人工智能（AI）進入藝術設計學科課堂的有效性教學探究

張毅博，周星宇

（吉利學院，四川成都 641423）

一、引言

藝術設計學科是綜合性極強的一門學科，它涵蓋了社會、文化、經濟、市場、科技、物聯網、大數據應用等諸多學科的交融與應用。建立有利于藝術設計學科交叉與交融的機制是未來趨勢。藝術設計學科實際上是設計者自身綜合素質（如表現能力、感知能力、想象能力）的體現。學科交融多但課時少（通過有限的課堂學時教學，高效地傳授藝術設計學科的美學理念知識、設計技能、感知與思維能力、相關科學技術、市場脈絡等相關課程研究）始終是藝術設計學科人才培養的痛點。

人工智能（AI）優勢在于整合了研究、開發用于模擬、延伸和擴展，將人工智能（AI）帶進藝術設計學科課堂則很好地彌補了人力洞察學生綜合理論與實踐學習的不足，從而高效給予學生更適合的教育內容，做到因材施教。因為時代新舊更新越發迅猛，藝術設計學科也漸漸不僅只是包含其狹義的創作時所屬的文化、背景、歷史意義等，還伴隨著智能家居、智慧城市的新生活概念從夢想照進現實，藝術設計學科注入全新的設計思維模式，必然引發其學科的涅槃重生。應社會發展的需求、應生產力提高的發展需求、應人們生活日漸依賴高效安全且智能的全新智能家居及各類商品，這種嶄新的藝術設計模式必然會改變傳統的藝術設計形式，將藝術設計學科推向新發展的高潮，將藝術化發展推向與智能科技相關的多學科融合。

二、人工智能（AI）應用于藝術設計學科的功能性

圖1是由教室監控攝像頭拍攝的照片，內容是由漢王教育設計開發的“CCS課堂呵護”系統的AI程序走進了課堂。“CCS課堂呵護”系統利用大數據及深度學習等技術手段，通過教室安裝的攝像頭采集高清視頻并進行行為識別和數據分析，結合教育學行為等角度專業分析，生成報告并及時推送，為校方管理教師教學、學生學習成長、課后設計任務等提供科學的數據支持和決策依據。

基于人工智能（AI）涉及的藝術設計教學課堂“隱私”是否受到侵犯是廣大使用該系統的師生與家長面臨的問題。藝術設計類課程學生需要大量的時間用于探討問題，這樣是否被人工智能（AI)判定為交頭接耳？是否屬于不專注？師生也會擔心自己的隱私被侵犯或圍繞藝術設計的主體創作所涉及的知識產權有被泄露的風險。

系統通過視頻對教室的學生進行實時識別，輸出統計數據，結合藝術設計教育心理學的理論，從中提煉出具有代表性的行為動作，比如在設計臺上進行專注的設計手繪、利用數字設備（手繪屏、數位板等）進行數字設計制圖、在設計臺上書寫回答的問題、遲到、瞌睡等每周的數據，做出每位學生的行為分析，在下一周生成一個報告，推送給校方管理層教師與家長，為校方管理教師教學及家庭教育提供有力的數據支持和優化建議。同時校方可以及時了解教師的教學質量，以便與教師及時溝通調整其教學。各藝術設計科目教師可以及時看到學生在課堂上的學習情況，與家長進行溝通；作為家長，可以及時了解學生藝在術設計課堂上的表現。

根據（圖1）實驗，技術人員在其學校進行了為期兩天的測試性實驗，獲得了一些實驗數據，當時學校要對一個學生做違規處理，由技術人員把該名學生在兩天的課堂測控數據調出，通過數據研究發現，該生整體分數確實是該班學生中最低的，這和教師人力觀察的結果基本吻合。

