時間：2023-03-06 16:05:27
序論：在您撰寫人工智能課程時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
Abstract： In view of the characteristics of artificial intelligence curriculum， including abstract content and complex algorithm， and the actual needs of undergraduate teaching， combined with teaching practice， this paper discusses and sums up the teaching reform and innovation of undergraduate artificial intelligence curriculum from the teaching system， teaching content， teaching methods and assessment methods.
P鍵詞： 人工智能；創(chuàng)新；本科
Key words： artificial intelligence；innovation；undergraduate
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）22-0230-02
0 引言
人工智能是計算機科學的一個分支，是當前科學技術(shù)中正在迅速發(fā)展、新思想、新觀點、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的一個學科，其屬于一門邊緣學科，同時也是多個學科交叉而成的一門學科，包括語言學、哲學、心理學、神經(jīng)生理學、系統(tǒng)論、信息論、控制論、計算機科學、數(shù)學等[1]。當前人工智能已經(jīng)是很多高校計算機相關(guān)專業(yè)的必修課程，它是計算機科學與技術(shù)學科類各專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，其教學內(nèi)容主要包括自然語言理解、計算智能技術(shù)、問題求解和搜索算法、知識表示和推理機制、專家系統(tǒng)和機器學習等，國內(nèi)外很多大學都意識到了其重要性，紛紛對其展開了教學和研究。人工智能課程包含多個學科，具有內(nèi)容抽象、理論性強、知識點多等特點，且算法復雜，但是多數(shù)高校采用的教學方式仍是傳統(tǒng)的課堂教學方式，即“教師講、學生聽”的教學模式，這種信息單向傳輸教學模式以教師為主體，學生只是在被動的接收知識；存在過分重視理論教學，忽視實踐活動教學的問題，導致教育內(nèi)容無法和社會接軌；人工智能教材理論性過強，學生在學習過程中常常感到枯燥乏味，進而對學習該課程失去熱情[2]，久而久之，不僅人工智能課程的教學質(zhì)量和效果無法達到預期，甚至學生還會產(chǎn)生厭學心理。針對人工智能課程中現(xiàn)有的各項問題，本文作者結(jié)合自身豐富人工智能教學實踐經(jīng)驗，參考人工智能課程特點和教學目標，從多個方面探討和總結(jié)了人工智能，包括教學內(nèi)容、教材選擇、教學方法和考核形式等。
1 教學內(nèi)容優(yōu)化與更新
人工智能是一門嶄新的學科。開設(shè)本課程首先是確定教學內(nèi)容。通常來講，人工智能學科的內(nèi)容包括兩個部分，具體：一是知識表示和推理；二是人工智能的應(yīng)用。前者是人工智能的重要基礎(chǔ)，后者主要介紹了幾種人工智能應(yīng)用系統(tǒng)，包括自動規(guī)劃和機器視覺、機器學習、專家系統(tǒng)等。另外，課程內(nèi)容中還包括了一些人工智能應(yīng)用的實例，將實踐和理論緊密結(jié)合起來[3]。
隨著時代的發(fā)展和科技的進步，人工智能學科也取得了較大發(fā)展?；诖耍斯ぶ悄軐W科也應(yīng)該與時俱進，更新人工智能教學大綱，進一步完善其教學內(nèi)容。修訂后的人工智能教學大綱將人工智能分成兩個部分，即基礎(chǔ)部分和擴展應(yīng)用部分。前者包括計算智能、搜索原理、知識表示等，后者包括智能機器人、智能控制、多智能體、自然語言理解、自動規(guī)劃、機器學習、知識工程等。
教學內(nèi)容的選擇和確定應(yīng)綜合考慮多項因素，不僅要重視基礎(chǔ)知識，也應(yīng)注意推陳出新，隨著科技的進步做到與時俱進，同時教學內(nèi)容應(yīng)符合現(xiàn)實的需求，能夠與社會接軌，將理論和實踐緊密結(jié)合起來，只有這樣人工智能課程的教學質(zhì)量和效果才能事半功倍。
2 教學策略及教學方法的改革創(chuàng)新
由于人工智能課程具有算法復雜、內(nèi)容抽象、理論性強、 知識點多的特點，傳統(tǒng)的教學模式已經(jīng)無法滿足人工智能課程的需求，教師應(yīng)探索更加有效的教學模式和方法，確保人工智能課程能夠取得良好的教學質(zhì)量和教學效果。具體的改革和創(chuàng)新人工智能課程的手段和方法主要包括以下幾個方面：
2.1 激發(fā)學生的學習興趣 無論是經(jīng)驗還是常識都在告訴我們每個人最好的老師就是興趣，學生只有對某門學科存在興趣，才會更加主動積極的學習該門課程，從而獲得良好的教學效果。比如，作者在課程的一開始先播放了一段著名導演斯蒂文?斯皮爾伯格的《Artificial Intelligence》的相關(guān)片段，由這個電影學生知道了世上存在人工智能的機器人，學生們隨著電影情節(jié)的發(fā)展而深深感動，與此同時教師讓學生思考和談?wù)撊斯ぶ悄苁鞘裁?？研究人工智能的意義在哪里？實踐發(fā)現(xiàn)，在課堂中加入電影因素，能夠大大提升學生們的注意力，讓學生更加專注在教學任務(wù)中，有效提高了學生探索人工智能的積極性和主動性。此外，在教學中還可以用動畫、視頻、圖片等手段將反映人工智能最新研究和應(yīng)用的成果展示出來，讓學生更直觀的感受人工智能的奧妙，從而投入更多熱情學習人工智能課程。
2.2 面向問題的案例教學法 案例教學法是一種以案例為基礎(chǔ)、以能力培養(yǎng)為核心的一種教學方法[11]。針對學校學生特點，我們采取了以下幾種教學形式實施案例教學。①講解式案例教學：這種案例通過教師的講解，幫助學生理解抽象的理論知識點。案例的呈現(xiàn)有兩種基本形式：一是“案例―理論”，即先給出教學案例，然后再講解理論知識；二是“理論―案例”，即教師先講解理論知識，再給出教學案例；通過情境體驗與案例剖析激發(fā)學生認知的興趣，引導學生對將要學習的內(nèi)容產(chǎn)生注意，有利于教師導入新課。②討論式案例教學：在課程初期將學生分成若干學習小組，每小組3～4人；教師將提前設(shè)計好的一題多解的教學案例以及收集的相關(guān)資料分配給每個小組，要求學生在課余時間通過自學和組內(nèi)討論的方式給出問題的不同解決方案。③辯論式案例教學：在課程后期，采取專題辯論的方式對綜合應(yīng)用案例進行討論，能有效地啟發(fā)學生全方位地思考和探索問題的解決方法，加深學生對人工智能的理解。
2.3 個性化學習與因材施教 在開展課程教育過程中應(yīng)注意對學生進行個性化教學，結(jié)合學生特點因材施教。比如，在日常教學中多觀察學生情況，鼓勵那些應(yīng)對教學任務(wù)后仍存在余力的W生深入探索較深層次的課程及相關(guān)知識，同時友善面對學習較差的學生，分析其學習過程中面對的困難，有的放矢地采取應(yīng)對措施，幫助其不斷進步；在教學過程中讓學生以讀書報告的形式多多思考，鼓勵學生發(fā)散性思考問題，鼓勵優(yōu)秀學生進行深一步的探討，并且教師應(yīng)幫助具有新穎思想或論點的學生將其智慧以科技論文和發(fā)表文章的形式轉(zhuǎn)化為成果。
2.4 注重綜合能力培養(yǎng) 在研究型教學中任務(wù)驅(qū)動是一種常用的教學方法，其中心導向是任務(wù)，學生在完成任務(wù)的同時也在吸收和掌握知識。通常來講，該教學方法的步驟是：教師提出任務(wù)師生共同分析以得出完成任務(wù)的方法和步驟適當講解或自學、協(xié)作學習完成任務(wù)交流和總結(jié)。”[3]該教學模式不僅有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，還能夠培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，提高其綜合實力。不僅如此，由于該教學模式通常是以小組協(xié)作的方式進行，教師給出研究范圍，學生自愿結(jié)組并選擇具體的題目，經(jīng)過分析和討論后以程序設(shè)計或者論文的形式協(xié)作完成研究。由此可知，學生是在以團隊的力量解決問題，這十分考驗學生的團隊協(xié)作能力，對于學生團隊合作精神的培養(yǎng)至關(guān)重要，且在完成任務(wù)的過程中學生需要查閱大量的資料，久而久之學生收集資料和創(chuàng)新能力勢必會得到提升。
