面向電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基于Python 與人工智能的教學(xué)改革研究*

張懿

江蘇科技大學(xué) 江蘇鎮(zhèn)江 212000

0 引言

進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，作為引領(lǐng)信息化時(shí)代到來(lái)的關(guān)鍵一環(huán)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)之無(wú)愧的技術(shù)變革標(biāo)志，并且隨著計(jì)算機(jī)算力性能的不斷提升，人類(lèi)社會(huì)正步入前所未有的智能信息化時(shí)代。而人工智能技術(shù)借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的東風(fēng)，逐漸成為這個(gè)時(shí)代的翹楚，并在不知不覺(jué)間深入社會(huì)生活的方方面面[1]。人工智能不僅是當(dāng)今社會(huì)最熱門(mén)的詞語(yǔ)，更是在各行各業(yè)都有著深遠(yuǎn)的影響，不斷推動(dòng)著理工科人才培養(yǎng)方向的轉(zhuǎn)變：在智能制造領(lǐng)域，人工智能技術(shù)輔助科研人員對(duì)制造類(lèi)機(jī)器人進(jìn)行深入的探索，從美國(guó)特斯拉的無(wú)人工廠(chǎng)管中窺豹，智能制造正在全世界范圍內(nèi)推動(dòng)工科人才往智能化方向培養(yǎng)。眾所周知，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，人工智能技術(shù)正廣泛推進(jìn)汽車(chē)制造及周邊產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)大升級(jí)，以百度為首的眾多自動(dòng)駕駛研發(fā)公司正推動(dòng)工科人才著眼于自動(dòng)化控制研究[2]。拋開(kāi)工業(yè)，以科大訊飛為首的人工智能團(tuán)隊(duì)嘗試挖掘語(yǔ)音、圖像、文字與人工智能的耦合，推動(dòng)機(jī)器往類(lèi)人化的方向發(fā)展，使得機(jī)器越來(lái)越智能，更好地服務(wù)人類(lèi)。將人工智能與衛(wèi)生、金融、教育等領(lǐng)域結(jié)合，又推動(dòng)了更多的人才往精準(zhǔn)化、數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變。

當(dāng)今時(shí)代，將人工智能應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目，榜首語(yǔ)言非Python 莫屬[3]。首先，Python 作為一種解釋型的腳本語(yǔ)言不會(huì)受到類(lèi)型定義的干擾，也無(wú)須關(guān)心內(nèi)存管理，再加上其擁有簡(jiǎn)單而又高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且很容易擴(kuò)展例如C/C++等其他語(yǔ)言，從而有了豐富的擴(kuò)展庫(kù)，逐步形成了強(qiáng)大的生態(tài)，其中就以人工智能框架最為著名。PyTorch和TensorFlow 兩大知名人工智能算法庫(kù)都是首先在Python 上實(shí)現(xiàn)的。其次，NumPy、Pandas、NLP 等眾多強(qiáng)大的第三方擴(kuò)展程序庫(kù)幫助Python更好地適配人工智能算法。據(jù)Stack Overflow 在2017 年9 月的排名中宣稱(chēng)增長(zhǎng)最快的編程語(yǔ)言是Python；同年10 月，GitHub 公布了年度開(kāi)發(fā)者報(bào)告，Java 已經(jīng)被Python 超過(guò)，并且在眾多領(lǐng)域逐步被Python 取代[4]。

在國(guó)外，美國(guó)斯坦福大學(xué)從2009 年便已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)設(shè)Python 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程，并且在此之后每年新增大概5 門(mén)與Python 語(yǔ)言有關(guān)的課程，直到2015 年，該校共開(kāi)設(shè)了22 門(mén)與此相關(guān)課程，甚至對(duì)于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，直接用Python 語(yǔ)言有關(guān)的課程替換了之前的Java 和C 語(yǔ)言的相關(guān)課程[5]。美國(guó)綜合排名前100 的大學(xué)，其中70 多所在最近的3 年中陸續(xù)提供Python 語(yǔ)言類(lèi)課程給學(xué)生學(xué)習(xí)。此外，許多所美國(guó)地方大學(xué)針對(duì)學(xué)生實(shí)際使用編程語(yǔ)言的情況進(jìn)行檢查研究，并依此結(jié)果開(kāi)設(shè)了Python 語(yǔ)言課程，從最終的教學(xué)成果和質(zhì)量來(lái)說(shuō)，相關(guān)教改非常成功。

