導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇人工智能課程論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

>> 研究生人工智能系列課程教學(xué)改革 研究生人工智能課程教學(xué)探索 研究生“人工智能”課程教學(xué)改革探索 人工智能實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革研究 人工智能課程全英文教學(xué)改革 創(chuàng)新型人工智能教學(xué)改革與實(shí)踐 《人工智能》碩士課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐 落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,深化“人工智能”課程的教學(xué)改革 面向人工智能的信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)改革 人工智能課程教學(xué)方法研究 人工智能的應(yīng)用研究 日本巨資扶持人工智能研究 人工智能系列課程研究 高中人工智能教學(xué)初探 《人工智能》雙語(yǔ)教學(xué)初索 人工智能雙語(yǔ)教學(xué)建設(shè) 人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討 “人工智能”之父 人工智能 AI人工智能 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：l(美國(guó)人工智能協(xié)會(huì))、caiac.ca/(加拿大人工智能協(xié)會(huì))等，它們包括了學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)、討論交流及大量的代碼資源等。通過(guò)使用這些資源，學(xué)員可及時(shí)了解人工智能最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，進(jìn)行人工智能程序設(shè)計(jì)的交流及對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行較為深入的探討。

2教學(xué)方法研究

研究生教學(xué)應(yīng)更突出學(xué)生的主體地位，注重發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺(jué)性，為此，課程組結(jié)合課程特點(diǎn)，在教學(xué)方法進(jìn)行了如下探索。

2.1加強(qiáng)教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)就是對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)劃的過(guò)程, 是教什么(課程內(nèi)容)及怎么教(組織、方法、策略、手段及其他傳媒工具的使用等)的過(guò)程[2]。在教學(xué)過(guò)程中，每節(jié)課授課前，堅(jiān)持集體備課的原則，由課程組集體討論選定授課內(nèi)容，補(bǔ)充閱讀文獻(xiàn)，根據(jù)授課對(duì)象與課程內(nèi)容特點(diǎn)，確定課堂組織方式，采用的授課方式以研討式教學(xué)為主，給合講授、實(shí)驗(yàn)、自學(xué)等。

2.2抓好課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

教學(xué)方法與教學(xué)手段是保證課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵。本課程授課對(duì)象主要為碩士研究生，他們的接受能力較強(qiáng)，有一定的求知欲。由于學(xué)員人數(shù)較少，授課方式可靈活組織。教室有完備的多媒體設(shè)備，基本的軟件實(shí)驗(yàn)環(huán)境，教學(xué)過(guò)程可采用靈活教學(xué)方法、多種教學(xué)手段，提高教學(xué)效率，保證授課質(zhì)量。

1) 以研討式為主的教學(xué)方式。研究生教學(xué)應(yīng)堅(jiān)持學(xué)術(shù)研究為導(dǎo)向，發(fā)揮學(xué)員在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性和自覺(jué)性。由于研究生學(xué)員有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與自學(xué)能力，教員可以在課前給學(xué)員布置預(yù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)員通過(guò)查閱資料、分析整理進(jìn)而形成自己的觀點(diǎn)，使在課堂教學(xué)中師生互動(dòng)交流成為可能，改變傳統(tǒng)的教員講，學(xué)員聽(tīng)的灌輸式教學(xué)方式。研討式教學(xué)也有力于培養(yǎng)學(xué)員積極思考、創(chuàng)新思維的習(xí)慣與能力。

2) 教學(xué)手段的信息化。人工智能原理教學(xué)一個(gè)突出矛盾是知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)，但學(xué)時(shí)較少，因此，必須發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的作用，提高教學(xué)效率。為此，課程組對(duì)每節(jié)課都精心設(shè)計(jì)了教學(xué)課件，課堂教學(xué)中以課件為主，輔以板書(shū)，充分利用多媒體信息量大、直觀等優(yōu)點(diǎn)，改善教學(xué)效果；引入教學(xué)聲像資料，便于學(xué)員課下學(xué)習(xí)；設(shè)計(jì)演示程序，使部分比較抽象、不易于理解的內(nèi)容，如子句歸結(jié)、搜索策略更形象直觀，易于學(xué)習(xí)和掌握。

3注重培養(yǎng)學(xué)員學(xué)術(shù)研究能力

學(xué)術(shù)能力是指專門(mén)對(duì)某一學(xué)問(wèn)進(jìn)行系統(tǒng)的哲理或理論研究的能力，它不僅包括思辨的方面，還包括實(shí)踐及感性的敏感力等方面。研究生階段學(xué)習(xí)的一個(gè)突出特點(diǎn)是要求學(xué)習(xí)的主體――研究生必須具備研究的能力[3]。論文寫(xiě)作是培養(yǎng)、鍛煉、提高研究生的學(xué)術(shù)能力的重要途徑，在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，要求每個(gè)專題學(xué)習(xí)結(jié)束后，都要提交一份格式符合期刊發(fā)表要求的總結(jié)報(bào)告，題目可自行選定，也可由教員指定；內(nèi)容既可以是人工智能該專題某一算法的實(shí)現(xiàn)，也可以是對(duì)某一問(wèn)題的進(jìn)一步研究，或者是對(duì)該專題最新研究進(jìn)展的綜述。教員重點(diǎn)在以下幾個(gè)方面予以指導(dǎo)。

1) 選題準(zhǔn)確。要求選題不能過(guò)于宏大，應(yīng)以小題目反映大問(wèn)題，具有一定的可研究性為宜。

2) 研究?jī)?nèi)容。研究目標(biāo)明確，方法恰當(dāng)，能夠提出自己的見(jiàn)解，所提觀點(diǎn)正確。

3) 論文結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)清晰、完整，論述嚴(yán)謹(jǐn)，表達(dá)規(guī)范。

4) 占有文獻(xiàn)豐富。撰寫(xiě)過(guò)程中要有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)員查閱科技文獻(xiàn)的能力，要求查閱反映最新研究成果的權(quán)威文獻(xiàn)。

4加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)

人工智能教學(xué)在進(jìn)行各種理論知識(shí)講授的同時(shí)，還應(yīng)重視實(shí)踐教學(xué)，把抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為形象、直觀的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)員真正理解人工智能的概念、本質(zhì)、研究目標(biāo)，從而提高學(xué)員多角度思維的能力和邏輯推理能力，進(jìn)一步了解信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的前沿，培養(yǎng)他們對(duì)人工智能研究的興趣，激發(fā)對(duì)人工智能技術(shù)未來(lái)的追求。為此，課程組借鑒國(guó)內(nèi)外知名大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，編寫(xiě)了《人工智能原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》，圍繞問(wèn)題表示、經(jīng)典邏輯推理、不確定推理、搜索策略及簡(jiǎn)單專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等教學(xué)內(nèi)容提供了7組實(shí)驗(yàn)供學(xué)員選擇。

例如，在狀態(tài)空間搜索一節(jié)教學(xué)過(guò)程中，先完成理論部分的教學(xué)，使學(xué)員對(duì)狀態(tài)空間基本概念、問(wèn)題表示及求解方法有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。由學(xué)員自主完成重排九宮問(wèn)題求解的程序，初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)如圖1所示，調(diào)整的規(guī)則是，每次只能將與空格(左、上、下、右)相鄰的一個(gè)數(shù)字平移到空格中[4]。實(shí)驗(yàn)過(guò)程重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)員掌握狀態(tài)空間進(jìn)行問(wèn)題求解的關(guān)鍵步驟：?jiǎn)栴}表示和搜索策略。問(wèn)題表示就是要確定該問(wèn)題的基本信息及程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，基本信息有初始狀態(tài)集合、操作符集合、目標(biāo)檢測(cè)及路徑費(fèi)用函數(shù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可采用向量、鏈表等形式；搜索策略可分為盲目式搜索和啟發(fā)式搜索，可按照先易后難的原則，先實(shí)現(xiàn)盲目搜索中的廣度優(yōu)先及深度優(yōu)先搜索，在此基礎(chǔ)上再定義估價(jià)函數(shù)實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式搜索。而在啟發(fā)式搜索實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，又可以通過(guò)定義不同的啟發(fā)函數(shù)：如某狀態(tài)格局與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)格局不相同的牌數(shù)、不在目標(biāo)位置的牌距目標(biāo)位置的距離之和等加以比較，準(zhǔn)確理解啟發(fā)函數(shù)的意義。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)員加深了對(duì)課堂講授的理論知識(shí)的理解，能夠熟練地將狀態(tài)空間法運(yùn)用于實(shí)際問(wèn)題的求解，提高了工程實(shí)踐能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織方式可根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容特點(diǎn)，采用上機(jī)編程實(shí)驗(yàn)、演示程序驗(yàn)證、模擬平臺(tái)開(kāi)發(fā)、分組討論等多種形式進(jìn)行。

5適度開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)

研究生的英語(yǔ)基礎(chǔ)普遍較好，基本都通過(guò)了國(guó)家公共英語(yǔ)四級(jí)考試，部分學(xué)員通過(guò)了六級(jí)考試，加之在本科階段還開(kāi)設(shè)了專業(yè)英語(yǔ)課程，因此，在培養(yǎng)研究生人工智能知識(shí)的同時(shí)，我們要提高學(xué)員閱讀原版英文資料、用英語(yǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)單科技寫(xiě)作及對(duì)外學(xué)術(shù)交流的能力，適度開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)，對(duì)此，我們可采取以下基本方式。

1) 專業(yè)術(shù)語(yǔ)全部用英語(yǔ)表示。

在教學(xué)過(guò)程中用英語(yǔ)表達(dá)人工智能原理中的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和主要概念，如Knowledge Representation(知識(shí)表示)、Depth-First Search(深度優(yōu)先搜索)、Breadth- First Search(廣度優(yōu)先搜索)等。

2) 以英文原版教材為教學(xué)參考書(shū)。

選定機(jī)械工業(yè)出版社出版的《Artificial Intelligence Structures and Strategies for Complex Problem Solving》為參考書(shū)，該書(shū)“是人工智能課程的完美補(bǔ)充。它既能給讀者以歷史的觀點(diǎn)，又給出所有技術(shù)的實(shí)用指南[5]?！?/p>

3) 加強(qiáng)英文文獻(xiàn)的閱讀。

在課程論文撰寫(xiě)時(shí)，要求閱讀一定數(shù)量的外文文獻(xiàn)；在討論課中，鼓勵(lì)學(xué)員使用英語(yǔ)進(jìn)行討論。

經(jīng)過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)員都能準(zhǔn)確掌握人工智能學(xué)科專業(yè)詞匯，英文運(yùn)用能力得到一定提高，能較自如地閱讀原版英文專業(yè)資料，為進(jìn)一步用英文進(jìn)行學(xué)術(shù)交流及學(xué)術(shù)論文寫(xiě)作打下基礎(chǔ)。

6考試與成績(jī)?cè)u(píng)定改革

考核方式采用傳統(tǒng)的試卷與課程論文、實(shí)踐環(huán)節(jié)等三部分組成，全面考查學(xué)員對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握情況以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力，其中試卷占70%，課程論文占10%，實(shí)踐環(huán)節(jié)占20%。課程論文題目不作限制，由學(xué)員在課程學(xué)習(xí)階段結(jié)合某一專題選定題目，課程論文以選題意義、研究?jī)?nèi)容、論文結(jié)構(gòu)、參考文獻(xiàn)及撰寫(xiě)規(guī)范等指標(biāo)為評(píng)價(jià)依據(jù)；實(shí)驗(yàn)成績(jī)采用實(shí)驗(yàn)過(guò)程考查、實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)收和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱相結(jié)合的考核方法，綜合評(píng)定。這樣做不但考核了學(xué)員人工智能基本理論掌握情況，也反映了學(xué)員的學(xué)術(shù)研究能力和工程實(shí)踐能力。同時(shí)，考核結(jié)合實(shí)際教學(xué)進(jìn)程，改變了單一課終總結(jié)性考核的弊端。

7結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)課程組近兩年的教學(xué)方法研究與教學(xué)實(shí)踐，研究生人工智能原理課程教學(xué)收到較好的效果，但仍存在一些問(wèn)題，如在課堂討論環(huán)節(jié)，個(gè)別學(xué)員準(zhǔn)備不充分、討論不夠深入；課程論文撰寫(xiě)選題隨意，文獻(xiàn)綜述不夠全面、準(zhǔn)確，論文格式不夠規(guī)范等。在今后的授課中，課程組將根據(jù)授課研究生人數(shù)較少的特點(diǎn)，采取明確每名學(xué)員預(yù)習(xí)重點(diǎn)、加強(qiáng)課程論文交流等方式予以改進(jìn)，力求取得更好的教學(xué)效果。同時(shí)，進(jìn)一步充分利用便利的校園網(wǎng)平臺(tái)，開(kāi)展“人工智能原理”網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，購(gòu)買(mǎi)或自主開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)員利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行個(gè)性化自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)教學(xué)過(guò)程的信息化程度。

參考文獻(xiàn)：

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[5] George F.Luger.Artificial Intelligence Structures and Strategies for Complex Problem Solving[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009:754.

Reform on Postgradrates Artificial Intelligence Course Teaching

TAN Yuehui, QI Jianfeng, WANG Hongsheng, LI Xiongwei

(Department of Computer Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China)

篇2

關(guān)鍵詞：人工智能；教學(xué)改革；教學(xué)方法

引言

人工智能(ArtificialIntelligence)是一門(mén)研究和模擬人類(lèi)智能的跨領(lǐng)域?qū)W科，是模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的一門(mén)新技術(shù)。由于信息環(huán)境巨變與社會(huì)新需求的爆發(fā)，人工智能技術(shù)的日趨成熟。隨著AI3.0時(shí)代的到來(lái)，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛，對(duì)于管理類(lèi)人才來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)對(duì)人工智能知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，不斷將人工智能技術(shù)與管理知識(shí)結(jié)合起來(lái)，對(duì)其未來(lái)職業(yè)生涯的發(fā)展有著重要作用。人工智能是一門(mén)前沿學(xué)科，管理學(xué)院開(kāi)設(shè)人工智能課程的目的是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新思維與能力，基于其覆蓋面廣、包容性強(qiáng)、應(yīng)用需求空間巨大的學(xué)科特點(diǎn)，通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為就業(yè)打下基礎(chǔ)。本文基于社會(huì)對(duì)于人工智能領(lǐng)域的人才需求，結(jié)合諸多長(zhǎng)期從事經(jīng)管類(lèi)專業(yè)課程教學(xué)的老師意見(jiàn)，針對(duì)管理類(lèi)人才的人工智能課程教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行探討，以期對(duì)中國(guó)高校人工智能課程教學(xué)改革研究提供幫助與借鑒。

1、教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題

作為一門(mén)綜合性、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的理論技術(shù)學(xué)科，人工智能課程內(nèi)容及內(nèi)涵及其豐富，外延極其廣泛。學(xué)習(xí)這門(mén)課程，需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯思維能力。針對(duì)管理類(lèi)人才，該課程在課程教學(xué)過(guò)程中存在幾個(gè)較為突出的問(wèn)題。(1)課堂教學(xué)氛圍枯燥目前，中國(guó)大多數(shù)大學(xué)仍采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中照本宣科，忽略與學(xué)生的互動(dòng)，并且缺乏能夠有效引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與加深知識(shí)理解的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置，如此一來(lái)大大降低了學(xué)生自主思考的能力。在進(jìn)行人工智能相關(guān)課程知識(shí)講解時(shí)，隨著章節(jié)的知識(shí)難度不斷增加，單向介紹式的枯燥教學(xué)方式無(wú)法反映人工智能學(xué)科的全貌，課堂講解難以同時(shí)給以學(xué)生感性和理性的認(rèn)知，部分學(xué)生因乏味的課堂氛圍漸漸無(wú)法跟上教學(xué)進(jìn)度，導(dǎo)致學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。(2)基礎(chǔ)課程掌握不牢管理類(lèi)專業(yè)的學(xué)生大部分都會(huì)走向更加具體化的管理崗位，具有多學(xué)科的素養(yǎng)，但這也導(dǎo)致很多學(xué)生所學(xué)知識(shí)雜而不精。學(xué)生在基礎(chǔ)不夯實(shí)的情況下去學(xué)習(xí)更高層面的知識(shí)，給學(xué)生學(xué)習(xí)與老師教學(xué)都造成了很大困擾。人工智能課程知識(shí)點(diǎn)較多，涵蓋模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等眾多內(nèi)容，概念抽象，不易學(xué)習(xí)。一些管理類(lèi)專業(yè)的學(xué)生未能熟練掌握高等數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等先修課程，缺乏一定的關(guān)聯(lián)思考和研究意識(shí)，導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)難度增加，產(chǎn)生學(xué)時(shí)不足和教學(xué)內(nèi)容難點(diǎn)過(guò)多的問(wèn)題。(3)教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)當(dāng)下，人工智能廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)、智能制造等各個(gè)領(lǐng)域，給學(xué)生提供了大量的現(xiàn)實(shí)案例，使得人工智能不再是高深莫測(cè)的理論，而是現(xiàn)實(shí)中可以觸及的內(nèi)容。例如，在機(jī)械學(xué)科領(lǐng)域，人工智能技術(shù)是電氣工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、車(chē)輛工程等方向的重要技術(shù)來(lái)源；在醫(yī)療領(lǐng)域，是醫(yī)療器械的創(chuàng)新生產(chǎn)源動(dòng)力；在能動(dòng)領(lǐng)域，是高端能源裝備與新能源發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)；在光電信息與計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域，技術(shù)的發(fā)展時(shí)刻推動(dòng)著智能科學(xué)與技術(shù)核心價(jià)值的提升。然而，對(duì)于管理類(lèi)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段的人工智能教材涵蓋許多智能算法及相關(guān)理論，在教學(xué)過(guò)程中常常涉及到很多從未接觸過(guò)的抽象理論和復(fù)雜算法，書(shū)本中的應(yīng)用實(shí)例大多紙上談兵，缺乏專門(mén)適用于管理類(lèi)專業(yè)知識(shí)與人工智能技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)實(shí)踐，加上一些教師授課方法單一，不利于引導(dǎo)學(xué)生將人工智能算法應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活。另外，大學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力差異很大，教師采用統(tǒng)一的方式教給他們，這使一些學(xué)生無(wú)法跟上和理解，教師也無(wú)法控制學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，導(dǎo)致學(xué)生缺乏動(dòng)力。因此，如何結(jié)合學(xué)生的現(xiàn)實(shí)情況，提高他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也是人工智能課程教學(xué)要考慮的問(wèn)題。

2、管理類(lèi)人才的人工智能課程教學(xué)改進(jìn)策略

課程教學(xué)改革是一項(xiàng)提高大學(xué)教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要手段。如何在時(shí)代背景下應(yīng)用新技術(shù)和新思想進(jìn)行實(shí)施課程教學(xué)改革是高校亟待解決的問(wèn)題。對(duì)于高校的教學(xué)工作而言，教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的變化不再是課程資源的簡(jiǎn)單數(shù)字化和信息化，而是充分利用時(shí)代信息資源優(yōu)勢(shì)的新型教學(xué)模式。針對(duì)管理類(lèi)專業(yè)人工智能課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，可以從教學(xué)方法改進(jìn)和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置兩個(gè)方面進(jìn)行課程教學(xué)改進(jìn)。

2.1教學(xué)方法改進(jìn)