2.5 采用啟發(fā)式教學 人工智能的很多問題都較為抽象，對學生理解力的要求較高，因此，在實際的教學過程中教師應(yīng)有意識的就課程內(nèi)容提出相關(guān)問題，讓學生自己獨立思考，鼓勵學生提出自己的想法和解決方案。然后回歸到課程上，對比分析教材上的解決方案和學生自己的解決方案，如此不僅培養(yǎng)了學生獨立思考的能力，也增加了學生參與教學活動的意識，提高了學生的學習熱情。比如，在講到較為抽象的“遺傳算法”時，先提出一個問題，即“遺傳算法如何用于優(yōu)化計算？”，然后從“達爾文的生物進化論”入手，討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用，之后舉例分析，啟發(fā)學生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實現(xiàn)，最后師生一起導出遺傳算法用于優(yōu)化計算的基本步驟。如此既完成了教授遺傳算法的目的，也鍛煉了學生邏輯思維的能力，教學效果良好[4]。
3 作業(yè)和考核方式的改革創(chuàng)新
過去的課程作業(yè)都是單一書面習題作業(yè)，發(fā)展至今，課程作業(yè)形式已經(jīng)發(fā)生了變化，更加豐富多樣，包括必須交給教師評閱的書面家庭作業(yè)和不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業(yè)等。其中通過網(wǎng)絡(luò)就可以完成上交作業(yè)，并且教師批閱作業(yè)后也可以通過網(wǎng)絡(luò)返回給學生，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。課程的考核方式較之以前也發(fā)生了較大變化，加強了平時思維能力的考核，更加注重學生實驗能力和動手能力的培養(yǎng)，不再是絕對的一次考試定成績，而是在總評成績中加入30%的平時成績，如此不僅減輕了學生的期末負擔，也迫使學生更加重視平時的學習思考，有利于課程教學質(zhì)量的提升。
4 結(jié)束語
本文是以提高教學質(zhì)量為目標，結(jié)合教學實踐，從教學體系、教學內(nèi)容、教學方法、考核方式等方面對本科人工智能課程的教學改革進行了探討，總結(jié)了該課程在教學和實踐方面的一些教改舉措。這些舉措符合二十一世紀高校教學的要求，可以支持教師提高教學手段現(xiàn)代化的水平，同時更貼合學生的學習需求。作為該課程的授課教師應(yīng)始終保持對教學內(nèi)容的不斷更新、教學方法的多樣化，才能激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)他們的思維創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的能力，最終提高本課程的教學質(zhì)量。從學生的反饋來看，作者所總結(jié)的教學實踐具有明顯的教學效果。但仍有許多方面做得不夠，今后將繼續(xù)在教學過程中不斷總結(jié)成功的經(jīng)驗，吸取失敗的教訓。
參考文獻：
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[2]謝榕，李霞.人工智能課程教學案例庫建設(shè)及案例教學實踐[J].計算機教育，2014（19）：92-97.
[3]蔡自興，肖曉明，蒙祖強.樹立精品意識搞好人工智能課程建設(shè)[J].中國大學教學，2004（1）：28-29.
關(guān)鍵詞：人工智能；授課內(nèi)容；講授方法
人工智能概論課程是我校智能科學與技術(shù)專業(yè)開設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它在整個專業(yè)教學體系中起到奠基的作用，如何針對其特點制定合理的教學目標與授課內(nèi)容，并有效地組織課堂教學，取得良好的教學效果是非常重要的，本文將從多個角度對其進行全方位的思考與探索，為相關(guān)課程教學的改革提供新的思路。
1教學目標的精確定位
首先，人工智能概論課程在智能科學與技術(shù)專業(yè)整個教學體系中起到引導和奠基的作用，但不同于其他相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其總的特點可歸納為“少而精”，即在較少的教學授課學時中起到畫龍點睛的作用，為學生進一步的深入學習打好基礎(chǔ)，并激發(fā)他們對智能專業(yè)的學習興趣和愛好?；谝陨咸攸c，通常選擇一學期共32學時課程的安排計劃，并且在大三上學期開始進行授課。
其次，要研究解決同學們所反映的“虛與實”問題。人工智能是一門涉及到多個學科的課程，具有相當復雜的背景，其與哲學、數(shù)學、經(jīng)濟學、神經(jīng)科學、心理學、計算機工程、控制論和語言學都有著密切的聯(lián)系，并且隨著這些學科的發(fā)展而深化，不斷產(chǎn)生新的思路和新的問題。以上特點決定了該課程內(nèi)容較為抽象，且難以把握全局，學習起來不易消化理解，從而造成了學生學習的困難，容易產(chǎn)生畏懼感，并且學生常常對其在實際環(huán)境中的具體應(yīng)用產(chǎn)生疑問。
如何在這么短的授課學時里使學生產(chǎn)生學習興趣并且能取得良好的教學效果是一個具有挑戰(zhàn)性的課題，這需要對該課程的授課內(nèi)容、教材選擇、講授方法和考核形式進行全方位的思考與探索，并在教學過程中落在實處。一方面讓學生了解和掌握人工智能的發(fā)展歷史和思想淵源，并指出各個分支的本質(zhì)特點和整個領(lǐng)域的發(fā)展趨勢；另一方面有意識地穿插介紹人工智能在實際中具體應(yīng)用的例子，開闊學生的眼界，打消他們的疑慮。這些將在本文的后面部分進行深入的介紹。
最后人工智能概論這門課程還要兼顧研究型和應(yīng)用型這兩種特點的共同發(fā)展。在以前，由于人工智能授課內(nèi)容的特點，常常講授時偏向研究型，往往涉及到復雜的數(shù)學推導和邏輯運算，增加了老師講授的難度和學生學習的困難。因此，針對上述問題，在教學過程中可以引入多種形式的事例說明和多媒體演示環(huán)節(jié)，以講授思想為主，具體技術(shù)為輔，這將直接反映到授課內(nèi)容的選擇上。
2授課內(nèi)容的選擇
人工智能概論授課內(nèi)容的選擇至關(guān)重要，本著該課程“少而精”的特點，既需要讓學生在較短時間內(nèi)掌握基本的思想與概念要點，又要對該課程進行全方位的介紹，并點出其發(fā)展趨勢，因而對授課教師有著非常高的要求。由于授課課時的限制，我們無法做到既面面俱到，又對每個具體方向進行詳細的講解；而且這樣也容易陷入復雜的數(shù)學推導和邏輯運算的誤區(qū)。因而，整個課程的講授內(nèi)容應(yīng)該以傳授思想和概念要點為主，并在講授的過程中加入有趣的事例，通過這些形象的事例說明和多媒體演示環(huán)節(jié)折射出人工智能思想的精髓和應(yīng)用的廣闊前景。
人工智能概論主要涉及到知識表示、搜索推理、計算智能、專家系統(tǒng)、機器學習、自動規(guī)劃、Agent和自然語言理解等內(nèi)容，其中以知識表示、搜索推理和計算智能為授課內(nèi)容的重點，在講授的過程中需要對這些內(nèi)容加以整理精簡，分清主次，合理地安排授課內(nèi)容在總學時內(nèi)。除了這些基本的授課知識外，還應(yīng)該在教學環(huán)節(jié)引入多媒體演示，通過形象生動的視頻演示讓學生們了解人工智能的科學價值和實際應(yīng)用所在。視頻可以選用世界一流大學實驗室的開放多媒體內(nèi)容，例如：MIT計算機科學與人工智能實驗室的相關(guān)科研項目中間過程及結(jié)果的視頻演示，以此來開闊學生的眼界，增長他們的見識，使之了解其應(yīng)用前景和未來的發(fā)展空間。
