王志國，朱雅莉，王 飛

(安徽工程大學(xué)管理工程學(xué)院，安徽 蕪湖241000)

0 引言

近年來，人工智能(Artificial Intelligent，AI)技術(shù)引起各行各業(yè)的極大關(guān)注，教育界的理論研究和實(shí)踐探索也對AI產(chǎn)生濃厚興趣，相關(guān)研究不斷涌現(xiàn)。彼得?戴曼迪斯曾經(jīng)說過未來的人工智能將會提供給人類最好的教育。教育界一直追求著教育公平以及教育個性化，但是這似乎難以實(shí)現(xiàn)。如今教育公平因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展得到了理論解決，教育個性化也是隨著AI技術(shù)的進(jìn)步得到了一種可行的解決途徑。近些年有關(guān)學(xué)者圍繞AI引入教學(xué)過程中進(jìn)行了大量研究，給本文研究提供了思路。周利〔1〕提出了人工智能的發(fā)展現(xiàn)狀對當(dāng)前高校教育沖擊，進(jìn)一步分析如何運(yùn)用人工智能技術(shù)于高等教育中，闡述存在的問題及相關(guān)的政策建議。文獻(xiàn)〔2-4〕認(rèn)為高等教育在人工智能時(shí)代取得了舉世矚目的成就，智慧教育的發(fā)展態(tài)勢速度驚人，但與人工智能在其他領(lǐng)域的運(yùn)用相比，還相差甚遠(yuǎn)，需要不斷地變革、創(chuàng)新。潘克明〔5〕運(yùn)用人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中實(shí)現(xiàn)了高校的管理，提升了教師的教學(xué)質(zhì)量與效率，促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展。文獻(xiàn)〔6-7〕提出人工智能優(yōu)化高校教學(xué)，加強(qiáng)了高校教育的智能信息化建設(shè)并指出人工智能在高校教學(xué)中并不完善，還存在很多問題，未來還需要不斷地改進(jìn)。張可為〔8〕研究了利用認(rèn)知智能技術(shù)有效提升教學(xué)系統(tǒng)和學(xué)習(xí)者之間的便捷交互，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬教學(xué)系統(tǒng)得到傳統(tǒng)教學(xué)中意想不到的學(xué)習(xí)成果。鄭潔，康曉嵐〔9〕提出在“人工智能+大數(shù)據(jù)”下高校教學(xué)發(fā)生了改變，它不僅有利于教師對學(xué)生進(jìn)行針對性教學(xué)，教師與學(xué)生進(jìn)行資源共享，還可以將學(xué)生在課堂的各種表現(xiàn)及時(shí)反饋給教師，有效提高了課堂教學(xué)能力。本文結(jié)合工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)過程中遇到的難題，提出了人工智能技術(shù)在工業(yè)工程專業(yè)教育中的應(yīng)用探討研究。

1 AI+工業(yè)工程為專業(yè)教育提供了新機(jī)會

AI研究涉及機(jī)器人、言語識別、圖像辨認(rèn)、自然言語處理和專家系統(tǒng)等，其理論和技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。通過對人的意識的模擬和思維過程的信息處理，機(jī)器可以勝任一些通常需要人類智慧才能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜任務(wù)。工業(yè)工程(即)是在科學(xué)管理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的應(yīng)用專業(yè)。專業(yè)范圍廣、學(xué)科交叉性強(qiáng)，對學(xué)生學(xué)習(xí)和教師傳授專業(yè)知識都是較大的挑戰(zhàn)。專業(yè)知識有時(shí)間研究、動作分析、工廠布置、物流規(guī)劃、生產(chǎn)排程、作業(yè)計(jì)劃編制等。這些知識通常需要以計(jì)算機(jī)作為輔助手段，兼容并蘊(yùn)涵了諸多其他相關(guān)領(lǐng)域?qū)W科的知識，包括機(jī)械、電氣、石油化工、冶金、紡織服裝等。目前，國內(nèi)主要有兩個學(xué)派，一個是偏重于科學(xué)管理，一般在管理學(xué)院設(shè)置此專業(yè)；另一個學(xué)派偏重于技術(shù)開發(fā)，一般是在機(jī)械學(xué)院設(shè)置此專業(yè)，這樣一來導(dǎo)致背離了專業(yè)設(shè)置的初衷。傳統(tǒng)的工業(yè)工程專業(yè)教育這些年一直在徘徊中前進(jìn)，很多學(xué)生和老師都深深感受到專業(yè)知識很難學(xué)習(xí)和傳授。直到近兩年我國公布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，新時(shí)代背景下，AI為工業(yè)工程專業(yè)教育提供了新的機(jī)會。

