董 志
(蘇州市職業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,江蘇 蘇州 215104)
研究開(kāi)發(fā)模擬與拓展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)稱為人工智能(artificial intelligence,AI)。計(jì)算機(jī)是用來(lái)研究人工智能的主要物質(zhì)基礎(chǔ),也是實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)的平臺(tái)。除了計(jì)算機(jī)科學(xué),人工智能理論還涉及信息論、控制論、自動(dòng)化、仿生學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、語(yǔ)言學(xué)、醫(yī)學(xué)和哲學(xué)等多門學(xué)科。人工智能學(xué)科主要的研究?jī)?nèi)容包括知識(shí)表示、自動(dòng)推理和搜索方法、機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)獲取、知識(shí)處理系統(tǒng)、自然語(yǔ)言理解、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、智能機(jī)器人、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)等方面。人工智能研究的終極目標(biāo)是使機(jī)器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復(fù)雜工作[1]。
隨著德國(guó)工業(yè)4.0概念的提出,新一代人工智能技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用已在全球各國(guó)蓬勃興起。目前,人與人的互聯(lián)已是常態(tài),將來(lái)隨著算法、大數(shù)據(jù)、智能芯片等關(guān)鍵技術(shù)的突破,人與物以及人與服務(wù)的連接將形成“物物互聯(lián)”的嶄新局面?,F(xiàn)如今“網(wǎng)紅”機(jī)器人成為講解員、快遞員、手術(shù)醫(yī)師,家居智能化已令人刮目相看,智能汽車的發(fā)展突飛猛進(jìn),人工智能正在快速地開(kāi)拓更多的應(yīng)用領(lǐng)域,將融入千家萬(wàn)戶的日常生活。曾經(jīng)是科幻專有名詞的人工智能,正在從“好看、好玩”變成“能用、好用”。作為人工智能領(lǐng)域的重要分支,智能制造(intelligent manufacturing,IM)是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)。智能制造系統(tǒng)中的機(jī)器設(shè)備能進(jìn)行智能活動(dòng),包括對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等,智能制造已經(jīng)把制造自動(dòng)化的概念延展到柔性化、智能化和高度集成化等新的領(lǐng)域。
智能制造把制造概念的內(nèi)涵和外延進(jìn)行了深度的挖掘和廣泛拓展,對(duì)科技人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)及創(chuàng)新能力提出了更高的要求,單一且專門化的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)智能制造的要求??萍既藛T不僅要具有一門專且精的專業(yè)知識(shí),且知識(shí)面要寬泛,知識(shí)要厚重、結(jié)構(gòu)要合理。重中之重的是科技工作人員要具有與時(shí)俱進(jìn)的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí),活到老學(xué)到老,跟上時(shí)代發(fā)展及知識(shí)更新?lián)Q代的步伐。
人類社會(huì)中,人自身具有的能夠影響人類活動(dòng)的穩(wěn)定的基本品質(zhì)稱為人的素質(zhì),它包括身體素質(zhì)、心理素質(zhì)、道德素質(zhì)、勞動(dòng)素質(zhì)、審美素質(zhì)、科學(xué)素質(zhì)和交往素質(zhì)[2]。學(xué)生走入社會(huì)、影響自身成才最重要的是科學(xué)素質(zhì),包括強(qiáng)烈的求知欲、良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、正確的學(xué)習(xí)方法、科學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)、富于創(chuàng)造精神等。如何養(yǎng)成學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)是學(xué)校教育的一項(xiàng)重要責(zé)任。
