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第1篇

關(guān)鍵詞：人工智能教育；創(chuàng)新思維；實踐能力；信息技術(shù)課

新課改要求教學(xué)應(yīng)當(dāng)促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，其中，對創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)尤為重視。初中階段如何科學(xué)、有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實踐能力是每一個教育者需要思考和研究的問題。

一、創(chuàng)新思維與實踐能力的培養(yǎng)

1.創(chuàng)新思維與實踐能力的重要性

每個人都擁有創(chuàng)造能力，這種能力是可以開發(fā)的，并對學(xué)生人生發(fā)展起重要作用，如何科學(xué)開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力，離不開對創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)。教師應(yīng)該有意識的發(fā)現(xiàn)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維，多鍛煉學(xué)生的動手能力，提高他們的實踐能力，為學(xué)生主動創(chuàng)造做準(zhǔn)備。

2.培養(yǎng)創(chuàng)新思維與實踐能力的途徑

培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力的途徑有很多，初中階段學(xué)校的數(shù)學(xué)課、自然科學(xué)課、社會實踐課、信息技術(shù)課等課程是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力的有效途徑。其中以人工智能教育為重點的信息技術(shù)課可以利用編程技術(shù)、信息化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的學(xué)習(xí)，高效、系統(tǒng)地開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，科學(xué)地提升學(xué)生的實踐能力。

二、人工智能教育與信息技術(shù)課的融合

當(dāng)前，人工智能技術(shù)發(fā)展得如火如荼，語音識別、機(jī)器翻譯、計算機(jī)交互、計算機(jī)視覺、機(jī)器閱讀識別等技術(shù)的突破，向我們展示了人工智能的優(yōu)越性和未來前景，很多地區(qū)和學(xué)校也已將人工智能教育，如編程、信息處理，作為必修內(nèi)容納入了學(xué)校的教學(xué)大綱之中。人工智能教育包含編程、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人等多個技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)，中學(xué)階段可以利用信息技術(shù)課將人工智能教育的相關(guān)內(nèi)容融入教學(xué)中，例如：Python編程、APP制作、機(jī)器人教育。

在初中信息技術(shù)教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)向?qū)W生傳授編程的相關(guān)知識，讓學(xué)生初步認(rèn)識編程、了解編程常識，并引導(dǎo)學(xué)生利用計算機(jī)進(jìn)行編寫代碼。利用現(xiàn)代教學(xué)思路和教學(xué)創(chuàng)新激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)生信息技術(shù)課學(xué)習(xí)效率和實踐能力。為學(xué)生打造智能化、個性化，富有創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)體驗。

三、人工智能教育的實踐要求

在信息技術(shù)課程的教學(xué)過程中融入編程等人工智能知識，可以豐富教學(xué)內(nèi)容，拓寬學(xué)生視野，增加學(xué)生知識儲備，同時也能有效激發(fā)學(xué)生興趣，滿足學(xué)生好奇心，轉(zhuǎn)化為實踐、創(chuàng)新的動力。但是在實施人工智能教育的過程中，需要注意以下幾個問題，以信息技術(shù)課中編程教學(xué)為例：

1. 要考慮學(xué)生的接受度，體現(xiàn)量力性教學(xué)原則，不超綱不越級。

2. 要注重環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，打造輕松愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境，充分調(diào)動學(xué)生熱情，幫助激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐動機(jī)。

3. 要注重編程常識的普及和實踐引導(dǎo)，給學(xué)生充足的思維空間和操作機(jī)會。

4. 要注重教學(xué)的系統(tǒng)性和連貫性，加強(qiáng)編程技術(shù)同信息技術(shù)知識、其他人工智能技術(shù)的關(guān)聯(lián)，為學(xué)習(xí)的水平、順向遷移打好基礎(chǔ)。

只有明確教學(xué)目標(biāo)，不斷地優(yōu)化教學(xué)過程，監(jiān)控各個環(huán)節(jié)，加強(qiáng)與學(xué)生溝通，積極開發(fā)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力，才能將人工智能教育的效果最大化，從而不斷提高人工智能教育的教學(xué)質(zhì)量。