首先，AI重塑了工業(yè)工程專業(yè)教育。工業(yè)工程的應(yīng)用性、專業(yè)技術(shù)、生產(chǎn)等多個方面在人工智能的作用下，產(chǎn)生了一系列難以預(yù)料的影響。在應(yīng)用環(huán)節(jié)中，人工智能技術(shù)的運(yùn)用可以有效地實(shí)現(xiàn)工業(yè)需求挖掘、言語識別、圖像辨認(rèn)等；在專業(yè)技術(shù)環(huán)節(jié)中，通過人工智能可以提高技術(shù)、形成高新技術(shù)從而達(dá)到效率的提高；在生產(chǎn)情景環(huán)節(jié)中，當(dāng)我們利用人工智能技術(shù)時(shí)，會發(fā)現(xiàn)其在網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)、智能工廠、虛擬實(shí)驗(yàn)室等方面都發(fā)揮著一定程度的優(yōu)越性， 為師生展示生產(chǎn)過程服務(wù)過程的現(xiàn)場情景，如圖1所示。

其次，AI促使了傳統(tǒng)工業(yè)工程專業(yè)教育升級。傳統(tǒng)工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)由于前述專業(yè)知識的交叉性、在教學(xué)過程中只能做到統(tǒng)一的規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化課堂理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)。在個性化、定制化課程教學(xué)和專業(yè)培養(yǎng)方面做的還不夠，甚至可以說是不完善，并且受到了一定程度的限制。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，進(jìn)行課程改革、教學(xué)改革將會因?yàn)榇鷥r(jià)較大會遇到極大阻力。然而人工智能的出現(xiàn)就快速地減少了這一阻力，將AI應(yīng)用于專業(yè)教育中，促進(jìn)了傳統(tǒng)工業(yè)工程專業(yè)教育的質(zhì)量提高，如圖2所示。

圖1 AI+對工業(yè)工程教學(xué)的影響

圖2 傳統(tǒng)工業(yè)工程與AI工業(yè)工程對比

2 AI+工業(yè)工程模式的專業(yè)教育挑戰(zhàn)

AI技術(shù)盡管發(fā)展迅速，但是其與傳統(tǒng)高等教育結(jié)合，特別是與具體的專業(yè)教育結(jié)合還有一段很長且艱巨的路要走。從近幾年的國內(nèi)高校工業(yè)工程專業(yè)建設(shè)來看，在AI應(yīng)用的大背景下還存在新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系尚未完善，懂人工智能技術(shù)的專業(yè)師資匱乏，學(xué)生還存在一定程度的不適應(yīng)，教務(wù)管理者面對改革存在抵觸情緒等。具體表現(xiàn)為：(1)實(shí)驗(yàn)課程體系構(gòu)建不完善，導(dǎo)致人工智能融入緩慢。工業(yè)工程專業(yè)的課程具有實(shí)踐性，需要在理論學(xué)習(xí)之后結(jié)合實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對課程的知識點(diǎn)都有一個透徹的理解；(2)懂人工智能的工業(yè)工程專業(yè)師資力量較為缺乏。AI技術(shù)運(yùn)用于工業(yè)工程專業(yè)課教學(xué)中離不開一批懂人工智能、會用人工智能技術(shù)的師資隊(duì)伍，并能夠很好地將AI技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)工程的教學(xué)中。(3)專業(yè)改革涉面寬廣，阻礙了AI+工業(yè)工程專業(yè)教育的植入。一方面是因?yàn)樗墙徊嫘蛯W(xué)科，涉及較多領(lǐng)域理論和實(shí)踐知識，另一方面是因?yàn)椴煌瑓^(qū)域、不同層次，不同培養(yǎng)目標(biāo)的高校存在較大差異性，而且涉及教學(xué)、科研、管理等諸多范圍。每個學(xué)校、每個學(xué)科在長期發(fā)展中均已經(jīng)形成了固有模式，這樣一來教育系統(tǒng)本身復(fù)雜性與AI技術(shù)的適配性出現(xiàn)了對抗性矛盾。(4)專業(yè)知識傳授的隱憂。有人認(rèn)為AI技術(shù)導(dǎo)入專業(yè)課教學(xué)，學(xué)生可能會降低學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣，而產(chǎn)生對計(jì)算機(jī)知識的興趣。也可能導(dǎo)致部分學(xué)生和教師在進(jìn)行專業(yè)知識學(xué)習(xí)與傳授過程中對人工智能技術(shù)過度依賴，將會導(dǎo)致與起初的專業(yè)教育了質(zhì)量提升目的相違背。

