高职学生人工智能基础培养探索

孙玮

摘要：在人工智能成为推动科技和产业变革的重要力量的当下，高职学生的人工智能基础培养是培养未来技术应用与创新能力的关键一步。本文旨在探讨高职学生人工智能基础培养研究探索（引导学生理解人工智能的基本原理和技术特点，通过展示人工智能在多个领域的应用案例了解人工智能的应用方式，自主体验人工智能的应用、认识人工智能对学习方式的影响并讲解相关法律法规等），从多方面进行高职学生人工智能素养构建，并分析未来可能存在的挑战和发展趋势。

关键词：人工智能；信息技术；素养构建

引言

教育部《教育信息化2.0行动计划》的通知中要求加强学生信息素养培育，完善课程方案和课程标准，充分适应信息时代，智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容[1]。人工智能作为当前科技和产业变革的核心推动者，正在根本性地转变人们的生活、职业以及教育学习的模式。教学管理流程越来越多地融合了人工智能技术，而在高职教育中，人工智能相关的课程内容也正逐步成为教学的关键组成部分。

一、人工智能技术的概念

人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。其包括学习、推理、问题解决、语言理解、感知、视觉识别、语音识别等一系列智能行为。

“人工”表示这种智能是由人类创造出来的，而不是自然产生的。人工智能是通过使用计算机和算法，模拟人类智能行为的技术和系统。“人工智能”旨在使计算机系统具备类似人类智能的能力，如学习、理解、推理、语言处理、感知和问题解决等。这涉及模拟和复制人类的认知过程和行为，以便计算机能够执行类似于人类的智能任务。

“智能”是指系统或机器表现出的一种类似于人类智能的能力。人工智能系统被设计和训练，以模拟和执行与人类相关的智能任务。其涉及诸如意识（Consciousness）、自我（Self）、思维（Mind）（包括无意识的思维（Unconscious Mind））等问题。

人工智能的发展受益于计算机科学的多个子领域，如算法设计、数据结构、统计学、概率论等。随着技术的进步，人工智能在各个行业和领域中的应用不断扩展，成为现代科技和社会发展的关键驱动力之一，见图1。

二、智能时代高职学生人工智能素养构建

在智能时代背景下，构建高职学生的人工智能素养是一项至关重要的任务[2]，它不仅涉及学生对人工智能知识的认知和理解，还包括了思维训练、技能实践以及伦理观的培养。2023年5月北京师范大学发布的《青少年人工智能素养核心框架》提供了一个很好的参考模型，这个框架通过划分AI认知、AI能力以及AI安全与伦理三大领域，明确了青少年在人工智能学习过程中应该掌握的核心内容。

据此可以进一步探讨如何为高职学生构建适合他们的人工智能素养。主要包含以下要素：（1）知识。作为基础，包括人工智能的基本概念、原理、发展历程以及应用场景等。这为学生今后的学习打下坚实的基础；（2）思维。包括计算思维、批判性思维和创新思维等。这些思维训练有助于学生更好地理解和掌握人工智能技术，同时也培养他们解决问题的能力；（3）技能。着重于动手实践能力的培养，如编程技能、数据分析能力、机器学习实践等。这些技能的掌握是学生将来能够在人工智能领域发光发热的关键；（4）伦理。涉及人工智能安全与隐私保护、伦理道德观念等。随着人工智能技术的广泛应用，伦理问题日益凸显，因此培养学生的伦理观念是非常必要的。

在实施过程中，这4个要素应该相互联系、相互支撑，形成一个循序渐进的学习体系。通过知识学习，学生可以构建起对人工智能的基本认识；通过思维训练，促进知识的深入理解和技能的形成；通过技能实践，将知识和思维转化为实际操作能力；最后通过伦理教育，确保学生能够在明确道德界限的前提下运用人工智能技术。

三、体验人工智能的应用、认识人工智能对学习方式的影响

在教学中，教师首先介绍人工智能的定义、历史发展、基本原理和主要研究方向。让学生了解人工智能的范围和目标以及它如何逐步从概念变为现实。其次介绍人工智能领域的基本概念和术语，如机器学习、深度学习、神经网络、算法等，帮助学生建立起基本的人工智能知识框架。接着展示人工智能在各个领域的应用案例，引导学生了解人工智能在各行各业（如智能制造、智慧农业、智能物流、智慧交通）的应用，鼓励和教导学生尽早尽快创造性地、合乎规范地驾驭人工智能，学会和人工智能合作与协作。