四、人工智能教育存在的問題

自新課改提出了信息化教育后，我國不少地區(qū)已經(jīng)開始探索人工智能教育問題，尤其在義務(wù)教育階段，開展了各種形式的人工智能教育，但是由于各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，教育基礎(chǔ)、教學(xué)水平和資源條件不同，正面臨著諸多問題。

目前在我國中學(xué)階段，人工智能教育發(fā)展水平整體較低，存在著地區(qū)不均衡、教育資源不均衡、教學(xué)水平不均衡、學(xué)生學(xué)習(xí)程度不均衡等多方面問題，需要人力物力財力的持續(xù)投入，優(yōu)化人工智能教育平臺，完善人工智能教育基礎(chǔ)設(shè)施，讓人工智能教育更規(guī)范。同時，教育工作者也需要不斷研究、調(diào)整教學(xué)模式，更好地激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高實踐能力。

五、結(jié)語

本文通過中學(xué)生信息技術(shù)課和人工智能教育的結(jié)合，淺談人工智能教育與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、實踐能力的關(guān)系。人工智能教育的實施有利于中學(xué)生開發(fā)創(chuàng)新思維，提升動手能力，可以和多學(xué)科聯(lián)動教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)科間的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。目前在我國中學(xué)階段，人工智能教育發(fā)展水平整體較低，存在著地區(qū)不均衡、教育資源不均衡、教學(xué)水平不均衡、學(xué)生學(xué)習(xí)程度不均衡等多方面問題，仍需教育工作者不斷研究改進(jìn)，讓人工智能教育更規(guī)范，更好地激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維及實踐能力。

參考文獻(xiàn)

[1]李宏堡，袁明遠(yuǎn)，王海英.“人工智能+教育”的驅(qū)動力與新指南——UNESCO《教育中的人工智能》報告的解析與思考[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2019，37(04):3-12.

第2篇

關(guān)鍵詞:人工智能;理論傳授;實驗訓(xùn)練;科研訓(xùn)練

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程,是一門研究運用計算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。它研究如何用計算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設(shè)計、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動,并以此解決需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題,例如咨詢、診斷、預(yù)測、規(guī)劃等決策性問題[1]。人工智能是一門涉及數(shù)學(xué)、計算機(jī)、控制論、信息學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的交叉和綜合學(xué)科。目前,人工智能很多研究領(lǐng)域,如自然語言處理、模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、智能計算等都走在了信息技術(shù)的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入并影響了人們的生活。

2003年12月5日,國內(nèi)第一個“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)在北京大學(xué)誕生[2],它標(biāo)志著我國智能科學(xué)與技術(shù)本科教育的開始,對我國智能科學(xué)技術(shù)人才培養(yǎng)和智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)起到極大的帶動作用。目前,人工智能課程的教學(xué)存在幾個問題:首先,注重講授理論知識,實驗環(huán)節(jié)滯后,這不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力,更談不上實踐創(chuàng)新。其次,人工智能是交叉學(xué)科,內(nèi)容比較繁雜,各種教材的內(nèi)容不一樣,授課沒有統(tǒng)一的體系,學(xué)生學(xué)習(xí)時抓不住重點,不能理解人工智能的根本方法和思想。一般說來,計算機(jī)專業(yè)的其他課程,如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、算法分析與設(shè)計等,都是求解結(jié)構(gòu)化問題的基本技術(shù),而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的有效技術(shù)。最后,人工智能科學(xué)與技術(shù)飛速發(fā)展,但目前人工智能只被視為一門專業(yè)課,課程講授和人工智能沒有作為一個研究方向結(jié)合起來,也沒有把傳授課本知識和引導(dǎo)啟發(fā)創(chuàng)新結(jié)合起來。