人工智能領(lǐng)域的發(fā)展受到多個學科的影響，這些學科在不同歷史時期都對人工智能領(lǐng)域起到了各種推進作用，也產(chǎn)生了許多不同層面的爭論，至今也是如此。如何在授課過程中形象地對人工智能歷史進行回顧，闡述這些學科對人工智能領(lǐng)域的影響，尤其是思想方面的影響特別重要。“回顧歷史，立足當今，展望未來”――給學生形象地描繪出人工智能發(fā)展的思想史，并以畫龍點睛之筆指出人工智能領(lǐng)域發(fā)展的廣闊未來，是授課教師艱巨而光榮的任務(wù)，只有這樣才能使學生把握住人工智能領(lǐng)域的整個發(fā)展脈絡(luò)，激發(fā)出他們的學習興趣和愛好。
以哲學家對強人工智能方向的爭論為例，向?qū)W生們介紹這些收集整理的資料對于他們思想的啟迪是非常有益的。這里值得說明的是這種思想的闡述事實上是非常不容易的，其難度甚至高于復雜的數(shù)學推導，因為它常常要求授課教師掌握思想的精髓所在，并用非常形象生動的語言對其進行說明，而這些常常是現(xiàn)在書本中所沒有的。例如：知識的表示、獲取、存儲和推理是人工智能領(lǐng)域中重要的組成部分，雖然目前已經(jīng)有很多書籍詳細地介紹了這些方面，但學生仍然反映聽起來比較抽象。為什么會這樣？其原因是一些基本的問題并沒有得到圓滿的說明和闡述，如“什么是知識”，“知識能夠表示嗎”，“有統(tǒng)一表示各種各樣抽象、復雜知識的工具嗎”，“抽象的美學與復雜的人類情感，知識能夠表示嗎”……其中有些問題看似容易回答，卻往往涉及到一些復雜的哲學問題，目前在各種人工智能的教科書和專著里常常對這些問題避而不談，只在數(shù)學的層面上針對具體的問題來進行說明和講授。如果想在這方面有所突破的話，就需要閱讀大量的哲學書籍，如認知學、知識論和心智哲學等領(lǐng)域的著作，還需要大量時間的理解和參悟，這些有價值的資料也是對授課內(nèi)容的極大豐富和補充。近年來，認知神經(jīng)科學、心理學、生物學、語言學甚至社會學對人工智能領(lǐng)域有著較大的推進作用，也是將來融合發(fā)展的總體趨勢，如何在課堂上結(jié)合具體的事例對其加以說明也是授課內(nèi)容的一個重要環(huán)節(jié)。
3相關(guān)教材的選擇
眾所周知，關(guān)于人工智能的國內(nèi)外優(yōu)秀教材有很多，例如：S.J. Russell和P. Norvig所著的《Artificial Intelligence――A Modern Approach》被全世界89個國家的900多所大學用作教材[1]，國內(nèi)可以考慮使用其影印版或中文翻譯版本，大大的降低了購買國外原版教材所需的費用，并可以在此基礎(chǔ)上考慮實現(xiàn)雙語教學。此外還有蔡自興教授等編著的人工智能及其應(yīng)用，詳細而恰當?shù)亟榻B了人工智能領(lǐng)域中的各個研究方向(分別適合于本科生[2]和研究生[3])等。我們從整個教學時間安排上看，因其所占學時較少，所以人工智能概論課程的教材選擇不適用于大部頭的書籍，宜選用篇幅較小但內(nèi)容較全的適合于本科生的教材。除了選擇合適的教材外，對于任課教師還要擁有大量的參考書，包括上述提到的其他領(lǐng)域的書籍和資料，只有這樣才能拓展所掌握的知識，為實現(xiàn)良好的教學效果而服務(wù)。
4講授方法和考試形式的選擇
課程講授時注意主線的選擇，著重以思想介紹為主，詳細地介紹人工智能發(fā)展的歷史以及各種學派和學說，如符號主義、連接主義和行為主義等，要重點介紹他們的特點和本質(zhì)，指出它們形成的原因以及其中的不足之處，并向?qū)W生介紹新的學說，例如機制主義[4]等。整個教學過程并不涉及較為復雜的數(shù)學，要注重各個分支的思想源流，主要從其機制上做定性介紹。同時可在講授過程中穿插相關(guān)歷史問題的爭論，例如：中國屋問題[5]等，引發(fā)學生學習的興趣和愛好，開展交互式教學，使學生和老師產(chǎn)生互動。授課方式采用板書和多媒體交互使用方式，力爭在每節(jié)課的空閑時間里穿插加入人工智能領(lǐng)域的實際應(yīng)用介紹，放映相關(guān)的視頻錄像，開闊學生們的眼界。在最終考試形式的選擇方面不是要學生死記硬背知識點，而是要注重學生思想的發(fā)揮，鼓勵學生提出新想法和新思路，并豐富其掌握的相關(guān)知識，為將來的進一步學習打好基礎(chǔ)和做準備。
5結(jié)語
我們認為在教學方式上力爭采用“啟發(fā)式”教學，能真正做到啟迪學生思想的作用，尤其要鼓勵思想創(chuàng)新，在高等教育階段培養(yǎng)學生具有獨立思考、勇于探索的能力，使之成為社會的有用之才。希望這些在人工智能概論課程教學中的思考和探索能在日常教學活動起到有益的作用，并與同行們共同交流和探索。
參考文獻：
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[3] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應(yīng)用研究生用書[M]. 3版. 北京:清華大學出版社,2004.
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[5]J. Preston, M. Bishop. Views into the Chinese Room: New Essays on Searle and Artificial Intelligence[M]. Oxford: Oxford University Press,2002.
Teaching Reflection on Introduction to Artificial Intelligence
YANG Dedong, SUN Hexu, YANG Peng, ZHANG Lei
(School of Control Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China)
【關(guān)鍵字】人工智能；課程改革；高中；信息技術(shù)；課程實施
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097 (2008) 10―0043―04
教育部在2003年頒布的高中信息技術(shù)新課程標準中，首次把“人工智能初步”設(shè)置為選修模塊，與多媒體、網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等一起列入信息技術(shù)課程體系[1]。此舉曾被視作信息技術(shù)課程改革的亮點之一。然而，在如今高中信息技術(shù)新課改已經(jīng)全面鋪開之際，人工智能選修課程的推進仍然舉步維艱，面臨諸多困難和問題。
一 高中人工智能課程的現(xiàn)狀分析
自2004年我國部分省級實驗區(qū)開始推進高中新課程改革以來，信息技術(shù)課程改革已經(jīng)開展了四年之久。從目前的總體情況來看，信息技術(shù)課程的基礎(chǔ)模塊與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、算法與程序設(shè)計三個選修模塊的實施情況較好，而數(shù)據(jù)庫技術(shù)與人工智能初步兩個選修模塊的推進情況相對不佳。特別是人工智能課程，至今在全國范圍內(nèi)正式開設(shè)該課程的學校寥寥可數(shù)，少數(shù)高中展開了一定的探索和實驗，而大多數(shù)學校仍持有觀望態(tài)度。以下分別從實施取向和實施層次的角度分析該課程的現(xiàn)狀：
（1） 課程實施的取向
由于我國長期以來實行的是全國統(tǒng)一的課程與教材，按照統(tǒng)一規(guī)定執(zhí)行教學計劃，對學校和學生的評價也是按照統(tǒng)一標準與方式實施的，因此我國以往的課程實施基本上都采用了忠實觀的取向[2]。本次新課改中信息技術(shù)課程的實施過程難免受到這種取向的影響。然而，新課程標準中對信息技術(shù)技術(shù)各個模塊的具體實施并沒有明確而詳細的規(guī)定，從而使教師對包括人工智能模塊在內(nèi)的課程實施缺乏長期慣于依賴的參照和依據(jù)，增加了課程實施的難度，造成部分模塊的課程難以開設(shè)的情況。
（2） 課程實施的層次
課程實施包括五個層面的變化，即教材的改變、組織方式的改變、角色和行為的改變、知識與理解的改變、價值的內(nèi)化[3]。目前高中人工智能課程在教材改變的層面已經(jīng)做出了一定的努力。在課程標準的指導下，現(xiàn)已出版的五套教材在體例、版面、學習活動、評價等方面進行了多樣化的設(shè)計，基本上貫徹了新課標所倡導的課程目標和理念。在組織方式的層次，少數(shù)已經(jīng)開設(shè)人工智能課程的學校結(jié)合學生的興趣與學校的實際情況，有針對性地開展了課程的組織。然而，仍然有一些地區(qū)或?qū)W校不愿或不習慣打破原有的課程組織方式，而是采用硬性規(guī)定的方式，人為指定兩三門課程，將選修變?yōu)楸匦?，限制學生的自由選擇，依然維持原有的固定班級授課的形式。教材的改變僅僅是課程實施的開始，在組織方式、角色或行為、知識與理解、價值等層次，大部分學校還未發(fā)生變化或變化還很小。
