基于神經(jīng)系統(tǒng)的幸福教育之仿真學(xué)模型研究

陸汝華 顏文燕 張雯雰 尹輝

摘 ?要 以神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用模型為切入點(diǎn)，用仿真教學(xué)的理論來研究幸福教育的樣態(tài)，提出一種新的幸福教育模型。該模型重點(diǎn)在于神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用模型和仿真教學(xué)數(shù)學(xué)模型等兩個(gè)子模型的建立。神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用模型是以人工智能和網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)體系，涉及生物學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)學(xué)、人類學(xué)、倫理學(xué)等綜合研究。仿真教學(xué)數(shù)學(xué)模型從技術(shù)上量化幸福的心理指標(biāo)，特別是教師與學(xué)生對(duì)教育過程的感應(yīng)值、接受度和排斥度，準(zhǔn)確掌握他們對(duì)教與學(xué)的真實(shí)感受。

關(guān)鍵詞 神經(jīng)系統(tǒng);幸福教育;仿真學(xué)模型;深度學(xué)習(xí)技術(shù)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）20-0005-03

Abstract Starting with the application model of nervous system， this?paper applies the theory of simulation teaching to study the pattern of?happiness education， and puts forward a new happiness education model. This model focuses on the establishment of two sub-models，?namely， the application model of nervous system and the simulation?teaching mathematical model. The application model of nervous sys-tem is a data system based on artificial intelligence and network nerve，which involves the comprehensive research of biology， psychology， neurology， anthropology， ethics and so on. The simulation teaching mathematical model quantifies the psychological indicators of happi-ness technically， especially the perception， acceptance and exclusion in the education process of teaching and learning between teachers and students， so as to accurately grasp their real feelings of teaching and learning.

Key words nervous system; happiness education; simulation model; deep learning technology

1 研究現(xiàn)狀存在的問題

國外心理學(xué)家麥卡洛克和數(shù)學(xué)家皮茨提出的M-P模型[1]是最早的神經(jīng)元教育模型，標(biāo)志著人工智能與教育的珠聯(lián)璧合。羅森布拉特于20世紀(jì)50年代末提出感知器模型[2]，被認(rèn)為是神經(jīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)幸福施教和幸福學(xué)習(xí)的貢獻(xiàn)。吳九君[3]認(rèn)為，幸福教育有利于減少焦慮，減輕青少年叛逆行為，降低和預(yù)防抑郁癥，并且適用于不同族群。袁利平[4]認(rèn)為，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿真訓(xùn)練，可以克服傳統(tǒng)教育的缺點(diǎn)，同時(shí)提高對(duì)學(xué)習(xí)的好感度[5]?？偠灾?，幸福教育研究呈多樣化態(tài)勢，學(xué)位論文、期刊、報(bào)紙、文檔、圖書和會(huì)議論文各有千秋，但不足也很明顯。

研究視角較為狹隘 ?諸多研究成果從哲學(xué)、心理學(xué)、教育學(xué)等視角進(jìn)行研究，尤以心理學(xué)領(lǐng)域的量化分析較為突出，這說明對(duì)幸福教育的研究缺乏系統(tǒng)性的理論與實(shí)證研究，尤其缺乏跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的交叉研究。要切記幸福教育是集教育學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、神經(jīng)學(xué)、人工智能、倫理學(xué)等文理工各學(xué)科的總成。

基礎(chǔ)研究還不透徹 ?基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖。當(dāng)前對(duì)幸福教育研究迫切需要百尺竿頭，更進(jìn)一步。如對(duì)幸福教育的理解上，存在把幸福觀教育等同于幸福教育的誤區(qū);在以幸福觀教育為題的研究中，論述的主要內(nèi)容卻是關(guān)于幸福教育的重要性以及怎樣奠基學(xué)生幸福感;在一些標(biāo)題為幸福教育的文章里，主要內(nèi)容卻是如何培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的幸福觀，只有幸福教育的形而沒有幸福教育的體。

實(shí)踐研究相對(duì)滯后 ?刻下，對(duì)幸福教育的學(xué)術(shù)研究多數(shù)還停留在對(duì)幸福本身的理論探討層面，關(guān)于幸福、幸福觀、幸福指數(shù)、幸福教育體系、幸福與教育的關(guān)系的研究論述較多，沒有進(jìn)一步探索教育的幸福方式和過程，尤其是在高教中通過仿真教學(xué)開展幸福教育更是鳳毛麟角。在高校教學(xué)要求高、管理難而學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重、壓力大的形勢下，凸顯了理論研究的滯后性和幸福教育的迫切性。