人工智能的产品应用广泛，常见的人工智能产品应用主要有：（1）智能助理。像Siri、小度音箱这样的语音助手利用自然语言处理和语音识别技术，帮助用户执行各种任务，如设置提醒、查询信息和控制智能家居设备；（2）智能家居。智能家居产品利用人工智能技术，如机器学习和计算机视觉，来提高家居设备的自动化程度和智能化水平，例如智能照明系统、智能安防摄像头和智能温控器；（3）推荐系统。通过分析用户的历史行为和偏好，推荐系统能够向用户推荐他们可能感兴趣的产品、音乐、视频、新闻等内容，提高用户体验和销售转化率；（4）自然语言处理。自然语言处理（NLP）技术被应用于文本分析、情感分析、智能客服和自动文档摘要等领域，帮助人们更高效地处理大量的文本数据；（5）医疗诊断。在医疗领域被用于医学影像分析、病理学诊断、基因组学研究等，有助于提高疾病诊断的准确性和效率；（6）金融风控。在金融领域被广泛应用于欺诈检测、信用评分、投资组合管理等方面，帮助金融机构降低风险并提高效率；（7）智能交通。在交通领域的应用包括交通流量预测管理、智能交通信号控制、自动驾驶技术等，有助于提高交通效率和安全性；（8）教育。在教育领域被用于个性化教育、智能辅导系统、自适应学习平台等，帮助教育机构更好地满足学生的需求。

学生接触到的人工智能产品主要是小度音响，智能导航等生活类应用。为了增强学生的学习兴趣和互动体验，在教学中，教师通过创设体验情境引导学生了解以文心一言、剪映、轻颜相机为代表的和学生学习生活密切相关的人工智能的发展历程和应用现状。

（一）生成式人工智能

生成式人工智能在教育领域引发了广泛的关注和忧虑。其主要原因之一是它具备以对话形式回答用户问题，并提供个性化意见和建议的能力，从而实现了减负增效的技术价值和社会效用[3]。尤其当生成式人工智能与其他技术相结合时，它不仅可以生成文字，还能创造图片、视频、演示文稿、代码、网站等，甚至实现更为复杂的功能。通过机器学习，生成式人工智能能够自动化地进行重复学习和发现，为现有产品增添智能，从而将它们发展成为人工智能产品。

带领学生注册账号，体验基于语言模型的国产聊天机器人文心一言的应用。引导学生认识今后要逐渐接受学习方式将从“搜索就是学习”转成“对话式学习”。演示出错过程，让他们明白AI生成的回答并不总是准确可信的，需要判断信息来源和真实性，进行进一步的验证和思考。讲解《乔治·马丁等17位作家起诉ChatGPT侵权》案例和《著作权法》引导学生树立正确的价值观和世界观，培养学生的法治意识和伦理道德素养[4]。

（二）滤镜功能

在照片和视频拍摄和制作过程中，图像画质越高观赏效果越好。除了提高相机的分辨率，各种软件在画质提升方面都有其自身优势。滤镜的普及使用就是人工智能技术在画质提升方面重要的应用。

1.颜色滤镜

颜色滤镜还有一个专业的称呼——调色滤镜，这也是目前最受欢迎的滤镜解决方案之一。通过调节各种不同的像素值亮度、对比度、色相、暗角等参数得到与原图不同色调的效果，可以统称为颜色或调色滤镜。

时下流行的美颜滤镜中所用的颜色滤镜实现原理是通过“颜色查找算法”进行识别、映射、调色，这种方式统称为LUT颜色滤镜，可以理解为优化升级版的普通颜色滤镜，有效减少了使用滤镜时的功耗。

2.几何滤镜（改变像素）

改变图像的像素是几何滤镜实现的重要步骤，可以联想一下“哈哈镜特效”，这种滤镜与颜色无关，主要通过改变像素点的几何信息而实现特效，也可以将人脸变形的这些特效都理解为“几何滤镜”。还有一些美型功能也是通过类似的技术实现的，如“大眼、瘦脸瘦身，缩小鼻翼”等。

3.智能滤镜与混合滤镜

智能滤镜，顾名思义就是通过深度学习的方式融会贯通各种滤镜方案，根据不同的应用场景自动调节滤镜特效，如不同风格的滤镜、高级智能调色等方案，还有目前比较热门的AI人像滤镜。除此之外，还有一个混合滤镜，混合滤镜综合了各种滤镜方案，可以运行多种滤镜功能，甚至还可以实现各种美颜操作，这也是比较常见的滤镜方案。