學(xué)習(xí)有三種境界:知學(xué)、好學(xué)、樂(lè)學(xué)。其中第一種境界只是被動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí),知其然,然后用于應(yīng)付各種考試和檢查?,F(xiàn)在大部分的學(xué)生就處于這樣的學(xué)習(xí)狀態(tài),每天聽(tīng)課、寫作業(yè)、復(fù)習(xí)考試,循環(huán)往復(fù),周而復(fù)始。為什么要學(xué)習(xí)?為誰(shuí)而學(xué)?怎樣學(xué)習(xí)?這樣的問(wèn)題是要探討的,也是學(xué)校應(yīng)重視的。
“好學(xué)”者認(rèn)為學(xué)習(xí)是一種樂(lè)趣,而不是一件苦差事。將知識(shí)學(xué)精、學(xué)透,融會(huì)貫通后解決實(shí)際問(wèn)題,就會(huì)從中體驗(yàn)到無(wú)窮的學(xué)習(xí)樂(lè)趣與成就感?!皹?lè)學(xué)”是學(xué)習(xí)的最高境界,“樂(lè)在其中”,學(xué)習(xí)才能全神貫注,達(dá)到“深處鬧市而不聞車馬喧囂”的狀態(tài),因此才有孔圣人的至理名言:知之者不如好之者,好之者不如樂(lè)之者。
學(xué)生“樂(lè)學(xué)”精神的培養(yǎng)不是一朝一夕就能完成的,也不可能一蹴而就。智能制造時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)是知識(shí)的競(jìng)爭(zhēng),有關(guān)資料顯示,知識(shí)要素對(duì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的影響要超過(guò)50%,在發(fā)達(dá)國(guó)家其作用實(shí)際上已超過(guò)60%[3]。因此,入學(xué)伊始就要求學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度,抓緊一切時(shí)間學(xué)習(xí)各種知識(shí),向先賢學(xué)習(xí),向同學(xué)中的優(yōu)秀者學(xué)習(xí),充分開(kāi)發(fā)智力潛能,盡快完成基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備工作,為畢業(yè)后的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定知識(shí)基礎(chǔ)。
學(xué)習(xí)態(tài)度端正了,學(xué)習(xí)就有了不竭的動(dòng)力和源泉。但要取得事半功倍的學(xué)習(xí)效果,還要講究科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。學(xué)習(xí)的過(guò)程要?jiǎng)谝萁Y(jié)合,身體健康精力充沛才能事半功倍;學(xué)習(xí)的過(guò)程還要多動(dòng)腦,多問(wèn)為什么,多進(jìn)行知識(shí)的縱向及橫向比較,把知識(shí)學(xué)深學(xué)透,真正掌握其精髓。而不是死記硬背,生搬硬套。
學(xué)習(xí)過(guò)程更應(yīng)注重群體效應(yīng),注重培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)氛圍?!耙换í?dú)放不是春,百花齊放春滿園”,良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣是可以相互感染的,大家在學(xué)習(xí)過(guò)程中互幫互助,比學(xué)趕幫超,獎(jiǎng)勵(lì)先進(jìn),激勵(lì)后進(jìn),這種良性競(jìng)爭(zhēng)的氛圍能更加激發(fā)學(xué)生昂揚(yáng)的學(xué)習(xí)熱情。
學(xué)習(xí)過(guò)程要使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng),變要你學(xué)為我要學(xué)。只有個(gè)體的積極主動(dòng)參與,才能充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,挖掘?qū)W生的才智潛力。人的潛力的是無(wú)窮的,電影《勇闖奪命島》有一句臺(tái)詞:“永遠(yuǎn)不要說(shuō)你已經(jīng)盡力了,失敗者總是抱怨自己已經(jīng)盡力了,只有勝利者才能贏得選美皇后的芳心!”