教師對(duì)學(xué)生具有引領(lǐng)作用，其教學(xué)方法的改進(jìn)能夠帶動(dòng)學(xué)生改進(jìn)自身學(xué)習(xí)方法。(1)啟發(fā)式案例教學(xué)案例教學(xué)法就是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)要求，通過(guò)安排一些具體的教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生積極參與案例思考、分析、討論和表達(dá)等多項(xiàng)活動(dòng)，是一種培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題等綜合能力的行之有效的教學(xué)方法。啟發(fā)式案例教學(xué)以自主、合作、探究為主要特征，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并緊密結(jié)合人工智能領(lǐng)域的相關(guān)理論與方法，有效理解知識(shí)要點(diǎn)及其關(guān)聯(lián)性，適用于管理類(lèi)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)。具體而言，高?；谄鋯?wèn)題啟發(fā)性、教學(xué)互動(dòng)性以及實(shí)踐有用性等特點(diǎn)，可以建立基于人工智能知識(shí)體系的教學(xué)案例庫(kù)，雖然這項(xiàng)建設(shè)將極具挑戰(zhàn)性與耗時(shí)性，但具有很強(qiáng)的積極效果：培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的批判性思維能力，更多地保留課程材料，更積極地參與課堂活動(dòng)，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)具有人工智能背景的管理類(lèi)人才具有重要意義。例如，通過(guò)單一案例教學(xué)，讓學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)原理及應(yīng)用；通過(guò)一題多解的案例使學(xué)生思考如何獲取最有效的解題方法；通過(guò)綜合案例的設(shè)計(jì)，啟發(fā)學(xué)生全方位地探索問(wèn)題的解決方案。(2)研討互動(dòng)式教學(xué)研討互動(dòng)式的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是逐漸遞進(jìn)、有機(jī)結(jié)合的。研討是基于學(xué)生個(gè)體的差異性，在課堂討論的過(guò)程中對(duì)學(xué)生做出評(píng)判，從而對(duì)不同類(lèi)型的學(xué)生開(kāi)展針對(duì)性的教學(xué)?；?dòng)則是在研討的基礎(chǔ)上，通過(guò)老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的互動(dòng)，讓學(xué)生主動(dòng)參與到課堂教學(xué)的過(guò)程中來(lái)。在人工智能課程教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)課堂討論了解學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，可以有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，例如，對(duì)于學(xué)校積極性不強(qiáng)的學(xué)生，將人工智能理論內(nèi)容與學(xué)生個(gè)人興趣范疇、社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及研究現(xiàn)狀聯(lián)系起來(lái)，能夠極大程度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主能力；對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱的學(xué)生，可以在教師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，根據(jù)自己的理解撰寫(xiě)心得報(bào)告，并在課堂或課外進(jìn)行師生互動(dòng)。像這樣研討與互動(dòng)相結(jié)合的模式。有助于增強(qiáng)學(xué)生的探索和求知欲望，建立起濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。(3)有效激勵(lì)式教學(xué)人工智能是引領(lǐng)未來(lái)的戰(zhàn)略性技術(shù)，人才需求量極大，對(duì)教師的教學(xué)水平也提出了更高要求，因此，進(jìn)行有效激勵(lì)極為重要。在學(xué)生激勵(lì)方面，可以舉辦各類(lèi)人工智能競(jìng)賽項(xiàng)目，設(shè)置相應(yīng)項(xiàng)目獎(jiǎng)學(xué)金，吸引學(xué)生參與實(shí)踐，調(diào)動(dòng)學(xué)生做研究、發(fā)論文的積極性。例如，教育部主辦的中國(guó)研究生人工智能創(chuàng)新大賽，圍繞新一代人工智能創(chuàng)新主題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，為人工智能領(lǐng)域健康發(fā)展提供人才支撐。高校也可以借鑒這種模式，在各學(xué)院乃至全校開(kāi)展此類(lèi)競(jìng)賽項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力與團(tuán)隊(duì)合作能力，鼓舞更多學(xué)生加入到人工智能課程的學(xué)習(xí)中來(lái)，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。在教師激勵(lì)方面，在教師聘任和提升過(guò)程中把參加學(xué)生課程制定、課堂與課外作業(yè)、課程項(xiàng)目和論文指導(dǎo)等看作教學(xué)任務(wù)的一部分，鼓勵(lì)教師積極參與這些活動(dòng)。(4)學(xué)科滲透式教學(xué)人工智能學(xué)科知識(shí)融合程度較高，學(xué)科交叉性強(qiáng)?；谌斯ぶ悄艿膶W(xué)科交叉性特點(diǎn)，增強(qiáng)管理類(lèi)人才對(duì)學(xué)科應(yīng)用的領(lǐng)悟，可以采取開(kāi)展學(xué)科滲透式教學(xué)的方法。從2015年起，國(guó)務(wù)院和教育部先后印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)教育》、《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》等文件，“互聯(lián)網(wǎng)+”、“智能+”已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，人類(lèi)進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，社會(huì)需求“技術(shù)+管理”的高端復(fù)合人才。例如，基于工業(yè)4.0和強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，人工智能技術(shù)在智能制造的應(yīng)用極為廣泛。上海理工大學(xué)非常重視少數(shù)民族預(yù)科班的教育質(zhì)量。為增強(qiáng)少數(shù)民族管理類(lèi)人才對(duì)該領(lǐng)域應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，我們請(qǐng)機(jī)械工程、能源動(dòng)力領(lǐng)域的相關(guān)專家以授課或講座的形式，進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)的講解，使學(xué)生理解更為透徹。此外，在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，還可以用舉辦人工智能知識(shí)交流會(huì)、線上人工智能論壇等形式，促進(jìn)不同專業(yè)間老師、學(xué)生對(duì)于人工智能知識(shí)模塊的見(jiàn)解，相互交流、滲透和學(xué)習(xí)，從而推動(dòng)人工智能課程教學(xué)的改進(jìn)。

2.2教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

世界一流大學(xué)在人工智能課程內(nèi)容設(shè)置根據(jù)不同國(guó)家的教育體系設(shè)置，肯定會(huì)有不同，但頗有共通之處。本文借鑒世界頂尖大學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)管理類(lèi)專業(yè)人工智能課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究，結(jié)合中國(guó)教育體系設(shè)置，認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。(1)核心內(nèi)容設(shè)置為避免學(xué)生因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)過(guò)多而出現(xiàn)雜而不精的問(wèn)題，勢(shì)必要精化教學(xué)內(nèi)容。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們可以使用云計(jì)算和其他方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸、存儲(chǔ)和處理，通過(guò)在線收集和整合網(wǎng)絡(luò)課程相關(guān)數(shù)據(jù)，挖掘和豐富教學(xué)資源，并在整合課程資源的基礎(chǔ)上，進(jìn)行研究方法和前沿知識(shí)的擴(kuò)展。在核心內(nèi)容設(shè)置方面，可以通過(guò)收集到的數(shù)據(jù)資料，選擇人工智能領(lǐng)域具有代表性且難易程度適中的知識(shí)作為重點(diǎn)，使學(xué)生能夠在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握人工智能的知識(shí)脈絡(luò)。例如，編寫(xiě)針對(duì)管理類(lèi)人才的人工智能教材，內(nèi)容涉及緒論、知識(shí)表示與推理、常用算法、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面的同時(shí)，重點(diǎn)增加相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)在管理上的應(yīng)用案例，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。同時(shí)，根據(jù)管理類(lèi)專業(yè)偏向領(lǐng)域，開(kāi)設(shè)關(guān)聯(lián)程度較大、應(yīng)用較廣泛的人工智能選修課程，以便學(xué)生根據(jù)自己的興趣與需求選修具體方向的課程。(2)注重學(xué)生的數(shù)理及編程基礎(chǔ)良好的數(shù)理及編程基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)人工智能的前提。只有具備了這些基礎(chǔ)，才能搞清楚人工智能模型的數(shù)量關(guān)系、空間形式和優(yōu)化過(guò)程等，才能將數(shù)學(xué)語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為程序語(yǔ)言，并應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)。管理學(xué)院人才的數(shù)理及編程基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，因此，在安排學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程之前，建議開(kāi)設(shè)面向全體管理類(lèi)專業(yè)學(xué)生的微積分、線性代數(shù)、概率論等專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程以及C語(yǔ)言、python等編程基礎(chǔ)課程，使學(xué)生具備數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)與一定編程基礎(chǔ)，為學(xué)習(xí)人工智能課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，可以推進(jìn)MOOC平臺(tái)建設(shè)，在平臺(tái)上開(kāi)設(shè)人工智能網(wǎng)絡(luò)課程，幫助學(xué)生掌握人工智能知識(shí)基礎(chǔ)及專業(yè)技能。(3)實(shí)驗(yàn)建設(shè)為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于人工智能知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)性理解，可以基于不同的應(yīng)用模塊，設(shè)計(jì)具有前后鋪墊、上下關(guān)聯(lián)的綜合性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)不同層次的項(xiàng)目要求，同時(shí)基于相同的實(shí)驗(yàn)課題，讓學(xué)生分組對(duì)實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行攻克，并設(shè)置多元化的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中反映出的不同進(jìn)度，讓教師能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平做出準(zhǔn)確評(píng)判，及時(shí)進(jìn)行教學(xué)反思，以便更好地開(kāi)展下一步工作。例如，針對(duì)人工智能課程應(yīng)用中很廣的遺傳算法，在某一管理規(guī)劃的具體應(yīng)用上設(shè)置理解－實(shí)現(xiàn)－參數(shù)分析－具體應(yīng)用－嘗試改進(jìn)－深度拓展的不同層次的項(xiàng)目要求，在這些項(xiàng)目層次中規(guī)定必做項(xiàng)與可選項(xiàng)，讓學(xué)生基于同一實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，然后通過(guò)個(gè)人自我評(píng)價(jià)、小組成員互相評(píng)價(jià)以及教師評(píng)價(jià)的方式進(jìn)行打分，對(duì)小組整體能力以及個(gè)人能力進(jìn)行綜合評(píng)估，以期培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力。

篇3

人工智能技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展歷史雖然只有短短的50余年，但是它作為信息技術(shù)的前沿領(lǐng)域，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和發(fā)展的影響卻越來(lái)越大。在基礎(chǔ)教育課程改革的大潮中，許多國(guó)家意識(shí)到基礎(chǔ)教育領(lǐng)域開(kāi)展人工智能教育的必要性，努力把人工智能列入技術(shù)類(lèi)教育的教學(xué)內(nèi)容中。作為師范類(lèi)院校，教授人工智能課是有必要的。? 

（1）為部分優(yōu)秀的學(xué)生將來(lái)做更深入的研究打堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在面向知識(shí)經(jīng)濟(jì)的今天，研究獲取、表示和使用知識(shí)的人工智能學(xué)科越來(lái)越受到人們的重視。目前人工智能研究被列為中國(guó)高技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)之一。以專家系統(tǒng)為代表的智能化系統(tǒng)在信息技術(shù)中也占有重要地位。因此在高等教育中開(kāi)展人工智能教育和智能化系統(tǒng)的研發(fā)，不僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)的應(yīng)用，也是促進(jìn)各學(xué)科服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。為使人工智能的理論、方法和技術(shù)的研究與應(yīng)用普及和深入，教育重心必須要下移，即從研究生教育向本科教育普及。開(kāi)展本科層次人工智能普及教育的有效途徑之一是在本科高年級(jí)開(kāi)設(shè)相關(guān)選修課。開(kāi)展人工智能教育，不僅能夠更好地發(fā)揮高等院校的育人和科學(xué)研究功能，而且能為學(xué)生拓寬專業(yè)路徑，擴(kuò)大自主學(xué)習(xí)空間和發(fā)展個(gè)性創(chuàng)造條件，同時(shí)也為營(yíng)造一個(gè)使學(xué)生不僅有寬厚、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，且具綜合分析和解決問(wèn)題能力的環(huán)境。? 

（2）為將來(lái)從教的學(xué)生積聚大量的知識(shí)。英國(guó)早在1999年，人工智能課程已經(jīng)作為選修課出現(xiàn)在中學(xué)的信息與通訊技術(shù)（ICT）課程中。許多中小學(xué)還通過(guò)機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)來(lái)激發(fā)中小學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣，使學(xué)生不僅提高了用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力，而且培養(yǎng)了多種思維方式，獲得了更多的創(chuàng)新空間。美國(guó)現(xiàn)行的中學(xué)信息技術(shù)課程設(shè)置中，將人工智能的內(nèi)容作為“媒體與技術(shù)”層面對(duì)12年級(jí)學(xué)生的要求。澳大利亞的部分中學(xué)開(kāi)設(shè)的信息處理與技術(shù)課程，人工智能、信息系統(tǒng)、算法和程序設(shè)計(jì)、社會(huì)和倫理道德、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分別作為5個(gè)主題共同構(gòu)成了該課程的教學(xué)內(nèi)容。在該課程的大綱中規(guī)定，人工智能部分的教學(xué)內(nèi)容在高中第3學(xué)期為12年級(jí)的學(xué)生開(kāi)設(shè)，教學(xué)時(shí)間為10周。? 

在我國(guó)，多年以來(lái)中學(xué)奧林匹克信息學(xué)競(jìng)賽中一直包含有人工智能相關(guān)的題目，涉及啟發(fā)式搜索、博弈、智能程序設(shè)計(jì)等問(wèn)題。2003年4月，我國(guó)教育部正式頒布《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》，首次在信息技術(shù)科目中設(shè)立了“人工智能初步”選修模塊，標(biāo)志著我國(guó)高中人工智能課程的正式起步。? 

我國(guó)的新課程標(biāo)準(zhǔn)頒布后，教育部評(píng)審并通過(guò)了分別由教育科學(xué)出版社、廣東高教出版社、地圖出版社、上?？萍冀逃霭嫔绾驼憬逃霭嫔绯霭娴?套高中《人工智能初步》教材，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的教輔材料，包括教師用書(shū)和配套光盤(pán)等。為了配合中學(xué)人工智能課程的實(shí)施，國(guó)內(nèi)也推出了一些適合中學(xué)生學(xué)習(xí)與體驗(yàn)的人工智能軟件和網(wǎng)絡(luò)資源。另一方面，一些高校的本科生、研究生也逐步關(guān)注中學(xué)人工智能教育的開(kāi)展并將其作為畢業(yè)論文的研究選題。一些師范院校適應(yīng)形勢(shì)要求，已為師范生開(kāi)設(shè)了與此相關(guān)的選修課程。? 

2 人工智能的教育及教學(xué)條件現(xiàn)狀? 

通過(guò)對(duì)本人多年的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，我校的《人工智能》課程教育現(xiàn)狀可總結(jié)為如下幾點(diǎn)：? 

（1)理論知識(shí)充裕。但與實(shí)踐相脫節(jié)，特別是在智能科學(xué)技術(shù)的教育教學(xué)方面。盡管知識(shí)面相當(dāng)廣泛，而人工智能理論的普及教育以及智能技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用仍然十分滯后。? 

(2)同其它普通高等院校一樣，在本校，人工智能技術(shù)的研究與應(yīng)用尚未普及，甚至比不上其它院校。這不利于培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣及創(chuàng)造精神。? 

（3）缺乏配套實(shí)驗(yàn)教材，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容缺乏，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。只有開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，才能使人工智能的相關(guān)知識(shí)具有研究性和綜合性。? 

（4）對(duì)中小學(xué)智能教育的深度及教學(xué)方式、教學(xué)特點(diǎn)缺乏研究。做為師范類(lèi)院校，我認(rèn)為在對(duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)教育的基礎(chǔ)上，要緊抓中小學(xué)智能教育的特點(diǎn)對(duì)師范類(lèi)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的教育與培訓(xùn)。? 

相對(duì)于教育現(xiàn)狀，我校的《人工智能》課程教學(xué)條件現(xiàn)狀要稍好一些，其狀態(tài)如下：? 

（1）教材使用國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，此教材非常系統(tǒng)地介紹了人工智能的基本原理、方法和應(yīng)用技術(shù)，適合本科及研究生使用。在我們的授課過(guò)程中，也會(huì)適當(dāng)為學(xué)生提供相關(guān)的國(guó)內(nèi)其他先進(jìn)教材，如中南大學(xué)蔡自興教授的《人工智能及其應(yīng)用》等。? 

（2）為了促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，我們準(zhǔn)備了多種類(lèi)型的擴(kuò)充性學(xué)習(xí)資料，加強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，包括：課程相關(guān)雜志和書(shū)籍目錄，以及部分重要的參考文獻(xiàn)，與人工智能相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源如優(yōu)秀BBS、新聞組、網(wǎng)址等。 它們包括了大量的文獻(xiàn)資料、本領(lǐng)域研究的前沿動(dòng)態(tài)等。 使用表明，學(xué)生非常樂(lè)于查閱這些資源。 使學(xué)生能通過(guò)使用這些資源進(jìn)行一些人工智能程序設(shè)計(jì)，探討一些問(wèn)題，在課堂討論中展示他們的收獲。? 

(3）校園網(wǎng)的普及與不斷優(yōu)化使本課程有優(yōu)良的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境，能充分滿足教學(xué)需要。我們擁有較充足的多媒體教室和網(wǎng)絡(luò)教室，為實(shí)現(xiàn)本課程教學(xué)提供了物質(zhì)保障。在網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)方面，全校辦公室、教室、學(xué)生宿舍和教師宿舍都以寬帶網(wǎng)相連，這些硬件設(shè)備對(duì)本課程教學(xué)發(fā)揮了重要作用，使本課程教學(xué)質(zhì)量得以明顯提高。? 

3 人工智能教學(xué)方法及手段的改革? 

針對(duì)我們現(xiàn)在所采取的教學(xué)方法，我認(rèn)為存在許多不足，如教學(xué)方式比較單一，教學(xué)內(nèi)容偏重理論講解等，為此，提出以下教學(xué)方法的改革：? 

（1）通過(guò)多種途徑激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程的學(xué)習(xí)效果，直接受到學(xué)生興趣和參與意識(shí)的影響。一般來(lái)講，《人工智能》作為一門(mén)前沿課程，開(kāi)始學(xué)生學(xué)習(xí)興趣很大，當(dāng)開(kāi)始接觸到抽象理論知識(shí)及部分算法時(shí)，學(xué)生往往感到不易接受。 我們通過(guò)各種途徑和方法， 激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，包括鼓勵(lì)學(xué)生參與某部分知識(shí)的擴(kuò)充性資料查找,預(yù)留一定時(shí)間請(qǐng)學(xué)生負(fù)責(zé)對(duì)此內(nèi)容進(jìn)行講解，布置學(xué)生對(duì)某個(gè)基本成型的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行糾錯(cuò)及驗(yàn)證，降低問(wèn)題解決的難度。學(xué)生因此產(chǎn)生興趣從而做更深度研究。? 

(2）進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。 我們可以嘗試在教學(xué)過(guò)程中不斷提出問(wèn)題請(qǐng)學(xué)生思考，啟發(fā)學(xué)生求解這些問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的猜想和解決方案，然后擺出教材中的解決方案，并與同學(xué)所提出的觀點(diǎn)進(jìn)行分析和比較，這足以加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)意識(shí)和參與意識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。? 

(3）課堂辯論與交互式教學(xué)。 組織課堂辯論，討論的議題可定位為譬如人工智能是否能超過(guò)人類(lèi)智能等有爭(zhēng)議的問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題展開(kāi)激烈爭(zhēng)論，激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能，明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)。當(dāng)然師生間的交流方式還有很多，如郵件互發(fā)、QQ留言等，也可在課程網(wǎng)站中的互動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行交流。? 

(4）分層次因材施教。 在授課過(guò)程中，通過(guò)對(duì)每個(gè)具體學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、課堂作業(yè)情況進(jìn)行及時(shí)評(píng)估，對(duì)學(xué)生提出進(jìn)一步的學(xué)習(xí)建議和指導(dǎo)， 實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教學(xué)。 對(duì)優(yōu)秀學(xué)生探討，可以在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要求其選作部分探索性、創(chuàng)新性的功課和實(shí)驗(yàn)，以發(fā)揮學(xué)生個(gè)性優(yōu)勢(shì)。對(duì)于有意于將來(lái)從事中小學(xué)教育的學(xué)生可以在機(jī)器人及人工智能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀等知識(shí)層面對(duì)其做問(wèn)題講解。而那些看似缺乏興趣的學(xué)生，我們可以用多媒體手段如播放人工智能相關(guān)電影及科學(xué)小片引起其興趣，實(shí)行逐步引導(dǎo)的教學(xué)過(guò)程。? 

另外，我們可以嘗試雙語(yǔ)教學(xué)。 采用中文教材和講授的同時(shí)，注重在課程中的關(guān)鍵詞同時(shí)用英文表示，并適當(dāng)指定英文參考短文和英文參考書(shū)。使學(xué)生能夠接觸國(guó)外文獻(xiàn)資料，加深對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，獲得更寬廣的知識(shí)。我們也可以在教學(xué)內(nèi)容安排上，注重理論聯(lián)系實(shí)際，將一些人工智能網(wǎng)絡(luò)上的虛擬實(shí)驗(yàn)給學(xué)生進(jìn)行課外上網(wǎng)練習(xí)，從而使學(xué)生了解算法的具體運(yùn)行過(guò)程， 通過(guò)參與達(dá)到知識(shí)的理解，掌握基本方法和技術(shù)。? 

 

根據(jù)現(xiàn)有的條件，我們?cè)诮虒W(xué)中可以采用多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)相結(jié)合的方法，充分利用多媒體的豐富表現(xiàn)形式，利用網(wǎng)絡(luò)課程的交互性、情景化等特點(diǎn)，構(gòu)筑以學(xué)生為主體的《人工智能》課程現(xiàn)代教學(xué)模式。 對(duì)于抽象知識(shí)，可通過(guò)動(dòng)畫(huà)和視頻演示，通過(guò)聲音和圖像展示人工智能的歷史、人物和前景，做到學(xué)生直接而深刻地看到知識(shí)的內(nèi)涵外延。網(wǎng)絡(luò)課程能較好地實(shí)現(xiàn)交互并使學(xué)習(xí)過(guò)程情景化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程的課堂練習(xí)和章節(jié)練習(xí)，教師可以評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并給學(xué)生提出學(xué)習(xí)建議，從而提高學(xué)生的研究力和創(chuàng)新力。我們也可以給學(xué)生播放中學(xué)《人工智能》課程課堂教學(xué)錄像，以使學(xué)生看到初高中學(xué)生的知識(shí)范圍及深度；同時(shí)給學(xué)生播放現(xiàn)有的《人工智能》科學(xué)成果，讓學(xué)生看到理論背后的實(shí)踐；也可以播放科幻片，激發(fā)學(xué)生想象的翅膀從而有興趣把人工智能作為將來(lái)深造的方向?！度斯ぶ悄堋肥且婚T(mén)較新的課程，改進(jìn)教學(xué)方法和手段不僅要靠教師，也應(yīng)增加硬件設(shè)備的投入。如果人工智能能采用智能輔助教學(xué)系統(tǒng)或機(jī)器人輔助教學(xué)過(guò)程逼真、形象，一目了然，這樣可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，尤其是提高學(xué)生的觀察判斷能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。? 

4 人工智能實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)的探討? 

我們可以在教學(xué)過(guò)程中，適量開(kāi)設(shè)一些實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，并加深他們對(duì)理論知識(shí)的理解，降低理論的抽象度，提升理論的實(shí)用性。在近兩年的教學(xué)過(guò)程中，我們會(huì)適量加入一些人工智能語(yǔ)言的教學(xué)過(guò)程。例如，在講解了“野人與傳教士過(guò)河”等問(wèn)題后，我們可以讓學(xué)生使用Visual Prolog或者C ?++?對(duì)算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；在講解 TSP 問(wèn)題的遺傳算法解決案例后，指出編碼方案、初始種群大小、進(jìn)化代數(shù)、交叉率變異率等因素對(duì)求解結(jié)果的影響，并要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)分析、理解這些問(wèn)題，并提出“尋找更有利的解決方案”等問(wèn)題。把學(xué)生的興趣激發(fā)后，為解決這些問(wèn)題，學(xué)生會(huì)在課外主動(dòng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)、相互討論以實(shí)現(xiàn)他們所設(shè)計(jì)的方案，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生善于鉆研和勇于創(chuàng)新的精神又提高了學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。? 

