高校人工智能通識教育示范性平臺建設(shè)探索

余少勇 陳書明 江鳳蓮 徐志剛

摘要：隨著大數(shù)據(jù)的形成、理論算法的革新、計算能力的提升，人工智能成為技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。因此，采用語音識別、圖像識別及無人駕駛技術(shù)和算法進(jìn)行人工智能通識教育示范平臺的探索，引導(dǎo)學(xué)生對對人工智能的基本概念、原理及技術(shù)深入學(xué)習(xí)，為人工智能通識教育示范平臺建設(shè)提供具有應(yīng)用價值的參考。

關(guān)鍵詞：人工智能;通識教育示范平臺;語音識別;圖像識別;無人駕駛

引言

人工智能作為新一輪技術(shù)革命的重要支撐，對教育教學(xué)領(lǐng)域都有著深遠(yuǎn)影響[1]。2017年，為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國，國務(wù)院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（國發(fā)〔2017〕35號）。2021年6月，國務(wù)院印發(fā)了《全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）》，提出要提高全民科學(xué)素質(zhì)發(fā)展差距顯著縮小，為進(jìn)入創(chuàng)新型國家前列奠定堅實社會基礎(chǔ)。習(xí)近平總書記指出：“科技創(chuàng)新、科學(xué)普及是實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，要把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置。沒有全民科學(xué)素質(zhì)普遍提高，就難以建立起宏大的高素質(zhì)創(chuàng)新大軍，難以實現(xiàn)科技成果快速轉(zhuǎn)化。”

大學(xué)生作為即將步入社會的生力軍，未來社會的中間力量，更加有必要對其進(jìn)行人工智能知識普及教育[2]。不僅僅是因為人工智能技術(shù)是“萬金油”，可應(yīng)用于各行各業(yè)，大學(xué)生可以結(jié)合自己所學(xué)專業(yè)進(jìn)行學(xué)科融合，更是因為為了培養(yǎng)下一代中國公民更早具備人工智能科學(xué)素養(yǎng)，大學(xué)生是更快更直接的傳播群體。因此有必要在大學(xué)開展人工智能通識教育[3]。

目前，大部分高校在信息類通識教育課程方面，還在實施計算機(jī)文化基礎(chǔ)通識教育;雖然部分高校已經(jīng)把計算機(jī)文化基礎(chǔ)課程由必修改成了選修，但還沒有新的合適的課程來替代。在高校里面實施人工智能通識教育的探索還處于起步階段[4][5]。

本文以應(yīng)用型本科高校龍巖學(xué)院為例，介紹我們在人工智能通識教育方面的探索。到目前為止，龍巖學(xué)院已經(jīng)構(gòu)建了一個人工智能教育云平臺并培養(yǎng)了一支人工智能通識教育師資團(tuán)隊，該平臺包含軟件、硬件及課程資源，已面向全校60多個專業(yè)開展人工智能通識課的教學(xué)，經(jīng)過近兩年的實踐，收到了較好的效果。

1 ?平臺架構(gòu)

我們設(shè)計了一個名為創(chuàng)造栗人工智能云平臺的可拓展的、面向區(qū)域教育主管部門及下屬高校可融合的架構(gòu)。如圖1所示。

該平臺主要用戶包括教育主管部門、學(xué)校、老師和學(xué)生，通過該平臺，老師們可以訪問權(quán)威的課程教材和教學(xué)案列，進(jìn)行有效備課及開展教學(xué);學(xué)生們通過平臺提供的豐富的AI設(shè)備和應(yīng)用場景，可以進(jìn)行在線編程學(xué)習(xí)。

架構(gòu)上，在教育主管部門、學(xué)校分別部署一臺邊緣運算服務(wù)器。教育主管部門的服務(wù)器主要用于學(xué)校學(xué)情數(shù)據(jù)的匯總和分析、數(shù)據(jù)可視化展示、支持上級部門監(jiān)察與決策;學(xué)校本地的AI服務(wù)器，可以支持更快捷的算例服務(wù)，不受互聯(lián)網(wǎng)影響。

資源上，平臺提供了權(quán)威的課程教材、翔實的教程課例，極大方便老師備課和教學(xué)。

另外值得一提的是，除了AI枯燥的算法知識外，平臺也提供了品類多樣的AI學(xué)習(xí)硬件，配備教程課例可讓學(xué)生實踐各種AI場景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，寓教于樂，并能夠通過該平臺參加各類賽事和考級。

