人工智能技術在環境設計教學中的應用

任倩慧

摘 要：人工智能技術在環境設計教學中的應用，對打破傳統教育方式、提高教學效率具有變革性意義。文章簡述了人工智能的含義，分析了人工智能與教育教學的關系，闡述了人工智能技術應用于環境設計教學活動的必要性，探討了人工智能資料庫、人工智能學習分析技術、人工智能評價系統、人工智能機器人在環境設計教學中的應用。

關鍵詞：人工智能;環境設計;教育教學

0 ? 引言

隨著人工智能時代的來臨，社會將形成新的教育方式，高校作為設計師成長的搖籃，更要注重教學模式的調整，改變傳統教學思維和教學環境。人工智能技術具有不受時間和空間傳播限制的優勢，能夠使得優質教育在世界范圍內傳播，在教學中合理地運用人工智能技術是新時代教學發展的必然趨勢。

1 ? 何為人工智能

人工智能（簡稱“AI”），是21世紀三大尖端技術之一。人工智能可分為“強AI”和“弱AI”，執行需要智力任務的人工智能就是“強AI”，而僅能執行特定或設定任務（如下棋、組裝產品等）的人工智能被稱為“弱AI”。英國工程和物理科學研究委員會認為：人工智能技術的目的是在計算系統中重現或超越人類要執行的某些任務所需的“智能”（如學習能力、適應能力、推理計劃能力、創造力、感官理解和互動能力、知識提取和處理能力、預測能力等）。人工智能可以實際應用于指紋識別、人臉識別、專家系統、智能搜索、智能控制、語言和圖像識別等方方面面。教師借助人工智能強大的運算和分析能力，可以對教學活動進行精準、高效的分析與判斷，從而實現對教學活動更為全面和科學的把握;學生借助人工智能可以提高認知發展，根據自己的學習習慣、學習進度、學習方法和興趣愛好等制定個性化的學習內容和學習方式。

2 ? 人工智能與教育教學

人工智能使得許多行業發生了深刻變革，促使了相關行業的布局調整和轉型升級，然而在教育領域，與人工智能的深度融合依然任重道遠，需要不斷探索。聯合國教科文組織2019年5月在中國北京舉辦了主題為“規劃人工智能時代的教育：引領與跨越”的首屆國際人工智能與教育大會，并發布了《北京共識》，標志著人工智能教育2.0時代的到來。《第四次教育革命：人工智能如何改變教育》一書中認為“第四次教育革命是由人工智能、增強現實和虛擬現實等為主要內容的個性化教育構成”[1]。人工智能將形成新的教育方式，它能夠使得優質教育在世界范圍內傳播，未來人工智能將很可能與老師配合教學。

2.1 人工智能能夠全面開發學生的潛能

人工智能將學習的主導權從教師和學校交回到了學生自己手里，學生可以采用線上、線下相結合的方式，根據自己的需求以及興趣愛好選擇課程、制訂學習計劃，使學生能更好地掌握基礎知識，并深度開發自己的潛能，滿足了學生的個性化學習需求。人工智能能夠提供一種獨特的教育體驗，幫助學生探索和發現自己獨特的天賦，促進個性成長，以便更好適應社會高速發展帶來的挑戰。

2.2 人工智能可以使教師更專注教學

教師要做科研、發論文、編教材、準備教學資料、改作業、帶領學生做科研和比賽、參加會議、進修等各項事務，還要進行日常教學。但教師的時間精力是有限的，很難針對每個學生的學習情況制訂個性化的教學方案。雖然多媒體技術的應用提高了教學效率，緩解了一部分工作壓力，但并未從根本上解放教師。而將人工智能與教學過程深度融合，可使在教學資料的準備、課堂組織、作業的布置和批閱等環節實現智能化。教師借助智能人機互動、虛擬增強教學、智能評閱管理等功能，可以實現對整個班級的個性化評估，準確掌握每名學生的學習情況，更好的實現因材施教。教師則更多地充當引領者、組織者、鼓勵者和合作者。

3 ? 人工智能技術應用于環境設計教學活動的必要性

人工智能技術在環境設計教學中的應用，為環境設計的發展提供了更廣闊的創新空間，對打破傳統教育方式、提高教學效率具有變革性意義。

3.1 人工智能技術與環境設計

人工智能正在深刻地改變各個領域，教育的發展離不開人工智能技術的支持。環境設計專業（通常分為景觀設計、室內設計、展示設計、環境藝術設計等方向）對我國的經濟發展起到了巨大的推動作用。為了應對日益智能化的社會環境，環境設計專業學生必須具備與人工智能相關的思維路徑與知識技能，發現和解決設計中的痛點。實際教學中我們可以發現，環境設計專業學生對人工智能普遍存在畏難情緒，很少采用新技術來提升作品創意。因此我們應該加強對學生“人工智能 + 設計”思維能力的提升[2]。

3.2 有利于創新思維的培養

人工智能技術對環境設計教學及發展具有重要的應用價值。環境設計課堂教學中，可以適當運用一些APP或者小插件來提升課程的趣味性，激起學生的學習興趣。依托浩瀚的資源，人工智能可以開拓學生的思維，為學生帶來更多的設計靈感和更廣闊的發展平臺，有利于學生設計出具有顛覆性的設計作品。人工智能技術的虛擬教學環境，可以使學生具有身臨其境的感覺，有利于打破學生的慣性思維，培養學生的創新思維。