參考文獻(xiàn)：? 

［1］ 熊德蘭,李梅蓮,鄢靖豐.人工智能中實(shí)踐教學(xué)的探討［J］.宿州學(xué)院學(xué)報(bào),2008(1).? 

［2］ 何元烈,汪玲.“Visual C ?++?”在“人工智能”教學(xué)中的應(yīng)用與探討［J］.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版,2008(8).? 

篇4

關(guān)鍵詞：人工智能；研究生教學(xué)；教學(xué)方法

人工智能是一門(mén)研究機(jī)器智能的學(xué)科，是在研究人類(lèi)智能行為規(guī)律的基礎(chǔ)上，利用人工的方法和技術(shù)，研制智能機(jī)器或智能系統(tǒng)來(lái)模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)智能行為。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)向智能經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的今天，人工智能具有重要的理論意義和社會(huì)價(jià)值。人工智能理論已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，人工智能技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用，許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活。

人工智能課程是一門(mén)多學(xué)科交叉的課程，具有很強(qiáng)前沿性，涉及哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、行為科學(xué)、腦科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、邏輯學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)等眾多領(lǐng)域；涉及面寬，內(nèi)容廣泛，更新快。人工智能課程的開(kāi)設(shè)能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)的前瞻性，提高他們的科技素質(zhì)和學(xué)術(shù)水平[1]。

人工智能課程內(nèi)容的廣泛性、前沿性和應(yīng)用性特點(diǎn)決定了授課方法的多樣性。與本科生相比，研究生在教育目標(biāo)和身心特征方面都有較大的區(qū)別。筆者多年從事研究生人工智能課程教學(xué)工作，現(xiàn)總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)如下。

1研究生培養(yǎng)目標(biāo)及其教學(xué)特點(diǎn)

研究生教育階段的教育目標(biāo)是使研究生形成具有個(gè)性化的研究品格、研究定向和研究視野，以具有獨(dú)立思考并獲得獨(dú)創(chuàng)研究成果的能力[2]。從這一意義上講，個(gè)性化是研究生教育培養(yǎng)目標(biāo)的構(gòu)成主體。尤其隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，社會(huì)對(duì)知識(shí)創(chuàng)新、新經(jīng)濟(jì)生長(zhǎng)點(diǎn)的期望值增大，這就要求我國(guó)研究生教育在其培養(yǎng)目標(biāo)的定位上不僅要重視人才培養(yǎng)的高層次性，更要重視創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)。并且，研究生身心發(fā)展已較成熟，具有較穩(wěn)定的個(gè)性特征，思維力強(qiáng)，具有較高的專業(yè)性思維意識(shí)和創(chuàng)造力，為獨(dú)立地進(jìn)行專業(yè)研究活動(dòng)提供了心理上和智力上的保證。而且，研究生已具備了基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，特別是有一定工作經(jīng)歷的研究生，他們不僅有本科教育階段的知識(shí)積累，也有應(yīng)用這些知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于擴(kuò)大其專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域并進(jìn)行研究有著積極主動(dòng)的態(tài)度?？傊瑥哪挲g構(gòu)成及身心特征上講，研究生適應(yīng)高層次、跨學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究。

研究生的特征及其教育目標(biāo)決定了研究生教學(xué)不應(yīng)該是由教師講授已定論的知識(shí)，而應(yīng)是以教學(xué)為基本依托，通過(guò)教學(xué)提出具有研究性、探索性、未確定性甚至是尚存爭(zhēng)議性的課題，激勵(lì)研究生獨(dú)立思考和質(zhì)疑，讓他們?cè)谒伎己唾|(zhì)疑的過(guò)程中提出問(wèn)題，培育他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出質(zhì)疑的科學(xué)批判精神，訓(xùn)練并提高其創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力主要表現(xiàn)在具有健全的人格、強(qiáng)烈的責(zé)任感、開(kāi)放的心態(tài)、團(tuán)結(jié)合作的精神、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的思維能力和創(chuàng)新思維方式。

個(gè)性是創(chuàng)新的源泉，研究生課程體系的設(shè)置應(yīng)該具有一定的靈活性，依據(jù)研究生不同的知識(shí)基礎(chǔ)和研究定向，設(shè)置具有彈性化的課程，使研究生的個(gè)性化得以凸顯。另外，為提高研究生專業(yè)研究和創(chuàng)新能力，在課程教學(xué)中，也應(yīng)凸顯教學(xué)的研究性和專業(yè)性，重視專業(yè)領(lǐng)域背景知識(shí)和研究方法的講授，開(kāi)展跨學(xué)科、非專業(yè)知識(shí)的教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)涵蓋專業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、難點(diǎn)、爭(zhēng)議問(wèn)題和最新研究動(dòng)態(tài)，還應(yīng)包括交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科的研究趨勢(shì)，以擴(kuò)展學(xué)生的視野[3]。也就是說(shuō)，研究生教學(xué)既要凸顯研究生的個(gè)性化特點(diǎn)，又要凸顯內(nèi)容的學(xué)術(shù)性和研究的指向性。

2人工智能課程的特點(diǎn)

2.1多學(xué)科交叉，具有很強(qiáng)的前沿性

人工智能是一門(mén)多學(xué)科交叉的課程。課程內(nèi)容的理解需要運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)和較強(qiáng)的邏輯思維能力，多學(xué)科的知識(shí)相互聯(lián)系、相互交叉，融合形成新的知識(shí)，成為新的思維方法和綜合能力的萌發(fā)點(diǎn)。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可以通過(guò)不同學(xué)科知識(shí)的融合來(lái)達(dá)到對(duì)原有知識(shí)的超越，用一種全新的思維方法來(lái)思考所遇到的問(wèn)題，提出新的解決辦法。這也是創(chuàng)造力的迸發(fā)和智能的飛躍。具有了知識(shí)的廣度和深度才具有融會(huì)貫通、創(chuàng)新的可能，人工智能課程的開(kāi)設(shè)能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，為學(xué)生提供一種新的思維方法和問(wèn)題求解手段。

2.2涉及面寬，內(nèi)容廣泛，更新快

人工智能課程是一門(mén)知識(shí)點(diǎn)較多的課程，它以概率統(tǒng)計(jì)、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等課程為基礎(chǔ)，涵蓋了模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計(jì)算智能、自然語(yǔ)言理解、專家系統(tǒng)等眾多研究方向，內(nèi)容涉及面廣，概念抽象，不易理解。并且，人工智能課程內(nèi)容更新快，近年來(lái)人工智能科學(xué)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出了大批新方法，研究熱點(diǎn)問(wèn)題也從符號(hào)計(jì)算發(fā)展到智能計(jì)算和Agent等。其中，計(jì)算智能主要涉及神經(jīng)計(jì)算、模糊計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算和人工生命等領(lǐng)域，在模式識(shí)別、圖像處理、自動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)等很多領(lǐng)域都得到了成功應(yīng)用；Agent最早來(lái)自分布式人工智能，隨著并行計(jì)算和分布式處理等技術(shù)的發(fā)展而逐漸成為熱點(diǎn)。

在互聯(lián)網(wǎng)上有大量最新的與課程內(nèi)容相關(guān)的研究論文，為學(xué)生提供了很好的查閱文獻(xiàn)的環(huán)境，使學(xué)生能夠根據(jù)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容和所在課題組的研究方向閱讀相應(yīng)文獻(xiàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2.3應(yīng)用性強(qiáng)

人工智能理論已經(jīng)滲透到科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，當(dāng)前，幾乎所有的科學(xué)與技術(shù)分支都在共享著人工智能領(lǐng)域所提供的理論和技術(shù)。例如，自第一個(gè)專家系統(tǒng)DENDRAL研制成功以來(lái)，專家系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、氣象、農(nóng)業(yè)、法律、教育、交通運(yùn)輸、軍事、經(jīng)濟(jì)等幾乎所有領(lǐng)域；數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是以一種更自動(dòng)化的方式對(duì)具有大量數(shù)據(jù)的商業(yè)活動(dòng)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，在市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、銀行、制造業(yè)、保險(xiǎn)業(yè)、計(jì)算機(jī)安全、醫(yī)藥、交通、電信等領(lǐng)域已有許多案例；語(yǔ)義Web讓W(xué)eb上的信息能夠被機(jī)器所理解，實(shí)現(xiàn)Web信息的自動(dòng)處理，成功地將人工智能的研究成果應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)。另外，在機(jī)器視覺(jué)、自然語(yǔ)言理解、智能控制與智能制造等方面，人工智能技術(shù)也得到廣泛的應(yīng)用，有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活。目前，從理論到技術(shù)，從產(chǎn)品到工程，從家庭到社會(huì)，智能無(wú)處不在，人工智能廣泛的應(yīng)用性給學(xué)生提供了大量的現(xiàn)實(shí)案例，使得人工智能不再是高深莫測(cè)的理論，而是現(xiàn)實(shí)中可以觸及的內(nèi)容。

人工智能課程的多學(xué)科交叉性、內(nèi)容廣泛性、概念抽象、不易理解以及前沿性和應(yīng)用性特點(diǎn)決定了在該課程的講授過(guò)程中應(yīng)該采用多種授課方法。多種授課方法的采用一方面便于授課內(nèi)容的理解，另一方面也能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，提高他們的科技素質(zhì)和學(xué)術(shù)水平。

3人工智能課程教學(xué)方法

3.1基于問(wèn)題的啟發(fā)式教學(xué)法

蘇霍姆林斯基說(shuō)：“喚起人實(shí)行自我教育，乃是一種真正的教育?！被趩?wèn)題的啟發(fā)式教學(xué)法是教師在深入了解學(xué)生心理特點(diǎn)和學(xué)習(xí)規(guī)律的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)適合教學(xué)的啟發(fā)式問(wèn)題，并采取靈活多樣、生動(dòng)活潑的啟發(fā)方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。該教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)的是過(guò)程，教師的主要任務(wù)是提出問(wèn)題，依據(jù)舉一反三的思路引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)邏輯推理，通過(guò)逐層分析深入思考問(wèn)題，最后綜合學(xué)生觀點(diǎn)闡述相關(guān)理論。

在課程教學(xué)中，有許多內(nèi)容適合于采用啟發(fā)式教學(xué)方法。例如，在知識(shí)表示方法的學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師首先提出問(wèn)題：“你是怎樣進(jìn)行數(shù)學(xué)定理證明的？”并在學(xué)生的回答過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到知識(shí)及其表示的重要性；隨后，提出問(wèn)題：“在計(jì)算機(jī)中如何表示知識(shí)？”引導(dǎo)學(xué)生逐步總結(jié)出不同知識(shí)表示方法在知識(shí)表達(dá)能力、推理效率、可實(shí)現(xiàn)性、可組織性、可維護(hù)性方面的區(qū)別。另外，在確定性推理的教學(xué)過(guò)程中，教師可以利用“某處發(fā)生盜竊案，公安局派出5個(gè)偵查員去調(diào)查，研究案情時(shí)，5個(gè)偵查員各給出了一句可信的結(jié)論，據(jù)此判斷誰(shuí)是盜竊犯”的問(wèn)題[4]，讓學(xué)生進(jìn)行判斷和討論，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到推理過(guò)程中可以使用多條規(guī)則進(jìn)行推理，并且推理路線也可能存在多條，從而引出推理的兩大基本問(wèn)題：解決沖突消解等問(wèn)題的推理策略，以及解決推理線路等問(wèn)題的搜索策略。

啟發(fā)式教學(xué)法的要點(diǎn)是設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膯l(fā)式問(wèn)題和啟發(fā)方式、安排能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的討論環(huán)境、鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表個(gè)性化觀點(diǎn)。教師不僅用問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，更要鼓勵(lì)學(xué)生讓思維自由馳騁，主動(dòng)提出問(wèn)題，討論問(wèn)題，尋求問(wèn)題解決方案。在探討、研究問(wèn)題中，不要以現(xiàn)有的結(jié)論和固定的程式束縛思想，鼓勵(lì)學(xué)生的個(gè)性化觀點(diǎn)。啟發(fā)式教學(xué)是一種民主、科學(xué)的教學(xué)方法，其中包含諸多具體的教學(xué)方法，如激疑啟發(fā)法、比喻啟發(fā)法、類(lèi)比啟發(fā)法、聯(lián)系啟發(fā)法，等等。啟發(fā)式教學(xué)在傳授知識(shí)的同時(shí)，更注重的是對(duì)創(chuàng)新的孕育、萌芽、生成和壯大，它能促使學(xué)生自己獲取知識(shí)、思考問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。以問(wèn)題為基礎(chǔ)的啟發(fā)式教學(xué)，利用問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，全方位深層次發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維和探究性學(xué)習(xí)能力。問(wèn)題可以誘發(fā)出學(xué)生的求知欲，激發(fā)、喚醒了學(xué)生的主體意識(shí)；問(wèn)題往往是面向生活世界的實(shí)踐活動(dòng)的，它使教學(xué)活動(dòng)從以傳授知識(shí)為中心轉(zhuǎn)化為傳授知識(shí)與培養(yǎng)能力并重，理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高了學(xué)生分析、綜合、觀察、想象等思維能力。

3.2基于案例的探究式教學(xué)法

基于案例的探究式教學(xué)法要求教師能夠根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和能力，創(chuàng)設(shè)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)的案例，以激發(fā)學(xué)生探究問(wèn)題的興趣，促進(jìn)學(xué)生質(zhì)疑、探求的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，通過(guò)選擇與確定問(wèn)題、討論與提出設(shè)想、實(shí)踐與尋求結(jié)果、驗(yàn)證與得出結(jié)論，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探究、研究能力和創(chuàng)新能力。探究式教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的積極參與，強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)。對(duì)教師來(lái)說(shuō)，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“傳道”觀念，以平等的心態(tài)與學(xué)生交流探討。在課堂上，要努力營(yíng)造民主、寬松、和諧的教學(xué)氛圍，積極引導(dǎo)學(xué)生大膽設(shè)想，大膽探索。使學(xué)生樹(shù)立研究型學(xué)習(xí)的觀念，消除依附心理，養(yǎng)成勤于思考、善于思考的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，通過(guò)積極參與研討培養(yǎng)學(xué)生自己獲取新知、探求未知的能力，以及團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神。

我們?cè)诒菊n程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分的教學(xué)中，將基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的維吾爾文手寫(xiě)字母識(shí)別作為案例開(kāi)展了探究式教學(xué)活動(dòng)。在介紹了前饋多層感知器及標(biāo)準(zhǔn)BP算法之后，教師將科研項(xiàng)目中基于標(biāo)準(zhǔn)BP算法的維吾爾文手寫(xiě)字母識(shí)別實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果詳細(xì)地在課堂上進(jìn)行演示，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)提出質(zhì)疑。在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生提出了大量問(wèn)題，例如，輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)如何確定，為什么輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)對(duì)識(shí)別率會(huì)有影響？網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程中出現(xiàn)震蕩的原因是什么？如何解決？為什么有時(shí)誤差較大，權(quán)值的調(diào)整量反而很小？等等。在教師事先準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)演示的基礎(chǔ)上，開(kāi)展學(xué)生進(jìn)行課堂討論，讓學(xué)生提出解決問(wèn)題的各種方法，并現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，逐步讓學(xué)生理解BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、輸入輸出數(shù)據(jù)的預(yù)處理、初始權(quán)值設(shè)計(jì)的必要性及其實(shí)現(xiàn)方法。課堂授課實(shí)踐表明，這種方法極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠大膽設(shè)想，大膽探索，增加了學(xué)生的自信心和創(chuàng)新精神。本次課堂討論結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生的討論以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果演示，總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)BP算法的局限性，例如，“易形成局部極小”，“訓(xùn)練次數(shù)多，學(xué)習(xí)效率低”，“訓(xùn)練時(shí)有學(xué)習(xí)新樣本遺忘舊樣本的趨勢(shì)”等，并要求學(xué)生通過(guò)查資料、搜集必要的信息、積極地思索和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提出解決上述問(wèn)題的方法，將學(xué)生分組，讓學(xué)生展開(kāi)討論，為下次討論課作好準(zhǔn)備。

傳統(tǒng)教學(xué)方法是告訴學(xué)生怎么去做，在一定程度上損害了學(xué)生的積極性。而案例教學(xué)要求學(xué)生自己去思考、去創(chuàng)造，使得枯燥乏味的內(nèi)容變得生動(dòng)活潑，并且案例教學(xué)中，通過(guò)學(xué)生之間的交流既可以使學(xué)生取長(zhǎng)補(bǔ)短、促進(jìn)人際交流能力，也可以引導(dǎo)學(xué)生變注重知識(shí)為注重能力。

案例教學(xué)法的關(guān)鍵是案例的選擇。案例是為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的，因此它應(yīng)該具有典型性，且應(yīng)該與所對(duì)應(yīng)的理論知識(shí)有直接的聯(lián)系。案例最好是經(jīng)過(guò)深入調(diào)查研究。來(lái)源于實(shí)踐，不能只是一堆數(shù)據(jù)的羅列。教科書(shū)的編寫(xiě)應(yīng)采用圖片、表格、曲線等方式讓學(xué)生看到算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，啟發(fā)學(xué)生思考。另外，案例應(yīng)該只有情況沒(méi)有結(jié)果，有激烈的矛盾沖突，沒(méi)有處理辦法和結(jié)論，由學(xué)生對(duì)案例提出質(zhì)疑，從這個(gè)意義上講，案例的情況越復(fù)雜，越多樣性，越有價(jià)值。

案例教學(xué)法能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。教學(xué)中，教師不僅是教師而且也是學(xué)員。一方面，教師是整個(gè)教學(xué)的主導(dǎo)者，掌握著教學(xué)進(jìn)程，引導(dǎo)學(xué)生思考、組織討論研究，進(jìn)行總結(jié)、歸納。另一方面，在教學(xué)中通過(guò)共同研討，教師不但可以發(fā)現(xiàn)自己的弱點(diǎn)，而且從學(xué)生那里可以了解到大量感性材料。另外，案例教學(xué)法能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。教學(xué)中，由于不斷變換教學(xué)形式，學(xué)生大腦興奮不斷轉(zhuǎn)移，注意力能夠得到及時(shí)調(diào)節(jié)，有利于學(xué)生精神始終維持最佳狀態(tài)。案例教學(xué)的最大特點(diǎn)是它的真實(shí)性。由于教學(xué)內(nèi)容是具體的實(shí)例，加之采用是形象、直觀、生動(dòng)的形式，給人以身臨其境之感，易于學(xué)習(xí)和理解。最后，案例教學(xué)法能夠集思廣益。教師在課堂上不是“獨(dú)唱”，而是和大家一起討論思考，學(xué)生在課堂上也不是忙于記筆記，而是共同探討問(wèn)題。由于調(diào)動(dòng)集體的智慧和力量，容易開(kāi)闊思路，收到良好的效果。

3.3加強(qiáng)研討

鑒于研究生的培養(yǎng)目標(biāo)和人工智能課程研究范疇的寬泛性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性和前沿性，根據(jù)我校計(jì)算機(jī)系碩士生指導(dǎo)教師的研究領(lǐng)域，我們?cè)谡n堂教學(xué)中為計(jì)算智能、機(jī)器學(xué)習(xí)算法、機(jī)器視覺(jué)、自然語(yǔ)言理解部分增加了研討會(huì)，要求學(xué)生上網(wǎng)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、閱讀和學(xué)術(shù)研討，根據(jù)個(gè)人的研究興趣和研究設(shè)想上臺(tái)作報(bào)告。另外，我們還邀請(qǐng)相應(yīng)專家和成果突出的各屆研究生為學(xué)生做報(bào)告，介紹他們的研究實(shí)踐、研究成果和心得體會(huì)。例如，在自然語(yǔ)言理解部分的課堂教學(xué)中，在介紹完自然語(yǔ)言理解的基本概念與原理之后，我們要求將來(lái)做這個(gè)領(lǐng)域的研究生在通過(guò)查資料了解所在研究小組工作的基礎(chǔ)上，上臺(tái)作報(bào)告。機(jī)器翻譯研究組的同學(xué)在學(xué)習(xí)自然語(yǔ)言理解部分的內(nèi)容之后，對(duì)其所在小組目前的工作及采用的技術(shù)、存在的問(wèn)題做了分析，并通過(guò)閱讀文獻(xiàn)，提出了初步的解決問(wèn)題的設(shè)想。與自己所在研究小組的科研相結(jié)合，開(kāi)展文獻(xiàn)檢索和學(xué)術(shù)研討，一方面讓學(xué)生開(kāi)闊了眼界，另一方面也提高了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、主動(dòng)獲取知識(shí)、獨(dú)立思考的科研能力。

4結(jié)語(yǔ)

人工智能理論已經(jīng)滲透到科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，人工智能技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。人工智能課程具有多學(xué)科交叉、內(nèi)容廣泛、前沿性和應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，課程開(kāi)設(shè)能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力。教與學(xué)是教師與學(xué)生雙方互動(dòng)的過(guò)程，教學(xué)中要根據(jù)學(xué)生身心特征的實(shí)際情況采用相應(yīng)的教學(xué)方法，并結(jié)合本校科研隊(duì)伍的研究領(lǐng)域，不斷地探索和提高，才能使教學(xué)工作更上一層樓，切實(shí)為國(guó)家、為社會(huì)培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的高層次人才。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 謝安邦. 構(gòu)建合理的研究生教育課程體系[J]. 高等教育研究,2003,24(5):68-72.