2 ?建設(shè)內(nèi)容

平臺建設(shè)內(nèi)容主要包括：語音識別實驗平臺、圖像識別實驗平臺、無人駕駛實驗平臺。

2.1 語音識別實驗平臺

該平臺以語音識別原理及技術(shù)為設(shè)計任務(wù)，圍繞語音合成、語音控制、聲紋識別設(shè)計任務(wù)，讓學(xué)生可以通過動手實踐體驗，了解和掌握語音識別技術(shù)原理。

該平臺的研發(fā)目標(biāo)為：（1）語音識別體驗系統(tǒng)，（2）語音識別實驗套裝。

語音識別體驗系統(tǒng)可具有強(qiáng)抗噪能力，支持離線和在線語音識別，并可快速切換。支持通過指定的語音指令（喚醒詞），喚醒智能硬件產(chǎn)品或應(yīng)用，進(jìn)入等待語音指令狀態(tài)。喚醒無需網(wǎng)絡(luò)，實時觸發(fā)語音識別體驗區(qū)主要通過語音識別系統(tǒng)對LED屏幕描畫內(nèi)容操作進(jìn)行操控。

語音識別實驗套裝核心包括：智能主控板、各類傳感器、其他配件等等。其中智能主控板應(yīng)內(nèi)置人工智能模塊，可以實現(xiàn)離線的語音識別控制和運算。能與標(biāo)準(zhǔn)的Scratch編程進(jìn)行相結(jié)合，我們在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)自己的編程積木來操作主控板上的人工智能模塊。

2.2 圖像識別實驗平臺

該平臺以圖像識別原理及技術(shù)為核心設(shè)計任務(wù)，圍繞動物識別、植物識別、人臉識別等多項圖像識別技術(shù)任務(wù)，讓學(xué)生通過動手實踐體驗圖像識別技術(shù)，掌握和了解圖像識別概念及要點。

圖像識別實驗套裝核心包括：智能主控板、各類傳感器、其他配件等等。其中智能主控板應(yīng)內(nèi)置人工智能模塊，可以實現(xiàn)離線的圖像識別控制和運算。能與標(biāo)準(zhǔn)的Scratch編程進(jìn)行相結(jié)合，我們在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)自己的編程積木來操作主控板上的人工智能模塊。

2.3 無人駕駛實驗平臺

該平臺以無人駕駛技術(shù)為核心設(shè)計任務(wù)，圍繞機(jī)械結(jié)構(gòu)、自動行駛、自動避障、自動停車、路標(biāo)識別等多項無人駕駛技術(shù)任務(wù)，讓學(xué)生通過動手體驗無人駕駛技術(shù)，理解無人駕駛的概念及要點;

該平臺研發(fā)的內(nèi)容為：（1）無人駕駛輔助體驗系統(tǒng)，（2）無人駕駛實驗套裝。

學(xué)生和教師可通過無人駕駛輔助體驗系統(tǒng)體驗到360度車輛環(huán)視功能，道路偏移警告，前方碰撞警告，盲區(qū)探測，限速探測等智能行車方式。采用卓越的人體五官識別，肢體識別，圖像處理分析技術(shù)，實現(xiàn)對駕駛員行為的實施分析及預(yù)警，學(xué)生和教師可體驗到疲勞駕駛提醒，不安全駕駛車輛行為提醒（打電話、低頭等無安全行為），了解智能行車輔助應(yīng)用的同時，提高對交通安全行為規(guī)范的認(rèn)識。

3 ?結(jié)論

通過以創(chuàng)造栗人工智能云平臺作為載體，融入信息管理系統(tǒng)、課程體系和各類人工智能實驗箱，人工智能通識教育課程得到有效的開展。該平臺良好的架構(gòu)，支持使用系統(tǒng)的老師進(jìn)行內(nèi)容擴(kuò)展與分享，隨著課程的開展，平臺內(nèi)容將越來越豐富，能夠做到與時俱進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁羽佳.智能時代[J].科學(xué)咨詢，2022，1（1）：85-87.

[2] 向濤， 楊吉云， 廖曉峰.人工智能時代下通識教育對研究生綜合素養(yǎng)的育化作用[J].高教學(xué)刊， 2022，8（1）：1-4.

[3] 張廣淵，付晨，朱振方.人工智能通識教育課程內(nèi)容改革研究 ——以山東交通學(xué)院傳統(tǒng)工科專業(yè)“人工智能+”新工科改造為例[J].教育教學(xué)論壇，2020，47（12）：7-8.

[4] 陳芳.人工智能時代高職院校通識教育模式研究[J].柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2020，20（3）：61-64.

[5] 初文華，陳新軍，孔祥洪.人工智能背景下的通識教育課程改革與建設(shè)[J].科教文匯，2021，1（1）：62-63. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 責(zé)編/馬銘陽