系實際的高級專門人才和能適應未來從事基礎研究、應用基礎研究、技術開發研究和工程應用研究之人才。畢業生適宜到科研部門、學校從事科學研究和教學工作；適宜到計算機產業相關的企事業單位從事智能科學與計算機科學技術的開發研究、應用與管理等工作；可以繼續攻讀智能科學與計算機科學及其相關學科的博士學位。目前包含“人工智能基礎”、“模式識別與智能系統”和“計算機應用技術”三個專業。其中，“人工智能基礎”專業包含如下培養方向：認知科學理論、認知邏輯學、計算語言學、智能計算方法、藝術認知與計算、腦高級功能成像等；“模式識別與智能系統”專業包含如下培養方向：計算機視覺、機器翻譯系統、智能中醫診斷系統、機器音樂、模式識別、音頻信息處理等：“計算機應用技術”專業包含如下培養方向：人工智能應用技術、自然語言處理技術、智能信息檢索技術、多媒體綜合應用技術、圖像與視頻處理技術、虛擬現實技術等。
在工程碩士培養方面，目前智能系招收“計算機技術”工程碩士――B方向(智能工程及網絡安全)的工程碩士研究生，目標是培養具有扎實的計算機學科專業知識和工程技術能力，掌握現代智能與網絡科學前沿知識，在智能工程與網絡安全方向具有一定研究深度和項目研發能力的高層次應用型人才。培養方向包括：嵌入式智能家居、視頻圖像處理、網絡視覺監控、模式識別與智能系統、智能機器人、網絡內容監管、黑客與網絡攻防技術、網絡信息安全、信息檢索與信息過濾、自然語言處理、機器翻譯、語音識別與合成、智能中醫信息處理、人工大腦、虛擬現實技術等。
在博士研究生培養方面，設有“人工智能基礎”博士學位授予專業，目標是培養基礎扎實，具有創新意識，對某一領域有全面深入了解或對某一應用領域有獨立解決實際問題的能力，能夠解決前人未能解決的科學問題或社會發展中亟待解決的技術問題的高級專業人才：其研究工作對科學技術或社會經濟的發展具有明顯貢獻，為人工智能技術發展和應用提供新的基礎或新技術、新方法。培養方向包括：人工智能以及應用技術、藝術認知與計算、數據挖掘技術、認知神經科學、軟計算方法及其應用、智能多媒體信息處理、腦功能成像技術等。
4 總結與展望
智能科學技術論文范文2
關鍵詞:智能科學與技術專業;課程體系;教材建設
繼2004年北京大學率先在國內建立“智能科學與技術”本科專業之后,2005年,北京郵電大學、南開大學和西安電子科技大學;2006年,首都師范大學、北京信息科技大學、武漢工程大學和西安郵電學院;2007年,北京科技大學、廈門大學和湖南大學;2008年,河北工業大學和桂林電子科技大學;2009年,重慶郵電大學和大連海事大學;2010年,中南大學和上海理工大學先后經教育部批準先后設立了“智能科學與技術”本科專業[1-2]。在中國人工智能學會教育工作委員會的指導下,自2002年起,各相關專業教師定期召開智能科學與技術教育學術研討會,并出版教育論文專輯,大力推進了我國智能科學與技術教育的健康、快速發展,并對我國智能科學技術的人才培養和學科建設起到了極大的帶動作用。
作為一個發展中的新興專業,目前各高校仍主要結合自身基礎和特點建設該專業。如南開大學以智能技術與智能工程為核心專業課程[3];北京科技大學從社會需求角度出發,以提高學生軟件實踐能力為切入點[4];河北工業大學根據相關專業的就業現狀,以提高學生硬件實踐能力為著力點[5]。為了解決南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校共同面臨的課程體系和教材建設等問題,三校教師分別于2010年6月16日和8月2日在南開大學、河北工業大學進行了兩次研討,現將研討成果匯總于此。
1研討背景
“智能科學與技術”專業自開辦以來,不可避免地要回答如下3個方面的問題:
1) 來自用人單位的問題:“智能科學與技術”專業是做什么的?與其他專業相比優勢何在?
2) 來自學生及家長的問題:“智能科學與技術”專業是學什么的?與其他專業相比優勢何在?
3) 來自教師自身的問題:“智能科學與技術”專業應該教什么?與其他專業相比優勢何在?
無論是做什么、學什么還是教什么,歸根到底是課程體系和教材內容。無論是研究生課程下移(帶來學生接受知識的困難),還是在其他專業教學體系基礎上做簡單的增、刪、改(帶來學生知識結構的凌亂),都是不行的,長此以往的后果將是沒有優勢,只有劣勢。
南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校的“智能科學與技術”專業建設都源于自動化專業基礎,而且都具有典型的工科特色;同時3所高校分別是教育部直屬“985”高校、教育部直屬國家“優勢學科創新平臺”建設項目試點高校和河北省屬“211”高校,3所高校的“智能科學與技術”專業分別于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科學與技術”專業建設上的異同特點以及地域便利的條件,為優勢互補、交流融合提供了機遇。
2課程體系
根據研究任務的不同,智能科學技術涵蓋的內容可以劃分為智能科學、智能技術、智能工程三個層次[6]。
1) 智能科學:主要任務是研究人的智慧,建立人機結合系統理論,并用其模擬人的智慧。
2) 智能技術:在智能科學的框架內創建人機結合智能系統所需要的方法、工具和技術。
3) 智能工程:利用智能科學的理念和思想,充分運用智能技術工具創建各種應用系統。它是當前新技術、新產品、新產業的重要發展方向、開發策略和顯著標志。
根據上述智能科學技術的劃分,智能科學與技術專業的課程體系同樣劃分為理論、技術與工程應用3個層次,具體框架如圖1所示。
需要說明的是,由于課時、學時等因素的限制,有些課程需要包含未列入課程的部分內容。如智能科學與技術概論課程內含系統論的簡要介紹;智能控制系統包含可編程序控制器、智能傳感器、智能執行器等內容;智能工程包含若干典型智能系統實例。
3教材建設
經南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校的討論,一致認為工科專業應以技術和工程應用兩個層次為核心,并將人工智能導論和智能信息處理兩門課程的教材合并為智能技術。同時,根據南開大學側重理論、北京科技大學側重軟件、河北工業大學側重硬件的原則進行分工,編寫對應課程的教學大綱和教材內容。
3.1智能技術
本課程包括智能計算和計算機視覺兩部分,分別介紹以對人腦的物理結構進行模擬為主要特征的聯接主義智能技術和以模擬人類視覺處理為主要特征的計算機視覺兩部分。它是智能技術的主干內容;也是實現智能技術、組成智能系統的重要工具,屬于本專業本科生的專業基礎課。通過智能技術的學習,學生應能夠掌握智能技術的基本原理和方法。通過課堂講解、,并配合一定的作業練習、上機實驗等環節,學生應初步具備運用智能技術和方法分析和解決問題的能力。本課程擬定90學時,其中授課54學時,實驗36學時。
教材內容包括智能計算和計算機視覺兩部分,智能計算部分包括神經網絡、模糊理論和遺傳算法/蟻群算法,計算機視覺包括計算機視覺導論、計算機視覺理論基礎、圖像預處理、圖像分割、物體識別、圖像理解、雙目立體視覺、三維視覺技術、主動視覺。
神經網絡講授單個神經元(感知器)的動作原理,與實際生物神經元的對應關系;講授BP神經網絡的組成,網絡的特性和對非線性函數的模擬功能;介紹BP算法的優、缺點;講授H網絡的組成結構,H網絡在解決優化問題的優越性。模糊理論講授模糊集合的概念,建立隸屬度函數的概念;介紹模糊規則的建立原則,模糊規則與模糊系統收入輸出量之間的關系;介紹模糊化以及模糊量精確化的幾種常用方法。遺傳算法和蟻群算法只作簡要介紹,重點介紹這兩種算法的特點和成功的應用實例,使學習者有一個感性認識,明確這種類型算法的“迭代”特點以及總體最優目標與個體行為之間的聯系。