適應(yīng)知識經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高等教育,要把培養(yǎng)創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力擺在突出的位置。創(chuàng)新是基礎(chǔ)研究的生命,而高等學(xué)校的教學(xué)只有與科研緊密結(jié)合,才能在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神方面有所作為。為此,針對人工智能的課程特點,我們積極開展研究型教學(xué)、研究型學(xué)習(xí),提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實踐。在教材上,我們選用了清華大學(xué)出版社出版、馬少平等編寫的《人工智能》。我們的教學(xué)研究與實踐的主要內(nèi)容包括三個方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結(jié)構(gòu)化的思想;成體系的實驗訓(xùn)練;以及與畢業(yè)論文,學(xué)校大學(xué)生科研項目資助計劃,國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃相對接的科研訓(xùn)練。這三個主要方面,層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學(xué)實踐。下面,我們就這三個方面內(nèi)容展開探討。

1啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結(jié)構(gòu)化思想

現(xiàn)實世界的問題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個層次[1]:1)結(jié)構(gòu)化問題,能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問題;2)非結(jié)構(gòu)化問題,難以用確定的形式來描述,主要根據(jù)經(jīng)驗來求解;3)半結(jié)構(gòu)化問題,介于上述兩者之間。一般說來,計算機(jī)專業(yè)的其他課程如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、算法分析與設(shè)計等,都是求解結(jié)構(gòu)化問題的基本技術(shù)。而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的有效技術(shù)。人工智能的教學(xué)可以讓學(xué)生在體驗、認(rèn)識人工智能知識與技術(shù)的過程中獲得對非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的解決過程的了解,從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生多角度思維的目的。

我們使用的教材主要內(nèi)容包括搜索和高級搜素、謂詞邏輯和歸結(jié)原理、知識表示、不確定性推理方法、機(jī)器學(xué)習(xí)等。這些主要內(nèi)容也可以相應(yīng)地歸結(jié)為若干個典型算法,如啟發(fā)式A*搜索算法、 剪枝算法、元啟發(fā)式算法(模擬退火,遺傳算法)、謂詞邏輯歸結(jié)算法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP算法、自組織網(wǎng)絡(luò)和Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法)。元啟發(fā)式算法是一種啟發(fā)式的隨機(jī)算法,是用來解決非結(jié)構(gòu)化問題的典型算法,其思想和傳統(tǒng)的決定性算法如動態(tài)規(guī)劃、分支限界完全不一樣。學(xué)生在剛一接觸到這些元啟發(fā)式算法一時難以接受和理解其機(jī)理,對算法的有效性往往半信半疑。根據(jù)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的特點,講解和演示算法在解決此類問題的具體步驟和詳細(xì)過程,從而讓學(xué)生掌握人工智能算法的基本思想。在講解不同的元啟發(fā)式算法的時候,學(xué)生會問,是模擬退火算法強(qiáng),還是遺傳算法強(qiáng);在講到機(jī)器學(xué)習(xí)算法的時候,學(xué)生會問到底哪個分類算法最好,這時候我們可以把搜索(優(yōu)化)領(lǐng)域和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的“沒有免費午餐”定理進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解和解釋,從而把具體算法實現(xiàn)層面之上的一些人工智能的哲學(xué)思想進(jìn)行傳授。

在人工智能的具體教學(xué)中,采用問題教學(xué)法和參與式教學(xué)法。在問題教學(xué)法中,圍繞人工智能的知識模塊,在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各種各樣問題的前提下,傳授知識。教學(xué)活動中,嘗試使人工智能知識圍繞實際問題而展現(xiàn),使問題不僅成為激發(fā)學(xué)生求知欲的前提,也成為學(xué)生期盼、理解和吸收知識的前提,以此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造動機(jī)和創(chuàng)造性思維。在參與式教學(xué)中,打破人工智能算法的枯燥、沉悶的傳統(tǒng)教學(xué)法,嘗試開放式教學(xué)內(nèi)容;提問式講課;無標(biāo)準(zhǔn)答案的課程設(shè)計;查找文獻(xiàn),分組動手實現(xiàn)人工智能算法等參與式教學(xué)方法,培養(yǎng)和發(fā)揚學(xué)生的參與意識,通過參與式教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和效率,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。