在國(guó)內(nèi)，在南京大學(xué)的課程“用Python 玩轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)”中，Python 簡(jiǎn)單易學(xué)和實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)與它在數(shù)據(jù)處理上出色的表現(xiàn)力很好地體現(xiàn)出來(lái)，因此學(xué)習(xí)者非常喜愛(ài)這門(mén)課程，學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的認(rèn)同度非常高，及格率大大提升，學(xué)生反饋教學(xué)效果顯著提高。“用Python 玩轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)”又分別于2016年4 月和9 月在中國(guó)大學(xué)MOOC 在線(xiàn)平臺(tái)開(kāi)設(shè)了兩個(gè)學(xué)期的課程，每期選課人數(shù)都大于2 萬(wàn)人次，深受學(xué)習(xí)者的喜愛(ài)。

作為非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)但是與計(jì)算機(jī)又息息相關(guān)的電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)，伴隨著舊課程的變革，Python 與人工智能課程的引入迫在眉睫。眾所周知，一切有關(guān)人工智能與計(jì)算機(jī)的發(fā)展都離不開(kāi)電力事業(yè)的發(fā)展，而隨著計(jì)算機(jī)性能的指數(shù)級(jí)提升，以人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)為首的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)信息化時(shí)代被推動(dòng)而來(lái)。在電氣領(lǐng)域，一股數(shù)字化之風(fēng)正急速推動(dòng)電氣自動(dòng)化往人工智能方向前進(jìn)，不論是物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)制造、無(wú)線(xiàn)5G 通信還是電網(wǎng)系統(tǒng)，都將逐步借助人工智能的春風(fēng)走上數(shù)字化、智能化的道路，而高校更應(yīng)該把握這個(gè)大趨勢(shì)，面向電氣類(lèi)的學(xué)生，更多地探索最前沿的人工智能技術(shù)在各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用道路。高校本科生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)、Python 語(yǔ)言的學(xué)習(xí)與提升研究是創(chuàng)新人才培養(yǎng)和創(chuàng)造教育內(nèi)涵的新拓展。積極響應(yīng)我國(guó)新一代人工智能發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，為國(guó)家及時(shí)輸送符合社會(huì)需求的本科生，高校和高校教育者是需要在此方向上緊跟時(shí)代腳步的。因此，本研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 Python 與AI 在電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)教改中存在的問(wèn)題

電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)天然與人工智能相匹配，不論是物聯(lián)網(wǎng)方向?qū)I(yè)課程、工業(yè)控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程、電網(wǎng)類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程，還是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程，都離不開(kāi)研究如何使用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)器進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，而人工智能則是使用機(jī)器替代人類(lèi)進(jìn)行可重復(fù)性工作，本質(zhì)上的驅(qū)動(dòng)力是一致的[6]。但是當(dāng)前，將人工智能與Python 課程面向電氣類(lèi)學(xué)生直接推廣存在較多的問(wèn)題。

1）人工智能的學(xué)習(xí)相當(dāng)于憑空中給學(xué)生多加一門(mén)無(wú)基礎(chǔ)且需要抽象理解的學(xué)科，畏難情緒高漲。

2）人工智能的教學(xué)過(guò)于教條，高深的理論不利于培養(yǎng)非專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，徒增學(xué)生學(xué)習(xí)的煩惱。

3）Python 語(yǔ)言更新迭代的速度快，第三方庫(kù)眾多，學(xué)生光學(xué)習(xí)如何使用這些第三方庫(kù)就費(fèi)去了大量的時(shí)間，而失去了對(duì)深層次內(nèi)容的把握。

