淺談人工智能時代的工科數(shù)學教育

摘 要：目前的工科數(shù)學教育與人工智能新時代對學生的要求，還有一些距離。作為一所工科院校的教師，在工科數(shù)學教育中如何適應人工智能的發(fā)展就成為一個非常重要的課題。在本文中，我們提出了最大限度地追求提高學生的學習興趣、培養(yǎng)學生良好的學習習慣以及讓學生盡早接觸統(tǒng)計類數(shù)學軟件這些措施。

關鍵詞：人工智能；工科數(shù)學；概率論教學

一、 引言

近幾年來，人工智能（Artificial Intelligence）取得了突飛猛進的發(fā)展，可以毫不夸張地說，人工智能已經(jīng)并且必將改變人類各個方面的生活。從谷歌利用深度學習所產生的智能機器人Alpha Go戰(zhàn)勝人類頂尖圍棋高手，自動駕駛汽車逐漸開始上路，到我們生活中隨處可見的車牌自動識別技術，再到越來越自動化的工廠流水線，可以說很多人的工作和生活將因人工智能的發(fā)展而改變。

在人工智能時代，一個很讓人無奈的話題是，什么樣的工作會被人工智能所代替？一個比較標準的答案是，越是那些重復性地、機械性的工作越容易被人工智能所代替。目前，為了應對越來越昂貴的人工成本，許多工廠紛紛在努力打造“無人工廠”。這也給未來的工科教育帶來了新的挑戰(zhàn)。

作為一所工科院校，湖北工業(yè)大學是以培養(yǎng)未來的工程師為目標，因而在工科數(shù)學教育中如何適應人工智能的發(fā)展就稱為一個非常重要的課題。

二、 目前工科數(shù)學教育的局限性

很令人驚訝的是，盡管計算機方面大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術發(fā)展如此迅猛，對工科數(shù)學教育的影響卻并不明顯。以目前大家廣泛使用的同濟大學出版社的《高等數(shù)學》教材為例，目前最新的版本是第七版，但其與前面的幾個版本相比，改動并不明顯。這一方面是因為高等數(shù)學的內容本身就是比較經(jīng)典的內容，本身可以改動的余地并不大；另一方面也反映了目前工科數(shù)學教育對計算機等吸納的力度還有不足，有很多可以改進的空間。

同時，另一個值得探討的問題是，目前學生對工科數(shù)學的興趣也呈日趨下降的趨勢。比較明顯的一點是，高等數(shù)學的上冊學生還能保持比較高的注意力和興趣。但到了高等數(shù)學下冊以后，由于概念從一維到二維甚至多維空間，難度隨之加大，學生的興趣也隨之降低了很多?？梢哉f，目前的工科數(shù)學教育與人工智能新時代對學生的要求，還有一些距離。

三、 工科數(shù)學教育該如何適應人工智能新時代

接下來，我們結合自身的思考，提出一些如何適應人工智能新時代的粗略認識。

首先，工科數(shù)學教育必須最大限度地追求提高學生的學習興趣?！芭d趣是最好的老師”，在興趣的培養(yǎng)方面，必須花費極大的氣力。以概率論的教學為例，可以引用最近比較熱門的由中央電視臺播出的“國家寶藏”，其中北京故宮博物院展出了一件名為“各種釉彩大瓶”的瓷器。這件瓷器的不同尋常之處在于集成了17種歷代瓷器工藝于一身，其難度可想而知。這里涉及一個有趣的概率問題，假設每種工藝成功的概率是0.3，那整件作品成功的概率就是0.317，約等于1.29140163×10-9，由此可見其概率之小，這也充分體現(xiàn)了我國古代工匠的高超技藝。

其次，必須讓學生養(yǎng)成良好的學習習慣，以適應未來的需求。在人工智能新時代，我們每個人都需要終身學習，以不斷適應新技術新發(fā)明對我們生活和工作的改變。這就必須讓學生有非常好的自學能力，能夠自我學習，不斷提高自己的能力。也就是說要更多的學會自己思考，課前預習，課后復習這些習慣一旦養(yǎng)成，將在學生未來學習新的知識時發(fā)揮巨大的作用，使得他們終身獲益。因此，在平常的教學中，應該讓學生充分發(fā)揮主動性，主動學習。

最后，應該讓學生學會適應數(shù)學軟件的發(fā)展，以更好地適應于人工智能新時代。同樣以概率論和數(shù)理統(tǒng)計的教學為例，目前常用的統(tǒng)計分析軟件例如SAS，功能強大，操作簡單。讓學生盡早地接觸這些軟件，并學會操作，將給他們未來的發(fā)展帶來很大幫助。

四、 結論

在本文中，我們回顧了人工智能發(fā)展對工科數(shù)學教育與教學的影響，剖析了目前工科數(shù)學教育的一些不足之處。對工科數(shù)學教育如何適應人工智能的發(fā)展給出了一些思考：包括利用一些比較有趣的例子，讓學生盡早接觸統(tǒng)計軟件SAS，以及養(yǎng)成良好的習慣。

參考文獻：

[1]同濟大學數(shù)學系編.高等數(shù)學[M].高等教育出版社.第七版，2014.

[2]李子強主編.概率論與數(shù)理統(tǒng)計[M].科學出版社.第三版，2011.

作者簡介：左玲，湖北省武漢市，湖北工業(yè)大學理學院。