高職學生人工智能基礎培養(yǎng)探索

孫瑋

摘要：在人工智能成為推動科技和產(chǎn)業(yè)變革的重要力量的當下，高職學生的人工智能基礎培養(yǎng)是培養(yǎng)未來技術應用與創(chuàng)新能力的關鍵一步。本文旨在探討高職學生人工智能基礎培養(yǎng)研究探索（引導學生理解人工智能的基本原理和技術特點，通過展示人工智能在多個領域的應用案例了解人工智能的應用方式，自主體驗人工智能的應用、認識人工智能對學習方式的影響并講解相關法律法規(guī)等），從多方面進行高職學生人工智能素養(yǎng)構建，并分析未來可能存在的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢。

關鍵詞：人工智能；信息技術；素養(yǎng)構建

引言

教育部《教育信息化2.0行動計劃》的通知中要求加強學生信息素養(yǎng)培育，完善課程方案和課程標準，充分適應信息時代，智能時代發(fā)展需要的人工智能和編程課程內容[1]。人工智能作為當前科技和產(chǎn)業(yè)變革的核心推動者，正在根本性地轉變人們的生活、職業(yè)以及教育學習的模式。教學管理流程越來越多地融合了人工智能技術，而在高職教育中，人工智能相關的課程內容也正逐步成為教學的關鍵組成部分。

一、人工智能技術的概念

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。其包括學習、推理、問題解決、語言理解、感知、視覺識別、語音識別等一系列智能行為。

“人工”表示這種智能是由人類創(chuàng)造出來的，而不是自然產(chǎn)生的。人工智能是通過使用計算機和算法，模擬人類智能行為的技術和系統(tǒng)。“人工智能”旨在使計算機系統(tǒng)具備類似人類智能的能力，如學習、理解、推理、語言處理、感知和問題解決等。這涉及模擬和復制人類的認知過程和行為，以便計算機能夠執(zhí)行類似于人類的智能任務。

“智能”是指系統(tǒng)或機器表現(xiàn)出的一種類似于人類智能的能力。人工智能系統(tǒng)被設計和訓練，以模擬和執(zhí)行與人類相關的智能任務。其涉及諸如意識（Consciousness）、自我（Self）、思維（Mind）（包括無意識的思維（Unconscious Mind））等問題。

人工智能的發(fā)展受益于計算機科學的多個子領域，如算法設計、數(shù)據(jù)結構、統(tǒng)計學、概率論等。隨著技術的進步，人工智能在各個行業(yè)和領域中的應用不斷擴展，成為現(xiàn)代科技和社會發(fā)展的關鍵驅動力之一，見圖1。

二、智能時代高職學生人工智能素養(yǎng)構建

在智能時代背景下，構建高職學生的人工智能素養(yǎng)是一項至關重要的任務[2]，它不僅涉及學生對人工智能知識的認知和理解，還包括了思維訓練、技能實踐以及倫理觀的培養(yǎng)。2023年5月北京師范大學發(fā)布的《青少年人工智能素養(yǎng)核心框架》提供了一個很好的參考模型，這個框架通過劃分AI認知、AI能力以及AI安全與倫理三大領域，明確了青少年在人工智能學習過程中應該掌握的核心內容。

據(jù)此可以進一步探討如何為高職學生構建適合他們的人工智能素養(yǎng)。主要包含以下要素：（1）知識。作為基礎，包括人工智能的基本概念、原理、發(fā)展歷程以及應用場景等。這為學生今后的學習打下堅實的基礎；（2）思維。包括計算思維、批判性思維和創(chuàng)新思維等。這些思維訓練有助于學生更好地理解和掌握人工智能技術，同時也培養(yǎng)他們解決問題的能力；（3）技能。著重于動手實踐能力的培養(yǎng)，如編程技能、數(shù)據(jù)分析能力、機器學習實踐等。這些技能的掌握是學生將來能夠在人工智能領域發(fā)光發(fā)熱的關鍵；（4）倫理。涉及人工智能安全與隱私保護、倫理道德觀念等。隨著人工智能技術的廣泛應用，倫理問題日益凸顯，因此培養(yǎng)學生的倫理觀念是非常必要的。