2成體系的實驗訓(xùn)練

獨立開展人工智能實驗課程,開發(fā)一批新型、富有創(chuàng)意的實驗案例庫,搭建一個創(chuàng)新實驗和虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)平臺。人工智能實驗課程的特點是應(yīng)用各種人工智能方法,根據(jù)問題的約束、結(jié)構(gòu)、信息進(jìn)行表示建模和計算機(jī)上實現(xiàn),是與人工智能原理同步的實驗課程。學(xué)生必須掌握的人工智能的基本原理和計算機(jī)操作技能,它對于學(xué)生的知識、能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高起著至關(guān)重要的作用,在整個教學(xué)過程中占有非常重要的地位,是計算機(jī)軟件、計算機(jī)應(yīng)用、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程等專業(yè)的一門重要的必修專業(yè)課程。通過實驗,學(xué)生得到嚴(yán)格的訓(xùn)練,能規(guī)范地掌握人工智能的基本理論和主要方法、基本問題求解技術(shù),熟悉各種計算環(huán)境的基本使用。

在培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗的基本操作、基本技能和基本知識的同時,努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。為實現(xiàn)這一目標(biāo),在課程內(nèi)容安排上采用適量基本原理與方法的實驗內(nèi)容為基本內(nèi)容,增加一系列綜合性實驗和開放性創(chuàng)新實驗問題,在實驗內(nèi)容方面更注重研究性實驗中的創(chuàng)新問題。實驗內(nèi)容方面分為三個層次:基本原理的基礎(chǔ)性實驗、綜合實驗和研究性實驗。在后兩個層次的實驗中,部分引入人工智能課程小組團(tuán)隊的最新科研成果,目的在于通過完成這些研究性實驗,培養(yǎng)學(xué)生獨立解決實際問題的能力,以提升學(xué)生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新意識。我們將這些設(shè)計實驗稱為新型實驗案例庫,它被放在人工智能課程小組網(wǎng)站上,以此搭建一個創(chuàng)新實驗和虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)平臺。通過實驗課程的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列要求。

1) 掌握人工智能方法的優(yōu)點及其在實際中的應(yīng)用。

2) 學(xué)會對人工智能問題進(jìn)行分析建模和應(yīng)用各種計算工具實現(xiàn)問題求解,熟悉對實驗現(xiàn)象的觀察和記錄,實驗數(shù)據(jù)的獲取與設(shè)計,最佳實驗條件的判斷和選擇,實驗結(jié)果的分析和討論等一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灧椒ā?/p>

3) 鞏固并加深對人工智能原理課程的基本原理和概念的理解,培養(yǎng)學(xué)生勤奮學(xué)習(xí),求真求實的科學(xué)品德,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察能力、查閱文獻(xiàn)能力、思維能力、想象能力、表達(dá)能力。

4) 通過完成綜合研究性實驗,培養(yǎng)學(xué)生獨立解決實際問題的能力,提高學(xué)生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新意識。

在培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗的基本操作、基本技能和基本知識的同時,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,為學(xué)生今后從事科研、教學(xué)或企事業(yè)單位的分析檢驗以及新技術(shù)的研發(fā)工作打下扎實的基礎(chǔ)。

在實驗組織方面,根據(jù)各實驗的目的和要求,學(xué)生分為5人1組,指定一個組長,每組選擇1套實驗題目。基礎(chǔ)實驗題目要求達(dá)到27學(xué)時、綜合性實驗題目選擇1題和研究性實驗題目選擇1題,基礎(chǔ)實驗題目要求在規(guī)定時間內(nèi),小組獨立完成實驗測定、數(shù)據(jù)處理,并撰寫實驗報告。實驗過程中, 要求學(xué)生勤于動手, 敏銳觀察, 細(xì)心操作, 開動腦筋, 分析鉆研問題, 準(zhǔn)確記錄原始數(shù)據(jù), 經(jīng)教師檢查,實驗及其原始數(shù)據(jù)記錄才有效。同時,團(tuán)隊作業(yè),需要多人分工合作、相互幫助,這樣可以提高人際交往和溝通能力,學(xué)會與他人合作,培養(yǎng)團(tuán)隊創(chuàng)新能力。