計算機視覺理論基礎主要介紹Marr的視覺計算理論、圖像的相關知識、傅立葉變換基礎;圖像預處理主要介紹像素亮度變換、幾何變換、直方圖修正、局部預處理、圖像復原;圖像分割主要介紹閾值處理方法、基于邊界的分割方法、基于區域的分割方法;形狀表示與描述主要介紹鏈碼、使用片斷序列描述邊界、尺度空間方法、基于區域的形狀表示與描述;物體識別主要介紹知識的表示、統計模式識別、神經元網絡、遺傳算法、模擬退火、模糊系統;圖像理解主要介紹并行和串行處理控制、分層控制、非分層控制;雙目立體視覺主要介紹雙目立體視覺原理、精度分析、系統結構、立體成像、立體匹配、系統標定;三維視覺技術主要介紹結構光三維視覺原理、光模式投射系統、標定方法、光度立體視覺、由紋理恢復形狀、激光測距法;主動視覺主要介紹從陰影恢復形狀、從運動恢復結構、主動跟蹤。
3.2智能控制理論與技術
本課程是“智能科學與技術”專業的一門重要專業課程,目的是使學生了解智能科學與控制理論結合所產生之智能控制理論的基本概念和應用價值;使學生熟知當前主流智能控制技術的種類,并掌握模糊控制、神經網絡控制以及進化計算、群體智能的基礎知識,了解智能技術與傳統控制方法的結合點;加強MATLAB仿真實驗的訓練,以使學生更好地理解基礎知識,培養學生使用高級智能控制方法解決實際控制問題的能力。本課程的學習將使學生加深對控制理論的理解,明晰智能技術在控制中的應用技巧,也為本科生繼續深造打下基礎。本課程擬定64學時,其中授課54學時,實驗10學時。
教材內容包括智能控制概論,介紹智能控制的發展歷程和應用領域,簡介幾種重要的智能控制方法;專家控制,簡介專家系統的基本結構,講授專家PID控制器的原理與設計方法;模糊控制,講授模糊數學基礎知識、傳統的模糊控制原理和控制器設計與實現方法、模糊PID控制的兩種形式,特別是PID控制參數的模糊整定技術;神經網絡控制,講授前饋神經網絡和遞歸神經網絡中幾種典型的網絡模型以及學習算法、基于神經網絡的線性系統辨識技術、神經網絡逆?？刂频?進化計算與控制,講授進化計算的概念、遺傳算法的原理及其與其他智能方法的結合,介紹遺傳機器人學;群體智能與控制,講授蟻群算法的基本原理及其在控制問題中的應用,介紹群體機器人學。
3.3單片機原理與應用
本課程是“智能科學與技術”專業的一門專業課程,目的是使學生了解單片機的組成原理及常用控制算法的實現;掌握51系列單片機指令系統和一般匯編程序設計編寫方法;熟悉常用的單片機硬件擴展技術;在此基礎上,熟練掌握控制算法的單片機程序編寫與調試。本課程擬定54學時,其中授課38學時,實驗16學時。
教材內容包括單片機系統概述,介紹單片機定義、單片機發展過程及單片機硬件結構;單片機指令系統及程序設計,介紹指令系統和匯編語言程序設計;硬件資源及接口技術,介紹硬件資源和接口技術;單片機使用技術,介紹抗干擾技術、C語言應用程序設計;依次介紹PID控制器、狀態反饋控制器、模糊控制器、系統辨識、卡爾曼濾波、滑?？刂破?、最優控制器、魯棒控制器、自適應控制器、神經網絡控制器的歷史沿革、基本原理、常用形式和單片機具體實現方法。
3.4嵌入式系統
本課程以當前主流的嵌入式系統技術為背景,以嵌入式系統原理為基礎,以嵌入式系統開發體系為骨架,以嵌入式控制系統開發為目標,較為全面地介紹嵌入式系統的基本概念、軟硬件的基本體系結構、軟硬件開發方法、相關開發工具、應用領域、熱門領域的開發實例以及當前的一些前沿動態,為學生展示較為完整的嵌入式控制系統領域概況。本課程擬定64學時,其中授課48學時,實驗16學時。
教材依據嵌入式控制系統的特征,將控制算法、嵌入式系統硬件、操作系統、應用程序設計及組態軟件作為統一的技術平臺介紹,突出嵌入式技術在控制系統中應用的特點,重點介紹嵌入式控制系統軟硬件、電路、操作系統、實時性、可靠性等特性,從軟件體系結構及開發的角度出發,強調實時調度、Bootloader、BSP、嵌入式實時多任務系統設計、交叉開發與仿真開發等關鍵技術,并特別引入了工業控制中需要的電磁兼容性設計和大量的典型嵌入式控制系統實例設計。通過本課程的學習,學生不但可以學會使用工具開發嵌入式軟硬件,而且可以從總體角度選擇適當的技術和方法,全面規劃和設計嵌入式系統。
3.5智能工程
本課程是“智能科學與技術”專業的一門核心專業課程。面向智能技術的實際應用,著眼于解決工程應用中的技術問題,從典型系統設計案例分析出發,通過大量實驗提高學生的工程實踐能力。本課程擬定36學時,全部為授課學時。
教材內容包括智能工程概論,介紹智能工程現狀、工程設計原則和工程實際流程;常用傳感器原理,介紹傳感器一般特性、光電式傳感器和視覺傳感器;典型智能系統設計案例,包括智能移動機器人、智能電梯群控電梯等系統。
3.6智能機器人
課程通過對一個具有代表性的仿人機器人的拆解,將知識點拆解成6個主要教學模塊:1)機器人控制模塊,介紹各類控制模塊的原理與組成;2)機器人運動系統,介紹電機與舵機的原理與控制方法;3)機器人動作系統,介紹機器人各部件的協調控制;4)機器人視覺系統,介紹典型的超聲波、影像傳感器的原理與識別算法;5)機器人表現系統原理,介紹人與機器人的交互原理;6)機器人通信系統原理,介紹機器人之間的數據與信息傳遞方法。學生學習時,能夠與基礎知識相聯系,并能掌握機器人這門技術,為從事機器人產品研發工作打下堅實的基礎。本課程擬定54學時,其中授課44學時,實驗10學時。
教材面向“智能科學與技術”專業,同時兼顧信息類專業學生編寫,根據這類專業學生的知識結構和特點組織內容。從具體的機器人控制需求出發,將自動控制的基本理論和機器人控制特點相結合,講授機器人控制系統的組成、規律、特點和設計方法。理論上反映當前的最新進展,內容上考慮初學者的需求,側重普及性、實用性和新穎性,結構體系符合信息類和控制類專業學生的特點,力求簡潔、清楚,對技術的敘述遵循目標、問題、理論依據、實現方法、實際情況、發展方向的方式。做到重點突出,符合實際,滿足需要,指導性強。
3.7智能控制系統
本課程是“智能科學與技術”專業的一門專業課程,使學生了解智能控制系統的基礎知識;掌握智能控制系統中最新的智能傳感技術、智能控制器、智能執行能執行器及智能網絡與接口技術;掌握智能控制系統中多個關鍵硬件裝置的識別及其使用。通過學習多個智能控制系統的開發實例,學生應掌握智能控制系統的設計方法與技術,堅實地掌握最新智能控制系統知識,提高理論聯系實際的能力,并為學習其他課程的打下堅實基礎。本課程擬定64學時,其中授課48學時,實驗16學時。
教材內容包括概述,介紹智能控制系統的基本概念、基本內容和機構及其發展趨勢;智能傳感系統,講授智能數據采集技術、傳感器智能化的數據處理方法、多傳感器信息融合的方法、智能傳感器實現方法與典型實例;智能控制器設計,講授基于單片機的智能控制器設計及其應用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器設計及其應用、基于PLC的智能控制器設計及其應用;智能電動執行器,講授智能電動執行器的硬件實現技術,軟件設計技術以及典型的智能電動執行器實例及其應用;智能網絡與接口技術,講授無線傳感器智能網絡,工業現場總線網絡以及智能傳感器、智能控制器和智能執行器的網絡接口實現技術;智能控制系統設計實例,綜合利用前面的知識設計網絡化智能壓力傳感器的系統設計、基于聲音定位的智能機器人系統設計、基于微機電慣性傳感器的汽車多路況智能防撞系統的設計、大型設備的PLC智能控制系統設計。
