人工智能（AI）进入艺术设计学科课堂的有效性教学探究

张毅博，周星宇

（吉利学院，四川成都 641423）

一、引言

艺术设计学科是综合性极强的一门学科，它涵盖了社会、文化、经济、市场、科技、物联网、大数据应用等诸多学科的交融与应用。建立有利于艺术设计学科交叉与交融的机制是未来趋势。艺术设计学科实际上是设计者自身综合素质（如表现能力、感知能力、想象能力）的体现。学科交融多但课时少（通过有限的课堂学时教学，高效地传授艺术设计学科的美学理念知识、设计技能、感知与思维能力、相关科学技术、市场脉络等相关课程研究）始终是艺术设计学科人才培养的痛点。

人工智能（AI）优势在于整合了研究、开发用于模拟、延伸和扩展，将人工智能（AI）带进艺术设计学科课堂则很好地弥补了人力洞察学生综合理论与实践学习的不足，从而高效给予学生更适合的教育内容，做到因材施教。因为时代新旧更新越发迅猛，艺术设计学科也渐渐不仅只是包含其狭义的创作时所属的文化、背景、历史意义等，还伴随着智能家居、智慧城市的新生活概念从梦想照进现实，艺术设计学科注入全新的设计思维模式，必然引发其学科的涅槃重生。应社会发展的需求、应生产力提高的发展需求、应人们生活日渐依赖高效安全且智能的全新智能家居及各类商品，这种崭新的艺术设计模式必然会改变传统的艺术设计形式，将艺术设计学科推向新发展的高潮，将艺术化发展推向与智能科技相关的多学科融合。

二、人工智能（AI）应用于艺术设计学科的功能性

图1是由教室监控摄像头拍摄的照片，内容是由汉王教育设计开发的“CCS课堂呵护”系统的AI程序走进了课堂。“CCS课堂呵护”系统利用大数据及深度学习等技术手段，通过教室安装的摄像头采集高清视频并进行行为识别和数据分析，结合教育学行为等角度专业分析，生成报告并及时推送，为校方管理教师教学、学生学习成长、课后设计任务等提供科学的数据支持和决策依据。

基于人工智能（AI）涉及的艺术设计教学课堂“隐私”是否受到侵犯是广大使用该系统的师生与家长面临的问题。艺术设计类课程学生需要大量的时间用于探讨问题，这样是否被人工智能（AI)判定为交头接耳？是否属于不专注？师生也会担心自己的隐私被侵犯或围绕艺术设计的主体创作所涉及的知识产权有被泄露的风险。

系统通过视频对教室的学生进行实时识别，输出统计数据，结合艺术设计教育心理学的理论，从中提炼出具有代表性的行为动作，比如在设计台上进行专注的设计手绘、利用数字设备（手绘屏、数位板等）进行数字设计制图、在设计台上书写回答的问题、迟到、瞌睡等每周的数据，做出每位学生的行为分析，在下一周生成一个报告，推送给校方管理层教师与家长，为校方管理教师教学及家庭教育提供有力的数据支持和优化建议。同时校方可以及时了解教师的教学质量，以便与教师及时沟通调整其教学。各艺术设计科目教师可以及时看到学生在课堂上的学习情况，与家长进行沟通；作为家长，可以及时了解学生艺在术设计课堂上的表现。

根据（图1）实验，技术人员在其学校进行了为期两天的测试性实验，获得了一些实验数据，当时学校要对一个学生做违规处理，由技术人员把该名学生在两天的课堂测控数据调出，通过数据研究发现，该生整体分数确实是该班学生中最低的，这和教师人力观察的结果基本吻合。

图1 汉王教育设计开发的“CCS课堂呵护”系统的AI程序走进课堂

三、人工智能（AI）在艺术设计学科课堂的作用

（一）促进教育公平性

截至目前，偏远地区对艺术设计学科的教育资源还很匮乏，城市、乡镇和区域所处的艺术设计学科教育资源差距较大，优质的艺术设计学科教育资源总量不足。艺术设计学科教育资源落后地区的学生在知识储备、实验操作、技能训练、视野提升上均存在不足。长久以来我国进城务工人员子女上学难、艺术类高考全国各地形式各异、各有利弊的录取方式存在着不公平等现象，这也逐渐成为制约艺术设计学科教育均衡发展的重要因素。通过对人工智能（AI）应用于艺术设计学科课堂，可以应对其学科在教育中所引发的各种类似教育资源不公平等问题。人工智能（AI）在不受地域限制，整合优质教学资源，增加优质教育资源的供给上有着较为突出的优势。组合全球优质的艺术设计学科教学资源，主动生成饶有针对性的教学内容，让更多学生能够获取世界各地先进的艺术设计学科理念与技术。人工智能（AI）不仅有着海量的知识储存库，且具有搜集与归纳问题并不断升级学习系统的能力，能够在课堂上针对学生的提问，主动设置相关联知识库，解决知识储备难题；通过人工智能（AI）进入艺术设 计学科课堂，未来其学科将不受地域差异、授课形式等问题的困扰，逐步实现教育公平化。

（二）提高教学效率

截至目前，艺术设计学科以教师为主导的课堂教学无人工智能（AI）介入与有人工智能（AI）多媒体实时测控+教学辅助的课堂效率是截然不同的。其原因在于人工智能（AI）可以不受地域限制，整备优质的艺术设计学科教学资源的供给，让更多学生享受世界各地著名设计师和艺术家先进的专业学科教学理念。也可以组合全球优质的艺术设计教学资源，主动饶有针对性地拓展艺术设计学科的教学内容。

