創(chuàng)客理念與智能技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)模式

方貞貞 翟翔

摘 要：針對(duì)現(xiàn)行教學(xué)模式限制學(xué)習(xí)者個(gè)性發(fā)展、不利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣的弊端，對(duì)創(chuàng)客與人工智能的發(fā)展進(jìn)行解析，發(fā)現(xiàn)兩者在教育方面的運(yùn)用均停留在宏觀概念和框架層面上，沒(méi)有具體落實(shí)到教學(xué)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(xué)模式。該教學(xué)模式可彌補(bǔ)現(xiàn)行模式的不足，并具有理論基礎(chǔ)融合性、教學(xué)目標(biāo)獨(dú)創(chuàng)性、輔助條件智能化、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)多維度等特點(diǎn)。

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

DOI：10. 11907/rjdk. 182115

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-7800（2019）003-0196-03

0 引言

隨著社會(huì)發(fā)展， 對(duì)綜合型人才需求愈加突出。但現(xiàn)行教學(xué)模式培養(yǎng)的學(xué)生不能很好應(yīng)對(duì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的種種問(wèn)題。為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，個(gè)人應(yīng)具備創(chuàng)新思維及全面綜合的能力。創(chuàng)客理念強(qiáng)調(diào)在具體活動(dòng)中提高學(xué)生綜合能力[1]，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，以人工智能技術(shù)作為輔助手段，促進(jìn)學(xué)生能力綜合培養(yǎng)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)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(shè)、智能化技術(shù)算法等方面，鮮見(jiàn)真正與具體教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用。本文通過(guò)兩者的相互結(jié)合（一個(gè)作為理論支持，一個(gè)作為技術(shù)輔助工具），提出一套彌補(bǔ)現(xiàn)行模式不足的新教學(xué)模式。

1 現(xiàn)行教學(xué)模式解析

教學(xué)模式指在教學(xué)過(guò)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(guò)大量實(shí)踐形成相對(duì)穩(wěn)定、完整、緊密相連的教學(xué)活動(dòng)程序及教學(xué)體系[2]。以“教”為中心的多媒體教學(xué)模式在當(dāng)前被廣泛運(yùn)用，該模式把計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)作為教學(xué)工具，教師處于主導(dǎo)地位[3]，具有以下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制進(jìn)行學(xué)習(xí);對(duì)教師而言，可減輕教師的教學(xué)任務(wù)，使教師對(duì)所授學(xué)科專業(yè)度、深度有更透徹的理解。其缺點(diǎn)包括：在課前，由于教師精力有限，無(wú)法針對(duì)每位學(xué)生進(jìn)行分析，很難準(zhǔn)確掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知水平，因此只能制定比較寬泛的教學(xué)目標(biāo)，為應(yīng)對(duì)考試選取單一和枯燥的教學(xué)內(nèi)容，但是對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)，不同學(xué)生有不同需求，在課前準(zhǔn)備不充分的前提下，難以引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在課中，學(xué)生除了課堂回答問(wèn)題時(shí)參與教學(xué)，其它環(huán)節(jié)都處于被動(dòng)接受的狀態(tài)，只是充當(dāng)觀眾，很少有獨(dú)立思考解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)，而且?guī)熒?、生生之間交流與溝通很少，導(dǎo)致學(xué)生越來(lái)越不自信，表達(dá)能力越來(lái)越差。整個(gè)教學(xué)過(guò)程由教師決定，當(dāng)有突發(fā)情況時(shí)，學(xué)生往往不知所措，不能鍛煉學(xué)生應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。課后，通常通過(guò)試題的形式反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況。在這種枯燥的評(píng)價(jià)模式下，只能把學(xué)生培養(yǎng)成做題工具。教與學(xué)針對(duì)的是教師與學(xué)生，不能只針對(duì)學(xué)生單方面地評(píng)價(jià)，應(yīng)該全面評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。多媒體是把雙刃劍，盡管給教學(xué)帶來(lái)了便利，但后臺(tái)沒(méi)有監(jiān)控機(jī)制，對(duì)自我約束差的學(xué)生往往放任自流[4]。因此該教學(xué)模式很不利于學(xué)生個(gè)性化及創(chuàng)造力的發(fā)展，不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。為培養(yǎng)個(gè)性化的創(chuàng)新人才，教學(xué)模式亟待改進(jìn)。

2 創(chuàng)客理念與人工智能技術(shù)

創(chuàng)客由美國(guó)Fab Lab率先推行[5]，指運(yùn)用一切可利用資源將有創(chuàng)意的想法轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)產(chǎn)物，并愿意將其成果無(wú)償分享給外界[6]。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者認(rèn)為，只有通過(guò)具體實(shí)踐才能將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化成具體現(xiàn)實(shí)。因此將創(chuàng)客理念融入到具體教學(xué)實(shí)踐中[7]，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)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(tuán)隊(duì)之間的合作及所學(xué)知識(shí)將想法在實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)。依據(jù)該理念培養(yǎng)學(xué)生，可提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)動(dòng)手操作能力，形成創(chuàng)新意識(shí)。