4結語
通過南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校的研討,我們凝練出較完整的“智能科學與技術”專業課程體系,體現出本專業的特色;提出可供3所高校共同使用的教學大綱和教材內容,體現出學生培養的工程實踐導向。這些研究成果可以為開辦“智能科學與技術”專業的兄弟院校進一步研討提供藍本,也可以為籌建該專業的高校所參考。
注:本文受到北京科技大學教學研究會第六批教學研究課題、北京科技大學教育教學研究基金青年教師教育教學研究立項項目、河北工業大學教改項目(2010-12)支持。
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A Study on the Course System and Textbook Construction for the Discipline of
Intelligence Science and Technology
YANG Peng1, ZHANG Jian-xun2, LIU Ji-wei3, ZHANG Lei1
(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2.Nankai University, Tianjin 300071, China;
3. University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
智能科學技術論文范文3
（河北工業大學控制科學與工程學院，天津300130）
摘要：課外科技活動能有效促進學生創新能力的培養和實踐能力的提高，在創新型人才培養體系中得到廣泛的認可與重視。文章分析課外創新實踐活動組織形式與實踐效果評價等關鍵問題，通過對組織體系理論的研究和具體實踐，提出基于群體動力的組織構建形式以及有效的評價機制。
關鍵詞 ：群體動力；創新實踐；組織形式；實效評價
基金項目：河北工業大學教學改革立項（校政字[2013]168號）。
第一作者簡介：宣伯凱，男，實驗師，研究方向為智能康復輔具，xuanbokai@126．com。
0 引 言
在知識經濟快速發展的時代，綜合國力的競爭最終歸結為科技創新人才的競爭。大學是培養科技創新人才的基地，現階段國內高校創新人才培養的質量還不能滿足國家發展建設的需要。在總結、借鑒國內外人才培養經驗的基礎上，建立并完善創新型人才培養體系是當前急待解決的問題。
智能科學與技術是面向前沿高新技術的基礎型本科專業，是集電子、信息處理、計算機和控制技術等多學科為一體的交叉綜合性學科。智能科學是一個不斷發展的學科，技術成果和研究動向更新得很快。智能科學與技術專業必須更加重視學生實踐應用能力和創新能力的培養，通過實踐環節提高學生的實際動手能力和科學研究能力。
1 創新實踐教育現狀分析
世界各國的高等教育都非常注重創新人才的培養，發達國家在人才培養模式上各具特色?，F代大學起源于歐洲，英國幾所著名的大學在創新能力教育方面取得了顯著的成效。牛津和劍橋都采用精英化的教育方式并且是最早實施本科生導師制的大學；在創新人才培養上，注重提高學生的獨立思考能力和開放性思維能力，強調教育的實踐目的。自20世紀90年代以來，美國的大學不斷進行教育創新，在研究型大學建立創新人才培養體系。通才教育是美國大學教育最突出的特征，通過跨學科專業和課程培養適應現代高端技術領域的復合型創新人才。在本科階段，小團體的實驗室和研討會是重要的教學模式。亞洲地區，日本的高等教育水平較高，注重教育資源整合與人才培養；高校和企業建立聯合研究、合作研究等多種形式的橫向聯合。國外高校創新人才培養的體系中，靈活的教學方式和實踐性的科研模式是創新人才培養的關鍵環節。在教學中，教師應注重發揮學生的自主意識和創新意識，讓學生參與科研活動，重視實踐性教學對學生科研能力和創造力的提高。
由于歷史文化傳統不同和教育體制的差異，國內大學在創新人才培養的理念、模式方面與國外存在較大差距。在創新人才培養中存在觀念陳舊、教學內容和教學手段缺乏創新、評價體系不科學等問題。近年來，國內越來越多的高校開始進行教學改革，探索多樣化人才培養模式。清華大學把加速建立研究型大學的人才培養體系定為改革目標，提出全面落實通識教育基礎上的寬口徑專業教育，讓更多本科生參加大學生研究訓練，令拔尖人才不斷涌現。北京大學實行元培計劃，提出復合型人才的培養目標。復旦大學、浙江大學、南京大學等院校也提出了各自的人才培養模式。綜觀上述高校的改革方案，主要的特點是注重拓寬學生的專業基礎，設立大學生研究計劃，使本科生及早接受科研訓練，激發學生的主動性和創造性，進而培養學生的創新意識和能力。
2 課外創新實踐活動的目標
探索加強高校學生創新能力培養的方法和途徑不僅是高校教學改革和發展的需要，也是時展的迫切要求。課外科技創新實踐活動的組織及實踐可以促進學生綜合素質的提高，致力形成系統的、高效的課外實踐教學體系，全方位培養學生的創新實踐能力。
(1)通過課外科技創新實踐活動可以激發學生的學習興趣，加強專業了解。大學生科技創新活動具有理論聯系實際的功能，通過實踐明確目標，將興趣愛好發展為專業努力方向，激發學生的創造激情，培養創新意識。
(2)課外科技創新實踐活動融會專業課程內容，促進第一課堂的學習。學生不再是課堂內被動吸收知識的服從者，而成為創新活動的參與者。實踐活動能夠調動學生課堂學習的主動性和積極性，形成課內外相互促進的良性機制。
(3)通過課外科技創新活動增強學生的創新應用能力，有助于學生適應社會發展需求。在我國社會經濟發展的新形勢下，知識和技術更新日趨加快，市場對專業人才素質的基本要求是具有較高的知識遷移、解決問題、動手實踐和創新思維能力。科技實踐活動能為學生提供更廣闊的平臺，使學生在實踐中學會運用專業知識分析問題和解決問題，使知識轉化為能力，進而應用于實踐。
(4)課外科技活動對學生的科學研究能力培養具有推動作用。創新實踐活動能夠讓學生在實踐中了解學科最新技術成果，培養大學生從事科學研究的嚴謹態度與科學方法，積累科研經歷和體驗。對創新素質、探索精神、科學實驗能力的提高具有不可替代的作用，為培養和造就高尖端科技人才奠定基礎。
3 課外創新實踐活動的組織形式
3.1 構建學生團隊，激發群體學習動力
20世紀30年代末，美籍德國人庫爾特·盧因提出“群體動力理論”。根據群體動力理論，積極的群體行為會對個體產生良性影響。群體開展實踐學習比個體獨自學習的效率更高、凝聚力更強、吸引力更大。創新實踐教育必須建立在個體內在需求與環境外力推動的共同作用下，以群體動力理論為指導，構建以團隊為基礎的創新實踐教育模式。
基于群體動力的團隊運作模式在認知能力、信息加工決策、目標執行過程等方面存在優勢。教師應積極組織鼓勵學生全體參與，在群體模式下組建活動基本單元——學生課題組，并在課外創新實踐活動的組織過程中，將課題組制與導師制相結合，合理調配智力資源，提升學與教的效果；充分發揮團隊運作模式的優勢，結合導師在理論深度和實踐經驗方面的優勢，增強對創新型人才的培養；在創新培養體系中以學生為中心，注重激發學生的學習主動性，培養創新進取精神與團隊協作能力。
3.2 課外創新實踐的組織建設
1)學生課題組的形成。
