摘要：毋庸置疑，人工智能將在很多方面輔助和替代人類活動(dòng)，包括教育活動(dòng)。它可以為人們提供普適化、標(biāo)準(zhǔn)化教育的同時(shí)，分析和改進(jìn)方法，提供更有針對(duì)性、個(gè)性化的教育方案。本人以人工智能新近的發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合大學(xué)數(shù)學(xué)的特點(diǎn)，分析其結(jié)合點(diǎn)，探討人工智能在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用模式，以期提高教育質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

　　關(guān)鍵詞：人工智能;教育活動(dòng);數(shù)學(xué)教學(xué)

　　人 工 智 能 ( A r t i f i c i a l Intelligence)是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。人工智能的核心是機(jī)器學(xué)習(xí)，而深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一種，它能使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)中得到提高。近年來(lái)，得益于強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)、更全面的數(shù)據(jù)和更深網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展，深度學(xué)習(xí)逐漸走向?qū)嵱茫�在智能交通、智慧醫(yī)療、圖像處理、語(yǔ)音識(shí)別等領(lǐng)域逐漸發(fā)揮顛覆性的作用。2017 年 7 月 20 日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，人工智能正式成為國(guó)家倡議。

　　《規(guī)劃》的第一個(gè)方面重點(diǎn)任務(wù)就是創(chuàng)建開(kāi)放協(xié)同的人工智能科技創(chuàng)新體系，從前沿基礎(chǔ)理論等方面強(qiáng)化部署。大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)作為科技創(chuàng)新體系關(guān)鍵一環(huán)，涉及前沿基礎(chǔ)理論研究、創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)、高端人才隊(duì)伍培養(yǎng)等核心方面，是培養(yǎng)人工智能人才的主力軍。大學(xué)數(shù)學(xué)教育有責(zé)任、有義務(wù)將人工智能需求和思想、方法融入教學(xué)，為國(guó)家倡議服務(wù)，為民族復(fù)興獻(xiàn)力。

　　一、人工智能與大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的結(jié)合

　　點(diǎn)人工智能與大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的結(jié)合可能有幾個(gè)方面：

　　其一，人工智能本身需要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，大學(xué)數(shù)學(xué)是從事人工智能開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。模型的建立和訓(xùn)練是人工智能算法的基本工作，高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和隨機(jī)過(guò)程、離散數(shù)學(xué)、數(shù)值分析等是人工智能算法的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上誕生的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、深度學(xué)習(xí)算法已經(jīng)成為人工智能領(lǐng)域的主要算法。大學(xué)數(shù)學(xué)已經(jīng)成為人工智能算法工程師必須精通掌握的主要工具。這也是人工智能發(fā)展的第一個(gè)階段，人類需要掌握數(shù)學(xué)知識(shí)以設(shè)計(jì)、研發(fā)人工智能系統(tǒng)。

　　其二，人工智能更能幫助大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)因材施教。小度機(jī)器人、天貓精靈等人工智能系統(tǒng)已經(jīng)可以記錄用戶使用習(xí)慣并由此進(jìn)行分析和處理以獲取經(jīng)驗(yàn)，加之其不斷地為數(shù)據(jù)處理中心提交大量數(shù)據(jù)以改進(jìn)模型、算法，等價(jià)于大量用戶對(duì)其進(jìn)行修訂、補(bǔ)充、完善，因此可以對(duì)特定群體的特征和行為更好地分析并制定更有針對(duì)性的施教方法。這是人工智能發(fā)展的第二階段，人工智能系統(tǒng)輔助人類學(xué)習(xí)、工作、生活。

　　其三，數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)是機(jī)器學(xué)習(xí)算法發(fā)展的逆化，掌握數(shù)學(xué)工具是對(duì)抗人工智能的重要方面。很長(zhǎng)一段時(shí)間，機(jī)器學(xué)習(xí)的都是以知識(shí)庫(kù)、邏輯分析、判斷和推理為主。而數(shù)學(xué)學(xué)科的教學(xué)也以知識(shí)傳遞、邏輯思維訓(xùn)練為主，長(zhǎng)期以來(lái)，訓(xùn)練學(xué)生理性和客觀的思考能力、解決抽象和形式化的任務(wù)都是數(shù)學(xué)教學(xué)的主要目的，而這恰恰是現(xiàn)階段機(jī)器學(xué)習(xí)的長(zhǎng)項(xiàng)。2017 年以來(lái)，搜狗汪仔 babyQ、高考機(jī)器人 Aidam、數(shù)學(xué)高考機(jī)器人 AI-MATHS 等人工智能答題系統(tǒng)已經(jīng)相繼面世并得到部分驗(yàn)證，并向著攻克主觀題目的方向努力。可見(jiàn)，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)由一般的機(jī)器學(xué)習(xí)向著具有決策、性格的深度學(xué)習(xí)方向發(fā)展。而直覺(jué)、情感部分作為人類的長(zhǎng)項(xiàng)將不再具有優(yōu)勢(shì)，此時(shí)更需要我們掌握嚴(yán)謹(jǐn)、理性的思想方法，了解人工智能的核心和基礎(chǔ)。

