人工智能教學(xué)研究探索

楊高明　陸奎　方賢進

摘要：人工智能是研究如何使用人工的方法模擬和實現(xiàn)人類智能的學(xué)科，是本科生了解信息技術(shù)領(lǐng)域最新研究成果的綜合課程，在計算機科學(xué)相關(guān)專業(yè)中具有重要地位。由于受教師水平和教材更新速度的限制，人工智能課程的教學(xué)還有許多待改進之處。為了響應(yīng)黨的號召，為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，擬從優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式與教學(xué)方法等方面對人工智能課程教學(xué)中存在的一些問題提出幾點教學(xué)改革建議。目的是構(gòu)筑以創(chuàng)新思維為指導(dǎo)人工智能課程現(xiàn)代教學(xué)模式，為經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展提供掌握先進科學(xué)技術(shù)的人才。

關(guān)鍵詞：人工智能；教改；創(chuàng)新；實踐教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）35-0003-02

一、引言

人工智能是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要課程[1]，它是自然科學(xué)領(lǐng)域多學(xué)科交叉的綜合學(xué)科，涉及到計算智能、機器學(xué)習(xí)、模式識別、數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論等[2]，需要用到的知識包括計算機科學(xué)、腦神經(jīng)科學(xué)、數(shù)學(xué)等。其先修課程是高等數(shù)學(xué)、離散數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、C語言程學(xué)設(shè)計等，同時該課程還需要掌握一定的泛函分析知識。由此可見，人工智能課程涉及的內(nèi)容非常廣泛，是一門綜合性很強的學(xué)科，有許多尚待解決的問題需要研究，具有一定的挑戰(zhàn)性。這門課程的開設(shè)可以有效培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，對學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力是一種鍛煉和提高，對學(xué)生將來從事科學(xué)研究工作是一種啟蒙和熏陶。

二、人工智能課程的特點和教學(xué)中存在的問題

1.教學(xué)內(nèi)容陳舊。人工智能是一門快速發(fā)展的新學(xué)科，只有幾十年的發(fā)展歷史，很多新的思想、技術(shù)、方法和應(yīng)用層出不窮，這導(dǎo)致人工智能教材的更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于學(xué)科發(fā)展的速度，以至于教材內(nèi)容陳舊，不能很好地反映學(xué)科的發(fā)展。新的研究領(lǐng)域和熱門研究方向得不到及時體現(xiàn)，這也在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，不少學(xué)校沒有為這門課程安排實驗環(huán)節(jié)，也導(dǎo)致教師注重理論知識講授，學(xué)生對這門實踐性很強的課程缺少直觀感受，這顯然不利于學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，更談不上創(chuàng)新。

2.教學(xué)方式單調(diào)。人工智能課程涉及內(nèi)容較多，知識點之間關(guān)系比較繁雜，國內(nèi)原創(chuàng)性教材較少，基本上以翻譯國外早期教材為主，主要講述一些概念、算法和應(yīng)用。另外，每位教材的編寫者對人工智能的理解不同，導(dǎo)致教材內(nèi)容呈現(xiàn)多樣性，缺少統(tǒng)一的授課體系。

面臨以上問題，需要我們在教學(xué)實踐中對教學(xué)指導(dǎo)思想和方法進行改進[3]，除了思考如何把這門課程的基本原理和基本知識傳授給學(xué)生外，還要思考如何激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

三、人工智能教學(xué)改革方案

針對本科生的人工智能課程，需要積極開展研究型教學(xué)，讓科研能力突出的教育工作者承擔(dān)該課程，以提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和實踐能力。這就要求教育工作者必須更新教學(xué)內(nèi)容，發(fā)展教育理念，改進教學(xué)方法[4]。針對已有教學(xué)方法的不足之處，我們提出以下教學(xué)改革意見。

1.教材建設(shè)。優(yōu)秀的教材對于建立科學(xué)、合理、適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展的知識結(jié)構(gòu)和知識體系，豐富教學(xué)內(nèi)容，保證教學(xué)效果起著重要的作用。我校以前一直選用廉師友編著的教材，在綜合考慮教學(xué)內(nèi)容和知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從2012年起開始使用王萬森編著的教材，然而，這本教材依然有不足之處，在授課時需要綜合考量和重新安排講解順序。同時，教材的選擇需要向國內(nèi)外的優(yōu)秀教材看齊，通過自己的教學(xué)實踐對教材進行不斷的修訂講解，使傳授的知識始終能與國際上信息學(xué)科的發(fā)展保持同步，為提高計算機相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量提供堅實的基礎(chǔ)。

