精益求精建設(shè)人工智能精品課程

劉麗玨　陳白帆　王　勇　余伶俐　蔡自興

人工智能是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的16門核心課程之一,也是計算機科學與技術(shù)專業(yè)中一門不可替代的重要課程。

中南大學開設(shè)人工智能課程已有25年歷史,2003年該課程更是被評為全國高等學校首批精品課程。此后,在國家教育部、湖南省教育廳和學校的支持與指導(dǎo)下,以蔡自興教授為首的教學隊伍一直繼續(xù)堅持精品課程的建設(shè)。在5年多的建設(shè)過程中,一直堅持求新求變的思想,使得本精品課程又登上了一個新的臺階,并通過建設(shè)取得了一些新的經(jīng)驗和體會。

1 深化教學改革,不斷提高教學質(zhì)量

教學改革是課程建設(shè)和學科發(fā)展的生命線。經(jīng)驗告訴我們,要不斷提高教學質(zhì)量,就不能固步自封,吃老本,而必須不斷深化教學改革,加大課程建設(shè)和教材建設(shè)力度,不斷改進教學方法。

(1) 搞好精品課程建設(shè),發(fā)揮示范作用

把人工智能國家級精品課程放在優(yōu)先建設(shè)的位置,講究教學質(zhì)量,推進教學改革是本課程一直堅持的教學理念。首屆國家級精品課程評選時,還很少有其他課程采用網(wǎng)絡(luò)教學,而我們的課程就已經(jīng)建設(shè)了完善的網(wǎng)絡(luò)教學平臺并被國家教育部評為優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程,這有助于充分發(fā)揮國家級精品課程的示范作用。在此后的建設(shè)過程中,我們堅持每年都對網(wǎng)絡(luò)課程和教學課件進行改進和更新,在國內(nèi)發(fā)揮了應(yīng)有的示范作用。

為開拓學生眼界,追蹤國際前沿研究,這幾年我們加強了對雙語教學的研究和實踐,采用多種方式堅持漢英雙語教學。經(jīng)過實踐我們體會到,英語教學比例要根據(jù)教學內(nèi)容和學生英語水平而定,其檢驗標準是學生的接受程度與學習效果,并根據(jù)這一點來適時調(diào)整雙語教學中英語對漢語的比例。

(2) 編著立體配套教材,為教學改革服務(wù)

根據(jù)學科和課程的發(fā)展及教學改革的需要,我們十分重視教材建設(shè),不斷更新人工智能課程教材內(nèi)容,使其具有系統(tǒng)性、新穎性、實用性和可讀性等特色,所編優(yōu)秀教材處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

在過去5年建設(shè)過程中,在原有的信息類本科生教材的基礎(chǔ)上,又增加了研究生教材、網(wǎng)絡(luò)課程教材和管理類通用教材,形成了多層次、多專業(yè)、多平臺的立體配套教材共4個版本,以適應(yīng)學生的不同層次要求。這些教材已為高水平課程建設(shè)和學科建設(shè)作出了重要貢獻。

(2) 創(chuàng)新教學方法,開展多種形式教學

近年來,我們學習和推廣了教學名師在長期教學實踐中形成的“以趣導(dǎo)課、以疑啟思、以法解惑、以律求知”的教學模式和教學方法,并不斷摸索和實踐,采取了多種形式的教學方式,包括多媒體教學、雙語教學、網(wǎng)絡(luò)教學、智能系統(tǒng)物理實體演示、課堂討論會、論點辯論會、學術(shù)研討會以及網(wǎng)上實驗等現(xiàn)代化教學方法,取得了優(yōu)良的教學效果。在課程講授中盡力做到生動形象,富有啟發(fā)性,從而充分激勵學生的學習積極性和主動性,發(fā)揮獨立思考和創(chuàng)新思維,多方位培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

要取得良好的教學效果,首先要培養(yǎng)學生的學習興趣,使學生主動參與學習。如何充分激發(fā)學生們的學習熱情,發(fā)揮其主觀能動性是我們一直在探索的問題。我們在教學實踐中多次開展辯論會、討論會等活動,通過讓學生自己動手查資料,分析整理,提出自己的觀點,使學生全方位地接觸所學課程,在此過程中培養(yǎng)學生的研究能力,真正實現(xiàn)師生互動。在課程中我們還經(jīng)常請來在科研工作中擔任主要任務(wù)的教師和博士生給本科生介紹最前沿的科學動態(tài),激發(fā)學生對科學研究的興趣。更進一步,我們在研究生教學方面通過舉辦學術(shù)研討會,讓學生接觸學科前沿,自己查閱資料和動手寫科技論文,并在研討會上宣讀討論,培養(yǎng)獨立研究能力,為將來的研究工作打下基礎(chǔ)。許多本科生和研究生在討論會上有十分突出的表現(xiàn)。這種課堂學術(shù)研討活動深受廣大學生歡迎。