基于神經(jīng)系統(tǒng)的幸福教育之仿真學(xué)模型研究致力于集成神經(jīng)學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、生理學(xué)及大數(shù)據(jù)和信息化等文理工學(xué)科領(lǐng)域的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，在理念、論證和設(shè)計(jì)上為高等教育提供全面、系統(tǒng)的系統(tǒng)框架，努力助推幸福教育不斷推向深入。

2 幸福教育之仿真學(xué)模型的頂層設(shè)計(jì)

利用情感主義教學(xué)理論形塑幸福教育的幸福圖景 ?情感主義教學(xué)理論認(rèn)為，學(xué)生的認(rèn)知過程與情感過程是有機(jī)的統(tǒng)一體，只有綜合情境教學(xué)、愉快教學(xué)、成功教育的教育，才是理想的教育。課題關(guān)注教學(xué)中的情感主義要素，將幸福教育分解成教的幸福圖、學(xué)的幸福圖和管（全部教學(xué)制度）的幸福圖，通過三個(gè)板塊的組合應(yīng)用，形塑出幸福教育的幸福圖景。具體來說，教的幸福圖是教師教育的幸福感，學(xué)的幸福圖是學(xué)生學(xué)習(xí)的幸福感，管的幸福圖是教育工作者管理教育工作時(shí)的幸福感。通過教、學(xué)、管的幸福感結(jié)合，完美形塑幸福教育的幸福圖景。

利用神經(jīng)應(yīng)用系統(tǒng)模型擘畫幸福教育的頂層設(shè)計(jì) ?運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，嵌入神經(jīng)系統(tǒng)生理、心理數(shù)據(jù)，搭建有幸福教育實(shí)證基礎(chǔ)的系統(tǒng)模型。構(gòu)建這個(gè)模型的全部哲學(xué)，歸根到底是映射出幸福教育的頂層設(shè)計(jì)。實(shí)際上，可以采用各種傳感器采集模型所需數(shù)據(jù)，如音頻采集器、視頻采集器、空氣傳感器、水系傳感器、土壤傳感器等，在辦公設(shè)備、家用設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備、手機(jī)、臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦等基本條件上，虛擬人類神經(jīng)系統(tǒng)，主要是虛擬聽覺系統(tǒng)、虛擬視覺系統(tǒng)、虛擬感覺系統(tǒng)、虛擬運(yùn)行系統(tǒng)等，構(gòu)建一套幸福教育的神經(jīng)應(yīng)用系統(tǒng)模型。神經(jīng)應(yīng)用系統(tǒng)模型通過與被測者體表連接在一起的傳感器，將采集到的肌電、脈搏、血壓、呼吸、心跳、腦電波、聲音、瞳孔等生理、心理數(shù)據(jù)模擬信號(hào)經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，得出幸福與否的結(jié)論。

3 幸福教育之仿真學(xué)模型的主體工程

利用仿真教學(xué)數(shù)學(xué)模型，夯筑幸福教育的主體工程。基于神經(jīng)系統(tǒng)的幸福教育之仿真學(xué)模型重在通過采集神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)教學(xué)過程的認(rèn)受信息，來評(píng)價(jià)教學(xué)兩方面在此過程中的幸福程度，即是對(duì)照神經(jīng)系統(tǒng)感應(yīng)情況，對(duì)外在的教學(xué)過程和內(nèi)在的神經(jīng)反應(yīng)進(jìn)行仿真模擬，以構(gòu)建幸福教育的理念、方法、路徑和參數(shù)。為此，根據(jù)神經(jīng)應(yīng)用系統(tǒng)模型確立幸福教育的五個(gè)維度：幸福高教的公認(rèn)度、幸福學(xué)生的歸屬感、幸福教師的獲得感、幸福職業(yè)的期待值、教學(xué)方式的認(rèn)受性。以此為基準(zhǔn)，對(duì)五個(gè)維度設(shè)置35個(gè)指標(biāo)或參數(shù)，用不同的權(quán)重來形塑幸福教育的全部要素，并進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的實(shí)證（驗(yàn)）分析，基本構(gòu)建幸福教育運(yùn)行體系。

幸福高教的公認(rèn)度 ?人有男女之別，但人性相同：大家羨慕、向往的，就會(huì)覺得好，期待自己成為那樣的人。曾幾何時(shí)，上大學(xué)成為多少中國人的“夢”。課題結(jié)合教育學(xué)、心理學(xué)原理，在學(xué)校、專業(yè)、課程、管理等方面進(jìn)行有建設(shè)性的重構(gòu)，落腳點(diǎn)在于使社會(huì)大眾認(rèn)同高等教育、認(rèn)可高等教育、向往高等教育。