3.3 有利于提高教學效率

環境設計是一門交叉性學科，學生要掌握CAD工程制圖，3Dmax建模、草圖大師、VRay渲染、PS后期修圖、AI或CDR排版、酷家樂、以及Lumion和AE等視頻動畫特效制作軟件，同時環境設計專業同學還需要具備空間想象能力和創造能力。未來環境設計專業學生若要在公司取得一定成績，需要順應社會發展，盡量在學校期間積累多媒體技術、數據分析、藝術設計、計算機編程等經驗知識，這需要極高的學習效率。教師在開展環境設計教學時，通過人工智能的學習分析技術，可以幫助學生分析理解環境設計的專業知識點，并能夠自動整合資源，推薦相關文章和知識內容，進行精準答疑和輔助，有利于教學效率的提高。人工智能還可以制訂個性化教學方案，并使虛擬情境的學習成為可能。運用人工智能技術，通過教育數據挖掘、知識計算引擎、學生行為建模等可以從多方面推進教學效率的提高。

4 ? 人工智能技術在環境設計教學中的應用

人工智能技術在教育領域中實現其應有的價值，以環境設計專業為例，可以將人工智能技術與環境設計專業的課程內容相結合，促進環境設計專業的教學改革。

4.1 人工智能資料庫在環境設計教學中的應用

人工智能具有大數據的采集功能，能夠對信息進行高效準確地采集、儲存和分析，利用人工智能技術，可以獲得全世界最優質的教學資源，因此人工智能資料庫中包含環境設計的資料浩如煙海，能夠為學生提供全方位的教輔和參考資料，豐富環境設計課程的教學內容和形式，更好地完成教學目標，滿足不同層面的學習需求。人工智能根據學生的個人資料以及搜索內容，通過大數據分析，可以自動為學生篩選出適合開展自主學習的資料，實現個人定制化、精準化服務，增強學習效果，有利于提升學生的設計能力。

4.2 人工智能學習分析技術在環境設計教學中的作用

人工智能可以實現環境設計教學的智能化、個性化和多元化。傳統環境設計課程教學中，學生被動接受老師的設計理念、方式、方法、素材，并受老師的審美限制。人工智能教學則可以使學生獲得更加豐富的學習資源，根據自己的喜好獲取所需知識內容和素材，變被動學習為主動探索，提高了學生自主學習的動力。人工智能可以幫助學生快速地獲取、分析和理解環境設計課程的相關知識，還能提高學生的專業技能，培養學生的藝術修養和審美能力，促使學生自我進步和全面發展。人工智能強大的交互能力，使得教學更加具有趣味性，更能促進師生之間的互動，增強學生的個性。

4.3 人工智能評價系統在環境設計教學中的應用

運用人工智能的語音和圖像等智能識別技術，不僅可以提高環境設計專業教學管理的效率和質量，還能避免主觀偏差，有利于形成更科學有效的教學評價體系。利用人工智能對環境設計專業的學生進行信息采集分析，可以了解每個學生在專業知識方面的優勢和薄弱環節，幫助學生揚長避短、查漏補缺。人工智能評價系統中除了教師評價，學生自評、互評環節，加入了更為客觀的平臺評價部分。利用人工智能評價系統，教師可以精準地了解每個學生的學習情況，及時的根據發現問題做出調整。如環境設計教學效果就可以通過學習過程和最終結果，以及分析和解決教學中存在的問題能力，進行客觀的教學評價。

4.4 人工智能機器人在環境設計教學中的應用

利用人工智能強大的運算能力及虛擬現實技術，首先學生可以把繁重的運算分析工作和制圖工作交給機器人來完成，其次可以為學生模擬出逼真的場景和復雜條件下的場景變化，給學生帶來身臨其境的體驗感，學生個性化的設計也更加容易實現，更符合學生的學習需求，有利于提高學生的學習積極性。借助人工智能強大的技術支持，可使得創作過程更加高效，將設計作品迅速的具象化、可視化，避免了不必要的時間和精力的浪費。例如，將3D打印技術與人工智能相互結合，使得機器不僅能“聽懂”人的指令，還能像人類一樣自動“感受”人的需求，實現自主打印，識別打印過程中的錯誤，并對錯誤進行糾正。2016年AI Build公司創建的人工智能3D 打印機器人，已經可以實現自主監測打印過程，并自行進行錯誤糾正，曾經打印出了充滿科幻感的“Daedalus亭”建筑[3]。

5 ? 結語

在人工智能時代，教育教學中合理地運用人工智能技術是新時代教學發展的必然趨勢，人工智能將形成新的教育方式，對整個教學過程實施智能化改造與重塑。人工智能可以提高教學效率，制訂個性化教學方案，并使虛擬情境的學習成為可能。人工智能使得優質教育在世界范圍內傳播，未來人工智能將很可能與老師配合教學。

[參考文獻]

[1]SELDON A，ABIDOYE O.第四次教育革命：人工智能如何改變教育[M].呂曉志，譯.北京：機械工業出版社，2019.

[2]唐智川，王董玲，夏丹，等.“人工智能 + 設計”—設計學專業產品設計類課程教學實踐新探索[J].裝飾，2020（1）：120-123.

[3]楊茜婷，周峰越.3D 打印技術在室內設計中的應用分析與展望[J].設計，2019（15）：140-141.

（編輯 王永超）