人工智能指在以人機(jī)互動(dòng)與機(jī)器學(xué)習(xí)等理論為基礎(chǔ)，用于模擬和擴(kuò)展人類言行及智慧的技術(shù)學(xué)科[8]。人工智能技術(shù)經(jīng)歷了3次歷史性進(jìn)步[9]：①計(jì)算智能。利用數(shù)據(jù)庫(kù)、專家系統(tǒng)遺傳算法等技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、計(jì)算及傳遞，具有快速處理和解決海量數(shù)據(jù)的智能特點(diǎn);②感知智能[10]。人類使用計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)達(dá)到對(duì)外界環(huán)境的感知，提出人機(jī)交互猜想，進(jìn)行人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、圖像搜索等;③認(rèn)知智能[11]。這是未來(lái)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(yīng)用在機(jī)器方面，使機(jī)器擁有類似于人類一樣自主思考、分析解決問(wèn)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(xué)生學(xué)習(xí)積極性，但在探索該教學(xué)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(yùn)用情況。

2.1 創(chuàng)客與人工智能技術(shù)在教育中的運(yùn)用

近年來(lái)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)逐漸成為國(guó)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(duì)象[13]。筆者在中國(guó)知網(wǎng)上利用高級(jí)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(jìn)行同義詞擴(kuò)展，時(shí)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(duì)樣本從時(shí)間、來(lái)源、內(nèi)容3個(gè)方面進(jìn)行分析。

（1）時(shí)間方面。從樣本文章發(fā)表年限統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表1）可知：在2006年出現(xiàn)第一篇，直到2014年才突破個(gè)位數(shù)的局面，到2017年突破了3位數(shù)，說(shuō)明越來(lái)越多的學(xué)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(shì)，未來(lái)文獻(xiàn)數(shù)量應(yīng)該也會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。

（2）來(lái)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(bào)紙文章構(gòu)成，發(fā)表單位均為教育機(jī)構(gòu)。說(shuō)明創(chuàng)客及人工智能的話題只局限于學(xué)術(shù)界內(nèi)部，并沒(méi)有成為大眾化課題，只有極個(gè)別的學(xué)者將兩者進(jìn)行結(jié)合，大部分均將兩者對(duì)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(shū)館、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新、高校等為研究?jī)?nèi)容;從人工智能角度看，大多以機(jī)器人、人工智能、學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識(shí)別、算法、自然語(yǔ)言等為研究?jī)?nèi)容。融合兩者的研究領(lǐng)域包括創(chuàng)客教育、機(jī)器人、信息技術(shù)、STEAM教育、機(jī)器人教育、高校資源、課程改革等。由此可知，無(wú)論是單獨(dú)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(xué)實(shí)踐應(yīng)用很少，特別是與教學(xué)模式結(jié)合的研究更為鮮見(jiàn)。然而，對(duì)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(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。

3 相關(guān)理論與教學(xué)模式設(shè)計(jì)

未來(lái)教育一定不是填壓式教學(xué)，而是與時(shí)俱進(jìn)的[14]，必須融入具有創(chuàng)新特點(diǎn)的創(chuàng)客理念和智能化技術(shù)手段，使學(xué)生快樂(lè)自主地探索，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

根據(jù)快樂(lè)學(xué)習(xí)理論，學(xué)生不僅在學(xué)習(xí)過(guò)程中是快樂(lè)的，而且在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)對(duì)知識(shí)的習(xí)得實(shí)現(xiàn)和滿足內(nèi)心對(duì)快樂(lè)的需求[15]，即學(xué)生通過(guò)快樂(lè)地學(xué)習(xí)獲得學(xué)習(xí)的快樂(lè)。創(chuàng)客理念就是要為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)愉悅、愜意、輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在這個(gè)環(huán)境中快樂(lè)地學(xué)習(xí)、體驗(yàn)學(xué)習(xí)的快樂(lè)[16]，而這種環(huán)境以及學(xué)習(xí)過(guò)程中的美好體驗(yàn)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(xué)生有很強(qiáng)的實(shí)踐性，這與教育學(xué)家杜威“做中學(xué)”[17]的理念有異曲同工之妙。兩者不僅注重理論學(xué)習(xí)的作用，更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)際操作的重要性，在實(shí)際操作中利用一些智能化技術(shù)加入學(xué)生主體各種感官增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果，會(huì)給學(xué)生帶來(lái)更真實(shí)的感受，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

