提升應用型本科人工智能雙語教學質量的探索與實踐

黃嵐

摘要：結合應用型本科的培養(yǎng)特點，介紹了該院開設人工智能雙語教學課程建設的情況。針對人工智能課程的特點，通過明確雙語教學的意義和挑戰(zhàn)、加強英語教學、豐富雙語教學資源和采用以小組項目為主的多樣化考核方式，提升雙語課程教學質量。

關鍵詞：人工智能；雙語教學；應用型本科

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）22-0168-02

近年來，以AlphaGo為代表的智能技術的成功應用使得人工智能成為了媒體、研究界和工業(yè)界的關注焦點。人工智能涵蓋知識表示、推理證明、機器學習、規(guī)劃控制等內容，集成交叉了多個學科。隨著人工智能技術的廣泛應用，掌握人工智能基礎原理和方法已逐漸成為現(xiàn)階段信息技術領域人才的基本要求。為了提升人才培養(yǎng)質量，深化教學改革，長江大學計算機科學學院在原有課程的基礎上，于2014年開設了面向計算機科學與技術和物聯(lián)網(wǎng)兩個專業(yè)的《人工智能基礎》雙語課程。我們針對院校應用型本科的人才培養(yǎng)定位，通過幾輪教學，從幾個方面對提高該課程的教學質量進行了探索和實踐。

1明確雙語教學的意義和挑戰(zhàn)

雙語教學一般是指在非語言類課程教學中，用第二語言進行各門學科的教學。在我國，雙語教學一般是指用英語講授為主、中文解釋為輔的教學方式，是大學教育國際化的重要舉措。2006年教育部啟動了雙語教學示范課程建設項目，在2007-2010年期間，從全國范圍高等學校本科課程中評選出500門雙語教學示范課程，迅速推進了高校雙語教學的發(fā)展。

雙語教學的主要目的在于培養(yǎng)學生使用英語從事專業(yè)工作和專業(yè)研究的能力。英語對于計算機科學非常重要，大量學科研究和技術應用發(fā)展前沿的資源都是先以英語形式出現(xiàn)。然而，與傳統(tǒng)的純中文教學相比，雙語教學的挑戰(zhàn)性主要體現(xiàn)在：缺乏合適的雙語教學材料；對教師和學生的英語水平要求較高；對教師的教學能力和專業(yè)知識掌握水平要求較高；對學生學風的要求較高。

針對雙語教學的目的和挑戰(zhàn)，在大力提升教師英語水平和教學能力的同時，也從教學模式創(chuàng)新、教學資源建設等方面進行了探索。

2加強英語教學

我們加強英語教學的探索分為以下三個方面。首先，采用優(yōu)秀英文教材。我們采用Stuart Russell和Peter Norvig編寫的《Artificial Intelligence：A Modem Approach》（2009年第3版）一書作為主要教材。該書內容全面，有較多的教學案例，已被國內外1300多所高校廣泛采用。然而，目前大多數(shù)本科人工智能課程都安排在40個學時左右，因此教學過程中應根據(jù)教學大綱對教材內容進行篩選，精講其中基本原理和基礎方法部分。同時，將蔡自興教授編寫的《人工智能及其應用》（第4版）作為主要的中文教材。同時，針對機器學習在現(xiàn)代人工智能中日益突出的重要地位，將IanWitten和Eibe Frank等著的《DataMining：Practical Machine Learning rr00ls and Techniques》（第4版）和周志華教授編寫的《機器學習》作為機器學習部分的參考教材。

第二，課件、作業(yè)和上機手冊全部采用英文書寫。為了降低雙語教學的難度，每章課件都由五部分組成：學習目標、重點詞匯和表達、教學內容、本章小結、作業(yè)和擴展閱讀。在講解每章內容之前，特別安排了本章重點詞匯和表達的講解，幫助學生克服畏難情緒。每章結束后布置英文作業(yè)，要求學生用英語完成。本科課程中一般包含6-8學時的上機實驗，我們設計了四次共8學時的上機實驗，分別為搜索方法比較和實現(xiàn)、PRO—LOG程序設計、決策樹構建和測評、BP神經(jīng)網(wǎng)絡學習。上機手冊用英語撰寫，主要包含三個部分：背景閱讀（即參考資料）、學習目標和操作步驟。教學實踐中我們發(fā)現(xiàn)學生剛拿到手冊時會有畏難情緒，大多因為之前沒有接觸過全英文的上機手冊。為了提升教學效果，上機手冊以步驟操作為主，很少涉及原理性講解內容，同時在用語上采用簡單的詞匯和句子結構，降低理解難度。實踐中，大多數(shù)同學在完成一次上機后學習信心都會增強?？傊ㄟ^編寫全英文課件、作業(yè)和上機手冊，盡量創(chuàng)造完整的英語教學環(huán)境。

