創(chuàng)客理念與智能技術(shù)相結(jié)合的教學模式

方貞貞 翟翔

摘 要：針對現(xiàn)行教學模式限制學習者個性發(fā)展、不利于培養(yǎng)學生自主學習興趣的弊端，對創(chuàng)客與人工智能的發(fā)展進行解析，發(fā)現(xiàn)兩者在教育方面的運用均停留在宏觀概念和框架層面上，沒有具體落實到教學中，為此提出創(chuàng)客理念與智能技術(shù)相結(jié)合并優(yōu)化的教學模式。該教學模式可彌補現(xiàn)行模式的不足，并具有理論基礎(chǔ)融合性、教學目標獨創(chuàng)性、輔助條件智能化、評價標準多維度等特點。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客;人工智能技術(shù);教學模式;創(chuàng)新

DOI：10. 11907/rjdk. 182115

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2019）003-0196-03

0 引言

隨著社會發(fā)展， 對綜合型人才需求愈加突出。但現(xiàn)行教學模式培養(yǎng)的學生不能很好應對社會發(fā)展帶來的種種問題。為適應社會發(fā)展需要，個人應具備創(chuàng)新思維及全面綜合的能力。創(chuàng)客理念強調(diào)在具體活動中提高學生綜合能力[1]，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，以人工智能技術(shù)作為輔助手段，促進學生能力綜合培養(yǎng)。目前國內(nèi)外對創(chuàng)客及人工智能技術(shù)大都停留在概念深化、創(chuàng)客空間建設、智能化技術(shù)算法等方面，鮮見真正與具體教學實踐相結(jié)合的應用。本文通過兩者的相互結(jié)合（一個作為理論支持，一個作為技術(shù)輔助工具），提出一套彌補現(xiàn)行模式不足的新教學模式。

1 現(xiàn)行教學模式解析

教學模式指在教學過程的每一階段，以專業(yè)的教育理論和思想為基礎(chǔ)，經(jīng)過大量實踐形成相對穩(wěn)定、完整、緊密相連的教學活動程序及教學體系[2]。以“教”為中心的多媒體教學模式在當前被廣泛運用，該模式把計算機和互聯(lián)網(wǎng)作為教學工具，教師處于主導地位[3]，具有以下優(yōu)點：對學生來說，可以不受時間和地點的限制進行學習;對教師而言，可減輕教師的教學任務，使教師對所授學科專業(yè)度、深度有更透徹的理解。其缺點包括：在課前，由于教師精力有限，無法針對每位學生進行分析，很難準確掌握每個學生的學習能力和認知水平，因此只能制定比較寬泛的教學目標，為應對考試選取單一和枯燥的教學內(nèi)容，但是對某些知識點，不同學生有不同需求，在課前準備不充分的前提下，難以引發(fā)學生學習興趣。在課中，學生除了課堂回答問題時參與教學，其它環(huán)節(jié)都處于被動接受的狀態(tài)，只是充當觀眾，很少有獨立思考解決問題的機會，而且?guī)熒?、生生之間交流與溝通很少，導致學生越來越不自信，表達能力越來越差。整個教學過程由教師決定，當有突發(fā)情況時，學生往往不知所措，不能鍛煉學生應對突發(fā)事件的能力。課后，通常通過試題的形式反饋學生學習情況。在這種枯燥的評價模式下，只能把學生培養(yǎng)成做題工具。教與學針對的是教師與學生，不能只針對學生單方面地評價，應該全面評價兩個方面。多媒體是把雙刃劍，盡管給教學帶來了便利，但后臺沒有監(jiān)控機制，對自我約束差的學生往往放任自流[4]。因此該教學模式很不利于學生個性化及創(chuàng)造力的發(fā)展，不利于學生自主學習習慣的養(yǎng)成。為培養(yǎng)個性化的創(chuàng)新人才，教學模式亟待改進。

2 創(chuàng)客理念與人工智能技術(shù)

創(chuàng)客由美國Fab Lab率先推行[5]，指運用一切可利用資源將有創(chuàng)意的想法轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實產(chǎn)物，并愿意將其成果無償分享給外界[6]。國內(nèi)許多學者認為，只有通過具體實踐才能將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化成具體現(xiàn)實。因此將創(chuàng)客理念融入到具體教學實踐中[7]，鼓勵學生通過洞察和思考身邊的一切，在腦海中形成自己的想法;然后將想法分享給同伴，利用團隊之間的合作及所學知識將想法在實際操作中實現(xiàn)。依據(jù)該理念培養(yǎng)學生，可提高學生學習興趣，增強動手操作能力，形成創(chuàng)新意識。