圖1 漢王教育設計開發的“CCS課堂呵護”系統的AI程序走進課堂

三、人工智能（AI）在藝術設計學科課堂的作用

（一）促進教育公平性

截至目前，偏遠地區對藝術設計學科的教育資源還很匱乏，城市、鄉鎮和區域所處的藝術設計學科教育資源差距較大，優質的藝術設計學科教育資源總量不足。藝術設計學科教育資源落后地區的學生在知識儲備、實驗操作、技能訓練、視野提升上均存在不足。長久以來我國進城務工人員子女上學難、藝術類高考全國各地形式各異、各有利弊的錄取方式存在著不公平等現象，這也逐漸成為制約藝術設計學科教育均衡發展的重要因素。通過對人工智能（AI）應用于藝術設計學科課堂，可以應對其學科在教育中所引發的各種類似教育資源不公平等問題。人工智能（AI）在不受地域限制，整合優質教學資源，增加優質教育資源的供給上有著較為突出的優勢。組合全球優質的藝術設計學科教學資源，主動生成饒有針對性的教學內容，讓更多學生能夠獲取世界各地先進的藝術設計學科理念與技術。人工智能（AI）不僅有著海量的知識儲存庫，且具有搜集與歸納問題并不斷升級學習系統的能力，能夠在課堂上針對學生的提問，主動設置相關聯知識庫，解決知識儲備難題；通過人工智能（AI）進入藝術設 計學科課堂，未來其學科將不受地域差異、授課形式等問題的困擾，逐步實現教育公平化。

（二）提高教學效率

截至目前，藝術設計學科以教師為主導的課堂教學無人工智能（AI）介入與有人工智能（AI）多媒體實時測控+教學輔助的課堂效率是截然不同的。其原因在于人工智能（AI）可以不受地域限制，整備優質的藝術設計學科教學資源的供給，讓更多學生享受世界各地著名設計師和藝術家先進的專業學科教學理念。也可以組合全球優質的藝術設計教學資源，主動饒有針對性地拓展藝術設計學科的教學內容。

教師在日常工作中重復性的機械性勞動一直是在校教師想要立即解決的問題，有了人工智能（AI)多媒體實時測控+教學輔助的課堂固然減少了對課堂效率和教學反思等腦力勞動的時間，從而通過課堂數據的分析報告及時追蹤到學生課堂學習的狀況反饋。

對人工智能（AI)而言，無論是人類學習還是人工智能（AI）設備學習，人在進行藝術設計學科學習的過程中都通過“人機交互”帶動了其設備數據的不斷翻新，從而達到機器的自我學習和不斷升級。可以說“人機交互”功能在未來的藝術設計學科上人工智能（AI）輔助教學過程中是不可或缺的環節，人工智能（AI)也成為與人類一起學習的輔助教學工具和共同學習的伙伴。人工智能（AI）正在逐步實現有利于課堂的有效教學，保持學生學習的積極性和動力，提高教學效率。

對人工智能（AI）具備圖像識別和語義分析技術已不再是什么新鮮事，能夠搜集與整理問題并整合教學資源也不再是超能力。例如，打開手機掃描課本相應的圖片獲得更多的相關知識，能夠幫助學生更充分地理解學科知識點；海量數據庫資源的知識點答疑，能夠及時幫助學生處理心中不解的問題。

總的來說，人工智能（AI）利用其高速運算能力和超強儲存空間在藝術設計教學課堂中，智能系統會將學生課上的數據回傳數據庫，教師能從中了解學生對知識點的掌握情況，避免重復講解。

（三）促進教學個性化

眾所周知，藝術設計學科是注重其藝術理念與技術技法的專業交融性學科，其學生個體差異且接受知識的水平不一，加之藝術設計學科教學班級制的課堂教學授課對象眾多，因此統一的教學方案和教學流程很難把握對學生個性發展的培養。

面對眾多學生，人工智能（AI)利用圖像捕捉技術可以全方位、多角度捕捉個人面部表情，從而解讀分析表情數據并反饋到終端，在藝術設計學科學習過程中及時反饋學習的理解程度，調整個體學生對知識與技能內化與吸收。通過捕捉課堂上學生的面部表情數據并分析，進行篩別并制訂個性化培養方案有利于因材施教。