（3） 課程實施的典型個案
目前國內(nèi)開展人工智能課程教學或?qū)嶒灥牡湫蛯W校如表1所示?？傮w來看，這兩所學校都地處東南沿海地區(qū)，且學校本身比較積極參與高中新課改的實踐探索，屬于“敢于吃螃蟹”的類型?？紤]到課程本身的要求較高，兩所學校都選取了基礎(chǔ)較好的學生開展教學。到目前為止，兩所學校均已開展了三期的教學或?qū)嶒炋剿鳎握n教師及時總結(jié)教學心得體會，并在相關(guān)教學刊物或課程研修活動中與廣大一線教師分享教學經(jīng)驗。
二 高中人工智能課程的影響因素
根據(jù)Snyder的研究，可以把課程實施的影響因素歸納為四個方面：課程改革自身的性質(zhì)、校區(qū)的整體情況、學校的水平以及外部環(huán)境[4]。結(jié)合高中人工智能課程的現(xiàn)狀，本文分別從以上四個方面來探討影響該課程的主要因素。
（1） 課改自身的性質(zhì)
課程改革本身的性質(zhì)是影響課程實施的第一要素。它包括課程改革的必要性及其相關(guān)性、改革方案的清晰程度、改革內(nèi)容的復雜性以及改革方案的質(zhì)量與實用性。結(jié)合信息技術(shù)新課程改革的相關(guān)調(diào)查研究，廣大信息技術(shù)教師和教研人員對課改的必要性應(yīng)該認識得比較到位，然而他們對信息技術(shù)課程中是否有必要單獨開設(shè)人工智能模塊存有疑惑。其次，不少教師對課程改革方案（課程標準）的認識并不是非常清晰。他們認為新課程標準中的教學理念、實施建議等內(nèi)容相對抽象，不易把握和理解，缺乏具體的針對性，可操作性不強。再次，人工智能課程的實用性相比其他模塊并不明顯，課程內(nèi)容也相對難度較高。這些因素造成課程設(shè)置的必要性不強、實施難度大、實用性不高，直接影響人工智能課程在學校的順利設(shè)置。
（2） 校區(qū)的整體情況
校區(qū)的整體情況主要包括地區(qū)的適應(yīng)性、地方管理部門的支持、教學隊伍的培養(yǎng)、教學研討和交流等等。各地區(qū)對課程改革的需要程度會直接影響人們實施課程的積極性和主動性。我國東西部地區(qū)的學校對課程改革的需求程度不同，從而造成了課程實施的地區(qū)差別。從目前開設(shè)人工智能課程或教學實驗的學校來看，均分布于東南沿海較為發(fā)達的地區(qū)。這些學校的共同特點是基礎(chǔ)條件較好，對課程改革的積極性高，敢于進行教學嘗試和革新。此外，地方管理部分的支持對課程實施也有很大影響，如廣東省為了推動信息技術(shù)課程改革，專門出臺了關(guān)于課程標準的教學指導意見[5]。其中強調(diào)“要特別注意人工智能初步”，并針對人工智能課程提供了較為具體的教學建議，從而促使該省出現(xiàn)了全國最早正式開設(shè)人工智能課程的學校。師資隊伍也是影響課程的因素之一。目前大多數(shù)高中缺乏熟悉人工智能課程內(nèi)容和教學方法的專業(yè)教師，使得學校無法開設(shè)該課程。因此，有關(guān)人工智能課程的研討和學習交流顯得尤為重要，然而目前這些方面的活動總體上相對缺乏。
（3） 學校的水平
學校水平對課程實施的影響因素包括校長的作用、教師的個人特征和教師集體的行為取向。學校是課程改革的基本單位，校長和教師是學校課程改革的動因。校長對課改理念的理解，以及對課改的支持、參與程度都會影響課程的順利實施。校長通常會根據(jù)上級主管部門的意見，結(jié)合本校的實際情況，權(quán)衡課程改革可能對學校形成的各種影響。在高考的影響下，信息技術(shù)課程在高中各科中長期存在地位“低人一等”的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)課時常被“侵占”的現(xiàn)象。如果校長對信息技術(shù)課程本身不重視，那么要求學校開設(shè)人工智能選修課無疑是一種奢望。此外，一所學校教師個人和集體的改革意識的強弱也會影響課程的實施。從人工智能課程的現(xiàn)狀來看，恰好印證了這一點：改革意識強的教師個人或教研組即使沒有上級的硬性指令，也能積極展開各選修模塊的教學嘗試和探索，并自覺地從教學者成長為研究者，而思想保守的學校即使具備了課程實施的基本條件，也不愿積極開設(shè)相關(guān)的選修課程，長期停留于課程的“忠實執(zhí)行者”的層次。
（4） 外部環(huán)境
外部環(huán)境因素主要包括政府部門的重視、外部機構(gòu)的支持以及社區(qū)與家長的協(xié)助。各國課程改革的經(jīng)驗表明，教育行政部門和相關(guān)機構(gòu)的態(tài)度在很大程度上影響到新課程的順利實施。特別是我國長期以來受到前蘇聯(lián)教育模式的影響，課程改革通常是自上而下的模式，新課程的實施主要依靠各級政府教育行政部門的政策和指令的推動。本次新課程改革同樣繼承了這一模式，但是整個教育體制和評價體系未能及時進行相應(yīng)的調(diào)整，因此在某些方面造成各級教育部門的政策抵觸，出現(xiàn)“上有政策、下有對策”的情況。此外，社區(qū)與家長對新課改的認識和態(tài)度也影響到人工智能課程的實施。研究表明，社區(qū)與家長更加關(guān)心的是新課改是否有助于提高學生的學業(yè)成績，是否會給學生造成更大的負擔，而對學生能力的全面發(fā)展和個性的培養(yǎng)則是其次的考慮。因此，要使社區(qū)與家長認識和了解課程改革的意義和目標，引導其關(guān)心新課程、支持新課程才能更好的促進新課改的健康發(fā)展，進而才可能使得包括人工智能在內(nèi)的高中各科選修模塊得以全面開設(shè)與實施。
三 高中人工智能課程的反思
通過調(diào)查訪談以及與相關(guān)授課教師的交流，筆者了解到高中人工智能課程的教學情況和教師的經(jīng)驗體會。總體來說，該課程的推進情況不如預期理想，需要從課程的設(shè)計、管理、教學以及評價等方面進行反思。
（1） 課程設(shè)計
本次高中信息技術(shù)課程改革將原來的一門課程分解為1個必修模塊和5個選修模塊，從而給學生提供多樣化的選擇?！叭斯ぶ悄艹醪健边x修模塊是作為智能信息技術(shù)處理專題設(shè)置的，以反映信息技術(shù)學科的發(fā)展趨勢，體現(xiàn)教育的時代性要求。課程設(shè)置的目的在于使學生在技術(shù)掌握與使用的過程中，逐漸領(lǐng)會信息技術(shù)在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用以及對科學技術(shù)和人類發(fā)展的深遠意義[6]。然而，以上的描述更多是該模塊的隱性價值，相比其他模塊該課程的顯性價值并不是很直觀。而一線的信息技術(shù)教師較多關(guān)注的是該課程的顯性價值：課程能給學生帶來些什么？學生的實踐能力能否有較大提高？教師們在沒有找到一個合理的價值依托之前，一般不會貿(mào)然開課。這一點值得課程設(shè)計者和教研人員的深刻思考。
通過網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查，不少教師認為人工智能課程在高中開設(shè)是有一定必要性的[7]，但并不意味著所有的學生都需要學習該課程。課程應(yīng)面向?qū)θ斯ぶ悄苡幸欢ㄅd趣的學習者，且最好有一定的基礎(chǔ)。事實上，相對于其他選修模塊，選擇人工智能課程的學生并不是很多。因此，結(jié)合我國目前的情況，可以考慮優(yōu)先在發(fā)達地區(qū)條件較好的部分學校開設(shè)，再進一步利用其示范作用，以點帶面，逐步鋪開培訓、指導、交流的規(guī)模和影響面，積極穩(wěn)妥地推進高中人工智能課程的建設(shè)。
（2） 課程管理
課程的有效管理有助于提高課程實施的質(zhì)量。上個世紀90年代以來，我國的中小學課程由原來的中央集權(quán)管理體制逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閲?、地方、學校的三級管理體制。國家負責課程的總體規(guī)劃，省級教育部門結(jié)合本地區(qū)實際制定課程計劃或?qū)嵤┓桨福鴮W校也將有權(quán)根據(jù)學校傳統(tǒng)或?qū)W生興趣開發(fā)適合本校的課程。目前人工智能課程雖然已被列入國家課程標準，但在地方管理層面并未得到應(yīng)有的認可。部分地區(qū)考慮到高考因素，直接將人工智能模塊排除在學生的選擇范圍之外，無疑成為阻礙該課程順利實施的一個重要原因。