人工智能指在以人機互動與機器學習等理論為基礎(chǔ)，用于模擬和擴展人類言行及智慧的技術(shù)學科[8]。人工智能技術(shù)經(jīng)歷了3次歷史性進步[9]：①計算智能。利用數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)遺傳算法等技術(shù)對信息進行處理、存儲、計算及傳遞，具有快速處理和解決海量數(shù)據(jù)的智能特點;②感知智能[10]。人類使用計算機識別技術(shù)達到對外界環(huán)境的感知，提出人機交互猜想，進行人臉識別、語音識別、圖像搜索等;③認知智能[11]。這是未來人工智能發(fā)展方向，總體思路是將人的神經(jīng)系統(tǒng)、判斷思維、邏輯能力、情感、感知系統(tǒng)應用在機器方面，使機器擁有類似于人類一樣自主思考、分析解決問題的能力[12]。將智能技術(shù)和創(chuàng)客結(jié)合用于教育中，不僅有新穎的理論作為依托，更有智能技術(shù)提供技術(shù)支持。兩者結(jié)合的模式能提升學生學習積極性，但在探索該教學模式前，需明確創(chuàng)客理念與智能技術(shù)的發(fā)展及在教育中的運用情況。

2.1 創(chuàng)客與人工智能技術(shù)在教育中的運用

近年來，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)逐漸成為國內(nèi)教育核心戰(zhàn)略，創(chuàng)客理念、人工智能技術(shù)也隨之成為教育工作者研究對象[13]。筆者在中國知網(wǎng)上利用高級檢索，以“創(chuàng)客”并含“創(chuàng)客教育”、“人工智能”并含“智能教育”為兩組關(guān)鍵詞進行同義詞擴展，時間截止到2018年3月，一共搜索到158篇相關(guān)文章作為研究樣本。對樣本從時間、來源、內(nèi)容3個方面進行分析。

（1）時間方面。從樣本文章發(fā)表年限統(tǒng)計（見表1）可知：在2006年出現(xiàn)第一篇，直到2014年才突破個位數(shù)的局面，到2017年突破了3位數(shù)，說明越來越多的學者逐漸關(guān)注創(chuàng)客與人工智能技術(shù)領(lǐng)域的融合。雖然2018年（截止至3月）僅有5篇文章發(fā)表，但2016和2017年相關(guān)主題發(fā)文量呈上升趨勢，未來文獻數(shù)量應該也會持續(xù)增長。

（2）來源方面。樣本文章由98種期刊、34篇碩士論文、21篇博士論文、1篇報紙文章構(gòu)成，發(fā)表單位均為教育機構(gòu)。說明創(chuàng)客及人工智能的話題只局限于學術(shù)界內(nèi)部，并沒有成為大眾化課題，只有極個別的學者將兩者進行結(jié)合，大部分均將兩者對立地研究。

（3）內(nèi)容方面。從創(chuàng)客角度看，大部分均以創(chuàng)客教育、眾創(chuàng)空間、高校圖書館、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新、高校等為研究內(nèi)容;從人工智能角度看，大多以機器人、人工智能、學習、計算機視覺、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡、模式識別、算法、自然語言等為研究內(nèi)容。融合兩者的研究領(lǐng)域包括創(chuàng)客教育、機器人、信息技術(shù)、STEAM教育、機器人教育、高校資源、課程改革等。由此可知，無論是單獨研究創(chuàng)客，還是人工智能，都僅停留于宏觀概念解讀或教育理論框架層次，教學實踐應用很少，特別是與教學模式結(jié)合的研究更為鮮見。然而，對于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，不能只停留在概念及框架層面，更重要的是將創(chuàng)客理念與人工智能技術(shù)應用于教學實踐。

3 相關(guān)理論與教學模式設計

未來教育一定不是填壓式教學，而是與時俱進的[14]，必須融入具有創(chuàng)新特點的創(chuàng)客理念和智能化技術(shù)手段，使學生快樂自主地探索，實現(xiàn)創(chuàng)新。

根據(jù)快樂學習理論，學生不僅在學習過程中是快樂的，而且在學習過程中通過對知識的習得實現(xiàn)和滿足內(nèi)心對快樂的需求[15]，即學生通過快樂地學習獲得學習的快樂。創(chuàng)客理念就是要為學生創(chuàng)造一個愉悅、愜意、輕松的學習環(huán)境，讓學生在這個環(huán)境中快樂地學習、體驗學習的快樂[16]，而這種環(huán)境以及學習過程中的美好體驗需依托于智能技術(shù)的支持。

創(chuàng)客理論提倡把想法變成產(chǎn)物，要求學生有很強的實踐性，這與教育學家杜威“做中學”[17]的理念有異曲同工之妙。兩者不僅注重理論學習的作用，更強調(diào)學習過程中實際操作的重要性，在實際操作中利用一些智能化技術(shù)加入學生主體各種感官增強現(xiàn)實的效果，會給學生帶來更真實的感受，促進學生主動學習。

創(chuàng)客與人工智能結(jié)合的實質(zhì)是思想與技術(shù)融合，打破思維方式、工作方式、交流方式、學習方式。2017年公布的《關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[18]要求：教育行業(yè)要充分利用智能技術(shù)，加快創(chuàng)新人才培養(yǎng)和教育模式改革的步伐，打造交互學習方式、智能化學習體系。創(chuàng)客理念與人工智能技術(shù)相結(jié)合的教學模式如圖2所示。