在實施過程中，這4個要素應該相互聯(lián)系、相互支撐，形成一個循序漸進的學習體系。通過知識學習，學生可以構建起對人工智能的基本認識；通過思維訓練，促進知識的深入理解和技能的形成；通過技能實踐，將知識和思維轉化為實際操作能力；最后通過倫理教育，確保學生能夠在明確道德界限的前提下運用人工智能技術。

三、體驗人工智能的應用、認識人工智能對學習方式的影響

在教學中，教師首先介紹人工智能的定義、歷史發(fā)展、基本原理和主要研究方向。讓學生了解人工智能的范圍和目標以及它如何逐步從概念變?yōu)楝F(xiàn)實。其次介紹人工智能領域的基本概念和術語，如機器學習、深度學習、神經(jīng)網(wǎng)絡、算法等，幫助學生建立起基本的人工智能知識框架。接著展示人工智能在各個領域的應用案例，引導學生了解人工智能在各行各業(yè)（如智能制造、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流、智慧交通）的應用，鼓勵和教導學生盡早盡快創(chuàng)造性地、合乎規(guī)范地駕馭人工智能，學會和人工智能合作與協(xié)作。

人工智能的產(chǎn)品應用廣泛，常見的人工智能產(chǎn)品應用主要有：（1）智能助理。像Siri、小度音箱這樣的語音助手利用自然語言處理和語音識別技術，幫助用戶執(zhí)行各種任務，如設置提醒、查詢信息和控制智能家居設備；（2）智能家居。智能家居產(chǎn)品利用人工智能技術，如機器學習和計算機視覺，來提高家居設備的自動化程度和智能化水平，例如智能照明系統(tǒng)、智能安防攝像頭和智能溫控器；（3）推薦系統(tǒng)。通過分析用戶的歷史行為和偏好，推薦系統(tǒng)能夠向用戶推薦他們可能感興趣的產(chǎn)品、音樂、視頻、新聞等內容，提高用戶體驗和銷售轉化率；（4）自然語言處理。自然語言處理（NLP）技術被應用于文本分析、情感分析、智能客服和自動文檔摘要等領域，幫助人們更高效地處理大量的文本數(shù)據(jù)；（5）醫(yī)療診斷。在醫(yī)療領域被用于醫(yī)學影像分析、病理學診斷、基因組學研究等，有助于提高疾病診斷的準確性和效率；（6）金融風控。在金融領域被廣泛應用于欺詐檢測、信用評分、投資組合管理等方面，幫助金融機構降低風險并提高效率；（7）智能交通。在交通領域的應用包括交通流量預測管理、智能交通信號控制、自動駕駛技術等，有助于提高交通效率和安全性；（8）教育。在教育領域被用于個性化教育、智能輔導系統(tǒng)、自適應學習平臺等，幫助教育機構更好地滿足學生的需求。

學生接觸到的人工智能產(chǎn)品主要是小度音響，智能導航等生活類應用。為了增強學生的學習興趣和互動體驗，在教學中，教師通過創(chuàng)設體驗情境引導學生了解以文心一言、剪映、輕顏相機為代表的和學生學習生活密切相關的人工智能的發(fā)展歷程和應用現(xiàn)狀。

（一）生成式人工智能

生成式人工智能在教育領域引發(fā)了廣泛的關注和憂慮。其主要原因之一是它具備以對話形式回答用戶問題，并提供個性化意見和建議的能力，從而實現(xiàn)了減負增效的技術價值和社會效用[3]。尤其當生成式人工智能與其他技術相結合時，它不僅可以生成文字，還能創(chuàng)造圖片、視頻、演示文稿、代碼、網(wǎng)站等，甚至實現(xiàn)更為復雜的功能。通過機器學習，生成式人工智能能夠自動化地進行重復學習和發(fā)現(xiàn)，為現(xiàn)有產(chǎn)品增添智能，從而將它們發(fā)展成為人工智能產(chǎn)品。