目前我國高中了解熟悉人工智能教學內(nèi)容、方法的教師十分缺乏，相關(guān)教育主管部門需加強該課程的師資培養(yǎng)，邀請教材編寫人員和相關(guān)專家，積極開展各級培訓、研討和交流活動，以務(wù)實的態(tài)度來聽取學科教師的意見，為他們提供一些明確的、可操作的指導和建議。也可以開展優(yōu)秀教學案例的征集和評獎，通過公開課的觀摩和點評活動，或吸納中學教師參與有關(guān)課程改革和教學研究的課題，以此提高教師參與改革的積極性。此外，國內(nèi)高等師范院校信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)應(yīng)該對新課改作出及時的反應(yīng)，針對高中信息技術(shù)各選修模塊為師范生開設(shè)相關(guān)的課程，為課改的成功實施提供后備師資力量的支持。
（3） 課程教學
從已開展的人工智能課程教學或?qū)嶒炃闆r來看，主要的教學體會包括：教學對象選取時要有針對性，不宜硬性指定，應(yīng)結(jié)合學習者自己的興趣和學習基礎(chǔ)供其自由選擇；由于課程的理論和技術(shù)的要求較高，不宜大量采用“講授法”進行教學，應(yīng)設(shè)計一些有挑戰(zhàn)性的活動供學生實踐；為保證教學進度有序進行，可通過課堂小測及時鞏固所學內(nèi)容；應(yīng)提供良好的網(wǎng)絡(luò)條件和計算機設(shè)備以支持課程教學和實踐的順利開展。
國外一些高校通過遠程網(wǎng)絡(luò)的手段與中學合作開展人工智能教學，加快了課程建設(shè)的步伐，并提高了教學質(zhì)量。大學負責教學網(wǎng)站的建設(shè)維護，主持與中小學的討論答疑，中學則負責課程教學的具體實施。文中個案也印證了這種做法的有效性：讓一些致力于高中人工智能課程研究的高校和部分條件較好的中學建立共同體，協(xié)作推動課程的實施。一方面，高校研究人員能為中學提供教學指導建議、技術(shù)和資源的支持；另一方面，中學的教學實踐也為高校進行課程教學研究提供了材料和依據(jù)。
（4） 課程評價
研究表明，評價目前已成為影響高中信息技術(shù)新課程實施的一個重要問題[8]。從本次課改的動因來看，針對我國現(xiàn)行教育體制下的高考選拔制度在很多方面呈現(xiàn)的弊端，新課改力圖在一定程度上改變這一局面，努力使學習者能夠真正獲得全面的發(fā)展。但是，在目前情況下以高考為“指揮棒”的評價體系短期內(nèi)仍然無法發(fā)生質(zhì)的變化。高中新課改實施以來，部分省份相繼將信息技術(shù)課程納入了高考的范疇，以往信息技術(shù)課程不受重視的情況逐漸得到了一些改善。然而，高考是否解決信息技術(shù)課程評價問題的一劑良藥，進而為人工智能課程的實施及其評價帶來新的希望，目前仍是值得懷疑和思考的問題。特別是當前高考科目已經(jīng)較多，再增加科目無疑會加重學習者的負擔，且很容易回到應(yīng)試教育的老路上。
其次，雖然新課程標準中提供了關(guān)于課程評價的建議，但是其中的內(nèi)容仍然比較抽象，可操作性不夠。如在信息技術(shù)課程標準的評價建議中，提倡評價主體的多元化，關(guān)注學生的個別差異，綜合應(yīng)用多種過程性評價方式，適當滲透表現(xiàn)性評價的理念，等等。這些內(nèi)容從理念上來講都是很好的，但是如何在教學實踐中加以操作實施，對一線教師而言仍是不夠明確和難以把握的問題。而且，信息技術(shù)課程的每個模塊各有特色，然而課程標準并未就此提供專門的評價建議。因此，一套科學合理、適合人工智能課程的評價體系和方法仍需要教研人員在實踐中不斷摸索總結(jié)。
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關(guān)鍵詞：高職教育；人工智能；課程改革
課程設(shè)置應(yīng)與高職教育培養(yǎng)目標和方式相一致
人工智能課程主要講授當今智能領(lǐng)域的理論方法及其應(yīng)用，是一門涉及哲學、邏輯學、語言學、控制論、生物神經(jīng)學等多個學科的課程。以普通高校高年級計算機專業(yè)學生為講授對象，人工智能課程在教學上一般以理論講授為主，并輔以一些應(yīng)用實例加以分析。課程本身理論性強，內(nèi)容較為抽象，因此對學生專業(yè)知識基礎(chǔ)的要求高，在教學上往往強調(diào)對各種智能理論的深入講解和分析，以此達到提高學生專業(yè)理論水平的目的。
當前高職教育中為計算機專業(yè)學生所開設(shè)的人工智能課程很大程度上沿用了普通高等教育環(huán)境下的教學方式和內(nèi)容，這顯然與高職教育本身培養(yǎng)人才的目標和方式不一致。高職教育的最終目標是要培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)需要的技能型、應(yīng)用型人才，而高職教育在教學方式上應(yīng)更為注重實踐教學，包括各種實驗、實訓、實習和設(shè)計。因此，人工智能課程中單純的理論講授并不能有效地適應(yīng)高職教育的實際教學環(huán)境要求，有必要對人工智能課程在教學內(nèi)容和方式上加以改革。
三個改革途徑
（一）引導學生閱讀應(yīng)用研究文獻
高職教育強調(diào)培養(yǎng)學生的知識應(yīng)用技能，其中重要的一點是要培養(yǎng)學生把理論知識應(yīng)用到實際生產(chǎn)中的能力。然而在教學實踐過程中，學生普遍反映由于人工智能課程理論性強，難于從課本理論聯(lián)系到實際的專業(yè)應(yīng)用上，這樣對激發(fā)學生的學習興趣，提高技能應(yīng)用水平是不利的。
實際上，人工智能涉及的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，其中在專家系統(tǒng)、模式識別、智能控制、數(shù)據(jù)挖掘、自然語言理解等方面尤為突出，每一種應(yīng)用都能夠很好地體現(xiàn)出人工智能學科的基本理論方法特點。因此，在課程學習的開始階段，應(yīng)讓學生按照個人興趣自行選定某個應(yīng)用領(lǐng)域，在一定的提示和引導下通過檢索有關(guān)文獻，訪問相關(guān)的科研院校網(wǎng)站等方式獲取資料，了解當前該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和具體產(chǎn)品的開發(fā)和使用情況，最后在課程的結(jié)束階段以學習報告的形式在課堂上加以演示和共同討論，這樣可以大大激發(fā)學生學習人工智能課程的主觀能動性，開闊學生的知識視野。資料的收集閱讀與思考是知識應(yīng)用的首要環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)應(yīng)用型人才的知識應(yīng)用技能很有幫助。
（二）安排學生對經(jīng)典算法程序進行實驗
與普通高等教育相比，高職教育更加強調(diào)實踐教學的重要性。從實踐中學習和理解理論知識，并且把所學知識運用到實踐中，這是高職教育的重要特點。人工智能課程內(nèi)容抽象而概念性強，單純的理論講解學生難以從中得到啟發(fā)，也難以體現(xiàn)出高職教育突出實踐教學的特點，為此需要安排學生動手實驗，從實踐中理解人工智能科學的理論原理和應(yīng)用途徑。
在人工智能科學的發(fā)展過程中，先后提出了一些經(jīng)典的優(yōu)秀算法程序，如A*算法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的BP學習算法等，在科研和工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，在實踐教學中同樣有著重要價值。根據(jù)教學要求和實際情況，學生并不需要自行設(shè)計關(guān)于這些算法的具體程序，在提倡開放和共享源代碼的今天，通過網(wǎng)絡(luò)能夠獲得大量相關(guān)的程序代碼資源。同時，一些軟件平臺也集成了一些工具箱，如遺傳算法工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱等，只需設(shè)定相關(guān)輸入?yún)?shù)和數(shù)據(jù)，便可通過調(diào)用工具箱函數(shù)實現(xiàn)算法，極為簡便而易于理解。
學生應(yīng)通過對這些程序作驗證性實驗來理解所學內(nèi)容。為安排學生有效地進行實驗，教師應(yīng)結(jié)合當前階段所講授的內(nèi)容準備相應(yīng)的算法程序，當該部分內(nèi)容結(jié)束后在課堂上講解和演示算法程序的運行方法。學生獲得該算法程序以及具體的實驗任務(wù)后在課后完成實驗并提交實驗報告。