教師在學生的培養過程中可以學生為主體、以團隊合作的形式促進學習的深入。團隊成員之間知識結構的互補、及時有效的互動交流都會增強合作學習的效果。Vaneijl和Pilot( 2005)在研究中指出小組規模很重要，因為學生在學習步驟、興趣、學習習慣等方面有明顯差異，實踐表明3～4人比更大的組有效。選定4人制小組為學生團隊的基本單元，既有利于充分發揮學生個人能力，又能實現一定程度的互動協作并且具有應對成員變化的彈性。在我們對智能專業學生的問卷調查中也印證了這一結論，在最初形成的課題組中，因關系親近而形成團隊的占63%，因指派、學號、位置等因素隨機組成的占24%，考慮到成員知識能力互補等因素的占13%。在確定課題組成員時，應遵循有利于溝通交流和情感培養的原則，以能力全面、綜合素質高為目標，提高團隊的績效。
2)學生課題組的結構優化。
團隊結構與任務完成效果有直接關系。筆者以智能專業學生為研究對象，組成的課題小組屬于平行結構。在沒有其他專業知識背景成員的情況下，教師應該對課題組成員的知識結構進行優化調整；在全面提高學生個人能力的基礎上，將課題組結構優化與個性化發展培養相結合；在學習和完成任務的過程中明確學生個人的能力和特點，制訂適合的個性化培養計劃，使每個成員各有專長，都具有獨立解決某方面專業問題的能力。
3)課題組的重組與大團隊培養。
任務的內容和規模與團隊的規模、結構緊密相關，應對不同規模、性質的任務時，教師需要對已有的課題組進行調整或重組。課題組的重組不是盲目將成員從一個課題組轉到另一組，而是在原課題小組的活動中積累一定的實踐經驗，對個人的專長和能力有更明確的認識，能夠在新團隊中進行協作。教師在進行課題組小團隊培養的同時，可將有共同目標（參加同一比賽）的課題組組織成大團隊，進行針對性的培訓，搭建更大的交流合作平臺；在大團隊氛圍下，逐步形成良性競爭的關系，激發學生最大的潛力。
4)課題組導師的系統化指導。
課題組導師在學生知識體系構建和解決問題能力的培養上起著主導作用，承擔對學生課題組研究內容連續性和繼承性的管理。對人才的培養是一項長期的、持續性的工作。以某項競賽活動臨時組成的課題小組對研究沒有長期的目標和規劃，無后續活動或者研究內容空洞缺少鍛煉價值，而通過課題組導師的引導，可以確定長期穩定的學習、研究內容，增強學生的興趣，幫助學生進行深入的研究。成熟的科技競賽項目具有完善的賽事規定且面向群體，學生參與的過程也有較強的連續性，可以在不同年級之間形成繼承關系，避免走彎路，提高作品質量；發揮高年級學生榜樣帶動作用，指導低年級學生汲取更多經驗，構建階梯隊伍，營造良好的活動氛圍。
4 課外創新實踐活動的實效評價
指導大學生參加創新實踐活動是培養大學生創新能力的有效途徑。由于學生課題組制的活動具有很大的靈活性，因此需要建立一套與傳統課堂教學考試不同的實效評價體系。通過問卷調查發現，參與創新實踐活動的學生都希望通過活動提高自身素質，其中近50%的學生明確表明在意是否獲得獎勵激勵。創新實踐活動管理和運行機制應與學分設置、學生評價制度、物質精神獎勵等因素密切結合，通過導師評價、競賽成績評價和成果評價對參與活動的學生給予綜合評價和適當激勵，并跟蹤學生的長期發展狀況，評估活動的整體影響。
通過調查分析發現，對創新實踐活動的科學評價是對創新實踐教學理論研究內容的完善，能夠促進組織模式的改進，調動學生、老師、學校更大的積極性，提高人才培養質量。
(1)導師評價。導師評價與學生科技創新學分關聯。課題組導師是學生科研活動的管理者，了解和掌握學生在科研、競賽中的表現。導師可根據創新實踐活動的特點制訂相關的考核標準，依據實際情況參照標準要求，決定學生是否獲得相應學分。
(2)競賽成績評價?？萍几傎惒粌H能激發學生的創新意識，提高學生對知識理解和應用的能力，同時也提供了積極競爭的平臺，具有完整的評價體系。學生參與科技競賽的級別和獲得成績的級別能客觀反映學生的創新能力和執行能力，尤其競賽的宣傳展示和現場答辯環節是對學生綜合素質的一項考察。依據學生在競賽體系中的成績給予獎勵，也是對學生參與創新實踐的一種激勵。
(3)成果評價。創新實踐活動的評價可以借鑒科研項目的評價標準，以學生參與發表的論文、專利、參與的實際項目等指標作為評價依據。除了這些評價標準外，教師可對學生的長期發展進行跟蹤，調查實踐活動對學生考取研究生、就業情況等的影響，對創新實踐活動的成果作綜合性評估。
通過調查分析發現，對創新實踐活動的科學評價是對創新實踐教學理論研究內容的完善，可以促進活動組織模式的改進，調動學生、老師、學校更大的積極性，提高人才培養質量。
5 結語
創新實踐活動對學生能力素質的全方位培養起著重要的作用，要采取科學合理的方式調動大學生群體參與科技創新活動的積極性，既要注意科技創新教育的普遍性，又要注意發現和培養一批優秀學生，充分發揮其帶頭示范作用。實踐表明，基于群體理論的課外創新實踐活動的組織形式與科學的實踐效果評價具有良好的可操作性，指導本科智能專業學生在多項科技活動和競賽中獲得了優異成績，人均獲獎一次以上，達到了創新實踐能力培養的目標。
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[4]姚聰莉，任保平．國外高校創新人才的培養及對中國的啟示[J]中國大學教育，2008(9): 91-94．
智能科學技術論文范文4
大家好！
兩天緊張的學術探討就要告一段落了。大家都很辛苦，但也一定很充實，很愉快！我們相會了老朋友，結識了新朋友，交流了研究成果，進行了有益的探索和爭鳴，開啟了研究思路。
本次會議取得了豐碩的成果。會議共錄取論文57篇。從論文的議題來看，范圍十分廣泛。主要涉及十個大的方面：
一是關于信息本質和信息本體論的研究；
二是關于哲學發展和信息哲學研究方法論的研究；
三是關于信息思維方式的研究；
四是關于信息哲學與其他哲學關系的研究；
五是關于社會信息和信息社會的研究；
六是關于信息實踐和信息倫理的研究；
七是關于網絡文化和網絡社會的研究；
八是關于量子信息、信息量子和信息計算方面的研究；
九是關于大數據與互聯網本質的研究；
十是關于信息與心理、價值、智能、邏輯的關系的研究。
這樣廣泛的議題說明了兩個方面的情景：一是信息哲學的跨學科性和多層次多領域性，二是目前信息哲學的研究還遠未達到它所應有的統一性和深刻性。
20世紀中葉以來在世界范圍內掀起了一場廣泛而深刻的信息革命風暴，然而，這場風暴，雖然在科學、技術、經濟、社會乃至人們的生活和觀念領域都引起了巨大的變革，但是，信息科學作為某種時代科學范示的研究綱領的意義則一直未能被清晰揭示， 信息因素對事物存在和演化的價值也未能獲得充分的認識和挖掘。與之相應的則是統一信息科學和學界公認的信息哲學理論研究的滯后。
一個明顯的事實是，由于信息本質的普遍性品格尚未得到學術界的普遍認可，信息概念的普適性問題一直被作為某種存疑的東西而懸置，這不僅影響到信息科學綱領的一般理論層面的發展，即影響到統一信息科學的建立，而且也影響到系統科學、自組織理論、復雜性研究理論一般理論層面的發展，當然，也影響了這諸多研究領域走向內在融合的統一綜合建構的發展進程。
如果從控制論的創始人維納在1948年強調指出的“信息就是信息，不是物質也不是能量”這句話算起，人類對信息本質和信息的哲學問題的探索已經經歷了60多年的歷史。在這期間，俄羅斯、歐洲、美洲、日本以及中國的眾多學者都在這一領域發表了很多有價值的成果。這些成果都為信息哲學的建立和發展做出了不可磨滅的貢獻。