4）傳統(tǒng)的考核模式不適合人工智能及Python課程，如果只是考簡(jiǎn)單的Python 語(yǔ)法，則毫無(wú)實(shí)際意義，而要考人工智能高深的數(shù)學(xué)理論知識(shí)又無(wú)形中增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

所以，需要高校電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教師探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式以及考核方式的轉(zhuǎn)變，既不增加學(xué)生繁重的學(xué)業(yè)，又能提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)好Python 語(yǔ)言，用好人工智能技術(shù)。

2 Python 和AI 教改的可行性研究

2.1 問(wèn)卷調(diào)查法

在本科生中開(kāi)展Python 語(yǔ)言的推廣，就要對(duì)本科生計(jì)算機(jī)等級(jí)情況和利用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的熟練情況進(jìn)行調(diào)查，分析和總結(jié)出其中的特點(diǎn)和缺陷，確定當(dāng)前本科生編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)情況和掌握情況，并通過(guò)研究學(xué)習(xí)情況和掌握情況的年級(jí)分布，確定Python 課程設(shè)置的學(xué)習(xí)周期和開(kāi)始時(shí)間。而人工智能課程的教學(xué)可以以實(shí)驗(yàn)課的形式穿插在可以進(jìn)行耦合的專(zhuān)業(yè)課之間，同時(shí)通過(guò)調(diào)查學(xué)生對(duì)哪些專(zhuān)業(yè)課比較感興趣，調(diào)研人工智能技術(shù)與專(zhuān)業(yè)課的耦合程度，從而對(duì)課程進(jìn)行具體的安排。

2.2 原有專(zhuān)業(yè)課程改革的可行性

電氣類(lèi)本科生在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)上，會(huì)有大量的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，試采用Python 語(yǔ)言替代VB 語(yǔ)言作為本科生課程設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可以為本科生學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使其更好地學(xué)習(xí)。另外，可根據(jù)現(xiàn)有的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，編寫(xiě)出一至兩個(gè)由Python 語(yǔ)言替代的課程設(shè)計(jì)方案，以電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)為例，電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程改革重點(diǎn)可以集中在單片機(jī)課程、數(shù)字信號(hào)處理、電機(jī)與拖動(dòng)等應(yīng)用性較強(qiáng)的課程中，理論部分也可以借助人工智能作為輔助性工具，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論的理解，這樣既不耽誤正常的專(zhuān)業(yè)課教學(xué)任務(wù)，又能輔助學(xué)生更好地理解之前晦澀難懂的專(zhuān)業(yè)課程。基于Python 的本科生人工智能素質(zhì)培養(yǎng)模式研究是在充分研究國(guó)內(nèi)外高校Python 語(yǔ)言教學(xué)的基礎(chǔ)上，汲取有益元素，應(yīng)用于不同專(zhuān)業(yè)本科生Python 語(yǔ)言的個(gè)性化學(xué)習(xí)中，不僅符合國(guó)家社會(huì)發(fā)展的需要，符合本科生未來(lái)發(fā)展的需要，還為課題研究的進(jìn)行提供了有利的條件。同時(shí)，課題負(fù)責(zé)人應(yīng)該一直工作在教學(xué)、科研一線(xiàn)，長(zhǎng)期從事本科生和碩士研究生的教育教學(xué)工作，長(zhǎng)期關(guān)注人工智能的發(fā)展趨勢(shì)。

2.3 教學(xué)、參觀(guān)、實(shí)踐一體化的可行性

人工智能作為當(dāng)前最火熱的研究方向，每時(shí)每刻都會(huì)有新鮮的成果出爐，從認(rèn)知層面，高?？梢越M織學(xué)生通過(guò)課堂教學(xué)、工博會(huì)參觀(guān)、企業(yè)見(jiàn)習(xí)三位一體的方式，提升學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，深化學(xué)生對(duì)人工智能的理解，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)人工智能與Python 的興趣和信心。從教學(xué)層面，因地制宜地規(guī)劃各個(gè)專(zhuān)業(yè)方向的Python 學(xué)習(xí)路徑，能夠更高效地帶領(lǐng)學(xué)生深入研究人工智能與專(zhuān)業(yè)課程的結(jié)合。而從實(shí)踐角度，通過(guò)課程實(shí)踐的方式，可以為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)的條件和實(shí)際應(yīng)用的場(chǎng)景。