幸福學(xué)生的歸屬感 ?只有使學(xué)生在心理上接受了高教，覺得做大學(xué)生是一件光榮的事情，學(xué)生才會(huì)肯學(xué)、樂學(xué)，才會(huì)感覺到學(xué)習(xí)是一件幸福的事情。課題從學(xué)習(xí)目標(biāo)、自我管理、潛力挖掘、挫折教育、人文關(guān)懷、心理輔導(dǎo)、行為矯治、學(xué)校生活、假期安排、獎(jiǎng)懲設(shè)置等方面進(jìn)行有預(yù)見性的分析，落腳點(diǎn)在于使學(xué)生覺得做好大學(xué)生很驕傲，做差大學(xué)生很恥辱。

幸福教師的獲得感 ?教師是太陽底下最光輝的職業(yè)，如果高校教師感覺確實(shí)如此，那就在幸福教育上定下一根柱子。課題從學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)、工作待遇、績效考核、申報(bào)課題、職稱評(píng)定、職業(yè)保障等方面進(jìn)行系統(tǒng)性探索，落腳點(diǎn)在于使高校教師切實(shí)認(rèn)識(shí)到自身的價(jià)值和可珍惜性。

教學(xué)方式的認(rèn)受性 ?教學(xué)方式的信賴度有多高，教學(xué)效果就會(huì)有多好。課題從教材多樣性、講授多樣性、課堂多樣性、教案多樣性、場景多樣性、時(shí)間多樣性等方面進(jìn)行開放性思考，落腳點(diǎn)在于規(guī)避教與學(xué)的痛苦項(xiàng)和痛苦值，增加教與學(xué)的幸福項(xiàng)和幸福值。

幸福職業(yè)的期待值 ?教育是一種投資，它投資的是未來。是故，幸福職業(yè)是幸福教育的重要指標(biāo)。課題在職業(yè)規(guī)劃、職業(yè)培育、技能訓(xùn)練、職前培訓(xùn)、就業(yè)輔導(dǎo)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方面進(jìn)行前瞻性論證，落腳點(diǎn)在于使學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得理想職業(yè)的“入場券”。

通過這些措施的綜合運(yùn)用，蝶化生成幸福教育體系。

4 應(yīng)用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，預(yù)測幸福教育效果

目前比較流行的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，不僅可以應(yīng)用于語音識(shí)別、故障診斷、數(shù)字識(shí)別等領(lǐng)域，也可以用來建立幸福教育模型[6]，預(yù)測幸福教育效果，主要包括下面幾個(gè)步驟。

1）幸福教育數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)。采用機(jī)器學(xué)習(xí)中相關(guān)技術(shù)獲得幸福教育數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫。

2）幸福教育數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建?？梢允褂脽o隱藏層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多隱藏層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[7]或循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[8]等模擬人的神經(jīng)系統(tǒng)，構(gòu)建幸福教育數(shù)據(jù)模型。

3）幸福教育數(shù)據(jù)特征分析與處理。刪除無用數(shù)據(jù)，減弱不重要信號(hào)，增強(qiáng)關(guān)鍵特征。

4）幸福教育訓(xùn)練模型庫的建立。使用深度學(xué)習(xí)算法，將樣本數(shù)據(jù)輸入模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得幸福教育的權(quán)限和方差，存儲(chǔ)到訓(xùn)練模型庫。

5）幸福教育效果的評(píng)估與預(yù)測。在幸福教育訓(xùn)練模型庫的基礎(chǔ)上，對(duì)未知效果的幸福教育數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估與預(yù)測，得到當(dāng)前數(shù)據(jù)所表示的幸福教育效果，從而可以為教育教學(xué)、思想教育、政策制定等起指導(dǎo)作用。

5 結(jié)束語

本研究集教育學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、神經(jīng)學(xué)、人工智能、倫理學(xué)、哲學(xué)等文理工各學(xué)科于一體，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、仿真教學(xué)、數(shù)學(xué)建模等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到幸福教育，并對(duì)幸福教育從頂層設(shè)計(jì)到實(shí)踐路徑進(jìn)行系統(tǒng)分析論證。最后，通過應(yīng)用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，預(yù)測幸福教育效果。下一個(gè)階段將致力于實(shí)現(xiàn)幸福教育模型中各子功能模塊，針對(duì)各種學(xué)習(xí)場景設(shè)置不同的參數(shù)，并驗(yàn)證系統(tǒng)的幸福效果。

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