第三，在教學過程中盡量采用英文講授。在講述難度較大的內容時，采用中文輔助講解。我們發(fā)現(xiàn)，除了專業(yè)知識之外，教師也要掌握課堂教學中的常用英語，學生對英語教學的體驗會更加完整。每節(jié)課在講授新知識之前，用英語提問、英文板書和全英文講述的方式，回顧上一節(jié)課的知識。在講授過程中，再將新知識中的重點添加到板書中。講授過程中遇到重要詞匯時，也會以板書的形式寫出，確保學生掌握正確的單詞，既避免跳轉回詞匯界面，也加深了學生印象。通過結合英文講解和英文板書，增強了學生對專業(yè)英語和專業(yè)知識的理解，提升了教學效果。

3豐富雙語教學資源

豐富有趣的教學資源能有效改善教學效果。我們對教學資源的設計和選擇也分為三方面。首先，采用教材配套教學資源網(wǎng)站上的素材。這些資源不僅質量較高，且與教學內容的契合程度也高。英文教材的配套教學資源網(wǎng)站（http：//aima.cs.berkeley.edu/）上提供了算法偽代碼、演示程序、其他人工智能資源的鏈接，并新增了配套MOOC課程的鏈接，為雙語教學內容的建設提供了豐富素材。中南大學《人工智能》精品課程網(wǎng)站（http：//netclass.csu.edu.cn/jpkc2003/rengo ngzhineng/Index.htm）上也提供了與教材配套的課件、習題、上機實驗等資源。

第二方面是在教學中穿插與教學內容相關的TED主題演講。TED演講是目前展示前沿技術的主要平臺之一，演講質量高，內容新穎，涵蓋學科范圍非常廣泛，且有多語種字幕。許多演講都是人工智能的直接應用，比如仿生肢體、協(xié)作飛行、算法的力量、物聯(lián)網(wǎng)應用、信息檢索、醫(yī)學圖像處理等等。在教學過程中，通過播放相關的TED演講并講解其與課程內容的聯(lián)系，既提升了學生的學習興趣，也讓學生對人工智能理論知識如何聯(lián)系生產(chǎn)社會實際有了直觀認識。

第三方面是選用英文開源軟件作為教學演示軟件和上機實驗軟件。比如在講授機器學習章節(jié)時，采用Weka數(shù)據(jù)挖掘平臺來演示各種機器學習算法，并結合前期實踐教學資源建設的工作，基于Weka設計了兩次上機實驗：決策樹構建和評測、BP神經(jīng)網(wǎng)絡學習。在講授PROLOG程序設計時，采用SWI-PROLOG平臺來構建知識庫，實現(xiàn)知識推理，并設計了對應的上機實驗。目前人工智能應用領域中的軟件大多是英文軟件，有漢化文檔和界面的軟件很少。通過雙語教學，特別是英文上機指導手冊，也能從一定程度上幫助學生掌握軟件文檔的一般用語，提升學生使用英文軟件的能力。

4以小組項目為主導的多樣化考核方式

人工智能課程課堂教學內容大多理論性較強，需要與實踐相結合。為了突出實踐的重要性，在課程考核方面采用了項目加考試的多樣化考核方式。課程鼓勵學生選擇項目作為考核方式，即學生自選主題自組團隊合作開發(fā)一個小型演示項目并進行展示。這種考核方式適用于實踐能較力、編程能力較強的學生。同時，“任務型教學”也是比較好的雙語教學方式，通過實際問題的解決，讓學生切實感受到通過英語能提升其應用人工智能理論知識的能力。在幾輪教學中，學生開發(fā)出了搜索算法比較、八皇后問題求解、TSP問題求解等項目，利用各種開源架構開發(fā)了演示項目，包括基于OpenCV的人臉識別演示、基于訊飛SDK的語音識別演示、基于TensorFlow的中文古詩詞生成演示、基于Unity3D的演示游戲等，以及九宮格、黑白棋、五子棋等小游戲程序。基于課程項目，發(fā)展出湖北省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，并由學生作為第一作者發(fā)表了三篇科研論文。

除了項目型考核之外，也提供筆試的考核方式，并采用全英文試卷和開卷考試的形式。實踐能力弱一些的學生一般會選擇這種考核方式。通過提供多樣化的考核方式，學生可以根據(jù)自身水平選擇最合適的一種考核形式。

5總結

雙語教學一直是高校教學改革的重要方向之一。本文介紹了我們在應用型本科人工智能課程的雙語教學中對提升教學效果的探索和實踐。在今后教學中，我們將繼續(xù)完善教學內容，豐富各種教學資源、案例和演示程序，不斷更新人工智能研究和應用前沿動態(tài)，努力改善教學效果和提升人才培養(yǎng)質量。endprint