例如，在講授啟發(fā)式搜索時，可向?qū)W生提供A*算法求解八數(shù)碼難題的算法程序，并對某個學生給定某個初始棋盤狀態(tài)，要求學生動手運行程序并記錄由算法擴展所得的每個棋盤狀態(tài)的估價函數(shù)計算結(jié)果，以及相應(yīng)的OPEN表和CLOSED表的變化情況，從中理解A*算法的原理特點。又如，在講授BP學習算法時，可根據(jù)學生的實際情況對內(nèi)容進行調(diào)整，強調(diào)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實際工程應(yīng)用價值，而對BP算法的基本原理只作簡單介紹。向?qū)W生提供利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習特定目標函數(shù)的MATLAB程序代碼后，要求學生動手運行該程序，并且記錄和對比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在訓練前后對目標函數(shù)的逼近效果。
（三）啟發(fā)學生引入人工智能理論方法對畢業(yè)設(shè)計加以創(chuàng)新
畢業(yè)設(shè)計是高職教育的重要環(huán)節(jié)，學生通過畢業(yè)設(shè)計對以往所學知識作系統(tǒng)性總結(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計能進一步加強學生的技能訓練，提高學生的技能應(yīng)用水平。從實踐教學的角度來講，畢業(yè)設(shè)計不僅僅要求學生對已學知識和技能的簡單重復運用，更重要的是強調(diào)學生能夠主動獨立地分析實際問題，對問題的解決方法提出新的觀點并付諸實踐。然而從教學的實際來看，在畢業(yè)設(shè)計中學生創(chuàng)新的主動性不足，往往停留在繼承和模仿階段，畢業(yè)設(shè)計作品少有突破和創(chuàng)新。究其原因，并非學生所學知識和技能不足，而是學生未懂得如何分析已有問題，在其基礎(chǔ)上引入新的解決方法或提出新的應(yīng)用內(nèi)容。
在計算機領(lǐng)域中，人工智能屬于研究和創(chuàng)新的前沿和熱點，許多舊有問題利用人工智能方法都得到了新的解決途徑。教師在指導學生畢業(yè)設(shè)計時，可針對某一問題恰當?shù)貑l(fā)學生引入人工智能的理論和方法，并嘗試性地運用在解決當前問題之中，這樣能較容易地獲得新的改進和突破，對培養(yǎng)學生創(chuàng)新觀念和能力很有意義。
近年來，高職教育得到了迅速發(fā)展，其社會認可度也不斷提升。但是，在發(fā)展的過程中也出現(xiàn)了一些新的問題，其中突出的是如何對以往普通高等教育的教學方式和內(nèi)容加以改革，以適應(yīng)高職教育的新要求。人工智能課程作為一門重要的計算機專業(yè)課程，仍需要結(jié)合高職教育的實際要求以及學生的具體情況，在加強培養(yǎng)應(yīng)用型、技能型人才，加強實踐教學上不斷進行探索和改革。
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>> 研究生人工智能原理教學改革 研究生人工智能課程教學探索 研究生“人工智能”課程教學改革探索 人工智能系列課程研究 人工智能課程全英文教學改革 人工智能實驗課教學改革研究 《人工智能》碩士課程教學改革的研究與實踐 落實科學發(fā)展觀,深化“人工智能”課程的教學改革 創(chuàng)新型人工智能教學改革與實踐 人工智能課程教學方法研究 “人工智能導論”課程的教學與實踐改革探索 新形勢下本科教育階段人工智能課程教學研究 人工智能課程研究型實驗教學的探索與實踐 航天類專業(yè)“人工智能”課程的教學探索 林業(yè)院校人工智能課程教學的思考 應(yīng)用DBR的人工智能課程教學 人工智能導論課程的興趣教學法 人工智能概論課程的教學思考 “人工智能”課程教學的實踐與探索 面向人工智能的信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)教學改革 常見問題解答 當前所在位置：l.
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Research on Artificial Intelligent Series Courses of Graduate Students
REN Xiao-ping1,2, REN Qing-xiong3, GUO Fan2
(1. Institute of Intelligent System and Software, Central South University, Changsha 410083, China ; 2. Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China ; 3. Shanxi Institute of Metrology Supervision & Verification, Taiyuan 030002, China)
關(guān)鍵詞：航天類專業(yè) 人工智能 教學探索
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0155-02
面對航天科技迅猛發(fā)展，現(xiàn)代軍備技術(shù)快速提升，培養(yǎng)具有專業(yè)性的高素質(zhì)航天類人才，是我國航天科技發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，也是航天重點高校面向并有效服務(wù)航天事業(yè)的歷史責任。航天類本科生的教育形式也需要突破傳統(tǒng)的方式，著重多樣性、前沿性、工程性，因此，該專業(yè)的各門課程教育都應(yīng)該結(jié)合專業(yè)特點，探索新的教學模式。
人工智能自1956年誕生50多年以來，引起眾多科研機構(gòu)、政府和企業(yè)的空前關(guān)注，已成為一門具有日臻完善的理論基礎(chǔ)、日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣泛交叉的前沿學科。由于航天領(lǐng)域的特殊要求，人工智能在其發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的重要作用，各發(fā)達國家都相繼開展了人工智能與航天技術(shù)相結(jié)合的研究，致力于實現(xiàn)可重構(gòu)的、具有容錯能力的、智能的飛行系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。因此，“人工智能”作為航天類專業(yè)的一門特色選修課，應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點展開更具有實用性和創(chuàng)新性的教學。
1 人工智能課程特點
一方面，“人工智能”是一門多學科交叉的綜合學科，它涉及計算機科學、數(shù)學、心理學、認知科學等眾多領(lǐng)域，具有知識點多、涉及面廣、內(nèi)容抽象、不易理解、理論性強等特點，使得該課程的教學具有較大的靈活度和較高的難度。另一方面，“人工智能”是一門正在發(fā)展中的學科，具有較強的前沿性，計算機科學、信息科學、生物科學等相關(guān)學科的發(fā)展不斷的提出了許多新的研究目標和研究課題，使得人工智能的技術(shù)和算法也需要不斷更新，這在很大程度上增加了“人工智能”課程的教學難度。
2 航天類專業(yè)特點
首先，航天類專業(yè)具有較強的工程性。在專業(yè)的教學改革中有統(tǒng)一的特點，即強調(diào)要體現(xiàn)航天工程技術(shù)的綜合性、系統(tǒng)性， 注重培養(yǎng)復合型人才。其次，航天類專業(yè)具有一定的前沿性。因為航天飛行器作為現(xiàn)代高科技和多種學科技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)晶，應(yīng)及時把現(xiàn)代先進科技融入到了專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)類的課程教學中， 專業(yè)知識更新快成為又一特點；另外，航天類專業(yè)應(yīng)注重實踐性教育。尊重個性和興趣，強調(diào)動手能力，實驗室對學生開放，要求學生自主地設(shè)計完成實驗，強調(diào)對學生設(shè)計理念和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。最后，航天類專業(yè)應(yīng)重視產(chǎn)學合作。產(chǎn)學合作的目的在于推動學校與航天產(chǎn)業(yè)的持續(xù)全面合作，造就一支科學技術(shù)研究和工程實踐兼?zhèn)涞慕處熽犖椤?/p>