2.網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)。人工智能教學(xué)方法和教學(xué)手段的改進不僅要靠教師的辛勤工作，而且應(yīng)該增加硬件設(shè)備的投入，建立健全教學(xué)網(wǎng)站，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，保證網(wǎng)絡(luò)資源的信息質(zhì)量和網(wǎng)站的設(shè)計水平，實現(xiàn)教學(xué)方法的信息化和智能化[5]。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有針對性的給出學(xué)習(xí)建議，可以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，顯著提高教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和熱點科研方向把握提供基本保障。

3.實驗、實踐訓(xùn)練。人工智能課程實驗的目的是幫助學(xué)生驗證、掌握基本理論，理解算法的運行和實現(xiàn)過程。基本理論的掌握需要一個感性到理性的過程，實驗驗證是學(xué)生建立感性認(rèn)識的基本過程，只有順應(yīng)學(xué)習(xí)知識的客觀規(guī)律，才能更好地掌握知識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，我們增加了8個實驗學(xué)時，設(shè)計了基礎(chǔ)性實驗和綜合實驗兩個層次的實驗內(nèi)容。經(jīng)過實驗課程的訓(xùn)練之后，學(xué)生應(yīng)該掌握了人工智能各知識點應(yīng)用中的優(yōu)缺點及適用范圍。學(xué)會對具體問題分析建模并實現(xiàn)問題求解，掌握實驗結(jié)果的分析方法，鞏固并加深人工智能基本原理和概念的理解。培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實、格物致知的科學(xué)品質(zhì)，提高他們的動手能力。

四、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與改進教學(xué)模式

1.精選教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀。人工智能課程內(nèi)容豐富、綜合性高、實踐性強、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，因此課程教學(xué)的首要任務(wù)是確定教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該包含基礎(chǔ)部分和提高部分，基礎(chǔ)部分主要涉及基本理論知識，講解每個專題的來龍去脈，其提出為了解決什么問題，等等；提高部分主要反映了人工智能領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，講解每個專題的詳細(xì)理論基礎(chǔ)。

2.改進教學(xué)方法，啟迪創(chuàng)新思維。教學(xué)方法的改革是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于高年級大學(xué)生已初步具備了較強的自學(xué)能力以及分析、解決問題的能力，這就要求教師授課時把重點放在問題的起源、概念的提出與形成共識、研究的思路與解決的方法上，同時還要介紹最新研究現(xiàn)狀及研究熱點問題，把新的研究領(lǐng)域和熱點問題以及有待解決的科學(xué)問題引入課堂，引導(dǎo)學(xué)生把握學(xué)科的前沿，提髙他們的學(xué)習(xí)興趣，積極的探索和思考，從而加深對知識的理解。另外，還要鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)和查閱文獻資料，培養(yǎng)他們主動獲取知識、綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

3.采用現(xiàn)代教育技術(shù)，改善課堂教學(xué)效果。將現(xiàn)代教育技術(shù)和教學(xué)手段應(yīng)用到課堂教學(xué)中，建設(shè)良好的教學(xué)環(huán)境以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力是人工智能課程教學(xué)改革的方向之一?，F(xiàn)代教育方法信息量大，表現(xiàn)形式豐富多樣，可以生動、形象的表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，將抽象、難懂的教學(xué)內(nèi)容以具體形象的方式表現(xiàn)出來，使講授的知識點更容易被學(xué)生理解和掌握，有效的改善教學(xué)效果。

五、結(jié)語

本文以改革人工智能教學(xué)模式、建設(shè)精品人工智能課程為目標(biāo)，以提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力和創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，以培養(yǎng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)創(chuàng)新型人才為宗旨，積極開展研究型教學(xué)。文中對人工智能課程的特點和存在的問題做了詳細(xì)的綜述，并針對這些問題提出了優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)模式、豐富教學(xué)手段和方法，并借助現(xiàn)代化的教學(xué)資源，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，從而取得良好的課堂教學(xué)效果。然而，我們的方案仍然存在一些不足之處，今后仍需要努力，不斷完善人工智能課程的建設(shè)，以更好地培養(yǎng)人才。

參考文獻：

[1]Russell S，Norvig P.人工智能：一種現(xiàn)代的方法[M].第3版.殷建平，祝恩，劉越，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[2]Han J，Kamber M，Pei J.Data mining：concepts and techniques，Third Edition[M]. Elsevier，2011.

[3]陳白帆，蔡自興，劉麗玨.人工智能精品課程的創(chuàng)新性教學(xué)探索[J].計算機教育，2010，（19）：27-31.

[4]丁西省.運用信息技術(shù)有效推進高校教學(xué)改革[J].河南師范大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2012，39（06）：249-251.

[5]彭巖，王萬森，謝達.人工智能系列課程研究[J].計算機教育，2010，（19）：109-111.