[3] 教育部研究生工作辦公室,國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)辦公室. 高層次人才培養(yǎng)的研究與探索[M]. 北京:高等教育出版社,2000.

[4] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應(yīng)用[M]. 4版. 北京:清華大學(xué)出版社,2010:113.

Exploration of Artificial Intelligence Course Teaching of Graduate Students

ZHAO Hui1, JIA Zhenhong1, WANG Weiqing2

(1.School of Information Engineering, Xinjiang University, Urumuchi 830046, China;

2.Graduate School, Xinjiang University, Urumuchi 830046, China)

篇5

關(guān)鍵詞:中西合璧;人工智能;雙語(yǔ)教學(xué)

雙語(yǔ)教學(xué)是我國(guó)高等教育適應(yīng)國(guó)際化趨勢(shì)、培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神和國(guó)際視野的復(fù)合型高素質(zhì)人才的需要。作為一種全新的教學(xué)方式,它承接了中外文化的碰撞和融合[1]。各校在教學(xué)過(guò)程中都遇到了各種困難,也探索了不少經(jīng)驗(yàn)。自2005年秋季,我校在人工智能課程中采用雙語(yǔ)授課,在教學(xué)實(shí)踐中摸索出一套中西合璧的雙語(yǔ)教學(xué)模式,將中西方的優(yōu)勢(shì)有效結(jié)合起來(lái),比較適用于工科專業(yè)課程的雙語(yǔ)教學(xué)。

1中西合璧的雙語(yǔ)教材

教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)載體,是教師和學(xué)生進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的基本工具。我們重點(diǎn)調(diào)查了MIT、Stanford和CMU等國(guó)外高校,他們均選用了Stuart J. Russell和Peter Norvig合著的《Artificial Intelligence: A Modern Approach》,該教材幾乎涵蓋了CC2001關(guān)于人工智能課程的全部?jī)?nèi)容。該書(shū)網(wǎng)站(aima.cs. berkeley.edu/)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,目前已有100多個(gè)國(guó)家的1 100多所大學(xué)選用該書(shū)作為教材。我們對(duì)選用該教材的部分高校授課情況作了追蹤調(diào)查,結(jié)果表明絕大部分人工智能課程的實(shí)際授課內(nèi)容都與該教材內(nèi)容基本一致。在國(guó)內(nèi),中南大學(xué)的人工智能課程是國(guó)家級(jí)精品課程,教材是課程負(fù)責(zé)人蔡自興教授與徐光佑教授主編、清華大學(xué)出版社出版的《人工智能及其應(yīng)用》(第三版)(該教材分本科生用書(shū)和研究生用書(shū)兩種版本),與其課程內(nèi)容設(shè)置完全配套。

我校選用了《Artificial Intelligence: A Modern Approach(2nd)》一書(shū),清華大學(xué)出版社出版了影印版(人民郵電出版社出版了中譯文版本),同時(shí)將Nils J. Nilsson著的《Artificial Intelligence: A New Synthesis》作為輔助教材,機(jī)械工業(yè)出版社出版了英文影印版及中譯文版本。

人工智能這一學(xué)科誕生于西方,目前該領(lǐng)域的諸多成果和文獻(xiàn)均以英文為語(yǔ)言載體。選用英文原版教材、推行雙語(yǔ)教學(xué),為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和研究深造奠定了良好基礎(chǔ)。另外,與國(guó)內(nèi)教材相比,國(guó)外教材更注重知識(shí)產(chǎn)生的過(guò)程、解決問(wèn)題的思維方法,對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力極其有益。另一方面,選用原版教材的問(wèn)題也顯而易見(jiàn)。一是原版教材內(nèi)容過(guò)多,需要精心篩選、分清主次后才能使用;二是原版教材昂貴,增加了學(xué)生的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),再購(gòu)買(mǎi)配套中譯文版,負(fù)擔(dān)更重;三是學(xué)生英語(yǔ)水平參差不齊,雙語(yǔ)授課的課程還不成體系,前后課程缺乏銜接性和延續(xù)性,學(xué)生直接使用原版教材有一定的語(yǔ)言障礙,即使有配套的中譯文版,同時(shí)翻看兩本書(shū)也不方便。

我們正在逐步消化吸收英文原版教材,在無(wú)損原版教材思想精髓的前提下,自主編寫(xiě)適用于雙語(yǔ)教學(xué)的中西合璧講義。雙語(yǔ)教材以英文語(yǔ)言為主,以中文注釋為輔,有效降低學(xué)生閱讀的難度,更趨實(shí)用。

2中西合璧的授課語(yǔ)言

語(yǔ)言是信息傳遞的載體,是教學(xué)過(guò)程中必不可少的工具。雙語(yǔ)教學(xué)涉及到這種信息傳遞載體的改變。

在雙語(yǔ)教學(xué)中,外語(yǔ)的使用比例要求不低于50%,這是不夠科學(xué)的。雙語(yǔ)教學(xué)不是語(yǔ)言課,教學(xué)質(zhì)量依然是核心,語(yǔ)言僅僅是載體,引入外語(yǔ)教學(xué)的目的無(wú)非是為了保證知識(shí)的“原汁原味”,同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)外語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)能力,但這一切都應(yīng)以學(xué)生聽(tīng)懂課為前提。雙語(yǔ)授課進(jìn)度慢已是不爭(zhēng)的事實(shí),更有些雙語(yǔ)教師,為了兼顧上述目的,先用外語(yǔ)講一遍,再用漢語(yǔ)解釋一遍,這種做法極不可取,也是緊張的課時(shí)限制所不允許的。雙語(yǔ)課味同嚼蠟,引不起學(xué)生興趣,也是普遍存在的現(xiàn)象。

我校人工智能課程的授課對(duì)象是計(jì)算機(jī)專業(yè)的四年級(jí)本科生,學(xué)生的英語(yǔ)水平很不均衡,如果不考慮實(shí)際情況,大比例地采用英語(yǔ)講授,是難以保證教學(xué)效果的。我們把握的原則是:1)英語(yǔ)主要用于講解專業(yè)性內(nèi)容,如專業(yè)術(shù)語(yǔ)、技術(shù)原理、算法等,這樣學(xué)生在學(xué)術(shù)交流中就不會(huì)對(duì)專業(yè)技術(shù)內(nèi)容存在語(yǔ)言障礙;2)只用學(xué)生能聽(tīng)懂的語(yǔ)言講授專業(yè)性內(nèi)容,對(duì)過(guò)于生澀的專業(yè)技術(shù)內(nèi)容,還要使用漢語(yǔ)講解,這樣學(xué)生就不會(huì)把專業(yè)技術(shù)內(nèi)容學(xué)“夾生”了,在作研究時(shí)才不會(huì)有技術(shù)上的障礙;3)用母語(yǔ)調(diào)節(jié)課堂氣氛,適當(dāng)穿插的人工智能領(lǐng)域人物、故事及笑話以漢語(yǔ)為主,把學(xué)生發(fā)散的注意力快速集中起來(lái),把學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣激發(fā)出來(lái);4)中英文銜接,不重復(fù)表述,這樣就不會(huì)額外占用課時(shí)。

例如,在講解Agent技術(shù)時(shí),對(duì)于Agent的定義、結(jié)構(gòu)等核心內(nèi)容,我們采用英語(yǔ)講解;而對(duì)于Agent涉及到的心理學(xué)、邏輯學(xué)等方面的生澀理論,則用漢語(yǔ)給出扼要的說(shuō)明;對(duì)于為闡釋Agent的rationality概念而舉的吸塵機(jī)器人、黑足泥蜂搬運(yùn)食物的例子,則主要用漢語(yǔ)講解,激發(fā)學(xué)生的興趣,抓住學(xué)生的注意力。

3中西合璧的教學(xué)課件

作為一種新型的教學(xué)手段,多媒體以其鮮明的圖像、生動(dòng)的畫(huà)面、靈活多變的動(dòng)畫(huà)及聲音效果克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式的諸多不足,受到師生的認(rèn)可與好評(píng)[2]。本文探討的重點(diǎn)不是如何設(shè)計(jì)媒體的表現(xiàn)形式,而是如何利用課件更好地發(fā)揮雙語(yǔ)教學(xué)的效果。很多雙語(yǔ)教學(xué)任課教師只注重追求授課過(guò)程中外語(yǔ)的使用比例,課件全文用外語(yǔ)制作,在講解過(guò)程中還要費(fèi)盡周折地解釋,收效甚微。我們?cè)谥谱髡n件時(shí),不單純追求英語(yǔ)比例,而是想方設(shè)法讓課件能更好地輔助學(xué)生理解,在關(guān)鍵處均用雙語(yǔ)同步給出內(nèi)容,或者以英文為主,給出扼要的中文注釋。這樣,學(xué)生能夠通過(guò)視覺(jué)信息更好地理解授課內(nèi)容,而教師也不必再用中英文重復(fù)敘述。

此外,在課件素材的選取上,也應(yīng)注意國(guó)內(nèi)外結(jié)合。比如,在講解啟發(fā)式搜索技術(shù)時(shí),國(guó)外課件(包括教材)常用的素材是八皇后、八數(shù)碼等問(wèn)題,其中八皇后問(wèn)題相對(duì)大多數(shù)同學(xué)來(lái)講比較陌生,而國(guó)內(nèi)的重排九宮(與八數(shù)碼問(wèn)題是一個(gè)問(wèn)題)、華容道等問(wèn)題對(duì)學(xué)生來(lái)講則更熟悉。用國(guó)內(nèi)的素材入門(mén)、用國(guó)外的素材拓寬視野,也是多媒體課件的中西合璧之道。

4中西合璧的文化熏陶

文化是生活在一定地域內(nèi)的人們的思想、信念及生活與行為方式的總稱。從人才培養(yǎng)的角度,我們一般將培養(yǎng)目標(biāo)分為知識(shí)、能力和素質(zhì)三個(gè)層面,文化屬素質(zhì)培養(yǎng)范疇。文化的熏陶和感染在育人中具有重要作用,這一點(diǎn)往往容易被工科專業(yè)課教師忽略。

從歷史文化的角度看,中西方文化從萌芽、發(fā)展到現(xiàn)在的格局,無(wú)疑是各具特色的。雙語(yǔ)教學(xué)提供了開(kāi)放的空間,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時(shí)廣泛吸納西方文化,但這也給中國(guó)傳統(tǒng)文化造成了一定的沖擊,如不注意調(diào)和,勢(shì)必造成文化失衡,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的世界觀、人生觀、價(jià)值觀都不利。尤其計(jì)算機(jī)類(lèi)課程中的技術(shù)內(nèi)容大部分誕生于西方,如果不在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行一種文化平衡,往往會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一種我不如人的自卑心理或崇洋心理。

中西方文化對(duì)人與自然的基本觀點(diǎn)是不同的。中國(guó)文化關(guān)注的對(duì)象是人,人與人的關(guān)系自先秦時(shí)期便成為中國(guó)文化的核心與基礎(chǔ)問(wèn)題。而西方文化較多關(guān)注的是自然,人與自然的關(guān)系是古希臘注重的中心問(wèn)題,由此衍生出理智和科技。中國(guó)的哲學(xué)是一種人生哲學(xué),在處理人與自然的關(guān)系上,中國(guó)文化講究天人合一、順天應(yīng)物、道法自然。把自然人格化,追求人與自然和諧發(fā)展。從古希臘泰勒斯的自然哲學(xué)開(kāi)始,探索自然奧秘,開(kāi)發(fā)和利用自然資源為人類(lèi)服務(wù)就成為了歐洲思想的主流。西方科學(xué)起源于對(duì)自然的探索和研究,很早就出現(xiàn)了畢達(dá)哥拉斯、阿基米得這樣名垂千古的科學(xué)家。在人與自然的關(guān)系上,西方文化認(rèn)為人與自然處于對(duì)立的斗爭(zhēng)狀態(tài)。西方人也講人與人之間的關(guān)系,但首先關(guān)注的不是倫理而是競(jìng)爭(zhēng),因而出現(xiàn)了“優(yōu)勝劣汰”的規(guī)律[3]。

在工科專業(yè)課堂上,涉及到文化要素的主要是兩方面內(nèi)容,一是與課程技術(shù)內(nèi)容有關(guān)的哲學(xué)觀點(diǎn),二是本學(xué)科發(fā)展歷程中的人物、事件和形成的學(xué)派等等。在教學(xué)過(guò)程中,教師要注意穿插上述內(nèi)容,對(duì)學(xué)生進(jìn)行文化熏陶,要注意中西合璧。比如,介紹人工智能發(fā)展過(guò)程中的重要人物時(shí),必然提及Turing、McCarthy、Minsky、Shannoon、Simon、Newell、Feigenbaum、Hopfield、Brooks等西方學(xué)者,但同樣也不能忽略國(guó)內(nèi)的吳文俊、王守覺(jué)、蔡文等學(xué)者,他們近年分別在機(jī)器定理證明、仿生模式識(shí)別、可拓學(xué)等領(lǐng)域取得了開(kāi)創(chuàng)性成果,而這些還沒(méi)有來(lái)得及寫(xiě)進(jìn)人工智能教科書(shū)。

5中西合璧的思維方式

對(duì)學(xué)生思維方式的培養(yǎng)也是教學(xué)任務(wù)之一。中西方文化的差異也將導(dǎo)致思維方式的不同。在技術(shù)思維方面,中國(guó)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)和整體,更具辯證性;而西方強(qiáng)調(diào)細(xì)節(jié)和局部,更注重邏輯性。西方人的思維方法更偏于二元對(duì)立,而中國(guó)文化環(huán)境則造就了中國(guó)人思維方式的連續(xù)統(tǒng)合特征[4]。外文教材的編寫(xiě)體例與中文教材有著明顯的不同,這就是中西方思維方式不同的原因。教師首先要注意到這種思維方式的差異,并在教學(xué)活動(dòng)中讓學(xué)生也逐步意識(shí)到這種差異,并進(jìn)一步接納和學(xué)會(huì)西方的思維方式,將中西方的思維方式融于一身。舉例來(lái)說(shuō),在講解邏輯推理技術(shù)時(shí),可以通過(guò)介紹邏輯學(xué)的三大起源(古希臘的形式邏輯、古印度的因明學(xué)、我國(guó)先秦時(shí)期的名辯學(xué))向?qū)W生呈現(xiàn)這種思維方式的差異,在講解演繹推理、模糊推理、云推理時(shí),也要注意體現(xiàn)中西方思維方式中各自的特長(zhǎng),以利于學(xué)生吸納。

6結(jié)語(yǔ)

自2005年開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)以來(lái),我們每年授課后都進(jìn)行一次教學(xué)效果的問(wèn)卷調(diào)查,“接受雙語(yǔ)教學(xué)”的學(xué)生比例從2005年的37%逐年上升到2009年的89%,說(shuō)明這套雙語(yǔ)教學(xué)模式已經(jīng)得到了絕大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)可。

中西合璧的雙語(yǔ)教學(xué)模式是我們?cè)谌斯ぶ悄芙虒W(xué)過(guò)程中探索出來(lái)的,但是也可以推廣到其他工科專業(yè)課中。雙語(yǔ)教學(xué)中各種要素的中西合璧不是簡(jiǎn)單相加,而是要結(jié)合專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行深度融合,這需要任課教師廣泛涉獵、精心加工、用心引導(dǎo)。雙語(yǔ)教學(xué)不能停留在語(yǔ)言形式和技術(shù)內(nèi)容層面上,還要上升到文化和思維層面。

注:本論文受到哈爾濱工程大學(xué)教學(xué)改革工程項(xiàng)目支持。

參考文獻(xiàn):

[1] 施錦芳. 高校雙語(yǔ)教學(xué)模式及方法的研究與實(shí)踐[J]. 沈陽(yáng)教育學(xué)院學(xué)報(bào),2010,12(2):33-35.

[2] 周荃,胡奕. 多媒體教學(xué):傳統(tǒng)教學(xué)手段的歷史性轉(zhuǎn)型[J]. 廣州市經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2006,8(2):69-71.

[3] 鄧紹建. 中西方文化差異研究[J]. 價(jià)值工程,2010(5):220-221.

[4] 馬麗,滕修攀. 中西方思維方式的文化差異研究:二元對(duì)立與連續(xù)統(tǒng)合的視角[J]. 社會(huì)心理科學(xué),2010,25(2):13-17.

Sino-west Style Bilingual Teaching Mode for Artificial Intelligence

LIU Hai-bo, SHEN Jing, ZHANG Guo-yin, LIU Jie

(College of Computer Science and Technology, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)

篇6

 

1　智能系·信科院

 

智能科技系是2002年9月初正式成立的，它完全根植于北人信息科學(xué)中心，末作增擴(kuò)。后者的簡(jiǎn)稱——“信息中心”——雖然易與“計(jì)算中心”或“情報(bào)資料中心”混淆，卻是上世紀(jì)八十年代中期北大一些有識(shí)之士倡議建立的第一個(gè)多學(xué)科交叉研究中心。它以數(shù)學(xué)系、無(wú)線電f電子學(xué))系和計(jì)算機(jī)系為主，聯(lián)合心理學(xué)、中文、遙感等共十個(gè)系所而組成，宗旨是開(kāi)展多學(xué)科交叉研究，充分發(fā)揮北大的綜合優(yōu)勢(shì)。即使放在二十余年后的今天來(lái)看，這樣的舉措也是頗有前瞻性和魄力的。在此基礎(chǔ)上，北大很快于1986年建立了第一個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。就是這樣人數(shù)不多的一個(gè)機(jī)構(gòu)，先后出過(guò)三名院士和一名北大常務(wù)副校長(zhǎng)。以指紋識(shí)別為代表的研究成果進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。

 

2003年9月10日，北京大學(xué)最大的學(xué)院——信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院——成立。它包括計(jì)算機(jī)、電子學(xué)、微電子學(xué)和智能科學(xué)四個(gè)系，有十二個(gè)(研究)所和中心，兩個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和若干部門(mén)實(shí)驗(yàn)室。系是教學(xué)單位，所和中心是研究實(shí)體。從此，智能科學(xué)系(暨信息中心、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室三位一體)翻開(kāi)了新的一頁(yè)。

 

2　專業(yè)增列·學(xué)會(huì)指導(dǎo)

 

成立智能科學(xué)系除了要順應(yīng)北大“系并院”的潮流，也是完善作為學(xué)?；窘ㄖ茊挝凰貍涞?。何新貴院士為系取了名稱，如今許多學(xué)校也大都采用這樣的稱謂。查紅彬教授擔(dān)任系主任，筆者是主管學(xué)科建設(shè)和教學(xué)的副主任，具體參與負(fù)責(zé)各項(xiàng)相關(guān)工作。創(chuàng)辦國(guó)內(nèi)第一個(gè)智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)也是我們這一班人繼承傳統(tǒng)的首要任務(wù)。事實(shí)上，早在一年多前，大家就進(jìn)行了醞釀，特別是中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)多次組織的相關(guān)研討，成為重要的準(zhǔn)備基礎(chǔ)。

 

北大是一級(jí)學(xué)科下自主增設(shè)、增列學(xué)科專業(yè)的學(xué)校。系領(lǐng)導(dǎo)上任伊始第一件事就是要在當(dāng)年申辦智能本科專業(yè)，而且志在必得。為此，我們?cè)谇捌谥贫嗽敿?xì)的步驟計(jì)劃，進(jìn)行了深入調(diào)研和各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。我們起草完成了所需的各項(xiàng)材料(人才需求論證、專業(yè)建設(shè)規(guī)劃和適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)計(jì)劃與課程設(shè)置方案、教師教輔隊(duì)伍和基本辦學(xué)條件說(shuō)明以及國(guó)內(nèi)外背景對(duì)比材料等)，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)涂序彥等學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了專家論證，協(xié)助完成了論證報(bào)告。這些工作就緒后，我們?cè)?003年10月下旬向?qū)W校主管副校長(zhǎng)、教務(wù)部負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)做了匯報(bào)說(shuō)明，并于10月30日正式提交申請(qǐng)材料。經(jīng)學(xué)校的學(xué)部討論通過(guò)，校教務(wù)部審核和校教學(xué)科研工作委員會(huì)論證(由于是國(guó)家公布專業(yè)目錄外者)，再經(jīng)校學(xué)術(shù)委員會(huì)審議，報(bào)校長(zhǎng)辦公會(huì)批準(zhǔn)，最后于12月15日前順利完成了全部程序，報(bào)教育部備案。2004年初，教育部正式批復(fù)并公布了北京大學(xué)“智能科學(xué)與技術(shù)”新的本科招生專業(yè)。這個(gè)專業(yè)名稱是查紅彬教授建議的，日后成為教育部批復(fù)新申辦學(xué)校的統(tǒng)一提法。

 

由于“智能科學(xué)與技術(shù)”未在國(guó)家公布的專業(yè)目錄中，因此是增列而非設(shè)置，北京大學(xué)將其置于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科之下。由于北大歷來(lái)嚴(yán)格控制招生規(guī)模，我們的30名招生計(jì)劃是由信息學(xué)院其他三個(gè)系從原有計(jì)劃分配名額中擠出來(lái)的。新專業(yè)的計(jì)劃發(fā)展規(guī)模最終為50名。

 