目前，越來越多的東西方學者已經意識到，信息哲學中最為核心的問題是關于信息本質的確定，以及由此所確立的信息本體論學說?，F代科學把材料、能源和信息看作是構造世界的三大基礎性要素，這就充分揭示了信息具有構成世界的基本存在領域的性質。對于這一性質信息哲學首先應當給出合理的論證和相應的規定。并且，只有從信息哲學的高度對信息的本質予以考察才可能奠定統一信息理論建立的基礎。信息哲學、統一信息理論的建立應當超越具體實用科學中信息系統研究狹隘性的局限，并對哲學、自然科學、工程技術學、社會科學和智能科學的極為廣泛的、不同層次和領域的信息問題進行更為綜合而統一的研究。信息就其本質而言，就其乃是構造世界的基本存在領域而言，它并不簡單局限于數、計算和形式等方面，相對于這些方面，信息具有更為超然和普遍性的品格。對于這一普遍性品格的挖掘、展示和規定乃是信息哲學的首要任務，也是信息哲學能否確立、能否成為第一哲學或元哲學的最深層級的本體論基礎。
雖然，目前學術界關于信息本質的爭論還遠未達到應有的統一程度，但是，從相關研究情況和本次會議的代表們發表的意見來看，絕大多數人都已經看到了信息所具有的哲學本體論的地位和價值。不同國家的信息哲學研究的代表人物，如俄羅斯的烏爾蘇爾（А. Д. Урсул）和康斯坦丁?科林（Константин Колин）先生，歐洲的弗洛里迪（Luciano Floridi）、佩德羅（Pedro Marijuán）、沃爾夫岡（Wolfgang Hofkirchner）和布倫納（Joseph Brenner）先生，中國的鐘義信、黎鳴、劉長林、羅先漢、苗東升、歐陽康、閆學杉、李宗榮以及我本人都把關于信息概念本質的研究看作是信息哲學能否確立的最為核心的理論部分。而其中的絕大多數學者都承認在自然界中存在著一個區別于物質世界的客觀信息的世界。這樣的共識是一個良好的開端，它已經為揭示信息哲學的獨立哲學品格，已經為信息哲學的建立和發展奠定了一個最基本的前提和基礎。
信息哲學是在信息科學技術、信息經濟和信息社會的發展所提供的相關知識的基礎上發展起來的，所以，信息哲學理應具有科學性的品質。它和當代西方某些主流哲學的研究方式不同，它反對在科學和哲學之間進行絕對的割裂。它要在科學和哲學之間建立某種相互作用、相互規定的反饋回環。它所彰顯的是科學的哲學韻味和哲學的科學品格。
由于信息哲學的研究是一個極富學術挑戰性的全新開拓的領域，其發展出來的門派、不同的觀點和理論將可能很多。打破門派壁壘，兼容百家學說，倡導一種自由討論和相互批評的態度，鼓勵對相關問題進行多層次、多視角、有差異的、甚至是對立的探討應當成為我們發展學術的基本原則。只有采取一種開放式研究的態度，才能為學者們提供一個自由寬松的研究平臺，從而更好地促進信息哲學這門新興哲學學科的發展。
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先給大家重點推薦一本期刊：中國職業技術教育
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《中國職業技術教育》雜志是由中華人民共和國教育部主管，教育部職業技術教育中心研究所、中國職業技術教育學會和高等教育出版社共同主辦的一份綜合性中文期刊，集政策指導性、學術理論性和應用服務于一身，是教育部指導全國職業教育工作的重要輿論工具，是服務各級各類職業教育機構的主要陣地。
中國職業技術教育投稿欄目：主要有職教要聞、專稿專訪、綜合管理方略、課程教材、教研與教學、師資隊伍建設、研究與探討、職業指導、職業培訓、高等職業教育等欄目。
再給大家推薦職業教育范文：人工智能背景下職業教育變革及模式建構
董文娟1，黃堯2(1.天津大學教育學院，天津300350；2.北京師范大學國家職業教育研究院，北京100875)
摘要：順應人工智能時代的浪潮，基于新興技術的職業教育變革及新模式建構勢在必行。該文從職業教育智慧化、經濟發展、政策保障、信息化生態重構四個方面，剖析了人工智能時代職業教育變革的現實訴求，并進一步分析了當前職業教育外部環境及其自身發展的困境。人工智能背景下職業教育的變革體現出融合、創新、跨界、終身化的新特征。基于此，從課程、教學、學習、環境、教師發展、評價、教育管理及組織等方面，探究職業教育的變革路徑及模式建構。最后探討了職業教育模式變革還面臨回歸教育本質、規避技術弊端等挑戰，并提出“適應—引領人工智能”的發展目標。
關鍵詞：人工智能；職業教育變革；模式建構；智慧化
“人工智能的迅速發展將深刻改變人類社會生活、改變世界。特別是在移動互聯網、超級計算等新理論、新技術及經濟社會發展強烈需求的共同驅動下，人工智能發展呈現出深度學習、跨界融合、人機協同、群智開放、自主操控等新特征?！盵1]人工智能作為新一輪產業變革的核心驅動力，為我國供給側結構性改革下的“新常態”經濟發展注入新動能，使人們的思維模式和生活方式發生了深刻變革。近年來，國家高度重視與社會經濟發展聯系最為密切的職業教育，積極推進職業教育信息化，運用人工智能改革教學方法和人才培養模式，構建新型智能職教體系，提升信息技術引領職業教育創新發展的能力。
一、人工智能背景下職業教育變革的現實訴求
人工智能對傳統教育理念產生了革命性沖擊，職業教育結構不斷調整，勞動力素質與市場需求的矛盾、學習方式與自我價值實現的矛盾等促使職業教育向智慧化、智能化發展。目前，我國處于教育信息化2.0、工業4.0的新時期，全球范圍內新一輪的科技革命和產業變革正在加速進行。“一帶一路”“中國制造2025”人工智能等重大國家戰略的提出，及以新技術、新產業為特征的新興經濟模式要求教育領域，尤其是職業教育培養行業、產業急需的技術技能型、智慧型人才，具備更高的創新創業能力和跨界整合能力，促進智慧化發展，助力經濟轉型升級。
(一)職業教育智慧化訴求：職業教育信息化發展的必然選擇
“智慧教育是以物聯網，大數據等信息技術為依托，創造智慧教學環境，轉換教育方法，內容與手段，注重教育網絡化，個性化和智能化的一種教育新模式?！盵2]智慧教育作為“一種由學校、區域或國家提供的高學習體驗、高內容適配性和高教學效率的教育行為(系統)”，被視為教育信息化發展的高端形態[3]。因此，職業教育的智慧化并非簡單的數字化，強調信息技術推動職業教育教學模式和方法的變革，改變思維模式，創建價值等方面共享的學習共同體，培養創新型、智慧型人才。
職業教育智慧化是職業教育信息化發展的必然選擇。目前，我國的職業教育信息化水平正在穩步提高，投入持續增加，各種智能信息技術應用于教育教學、實習實訓、測量評價等領域，并逐步成熟，正在努力打造一個信息化、智慧化的現代職業教育生態系統。新時期我國很多地區及職業院校積極提升現有信息化系統的智慧化水平，積極創建智慧校園、智慧社區等，逐步實現了組織管理的智慧化、資源環境的智慧化和服務評價的智慧化。
(二)經濟發展訴求：人工智能時代的新興經濟需要高技能智慧型人才
人工智能時代職業教育運用移動互聯網、大數據等新興技術，與經濟及其他部門跨界融合，不斷創造新產品、新業務，推動職業教育模式創新，形成了以互聯網為基礎設施、人工智能為實現手段的經濟發展新常態。人工智能時代是以現代科學技術為支撐的新時代，各行各業的運作發展和對知識技術的掌握要求達到了更高層面，相應的教育需求也有所提升，市場環境渴求勇于創新、個性化的高技能智慧型人才。職業教育要應對行業上升發展的勞動力需求問題，基于人工智能應用，提高技能培養層級，以適應新的社會勞務需求?，F代企業生產依托互聯網科技，與智能化設備直接聯接，通過數據分析和應用，促進科技成果轉化為生產力。勞動密集型企業已不適應現代行業、產業發展，需升級為網絡智能型，與此同時，職業院校的課程模式、專業設置、實習實訓、師資結構等也做出相應的調整和革新，既促進了職業教育的智慧化、智能化，又推動了產業升級和工業變革。
(三)政策保障：國家從宏觀層面保障人工智能時代的職業教育發展