創(chuàng)客理念與人工智能技術(shù)相結(jié)合的教學模式主要劃分為課前、課中、課后3個時段，分別對現(xiàn)行教學模式進行優(yōu)化[19]。在課前階段已形成學生專屬的個人檔案，其中記錄著有關(guān)學生學習心理變化、認知能力、學習特點、成績等一系列內(nèi)容。根據(jù)該檔案信息生成一份關(guān)于學習內(nèi)容、心理偏好、個性特點的數(shù)據(jù)，然后分析教學內(nèi)容，最后加上學生自己的喜好，形成具有針對性且具體的教學目標和相應教學內(nèi)容。在課中階段，學生進入學習模式后，學習機時刻監(jiān)控學生學習，防止其它不利于學習的信息打擾學生，然后由學習目標創(chuàng)立出相應情景，啟發(fā)學生思考。其中每臺學習機都是相互連接的，可以隨時和同學、老師討論問題或者多人合作學習。課后，對教學效果的檢測不應停留在單一化試題檢測，還應擴展至更加發(fā)散式的任務中，如讓學生根據(jù)所學知識制作小模型或者寫出一份心得等，評價對象也不再局限于學生，更多的是師生、生生之間的互評，評價方式也是多樣的。

4 教學模式特點

4.1 理論基礎(chǔ)融合性

創(chuàng)客理念與智能技術(shù)相結(jié)合的教育模式是針對學習者量體裁衣發(fā)展的，不單是對教學方式、教育理念的革新，更是對教育技術(shù)的改進?？剂恳粋€學習者的能力不能一刀切，需要考量綜合素質(zhì)。學科之間的知識是互相聯(lián)系的，依據(jù)創(chuàng)客理念，學習者可根據(jù)自身需求不受學科界域限制，對知識進行組合。通過智能技術(shù)的云計算技術(shù)，可在海量、多樣的信息中很快搜索到所需知識。當遇到具體學科知識時，需依據(jù)學科特點選擇不同理論。智能計算機以教學目標和內(nèi)容為主線，通過知識挖掘?qū)崿F(xiàn)學科融合。

4.2 教學目標獨創(chuàng)性

面向未來的教育一定是注重個性發(fā)展并以人為中心的，每個人都有自由發(fā)揮的舞臺。在課前階段對學習者進行分析，感知學生認知能力、學習特點、興趣、目標等，收集數(shù)據(jù)生成一份具有獨創(chuàng)性的教學目標。對于分析結(jié)果不明確的學生，系統(tǒng)會分析課前學習結(jié)果，并結(jié)合課后評價結(jié)果，利用智能算法為學生提供教學目標。在課中，時刻關(guān)注學生動向，根據(jù)具體情況利用知識庫推理改進教學計劃?？呻S時調(diào)整教學計劃，使學習效果達到最優(yōu)。

4.3 輔助條件智能性

教學輔助的本質(zhì)是為了更好地服務教學。在教學過程中無論采用什么樣的教學程序或者教學方式、教學素材，都是為了學習者更好地習得知識。在創(chuàng)客理論與智能技術(shù)相結(jié)合的模式中，注重培養(yǎng)學習者處理問題的實踐能力。創(chuàng)客教育主要強調(diào)“做中學”，激發(fā)學生在實踐中獲得知識與喜悅，在自主探究中實現(xiàn)自己的教學目標。在整個教學活動中智能助理可提供一個合適的“做”的空間。學生在該空間中，由智能助理引導學生自主學習。學生所需所有輔助模具由3D打印技術(shù)打造，呈現(xiàn)出智能化教學空間。在學習過程中針對自制能力差的學生，在電腦中設置“學習空間”，以防學生轉(zhuǎn)移注意力、浪費學習時間。

4.4 評價系統(tǒng)多維度

在創(chuàng)客理念下，課程評價不再局限于單一模式，要求對所有對象進行全面化、系統(tǒng)化、針對性的評價[20]。在新的教育模式下主要分為自我評價、系統(tǒng)評價、相互評價3個維度的評價方式。自我評價主要利用學生智能檔案，分析自己的不足和優(yōu)點。系統(tǒng)評價是根據(jù)電腦生成一份試卷和一份心理評價表，再依據(jù)之前的結(jié)果進行對比與分析。相互評價是在同伴交流合作中根據(jù)學生表現(xiàn)和思維方式等因素作出的客觀評價。依據(jù)立體維度的評價體系才能更好地促進教學任務的完成。

5 結(jié)語

創(chuàng)客與人工智能相結(jié)合的教學模式使學習者在創(chuàng)造中利用智能化的技術(shù)學習，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識，提升創(chuàng)新能力。但是當前人工智能技術(shù)還有很大發(fā)展空間，該模式在運用中也會有許多不足，需要更多理論支持和實踐進行探索完善。

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（責任編輯：江 艷）