3課程學(xué)習(xí)與畢業(yè)論文,科研訓(xùn)練相結(jié)合

人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿和未來,通過學(xué)習(xí)和體驗人工智能的知識和技術(shù),學(xué)生能夠在一定程度上了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿知識,這有助學(xué)生開闊視野、培養(yǎng)興趣,為今后繼續(xù)深造或走向社會奠定堅實的基礎(chǔ)[3-4]。

人工智能的理論和方法廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、圖像處理中,這些內(nèi)容既是高年級的后續(xù)課程,又是現(xiàn)在熱門的研究方向。學(xué)習(xí)和深刻理解人工智能的理論、方法和應(yīng)用,對后續(xù)課程學(xué)習(xí)以及今后的研究具有重要的意義。

我院規(guī)定大學(xué)三年級的學(xué)生開始聯(lián)系畢業(yè)論文指導(dǎo)導(dǎo)師,同時確定畢業(yè)論文的研究方向,提前進(jìn)行科研實踐,以培養(yǎng)實踐能力和研究素質(zhì)。人工智能課程正好是大三高年級開設(shè)的專業(yè)課,因此,我們把課程實驗及設(shè)計與同學(xué)的興趣相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生,并提煉和形成學(xué)生的畢業(yè)選題和課外的科研方向,它是提高本科生研究創(chuàng)新能力的有效手段。

基于新的教學(xué)實踐,很多學(xué)生的選題都與上述歸納的人工智能若干算法相關(guān),如算法本身的研究和改進(jìn),或是算法在各領(lǐng)域,如數(shù)據(jù)挖掘、圖像處理等的應(yīng)用。在我們的科研能力訓(xùn)練計劃中,一批項目和課題,如混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用、差分演化算法研究與應(yīng)用、基于協(xié)同訓(xùn)練的推薦系統(tǒng)等,分別受到國家和學(xué)校本科生科研項目立項資助。一批三四年級的本科生以第一作者身份在國內(nèi)核心期刊、國際會議和期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文,這激發(fā)了學(xué)生的科研興趣,使學(xué)生體會到了創(chuàng)新的樂趣。

總之,課程學(xué)習(xí)與畢業(yè)論文、學(xué)校大學(xué)生科研項目資助計劃、國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃相對接的科研訓(xùn)練,極大地提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研基本素質(zhì)。

4結(jié)語

針對人工智能的課程特點,我們積極開展研究型教學(xué)、研究型學(xué)習(xí),提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實踐。我們的教學(xué)研究與實踐主要內(nèi)容包括三個方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結(jié)構(gòu)化的思想;成體系的實驗訓(xùn)練;以及與畢業(yè)論文、學(xué)校大學(xué)生科研項目資助計劃、國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃相對接的科研訓(xùn)練。這三個主要方面,層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學(xué)實踐,新的改革和實踐在教學(xué)中取得了令人滿意效果。

參考文獻(xiàn):

[1] 張劍平. 關(guān)于人工智能教育的思考[J]. 電化教育研究,2003(1):24-28.

[2] 謝昆青. 第一個智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)[J]. 計算機(jī)教育,2009(11):16-20.

[3] 羅輝,梁艷春. 大學(xué)生畢業(yè)論文與科研能力培養(yǎng)及就業(yè)[J]. 吉林教育,2003(10):18.

[4] 金聰,劉金安. 人工智能教育在能力培養(yǎng)中的作用及改革設(shè)想[J]. 計算機(jī)時代,2006(9):66-69.