3　教學(xué)計(jì)劃·四校會(huì)議

 

智能科學(xué)系雖然成功地創(chuàng)建了國(guó)內(nèi)第一個(gè)“智能科學(xué)技術(shù)本科”專業(yè)，但也面臨著許多挑戰(zhàn)。首先是缺乏本科教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)。盡管信息中心前身具有北大最早的碩士點(diǎn)、博士點(diǎn)和博士后流動(dòng)站，研究生培養(yǎng)己歷十余年，但一直實(shí)施科研主導(dǎo)體制，未曾從事過(guò)本科教學(xué)。師資隊(duì)伍擴(kuò)充快，新進(jìn)年輕博士比例大，而真正有過(guò)本科教學(xué)經(jīng)歷者寥寥無(wú)幾。此外，信息學(xué)院成立后開(kāi)始調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，制定了一年級(jí)統(tǒng)一課程內(nèi)容，新生是按學(xué)院統(tǒng)一招進(jìn)來(lái)，第一年共同學(xué)習(xí)，后三年才分專業(yè)培養(yǎng)。我們雖然為申辦專業(yè)制定了一套課程計(jì)劃，但因不兼容學(xué)院的統(tǒng)一規(guī)劃而未能第一次通過(guò)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的審核。為此，我們組織學(xué)院經(jīng)驗(yàn)豐富的老教授，為本系青年教師進(jìn)行教學(xué)培訓(xùn)，聽(tīng)取學(xué)院主管負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)和幾位多年從事本科教學(xué)管理的老系主任對(duì)教學(xué)計(jì)劃的修訂意見(jiàn)。

 

通過(guò)幾個(gè)月的努力，我們完善了智能科學(xué)系的課程體系，并最終通過(guò)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的審核。這個(gè)教學(xué)計(jì)劃具有幾個(gè)特點(diǎn)：一個(gè)大基礎(chǔ)——以學(xué)院的數(shù)、理和信息類(lèi)為主，強(qiáng)調(diào)寬厚扎實(shí);三個(gè)核心課程群作為專業(yè)理論基礎(chǔ)，包括智能基礎(chǔ)課程群(智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論、人工智能、腦與認(rèn)知科學(xué)、信息論、信號(hào)與系統(tǒng))、機(jī)器感知課程群(生物信息處理、圖像處理、數(shù)字信號(hào)處理、模式識(shí)別)和計(jì)算智能與知識(shí)發(fā)現(xiàn)課程群(智能信息處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計(jì)算智能等)，以及兩門(mén)實(shí)驗(yàn)(機(jī)器感知和機(jī)器智能)和其他各種選修課。四年學(xué)分150分，其中必修88學(xué)分(包括全校公選26學(xué)分、大類(lèi)平臺(tái)20學(xué)分、學(xué)院要求的13學(xué)分、專業(yè)必修29學(xué)分)，專業(yè)選修56學(xué)分(含專業(yè)課44學(xué)分、通選課12學(xué)分)，畢業(yè)設(shè)計(jì)6學(xué)分。

 

為了更好地交流經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)大本專業(yè)的影響力，2005年5月，我們發(fā)起并與第二批獲準(zhǔn)的學(xué)校(南開(kāi)、北郵、西電)在北大召開(kāi)了四校研討會(huì)，圍繞各個(gè)學(xué)校在智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的建設(shè)、招生、教學(xué)計(jì)劃制定和未來(lái)發(fā)展設(shè)想等方面進(jìn)行交流研討，并建立了聯(lián)系機(jī)制和網(wǎng)站。全國(guó)一些兄弟院校也紛紛來(lái)北大了解情況，開(kāi)展座談，我們則盡可能貢獻(xiàn)自己的經(jīng)驗(yàn)，給予支持。

 

4　招生·分流

 

從2004年開(kāi)始，信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院按學(xué)院大類(lèi)招生，每年接收330～340名本科生，占全校的1/9左右。學(xué)生高考排名在全校屬中上，但成績(jī)分布差異較大。與學(xué)校的其他學(xué)院(多從一個(gè)系成長(zhǎng)為一個(gè)學(xué)院，如數(shù)、理、化、生等)相比，信息學(xué)院是由四個(gè)不同的系合并而來(lái)的，專業(yè)跨度大，因此采用一年分流的模式(上述學(xué)院為二年分流)，筆者被指定負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作。我們提出自愿為主、計(jì)劃為輔的方針，盡量滿足同學(xué)們的興趣志向。制定的分配計(jì)劃是：電子學(xué)系120人、計(jì)算機(jī)系110人、微電子系70人、智能科學(xué)系30人，允許有10%的調(diào)整。分流工作在大一下學(xué)期(每年4月份)進(jìn)行，包括全院動(dòng)員、四個(gè)系專題介紹宣傳、開(kāi)放日參觀咨詢等幾個(gè)步驟，可謂熱鬧非凡，同學(xué)們可以充分了解了四個(gè)系的專業(yè)特色。

 

為了克服盲目性引發(fā)的偏差，我們建立了一個(gè)網(wǎng)上分流系統(tǒng)，在正式填報(bào)專業(yè)前，增加了摸底預(yù)填報(bào)的環(huán)節(jié)，及時(shí)反饋群體意向的分布信息，指導(dǎo)學(xué)生們的選擇，也便于學(xué)院掌握動(dòng)向，調(diào)整措施。這種大類(lèi)招生、進(jìn)來(lái)一段時(shí)間后再分專業(yè)的舉措體現(xiàn)了北大的人文關(guān)懷。智能專業(yè)初辦，基礎(chǔ)條件差，缺乏畢業(yè)生記錄的宣傳說(shuō)明，與學(xué)院其他三個(gè)老牌系(電子學(xué)系50年歷史、計(jì)算機(jī)和微電子系30年歷史)相比較并無(wú)優(yōu)勢(shì)可言，但是我們通過(guò)扎扎實(shí)實(shí)的工作和細(xì)致有效的改進(jìn)，使這個(gè)新方向日益顯現(xiàn)出魅力。隨著智能專業(yè)的成熟，特別是有了第一屆畢業(yè)生后，就愈加受到更多學(xué)生的喜愛(ài)。

 

選擇智能專業(yè)的人數(shù)逐年上升，2004級(jí)34人、2005級(jí)36人、2006級(jí)39人、2007級(jí)43人，目前正在進(jìn)行的2008級(jí)分流達(dá)到45人。除了在信息學(xué)院內(nèi)部的影響力不斷擴(kuò)大，北京大學(xué)其他學(xué)院的轉(zhuǎn)系情況也開(kāi)始有了可喜的變化。北大最好的元培計(jì)劃實(shí)驗(yàn)班今年第一次有4名學(xué)生選擇智能專業(yè)，醫(yī)學(xué)部和光華管理學(xué)院也有申請(qǐng)者(本文成稿時(shí)這項(xiàng)工作還在進(jìn)行)，2008級(jí)學(xué)生肯定突破50名，我們?cè)诘谖迥昃瓦_(dá)到了創(chuàng)辦智能科學(xué)專業(yè)的規(guī)劃目標(biāo)。

 

5　首屆生·班主任

 

在新辦專業(yè)中，有一項(xiàng)由教授擔(dān)任智能本科專業(yè)班主任的舉措。這是利用教授的學(xué)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心來(lái)更好地管理呵護(hù)自己的學(xué)生，避免了年輕教師因職稱晉升等壓力可能出現(xiàn)的疏漏。這一做法取得明顯效果，不僅受到同學(xué)們的普遍歡迎，信息學(xué)院也開(kāi)始考慮推行。筆者擔(dān)任了智能專業(yè)的第一任班主任。首屆學(xué)生(2004級(jí))有34名，他們進(jìn)入北大后毅然選擇全新的智能專業(yè)是很有勇氣的，全班有11名來(lái)自北京的學(xué)生，5名女同學(xué)，這個(gè)比例迥異于整個(gè)信息學(xué)院的總體分布。

 

該班學(xué)生的年齡恰與我自己的孩子相同，我天然地熟悉他們的一般特點(diǎn)，也理解家長(zhǎng)們的想法。北大信息學(xué)院的淘汰率平均是7%，每年都有20多人退學(xué)。這班學(xué)生在大一時(shí)的成績(jī)并不占優(yōu)，其中有幾人處在邊緣位置，因此，我立下的最低目標(biāo)就是確保所有同學(xué)不掉隊(duì)。我首先通過(guò)全班民主選舉任命了一個(gè)5人組成的班委會(huì)，這個(gè)5人機(jī)構(gòu)在隨后的幾年中發(fā)揮了重要作用：其次走訪宿舍，了解每個(gè)人的情況，為了消除代溝，我努力融入同學(xué)當(dāng)中，學(xué)習(xí)熟悉他們的語(yǔ)境和思維想法。我同多數(shù)同學(xué)家長(zhǎng)有過(guò)接觸，從中更深入地掌握學(xué)生的性格特點(diǎn)，也包括尋求家長(zhǎng)的必要配合。我與所有同學(xué)做過(guò)不止一次的個(gè)人交談，經(jīng)常是在晚間，很多時(shí)候是他們主動(dòng)找我，談?dòng)龅降母鞣N困惑、自己的想法、志向等，我利用這些機(jī)會(huì)及時(shí)解決了具體問(wèn)題。在學(xué)習(xí)上，我組織全班同學(xué)開(kāi)展互幫互學(xué)，尤其對(duì)幾門(mén)有難度的專業(yè)課程進(jìn)行“聯(lián)合攻關(guān)”。全班的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”課程成績(jī)甚至超過(guò)了計(jì)算機(jī)系。

 

幾年來(lái)，全班團(tuán)結(jié)互助，像一個(gè)大家庭，班委會(huì)也一再連任，得到全體擁護(hù)。到畢業(yè)時(shí)全部合格，實(shí)現(xiàn)了我的愿望。不僅如此，全班的學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)趯W(xué)校的綜合評(píng)估中優(yōu)良率達(dá)93‰畢業(yè)設(shè)計(jì)都在良以上，有14人獲優(yōu)秀，更有三名同學(xué)的畢業(yè)論文被評(píng)為學(xué)院“十佳”論文。學(xué)院的第一、三名也都出自我班。34名同學(xué)中有22名繼續(xù)保送本校讀研(其中20人仍在本系)，4名同學(xué)去了大的國(guó)企和知名外企工作，8名同學(xué)出國(guó)深造，在歐、美一些名校攻讀博士，其中有一名學(xué)生同時(shí)拿到了包括哈佛、MIT、CMU、UCLA在內(nèi)的著名大學(xué)的全額獎(jiǎng)學(xué)金(最后選擇MIT)。第一屆智能專業(yè)學(xué)生的良好成績(jī)極大鼓舞了我們，增強(qiáng)了我們辦智能專業(yè)的信心，也為以后的幾屆同學(xué)做出榜樣。

 

幾年班主任的經(jīng)歷讓我深深地體會(huì)到，進(jìn)入二十一世紀(jì)的大學(xué)，教書(shū)、育人同等重要。要適應(yīng)新時(shí)代年輕人的特點(diǎn)，保持我們民族的優(yōu)良傳統(tǒng)，把人格培養(yǎng)放在首位。能夠進(jìn)入北大的學(xué)生都是各地的尖子，當(dāng)他們聚集在這所著名學(xué)府時(shí)，首先要調(diào)整原來(lái)俯視周?chē)牧?xí)慣，學(xué)會(huì)平視甚至仰視其他同學(xué)，平和自己的心態(tài)，開(kāi)闊胸懷，樹(shù)立人生抱負(fù)和刻苦努力的決心，這樣才能正確對(duì)待困難和挫折，才有所作為。班主任的工作往往細(xì)致入微，其實(shí)是把70%的精力用到30%的人上面。一些學(xué)生掉隊(duì)是否可以避免，關(guān)鍵看班主任的工作是否到位。

 

6　培養(yǎng)體系·本研貫通

 

北大是(文)理科性質(zhì)的學(xué)校，“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)也是按理學(xué)設(shè)置，盡管它更強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉。從智能科學(xué)的內(nèi)涵來(lái)看，我們?cè)O(shè)立的培養(yǎng)方向更多地是繼承自身傳統(tǒng)和學(xué)校的綜合優(yōu)勢(shì)，突出“以人為本”的腦認(rèn)知和與心理生理結(jié)合，開(kāi)展機(jī)器感知(視、聽(tīng)、觸)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信息，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)知識(shí)的機(jī)器智能兩個(gè)方面的研究。同時(shí)，我們配合學(xué)院的教學(xué)指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)置課程計(jì)劃，除了全校的公共必修課程(外語(yǔ)、政治和體育)，還有學(xué)院的公共平臺(tái)課。第一年主要是夯實(shí)數(shù)學(xué)、物理和信息類(lèi)的基礎(chǔ)，后三年的專業(yè)課程安排是以必修的專業(yè)基礎(chǔ)和機(jī)器感知與機(jī)器智能兩個(gè)方向的專業(yè)核心課程為架構(gòu)。為了強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手能力，還重點(diǎn)建設(shè)了兩門(mén)實(shí)驗(yàn)課程。此外，還利用學(xué)校的各種本科科研基金項(xiàng)目(包括大學(xué)生創(chuàng)新基金、著政基金、泰兆基金、校長(zhǎng)基金)和各個(gè)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的項(xiàng)目來(lái)吸引學(xué)生，培養(yǎng)他們思考問(wèn)題的能力，提高他們的研究興趣，為日后進(jìn)一步深造打基礎(chǔ)。由于絕大多數(shù)學(xué)生都將讀研，這樣的安排無(wú)疑起到了積極作用，并成為撰寫(xiě)畢業(yè)論文的基礎(chǔ)。我們還打通了本科高年級(jí)與研究生一年級(jí)的課程，利用各種機(jī)會(huì)舉辦研究講座，如龍星計(jì)劃、專題報(bào)告、國(guó)際人工智能遠(yuǎn)程教學(xué)等活動(dòng)，開(kāi)闊學(xué)生的視野，引導(dǎo)研究方向，調(diào)動(dòng)學(xué)生的潛質(zhì)。從專業(yè)特點(diǎn)來(lái)看，我們的智能學(xué)科更偏向于“軟”的一側(cè)，因此也充分利用信息學(xué)院，特別是計(jì)算機(jī)系的各類(lèi)教學(xué)資源來(lái)幫助扶持新辦專業(yè)的成長(zhǎng)。

 

我們?cè)械牟┦?、碩士點(diǎn)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和信號(hào)與信息處理兩個(gè)方向，為了讓我們的培養(yǎng)體系更加系統(tǒng)，我們進(jìn)行了兩年的精心準(zhǔn)備。2007年底，我們正式向北大研究生院申請(qǐng)?jiān)隽小爸悄芸茖W(xué)與技術(shù)”碩士和博士點(diǎn)。經(jīng)過(guò)必要的論證，最終獲得批準(zhǔn)，及時(shí)銜接第一屆本科畢業(yè)生升研。至此，本、碩、博一以貫通，作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)下的二級(jí)學(xué)科，一個(gè)完整的智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)體系建立起來(lái)，從培養(yǎng)體制上保證了新興智能專業(yè)的順利發(fā)展。

 

7　特色專業(yè)·教學(xué)團(tuán)隊(duì)

 

五年來(lái)，北京大學(xué)智能科學(xué)技術(shù)本科專業(yè)從醞釀到創(chuàng)辦，可謂初見(jiàn)成效，走過(guò)了頗具挑戰(zhàn)的歷程。除了確定具有特色的培養(yǎng)目標(biāo)和方向外，還需要扎扎實(shí)實(shí)落實(shí)每一個(gè)環(huán)節(jié)，并在實(shí)踐中檢驗(yàn)。本科教學(xué)迥異于研究生培養(yǎng)，它的計(jì)劃性、按部就班執(zhí)行的嚴(yán)格性以及每堂課程的內(nèi)容安排和效果評(píng)估必須一絲不茍。

 

信息學(xué)院秉承了北大的優(yōu)良傳統(tǒng)，對(duì)這個(gè)新辦的專業(yè)給予了巨大支持和關(guān)懷，使我們能迅速成長(zhǎng)起來(lái)。我們從一開(kāi)始就有一套嚴(yán)格的課程設(shè)置審核程序、教案檢查制度和新教師上崗準(zhǔn)入的試講考核手續(xù)。學(xué)院有一支由經(jīng)驗(yàn)豐富的退休教師組成的督導(dǎo)組，隨堂聽(tīng)課評(píng)估每一位教師的講課內(nèi)容、方式和教學(xué)效果，及時(shí)糾正問(wèn)題。作業(yè)批改和試卷出題也都有嚴(yán)格規(guī)定。在課程體系的建設(shè)方面，信息學(xué)院打通了一年級(jí)的公共部分，深化和夯實(shí)了數(shù)理基礎(chǔ)。

 

在專業(yè)課程上，智能科學(xué)系提煉了三個(gè)課程群，并組織教師進(jìn)行重點(diǎn)建設(shè)。此外還加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和獨(dú)立思考解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

 

除了在專業(yè)上實(shí)施分流培養(yǎng)外，我們還針對(duì)北大學(xué)生的特點(diǎn)，在基礎(chǔ)課采用實(shí)驗(yàn)班的A、B分級(jí)組合方式，滿足不同專業(yè)對(duì)各自基礎(chǔ)培養(yǎng)的要求。在專業(yè)課程群中，也允許不同興趣的組合選擇，充分發(fā)揮和提升學(xué)生的能力。為了更好地關(guān)懷學(xué)生順利成長(zhǎng)，我們除規(guī)定教授擔(dān)任班主任外，還設(shè)立了本科生學(xué)術(shù)導(dǎo)師制，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的各種指導(dǎo)。智能科學(xué)系也注重師資隊(duì)伍建設(shè)，引進(jìn)了一大批(半數(shù)以上)優(yōu)秀的年輕教師，其中信息學(xué)院中從國(guó)外回來(lái)的教師比例是最高的，為這一新興學(xué)科注入了最具活力和新思想的力量。在招聘教師時(shí)，教學(xué)需求和能力成為評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。

 

2007年，我們接受了教育部的學(xué)科評(píng)估，新辦專業(yè)得到好評(píng)。學(xué)校開(kāi)始關(guān)注我們的進(jìn)步，在隨后的一年中，我們一再?gòu)膶W(xué)校的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，陸續(xù)獲得了國(guó)家一類(lèi)特色專業(yè)、北京市一類(lèi)特色專業(yè)和北京市優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)等稱號(hào)，2008年又獲得國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)稱號(hào)。我們的培養(yǎng)體系和人工智能雙語(yǔ)教學(xué)也分獲北京大學(xué)的教學(xué)一、二等獎(jiǎng)。

 

8　結(jié)語(yǔ)·致謝

 

盡管北大年輕的“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)建設(shè)初見(jiàn)成效，但征程是漫長(zhǎng)的，我們還會(huì)面臨更多的挑戰(zhàn)和問(wèn)題。然而，智能科學(xué)這個(gè)本科專業(yè)方向是很有希望的，它不僅吸引了大學(xué)的新生，也在高考人群中產(chǎn)生著愈加重要的影響，它的健康發(fā)展需要大家共同的努力和精心培植。每所大學(xué)都有不同的特點(diǎn)，我們應(yīng)該從學(xué)校、師資、方向、生源以及學(xué)科培養(yǎng)性質(zhì)和目標(biāo)等條件出發(fā)來(lái)建設(shè)新興專業(yè)。以上是筆者對(duì)北京大學(xué)第一個(gè)“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)創(chuàng)建歷程的回顧，希望與同行共享。

 

在專業(yè)建設(shè)過(guò)程中，許多人給予了熱情幫助和支持。這里要特別感謝北大信息學(xué)院陳徐宗教授，感謝中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)涂序彥和王萬(wàn)森教授。

 

最后引龔定庵一句名言：“但開(kāi)風(fēng)氣不為師”。

 

9　總結(jié)與展望

 

本文介紹了廈門(mén)大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系在學(xué)科發(fā)展、科學(xué)研究和人才培養(yǎng)方面的基本建設(shè)情況。我們希望這些初步的工作總結(jié)能對(duì)目前正積極籌辦本專業(yè)的兄弟院校起到一定的借鑒作用。

 

“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)在我國(guó)的發(fā)展尚屬初級(jí)階段。盡管近幾年得到了國(guó)內(nèi)部分高校的重視，但其發(fā)展并不是很快，且進(jìn)一步發(fā)展也存在一些障礙。比如，從專業(yè)配置來(lái)看，目前智能科學(xué)與技術(shù)并非一級(jí)學(xué)科，多數(shù)學(xué)校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)博士培養(yǎng)都是依附于其他相關(guān)專業(yè)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這并不利于整個(gè)學(xué)科的發(fā)展。希望通過(guò)各相關(guān)高校的廣泛交流和積極配合，“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展能更上一層樓。

篇7

烏當(dāng)區(qū)下壩中學(xué)座落在烏當(dāng)區(qū)東北角的下壩鄉(xiāng)下壩街上，學(xué)校占地面積6705 m2?，F(xiàn)有在校生379名，教職工49名，專任教師43人，工勤人員3人，教輔人員3人。學(xué)校現(xiàn)有教學(xué)樓一棟，學(xué)生宿舍樓和綜合樓各一幢。理化生教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器按國(guó)家一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)配備，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備值達(dá)到22.3萬(wàn)元。配有物理實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生物實(shí)驗(yàn)室各1間；物理儀器保管室各一間、化學(xué)儀器保管室、生物儀器保管室各1間。所有的實(shí)驗(yàn)室通水通電，并按照要求建立臺(tái)帳管理，實(shí)驗(yàn)儀器入柜。圖書(shū)室和閱覽室各1間，生均圖書(shū)52冊(cè)，電腦87臺(tái)，全部能上網(wǎng)。

