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数学建模电工杯-人工智能对大学生学习影响的评价
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2024-05-15
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自1956年人工智能概念提出后,相关技术快速发展。近年来随着文言一心、new bing、chatGPT等人工智能新产品问世后,对各行各业产生了不同程度的影响。2023年3月,据统计美国已经有90%的学生使用chatGPT辅助完成作业。因此,本文将基于给出的人工智能相关调查问卷以及结果,对人工智能对大学生学习影响情况进行分析。 问题一,首先对于问卷结果进行分析。基于本文的研究侧重点,对调查问卷进行修改,剔除对研究没有太多意义的问题。对数据集,进行缺失值异常值判定,剔除异常数据样本。之后,对问卷进行效度信度检验。将调查问卷问题分为调查者基本信息、调查者学习情况、调查者对人工智能态度、人工智能发展四个部分进行分析。对于问卷结果进行编码,对不同的问题下,对应的问题回答设置不同的数值变量,完成调查问卷问卷结果的数值化处理。 问题二,根据问题一调查问卷的结果,设置调查者基本信息、调查者学习情况、调查者对人工智能态度、人工智能发展四个一级指标,对应的在一级指标下根据问卷设置二级指标。初步设置后,分析一级指标下,对应所属的二级指标之间的相关性、关联性,以论述指标选取的合理性。最终,根据分析结果,构建指
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赛题题目: 人工智能对大学生学习影响的评价
人工智能对大学生学习影响的评价
摘 要
自 1956 年人工智能概念提出后,相关技术快速发展。近年来随着文言一心、
new bing、chatGPT 等人工智能新产品问世后,对各行各业产生了不同程度的影
响。2023 年 3 月,据统计美国已经有 90%的学生使用 chatGPT 辅助完成作业。因
此,本文将基于给出的人工智能相关调查问卷以及结果,对人工智能对大学生学
习影响情况进行分析。
问题一,首先对于问卷结果进行分析。基于本文的研究侧重点,对调查问卷
进行修改,剔除对研究没有太多意义的问题。对数据集,进行缺失值异常值判定,
剔除异常数据样本。之后,对问卷进行效度信度检验。将调查问卷问题分为调查
者基本信息、调查者学习情况、调查者对人工智能态度、人工智能发展四个部分
进行分析。对于问卷结果进行编码,对不同的问题下,对应的问题回答设置不同
的数值变量,完成调查问卷问卷结果的数值化处理。
问题二,根据问题一调查问卷的结果,设置调查者基本信息、调查者学习情
况、调查者对人工智能态度、人工智能发展四个一级指标,对应的在一级指标下
根据问卷设置二级指标。初步设置后,分析一级指标下,对应所属的二级指标之
间的相关性、关联性,以论述指标选取的合理性。最终,根据分析结果,构建指
标评价体系。
问题三,将所构建指标体系涉及数据进行 KMO 检验和和 Bartlett 球形检验,
对于通过检验的一级指标,使用主成分分析法进行降维,对于未通过主成分分析
法的指标,使用 t-SNE 方法降维。最终,将四个一级指标降维数据汇总,构建基
于优劣解距离法 TOPSIS 法进行综合评价,对最终得分进行排序。对排名靠前的
人群,即受人工智能影响较大的人群,进行公共特征提取,从而得出给出明确、
有说服力的结论。
问题四,基于建立的综合评价模型得出的结论,以及调查问卷的结果。撰写
非技术性文章,对人工智能对大学生学习影响从积极、消极以及未来发展三个方
面进行描述。
关键词:数值化处理、降维、质量检验、主成分分析、t-SNE、特征提取
一、问题重述
1.1 问题背景
最初在 1956 年,麦卡锡、明斯基等科学家在美国达特茅斯学院开会研讨时,
提出了人工智能(AI)这一概念。
人工智能在各个领域取得了令人瞩目的成就。它不仅在 2016 年以 4:1 的比
分击败了韩国围棋名家李世石,还在之后展现了人形机器人 Atlas 的惊人感知和
控制能力。它还在 2022 年创作了《太空歌剧院》这幅获得美国科罗拉多州博览
会艺术比赛一等奖的绘画作品。它更在 2023 年 3 月 16 日推出了百度公司的人工
智能新产品“文心一言”
[1]
。
国务院于 2017 年发布了《新一代人工智能发展规划》,旨在抓住人工智能
发展的重大战略机遇,利用人工智能技术推动科技强国建设,构建我国人工智能
发展的先发优势,加速实现创新型国家和世界科技强国的目标。教育部于 2018
年发布了《教育信息化 2.0 行动计划》,提供了实现“智能化领跑教育信息化”
的行动指南,并强调了发展智能教育的重要性。
1.2 问题回顾
1. 对附件 2 中所给数据进行分析和数值化处理,并给出处理方法;
2. 根据你们对数据的分析结果选取评价指标,从优先级、科学性、可操作性等
方面论述其合理性,并构建评价指标体系;
3. 建立数学模型,评价人工智能对大学生学习的影响,给出明确、有说服力的
结论;
4. 根据调查问卷的数据,结合你们对人工智能的了解、认知和判断,以及对未
来人工智能发展的展望,写一份人工智能对大学生学习影响的分析报告,可以包括但
不限于积极或消极的影响。
二、问题分析
2.1 问卷分析
2.2 问题一分析
问题一,首先对于问卷结果进行分析。基于本文的研究侧重点,对调查问卷
进行修改,剔除对研究没有太多意义的问题。对数据集,进行缺失值异常值判定,
剔除异常数据样本。之后,对问卷进行效度信度检验。将调查问卷问题分为调查
者基本信息、调查者学习情况、调查者对人工智能态度、人工智能发展四个部分
进行分析。对于问卷结果进行编码,对不同的问题下,对应的问题回答设置不同
的数值变量,完成调查问卷问卷结果的数值化处理。
2.3 问题二分析
问题二,根据问题一调查问卷的结果,设置调查者基本信息、调查者学习情
况、调查者对人工智能态度、人工智能发展四个一级指标,对应的在一级指标下
根据问卷设置二级指标。初步设置后,分析一级指标下,对应所属的二级指标之
间的相关性、关联性,以论述指标选取的合理性。最终,根据分析结果,构建指
标评价体系。
2.4 问题三分析
问题三,将所构建指标体系涉及数据进行 KMO 检验和和 Bartlett 球形检验,
对于通过检验的一级指标,使用主成分分析法进行降维,对于未通过主成分分析
法的指标,使用 t-SNE 方法降维。最终,将三个一级指标降维数据汇总,构建基
于优劣解距离法 TOPSIS 法进行综合评价,对最终得分进行排序。对排名靠前的
人群,即受人工智能影响较大的人群,进行公共特征提取,从而得出给出明确、
有说服力的结论。
2.5 问题四分析
问题四,基于建立的综合评价模型得出的结论,以及调查问卷的结果。撰写
非技术性文章,对人工智能对大学生学习影响从积极、消极以及未来发展三个方
面进行描述。
为了更加直观地展示解题整体架构,绘制了思维流程框图,如下所示。
图 1:思维流程图
三、模型假设
为了更好的建立模型我们做出如下假设:
1、题目给出的问卷符合真实情况。
2、对于问卷结果的处理方式合理、无误,对结果影响精度小。
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