Reform and Practice of Innovative Teaching in Artificial Intelligence

WANG Jia-hai, YIN Jian, LING Ying-biao

(Department of Computer Science, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China)

第3篇

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；教學(xué)方法；編程能力

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）16-3865-02

1 概述

2008年11月16日，中國科協(xié)成立50周年新聞會在北京召開。在新聞會上，“五個10”系列評選活動，即10位傳播科技的優(yōu)秀人物、10部公眾喜愛的科普作品、10個公眾關(guān)注的科技問題、10個影響中國的科技事件、10項引領(lǐng)未來的科學(xué)技術(shù)評選結(jié)果揭曉。10項引領(lǐng)未來的科學(xué)技術(shù)是：基因修飾技術(shù)；未來家庭機(jī)器人；新型電池；人工智能技術(shù)；超高速交通工具；干細(xì)胞技術(shù)；光電信息技術(shù)；可服用診療芯片；感冒疫苗；無線能量傳輸技術(shù)。

人工智能技術(shù)學(xué)科是計算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計和應(yīng)用智能機(jī)器的一個分支。指人類的各種腦力勞動或智能行為，諸如判斷、推理、證明、判別、感知、理解、通信、設(shè)計、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動，可以用某種智能化的機(jī)器來予以人工實現(xiàn)[1]。

通過《人工智能技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對人工智能技術(shù)的發(fā)展概況、基本原理和應(yīng)用領(lǐng)域有深入了解、對主要技術(shù)及應(yīng)用有一定掌握，并對現(xiàn)代人工智能技術(shù)發(fā)展的方向有所研究。通過人工智能技術(shù)課程的學(xué)習(xí)與研究，啟發(fā)學(xué)生對人工智能技術(shù)的興趣，培養(yǎng)知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力，并能將人工智能技術(shù)融入到今后所開發(fā)的計算機(jī)軟件之中。

《人工智能技術(shù)》是一門眾多學(xué)科交叉的新興課程，其涵蓋范圍廣，涉及知識點多，知識更新快，內(nèi)容抽象，不容易理解，理論性強(qiáng)，而且需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯思維能力，這給該課程的講授帶來了一定困難。《人工智能技術(shù)》也是一門應(yīng)用型學(xué)科，怎樣將理論運用到實踐中，使學(xué)生將學(xué)到的人工智能技術(shù)知識和思想運用到自己的實際課題，這也是該課程需要解決的問題之一。

因此，對《人工智能技術(shù)》課程教學(xué)來說，我們要了解課程的最新信息，把握課程的特點，幫助學(xué)生找到好的學(xué)習(xí)方法，使他們能充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)習(xí)興趣，該文給出了《人工智能技術(shù)》課程的教學(xué)與實踐的探索。

2 教學(xué)與實踐的探索

2.1 教材和實驗教學(xué)內(nèi)容的選取

1） 人工智能技術(shù)是整個計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快，知識更新最快，最前沿的學(xué)科之一。在教材選用方面，我們采用了蔡自興教授等主編，由高等教育出版社出版的《人工智能基礎(chǔ)》這本教材。蔡自興教授的主要研究領(lǐng)域為人工智能、機(jī)器人學(xué)和智能控制等。這本教材是作者在美國國家工程院院士、普度大學(xué)教授傅京孫先生的指導(dǎo)和鼓勵下編寫，借鑒了國內(nèi)外人工智能技術(shù)研究領(lǐng)域?qū)＜业淖钚卵芯砍晒蛯W(xué)術(shù)書籍的長處，該書比較全面地介紹了人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)知識與技術(shù)，材料新，易于理解，兼顧基礎(chǔ)及應(yīng)用[2]。

此外，我們還給學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供多種類型的學(xué)習(xí)資料，其中包括參考書目，如：Russel S， Norvig P.等編著的《Artificial Intelligence： A Modern Approach》一書，人工智能技術(shù)國內(nèi)外期刊，如電子學(xué)報，計算機(jī)學(xué)報，人工智能與模式識別，Artificial Intelligence，Journal of Artificial Intelligence Research，Engineering Applications of Artificial Intelligence和International Joint Conference on Artificial Intelligence，AAAI： American Association for AI National Conference等人工智能技術(shù)會議，使學(xué)生能夠掌握人工智能技術(shù)的更多前沿動態(tài)，提高學(xué)習(xí)興趣。