2016年是我國人工智能元年，2017年我國頒布了《新一代人工智能發展規劃》，提出了“將發展人工智能放在國家戰略層面進行系統謀劃和布局”，這預示著我國人工智能時代的全面到來，為我國職業教育的發展提供了良好的宏觀政策環境。人工智能給職業教育帶來了符合時代精神的新內容，積極融合信息技術，整合職業教育資源，提升公共服務水平，影響和改變了原有的教育生態。緊密依托信息共享平臺，突破時空限制，讓學習者自我選擇，更加人性化和智能化。我國很多職業院校已經開啟了智慧校園的行動計劃，一些大中城市也在積極制定實施智慧城市的發展規劃，在良好的政策保障中提升智慧化水平。
(四)信息化生態重構訴求：人工智能時代的職業教育變革是對職業教育信息化生態系統的重構
“依據《2006-2020年國家信息化發展戰略》，我國正在有序推進數字教育向智慧教育的躍遷升級和創新發展?！盵4]在新興智能信息技術的催促下，技術變革帶來了職業教育系統的顛覆性創新改革，打破現有的條條框框，改革傳統教育模式，再造教育業務新流程。在職業教育領域創新應用物聯網、大數據、人工智能等先進技術，提升各科各門教育教學業務，打造各級各類智能實訓部門、培訓機構，覆蓋貫通中高職院校，整合系統內外現有資源，推進智慧教育生態有序發展，為各類用戶提供最適合、最智能的職業教育資源和服務，完成對職業教育信息化生態系統的重構。
二、當前職業教育發展的現實困境
人工智能對各行各業的影響具有革命性和顛覆性，可能帶來新的發展機遇，也可能帶來不確定性的挑戰，比如可能會改變就業結構、影響政府管理、威脅經濟安全等，還可能會沖擊法律與社會倫理，影響社會穩定乃至全球治理。當前，人工智能與“大眾創業、萬眾創新”浪潮席卷而來，職業院校既是人工智能應用的戰場，又是培養技術創新型人才的“夢工廠”[5]。人工智能時代的職業教育信息化發展迅速，影響是廣而深的，對職業教育外部環境及其本身都造成了極大的沖擊。
(一)職業教育外部環境發展困境
“據聯合國教科文組織預測，到2020年，人工智能將替代20億個工作崗位”[6]，那些技術含量低、重復性強的技能將被智能機器、數碼設備所替代，工業機器人也將大面積應用。智能設備替代行業勞動力，能夠降低勞動成本，且具有高效、易操作等競爭優勢。傳統職業教育培養模式很難適應未來行業、產業的發展需求，人工智能沖擊職業教育就業崗位，撼動其所依附的崗位基礎，對職業教育的生存與定位產生了威脅。因此，根據智能時代職業教育的崗位特征與需求，提升職業人才的知識結構和專業技能，是新形勢下職業教育的發展方向。
(二)職業教育自身發展困境
近年來，人工智能在職業教育領域內的應用和提高是目前職業教育的發展趨勢。我國重視職業教育信息化、智能化發展，各級各類職業院校在信息化基礎設施建設、校園信息化管理等方面都有了顯著提升，但信息技術與職業教育的深度融合仍不夠緊密，表現出信息化管理效率低、科學決策水平低等現象。人工智能背景下職業教育自身發展的困境表現在：
1.課程與教學困境
職業院校新課程改革提倡構建智慧課堂，制定個性化學習計劃，注重課堂實施效果。但目前的實際課程教學仍是以教師為中心，強調知識的灌輸，重視統一性和計劃性，與教育改革提倡的個性化教學相去甚遠。教學方法、教學理念更新慢，很難激發學生的內在學習動力，創新性思維弱，使得個性化教育的無法實現。近年來，中央、省、市、縣四級教育平臺逐步建立起來，課程與教學的層級設計逐步完善，但在實施的過程中，各級平臺之間存在溝通不暢等問題，各級資源內容不系統，不銜接，導致無序疊加和資源的重復浪費，“精品課程”等項目豐富了課程資源，但質量不高。在線課程與教學以傳統的科目、章節為單元，構建系統性的在線教育內容，為用戶提供專業化的知識選擇，但由于受時間條件等限制，大多數受教育者習慣于碎片化學習，連貫性和整體性差，缺乏對課程與教學體系的系統性學習。
2.認知困境
隨著人工智能時代的到來，許多職業院校將“未來教室”“智慧課堂”定位為未來發展方向，進行了多種嘗試和改革，如MOOC混合教學、翻轉課堂、多屏教學等，但“管理者和施教者對智慧教育的理解多停留在‘智慧課堂=多媒體+傳統教學的層面’，教學觀念和思維依然固化，并沒有因為新技術的參與而得到實質改變”[7]，缺乏對多媒體網絡架構和智能學習平臺的深層認識，更缺乏對管理評價和互動交流等模塊的理解與掌握，雖投入大量人力財力采購了數量巨大、設備精良的多媒體設備和智能服務設備，但沒有充分有效使用，大大限制了智慧教育的發展潛力。
3.用戶困境
傳統教學以群體教育為基本單元，教師和學習者作為學習共同體，在管理、學習的互動過程中形成強大的群體約束力，促進雙方共同進步。在信息化教育時代，學習者自由掌握學習時間和進度，遇到問題可能無法及時解決并獲得反饋，無法進行面對面交流，因此，基于人工智能網絡化學習平臺，學習者需要高自控力、高學習能力才能適應這種全新的學習方式。
4.評價困境
傳統的評價方式多依靠經驗和觀察，智慧型評價則是基于學習過程的一種發展性評價，以采集到的學習數據為客觀基礎。在人工智能、數字信息化環境下教育效果的評價實際要受到很多因素的影響和局限，在信息技術與職業教育融合的過程之中，許多智能技術應用于教育教學實踐，難以進行定性定量的智慧評價，如互動交流及深層次的學習評價等。
三、人工智能背景下職業教育變革的新特征
人工智能帶來了思維模式的創新，改變了人們認識問題、思考和解決問題的方式，越來越多地依賴人與智能網絡的協同創新。人工智能背景下的職業教育變革圍繞經濟社會發展大局，“主動服務國家重大發展戰略，加大虛擬現實、云計算等新技術應用，體現校企合作、知行合一等職教特色，以應用促融合、以融合促創新、以創新促發展。”[8]人工智能背景下職業教育的變革必將加速推進職業教育的現代化、智能化進程，表現出了融合、創新、跨界和終身化的新特征。
(一)融合
人工智能技術科學應用于當前職業教育，在最短的時間內整合、重組大量的知識信息，形成科學的技術技能知識體系，為職業教育資源、企業資源、產業資源、社會資源等一切有可能聯結的資源融合提供了可能。為促進職業教育的智慧化發展，在現有的合作模式、集團模式、產教融合模式等實體協作發展的基礎上，建立智能互動的智慧教育供給平臺、常態化智慧課堂和大數據化智慧教育生態系統，為我國新興經濟發展提供高技能、智慧型人才支撐。
(二)創新
信息化時代下“變”為創新立足之要點。創新時代最需要提升的就是創造智慧?！坝芍R的理解記憶，轉向知識的遷移、應用并最終指向創造發明”[9]，以提高學習者的學習能力和應用能力，提升其創新思維和智慧思維，不斷開拓人類社會發展的高度和寬度。智能化、信息化的時代是創新不斷的時代，是原有知識不斷被更新、技術不斷被升級的時代。人工智能促使社會化協同大規模發展，促進職業教育體系核心要素的重組與重構，創新生產關系，呈現出新的協作架構，開創了新的教育供給方式，增加了教育的選擇性，推動了教育的民主化。學習者能夠按照自己的價值觀、興趣與愛好等選擇適合自己個性發展的學習方式和學習內容，促進學習者個性化、多樣化發展，最終實現教育公平。
(三)跨界
智能科學與職業教育連接起來，搭建起兩者溝通的橋梁，跨越了人工智能虛擬教育和線下實體教育的界限，實現了兩者之間的融合。教育供給由競爭資源轉變為協同合作，直線型的中心組織管理轉向去中心化、泛化管理。通過大數據智能技術平臺、遠程教育平臺等對職業教育資源進行整合共享，跨越教育邊界，與市場、行業、企業以及職業教育培訓機構對接，提供更加便捷的智慧化服務。
(四)終身化