學(xué)習(xí)過(guò)程中也要培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞的精神。學(xué)習(xí)過(guò)程是艱辛的,要冬練三九,夏耐三伏,只有堅(jiān)持不懈地努力,才能水滴石穿,才能到達(dá)成功的彼岸。學(xué)習(xí)的過(guò)程也是一點(diǎn)一滴積累的過(guò)程,沒(méi)有運(yùn)氣與巧合,厚積才能薄發(fā);學(xué)習(xí)過(guò)程中還要耐得住寂寞,經(jīng)受住各種考驗(yàn)與誘惑,不能人云亦云,要學(xué)會(huì)做自己的主人,對(duì)不利學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)的言行要堅(jiān)決地說(shuō)“不”。
作為人類智力重要組成部分的知識(shí)是人類社會(huì)各種能力的基礎(chǔ)。一個(gè)人的創(chuàng)新層次和水平一定程度上取決于知識(shí)的擁有量,創(chuàng)新必須以一定的知識(shí)為基礎(chǔ)[4],但知識(shí)擁有量與創(chuàng)新能力強(qiáng)弱并無(wú)簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。因此,優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu),拓寬知識(shí)來(lái)源渠道就顯得尤為重要。合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)既要求有精深的專門知識(shí),同時(shí)知識(shí)面又要盡量廣而博。合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)是學(xué)生入職,是走入社會(huì)的必要條件,尤其在智能社會(huì),每一個(gè)職業(yè)崗位都需要將所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行科學(xué)地組合,創(chuàng)造性地運(yùn)用到實(shí)踐中去。比如智能制造時(shí)代,只有機(jī)械制造或機(jī)械設(shè)計(jì)的專門知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還要懂得計(jì)算機(jī),要懂得控制系統(tǒng)的運(yùn)行,要懂得倉(cāng)儲(chǔ)物流的基本常識(shí),等等。廣收博采才能得眾家所長(zhǎng),方能汲取到各種營(yíng)養(yǎng),才能不斷進(jìn)步。魯迅先生曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“學(xué)習(xí)必須如蜜蜂一樣,采過(guò)許多花,這才能釀出蜜來(lái),倘若叮在一處,所得就非常有限枯燥了。”
1) 寶塔型知識(shí)結(jié)構(gòu)。其主要特征為學(xué)科前沿知識(shí)、位于高峰塔頂,基本理論、基本知識(shí)搭建寶塔基礎(chǔ)。特點(diǎn)是學(xué)生基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)比較扎實(shí),可以快速接近學(xué)科前沿。
2) 蜘蛛網(wǎng)型知識(shí)結(jié)構(gòu)。這種知識(shí)結(jié)構(gòu)以專業(yè)知識(shí)為中心,與相近專業(yè)相互作用,知識(shí)成網(wǎng)狀連接,形如蜘蛛網(wǎng)。這種知識(shí)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)知識(shí)廣度與深度的統(tǒng)一,是復(fù)合型人才的主要知識(shí)結(jié)構(gòu),也是深受用人單位歡迎的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
3) 幕簾型知識(shí)結(jié)構(gòu)。組織的成員依據(jù)其所處地位和所發(fā)揮的作用不同,知識(shí)結(jié)構(gòu)存在差異。如一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè),要求其成員具有機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、營(yíng)銷、管理等知識(shí)。而不同的成員掌握上述知識(shí)的比例是不同的,如產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員,一定要具有扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料選用等方面的知識(shí),產(chǎn)品營(yíng)銷策略、營(yíng)銷手段等不是他的知識(shí)側(cè)重點(diǎn)。
智能時(shí)代要求人自身調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu)的能力越來(lái)越強(qiáng),全球競(jìng)爭(zhēng)的經(jīng)濟(jì)格局以及“不進(jìn)則退”的生存理念,每個(gè)人都要根據(jù)事業(yè)發(fā)展需要不斷調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu),以增強(qiáng)就業(yè)后的適應(yīng)性及整個(gè)企業(yè)人才的“板凳”厚度。