帶領學生注冊賬號，體驗基于語言模型的國產(chǎn)聊天機器人文心一言的應用。引導學生認識今后要逐漸接受學習方式將從“搜索就是學習”轉成“對話式學習”。演示出錯過程，讓他們明白AI生成的回答并不總是準確可信的，需要判斷信息來源和真實性，進行進一步的驗證和思考。講解《喬治·馬丁等17位作家起訴ChatGPT侵權》案例和《著作權法》引導學生樹立正確的價值觀和世界觀，培養(yǎng)學生的法治意識和倫理道德素養(yǎng)[4]。

（二）濾鏡功能

在照片和視頻拍攝和制作過程中，圖像畫質越高觀賞效果越好。除了提高相機的分辨率，各種軟件在畫質提升方面都有其自身優(yōu)勢。濾鏡的普及使用就是人工智能技術在畫質提升方面重要的應用。

1.顏色濾鏡

顏色濾鏡還有一個專業(yè)的稱呼——調色濾鏡，這也是目前最受歡迎的濾鏡解決方案之一。通過調節(jié)各種不同的像素值亮度、對比度、色相、暗角等參數(shù)得到與原圖不同色調的效果，可以統(tǒng)稱為顏色或調色濾鏡。

時下流行的美顏濾鏡中所用的顏色濾鏡實現(xiàn)原理是通過“顏色查找算法”進行識別、映射、調色，這種方式統(tǒng)稱為LUT顏色濾鏡，可以理解為優(yōu)化升級版的普通顏色濾鏡，有效減少了使用濾鏡時的功耗。

2.幾何濾鏡（改變像素）

改變圖像的像素是幾何濾鏡實現(xiàn)的重要步驟，可以聯(lián)想一下“哈哈鏡特效”，這種濾鏡與顏色無關，主要通過改變像素點的幾何信息而實現(xiàn)特效，也可以將人臉變形的這些特效都理解為“幾何濾鏡”。還有一些美型功能也是通過類似的技術實現(xiàn)的，如“大眼、瘦臉瘦身，縮小鼻翼”等。

3.智能濾鏡與混合濾鏡

智能濾鏡，顧名思義就是通過深度學習的方式融會貫通各種濾鏡方案，根據(jù)不同的應用場景自動調節(jié)濾鏡特效，如不同風格的濾鏡、高級智能調色等方案，還有目前比較熱門的AI人像濾鏡。除此之外，還有一個混合濾鏡，混合濾鏡綜合了各種濾鏡方案，可以運行多種濾鏡功能，甚至還可以實現(xiàn)各種美顏操作，這也是比較常見的濾鏡方案。

（三）智能字幕配音功能

現(xiàn)如今，在刷短視頻、觀看電影解說、科普解說等時，常常會聽到使用AI配音工具生成的聲音，它們非常的方便和實用。前期拍攝好的短視頻，由學生自己利用智能文案輸入關鍵字生成文案再進行智能配音和添加字幕。剪映是抖音的一款視頻剪輯工具，其中也包含了文字轉語音的功能。使用該功能非常簡單：將需要添加配音的視頻拖放到時間線上，右鍵選擇“識別字幕/歌詞”，然后系統(tǒng)會自動為你生成字幕。