四、如何評價人工智能（AI）進入藝術設計學科課堂教學的有效性

目前，人工智能（AI）技術端的數據采集仍基于人臉識別應用，加上行為判斷邏輯形成數據，利用數據與行為心理學邏輯的結合形成報表。[1]例如，判斷學生的人臉是否面向講臺，以此判定該生是否專注聽講；分析學生面部嘴巴張合的數據是否與教師面部嘴巴張合的數據形成錯位時間差，由此判斷該生是在回答問題還是在交頭接耳；利用學生人臉和身體的相對位置數據判斷該生狀態是否為非專注；基本上使用了圖像識別的算法，沒有輔助其他的技術，該算法本身并不復雜，目前人工智能（AI）進入藝術設計學科課堂所涉及的該技術還在研發試整階段，所以截至目前人工智能（AI）對于藝術設計學院學科課堂師生的行為數據分析判斷準確度仍有待提高。如（圖1）右側的學生低頭打開書包的時候也會被判斷為非專注，如果是這種邏輯的話，肯定會有很多誤報情況。

（一）人工智能（AI）進入藝術設計學科課堂有利的方面

減少了教師對課堂管理的工作量，能夠較為智能地分析每個學生在課堂上的表現狀況，也可監督學生的行為；學生學習過程的行為可以數據化，在學習過程中能夠發現一些問題，教師可以及時給予一些關注；協助校方掌握課堂的教學質量相關數據，家長也可通過量化的數據分析了解學生在課堂中的表現。

（二）人工智能（AI）進入藝術設計學科課堂有弊的方面

課堂中師生的隱私受到了一定的干擾。例如，師生在進行一些自主設計的時候可能會因為圖像數據的采集從而泄露原創創意，引發侵犯知識產權；[2]高清攝像頭、人工智能的應用對師生來說，會產生一定的心理壓力，尤其若學生不了解其工作原理的話，其影響是很難評估的。一種可能的情況是成績較好的學生受到的心理影響較少，成績較差的學生受到的心理影響較大，更加容易造成兩極分化；在課堂學習的過程中，部分學生是側重于聽課和理解，部分則是習慣記筆記課后再復習，加強學習的方法確實存在差異化，而使用統一的數據標準衡量學生課堂中是否認真聽講難免會出現問題。

（三）對解決人工智能（AI）進入藝術設計學科課堂不完善方面的探索

如大規模推廣人工智能（AI）進入藝術設計學科課堂話，上述的問題是必須要解決的。方法：通過更多的數據觀察個體學生的行為。人工智能（AI）可以建立多種模型的模式識別，根據不同的模式使用不同的標準，這樣才能更加準確地判斷；高清攝像頭、人工智能應用對師生來說，可能會產生一定的心理壓力。制定法律法規以及行業規定針對于圖像數據的采集與保護以及不泄露個人創意、知識產權等是解決這個問題的好方式；對于學生的內在心理活動以及學習成果并沒有考量，只是看出勤率等數據，很有可能出現出工不出力的情況，也就是報表顯示該生專注的時候，也許該學生僅是在發呆，解決這個問題的方式是系統還需要結合一些其他的人工智能（AI）系統的行為邏輯判斷數據，綜合多個維度的數據結合更完善的算法才能夠給出更為合理的行為判斷。

五、結束語

人工智能（AI）把學生、教師、課堂三者合理結合，這是面向未來更加綜合且多維度的高效教育，給予學生最適合的課堂教學內容。人工智能（AI）能夠更加快速地將學生各階段性知識學習的成果進行數據分析并歸類，針對學生的薄弱環節定制及推送知識點，助學生與教師在藝術設計學科的研究道路上一臂之力。當下實驗性質的嘗試作為教學輔助手段和數據收集是有很大意義的。