1) 注重知識(shí)的整體性。要求做到專博相濟(jì),一專多通,廣采百家所長(zhǎng)。教學(xué)管理部門在制定各專業(yè)教學(xué)計(jì)劃時(shí)肯定考慮到了知識(shí)的整體性,因此正規(guī)學(xué)校的學(xué)生都會(huì)接受到本專業(yè)完整的知識(shí)傳授與訓(xùn)練。學(xué)生知識(shí)的廣度和積累可以通過(guò)課外閱讀、參加形形色色的“智力沙龍”、聆聽(tīng)各界精英或行業(yè)專家的學(xué)術(shù)報(bào)告等來(lái)實(shí)現(xiàn)本專業(yè)知識(shí)與其他專業(yè)知識(shí)的銜接與溝通。
2) 形成層次分明的知識(shí)結(jié)構(gòu)。在人類大腦的知識(shí)庫(kù)中,各種知識(shí)可以是縱向聯(lián)系,也可以是橫向聯(lián)系??v向聯(lián)系的各種工程技術(shù)知識(shí),應(yīng)分為基礎(chǔ)層次、中間層次和高級(jí)層次。打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),才能形成人才知識(shí)的金字塔結(jié)構(gòu),才能厚積薄發(fā),為以后的深入研究與發(fā)展提供不竭動(dòng)力。蜘蛛網(wǎng)般橫向聯(lián)系的人文歷史、天文地理、文學(xué)藝術(shù)等類知識(shí),可以陶冶情操,激發(fā)創(chuàng)新的火花與靈感。
3) 合理配比各類知識(shí)。學(xué)海無(wú)涯,隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,知識(shí)的廣度和深度不斷推進(jìn),學(xué)科門類越分越細(xì),交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn),要學(xué)習(xí)的知識(shí)太多。而人的一生太過(guò)短暫,可用的學(xué)習(xí)時(shí)間實(shí)在太少。因此,學(xué)習(xí)時(shí)一定要合理配比各類知識(shí)。什么都學(xué),往往什么都學(xué)不好。各門學(xué)科知識(shí)的比例應(yīng)根據(jù)職業(yè)規(guī)劃來(lái)定,不同的發(fā)展方向所要求的知識(shí)結(jié)構(gòu)的組成要素也是有差別的,要合理組合。
4) 與時(shí)俱進(jìn)原則。社會(huì)在進(jìn)步,知識(shí)更新?lián)Q代的步伐越來(lái)越快?;畹嚼蠈W(xué)到老,每個(gè)人的知識(shí)結(jié)構(gòu)總是在不斷地動(dòng)態(tài)調(diào)整。工作需要什么就學(xué)什么,未來(lái)發(fā)展需要什么就補(bǔ)充什么,這樣才能不斷研究探索新的課題和領(lǐng)域,跟上時(shí)代發(fā)展步伐。
不破不立,敢于懷疑現(xiàn)有權(quán)威是推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的不竭動(dòng)力。古希臘偉大的哲學(xué)家蘇格拉底說(shuō)過(guò):“問(wèn)題是接生婆,它能幫助新思想的誕生?!笨茖W(xué)巨匠愛(ài)因斯坦也說(shuō)過(guò):“提出問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要?!备绨啄岣矣谫|(zhì)疑“地心說(shuō)”,才誕生了偉大的“日心說(shuō)”和“天體運(yùn)行論”;時(shí)年25歲的青年教師伽利略懷疑亞里士多德1 700年來(lái)一直被奉為真理的“物體的下落速度和它的重量成正比,物體越重,下落的速度越快”理論,用“比薩斜塔實(shí)驗(yàn)”證明了輕重不同的物體從同一高度墜落,加速度一樣,它們將同時(shí)著地,從而產(chǎn)生了自由落體定律。所以,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)要多問(wèn)為什么,要有打破砂鍋問(wèn)到底的精神,要知其然,更要知其所以然。學(xué)習(xí)過(guò)程中要不唯書(shū)、不唯師。正如劍橋大學(xué)校長(zhǎng)艾麗森·理查德女士談到大學(xué)的核心價(jià)值時(shí)所說(shuō):學(xué)習(xí)的重點(diǎn)不僅是關(guān)于已知的東西,還包括學(xué)術(shù)研究和發(fā)現(xiàn),不僅要學(xué)習(xí)知識(shí),還要培養(yǎng)批判性的、邏輯性的和刨根問(wèn)底的思維方式[5]。
1) 教學(xué)相長(zhǎng)。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新教育體現(xiàn)在教學(xué)、科研工作的方方面面。要改變教師的授課方式,從“滿堂灌”到學(xué)生的積極主動(dòng)參與,真正踐行“教學(xué)相長(zhǎng)”。在學(xué)生討論環(huán)節(jié),教師要引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,學(xué)生可以天馬行空,要少用權(quán)威和規(guī)則去約束學(xué)生的想象力??荚嚟h(huán)節(jié)的改革也是勢(shì)在必行,注重過(guò)程考核,而不是一考定終身;實(shí)踐性較強(qiáng)的課程考核可以沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案,只要學(xué)生給出可行性答案即可。還有一部分課程可以采用案例討論、小組辯論或完成學(xué)期論文等方式完成結(jié)業(yè)考試[6]。注重實(shí)踐環(huán)節(jié)在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的地位和作用。