在字幕中，可以通過點擊右上角的朗讀選項選擇不同的角色配音，有多款男女生配音可以選用。除了能夠將視頻原聲轉為字幕同時進行一鍵配音，字幕與視頻的時間節(jié)點也能夠完美匹配[5]。目前各大視頻公司都提供了AI智能創(chuàng)作平臺助力創(chuàng)作，例如，騰訊智影是騰訊公司旗下的一個在線智能視頻創(chuàng)作平臺，是集素材搜集、視頻剪輯、渲染導出和發(fā)布于一體的免費在線剪輯平臺。其中有許多實用的功能，如文本配音、數(shù)字人播報、自動字幕識別、文章轉視頻、去水印、視頻解說、橫轉豎等功能，依托騰訊完善的版權基礎，擁有豐富的素材庫，極大地降低了視頻制作的門檻，提高了視頻制作的速度，幫助用戶更好地進行視頻化的表達。類似還有其他不少軟件功能也非常強大如微軟文本轉語音，它是微軟Azure服務中的一個免費功能，可以生成非常逼真自然的語音，支持多種語言，包括方言如四川話、粵語和東北話等。創(chuàng)作者可以通過文本轉語音工具調整語速和語調，選擇不同的人物角色和情緒，還可以通過調整SSML（語音合成標記語言）來控制文本不同部分的聲音效果。

（四）畫質修復功能

畫質修復功能是一種利用人工智能技術來改善圖像或視頻質量的方法。這種功能通常用于修復受損、模糊或失真的圖像，以提高其清晰度、細節(jié)和色彩表現(xiàn)，使其更加清晰、逼真和可用。在實際應用中，畫質修復功能可以應用于多個領域，包括數(shù)字攝影、醫(yī)學影像、監(jiān)控視頻等。例如，對于受損的老照片或低分辨率圖像，畫質修復功能可以恢復其原本的清晰度和色彩，使用戶能夠更好地欣賞和保存這些珍貴的記憶。在醫(yī)學影像領域，畫質修復功能可以幫助醫(yī)生更準確地診斷疾病，提高醫(yī)療診斷的水平。在監(jiān)控視頻領域，畫質修復功能可以改善監(jiān)控畫面的清晰度和細節(jié)，提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效果和可靠性。

四、成果與反思

在教學中，教師采用案例分析、技術展示、項目設計等方式來呈現(xiàn)人工智能的典型應用案例，引導學生擴展思維，深入了解人工智能的特點和應用方式，鼓勵學生思考人工智能如何解決現(xiàn)實問題。通過這樣的教學方式學生能夠理性認識人工智能對個人未來職業(yè)發(fā)展和人類社會發(fā)展的影響，并且能夠親身體驗其在學習和工作中的實際應用。此外，教師還向學生介紹了人工智能實現(xiàn)的簡單原理，講解案例和法規(guī)幫助學生樹立正確的價值觀和世界觀，培養(yǎng)他們的法治意識和倫理道德素養(yǎng)。盡管人工智能在信息技術教學中的應用取得了一定的成果，但仍然面臨一些挑戰(zhàn)，如何保護教育領域的數(shù)據(jù)安全和隱私成了其中一個重要的挑戰(zhàn)。此外教師也需要不斷地學習，進行角色多元化擴展來應對人工智能時代的變化與發(fā)展。

結語

未來人工智能技術將更加深入地融入教育領域，為學生提供更加個性化、智能化的學習體驗。教育數(shù)據(jù)分析將成為教育領域的重要發(fā)展方向，有助于教師更好地了解學生需求，優(yōu)化教學內容和方法。跨學科合作將成為教育領域的一大趨勢，未來將利用人工智能技術解決更多實際問題，人工智能也逐漸成為高職計算機教育重要教學內容之一。

參考文獻：

[1]張萌.人工智能時代下高職學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)模式的探索[J].廣西教育學院學報，2020（03）：140-142.

[2]駱忠強，熊興中.新一代人工智能背景下電子信息類人才基礎能力培養(yǎng)模式探索[J].教育教學論壇，2020（45）：9-10.

[3]焦建利，陳麗，吳偉偉.由ChatGPT引發(fā)的教育之問：可能影響與應對之策[J].中國教育信息化，2023，29（03）：19-32.

[4]徐升，佟佳睿，胡祥恩.下一代個性化學習：生成式人工智能增強智能輔導系統(tǒng)[J].開放教育研究，2024，30（02）：13-22.

[5]谷青.人工智能技術在視頻制作中的應用分析[J].科技風，2023（06）：62-64.