二、學(xué)校開(kāi)展科普活動(dòng)遇到的困難

（一）教育評(píng)估體系對(duì)青少年科技創(chuàng)新教育評(píng)估的缺失

目前，農(nóng)村中小學(xué)科技教育教師承擔(dān)科技活動(dòng)輔導(dǎo)任務(wù)未能被列入本人工作量，屬“額外工作”；科技輔導(dǎo)教師在工作中取得的成績(jī)和榮譽(yù)在晉級(jí)和評(píng)選先進(jìn)時(shí)得不到教育行政部門(mén)的承認(rèn)；其次，科技輔導(dǎo)教師在撰寫(xiě)科技活動(dòng)學(xué)術(shù)論文，即使是參加全國(guó)或省級(jí)論文評(píng)審獲獎(jiǎng)，其論文在評(píng)定職稱時(shí)，也得不到主管部門(mén)的承認(rèn)等。上述問(wèn)題的存在，難以調(diào)動(dòng)科技輔導(dǎo)教師（特別是年輕教師）的工作積極性。

（二）農(nóng)村中小學(xué)開(kāi)展青少年科技教育工作經(jīng)費(fèi)不充分的矛盾，制約了科技創(chuàng)新活動(dòng)的開(kāi)展

多年來(lái)，學(xué)校的經(jīng)費(fèi)上只能維持正常的辦公運(yùn)轉(zhuǎn)。搞科技創(chuàng)新的實(shí)踐活動(dòng)需要購(gòu)買(mǎi)儀器、材料，培訓(xùn)教師等，每一項(xiàng)都需要一筆不菲的支出。這對(duì)于本來(lái)經(jīng)費(fèi)就捉襟見(jiàn)肘的農(nóng)村學(xué)校來(lái)說(shuō)是不堪重負(fù)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，科技活動(dòng)的開(kāi)展也只能停留在“紙上談兵”的層次，想在科技競(jìng)賽的活動(dòng)獲得科技創(chuàng)新大獎(jiǎng)也只能是“望洋興嘆”了。

（三）農(nóng)村教師的知識(shí)老化和自身動(dòng)手能力不強(qiáng)

由于教師教學(xué)工作任務(wù)重、信息閉塞等多方面的原因，許多教師基本上無(wú)法了解學(xué)科發(fā)展的前沿信息，不能掌握必要的組織開(kāi)展活動(dòng)的理論和方法，科技輔導(dǎo)教師知識(shí)老化，學(xué)科單一的弱點(diǎn)，缺少綜合駕馭各門(mén)學(xué)科知識(shí)的能力，迫切需要充實(shí)和更新。

三、我校近幾年開(kāi)展科普活動(dòng)的探索

（一）領(lǐng)導(dǎo)高度重視，構(gòu)筑青少年科技教育保障體系

學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)要切實(shí)轉(zhuǎn)變觀念，像開(kāi)展新課程改革和藝術(shù)教育一樣重視青少年科技教育活動(dòng)，在人力、財(cái)力上給予全力支持。為使科技教育活動(dòng)落到實(shí)處，學(xué)校成立以校長(zhǎng)為組長(zhǎng)，科技輔導(dǎo)教師為成員的科技活動(dòng)領(lǐng)導(dǎo)小組，形成一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)總體抓、教導(dǎo)處具體抓、各科學(xué)任課老師重點(diǎn)抓的科技活動(dòng)組織網(wǎng)絡(luò)。學(xué)校還應(yīng)該廣泛宣傳，使全體教師達(dá)成共識(shí)，形成全校師生共同參與科技活動(dòng)的良好氛圍。

（二）加大宣傳力度，創(chuàng)設(shè)科普文化氛圍

學(xué)校充分利用廣播、墻報(bào)、黑板報(bào)等形式進(jìn)行科普宣傳，讓學(xué)生感受科技的重要性，營(yíng)造學(xué)科學(xué)、愛(ài)科學(xué)、講科學(xué)、用科學(xué)的濃厚氛圍，推動(dòng)學(xué)習(xí)型學(xué)校建設(shè)，促進(jìn)全體學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的提高，很受學(xué)生歡迎。為了讓學(xué)生自始至終都帶著一種高漲的，激動(dòng)的情緒參加科普活動(dòng)，在活動(dòng)中感到自己的智慧和力量，體驗(yàn)到創(chuàng)造的歡樂(lè)，我們以專業(yè)為主線，挖掘各種蘊(yùn)涵于專業(yè)教學(xué)、生活習(xí)慣養(yǎng)成教育中的宣傳陣地，耳濡目染地滲透科普教育，使得科普教育看得見(jiàn)，摸得著，不僅具有雕塑的代表性而且更有實(shí)踐功能。

（三）以少年宮建設(shè)為載體，推動(dòng)學(xué)校科普活動(dòng)健康有秩地發(fā)展

我校少年宮于籌建于2014年，共投入20萬(wàn)元，裝備了可供培訓(xùn)和訓(xùn)練、活動(dòng)功能室十幾間。如何將我校科普活動(dòng)的有秩開(kāi)展與少年宮的資源相整會(huì)，從而解決科普活動(dòng)所臨的師資、課時(shí)和經(jīng)費(fèi)缺乏的困難？學(xué)校從以下幾個(gè)方面，將兩項(xiàng)活動(dòng)的資源進(jìn)行整合，確?？破栈顒?dòng)在學(xué)校有秩的開(kāi)展：

1.適當(dāng)調(diào)整課程設(shè)置。

學(xué)校根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)，每學(xué)期定期將七、八年級(jí)某個(gè)下午三節(jié)課程全部調(diào)整為：體育、美術(shù)、綜合實(shí)踐課程，此下午三節(jié)課都統(tǒng)稱為活動(dòng)興趣課。學(xué)生根據(jù)自己個(gè)人的興趣愛(ài)好選擇參加不同的興趣小組。經(jīng)過(guò)近兩年的探索，現(xiàn)我校興趣小組共分為：舞蹈、合唱、美術(shù)、聲樂(lè)、民族特長(zhǎng)、信息技術(shù)、人工智能、科技、武術(shù)、籃球、國(guó)學(xué)、蘆笙、嗩吶。

其中，信息技術(shù)主要依據(jù)學(xué)校的電腦室，由信息技術(shù)教師負(fù)責(zé)開(kāi)展，課程內(nèi)容為電腦的一些常用軟件的使用和后期電腦組裝的實(shí)踐；人工智能的教學(xué)內(nèi)容為簡(jiǎn)單機(jī)器人的設(shè)計(jì)和實(shí)踐，教師主要是聘請(qǐng)貴州師范大學(xué)人工智能社團(tuán)的在校大學(xué)生擔(dān)任；科技興趣小組的教學(xué)內(nèi)容為學(xué)校義務(wù)教育階段各學(xué)科知識(shí)的外延，輔導(dǎo)老師為學(xué)校老師或貴州師范學(xué)院相關(guān)社團(tuán)的在校學(xué)生擔(dān)任。我校擔(dān)任興趣小組的輔導(dǎo)教師，其三節(jié)課時(shí)量計(jì)為教師的工作量，解決了科普活動(dòng)輔導(dǎo)教師工作量的問(wèn)題。

2.聘請(qǐng)貴州師范學(xué)院的社團(tuán)擔(dān)任我校興趣小組的指導(dǎo)教師。

由于我校是一所農(nóng)村寄宿制學(xué)校，師資力量不足和師資結(jié)構(gòu)不配套等方面的影響，擔(dān)任科普方面輔導(dǎo)的教師比較少，為解決此師資力量不足的問(wèn)題，依靠貴州師范學(xué)院落戶烏當(dāng)區(qū)這一特殊優(yōu)勢(shì)，學(xué)樣主動(dòng)和師范學(xué)院團(tuán)支部聯(lián)系，聘請(qǐng)師范學(xué)院相關(guān)社團(tuán)的在校生介入我校擔(dān)任興趣小組的輔導(dǎo)員。不僅解決了科普興趣小組缺乏師資的困難，同時(shí)師范學(xué)生自己帶來(lái)的相關(guān)教學(xué)硬件設(shè)備解決了我校無(wú)力購(gòu)買(mǎi)硬件的困難。

3.將少年宮的活動(dòng)經(jīng)費(fèi)用于科普活動(dòng)的開(kāi)展。

少年宮每年有一定的活動(dòng)經(jīng)費(fèi)，而聘請(qǐng)貴州師范學(xué)院社團(tuán)學(xué)生所需相關(guān)的經(jīng)費(fèi)學(xué)校又無(wú)力承擔(dān)，如何解決此問(wèn)題？將科普活動(dòng)的開(kāi)展納入少年宮活動(dòng)建設(shè)體系，彌補(bǔ)了科普活動(dòng)開(kāi)展經(jīng)費(fèi)不足的問(wèn)題。

4.科普活動(dòng)開(kāi)展的延續(xù)性

篇8

【關(guān)鍵詞】專家系統(tǒng)；專家系統(tǒng)外殼；認(rèn)知教學(xué)；InterModeller

【中圖分類(lèi)號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【論文編號(hào)】1009―8097 (2008) 08―0018―04

2003年教育部頒布的高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中把《人工智能初步》作為其中的選修模塊，此模塊主要包括了三部分內(nèi)容：“知識(shí)及其表示”，“推理與專家系統(tǒng)”，“人工智能語(yǔ)言與問(wèn)題求解”。考慮到高中生的認(rèn)知風(fēng)格認(rèn)知水平，課標(biāo)在“推理與專家系統(tǒng)”內(nèi)容的教學(xué)要求是：學(xué)會(huì)使用一個(gè)簡(jiǎn)易的專家系統(tǒng)外殼并能用它開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的專家系統(tǒng)。

一 專家系統(tǒng)及其外殼

專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，模擬人類(lèi)專家推理的過(guò)程來(lái)處理現(xiàn)實(shí)世界中需要專家做出解釋的復(fù)雜問(wèn)題。它一般由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、工作內(nèi)存、解釋器和人-機(jī)界面組成（如圖1所示）。其中知識(shí)庫(kù)包括規(guī)則庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)。規(guī)則庫(kù)一般是以產(chǎn)生式表示的集合，里面存有大量的“ifthen”語(yǔ)句，這是專家系統(tǒng)的核心之一；數(shù)據(jù)庫(kù)則是存放輸入的事實(shí)、各種中間結(jié)果和最后結(jié)果的工作區(qū)，可以理解為陳述性知識(shí)。推理機(jī)是“控制協(xié)調(diào)規(guī)則庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行”的程序，其任務(wù)是模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過(guò)程，控制并執(zhí)行對(duì)問(wèn)題的求解。它所包含的推理方式和控制策略實(shí)質(zhì)上是屬于產(chǎn)生式系統(tǒng)。[1] br>

圖1 專家系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)外殼是一類(lèi)用于建造專家系統(tǒng)的特殊軟件。通常是由一些已經(jīng)成熟的專家系統(tǒng)抽去具體知識(shí)演化而來(lái)。和具體的專家系統(tǒng)相比，它保留了原系統(tǒng)的基本功能、骨架（知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)結(jié)構(gòu)）、外殼，把領(lǐng)域?qū)Ｓ玫慕缑娓某闪送ㄓ媒缑妗Ｕn標(biāo)正是基于專家系統(tǒng)外殼操作簡(jiǎn)單、功能完善、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，提出了符合高中學(xué)生認(rèn)知的教學(xué)目標(biāo)，即要求學(xué)生利用專家系統(tǒng)外殼，通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)專家系統(tǒng)。

二 專家系統(tǒng)教學(xué)的認(rèn)知教學(xué)理論基礎(chǔ)

認(rèn)知心理學(xué)關(guān)于人類(lèi)認(rèn)知過(guò)程尤其是高級(jí)思維過(guò)程的研究，為專家系統(tǒng)研究者編制體現(xiàn)人類(lèi)思維的計(jì)算機(jī)程序提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)，專家系統(tǒng)的研究在某種程度上又促進(jìn)了認(rèn)知心理學(xué)的研究。鑒于專家系統(tǒng)與認(rèn)知心理學(xué)之間的關(guān)系以及認(rèn)知心理學(xué)在當(dāng)前教學(xué)中的作用，認(rèn)知教學(xué)理論理所當(dāng)然地成為專家系統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ)。[2]

認(rèn)知教學(xué)理論指導(dǎo)下的教學(xué)過(guò)程主要包括：首先，教師通過(guò)一系列關(guān)于某種概念、定理、觀念、定律等的描述，讓學(xué)生知道“這是什么”；然后，通過(guò)一系列程序性知識(shí)的介紹，讓學(xué)生懂得“是怎樣的”即明確它的特點(diǎn)和特性；接著，教師再通過(guò)一系列啟發(fā)性的介紹讓學(xué)生知道這種概念、定理、觀念、定律等是如何產(chǎn)生的，在何時(shí)、何地能夠使用，并且讓學(xué)生能夠準(zhǔn)確地在一些復(fù)雜的環(huán)境中對(duì)它們加以運(yùn)用，使學(xué)生在大腦里對(duì)這些新輸入的知識(shí)加以重新建構(gòu)，從而培養(yǎng)起學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力和很強(qiáng)的認(rèn)知能力。

結(jié)合“專家系統(tǒng)”內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)認(rèn)知教學(xué)理論中的知識(shí)（尤其是程序性知識(shí)）表征與習(xí)得、專家與新手的比較（認(rèn)知學(xué)徒教學(xué)法）、問(wèn)題解決與問(wèn)題解決教學(xué)法等可以在專家系統(tǒng)教學(xué)中發(fā)揮重要的作用。

1 知識(shí)的表征與習(xí)得

根據(jù)知識(shí)的狀態(tài)和表征方式，認(rèn)知心理學(xué)將知識(shí)分為兩類(lèi)：陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)。陳述性知識(shí)說(shuō)明事物、情況是怎樣的，是對(duì)事實(shí)、定義、規(guī)則、原理等的描述；程序性知識(shí)則是關(guān)于怎樣完成某項(xiàng)活動(dòng)的知識(shí)。推理、決策或者解決問(wèn)題等活動(dòng)都是典型的程序性知識(shí)。一般認(rèn)為陳述性知識(shí)采用以語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)地表征，而程序性知識(shí)的表征形式為產(chǎn)生式系統(tǒng)，通常以“ifthen”形式表示條件這－關(guān)系，即先確認(rèn)當(dāng)前的情境和條件，然后產(chǎn)生相應(yīng)的行動(dòng)。所謂“產(chǎn)生式”，就是這樣一些“前提－結(jié)論”的結(jié)合規(guī)則。它表明了所要進(jìn)行的活動(dòng)以及做出這種活動(dòng)的條件，眾多的產(chǎn)生式聯(lián)系在一起，就構(gòu)成了復(fù)雜的產(chǎn)生式系統(tǒng)。

高中《人工智能初步》課程的專家系統(tǒng)知識(shí)教學(xué)正是遵循了這一理論，教師首先是要求學(xué)生選擇建立一個(gè)專家系統(tǒng)的主題內(nèi)容，比如動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)、疾病診斷專家系統(tǒng)等等。在選定主題后，學(xué)生的首要任務(wù)則是把收集來(lái)的各種知識(shí)表征為層級(jí)的命題網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的陳述性知識(shí)，便于理解與記憶。然后，按照一定的邏輯將陳述性知識(shí)轉(zhuǎn)化為基于產(chǎn)生式的程序性知識(shí)，便于推理與編程。

實(shí)際上一個(gè)完整專家系統(tǒng)包含的知識(shí)庫(kù)是很復(fù)雜的，包含了多條產(chǎn)生式。推理機(jī)所能推理的知識(shí)層級(jí)也不僅僅如圖示的三層，而是可以推理到許多層。但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生選擇那些貼進(jìn)學(xué)生生活、易于理解的陳述性知識(shí)作為專家系統(tǒng)的內(nèi)容，要始終把知識(shí)控制在學(xué)生的認(rèn)知范圍之內(nèi)。設(shè)計(jì)的產(chǎn)生式系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)不應(yīng)過(guò)于復(fù)雜，條目數(shù)應(yīng)合理，在教學(xué)過(guò)程中可以先從一兩條產(chǎn)生式開(kāi)始，逐步遞加，最終形成一個(gè)較完整的專家系統(tǒng)。

2 認(rèn)知學(xué)徒教學(xué)法

高中階段的專家系統(tǒng)學(xué)習(xí)主要是利用簡(jiǎn)易的專家系統(tǒng)外殼開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的專家系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。學(xué)習(xí)者根據(jù)自身需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)來(lái)開(kāi)發(fā)不同的專家系統(tǒng)。學(xué)生利用專家系統(tǒng)外殼工具，通過(guò)了解由某一領(lǐng)域?qū)＜医?gòu)的專家系統(tǒng)，并在教師的指導(dǎo)下親手開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的專家系統(tǒng)，來(lái)體驗(yàn)專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，加深學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在這一學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生和專家系統(tǒng)構(gòu)成了一種專家與新手的關(guān)系，剛開(kāi)始學(xué)專家系統(tǒng)的學(xué)生（相對(duì)新手）、課程教師（相對(duì)于學(xué)生為專家）以及專家建構(gòu)的專家系統(tǒng)（相對(duì)于教師為專家），如圖2所示。學(xué)生開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)的過(guò)程也即相對(duì)的新手向相對(duì)的專家轉(zhuǎn)化過(guò)程中，對(duì)陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)的依賴程度有顯著的變化，不斷的將內(nèi)容的陳述性表征轉(zhuǎn)變?yōu)轶w現(xiàn)產(chǎn)生式規(guī)則的程序性知識(shí)。

圖2 專家系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中各角色之間的關(guān)系

基于“專家－新手”研究提出的“認(rèn)知學(xué)徒教學(xué)法”可以在此提供很好的教學(xué)思路。它是一種通過(guò)允許學(xué)生獲取、開(kāi)發(fā)和利用真實(shí)領(lǐng)域中的活動(dòng)工具支持學(xué)生在某一領(lǐng)域中學(xué)習(xí)的方法，這種方法在人工智能中通常稱為“基于解釋的學(xué)習(xí)”（explanation-based learning）?！皩W(xué)徒制”概念強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)活動(dòng)在學(xué)習(xí)中的重要性,并突出學(xué)習(xí)內(nèi)在固有的依存于背景的、情境的和文化適應(yīng)的本質(zhì)。利用這一教學(xué)方法，可以使學(xué)生依據(jù)表面特征，以零散的、孤立的儲(chǔ)存知識(shí)的方式向?qū)＜以谌蝿?wù)情景和問(wèn)題解決時(shí)使用“組塊”的方式轉(zhuǎn)變。

3 問(wèn)題解決教學(xué)法

美國(guó)加州大學(xué)心理系主任梅耶教授提出的關(guān)于解決問(wèn)題教學(xué)的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：第一，當(dāng)你選擇好要求學(xué)生解決的問(wèn)題后，就要把解決這個(gè)問(wèn)題所涉及的內(nèi)容表征和計(jì)劃步驟分割為學(xué)生可以接受的較小的操作單元，教會(huì)他們?nèi)娴亟邮苄畔?，并?duì)信息進(jìn)行編碼；第二，解決問(wèn)題時(shí)要集中注意于過(guò)程，而不是結(jié)果，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生找出自己解決問(wèn)題的過(guò)程與充滿解決問(wèn)題過(guò)程間的差距，分析矛盾之所在及產(chǎn)生矛盾沖突的原因；第三，針對(duì)特定問(wèn)題，教給學(xué)生特定的問(wèn)題解決的技巧，具體問(wèn)題具體分析。在專家系統(tǒng)中采用問(wèn)題解決教學(xué)，實(shí)質(zhì)上是將學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具體案例，在具體問(wèn)題的解決過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的思維多樣性和創(chuàng)造能力。

構(gòu)建專家系統(tǒng)的最終目的是實(shí)現(xiàn)某一問(wèn)題的最終解決，它具有強(qiáng)烈的目的指向性。同時(shí)，構(gòu)建專家系統(tǒng)的過(guò)程本身又是一個(gè)問(wèn)題解決過(guò)程，如圖3所示例。學(xué)生將陳述性知識(shí)轉(zhuǎn)換為程序性知識(shí)之后，在頭腦中已初步形成了問(wèn)題解決的方法與邏輯，接著就要將程序性知識(shí)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的信息即編程過(guò)程。專家系統(tǒng)所要解決的問(wèn)題大多是劣構(gòu)或非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題，涉及到的問(wèn)題空間很大，問(wèn)題狀態(tài)很多。學(xué)生構(gòu)建專家系統(tǒng)的過(guò)程，是一個(gè)搜索解決問(wèn)題策略的過(guò)程，通過(guò)問(wèn)題解決策略中的正向搜索策略和逆向搜索策略的使用，最終實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決。專家系統(tǒng)教學(xué)的重點(diǎn)就是陳述性知識(shí)向程序性知識(shí)轉(zhuǎn)換，相對(duì)應(yīng)的是分析問(wèn)題和確定解決方案這一過(guò)程上，而利用專家系統(tǒng)外殼從而開(kāi)發(fā)出一個(gè)簡(jiǎn)單的專家系統(tǒng)這一結(jié)果本身則相對(duì)是簡(jiǎn)單。