2） 配套的實驗教學(xué)內(nèi)容。《人工智能技術(shù)》是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的課程，實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)對該課程尤為重要。除了完成課本上的作業(yè)之外，還注重實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、算法設(shè)計能力和編程能力。首先，每個章節(jié)設(shè)置相應(yīng)的實驗，而實驗內(nèi)容經(jīng)過嚴(yán)格的考慮，如：五子棋游戲，產(chǎn)生式系統(tǒng)，旅行商問題，傳教士和野人問題，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)簡單的分類，遺傳算法、人工生命程序等，要求學(xué)生運用所學(xué)章節(jié)的知識，獨立地設(shè)計和實現(xiàn)實驗內(nèi)容。實驗報告包括簡述實驗原理及方法，給出程序設(shè)計流程圖，源程序清單，實驗結(jié)果及分析等內(nèi)容，通過這種方式，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的信息獲取能力和研究能力。

2.2 教學(xué)方法和手段的改革

人工智能技術(shù)課程交叉性強(qiáng)，涉及面廣，傳統(tǒng)的教學(xué)方法手段單一，缺少交流，課堂氣氛沉悶，激發(fā)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不理想。人工智能技術(shù)這門課程內(nèi)容抽象，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是本課程需要解決的主要問題，也是關(guān)系教學(xué)改革成敗的關(guān)鍵。本課程需采用多種方法進(jìn)行教學(xué)，以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1） 問題啟發(fā)式教學(xué)。《人工智能技術(shù)》這門課程中有很多似是而非、引人入勝的問題，主要是用計算機(jī)模擬人類的智能來解決這種問題。在教學(xué)中，有目的的提出這些問題，鼓勵學(xué)生思考，提出自己的想法和解決方案，并進(jìn)行分析和比較，這樣強(qiáng)化學(xué)生的主動學(xué)習(xí)意識，提高學(xué)習(xí)積極性[3]。

2） 個性化學(xué)習(xí)和因材施教。學(xué)生中存在計算機(jī)專業(yè)和非計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)的差別，由于他們每個人的基礎(chǔ)不同，有的計算機(jī)知識比較匱乏，因此有必要針對每個學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，課堂作業(yè)和實驗報告情況進(jìn)行及時評估，對學(xué)生提出個性化的教學(xué)。例如：在實驗教學(xué)中，要求有能力和興趣的學(xué)生可以做探究性和創(chuàng)新性的附加實驗，從而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮個性的空間，而對稍微吃力的學(xué)生則要求完成基本的實驗，更注重基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和夯實，這樣就能達(dá)到因材施教的目的。同時對不同層次的學(xué)生進(jìn)行分析，進(jìn)一步提出學(xué)習(xí)建議，并進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)。

3） 多媒體使用和多學(xué)科知識的融合。本課程PPT課件圖文并茂，提綱挈領(lǐng)，便于學(xué)生理解。課堂講授、板書與PPT手段相結(jié)合，注重課程中的關(guān)鍵詞用英文表示，并適當(dāng)指定英文參考書，使學(xué)生能夠接觸國外文獻(xiàn)資料，加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，獲得更寬廣的知識。PPT課件運用了大量多媒體技術(shù)，如動畫、聲音、圖像，通過動畫和視頻演示抽象的概念、算法和過程，使人工智能技術(shù)中抽象的知識形象化，在課件中融入了文學(xué)，歷史等其他學(xué)科的相關(guān)知識，便于學(xué)生較好地理解知識難點和重點[4]。

4） 師生互動和課內(nèi)外答疑。在教學(xué)中，改變了傳統(tǒng)的老師講，學(xué)生聽的教學(xué)模式。針對人工智能技術(shù)的實用性，適當(dāng)提問，收集學(xué)生學(xué)習(xí)情況，盡量使用實例進(jìn)行講解。設(shè)置了實驗講解互動課程，對于實驗的講解，學(xué)生可以提出疑問，然后在課堂上展開討論，學(xué)生可以看到問題從提出、分析到解決的整個過程，讓學(xué)生自己在討論中總結(jié)結(jié)論。為了解決教學(xué)中存在的疑難問題，還設(shè)有課后答疑，使學(xué)生能將所有的問題都理解透徹。