　　二、基于人工智能的大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)模式分析

　　大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想素養(yǎng)和邏輯思維能力，逐漸形成獨(dú)立提出和分析、解決問(wèn)題的能力。人工智能首先可以輔助教學(xué)工作。

　　第一，人工智能系統(tǒng)可以感知和記錄學(xué)生的各類狀態(tài)信息。大學(xué)教師由于教學(xué)和科研工作，往往無(wú)法準(zhǔn)確記憶班級(jí)每個(gè)學(xué)生的基本情況。學(xué)校的學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的信息有限，無(wú)法將學(xué)生的專業(yè)需求、詳細(xì)考勤、作業(yè)情況記錄在案，從而無(wú)法得知學(xué)生的掌握情況，也無(wú)法做出教學(xué)安排的及時(shí)調(diào)整。加之?dāng)?shù)學(xué)的基本理論大都經(jīng)過(guò)幾代大師的努力已經(jīng)構(gòu)建起來(lái)，這些情況導(dǎo)致有些老師不愿意去了解需求和變化，其教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容甚至幾十年都不曾變化。而人工智能系統(tǒng)可以通過(guò)大量的傳感器、網(wǎng)絡(luò)登陸等信息獲取和收集更多的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，供查詢和調(diào)用。以供教材、教學(xué)規(guī)劃制定者了解內(nèi)、外需求，及時(shí)做出調(diào)整。

　　第二，人工智能系統(tǒng)可以主動(dòng)分析數(shù)據(jù)、提供決策建議。在個(gè)體上，一方面可以分析學(xué)生作業(yè)認(rèn)真程度、考勤情況、考試成績(jī)甚至體育、愛(ài)好、社交活動(dòng)的變化，從而針對(duì)性地通過(guò)提問(wèn)、交流、獎(jiǎng)懲等手段進(jìn)行引導(dǎo)輔助教學(xué)，彌補(bǔ)普適教育對(duì)個(gè)體短板的忽視;另一方面，通過(guò)分析可以及早發(fā)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)揮天賦，增強(qiáng)信心，引導(dǎo)學(xué)生向?qū)�業(yè)型、復(fù)合型人才發(fā)展。此外，掌握學(xué)生的精神狀態(tài)甚至情感波動(dòng)，甚至可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不良的思想，為大學(xué)生心理輔導(dǎo)提供基礎(chǔ)材料，預(yù)防學(xué)生心理疾病惡化造成惡劣后果。

　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　當(dāng)前，尚無(wú)法真正推理和解決問(wèn)題的弱人工智能方面已經(jīng)取得可觀的成就，Aidam 等就是數(shù)學(xué)解題類的人工智能代表，輔助數(shù)學(xué)教學(xué)工作也僅是政策和具體實(shí)施方面的進(jìn)度問(wèn)題。強(qiáng)人工智能有兩類：類人的，思考和推理與人類似;非類人的，思考和推理與人完全不同。

　　強(qiáng)人工智能目標(biāo)很明確，但是尚未實(shí)現(xiàn)。類人的人工智能更為安全，可以實(shí)現(xiàn)類人的交互、推理，顯然有助于我們教學(xué)工作，教育工作者需要積極、主動(dòng)利用。而非類人的必須在人類的掌控和監(jiān)督下才可以指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，需要采取更為審慎的態(tài)度。但是，前景并不可畏，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維和方法，傳道、授業(yè)、解惑始終是大學(xué)數(shù)學(xué)老師的宗旨，科學(xué)技術(shù)始終是為了服務(wù)人類，積極、樂(lè)觀、從容、自信面對(duì)人工智能，是每一個(gè)大學(xué)數(shù)學(xué)從業(yè)者應(yīng)有的心態(tài)。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1] 曾安 , 余永權(quán) , 曾碧 . 人工智能課程教學(xué)模式的探討 [J]. 江西教育學(xué)院學(xué)報(bào) ( 綜合 )2006,27(6):40-43.

　　[2] 李春貴 . 基于案例教學(xué)的“人工智能”教學(xué)的實(shí)踐與探索 [J]. 計(jì)算機(jī)教育 2008,69(9):55-56.

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