（三）智能字幕配音功能

现如今，在刷短视频、观看电影解说、科普解说等时，常常会听到使用AI配音工具生成的声音，它们非常的方便和实用。前期拍摄好的短视频，由学生自己利用智能文案输入关键字生成文案再进行智能配音和添加字幕。剪映是抖音的一款视频剪辑工具，其中也包含了文字转语音的功能。使用该功能非常简单：将需要添加配音的视频拖放到时间线上，右键选择“识别字幕/歌词”，然后系统会自动为你生成字幕。

在字幕中，可以通过点击右上角的朗读选项选择不同的角色配音，有多款男女生配音可以选用。除了能够将视频原声转为字幕同时进行一键配音，字幕与视频的时间节点也能够完美匹配[5]。目前各大视频公司都提供了AI智能创作平台助力创作，例如，腾讯智影是腾讯公司旗下的一个在线智能视频创作平台，是集素材搜集、视频剪辑、渲染导出和发布于一体的免费在线剪辑平台。其中有许多实用的功能，如文本配音、数字人播报、自动字幕识别、文章转视频、去水印、视频解说、横转竖等功能，依托腾讯完善的版权基础，拥有丰富的素材库，极大地降低了视频制作的门槛，提高了视频制作的速度，帮助用户更好地进行视频化的表达。类似还有其他不少软件功能也非常强大如微软文本转语音，它是微软Azure服务中的一个免费功能，可以生成非常逼真自然的语音，支持多种语言，包括方言如四川话、粤语和东北话等。创作者可以通过文本转语音工具调整语速和语调，选择不同的人物角色和情绪，还可以通过调整SSML（语音合成标记语言）来控制文本不同部分的声音效果。

（四）画质修复功能

画质修复功能是一种利用人工智能技术来改善图像或视频质量的方法。这种功能通常用于修复受损、模糊或失真的图像，以提高其清晰度、细节和色彩表现，使其更加清晰、逼真和可用。在实际应用中，画质修复功能可以应用于多个领域，包括数字摄影、医学影像、监控视频等。例如，对于受损的老照片或低分辨率图像，画质修复功能可以恢复其原本的清晰度和色彩，使用户能够更好地欣赏和保存这些珍贵的记忆。在医学影像领域，画质修复功能可以帮助医生更准确地诊断疾病，提高医疗诊断的水平。在监控视频领域，画质修复功能可以改善监控画面的清晰度和细节，提高视频监控系统的效果和可靠性。

四、成果与反思

在教学中，教师采用案例分析、技术展示、项目设计等方式来呈现人工智能的典型应用案例，引导学生扩展思维，深入了解人工智能的特点和应用方式，鼓励学生思考人工智能如何解决现实问题。通过这样的教学方式学生能够理性认识人工智能对个人未来职业发展和人类社会发展的影响，并且能够亲身体验其在学习和工作中的实际应用。此外，教师还向学生介绍了人工智能实现的简单原理，讲解案例和法规帮助学生树立正确的价值观和世界观，培养他们的法治意识和伦理道德素养。尽管人工智能在信息技术教学中的应用取得了一定的成果，但仍然面临一些挑战，如何保护教育领域的数据安全和隐私成了其中一个重要的挑战。此外教师也需要不断地学习，进行角色多元化扩展来应对人工智能时代的变化与发展。

结语

未来人工智能技术将更加深入地融入教育领域，为学生提供更加个性化、智能化的学习体验。教育数据分析将成为教育领域的重要发展方向，有助于教师更好地了解学生需求，优化教学内容和方法。跨学科合作将成为教育领域的一大趋势，未来将利用人工智能技术解决更多实际问题，人工智能也逐渐成为高职计算机教育重要教学内容之一。

参考文献：

[1]张萌.人工智能时代下高职学生核心素养培养模式的探索[J].广西教育学院学报，2020（03）：140-142.

[2]骆忠强，熊兴中.新一代人工智能背景下电子信息类人才基础能力培养模式探索[J].教育教学论坛，2020（45）：9-10.

[3]焦建利，陈丽，吴伟伟.由ChatGPT引发的教育之问：可能影响与应对之策[J].中国教育信息化，2023，29（03）：19-32.

[4]徐升，佟佳睿，胡祥恩.下一代个性化学习：生成式人工智能增强智能辅导系统[J].开放教育研究，2024，30（02）：13-22.

[5]谷青.人工智能技术在视频制作中的应用分析[J].科技风，2023（06）：62-64.