淺談人工智能時代的工科數學教育

摘 要：目前的工科數學教育與人工智能新時代對學生的要求，還有一些距離。作為一所工科院校的教師，在工科數學教育中如何適應人工智能的發展就成為一個非常重要的課題。在本文中，我們提出了最大限度地追求提高學生的學習興趣、培養學生良好的學習習慣以及讓學生盡早接觸統計類數學軟件這些措施。

關鍵詞：人工智能；工科數學；概率論教學

一、 引言

近幾年來，人工智能（Artificial Intelligence）取得了突飛猛進的發展，可以毫不夸張地說，人工智能已經并且必將改變人類各個方面的生活。從谷歌利用深度學習所產生的智能機器人Alpha Go戰勝人類頂尖圍棋高手，自動駕駛汽車逐漸開始上路，到我們生活中隨處可見的車牌自動識別技術，再到越來越自動化的工廠流水線，可以說很多人的工作和生活將因人工智能的發展而改變。

在人工智能時代，一個很讓人無奈的話題是，什么樣的工作會被人工智能所代替？一個比較標準的答案是，越是那些重復性地、機械性的工作越容易被人工智能所代替。目前，為了應對越來越昂貴的人工成本，許多工廠紛紛在努力打造“無人工廠”。這也給未來的工科教育帶來了新的挑戰。

作為一所工科院校，湖北工業大學是以培養未來的工程師為目標，因而在工科數學教育中如何適應人工智能的發展就稱為一個非常重要的課題。

二、 目前工科數學教育的局限性

很令人驚訝的是，盡管計算機方面大數據、云計算、人工智能等新技術發展如此迅猛，對工科數學教育的影響卻并不明顯。以目前大家廣泛使用的同濟大學出版社的《高等數學》教材為例，目前最新的版本是第七版，但其與前面的幾個版本相比，改動并不明顯。這一方面是因為高等數學的內容本身就是比較經典的內容，本身可以改動的余地并不大；另一方面也反映了目前工科數學教育對計算機等吸納的力度還有不足，有很多可以改進的空間。

同時，另一個值得探討的問題是，目前學生對工科數學的興趣也呈日趨下降的趨勢。比較明顯的一點是，高等數學的上冊學生還能保持比較高的注意力和興趣。但到了高等數學下冊以后，由于概念從一維到二維甚至多維空間，難度隨之加大，學生的興趣也隨之降低了很多?？梢哉f，目前的工科數學教育與人工智能新時代對學生的要求，還有一些距離。

三、 工科數學教育該如何適應人工智能新時代

接下來，我們結合自身的思考，提出一些如何適應人工智能新時代的粗略認識。

首先，工科數學教育必須最大限度地追求提高學生的學習興趣?！芭d趣是最好的老師”，在興趣的培養方面，必須花費極大的氣力。以概率論的教學為例，可以引用最近比較熱門的由中央電視臺播出的“國家寶藏”，其中北京故宮博物院展出了一件名為“各種釉彩大瓶”的瓷器。這件瓷器的不同尋常之處在于集成了17種歷代瓷器工藝于一身，其難度可想而知。這里涉及一個有趣的概率問題，假設每種工藝成功的概率是0.3，那整件作品成功的概率就是0.317，約等于1.29140163×10-9，由此可見其概率之小，這也充分體現了我國古代工匠的高超技藝。

其次，必須讓學生養成良好的學習習慣，以適應未來的需求。在人工智能新時代，我們每個人都需要終身學習，以不斷適應新技術新發明對我們生活和工作的改變。這就必須讓學生有非常好的自學能力，能夠自我學習，不斷提高自己的能力。也就是說要更多的學會自己思考，課前預習，課后復習這些習慣一旦養成，將在學生未來學習新的知識時發揮巨大的作用，使得他們終身獲益。因此，在平常的教學中，應該讓學生充分發揮主動性，主動學習。

最后，應該讓學生學會適應數學軟件的發展，以更好地適應于人工智能新時代。同樣以概率論和數理統計的教學為例，目前常用的統計分析軟件例如SAS，功能強大，操作簡單。讓學生盡早地接觸這些軟件，并學會操作，將給他們未來的發展帶來很大幫助。

四、 結論

在本文中，我們回顧了人工智能發展對工科數學教育與教學的影響，剖析了目前工科數學教育的一些不足之處。對工科數學教育如何適應人工智能的發展給出了一些思考：包括利用一些比較有趣的例子，讓學生盡早接觸統計軟件SAS，以及養成良好的習慣。

參考文獻：

[1]同濟大學數學系編.高等數學[M].高等教育出版社.第七版，2014.

[2]李子強主編.概率論與數理統計[M].科學出版社.第三版，2011.

作者簡介：左玲，湖北省武漢市，湖北工業大學理學院。