作為高等教育的重要組成部分,實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生操作技能,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的能力,但目前多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅是一種課堂教學(xué)輔助形式,在學(xué)生的綜合能力、創(chuàng)造能力和研究能力等方面的訓(xùn)練和作用不夠。有鑒于此,高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)偏重設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),其中前者培養(yǎng)實(shí)踐能力和研究能力,而后者則是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最高境界。教師安排的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),或直接取自企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際,或非常貼近工程實(shí)際,教師可以只給出產(chǎn)品的總裝圖、技術(shù)指標(biāo)、完成期限和驗(yàn)收方式,至于每個(gè)零件具體的加工路線設(shè)計(jì)、精度檢驗(yàn)、裝配方案制訂及裝配精度保證等則全部由學(xué)生自主完成。這樣的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極參與的熱情,學(xué)生的能力訓(xùn)練效果才能顯著提升。
2) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。在以問(wèn)題和課題研究為核心的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師和工藝師,教師只給出實(shí)驗(yàn)的宏觀要求,至于學(xué)生采用何種理論、何種儀器設(shè)備、何種技術(shù)路線完成實(shí)驗(yàn),則應(yīng)由學(xué)生群策群力提出建議,這樣才能體現(xiàn)集體的智慧。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題,訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)研究與發(fā)明創(chuàng)造能力,能夠改變目前高等教育培養(yǎng)過(guò)程中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱,動(dòng)手、動(dòng)腦能力訓(xùn)練不足的現(xiàn)狀。鼓勵(lì)高年級(jí)學(xué)生更多地參與到教師的科研、教學(xué)活動(dòng)中。校級(jí)研究性課程,采用教師指導(dǎo)、學(xué)生申報(bào)的方式,學(xué)生自定研究?jī)?nèi)容,后續(xù)所有的研究工作也由學(xué)生獨(dú)立完成。這個(gè)過(guò)程,鍛煉了學(xué)生提煉問(wèn)題、語(yǔ)言組織、團(tuán)隊(duì)合作、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。這樣的研究性課程能夠激發(fā)學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)真理、綜合應(yīng)用知識(shí)、勇于實(shí)踐創(chuàng)新的勇氣和信心,為學(xué)生畢業(yè)后的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)奠定了良好的基礎(chǔ)。積極融入教師科研項(xiàng)目也是學(xué)生創(chuàng)新教育的重要舉措。教師獲批立項(xiàng)的科研項(xiàng)目,包括政府指導(dǎo)的縱向類項(xiàng)目和企業(yè)需要解決的橫向類項(xiàng)目,研究目標(biāo)明確,研究方法和技術(shù)路線較為先進(jìn)成熟,并且都涉及了該領(lǐng)域的前沿技術(shù)。在完成項(xiàng)目的過(guò)程中,學(xué)生會(huì)增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí),基本科研素質(zhì)和創(chuàng)新潛能會(huì)得到挖掘和提升,而且在具體的實(shí)驗(yàn)操作或計(jì)算機(jī)建模仿真的研究過(guò)程中學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到鍛煉。
學(xué)生經(jīng)過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,牢固掌握了本專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí),兼容了其他知識(shí),形成了“?!迸c“博”的科學(xué)合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)。由于具備了一定的自主學(xué)習(xí)能力,學(xué)生自我適應(yīng)調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu)的能力有所增強(qiáng)。分析判斷問(wèn)題可以做到基本正確、客觀,具備了解決復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。高校培養(yǎng)出大量科學(xué)素質(zhì)高超的技術(shù)人才,會(huì)大大提升中國(guó)趕超世界強(qiáng)國(guó)的速度,實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興。