人工智能時代職業教育的變革堅持“以人為本”的教育理念，滿足學習者在任意時間、任意地點、以任意方式、任意步調終身學習的需求[10]。打破了地域和時間的限制，體現了教育的泛在化、個性化和終身化，與終身教育理念的發展目標不謀而合。人工智能時代社會經濟發展加快，人們追求高層次自我價值的實現，充分體現出終身學習的必要性和緊迫性。目前，我國正在積極創建泛在學習環境，致力于構建終身化學習型社會，努力創造有利條件向全民提供終身教育與學習的機會。
四、人工智能背景下職業教育發展的模式建構
人工智能背景下職業教育的變革預示著全新思維意識形態、社會發展形態的變革，重塑職業教育可持續發展的新思維，重構信息時代職業教育的價值鏈和生態系統。智能化技術科學將現代職業教育內部各要素，以及內部要素與外部環境之間，通過虛擬技術和智能化手段互聯貫通，突破傳統教育價值的鏈狀模式，使職業教育由傳統模式走向“人工智能+職業教育”模式的建構。人工智能對職業教育課程、教學、評價、管理、教師發展等方面產生系統性影響，為職業教育提高教育質量和提升服務水平提供了技術支持和現實路徑，解決不能兼顧職業教育規模和質量的矛盾問題。下面將從課程、教學、學習、環境、教師發展、評價、教育管理及組織等方面來探究職業教育的變革路徑及模式建構。
(一)人工智能背景下職業教育的課程模式
人工智能時代的信息知識、科學技術正在以前所未有的速度增長、更新和迭代，呈現出了碎片化、多元化、創新性、社會性的特征。人工智能背景下職業教育的課程模式是為學習者提供按需可隨時選擇的知識儲備智能模式，解決了傳統職業院校課程教學的滯后性，呈現的是現代職業教育的前沿信息和內容。課程革命愈演愈烈，靈活多樣的微課、慕課等形式層出不窮，在線課程將成為常態，信息傳播媒介、知識獲取方式等都發生了巨大改變，課程內容和結構的表現形態、呈現方式、實施及評價等也都進行了相應變革。智能化信息科學技術為課程的設計、架構、實施提供了快捷和便利，為學習者的個性化、終身化選擇提供了多種渠道。人工智能背景下職業教育的課程模式的建構表現為：首先，線上線下融合的大規模開放課程融入現代職業教育，課程的表現形態和實施途徑呈現出智能化、數字化、立體化的特征，成為學校常態課程的有機組成部分，為學習者提供了更多的可選擇機會，使實施個性化課程成為可能?，F代職業教育的課程內容強調學術性與生活性相互融合與轉化，融入社會資源，立足于我國社會經濟的新常態和學習者的全面發展，實現社會化協同發展，共贏共創；其次，課程實施的空間得以拓展，跨越了社會組織邊界、職業院校邊界，將從班級、年級、全校擴展到網絡社區以及更大的空間。課程的整體結構從分散走向整合，以技術為媒介，形成跨學科、多學科整合的課程；最后，課程內容的組織、課程的實施逐步模塊化、碎片化、移動化與泛在化，社會化分工更加精細，教師也將承擔教學設計、技術開發、在線輔導等不同的角色。
(二)人工智能背景下職業教育的教學模式
人工智能時代將信息技術有效地融合于職業教育各學科的教學過程，從知識的傳遞轉變為認知的建構，從注重講授和內容，轉變成重視學習過程[11]，構建“以教師為主導，以學生為主體”的以數字化、智能化為特征的智慧教學模式，重視學生的主體地位，引導學生“自主、探究、合作”。人工智能背景下職業教育的教學模式的建構表現為：首先，人們的學習方法、認知方式和思維模式已經發生了巨大的轉變。信息化教學使得信息技術已成為學習者認知的必要工具，認知方式也由“從技術中學”轉型為“用技術學”。其次，信息化教學的重點從“面向內容設計”轉變到“面向學習過程設計”，更加重視學習者發現問題、分析和解決問題能力的培養，關注學習者的學習過程，以及其獲得學習活動的體驗。同時，信息化教學要將課堂內的學習知識和課堂外的實踐活動聯結互動，按照學習者的個性化需求和認知方式自主選擇學習內容。第三，智慧教學將成為課堂教學的新重點。日常教學工作形態不再是點線面的連接，而是呈現為智能化、立體化的教學空間，智慧課堂將會促進學習者的深度學習、交互學習和融合學習，智能備課、批閱以及個性化指導等也將成為教育者新的教學工作形式。從機械評價學習結果轉變成適應性評價學習結果。第四，在線教學、整合技術的學科教學法將成為新的教學形態，促進教育均衡發展，實現跨學校、跨區域的流轉。移動學習、遠程協作等信息化教學模式，能夠實現教師的“教”與學生的“學”的全面實時互動，最大限度地調動學習者的主觀能動性，提升教學質量與人才培養質量。
(三)人工智能背景下職業教育的學習模式
智能系統和互聯網絡為學習者提供了豐富多元的學習資源和環境，推進了教育教學活動與學習環境的融合發展，人工智能背景下職業教育的學習模式也逐步建立起來，具體表現為：首先，智能時代的互聯網絡全面覆蓋每一個人、每一個角落，活動空間由課堂內拓展到課堂外，學習與非正式學習正在互相補充、互相與融合，導致學習者的學習行為變化、學習方式的革新。其次，基于互聯網出現了一批創新的學習方式，借助情景感知技術及智慧信息技術，進行真實過程體驗的情境學習，促進學習者知識遷移運用的情境化和社會化。第三，借助互聯網云技術和各種應用工具，學習者可根據自身學習需求，選擇最優學習方式，也可利用數據分析技術，追蹤記錄學習路徑和學習交互過程，隨時隨地獲取個性化教學服務和量身定制的學習資源，拓寬了智慧教育視野。第四，各職業院校開始拓展校園智慧學習的時間和空間，以實現虛擬和現實相互結合的智慧校園育人環境。推進網絡學習空間建設，加強教與學全過程的數據采集和分析，“引導各地各職業院校開發基于工作過程的虛擬仿真實訓資源和個性化自主學習系統”[12]，強化優質資源在學習環境中的實際應用。
(四)人工智能背景下職業教育的環境模式
智慧教育環境是以大數據、多媒體、云計算等智能信息技術為基礎而構建的虛實融合、智能適應的均衡化生態系統。信息技術與職業教育的深度融合，為師生的全面發展提供了智慧化的成長環境，如智慧云平臺、智慧校園。人工智能背景下職業教育的環境模式的建構表現為：首先，智慧教育環境將信息技術與職業教育服務結合、面對面教學和在線學習結合，形成數字化的、虛實結合的職業教育智能服務新模式。其次，智慧教育環境將促進各種智能化、數字化信息技術融入職業院校的各個業務范圍和業務領域，與系統內的其他業務橫向互聯、縱向貫通，且信息能夠適時生成和采集，全過程實現數字化與互聯化。第三，智慧教育環境能夠感知學習者所處的學習情境，理解學習者的行為與意圖，滿足學習者的個性化需求，提供多元化的適應服務和智能感知的信息服務。互聯網應用基于智能數據分析，實現智能調節與自動監控，為學習者提供定制式的學習服務和個性化的學習環境。未來教室必將變成“虛擬+現實”的智慧課堂，在網絡空間中參與線上課程、線下活動，實現線上線下互動交流。同時，智慧校園的創建和管理，能夠對每個班級、學區進行動態管理，構建出一個以問題、任務為線索，學生實現自主學習的知識體系和促進師生互動、生生互動的智慧管理平臺。到2020年，“90%以上的職業院校建成不低于《職業院校數字校園建設規范》要求的數字校園，各地普遍建立推進職業教育信息化持續健康發展的政策機制”[13]，以學習者為中心的自主、泛在學習普遍開展，精準的智能服務能夠滿足職業教育的終身化定制。
(五)人工智能背景下職業教育的教師發展模式
