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，包括教育活動。它可以為人們提供普適化、標(biāo)準(zhǔn)化教育的同時，分析和改進(jìn)方法，提供更有針對性、個性化的教育方案。本人以人工智能新近的發(fā)展為出發(fā)點，結(jié)合大學(xué)數(shù)學(xué)的特點，分析其結(jié)合點，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)量和實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

　　關(guān)鍵詞：人工智能;教育活動;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、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能的核心是機器學(xué)習(xí)，而深度學(xué)習(xí)是機器學(xué)習(xí)的一種，它能使計算機系統(tǒng)從經(jīng)驗和數(shù)據(jù)中得到提高。近年來，得益于強大的計算機、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、語音識別等領(lǐng)域逐漸發(fā)揮顛覆性的作用。2017 年 7 月 20 日，國務(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家倡議。

　　《規(guī)劃》的第一個方面重點任務(wù)就是創(chuàng)建開放協(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)新平臺建設(shè)、高端人才隊伍培養(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

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

　　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)計和隨機過程、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)展的第一個階段，人類需要掌握數(shù)學(xué)知識以設(shè)計、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，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，等價于大量用戶對其進(jìn)行修訂、補充、完善，因此可以對特定群體的特征和行為更好地分析并制定更有針對性的施教方法。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)是機器學(xué)習(xí)算法發(fā)展的逆化，掌握數(shù)學(xué)工具是對抗人工智能的重要方面。很長一段時間，機器學(xué)習(xí)的都是以知識庫、邏輯分析、判斷和推理為主。而數(shù)學(xué)學(xué)科的教學(xué)也以知識傳遞、邏輯思維訓(xùn)練為主，長期以來，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)階段機器學(xué)習(xí)的長項。2017 年以來，搜狗汪仔 babyQ、高考機器人 Aidam、數(shù)學(xué)高考機器人 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證，并向著攻克主觀題目的方向努力。可見，機器學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)由一般的機器學(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、情感部分作為人類的長項將不再具有優(yōu)勢，此時更需要我們掌握嚴(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，逐漸形成獨立提出和分析、解決問題的能力。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，往往無法準(zhǔn)確記憶班級每個學(xué)生的基本情況。學(xué)校的學(xué)生數(shù)據(jù)庫記錄的信息有限，無法將學(xué)生的專業(yè)需求、詳細(xì)考勤、作業(yè)情況記錄在案，從而無法得知學(xué)生的掌握情況，也無法做出教學(xué)安排的及時調(diào)整。加之?dāng)?shù)學(xué)的基本理論大都經(jīng)過幾代大師的努力已經(jīng)構(gòu)建起來，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)可以通過大量的傳感器、網(wǎng)絡(luò)登陸等信息獲取和收集更多的實時數(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，及時做出調(diào)整。

　　第二，人工智能系統(tǒng)可以主動分析數(shù)據(jù)、提供決策建議。在個體上，一方面可以分析學(xué)生作業(yè)認(rèn)真程度、考勤情況、考試成績甚至體育、愛好、社交活動的變化，從而針對性地通過提問、交流、獎懲等手段進(jìn)行引導(dǎo)輔助教學(xué)，彌補普適教育對個體短板的忽視;另一方面，通過分析可以及早發(fā)現(xiàn)學(xué)生的個性特長，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)揮天賦，增強信心，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，甚至可以及時發(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

　　當(dāng)前，尚無法真正推理和解決問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施方面的進(jìn)度問題。強人工智能有兩類：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。

　　強人工智能目標(biāo)很明確，但是尚未實現(xiàn)。類人的人工智能更為安全，可以實現(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、樂觀、從容、自信面對人工智能，是每一個大學(xué)數(shù)學(xué)從業(yè)者應(yīng)有的心態(tài)。

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