3 Python和AI面向電氣專(zhuān)業(yè)教學(xué)的改革策略

3.1 改善人才培養(yǎng)機(jī)制

無(wú)論是Python 語(yǔ)言還是人工智能都處于高速發(fā)展的狀態(tài)，不斷淘汰過(guò)時(shí)的技術(shù)，將最前沿的技術(shù)引進(jìn)到課程中來(lái)，才能充分挖掘?qū)W生的想象力和創(chuàng)造力。而龐大的Python 和人工智能生態(tài)不可能完全掌握，完全可以有針對(duì)性地安排不同專(zhuān)業(yè)方向的學(xué)生學(xué)習(xí)不同的內(nèi)容，如表1 所示，根據(jù)不同本科生專(zhuān)業(yè)分出必學(xué)內(nèi)容和定向?qū)W習(xí)內(nèi)容兩個(gè)部分，必學(xué)內(nèi)容屬于基礎(chǔ)性知識(shí)，為Python 語(yǔ)言的定向?qū)W習(xí)提供前提。定向?qū)W習(xí)是基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的深化，是Python 語(yǔ)言和本專(zhuān)業(yè)實(shí)際應(yīng)用需要的結(jié)合。

表1 不同本科生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)Python 語(yǔ)言的內(nèi)容選擇

另外，研究最新的技術(shù)成果不是研究生的專(zhuān)屬，教師完全可以帶領(lǐng)本科生或者組織碩博研究生進(jìn)行頂會(huì)論文的翻譯介紹和頂刊論文的研究分享。同時(shí)，比賽和創(chuàng)業(yè)是一種人才培養(yǎng)和挖掘的絕佳方式，鼓勵(lì)以賽代練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，必將激活學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也可以更為全面地培養(yǎng)人才。

3.2 改變固有課程模式

以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課為主，驅(qū)動(dòng)學(xué)生在做的同時(shí)深入理解理論。尤其是Python 的教學(xué)，實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)更能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，相比于理論而言更具有成就感。相比于以往，隨著工業(yè)制造工藝的發(fā)展和電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的電氣設(shè)備，尤其是自動(dòng)化控制設(shè)備沒(méi)有那么昂貴，以任務(wù)做驅(qū)動(dòng)，電氣類(lèi)的學(xué)生可以做到軟硬件學(xué)習(xí)一體化，能夠更加有效地將人工智能與專(zhuān)業(yè)課程進(jìn)行耦合。在課程設(shè)置上，多考慮加入人工智能的應(yīng)用；在考核模式上，多設(shè)置類(lèi)似于畢業(yè)設(shè)計(jì)的長(zhǎng)期任務(wù)形式以及階段式考核等手段，在課程設(shè)計(jì)進(jìn)行的過(guò)程中輔以考核點(diǎn)。重點(diǎn)是，人工智能和Python 兩者都不應(yīng)該成為非本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)課程或者學(xué)科，而應(yīng)該作為學(xué)生得心應(yīng)手的一個(gè)工具。

3.3 電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程改革的差異化應(yīng)用

電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程一般包含四個(gè)工程研究方向：電力系統(tǒng)、自動(dòng)化控制、電子信息與物聯(lián)網(wǎng)。電力系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的便是最為重要的智能電網(wǎng)，自動(dòng)化控制的工程實(shí)踐當(dāng)前都是以嵌入式單片機(jī)為主，而人工智能在電子信息與物聯(lián)網(wǎng)方向的工程應(yīng)用目前還大多停留在理論階段。人工智能的應(yīng)用大抵分為專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制、遺傳算法與深度學(xué)習(xí)，在不同的領(lǐng)域，對(duì)于各個(gè)算法的側(cè)重點(diǎn)有所不同。