教师在日常工作中重复性的机械性劳动一直是在校教师想要立即解决的问题，有了人工智能（AI)多媒体实时测控+教学辅助的课堂固然减少了对课堂效率和教学反思等脑力劳动的时间，从而通过课堂数据的分析报告及时追踪到学生课堂学习的状况反馈。

对人工智能（AI)而言，无论是人类学习还是人工智能（AI）设备学习，人在进行艺术设计学科学习的过程中都通过“人机交互”带动了其设备数据的不断翻新，从而达到机器的自我学习和不断升级。可以说“人机交互”功能在未来的艺术设计学科上人工智能（AI）辅助教学过程中是不可或缺的环节，人工智能（AI)也成为与人类一起学习的辅助教学工具和共同学习的伙伴。人工智能（AI）正在逐步实现有利于课堂的有效教学，保持学生学习的积极性和动力，提高教学效率。

对人工智能（AI）具备图像识别和语义分析技术已不再是什么新鲜事，能够搜集与整理问题并整合教学资源也不再是超能力。例如，打开手机扫描课本相应的图片获得更多的相关知识，能够帮助学生更充分地理解学科知识点；海量数据库资源的知识点答疑，能够及时帮助学生处理心中不解的问题。

总的来说，人工智能（AI）利用其高速运算能力和超强储存空间在艺术设计教学课堂中，智能系统会将学生课上的数据回传数据库，教师能从中了解学生对知识点的掌握情况，避免重复讲解。

（三）促进教学个性化

众所周知，艺术设计学科是注重其艺术理念与技术技法的专业交融性学科，其学生个体差异且接受知识的水平不一，加之艺术设计学科教学班级制的课堂教学授课对象众多，因此统一的教学方案和教学流程很难把握对学生个性发展的培养。

面对众多学生，人工智能（AI)利用图像捕捉技术可以全方位、多角度捕捉个人面部表情，从而解读分析表情数据并反馈到终端，在艺术设计学科学习过程中及时反馈学习的理解程度，调整个体学生对知识与技能内化与吸收。通过捕捉课堂上学生的面部表情数据并分析，进行筛别并制订个性化培养方案有利于因材施教。

四、如何评价人工智能（AI）进入艺术设计学科课堂教学的有效性

目前，人工智能（AI）技术端的数据采集仍基于人脸识别应用，加上行为判断逻辑形成数据，利用数据与行为心理学逻辑的结合形成报表。[1]例如，判断学生的人脸是否面向讲台，以此判定该生是否专注听讲；分析学生面部嘴巴张合的数据是否与教师面部嘴巴张合的数据形成错位时间差，由此判断该生是在回答问题还是在交头接耳；利用学生人脸和身体的相对位置数据判断该生状态是否为非专注；基本上使用了图像识别的算法，没有辅助其他的技术，该算法本身并不复杂，目前人工智能（AI）进入艺术设计学科课堂所涉及的该技术还在研发试整阶段，所以截至目前人工智能（AI）对于艺术设计学院学科课堂师生的行为数据分析判断准确度仍有待提高。如（图1）右侧的学生低头打开书包的时候也会被判断为非专注，如果是这种逻辑的话，肯定会有很多误报情况。

（一）人工智能（AI）进入艺术设计学科课堂有利的方面

减少了教师对课堂管理的工作量，能够较为智能地分析每个学生在课堂上的表现状况，也可监督学生的行为；学生学习过程的行为可以数据化，在学习过程中能够发现一些问题，教师可以及时给予一些关注；协助校方掌握课堂的教学质量相关数据，家长也可通过量化的数据分析了解学生在课堂中的表现。

（二）人工智能（AI）进入艺术设计学科课堂有弊的方面

课堂中师生的隐私受到了一定的干扰。例如，师生在进行一些自主设计的时候可能会因为图像数据的采集从而泄露原创创意，引发侵犯知识产权；[2]高清摄像头、人工智能的应用对师生来说，会产生一定的心理压力，尤其若学生不了解其工作原理的话，其影响是很难评估的。一种可能的情况是成绩较好的学生受到的心理影响较少，成绩较差的学生受到的心理影响较大，更加容易造成两极分化；在课堂学习的过程中，部分学生是侧重于听课和理解，部分则是习惯记笔记课后再复习，加强学习的方法确实存在差异化，而使用统一的数据标准衡量学生课堂中是否认真听讲难免会出现问题。

（三）对解决人工智能（AI）进入艺术设计学科课堂不完善方面的探索

如大规模推广人工智能（AI）进入艺术设计学科课堂话，上述的问题是必须要解决的。方法：通过更多的数据观察个体学生的行为。人工智能（AI）可以建立多种模型的模式识别，根据不同的模式使用不同的标准，这样才能更加准确地判断；高清摄像头、人工智能应用对师生来说，可能会产生一定的心理压力。制定法律法规以及行业规定针对于图像数据的采集与保护以及不泄露个人创意、知识产权等是解决这个问题的好方式；对于学生的内在心理活动以及学习成果并没有考量，只是看出勤率等数据，很有可能出现出工不出力的情况，也就是报表显示该生专注的时候，也许该学生仅是在发呆，解决这个问题的方式是系统还需要结合一些其他的人工智能（AI）系统的行为逻辑判断数据，综合多个维度的数据结合更完善的算法才能够给出更为合理的行为判断。

五、结束语

人工智能（AI）把学生、教师、课堂三者合理结合，这是面向未来更加综合且多维度的高效教育，给予学生最适合的课堂教学内容。人工智能（AI）能够更加快速地将学生各阶段性知识学习的成果进行数据分析并归类，针对学生的薄弱环节定制及推送知识点，助学生与教师在艺术设计学科的研究道路上一臂之力。当下实验性质的尝试作为教学辅助手段和数据收集是有很大意义的。