創(chuàng)客與人工智能結(jié)合的實(shí)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)方式、智能化學(xué)習(xí)體系。創(chuàng)客理念與人工智能技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)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(xué)模式主要?jiǎng)澐譃檎n前、課中、課后3個(gè)時(shí)段，分別對(duì)現(xiàn)行教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化[19]。在課前階段已形成學(xué)生專屬的個(gè)人檔案，其中記錄著有關(guān)學(xué)生學(xué)習(xí)心理變化、認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)特點(diǎn)、成績(jī)等一系列內(nèi)容。根據(jù)該檔案信息生成一份關(guān)于學(xué)習(xí)內(nèi)容、心理偏好、個(gè)性特點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后分析教學(xué)內(nèi)容，最后加上學(xué)生自己的喜好，形成具有針對(duì)性且具體的教學(xué)目標(biāo)和相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容。在課中階段，學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)模式后，學(xué)習(xí)機(jī)時(shí)刻監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)，防止其它不利于學(xué)習(xí)的信息打擾學(xué)生，然后由學(xué)習(xí)目標(biāo)創(chuàng)立出相應(yīng)情景，啟發(fā)學(xué)生思考。其中每臺(tái)學(xué)習(xí)機(jī)都是相互連接的，可以隨時(shí)和同學(xué)、老師討論問(wèn)題或者多人合作學(xué)習(xí)。課后，對(duì)教學(xué)效果的檢測(cè)不應(yīng)停留在單一化試題檢測(cè)，還應(yīng)擴(kuò)展至更加發(fā)散式的任務(wù)中，如讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)制作小模型或者寫(xiě)出一份心得等，評(píng)價(jià)對(duì)象也不再局限于學(xué)生，更多的是師生、生生之間的互評(píng)，評(píng)價(jià)方式也是多樣的。

4 教學(xué)模式特點(diǎn)

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(duì)學(xué)習(xí)者量體裁衣發(fā)展的，不單是對(duì)教學(xué)方式、教育理念的革新，更是對(duì)教育技術(shù)的改進(jìn)。考量一個(gè)學(xué)習(xí)者的能力不能一刀切，需要考量綜合素質(zhì)。學(xué)科之間的知識(shí)是互相聯(lián)系的，依據(jù)創(chuàng)客理念，學(xué)習(xí)者可根據(jù)自身需求不受學(xué)科界域限制，對(duì)知識(shí)進(jìn)行組合。通過(guò)智能技術(shù)的云計(jì)算技術(shù)，可在海量、多樣的信息中很快搜索到所需知識(shí)。當(dāng)遇到具體學(xué)科知識(shí)時(shí)，需依據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選擇不同理論。智能計(jì)算機(jī)以教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容為主線，通過(guò)知識(shí)挖掘?qū)崿F(xiàn)學(xué)科融合。

4.2 教學(xué)目標(biāo)獨(dú)創(chuàng)性

面向未來(lái)的教育一定是注重個(gè)性發(fā)展并以人為中心的，每個(gè)人都有自由發(fā)揮的舞臺(tái)。在課前階段對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行分析，感知學(xué)生認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)特點(diǎn)、興趣、目標(biāo)等，收集數(shù)據(jù)生成一份具有獨(dú)創(chuàng)性的教學(xué)目標(biāo)。對(duì)于分析結(jié)果不明確的學(xué)生，系統(tǒng)會(huì)分析課前學(xué)習(xí)結(jié)果，并結(jié)合課后評(píng)價(jià)結(jié)果，利用智能算法為學(xué)生提供教學(xué)目標(biāo)。在課中，時(shí)刻關(guān)注學(xué)生動(dòng)向，根據(jù)具體情況利用知識(shí)庫(kù)推理改進(jìn)教學(xué)計(jì)劃?？呻S時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，使學(xué)習(xí)效果達(dá)到最優(yōu)。

4.3 輔助條件智能性

教學(xué)輔助的本質(zhì)是為了更好地服務(wù)教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中無(wú)論采用什么樣的教學(xué)程序或者教學(xué)方式、教學(xué)素材，都是為了學(xué)習(xí)者更好地習(xí)得知識(shí)。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(xué)習(xí)者處理問(wèn)題的實(shí)踐能力。創(chuàng)客教育主要強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”，激發(fā)學(xué)生在實(shí)踐中獲得知識(shí)與喜悅，在自主探究中實(shí)現(xiàn)自己的教學(xué)目標(biāo)。在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中智能助理可提供一個(gè)合適的“做”的空間。學(xué)生在該空間中，由智能助理引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)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(xué)空間。在學(xué)習(xí)過(guò)程中針對(duì)自制能力差的學(xué)生，在電腦中設(shè)置“學(xué)習(xí)空間”，以防學(xué)生轉(zhuǎn)移注意力、浪費(fèi)學(xué)習(xí)時(shí)間。

4.4 評(píng)價(jià)系統(tǒng)多維度

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

5 結(jié)語(yǔ)

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

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（責(zé)任編輯：江 艷）