圖3 專家系統(tǒng)教學(xué)的過(guò)程

三 專家系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用

在2003年“人工智能初步”納入新課以后，我國(guó)先后出版了5套《人工智能初步》教材并通過(guò)了教育部組織的專家評(píng)審，供高中階段的教學(xué)使用，這些教材中都介紹了專家系統(tǒng)外殼工具，如InterModeller[3]，ESES，E2glite。這里以InterModeller一個(gè)具體的案例來(lái)闡述以認(rèn)知教學(xué)理論為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)知識(shí)教學(xué)的具體過(guò)程。

1 選擇內(nèi)容，確定開(kāi)發(fā)工具

不同的專家系統(tǒng)用于處理不同領(lǐng)域的知識(shí)。在構(gòu)建一個(gè)專家系統(tǒng)前，需要進(jìn)行任務(wù)分析，根據(jù)不同的任務(wù)選擇合適的專家系統(tǒng)外殼。根據(jù)現(xiàn)有專家系統(tǒng)外殼的功能及可獲取性等因素考慮，在此我們以專家系統(tǒng)外殼InterModeller為例，給出用專家系統(tǒng)外殼來(lái)建立交通工具分類(lèi)專家系統(tǒng)。

2 分析問(wèn)題，轉(zhuǎn)化知識(shí)

學(xué)生從日常生活經(jīng)驗(yàn)可知交通工具的一些基本特征，如從車(chē)輪數(shù)目上看可為4輪車(chē)和2輪車(chē)，按所使用的燃料動(dòng)力源不同又可分為汽油車(chē)和柴油車(chē)等。通過(guò)對(duì)眾多知識(shí)的收集與整理，畫(huà)出圖4的知識(shí)語(yǔ)義圖，為的是便于接下來(lái)知識(shí)庫(kù)中規(guī)則的編寫(xiě)。

圖4 交通工具分類(lèi)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

3 求解問(wèn)題，構(gòu)造知識(shí)庫(kù)

根據(jù)已畫(huà)出知識(shí)的語(yǔ)義圖，在InterModeller專家系統(tǒng)外殼知識(shí)庫(kù)中編寫(xiě)圖5所示的產(chǎn)生式規(guī)則。

圖5 交通工具分類(lèi)的規(guī)則實(shí)例

上面構(gòu)建的只是專家系統(tǒng)的原型，如果要構(gòu)造一個(gè)完整的專家系統(tǒng)，就要不斷的擴(kuò)充知識(shí)，增加規(guī)則，將其完善。InterModeller知識(shí)庫(kù)的規(guī)則編寫(xiě)方法并不局限于產(chǎn)生式規(guī)則一種，學(xué)生還可以通過(guò)畫(huà)決策樹(shù)來(lái)編寫(xiě)知識(shí)庫(kù)。學(xué)生也可以在InterModeller的決策樹(shù)模型中畫(huà)出決策樹(shù)結(jié)構(gòu)圖，即可實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)的構(gòu)造。

4 問(wèn)題解決，運(yùn)行調(diào)試系統(tǒng)

學(xué)生根據(jù)所完成知識(shí)庫(kù)的構(gòu)造后，即可運(yùn)行InterModeller專家系統(tǒng)。根據(jù)上述知識(shí)庫(kù)所建立的專家系統(tǒng)如圖6所示。

最后，學(xué)生和老師、其他同學(xué)以及領(lǐng)域?qū)＜矣懻摻涣?，?duì)自己構(gòu)建的專家系統(tǒng)不斷的進(jìn)行調(diào)試和修改，直到建立一個(gè)較為完善的專家系統(tǒng)為止。

圖6 交通工具分類(lèi)專家系統(tǒng)運(yùn)行界面。

四 結(jié)語(yǔ)

在高中信息技術(shù)的《人工智能初步》選修模塊教學(xué)中，開(kāi)展“利用外殼開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)”的教學(xué)，對(duì)于學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)具有積極的意義。一方面，為了完成該任務(wù), 學(xué)生需要編制規(guī)劃、制定知識(shí)獲取策略,并具體付諸實(shí)施, 這是一個(gè)不斷深化的過(guò)程。學(xué)生還得明確與系統(tǒng)有關(guān)的所有變量或相關(guān)的因素, 并且將這些變量和因素轉(zhuǎn)化為問(wèn)題求解過(guò)程, 得出相應(yīng)的結(jié)論。在進(jìn)行一系列問(wèn)題求解分析之后, 運(yùn)用產(chǎn)生式規(guī)則來(lái)表示知識(shí)。 該過(guò)程中有助于提高他們的分析、思維與判斷能力。另一方面，在專家系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，學(xué)生可以向?qū)＜蚁到y(tǒng)提出諸如“為什么（Why）”、“如何（How）”、“如果……會(huì)怎么樣”等問(wèn)題, 系統(tǒng)接受用戶的問(wèn)題指令后,可以根據(jù)推理的邏輯進(jìn)程, 即時(shí)將答案呈現(xiàn)給用戶，這個(gè)過(guò)程如同教師與學(xué)生在進(jìn)行面對(duì)面的教學(xué)，學(xué)生還可以充分體驗(yàn)人類(lèi)專家的求解思路和推理風(fēng)格。完善的專家系統(tǒng)還可以讓其他學(xué)生去運(yùn)用和體驗(yàn), 具有一定的實(shí)用價(jià)值。正如美國(guó)著名的學(xué)習(xí)論專家Jonassen所指出的：那些自行設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的學(xué)生將會(huì)在這種活動(dòng)中受益匪淺, 因?yàn)檫@是一個(gè)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深度加工的過(guò)程。[4]

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] 楊銀輝.《專家系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育,2004,(1):27-34.

[3] 周躍良,張燕.人工智能教育的理論基礎(chǔ)及教學(xué)組織[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育,2003,(10):10-13.

篇9

關(guān)鍵詞：智能控制；教學(xué)方法；教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：李俊紅（1980-），女，山東淄博人，南通大學(xué)電氣工程學(xué)院，講師；姜平（1962-），男，江蘇南通人，南通大學(xué)電氣工程學(xué)院，教授。（江蘇 南通 226019）

基金項(xiàng)目：本文系南通大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2012B031）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）34-0088-02

“智能控制”課程是自動(dòng)化學(xué)科各專業(yè)的一門(mén)專業(yè)課程，[1-3]是“自動(dòng)控制原理”、“現(xiàn)代控制理論”等課程的后續(xù)課程。智能控制是控制理論發(fā)展的高級(jí)階段，是自動(dòng)控制、人工智能、運(yùn)籌學(xué)等多種學(xué)科的交叉融合。[4，5]智能控制課程主要闡述控制理論的最新發(fā)展，主要內(nèi)容一般為模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制等。該課程中有些內(nèi)容抽象，理論性較強(qiáng)，公式較多，學(xué)生容易覺(jué)得枯燥而不愿深入學(xué)習(xí)。如何提高學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣，在有限的課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生了解新的控制理論和方法，提高他們的創(chuàng)新能力，是這門(mén)課程改革的重要內(nèi)容。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)改進(jìn)教學(xué)方法、考核方式等做法，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，收到了良好的效果。

一、教學(xué)方法的改革

深化教學(xué)方法的改革是教學(xué)改革的重點(diǎn)，也是筆者一直探索和深入思考的問(wèn)題，因此在教學(xué)過(guò)程中采取了一些措施。

1.在教學(xué)過(guò)程中注意將科研引入教學(xué)

智能控制是很寬泛的一個(gè)名稱，它是控制理論發(fā)展的高級(jí)階段。而控制理論是在不斷發(fā)展的，現(xiàn)有的教科書(shū)上雖然介紹了基本的智能控制算法，比如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制等，但最新發(fā)展的研究方向和熱點(diǎn)往往涉及不到。因此，在教學(xué)過(guò)程中將參加國(guó)際會(huì)議時(shí)了解到的控制理論的最新方向介紹給學(xué)生，讓學(xué)生了解智能控制的前沿。如果學(xué)校邀請(qǐng)相關(guān)的專家來(lái)做相關(guān)講座，通知學(xué)生盡量前去聆聽(tīng)。通過(guò)這樣的訓(xùn)練，提高學(xué)生對(duì)控制學(xué)科的興趣，拓寬學(xué)生各方面的視野，有助于他們創(chuàng)新思維模式的培養(yǎng)。比如邀請(qǐng)智能控制專家胡教授做智能機(jī)器人的講座，學(xué)生傾聽(tīng)了之后反響很大，通過(guò)這樣的方式大大拓寬了他們的知識(shí)面，讓他們了解到智能控制確確實(shí)實(shí)是用于實(shí)際系統(tǒng)的，而不是停留在純理論階段。

2.在教學(xué)過(guò)程中倡導(dǎo)啟發(fā)式、問(wèn)題式教學(xué)

原有的教學(xué)過(guò)程一般采用灌輸式，一堂課40分鐘基本是老師在講，學(xué)生很少參與，整個(gè)課堂死氣沉沉，沒(méi)有生機(jī)。教師應(yīng)在講課過(guò)程中設(shè)置一些小問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生積極參與進(jìn)來(lái)。比如在講模糊控制器的結(jié)構(gòu)時(shí)，首先畫(huà)出一維和二維模糊控制器的結(jié)構(gòu)框圖，介紹模糊控制器的輸入和輸出，然后讓學(xué)生回顧PID控制算法的形式，回答一維和二維模糊控制器與PID控制器之間的聯(lián)系和區(qū)別，加深對(duì)模糊控制算法的理解。在講水箱液位系統(tǒng)模糊控制規(guī)則時(shí)，畫(huà)出系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線，讓學(xué)生回答在不同的階段控制規(guī)則應(yīng)該怎樣選取。

通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)、問(wèn)題式教學(xué)，改變學(xué)生的被動(dòng)地位，充分調(diào)動(dòng)他們的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生以積極的態(tài)度參與到課堂學(xué)習(xí)中去。

二、充分利用MATLAB軟件

MATLAB是美國(guó)The MathWorks公司開(kāi)發(fā)的一種語(yǔ)言，[6]在信號(hào)處理和通信、圖像和視頻處理、控制系統(tǒng)、測(cè)試和測(cè)量、計(jì)算金融學(xué)及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。它將數(shù)值分析、信號(hào)處理、矩陣計(jì)算、圖形功能和系統(tǒng)仿真融合為一體，用戶可以在易學(xué)易用的環(huán)境中求解問(wèn)題，避免了傳統(tǒng)的復(fù)雜專業(yè)編程。MATLAB還有圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境SIMULIKINK，應(yīng)用于系統(tǒng)模擬、動(dòng)態(tài)/嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等方面。

智能控制是在人工智能和自動(dòng)控制等多門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的交叉學(xué)科，在課程內(nèi)容上有自己的特點(diǎn)。有些算法，比如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等很多章節(jié)，涉及到模糊數(shù)學(xué)、最優(yōu)化算法等許多理論知識(shí)，相對(duì)其他課程來(lái)說(shuō)理論性比較強(qiáng)。因此如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣讓這門(mén)課生動(dòng)起來(lái)，是值得探討的問(wèn)題。MATLAB給這門(mén)課程的學(xué)習(xí)提供了一個(gè)很好的載體和工具，智能控制中的典型控制算法，比如模糊控制（Fuzzy Control）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制（Neural Network Control）等在MATLAB中都具有現(xiàn)成的工具箱。模糊邏輯工具箱（Fuzzy Logic Toolbox）提供了基于鼠標(biāo)操作的圖形用戶界面，用戶可以容易地完成模糊邏輯的設(shè)計(jì)過(guò)程。其包含5個(gè)圖形編輯器，而且可以與Simulink無(wú)縫協(xié)同工作。

在講課過(guò)程中，對(duì)于某些抽象內(nèi)容可以隨時(shí)使用MATLAB軟件給學(xué)生做展示。比如在講模糊隸屬度函數(shù)內(nèi)容時(shí)，通過(guò)以下命令可以建立一個(gè)高斯型隸屬度函數(shù)：

>> x=0：0.1：10； y=gaussmf（x，[2 5]）；

>>plot（x，y）；

>>xlabel（‘gaussmf，p=[2 5]’）

運(yùn)行一下之后，就可以得到隸屬度函數(shù)圖形，如圖1所示：

通過(guò)這樣的做法，這樣讓學(xué)生很直觀的看到高斯型隸屬度函數(shù)的形狀，加深了印象。

除了在課堂上隨時(shí)運(yùn)用之外，在講完模糊控制的基本思想之后，讓學(xué)生去圖書(shū)館借閱相關(guān)的MATLAB書(shū)籍，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)的模糊控制器，掌握模糊控制算法的MATLAB設(shè)計(jì)方法。通過(guò)這樣的做法，有助于學(xué)生對(duì)智能控制課程的理解和掌握，而且對(duì)于學(xué)生掌握和應(yīng)用MATLAB也起到很好的效果。學(xué)完這門(mén)課程之后，他們?cè)诤罄m(xù)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中也能夠得心應(yīng)手地應(yīng)用這個(gè)工具。

三、改進(jìn)考核方式

很多課程往往采用的傳統(tǒng)的考核方式，即學(xué)完這門(mén)課程后，根據(jù)講課內(nèi)容將重點(diǎn)要考查學(xué)生的內(nèi)容以試卷的形式讓學(xué)生在規(guī)定兩個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，最終成績(jī)以考試成績(jī)和平時(shí)上課表現(xiàn)決定。這樣的考核方式比較單一，而且試卷上往往反映的是學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)掌握的情況，很難綜合考查學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力，而學(xué)校最終培養(yǎng)的應(yīng)該是創(chuàng)新型人才，而不是高分低能、按部就班的學(xué)生。因此，筆者對(duì)這樣的考核方式進(jìn)行了改革，總結(jié)如下：

第一種考核方式是課程設(shè)計(jì)方式，即充分利用實(shí)驗(yàn)室的浙江中控DCS和齊鑫公司的鍋爐水箱液位實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象的工藝流程圖如圖2所示。工藝流程是：水泵將水從儲(chǔ)水箱中抽到高位水箱，經(jīng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流入水箱，最后再流回儲(chǔ)水箱，構(gòu)成一個(gè)動(dòng)態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。被控對(duì)象是水箱，被控量是水箱液位，液位傳感器采用差壓變送器。由進(jìn)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)液位高度，將出水調(diào)節(jié)閥設(shè)置為手操器方式。

設(shè)計(jì)的要求是讓學(xué)生在了解被控對(duì)象工藝流程的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)二維的模糊控制器，將模糊控制方法用于水箱液位系統(tǒng)的實(shí)際控制，并與傳統(tǒng)的PID控制方法進(jìn)行比較。學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮很多因素，比如確定論域、量化因子的選取規(guī)則、隸屬度函數(shù)的確定、模糊控制規(guī)則的選定、精確化計(jì)算等許多問(wèn)題。通過(guò)這樣的訓(xùn)練，可以讓學(xué)生深刻理解課堂上所學(xué)的知識(shí)，并與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，將抽象的理論用于實(shí)際對(duì)象的控制，同時(shí)還增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。

第二種考核方式是小論文方式，在學(xué)完模糊控制（Fuzzy Control）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制（Neural Network Control）等幾種智能控制方法之后，讓學(xué)生搜集相關(guān)資料，總結(jié)智能控制方面的相關(guān)進(jìn)展，以小論文的形式上交。通過(guò)這樣的考核方式，可以鍛煉學(xué)生查找文獻(xiàn)和資料的能力。

四、小結(jié)

本課程組老師在“智能控制”課程教學(xué)過(guò)程中，注意改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)理念，將科研引入教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)智能控制最新理論的興趣，培養(yǎng)他們的科研意識(shí)；講課中改變灌輸式為啟發(fā)式、問(wèn)題式教學(xué)，提高課堂效率；通過(guò)改進(jìn)考核方式，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。以上這些做法在教學(xué)過(guò)程中都取得了較好的成效。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳建設(shè)，于昕，焦李成.“智能控制”教學(xué)方法探索與思考[J].計(jì)算機(jī)教育，2010，（19）：93-95.

[2]李世華.智能控制概論課程的雙語(yǔ)教學(xué)改革探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31（4）：8-9.

[3]徐凱，王愛(ài)娟.電氣類(lèi)專業(yè)智能控制理論教學(xué)改革的探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（3）：130-133，144.

[4]袁宇浩，張廣明.研究生“智能控制”課程教學(xué)探討[J].中國(guó)電力教育，2010，（7）：52-53.

篇10

關(guān)鍵詞:專家系統(tǒng);課程建設(shè);教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)教學(xué);CLIPS

“專家系統(tǒng)”課程是本科專業(yè)“智能科學(xué)與技術(shù)”的特色課程之一,該專業(yè)是由北京大學(xué)在2004年率先自主建立的[1]。此后,國(guó)內(nèi)很多大學(xué)也都陸續(xù)基于各自的特色建設(shè)開(kāi)設(shè)了該專業(yè),如北京郵電大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、首都師范大學(xué)、西安郵電大學(xué)、北京科技大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、中南大學(xué)等?；谝粋€(gè)新興本科專業(yè)設(shè)立的專業(yè)基礎(chǔ)特色課程,應(yīng)該如何建設(shè),實(shí)施教學(xué)與改革,突出專業(yè)特色?各類(lèi)學(xué)校都在摸索中。中南大學(xué)的“專家系統(tǒng)”課程是國(guó)家級(jí)“智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)”主干課程之一,它由國(guó)家級(jí)教學(xué)名師領(lǐng)銜,以雙語(yǔ)建設(shè)為教學(xué)基本手段,以精品意識(shí)為指導(dǎo)[2],培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí),發(fā)掘?qū)W生興趣潛能,非常具有專業(yè)特色。

1課程建設(shè)情況

專家系統(tǒng)使用人類(lèi)專家推理的計(jì)算機(jī)模型處理現(xiàn)實(shí)世界中需要專家做出解釋的復(fù)雜問(wèn)題,并得出與專家相同的結(jié)論[3]。其最大特點(diǎn)是不僅可以幫助人們處理信息,還能說(shuō)明處理的方式和理由[4]。我們結(jié)合專家系統(tǒng)課程特色與學(xué)習(xí)認(rèn)知過(guò)程特點(diǎn),采取認(rèn)知教學(xué)作為專家系統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ)[5-6],根據(jù)智能科學(xué)與技術(shù)系列課程教研經(jīng)驗(yàn),融合雙語(yǔ)教學(xué)方式,初步提出課程定位和建設(shè)目標(biāo),給出了教學(xué)基本要求。

1.1課程定位與建設(shè)目標(biāo)

在學(xué)習(xí)本課程之前,學(xué)生最好已經(jīng)選修過(guò)離散數(shù)學(xué)、人工智能和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)課程,本課程32個(gè)學(xué)時(shí),2個(gè)學(xué)分,其中實(shí)驗(yàn)課6學(xué)時(shí)。此外,“專家系統(tǒng)”還可作為自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)有興趣的學(xué)生的選修課程?？蔀閷W(xué)生提供一種新的手段和方法求解傳統(tǒng)方法難解問(wèn)題,也為學(xué)生們了解智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域知識(shí)提供良好的窗口。

專家系統(tǒng)成為智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,目的在于培養(yǎng)學(xué)生理解和掌握專家系統(tǒng)技術(shù)的基本觀念、基本理論和智能科學(xué)方法;并靈活設(shè)計(jì)和構(gòu)建不同領(lǐng)域的專家系統(tǒng),解決實(shí)際問(wèn)題,為學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定方法基礎(chǔ)。通過(guò)教學(xué)過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生善于分析繼承已有的科學(xué)進(jìn)步成果、激勵(lì)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的自主科學(xué)創(chuàng)新精神。

1.2課程教材設(shè)計(jì)

本校專家系統(tǒng)課程選用了蔡自興編寫(xiě)的《高級(jí)專家系統(tǒng):原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用》[3]一書(shū),該教材包括專家系統(tǒng)的基本理論、技術(shù)方法和實(shí)際應(yīng)用的諸多內(nèi)容,知識(shí)點(diǎn)介紹全面詳盡,同時(shí)列舉了諸多實(shí)例,便于課堂分析與課后理解。

根據(jù)雙語(yǔ)教學(xué)的要求,外文參考教材[7]選用了Expert Systems Principles and Programming (Third Edition)一書(shū),該書(shū)對(duì)CLIPS語(yǔ)言分析透徹,有大量的課后習(xí)題與資料,適合學(xué)生作為主要參考書(shū)目進(jìn)行課后學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)教材選用了電子工業(yè)出版社出版的《決策支持與專家系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程》一書(shū),主要利用了同時(shí),根據(jù)雙語(yǔ)教學(xué)的要求,外文參考教材選用了China Machine Press出版的Expert Systems Principles and Programming (Third Edition)一書(shū),該書(shū)對(duì)CLIPS語(yǔ)言分析透徹,有大量的課后習(xí)題與資料,有利于學(xué)生作為主要參考書(shū)目進(jìn)行課后學(xué)習(xí)。我校實(shí)驗(yàn)教材選用了電子工業(yè)出版社出版的《決策支持與專家系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程》一書(shū)。主要利用了該書(shū)后半部分內(nèi)容。目前,國(guó)內(nèi)基于CLIPS的“專家系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材在國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有容,專家系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)及其教材建設(shè)還需進(jìn)一步改革與探索。

1.3教學(xué)要求與知識(shí)框架

通過(guò)學(xué)習(xí),使學(xué)生了解和掌握專家系統(tǒng)的相關(guān)原理和方法,。要求學(xué)生掌握知識(shí)表示方法、搜索推理技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容,熟悉和了解常見(jiàn)的專家系統(tǒng)解釋機(jī)制、開(kāi)發(fā)工具和評(píng)估方法,學(xué)會(huì)基于規(guī)則專家系統(tǒng)、基于框架的專家系統(tǒng)、基于模型的專家系統(tǒng)和基于Web專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)建立和應(yīng)用,掌握專家系統(tǒng)的常用編程語(yǔ)言――CLIPS,了解專家系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和研究課題。經(jīng)過(guò)對(duì)專家系統(tǒng)課程知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行分類(lèi),可分為以下6個(gè)模塊,如表1所示。。