(4) 教學與科研結(jié)合,以科研促進教學

對于高等教育來說,教學與科研始終是相互促進,不可分割的。我們認識到,要提高師資水平和教學質(zhì)量,就必須鼓勵教師開展科學研究,處理好教學與科研的關(guān)系。要以教學為中心,以科研促進教學。通過科研實踐,提高教師的學術(shù)水平和教學起點。教師只有站得高,才能看得遠;只有看得遠,才能明確方向和目標。本精品課程立項后,我們每年都有意識地組織學生參觀實驗室,向他們介紹最新的科研進展,培養(yǎng)學生的科學精神和科研素質(zhì);同時吸收部分學生直接參與到科研工作中來,提高他們分析和解決實際問題的能力;本科生的畢業(yè)設(shè)計題目也直接與科研工作掛鉤,讓學生真正學以致用;支持青年教師參加科研和各種技術(shù)培訓(xùn),不斷提高他們的科研能力和教學能力,從而有力地推動了教學科研的相互促進和協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 構(gòu)建立體式教學平臺,實現(xiàn)教學相長

(1) 建設(shè)前沿交叉學科的多類型教學資源

教學資源是教學質(zhì)量的重要保證,通過多年的積累和長期努力,我們已擁有大量立體配套式的教學資源,除了針對計算機、智能科學與技術(shù)和自動化專業(yè)的系列教材外,還有面向軍隊的智能決策的教材,面向人工智能初學者和研究人員的工具書《人工智能辭典》。大量教參、教研論文、科研論文、多媒體課件、雙語課件、網(wǎng)絡(luò)課件、視頻錄像、習題庫、試題庫、虛擬實驗室等都包含在我們的教學資源中。

(2) 開發(fā)富有特色的網(wǎng)絡(luò)教學平臺,實現(xiàn)個性化教學

網(wǎng)絡(luò)教學能夠拓展學生的學習空間,使學生能夠在不受地域和環(huán)境限制的情況下主動學習和繼續(xù)學習。我們的《人工智能網(wǎng)絡(luò)課程》上網(wǎng)使用已經(jīng)7年了。該網(wǎng)絡(luò)課程具備向?qū)W習、交互式和情景化學習、多媒體支持、學習評價、智能答疑、全文搜索、虛擬算法實驗等功能。特別是在向?qū)W習、個性化以及算法實驗上,采用了人工智能技術(shù)本身來實現(xiàn)人工智能網(wǎng)絡(luò)課程,具有網(wǎng)絡(luò)化、智能化和個性化等顯著的特色和先進性,得到專家和同行的認可和肯定。如今我們的網(wǎng)絡(luò)教學平臺已不斷得到更新和擴展,學習內(nèi)容不斷完善,學生們不僅可通過網(wǎng)絡(luò)進行學習、實驗,并能通過網(wǎng)絡(luò)提交作業(yè)和報告,與老師進行交流。網(wǎng)絡(luò)課程的使用,促進了本課程教學改革,更好地調(diào)動了學生的學習興趣和主動性,深受學生歡迎。

(3) 建立開放式的網(wǎng)絡(luò)實驗平臺

理論聯(lián)系實際永遠是教學過程中不可或缺的重要部分,讓學生發(fā)揮主動性,學以致用,從而加深對課堂接受知識的理解,培養(yǎng)學生的實踐能力,使他們能夠?qū)W以致用,是我們開發(fā)實驗平臺的目的。為此,我們在2005年開發(fā)了一個網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室,在這個實驗室中,通過動畫演示,學生能夠直觀地看到課堂上講到的多種算法和方法的具體實現(xiàn)步驟和運行結(jié)果,還能夠自己動手,創(chuàng)建新的實驗環(huán)境和實驗數(shù)據(jù),建立自己的實驗。網(wǎng)絡(luò)實驗平臺中對每個實驗的目的、要求、實驗報告的形式內(nèi)容都作出了詳細的闡述和要求,網(wǎng)絡(luò)的開放環(huán)境使得學生可以在寢室、家里、機房,甚至在機場、車站、碼頭隨時進行實驗,不受時間和地點的限制。