3.3.1 人工智能在電網(wǎng)教學(xué)中的應(yīng)用

面對(duì)當(dāng)前新型電力系統(tǒng)的建設(shè)所帶來(lái)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，需要探索新的技術(shù)去驅(qū)動(dòng)新形勢(shì)。電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)的需求可以利用人工智能技術(shù)輔助完成，進(jìn)一步對(duì)新型電力系統(tǒng)背景下人工智能支撐關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探索研究。電網(wǎng)作為最龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，關(guān)乎人民的大事。電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理、電網(wǎng)設(shè)備故障預(yù)警與判斷（圖片識(shí)別、行為識(shí)別等）、電網(wǎng)智能服務(wù)以及輔助學(xué)生學(xué)習(xí)電網(wǎng)設(shè)計(jì)都預(yù)示著人工智能的出現(xiàn)將會(huì)完全改變智能電網(wǎng)的運(yùn)維方式。

傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)依靠的是人的經(jīng)驗(yàn)，人工智能作為一種基于人腦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者說(shuō)是思維方式所打造的機(jī)器思維，以專(zhuān)家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最為接近于人類(lèi)思維。其中，專(zhuān)家系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)所涉及學(xué)科的專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)構(gòu)造專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)，并以計(jì)算機(jī)程序?qū)⑦@些知識(shí)構(gòu)造成對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)邏輯，通過(guò)推理機(jī)進(jìn)行高速運(yùn)算，從而替代人類(lèi)進(jìn)行電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行或緊急控制的復(fù)雜推理與決策。深度學(xué)習(xí)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最基礎(chǔ)的一個(gè)分支，在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，既可以對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行識(shí)別，又可以對(duì)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。而遺傳算法和模糊理論不僅能夠合理分配全局電力，更能進(jìn)一步降低運(yùn)行過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，可以避免深度學(xué)習(xí)和專(zhuān)家系統(tǒng)所陷入的局部最優(yōu)解，更能精準(zhǔn)地找到設(shè)備故障的根本原因。將上述內(nèi)容進(jìn)行合理搭配，能夠更好地保障電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)維。在教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，由于學(xué)生無(wú)法感受到最真實(shí)的電網(wǎng)，可以根據(jù)采集到的大數(shù)據(jù)和專(zhuān)家系統(tǒng)構(gòu)建相對(duì)完整的電網(wǎng)模型，協(xié)助學(xué)生根據(jù)一定的規(guī)則迅速找到問(wèn)題所在，同時(shí)一些語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)言處理技術(shù)可以通過(guò)識(shí)別專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)更好地自動(dòng)服務(wù)遠(yuǎn)端的用戶(hù)。

3.3.2 人工智能在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

單片機(jī)的課程本質(zhì)上與人工智能不謀而合，都是利用機(jī)器代替人類(lèi)進(jìn)行一系列的重復(fù)判斷和操作，而單片機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，人工智能完全可以成為重要的組成部分?，F(xiàn)如今，隨著Python 語(yǔ)言的逐步發(fā)展以及單片微小系統(tǒng)的性能逐漸擴(kuò)大，語(yǔ)言不再是單片機(jī)系統(tǒng)的桎梏，Python 同樣可以運(yùn)行在單片最小系統(tǒng)上。在學(xué)習(xí)單片機(jī)課程之前，大部分學(xué)生都對(duì)C 語(yǔ)言進(jìn)行了學(xué)習(xí)，所以Python 語(yǔ)言相對(duì)易上手，完全可以將Python 語(yǔ)言與單片機(jī)課程進(jìn)行耦合。但是，原本基于C 語(yǔ)言設(shè)計(jì)的單片機(jī)課程同樣需要進(jìn)行改革。首先，就是設(shè)計(jì)更多的方案可以帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，而這些方案項(xiàng)目可以隨著單片機(jī)教學(xué)的深入，一步步有更多的方向，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加諸如“藍(lán)橋杯”和數(shù)學(xué)建模之類(lèi)的高質(zhì)量比賽，將Python 課程和單片機(jī)的教學(xué)合為一體。因?yàn)槿斯ぶ悄苌婕熬唧w的應(yīng)用，可以在少量學(xué)習(xí)一些經(jīng)典人工智能場(chǎng)景之后，更為廣泛地挖掘網(wǎng)上的開(kāi)源項(xiàng)目，尤其是與其他專(zhuān)業(yè)課相關(guān)的內(nèi)容。很多單片機(jī)已經(jīng)能夠支持Python 語(yǔ)言，輕松易上手，一些已經(jīng)形成固定最優(yōu)編程方式的代碼可以通過(guò)封裝的方式，使用的同時(shí)進(jìn)行更深一步的理解，避免重復(fù)造輪子。