經(jīng)過(guò)對(duì)專家系統(tǒng)課程知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行分類(lèi),可分為以下6個(gè)模塊,如表1所示。

模塊一專家系統(tǒng)的定義、發(fā)展歷史、研究?jī)?nèi)容、類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)以及構(gòu)建步驟;。

模塊二熟悉專家系統(tǒng)時(shí)可能采用的人工智能的知識(shí)表示方法和搜索推理技術(shù),結(jié)合傳統(tǒng)人工智能方法和計(jì)算智能的一些方法;。

模塊三了解專家系統(tǒng)的解釋機(jī)制、開(kāi)發(fā)工具和評(píng)估方法;。

模塊四熟悉基于規(guī)則專家系統(tǒng)、基于框架的專家系統(tǒng)、基于模型的專家系統(tǒng)和基于Web專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、推理技術(shù)、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用示例;。

模塊五掌握人工智能和專家系統(tǒng)的編程語(yǔ)言――CLIPS,了解其他LISP,PROLOG和關(guān)系數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言等;。

模塊六展望專家系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和研究課題,并了解新型專家系統(tǒng)的特征與示例。

從教學(xué)要求角度出發(fā),模塊一、模塊三和模塊六的教學(xué)要求相對(duì)一般,但卻是學(xué)生涉及專家系統(tǒng)技術(shù)的必備知識(shí)模塊。相對(duì)而言,模塊五是基本教學(xué)條件要求中最高的一個(gè)模塊,因?yàn)槟K二與模塊四的深刻理解與系統(tǒng)設(shè)計(jì)需通過(guò)模塊五而實(shí)現(xiàn)的。

從教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)角度出發(fā),模塊二是重點(diǎn)部分之一,但因有人工智能課程的基礎(chǔ),相對(duì)而言,教學(xué)實(shí)施過(guò)程中較為順暢。模塊四與模塊五是專家系統(tǒng)課程重點(diǎn)闡述部分,其中模塊五也是難點(diǎn)部分,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中,由于大部分學(xué)生初次接觸推理性的編程語(yǔ)言,所以需要一定的入門(mén)時(shí)間和練習(xí)次數(shù)。

2專家系統(tǒng)課程教學(xué)改革實(shí)施

2.1基于多媒體的專家系統(tǒng)課程教學(xué)

教學(xué)應(yīng)以學(xué)習(xí)者為中心,以先進(jìn)教育技術(shù)為手段,相輔相成,促進(jìn)教學(xué)效果。人類(lèi)的感官功能中視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)器官起到了94%作用[78],而視聽(tīng)覺(jué)的協(xié)同作業(yè)能大大提高學(xué)習(xí)效率,而。多媒體教學(xué)就是一種集聲、文、圖、色于一體的教學(xué)手段之一,其實(shí)施。多媒體教學(xué)的關(guān)鍵實(shí)施內(nèi)容就是教學(xué)設(shè)計(jì),而教學(xué)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)就是在不增加學(xué)生信息加工系統(tǒng)中工作記憶負(fù)荷的前提下,用促進(jìn)生成的方式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料,包括教材、課件、講義、課堂講解、課后習(xí)題等。

結(jié)合專家系統(tǒng)課程教學(xué)情況,教學(xué)設(shè)計(jì)分為以下3個(gè)方面進(jìn)行詳盡闡述:。

1) 把握好課堂教學(xué)知識(shí)量。

專家系統(tǒng)課程相對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)第六期的學(xué)生而言是非常新穎的一門(mén)非常新穎的課程,學(xué)生們相對(duì)的學(xué)習(xí)熱情比較高,但這里還需仍然需要對(duì)學(xué)生的先前知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力有個(gè)簡(jiǎn)單的估計(jì)。教師需考慮學(xué)生的工作記憶容量,并對(duì)學(xué)生的長(zhǎng)期記憶有個(gè)估計(jì),把握學(xué)習(xí)材料內(nèi)在負(fù)荷。學(xué)習(xí)材料并非越多越好,關(guān)鍵在于精華,給學(xué)生留下深刻印象?！皩＜蚁到y(tǒng)”課堂教授部分以原理性與推理性知識(shí)為主,應(yīng)增加實(shí)踐技術(shù)實(shí)例,這樣讓學(xué)生緊密聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行學(xué)習(xí),。多媒體視頻就是一個(gè)很好的表現(xiàn)手段。將制作好的實(shí)例視頻,向?qū)W生們展示,不但讓課程氛圍活躍,還激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的興趣;不但沒(méi)有增加課堂的知識(shí)負(fù)荷,還可以留給學(xué)生課后對(duì)比學(xué)習(xí)。

2) 多元化課件制作呈現(xiàn)形式。

專家系統(tǒng)是一門(mén)推理性知識(shí)要求很強(qiáng)的課程,同時(shí)也需要掌握一門(mén)有利的開(kāi)發(fā)工具方能使學(xué)生做到靈活應(yīng)用。經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐與課后調(diào)查發(fā)現(xiàn),學(xué)生們對(duì)知識(shí)表述與相關(guān)畫(huà)面共同呈現(xiàn)的形式比單一媒體呈現(xiàn)形式學(xué)習(xí)效果好,知識(shí)和畫(huà)面也必須是關(guān)聯(lián)的,呈現(xiàn)位置和各部分的比例也需考慮充分。為此,課件制作是一個(gè)“改無(wú)止境”的工程,因?yàn)槊恳粚玫膶W(xué)生具有自己的特點(diǎn),且專家系統(tǒng)課程知識(shí)點(diǎn)的不斷更新,每一年都要對(duì)課件進(jìn)行大量的補(bǔ)充與改進(jìn)。

3) 基于認(rèn)知教學(xué)的課堂講解過(guò)程。

認(rèn)知教學(xué)模式中,是以學(xué)生為主體,教學(xué)教師起主導(dǎo)作用。課堂講解是面對(duì)面教學(xué)活動(dòng)中的重要環(huán)節(jié),,它是多媒體中聯(lián)系言語(yǔ)與畫(huà)面的橋梁,是減少學(xué)生工作記憶負(fù)荷的有效手段。

專家系統(tǒng)課程知識(shí)可分為表示性知識(shí)與推理技術(shù)性知識(shí),根據(jù)相關(guān)認(rèn)知心理學(xué)理論,可將知識(shí)分為兩類(lèi):陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)[5]。其中在教育心理學(xué)中“陳述性知識(shí)”是指?jìng)€(gè)人具有有意識(shí)的提取線索,能夠直接加以回憶和陳述。其實(shí)就是關(guān)于“是什么”的知識(shí),包括對(duì)事實(shí),規(guī)則,事件等信息的表達(dá)。教育心理學(xué)中“程序性知識(shí)”是指?jìng)€(gè)人沒(méi)有有意識(shí)的提取線索,其存在只能借助某種作業(yè)形式簡(jiǎn)介推測(cè)的知識(shí)稱為程序性知識(shí),而現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)為程序性知識(shí)以產(chǎn)生式及產(chǎn)生式系統(tǒng)來(lái)表征的。所以可將陳述性知識(shí)采用“專家系統(tǒng)”中的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)形式為基礎(chǔ)地表征,而程序性知識(shí)的表征形式可用“專家系統(tǒng)”中的產(chǎn)生式系統(tǒng),以“ifthen”形式表示條件這一關(guān)系。眾多形式的產(chǎn)生式規(guī)則相互聯(lián)系就組成了復(fù)雜的產(chǎn)生式系統(tǒng)?；谡J(rèn)知理論的“專家系統(tǒng)”知識(shí)教學(xué)實(shí)施過(guò)程中,首先應(yīng)選定系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容,掌握開(kāi)發(fā)系統(tǒng)時(shí)所需的知識(shí)與工具,;其次分析問(wèn)題,并根據(jù)系統(tǒng)的具體特征轉(zhuǎn)化知識(shí)。而后;接著對(duì)問(wèn)題模型進(jìn)行求解,建立和構(gòu)造知識(shí)庫(kù),;最后,利用實(shí)現(xiàn)工具編寫(xiě)代碼,系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

2.2專家系統(tǒng)課程雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)施

專家系統(tǒng)課程是信息學(xué)科新興發(fā)展的一門(mén)課程,有許多關(guān)鍵性進(jìn)展相關(guān)研究進(jìn)展和成果的資料均源于英文文獻(xiàn),因而提高學(xué)生雙語(yǔ)水平是一種大勢(shì)所需,。同時(shí),雙語(yǔ)教學(xué)提高了對(duì)教師整體素質(zhì)的要求,在雙語(yǔ)教學(xué)過(guò)程中,有意識(shí)的增強(qiáng)教學(xué)互動(dòng),以問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)與課堂辯論形式教學(xué),學(xué)生通過(guò)查閱主題文獻(xiàn)進(jìn)行針對(duì)性的演講或討論,教師對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)加以評(píng)述,并進(jìn)行補(bǔ)充。這種形式可擴(kuò)大教師的知識(shí)面,使得任課老師了解前沿的研究成果。也可培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新能力,使得課程具有鮮活的生命力。雙語(yǔ)教學(xué)對(duì)教師,特別是教師的其外語(yǔ)水平及其口語(yǔ)表達(dá)能力,,。促進(jìn)了師資整體水平的提高。專家系統(tǒng)的雙語(yǔ)教材已在1.2中介紹,但實(shí)驗(yàn)教材的設(shè)計(jì)與編寫(xiě)工作現(xiàn)仍處于空缺,這也是雙語(yǔ)教學(xué)的需完善的內(nèi)容工作之一。由于雙語(yǔ)教學(xué)增加了授課難道難度,進(jìn)而影響了授課的進(jìn)度,應(yīng)充分發(fā)揮多媒體先進(jìn)教學(xué)手段對(duì)專業(yè)術(shù)語(yǔ)和難以理解的內(nèi)容,進(jìn)行注解,幫助于學(xué)生理解。在貫徹雙語(yǔ)教學(xué)的過(guò)程中,除了指定適當(dāng)英文參考短文或參考書(shū),開(kāi)發(fā)雙語(yǔ)課件外,還應(yīng)使學(xué)生接觸國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料,開(kāi)闊眼界,拓寬知識(shí)面,強(qiáng)化雙語(yǔ)的意識(shí),激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性,使學(xué)生找到課程學(xué)習(xí)的歸屬感。

2.3改革“專家系統(tǒng)”課程實(shí)時(shí)交互活動(dòng)

專家系統(tǒng)課程是一門(mén)理論與實(shí)踐關(guān)系密切的課程之一,課堂留下的作業(yè)大多需要計(jì)算機(jī)編程或計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方能較好的地完成。根據(jù)此特點(diǎn),改革傳統(tǒng)的作業(yè)形式與批審方法可節(jié)約反饋時(shí)間,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)“低碳無(wú)紙化”辦公。利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行作業(yè)上交,教師批閱后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)返回給學(xué)生,不但能提高老師的辦公效率,也使學(xué)生得到快速與準(zhǔn)確的反饋。

針對(duì)多校區(qū)的現(xiàn)狀,我們利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,采用了多種交互式策略,通過(guò)Email和群討論組等方式進(jìn)行在線交流,也可傳遞參考資料,交流課外成果,實(shí)現(xiàn)只要老師在實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生在任何有網(wǎng)絡(luò)終端PC機(jī)處,就能進(jìn)行了實(shí)時(shí)交流或批改作業(yè)。避免了學(xué)生為了課后的困惑問(wèn)題積壓至下一堂課的矛盾,同時(shí)也節(jié)約了學(xué)生往返路程上耗費(fèi)的時(shí)間。

為了進(jìn)一步體現(xiàn)教學(xué)效果,我們下一步擬進(jìn)行考試方式的變革,應(yīng)綜合考慮課堂出勤情況、平時(shí)正式作業(yè)成績(jī)、課堂討論情況和期末課程考試進(jìn)行綜合評(píng)分。還應(yīng)考慮以雙語(yǔ)形式進(jìn)行筆試,當(dāng)面交卷后進(jìn)行雙語(yǔ)發(fā)問(wèn)。若有課程論文或創(chuàng)新作品表現(xiàn)突出者,可免參加最后的課程考試。使考試不再是學(xué)生的負(fù)擔(dān),而成為衡量與培養(yǎng)創(chuàng)新能力。和口試。

3基于CLIPS的專家系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

3.1專家系統(tǒng)與CLIPS語(yǔ)言

CLIPS(C Language Integrated Production system)是由美國(guó)航空航天局約翰遜空間中心(NASA’’s Johnson Space Center)開(kāi)發(fā)的一種專家系統(tǒng)工具,由C語(yǔ)言編寫(xiě)而成。早期的專家系統(tǒng)工具大都用LISP、Prolog等編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā),共同問(wèn)題是運(yùn)行速度慢,可移植性差,解決復(fù)雜問(wèn)題的能力差。CLIPS是基于Rete算法的前向推理語(yǔ)言,其優(yōu)點(diǎn)包括:①邏輯推理方面的強(qiáng)大功能強(qiáng)。②、可移植性好。③、可擴(kuò)展性好。④、有利于和其他語(yǔ)言聯(lián)合使用等。

3.1專家系統(tǒng)與CLIPS語(yǔ)言

專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)有著完全不同的體系結(jié)構(gòu),通常它由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)獲取機(jī)制、解釋機(jī)制和人機(jī)接口等幾個(gè)基本的、獨(dú)立的部分所組成,其中尤以知識(shí)庫(kù)與推理機(jī)相互分離而別具特色。用clips語(yǔ)言能夠更好地熟悉專家系統(tǒng)的整個(gè)組成。CLIPS可為基于規(guī)則、面向?qū)ο笠约斑^(guò)程的編程提供支持(rule-based, object-oriented, and procedural programming)。

以基于規(guī)則的專家系統(tǒng)利用CLIPS工具編程作為實(shí)例闡述。在CLIPS中找到專家系統(tǒng)基礎(chǔ)的組成部分――Fact List、Knowledge Base、Inference Engine。Fact List中存放用于推理的事實(shí),而Knowledge Base包含所有的規(guī)則,Inference Engine控制所有的進(jìn)程。圖1所示為專家系統(tǒng)框架示意圖。專家系統(tǒng)中最核心的就是知識(shí)庫(kù),知識(shí)庫(kù)中包含了大量某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)。,為了使計(jì)算機(jī)能運(yùn)用專家的領(lǐng)域知識(shí),必須要采用一定的方式表示知識(shí) 。目前常用的知識(shí)表示方式有產(chǎn)生式規(guī)則、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架、狀態(tài)空間、邏輯模式、腳本、過(guò)程、面向?qū)ο蟮??；谝?guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng)是目前實(shí)現(xiàn)知識(shí)運(yùn)用最基本的方法。

3.2專家系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

通過(guò)CLIPS軟件環(huán)境提供了的驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和開(kāi)發(fā)性實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)生更好地熟悉和掌握專家系統(tǒng)的基本原理和方法;,通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力,使之對(duì)專家系統(tǒng)的相關(guān)理論有更深刻的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表2所示:。

其中,實(shí)驗(yàn)1為實(shí)驗(yàn)2的基礎(chǔ),這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)與講授課程穿插,使得學(xué)生利用課堂學(xué)到的理論聯(lián)系實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作,通過(guò)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)能夠掌握專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程、掌握用產(chǎn)生式規(guī)則繪制推理樹(shù)的方法、掌握、編寫(xiě)CLIPS應(yīng)用程序的方法以及程序運(yùn)行環(huán)境的應(yīng)用等。實(shí)驗(yàn)3是一個(gè)有難度的實(shí)驗(yàn),需要大量的課余準(zhǔn)備時(shí)間,所以在完成實(shí)驗(yàn)3的時(shí)候,必須預(yù)留3周的時(shí)間,提前布置給學(xué)生,讓學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備,這樣方能取得較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。這些被挑選出來(lái)的CLIPS專家系統(tǒng)的代碼應(yīng)是經(jīng)典的學(xué)習(xí)內(nèi)容,通過(guò)該實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析與開(kāi)發(fā)完整的專家系統(tǒng)的能力。

3.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例分析

1) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)和理解CLIPS編程語(yǔ)言,通過(guò)分析用CLIPS編寫(xiě)的“野人過(guò)河”的程序,深入理解專家系統(tǒng)的編程技巧,加深對(duì)專家系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解。

2) 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明:野人過(guò)河問(wèn)題屬于智能學(xué)科中的一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題,問(wèn)題描述如下:,有三3個(gè)牧師傳教士和三3個(gè)野人過(guò)河,只有一條能裝下兩個(gè)人的船,在河的任何一方或者船上,如果野人的人數(shù)大于牧師的人數(shù),那么牧師就會(huì)有危險(xiǎn)。

假設(shè)問(wèn)題的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài),假設(shè)和分為1岸和2岸: 。

初始狀態(tài):1岸,3野人,3牧師;2岸,0野人,0牧師;船停在1岸,船上有0個(gè)人;。

目標(biāo)狀態(tài):1岸,0野人,0牧師;2岸,3野人,3牧師;船停在2岸,船上有0個(gè)人;。

整個(gè)問(wèn)題就抽象成了如何從初始狀態(tài)經(jīng)中間的一系列狀態(tài)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。問(wèn)題狀態(tài)的改變是通過(guò)劃船渡河來(lái)引發(fā)的,所以合理的渡河操作就成了通常所說(shuō)的(算符)就是問(wèn)題求解的關(guān)鍵。,根據(jù)題目要求,可以得出以下5個(gè)算符:渡1野人、渡1牧師、渡1野人1牧師、渡2野人、渡2牧師,。根據(jù)渡船方向的不同,也可以理解為10個(gè)往還算符。定義算符知道以后,剩下的核心問(wèn)題就是搜索方法了,。本程序采用深度優(yōu)先搜索,通過(guò)不斷擴(kuò)展后繼結(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn),逐步找出下一步可以進(jìn)行的渡河操作,;如果沒(méi)有找到則返回其父節(jié)點(diǎn),看看是否有其它其他兄弟節(jié)點(diǎn)可以擴(kuò)展。

搜索中采用的一些規(guī)則如下:

(1.) 渡船優(yōu)先規(guī)則:1岸一次運(yùn)走的人越多越好(即1岸運(yùn)多人優(yōu)先),同時(shí)野人優(yōu)先運(yùn)走;2岸一次運(yùn)走的人越少越好(即2岸運(yùn)少人優(yōu)先),同時(shí)傳教士?jī)?yōu)先運(yùn)走;。

(2.) 不能重復(fù)上次渡船操作,避免進(jìn)入死循環(huán)。;

(3.)任何時(shí)候 河兩邊兩岸的野人和牧師數(shù)在任何時(shí)候均分別大于等于0且小于等于3;

(4.) 由于只是找出最優(yōu)解,所以當(dāng)找到某一算符(當(dāng)前最優(yōu)先的)滿足操作條件后,不再搜索其兄弟節(jié)點(diǎn),而是直接載入鏈表。

(5.) 若擴(kuò)展某節(jié)點(diǎn)a的時(shí)候,沒(méi)有找到合適子節(jié)點(diǎn),則從鏈表中返回節(jié)點(diǎn)a的父節(jié)點(diǎn)b,從上次已經(jīng)選擇了的算符之后的算符中找最優(yōu)先的算符繼續(xù)擴(kuò)展b。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例分析,總結(jié)了出應(yīng)用于在許多專家系統(tǒng)項(xiàng)目中的線性生命周期模型,如圖32所示。這個(gè)模型包括從計(jì)劃到系統(tǒng)評(píng)估的許多階段,對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的描述一直到功能評(píng)估這種程度上。之后,生命周期不斷重復(fù):從計(jì)劃到系統(tǒng)評(píng)估,直到系統(tǒng)交付正常使用。

4結(jié)語(yǔ)

專家系統(tǒng)課程的發(fā)展開(kāi)發(fā)過(guò)程是教學(xué)研究和教學(xué)改革實(shí)踐相結(jié)合的過(guò)程,需要不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。本文從總結(jié)了專家系統(tǒng)課程定位與、建設(shè)目標(biāo)、教材的選用設(shè)計(jì)和課程知識(shí)框架等方面的總結(jié)了“專家系統(tǒng)”課程建設(shè)情況。在,并就教學(xué)改革過(guò)程中注重多媒體教學(xué)的效果、雙語(yǔ)的實(shí)施和課程互動(dòng)活動(dòng)的改革等問(wèn)題進(jìn)行比較深入的介紹與探討。通過(guò)CLIPS語(yǔ)言與專家系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合,闡述了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的、CLIPS實(shí)驗(yàn)特色及和實(shí)驗(yàn)方法,體現(xiàn)了基于CLIPS實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)與特色。在未來(lái)的教育領(lǐng)域,專家系統(tǒng)技術(shù)將成為信息時(shí)代教育發(fā)展的新生力軍,專家系統(tǒng)也將成為新世紀(jì)人類(lèi)智能管理與決策的得力助手。

致謝注 :本文受?chē)?guó)家級(jí)智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2008)支持,感謝本文得到中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院智能所的大力支持,特別感謝蔡自興教授的鼓勵(lì)與幫助。

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Exploration in Course Construction and Teaching Reform of Expert System

YU Ling-li, WEI Shi-yong

(Institute of Information Science & and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)