在實驗教學內(nèi)容的設(shè)計上,注重培養(yǎng)學生的研究能力和創(chuàng)新能力。首先,實驗項目的開設(shè),經(jīng)過了嚴格的考慮,使之具備研究性和綜合性。其次,實驗?zāi)繕擞忻鞔_的設(shè)計探討要求,要求學生帶著問題和任務(wù)進行實驗。再者,充分采用虛擬實驗方式進行實驗,大大提高了學生的興趣,提供了分析和探討智能算法的很好平臺。

直觀生動的實驗演示和個性化的實驗設(shè)置增加了學生對實驗的興趣,充分調(diào)動了學生的積極性和創(chuàng)造性。通過實驗教學,學生能夠理論聯(lián)系實際,驗證和加深對所學理論知識和概念的理解,有利于提高學生的學習興趣和主動性。

3 構(gòu)建富于創(chuàng)新的教學隊伍

教學人才資源是教學的第一資源。堅持科學發(fā)展觀和以人為本的思想,組建一支結(jié)構(gòu)合理、愛崗敬業(yè)、不斷創(chuàng)新的教學隊伍是精品課程建設(shè)不斷持續(xù)發(fā)展的重要保證。

(1) 名師牽頭,結(jié)構(gòu)合理

自精品課程立項以來,在多年的建設(shè)實踐中,我們逐步建立了一支由國家級教學名師牽頭,以中青年教師為骨干,學歷、學位、職稱和年齡結(jié)構(gòu)合理的教學隊伍,以保證教學和教改工作的可持續(xù)發(fā)展。此外,任課教師圍繞創(chuàng)新型人才培養(yǎng),以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心,以促進學生的成才為目標,討論并設(shè)定了明確、可行的課程教學改革目標。

(2) 抓好隊伍建設(shè),不斷提高整體素質(zhì)

建立一支愛崗敬業(yè)、富有戰(zhàn)斗力的高素質(zhì)教學隊伍是出色完成教學任務(wù)和提高課程教學質(zhì)量的根本保證。我們的教學隊伍中,從帶頭人到成員,都堅持在教育第一線親自執(zhí)教,傳道、授業(yè)、解惑,做好本職教學工作,都秉承熱愛黨的教育事業(yè),熱愛教學工作、熱愛學生。教學骨干和主講教授具有較高的學術(shù)造詣和豐富的教學經(jīng)驗,其他教師也有較好的教學功底和較強的教學能力,他們團結(jié)協(xié)作, 精益求精地認真做好每一環(huán)節(jié)的教學工作。

(3) 注重青年教師培養(yǎng),保證可持續(xù)發(fā)展

青年師資隊伍建設(shè)是關(guān)系到教學隊伍后繼有人和學科可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題。我們一直注重對青年教師的培養(yǎng),經(jīng)常安排經(jīng)驗豐富的老教授去聽年輕教師的課,對其提出建設(shè)性意見,幫助青年教師盡快成長。同時也安排青年教師去聽老教師的課,繼承老教授的優(yōu)良傳統(tǒng),學習講課經(jīng)驗和技巧,發(fā)揚老教師“傳幫帶”的作用。此外,還建立了嚴格的獎懲制度、青年教師學科前沿知識定期匯報制度、青年教師培訓(xùn)制度、外出參加學習學術(shù)活動及進修制度等,并鼓勵青年教師參加博士學位學習,從而加強對青年教師的培養(yǎng)。我們還特別注意鼓勵在職博士研究生參加課程建設(shè),如參加部分課堂教學和網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)。這樣做,有利于青年教師的培養(yǎng)和成長,充分發(fā)揮了他們的生力軍作用。

本精品課程建設(shè)也面臨一些值得研究和解決的問題,例如,如何進一步搞好教學資源建設(shè)、更好地進行中外教學和教材比較,以及編寫供非重點院校使用的教材等都是我們下一步要考慮的問題。同時,人工智能作為一門高度融合的交叉科學,其發(fā)展速度迅速,不斷有新理論、新問題涌現(xiàn)出來。我們的人工智能教學既要注重基礎(chǔ)理論知識,又要緊跟學科發(fā)展的步伐,勢必要求對課程內(nèi)容進行不斷更新,這對我們的教學資源和教師素質(zhì)都提出了更高的要求。對精品課程的建設(shè)步伐一刻也不能停止,教學改革的道路仍然很長,精品課程建設(shè)及其教學改革沒有最好,只有更好。