5） 理論研究與實踐結(jié)合。在教學(xué)內(nèi)容的安排上，注重學(xué)生的理論研究和動手能力，適當(dāng)布置一些課程相關(guān)的論文和實驗編程。通過課程論文，可以培養(yǎng)學(xué)生鉆研問題的興趣； 通過查閱科技文獻(xiàn)使學(xué)生掌握如何查找相關(guān)文獻(xiàn)的技能，可以培養(yǎng)學(xué)生撰寫科技論文的能力。通過實驗實踐，使學(xué)生可以更加清楚地了解人工智能技術(shù)基本概念和難點，也能了解算法的設(shè)計具體運行過程，并對其進(jìn)行驗證，提高了學(xué)生的編程能力和和學(xué)習(xí)興趣。

6） 考試考核方式改革。本課程的考核考試也是一個值得探討的問題，本課程應(yīng)采用多種綜合考試方法，注重學(xué)生對基礎(chǔ)概念、知識和基本的技能的掌握以及理論聯(lián)系實際的能力。平時作業(yè)考核成績，實驗實踐教學(xué)成績、提交課程論文成績，以及最后的期末考試成績形成一種有效的考試考核方法，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。實驗的評價指標(biāo)在于算法設(shè)計、編程的準(zhǔn)確性和實驗結(jié)果及分析。課程論文評價指是選題是否嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)和具可研究性，論文結(jié)構(gòu)、思路是否嚴(yán)謹(jǐn)，論文內(nèi)容科學(xué)性、正確性，能否提出自己的見解。考查查閱科技文獻(xiàn)的能力主要通過是否查找到權(quán)威的、最新文獻(xiàn)以及撰寫是否規(guī)范。

2.3 學(xué)生學(xué)好《人工智能技術(shù)》課程的建議

《人工智能技術(shù)》是一門理論與實踐相結(jié)合的應(yīng)用課程，學(xué)生如何學(xué)習(xí)這么課程，也是我們應(yīng)該探討的問題。

學(xué)生應(yīng)該正確看待《人工智能技術(shù)》這門科學(xué)的發(fā)展。人工智能技術(shù)孕育于20世紀(jì)30、40年代，形成于60、70年代，發(fā)展至今，人工智能技術(shù)只有短短60多年的歷史，它是一門不斷發(fā)展和完善的嶄新學(xué)科，還有許多課題處于探索中，理論和技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，我們應(yīng)該對它有科學(xué)的認(rèn)識。

針對非計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)的學(xué)生，除了課堂聽講之外，還應(yīng)該課下自學(xué)該課程的先修課程，如：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學(xué)等課程。人工智能技術(shù)中涉及到大量的數(shù)學(xué)知識，如：模式識別需要具有較好的概率論，數(shù)理統(tǒng)計知識，另外還會用到少量隨機(jī)過程、模糊數(shù)學(xué)的一些知識。人工智能技術(shù)是一門應(yīng)用課程，編程語言的掌握必不可少，涉及到SVM算法，粒子群算法，免疫算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法等算法，實現(xiàn)這些算法要求學(xué)生具有較強(qiáng)的編程能力。

學(xué)生應(yīng)該多讀，多查閱資料，特別是國外的期刊文獻(xiàn)和重要國際會議論文，多了解人工智能技術(shù)最前沿的信息，理論聯(lián)系實際，加深對基本算法的理解，并將人工智能技術(shù)的知識運用到自己所研究的領(lǐng)域，以做到學(xué)以致用。

3 結(jié)論

人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿，該文對《人工智能技術(shù)》的課程教學(xué)進(jìn)行了一些探討，教學(xué)與實踐效果有了顯著提高，但仍然有許多方面還需要我們繼續(xù)探討和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡自興，徐光佑.人工智能技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京： 清華大學(xué)出版社，2003.

[2] 蔡自興，肖曉明，蒙祖強(qiáng)，等.樹立精品意識搞好人工智能技術(shù)課程建設(shè)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2004（1）：28-29.