3 AI+工業(yè)工程專業(yè)教育的改革舉措

針對前述的機(jī)會與挑戰(zhàn)，為適應(yīng)新時(shí)代、新管理、新工科背景下AI+工業(yè)工程專業(yè)教育需求，高校要做到適時(shí)調(diào)整課程體系、深化教學(xué)改革，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。具體的改革舉措能夠采取以下方式，如圖3所示。

(1)解放教師在備課、批改作業(yè)、評分等方面的重復(fù)性勞動，有更多的時(shí)間研究和思考探索和創(chuàng)新內(nèi)容。開發(fā)一整套符合新專業(yè)定位的工具、平臺、服務(wù)、數(shù)據(jù)信息、案例研究和在線課程等一系列資源，為相關(guān)課程的設(shè)計(jì)和實(shí)踐提供完整的處理方案以及全面的教學(xué)支持。通過面對面交流與互聯(lián)網(wǎng)交流相結(jié)合的形式，可以不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制利用互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)一些基礎(chǔ)課程，進(jìn)而增強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)的實(shí)力；一般的教學(xué)課程會采用案例實(shí)戰(zhàn)教學(xué)，提供全程錄像，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中最大化的獲得效益。

(2)在AI+工業(yè)工程專業(yè)模式中重新構(gòu)建課程知識體系、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)、基礎(chǔ)編程、實(shí)踐培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、課程公共服務(wù)平臺資源應(yīng)用指導(dǎo)等方面，識別學(xué)生學(xué)習(xí)情緒。讓學(xué)生了解到世界上人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)的最新研究成果，了解到人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)在制造和服務(wù)范疇的相關(guān)應(yīng)用情況，并掌握這一范疇最重要的技術(shù)原理。并在技術(shù)的使用過程中，幫助教師迅速確立對相關(guān)課程的全面了解，為課程的準(zhǔn)備和順利進(jìn)行，研究和項(xiàng)目開發(fā)任務(wù)奠定了扎實(shí)的根基。

(3)加強(qiáng)教輔管理，強(qiáng)化專業(yè)知識學(xué)習(xí)與應(yīng)用的實(shí)戰(zhàn)性和真實(shí)性相結(jié)合。課程內(nèi)容需要圍繞各種實(shí)際的企業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行，讓高校教師連同學(xué)生一起走進(jìn)企業(yè)的一線工作現(xiàn)場，真實(shí)感受現(xiàn)場的工作環(huán)境，這將會有效提高教師的實(shí)踐教學(xué)技能，增加學(xué)生對抽象概念和枯燥原則的理解的直觀性。

(4)“VR”提升教學(xué)效率，改革教學(xué)方法，通過對業(yè)內(nèi)知名企業(yè)的教學(xué)、討論、實(shí)習(xí)、實(shí)地考察等教學(xué)方法，加強(qiáng)產(chǎn)政學(xué)研深入融合可以通過建立虛擬化工廠環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，來進(jìn)行工業(yè)工程的實(shí)踐教學(xué)新模式。

圖3 AI引入工業(yè)工程專業(yè)教育的改革內(nèi)容

(5)運(yùn)用當(dāng)下最新的信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)。利用人工智能技術(shù)輔助課堂管理和課堂教學(xué)，有效闡述學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。例如，教師可以更快地了解到不同學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，實(shí)時(shí)解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中碰到的難題，這可以讓他們對知識的理解程度更深入。

4 結(jié)論

我國高等教育目前正經(jīng)歷著前所未有的改革與探索，通過將新技術(shù)引入到傳統(tǒng)專業(yè)教育中，不斷改善與提升適應(yīng)我國社會發(fā)展的各類專業(yè)人才。在總結(jié)與歸納現(xiàn)有文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合十余年的專業(yè)教學(xué)實(shí)踐，分析了人工智能技術(shù)導(dǎo)入工業(yè)工程專業(yè)教育中的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，給出AI+工業(yè)工程專業(yè)教育模式的新舉措，為同類高校工業(yè)工程專業(yè)教育和課程變革指引了新的方向。