3 教學模式的探索
3.1 教材的選擇
人工智能作為一門新興的學科，其理論與方法都還在不斷的發(fā)展與完善中。就目前來看，關(guān)于人工智能的定義和范圍都沒有一個統(tǒng)一的標準，不同的教材所介紹的內(nèi)容也不盡相同。在教材選用方面，需要綜合考慮專業(yè)特點和學生的知識背景。本課程主要針對航天類專業(yè)高年級本科生，該類學生具有一定的數(shù)學、計算機、信息論、通信理論等基礎(chǔ)知識，對航天應(yīng)用的基本需求有初步的了解，因此，“人工智能”課程難度應(yīng)該控制在中級，可以較深入的介紹人工智能的基礎(chǔ)算法和應(yīng)用案例。
中南大學蔡自興教授積累了多年的教學與科研經(jīng)驗，借鑒了國內(nèi)外其他專家和作者的最新研究成果，吸取了國內(nèi)和國外人工智能領(lǐng)域?qū)W術(shù)書籍的長處，于1987年編寫了“人工智能及其應(yīng)用”一書，該書根據(jù)人工智能學科的新發(fā)展不斷修訂，推出四個版本。本課程采用“人工智能及其應(yīng)用（第4版）”，其中大部分內(nèi)容適合本科生學習。另外，本課程還給學生提供其他一些參考書目，如N.J.Nilsson 的“Artificial Intelligence：A New Synthesis.Morgan Kanfmann”等經(jīng)典教材。
3.2 課堂教學形式的探索
“人工智能”課程內(nèi)容較抽象，概念較為繁多，若采用單一的課堂講授的方式，學生容易概念混淆、理解不透，逐漸產(chǎn)生厭倦情緒，導致教學效果差。本文探索不同的課堂教學手段，根據(jù)不同內(nèi)容采用不同的教學手段，有利于學生對課程內(nèi)容的理解與吸收。另外，考慮到航天類的專業(yè)特點，突出課程內(nèi)容的工程應(yīng)用，增加研究性質(zhì)的教學內(nèi)容與形式，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。
（1）課件采用圖文并茂的PPT。綜合利用文字、圖像、聲音、視頻等多種媒體表示方法，在介紹原理和概念時采用精辟的文字，介紹算法流程時采用圖像，介紹算法應(yīng)用時采用視頻。在PPT中適當利用不同的字體、顏色或動畫來突出重點，細化流程，引導學生的思路，便于集中注意力接受重點內(nèi)容。
（2）適當增加課堂討論與練習。對于人工智能的一些基本問題，可以引導學生進行調(diào)研和討論，來深化課程內(nèi)容的了解，并提高學生的學習興趣；對于重要的算法和理論，可以增加課堂練習，讓學生實際動手進行公式的推導或演算，并在練習中分析學生對問題的理解程度，有針對性的增加講解或指導。
（3）適當采用類比的講解方式。對人工智能的不同學派，不同方方法，以及方法的不同應(yīng)用，廣泛的采用類比的形式進行講解，不僅可以復習已學習的內(nèi)容，也利于對新內(nèi)容的理解。并且，通過對不同內(nèi)容的比較總結(jié)相似點、區(qū)分不同點，可以避免概念的混淆，清晰的掌握課程內(nèi)容。
（4）增加研究性教學。研究性教學強調(diào)通過問題來進行學習，有必要將實際應(yīng)用案例或者授課教師的科研項目融入日常的教學工作中去，用“啟發(fā)式”、“案例式”教學激發(fā)學生“自主學習”能力。
3.3 課程內(nèi)容的探索
一方面，鑒于本科生知識結(jié)構(gòu)還不夠完善，“人工智能”課程的內(nèi)容要控制在適應(yīng)本科生學科基礎(chǔ)的中等難度；另一方面，鑒于航天類專業(yè)的特點，課程內(nèi)容應(yīng)更注重與航天應(yīng)用相結(jié)合的內(nèi)容，并且在課程中增加具體應(yīng)用的介紹。具體的課程內(nèi)容如表1所示。
3.4 考核形式的改革
“人工智能”課程注重學生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)的試卷形式不能全面的反應(yīng)學生的學習效果，因此，應(yīng)采用課堂表現(xiàn)和課程報告相結(jié)合的方式進行綜合考核。
一方面，重視學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，對學生課堂討論與練習的表現(xiàn)進行考核評分，作為總成績的參考；另一方面，注重學生課題調(diào)研和實踐的能力，采取提交課程論文的形式進行考核。正確引導學生根據(jù)個人興趣、課程內(nèi)容、可行性、實踐難度進行合理選題，并根據(jù)所選題目進行文獻查閱和總結(jié)，完成調(diào)研報告或算法實現(xiàn)報告。結(jié)合者兩個方面進行最終成績的評定，綜合衡量學生問題分析能力、論文寫作能力和創(chuàng)新實踐能力。
4 結(jié)語
航天類專業(yè)的本科生教學需針對專業(yè)特點有的放矢，該專業(yè)的課程教育都應(yīng)該趨向于前沿性、專業(yè)性和實用性。本文的“人工智能”課程教學改革方案不僅考慮到該課程屬于前沿叉學科的特點，也綜合考慮了航天類專業(yè)的特點。為了使課程教學更好地服務(wù)于學生，本文提出的改革方案打破傳統(tǒng)的教學模式，將課堂理論講解、課堂討論、課后調(diào)研、項目實踐等相結(jié)合，充分調(diào)動學生的學習興趣和積極性，提高學生的創(chuàng)新能力，有利于培養(yǎng)真正符合航天領(lǐng)域所需要的綜合型高級人才。
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關(guān)鍵詞：林業(yè)院校；人工智能；課程教學
1背景
近年來，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的快速普及，互聯(lián)網(wǎng)跨界融合創(chuàng)新模式進入林業(yè)領(lǐng)域，利用移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)推動信息化與林業(yè)深度融合，開啟了智慧林業(yè)的大門。我國林業(yè)信息化、智能化建設(shè)逐步走上了有序、快步發(fā)展的軌道，取得了重要的進展。
2011―2013年，國家林業(yè)局先后開展了中國林業(yè)信息化體制機制研究和中國智慧林業(yè)發(fā)展規(guī)劃研究，在此基礎(chǔ)上出臺了《國家林業(yè)局關(guān)于進一步加快林業(yè)信息化發(fā)展的指導意見》和《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導意見》。2012―2013年，在深入研究的基礎(chǔ)上，林業(yè)局編制了《中國林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展框架設(shè)計》，2016年3月正式了《“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)行動計劃》。
國家林業(yè)局制定的《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導意見》指出，信息化、智能化在林業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)從零散的點的應(yīng)用發(fā)展到融合的、全面的創(chuàng)新應(yīng)用。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的逐步應(yīng)用，能實現(xiàn)林業(yè)資源的實時、動態(tài)監(jiān)測和管理，更透徹地感知生態(tài)環(huán)境狀況、遏制生態(tài)危機，更深入地監(jiān)測預警事件、支撐生態(tài)行動、預防生態(tài)災害。
