高校人工智能通識教育示范性平臺建設探索

余少勇 陳書明 江鳳蓮 徐志剛

摘要：隨著大數據的形成、理論算法的革新、計算能力的提升，人工智能成為技術和產業發展的重要方向。因此，采用語音識別、圖像識別及無人駕駛技術和算法進行人工智能通識教育示范平臺的探索，引導學生對對人工智能的基本概念、原理及技術深入學習，為人工智能通識教育示范平臺建設提供具有應用價值的參考。

關鍵詞：人工智能;通識教育示范平臺;語音識別;圖像識別;無人駕駛

引言

人工智能作為新一輪技術革命的重要支撐，對教育教學領域都有著深遠影響[1]。2017年，為搶抓人工智能發展的重大戰略機遇，構筑我國人工智能發展的先發優勢，加快建設創新型國家和世界科技強國，國務院發布了《新一代人工智能發展規劃》（國發〔2017〕35號）。2021年6月，國務院印發了《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》，提出要提高全民科學素質發展差距顯著縮小，為進入創新型國家前列奠定堅實社會基礎。習近平總書記指出：“科技創新、科學普及是實現創新發展的兩翼，要把科學普及放在與科技創新同等重要的位置。沒有全民科學素質普遍提高，就難以建立起宏大的高素質創新大軍，難以實現科技成果快速轉化。”

大學生作為即將步入社會的生力軍，未來社會的中間力量，更加有必要對其進行人工智能知識普及教育[2]。不僅僅是因為人工智能技術是“萬金油”，可應用于各行各業，大學生可以結合自己所學專業進行學科融合，更是因為為了培養下一代中國公民更早具備人工智能科學素養，大學生是更快更直接的傳播群體。因此有必要在大學開展人工智能通識教育[3]。

目前，大部分高校在信息類通識教育課程方面，還在實施計算機文化基礎通識教育;雖然部分高校已經把計算機文化基礎課程由必修改成了選修，但還沒有新的合適的課程來替代。在高校里面實施人工智能通識教育的探索還處于起步階段[4][5]。

本文以應用型本科高校龍巖學院為例，介紹我們在人工智能通識教育方面的探索。到目前為止，龍巖學院已經構建了一個人工智能教育云平臺并培養了一支人工智能通識教育師資團隊，該平臺包含軟件、硬件及課程資源，已面向全校60多個專業開展人工智能通識課的教學，經過近兩年的實踐，收到了較好的效果。

1 ?平臺架構

我們設計了一個名為創造栗人工智能云平臺的可拓展的、面向區域教育主管部門及下屬高校可融合的架構。如圖1所示。

該平臺主要用戶包括教育主管部門、學校、老師和學生，通過該平臺，老師們可以訪問權威的課程教材和教學案列，進行有效備課及開展教學;學生們通過平臺提供的豐富的AI設備和應用場景，可以進行在線編程學習。

架構上，在教育主管部門、學校分別部署一臺邊緣運算服務器。教育主管部門的服務器主要用于學校學情數據的匯總和分析、數據可視化展示、支持上級部門監察與決策;學校本地的AI服務器，可以支持更快捷的算例服務，不受互聯網影響。

資源上，平臺提供了權威的課程教材、翔實的教程課例，極大方便老師備課和教學。

另外值得一提的是，除了AI枯燥的算法知識外，平臺也提供了品類多樣的AI學習硬件，配備教程課例可讓學生實踐各種AI場景，激發學生學習熱情，寓教于樂，并能夠通過該平臺參加各類賽事和考級。

2 ?建設內容

平臺建設內容主要包括：語音識別實驗平臺、圖像識別實驗平臺、無人駕駛實驗平臺。

2.1 語音識別實驗平臺

該平臺以語音識別原理及技術為設計任務，圍繞語音合成、語音控制、聲紋識別設計任務，讓學生可以通過動手實踐體驗，了解和掌握語音識別技術原理。

該平臺的研發目標為：（1）語音識別體驗系統，（2）語音識別實驗套裝。

語音識別體驗系統可具有強抗噪能力，支持離線和在線語音識別，并可快速切換。支持通過指定的語音指令（喚醒詞），喚醒智能硬件產品或應用，進入等待語音指令狀態。喚醒無需網絡，實時觸發語音識別體驗區主要通過語音識別系統對LED屏幕描畫內容操作進行操控。

語音識別實驗套裝核心包括：智能主控板、各類傳感器、其他配件等等。其中智能主控板應內置人工智能模塊，可以實現離線的語音識別控制和運算。能與標準的Scratch編程進行相結合，我們在此基礎上實現自己的編程積木來操作主控板上的人工智能模塊。

2.2 圖像識別實驗平臺

該平臺以圖像識別原理及技術為核心設計任務，圍繞動物識別、植物識別、人臉識別等多項圖像識別技術任務，讓學生通過動手實踐體驗圖像識別技術，掌握和了解圖像識別概念及要點。

圖像識別實驗套裝核心包括：智能主控板、各類傳感器、其他配件等等。其中智能主控板應內置人工智能模塊，可以實現離線的圖像識別控制和運算。能與標準的Scratch編程進行相結合，我們在此基礎上實現自己的編程積木來操作主控板上的人工智能模塊。

2.3 無人駕駛實驗平臺

該平臺以無人駕駛技術為核心設計任務，圍繞機械結構、自動行駛、自動避障、自動停車、路標識別等多項無人駕駛技術任務，讓學生通過動手體驗無人駕駛技術，理解無人駕駛的概念及要點;

該平臺研發的內容為：（1）無人駕駛輔助體驗系統，（2）無人駕駛實驗套裝。

學生和教師可通過無人駕駛輔助體驗系統體驗到360度車輛環視功能，道路偏移警告，前方碰撞警告，盲區探測，限速探測等智能行車方式。采用卓越的人體五官識別，肢體識別，圖像處理分析技術，實現對駕駛員行為的實施分析及預警，學生和教師可體驗到疲勞駕駛提醒，不安全駕駛車輛行為提醒（打電話、低頭等無安全行為），了解智能行車輔助應用的同時，提高對交通安全行為規范的認識。

3 ?結論

通過以創造栗人工智能云平臺作為載體，融入信息管理系統、課程體系和各類人工智能實驗箱，人工智能通識教育課程得到有效的開展。該平臺良好的架構，支持使用系統的老師進行內容擴展與分享，隨著課程的開展，平臺內容將越來越豐富，能夠做到與時俱進。

參考文獻：

[1] 梁羽佳.智能時代[J].科學咨詢，2022，1（1）：85-87.

[2] 向濤， 楊吉云， 廖曉峰.人工智能時代下通識教育對研究生綜合素養的育化作用[J].高教學刊， 2022，8（1）：1-4.

[3] 張廣淵，付晨，朱振方.人工智能通識教育課程內容改革研究 ——以山東交通學院傳統工科專業“人工智能+”新工科改造為例[J].教育教學論壇，2020，47（12）：7-8.

[4] 陳芳.人工智能時代高職院校通識教育模式研究[J].柳州職業技術學院學報，2020，20（3）：61-64.

[5] 初文華，陳新軍，孔祥洪.人工智能背景下的通識教育課程改革與建設[J].科教文匯，2021，1（1）：62-63. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 責編/馬銘陽