人工智能背景下職業教育的變革對教師的專業發展、素質能力提出了新要求，改變了教師的能力結構和工作狀態。教育信息化大背景下，互聯網技術、多媒體手段的產生、智能化設備的使用極大提高了教師的專業發展和能力素養，以適應新課程改革與教育信息化的要求。人工智能背景下職業教育的教師發展模式的建構表現為：首先，新時代教師專業發展的內在要求和外在環境都要求教師能夠認識、了解和應用互聯網新技術工具，促使教師專業發展能力和素養的提升和豐富。其次，教師的專業發展要面向實際、情境化、網絡化的教學問題，教師需要在多變的教育情境中綜合運用核心教學技能，將信息技術知識、學科內容知識、教學法知識很好地融合并遷移運用。新時代的教師要學會掌握使用智能化設備和數字化網絡資源，積極加強與其他專家、教師的合作，或遠程工作，形成基于智慧教育技術的多元化的學習共同體。教師的工作狀態由個體的單獨工作轉變為群體的共同協作，大大提升了教師的工作效率。第三，信息化背景下教師的教學理念要發生轉變，由促進學生“接受學習”轉變為“主動建構”，由“被動適應”轉變為“主動參與”，越來越強調以學生為中心的過程體驗，從了解信息技術轉變為掌握智慧教育技術，保持學科知識，教學方法，核心技術的動態平衡，促進學生智慧學習的發生。第四，信息化教師要學會使用智能化教育技術，積極開發數字化學習資源，創設豐富多元的教學活動，鼓勵學生掌握智能信息工具，學會探究和解決問題，發展提升學生的創新思維能力和信息化學習能力。教師的信息化教學能力和素養全面提升，信息技術應用能力實現常態化。
(六)人工智能背景下職業教育的評價模式
現代教育價值趨于多元，以互聯網為基礎的智能化信息技術使教育評價在評價依據、評價內容、評價主體等多個方面實現了全面轉變。人工智能背景下職業教育的評價模式的建構表現為：首先，互聯網信息技術應用于學習過程使得伴隨式評價成為可能，更加關注學習者的個體差異和特點。強調過程評價和多元共同評價，更加客觀全面，重視評價過程的診斷與改進功能，以促進學習者的個性化發展。其次，互聯網、大數據、智能云技術的出現使得評價的技術和手段多樣化、智能化，節省人力物力財力，提高了評價的科學性、針對性。第三，以大數據為基礎的適應性評價因人而異，可獲得及時反饋，可真實地測評學習者的認知結構、能力傾向和個性特征等，從知識領域擴展到技能領域、情感、態度與價值觀，構建以學習者核心素養為導向的教育測量與評價體系，促進學習者發展。
(七)人工智能背景下職業教育的管理模式
智能化信息技術、云計算技術、大數據技術等能夠促進大規模社會化協同，拓展教育資源與服務的共享性，提高教育管理、決策與評價的智慧性，因此，基于互聯網的教育管理必將逐步走向“智慧管理”模式。人工智能背景下職業教育的管理模式的建構表現為：首先，互聯網將家庭、學校、社區等緊密、方便地聯系在一起，拓寬了家長和社會機構參與學校管理的渠道，各利益相關者可共同參與現代職業院校的學校管理，協作育人。其次，新時代的職業院校管理模式通過可視化界面進行智能化管理，業務數據幾乎全部數字化，能有效降低信息管理系統的技術門檻，使管理工作更加輕松、高效。通過深度的數據挖掘與分析，能夠實現個性化、精準資源信息的智能推薦和服務，為管理人員和決策者提供及時、全面、精準的數據支持，以提高決策的科學性。第三，通過互聯網信息技術可以實現全方位、隨時的遠程監督與指導，從督導評估轉變為實時評估，可以實現大規模的實時溝通與協作，促進社會化分工，促進職業院校內部重構管理業務流程，使管理智能化、網絡化、專業化。
(八)人工智能背景下職業教育的組織模式
人工智能時代信息科學技術的蓬勃發展沖擊著學校內部的組織結構向智能化、網絡化的方向發展，各職業院校需要合理調整內部組織結構和資源分配，通過互聯網加快信息流動等方式，提高各職業院校組織管理的效率和活力。人工智能背景下職業教育的組織模式的建構表現為：首先，當今時代人工智能的產生不可能替代學校教育，但可以改變學校教育的基本業務流程。人工智能推動了學校組織結構向網絡化方向發展，教學與課程是提供信息數據的重要平臺，學校組織則構成了教育大數據生態系統。其次，“互聯網+職業教育”的跨界融合將打破學校的圍墻的阻隔，互聯網將學校組織與企業、科研院所等社會機構緊密聯系起來，提供優質教育資源供給，共同承擔知識的傳授、傳播、轉化等功能，促進學校組織體系核心要素的重構。第三，建設“智慧校園”，實現線上線下融合的智慧校園育人環境，實施一體化校園網絡認證，推動智能化教育資源共建共享，實現職業教育信息化建設的均衡發展。
五、人工智能背景下職業教育的模式變革面臨的挑戰及發展目標
人工智能將推進大數據、云技術等智能信息技術深層次融入職業教育課程與教學、組織與管理、評價與反饋等領域，形成社會化多元供給，為學習者提供多樣化的參與方式、自主選擇的學習形式和及時獲得反饋的評價途徑，有利于實現職業教育的共建、共享、共治。但其全面實現，還面臨著諸多挑戰。
(一)挑戰
首先，職業教育的新模式建構需要充足的資金支持。各職業院校積極建構智慧校園，努力實現智慧化產學研環境，打造一體化智慧城市網絡等核心技術的開發，都需要資金的根本保障。政府要給予資金政策保障并加強監管，資金管理部門要合理規劃，合理利用，?？顚Ｓ?，落到實處。其次，職業教育的新模式建構的成果表現離不開學習者對技術的理解、掌握和應用。在實際實施過程中，教育工作者既要利用信息技術優勢變革職業教育，也要避免技術中心主義傾向，“避免一味追趕技術新潮而不顧學生身心健康等，技術本身是一個禍福相依的辯證法?！盵14]第三，“目前的教育實踐中，仍未能充分實現人機合理分工和雙邊優勢互補。人工智能終端系統擅長邏輯性、單調重復的工作，而人類則更適合情感性、創造性和社會性的工作?！盵15]現階段，信息化技術水平還有待提高，智能機器不能完全勝任知識傳播、數據處理等工作，有待于進一步開發和完善，絕對依賴互聯網絡和設備，還存在一定的風險。
(二)發展目標
人工智能時代職業教育變革重新架構了職業教育發展模式，完成了對資源的重新整合配置，改變了人的思維方式、學習方式和生活方式。人工智能時代下沒有職業教育模式的改革，就不可能建構真正的現代化職業教育。人工智能背景下職業教育的發展目標可以概括為個三方面：
1.“智慧腦”與“智能腦”融通
隨著第四次產業革命的到來，信息技術爆發式發展，造就了以電腦、互聯網為基礎的智能腦。職業教育智慧化發展的一個目標就是如何讓學習者發揮人腦“智慧腦”與機器設備“智能腦”的“雙腦”共同協作[16]。人工智能時代職業教育與信息技術的深度融合，就是要通過“智慧腦”和“智能腦”的協同作用，發揮互補優勢，進行融通式學習，而不是簡單地人腦與電腦的技術對接。
2.“現實世界”與“虛擬世界”結合
在人工智能時代，網絡虛擬技術的發展使人類擁有了真實與虛擬兩個世界，虛擬信息技術的興起在一定程度上會影響職業教育的實體教育，實體教育的發展也需要虛擬技術的支撐。但在具體的學習實踐中，還會存在利用這兩個世界時顧此失彼、難以平衡的問題。目前，虛擬化教育技術在職業教育領域不斷應用與推廣，職業教育的發展模式不斷優化，使得職業院校線上線下的邊界逐漸消融，“現實世界”與“虛擬世界”更好地結合。人工智能時代職業教育的本質沒有發生根本改變，學習者要學會利用這兩個世界虛實融合、高度互動，充分發揮出自身的優勢，更好地學習與生活。
3.職業教育“適應人工智能”發展為“引領人工智能”
人工智能為職業教育帶來了強大的技術支持，為職業教育帶來了便利。初始階段的職業教育基本知識和技能被數字化和智能化，通過人工智能相關課程，云教育模式，個性化學習計劃等，適應并應用人工智能，以提高職業教育的效率和質量。職業教育重在技術創新，對于行業技術發展具有一定的引領性作用。未來人工智能將成為職業院?？焖侔l展和轉型的技術支撐。“如某些職業院?；谧陨韮瀯輰I與相關行業的智能自動化企業合作，實現以職業教育發展引領人工智能。”[17]目前，人工智能處于適應性大發展階段，隨著信息化技術的提高和智能化設備的普及，人工智能時代必將由專用人工智能時代步入通用人工智能時代。在通用人工智能時代，人工智能與職業教育深度融合高效協作，職業教育完全適應且完美應用于人工智能，進一步引領人工智能發展，由“人工智能+職業教育”發展為“職業教育+人工智能”的時代。