人工智能是計算機科學中涉及研究、設(shè)計和應(yīng)用智能機器的一個重要分支。國際上，人工智能的研究已取得長足的進展；在國內(nèi)，也呈現(xiàn)出極好的發(fā)展勢頭，人工智能已得到迅速的傳播與發(fā)展，并促進了其他學科的發(fā)展。我國已有數(shù)以萬計的科技人員和大學師生從事不同層次的人工智能的研究與學習，人工智能已成為一個受到廣泛重視并有著廣闊應(yīng)用潛能的龐大的、交叉的前沿學科。特別是經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，智能技術(shù)及其應(yīng)用已經(jīng)成為各行業(yè)創(chuàng)新的重要生長點，其廣泛的應(yīng)用前景日趨明顯，如智能機器人、智能化機器、智能化電器、智能化樓宇、智能化社區(qū)、智能化物流等，對人類生活的方方面面產(chǎn)生了重要的影響。
近年來，人工智能已經(jīng)在智慧林業(yè)相關(guān)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，例如，在智能機器人的應(yīng)用方面，已經(jīng)有大量的嫁接機器人、水果采摘機器人、農(nóng)藥噴灑機器人、果實分檢機器人等投入使用；在專家系統(tǒng)的應(yīng)用方面，森林病蟲害診斷專家系統(tǒng)、病蟲預測預報專家系統(tǒng)、林產(chǎn)品生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)、專家咨詢和人員培訓專家系統(tǒng)等也得到了廣泛應(yīng)用。
隨著人工智能在智慧林業(yè)中的廣泛應(yīng)用，涉林企業(yè)和事業(yè)單位對智能型林業(yè)高技術(shù)人才的需求也在不斷加大。為了適應(yīng)市場對智能型人才的需求，自2003年起，國內(nèi)諸多林業(yè)高等院校在計算機科學與技術(shù)專業(yè)本科階段、林業(yè)相關(guān)專業(yè)的研究生階段陸續(xù)開設(shè)人工智能課程，同時不斷加大人工智能課程的比重，因此，人工智能課程教學對于林業(yè)院校顯得越來越重要。
2林業(yè)院校人工智能課程教學現(xiàn)狀
林業(yè)院校開設(shè)人工智能課程的專業(yè)不多，但有不斷增加的趨勢。以中南林業(yè)科技大學為例，該校計算機科學與技術(shù)本科專業(yè)自2003年起就開設(shè)了人工智能課程，所用教材一直是蔡自興教授主編的《人工智能及其應(yīng)用》；另外，面向部分專業(yè)的碩士和博士研究生開設(shè)了人工智能相關(guān)課程，如農(nóng)業(yè)碩士的農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域研究生開設(shè)了人工智能技術(shù)，森林經(jīng)理和森林培育兩個專業(yè)的博士研究生開設(shè)了人工智能與專家系統(tǒng)。
針對計算機科學與技術(shù)本科專業(yè)，人工智能課程主要使用蔡自興教授主編的《人工智能及其應(yīng)用》教材施教，但由于課時數(shù)僅有32學時，關(guān)于人工智能的一些高級應(yīng)用，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、機器學習等，采用專題的形式組織教學。該專業(yè)沒有設(shè)置實驗學時，僅在理論課堂上演示了一些仿真軟件，如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境。
針對農(nóng)業(yè)碩士的農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域研究生和森林經(jīng)理及森林培育兩個專業(yè)的博士研究生，教學計劃安排的學時數(shù)為40學時，沒有指定教材，僅給學生列了蔡自興教授的《人工智能及其應(yīng)用――研究生用書》等幾本參考教材。課堂主要以專題的形式組織教學，每一講除了相關(guān)的理論以外，還介紹一些工程實踐應(yīng)用的例子，讓研究生能夠了解這些人工智能算法如何在實際中得到具體應(yīng)用。
3林業(yè)院校人工智能課程教學存在的問題
全國各高等院校的人工智能課程教學都或多或少地存在一些問題，林業(yè)院校更有區(qū)別于其他類型院校的顯著特征，而且林業(yè)院校開設(shè)該課程教學相對較晚，因此林業(yè)院校的人工智能課程教學存在更多的問題。
（1）師資短缺。在林業(yè)院校，林學相關(guān)專業(yè)開設(shè)該課程往往由林學相關(guān)專業(yè)的教師主講。這些非計算機相關(guān)專業(yè)的教師雖然曾從事過人工智能個別算法或領(lǐng)域研究，但不具備全面的人工智能相關(guān)專業(yè)知識，在講授不熟悉的人工智能知識點時顯得力不從心。
（2）教學內(nèi)容專業(yè)性不強。人工智能是計算機科學的一個分支學科，一般的人工智能教材都比較適合計算機相關(guān)專業(yè)的學生使用，但是農(nóng)業(yè)信息化、森林經(jīng)理、森林培育等專業(yè)的學生不管是專業(yè)基礎(chǔ)還是行業(yè)應(yīng)用背景均與計算機類專業(yè)學生不同，如果我們?nèi)匀话雌胀ǖ慕滩氖┙蹋虒W內(nèi)容就缺乏林科特色，顯得專業(yè)性不強，無法吸引學生的聽課興趣。
（3）教學難度過大。林業(yè)院校涉林專業(yè)的學生一般只有計算機文化基礎(chǔ)、C語言等簡單的計算機課程基礎(chǔ)，缺乏算法思想。而人工智能課程涉及很多高級、復雜的算法，不論從算法思想，還是從算法實現(xiàn)和算法應(yīng)用，對非計算機類專業(yè)學生來說難度過大。因此，在教學內(nèi)容和教學要求上要做一些取舍。
除此之外，還存在諸如缺少實驗環(huán)節(jié)、教學手段單一、教學案例缺乏等其他普遍性問題。
4林業(yè)院校人工智能課程教學改革建議
通過分析林業(yè)院校人工智能課程教學存在的問題，結(jié)合自己近十余年來從事人工智能教學的經(jīng)驗，我們提出了一些改革建議。
（1）推行專題式教學，解決師資缺乏的問題。在師資缺乏的情況下，由一名教師完成整個人工智能課程教學比較困難，同時，可能有多名教師分別在人工智能的不同方面進行過深入研究。因此，可以將該課程按章節(jié)分成各個不同的模塊，每一個模塊設(shè)一個專題，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專題、專家系統(tǒng)專題、機器學習專題等，再由多名教師分別承擔自己熟悉的專題進行講授。這樣既可以解決一位教師的知識不足，又可以讓各位教師結(jié)合自己的科研將每一個熟悉的專題講授得更加詳細、更加有趣。
（2）教學內(nèi)容與涉林專業(yè)緊密結(jié)合，解決專業(yè)性不強的問題。事實上，人工智能的各領(lǐng)域應(yīng)用在林業(yè)行業(yè)都能找到對應(yīng)的應(yīng)用實例。例如，林果采摘機器人就是機器人在林業(yè)中的應(yīng)用；林火識別和林木病蟲害監(jiān)測就是模式識別在林業(yè)中的應(yīng)用；林火蔓延預測可以用到隱馬爾科夫模型；PAID50專家系統(tǒng)平臺就是專家系統(tǒng)在農(nóng)林業(yè)中的應(yīng)用典范等。因此，在教學過程中，我們可以考慮將人工智能知識與林業(yè)應(yīng)用結(jié)合進行講解，這樣學生更容易接受也更樂意接受。更進一步，如果能夠結(jié)合這些林業(yè)應(yīng)用編寫一本《人工智能及其林業(yè)應(yīng)用》教材，將會更加適合涉林專業(yè)的學生學習這門課程。
（3）應(yīng)用計算機仿真軟件解決教學內(nèi)容難度大的問題。非計算機類專業(yè)的學生計算機基礎(chǔ)較差，編程能力不強，算法訓練不足，對各種人工智能高級算法難以理解，更難以編程實現(xiàn)。針對這個實際問題，我們可以主動提供一些相關(guān)算法的計算機仿真軟件，在課堂上通過演示這些仿真軟件，讓學生直觀地理解算法，甚至能夠通過仿真軟件應(yīng)用這些算法解決本專業(yè)相關(guān)的問題。例如可以開發(fā)如圖1和圖2所示的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法仿真軟件，通過該仿真可以把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、訓練時的權(quán)值偏差變化、訓練過程中總誤差的變化等信息完全呈現(xiàn)在學生面前，學生通過這個仿真過程就不難理解BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，甚至可以使用這個仿真軟件來解決本專業(yè)相關(guān)的一些問題。