3.3.3 人工智能在電機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

電機(jī)的課程相對(duì)而言更偏理論控制，由于電機(jī)是一種擁有復(fù)雜構(gòu)造的精密系統(tǒng)，在電機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行傳感器的設(shè)置往往面臨較多的挑戰(zhàn)且造價(jià)十分昂貴，同時(shí)，在運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)更多的是通過(guò)電流電壓的形式被觀(guān)測(cè)到，這就造成數(shù)據(jù)多樣性和相關(guān)性的缺失，導(dǎo)致人工智能的運(yùn)用較為困難。但是對(duì)于電機(jī)課程的人工智能教學(xué)而言，對(duì)電機(jī)進(jìn)行故障識(shí)別與診斷，更多的可以通過(guò)溫度、振動(dòng)強(qiáng)度和噪聲水平等參數(shù)間接判斷電機(jī)當(dāng)前大體的運(yùn)行狀態(tài)。電機(jī)課程與人工智能的結(jié)合點(diǎn)可以設(shè)置在基本數(shù)學(xué)理論之后，在實(shí)驗(yàn)課程中，可以將電流、電壓、轉(zhuǎn)子等能夠獲得的參數(shù)數(shù)據(jù)以預(yù)處理的方式構(gòu)建不同故障類(lèi)型的訓(xùn)練樣本，隨著一屆又一屆的學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)課程，數(shù)據(jù)集逐漸豐富，便可以逐步升級(jí)進(jìn)行訓(xùn)練的算法。

4 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)課程中，開(kāi)展人工智能技術(shù)和Python 語(yǔ)言的教學(xué)改革尤為關(guān)鍵，將過(guò)時(shí)的技術(shù)淘汰便可以在不增加學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)的同時(shí)又能開(kāi)展更為廣泛的學(xué)習(xí)，同時(shí)隨著國(guó)家號(hào)召編程學(xué)習(xí)低齡化，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生已經(jīng)能夠多多少少地掌握基礎(chǔ)編程邏輯和對(duì)Python語(yǔ)言的簡(jiǎn)單認(rèn)知與應(yīng)用。而新學(xué)科落實(shí)到高校常規(guī)教學(xué)，尤其成為主修課程，要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的過(guò)程，在高校推廣基于Python 語(yǔ)言的課程設(shè)計(jì)能滿(mǎn)足當(dāng)下本科生學(xué)習(xí)的需要，同時(shí)本科階段學(xué)習(xí)的各個(gè)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程眾多，學(xué)生需要選擇一個(gè)方向繼續(xù)學(xué)習(xí)下去。所以，對(duì)于探索電氣類(lèi)學(xué)生在本科生階段的培養(yǎng)機(jī)制、對(duì)改革人工智能和Python 語(yǔ)言的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同研究方向的本科生設(shè)置不同的定向教學(xué)內(nèi)容，拉長(zhǎng)考核周期，提升考核頻次，從教學(xué)、參觀(guān)、實(shí)踐三個(gè)角度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)造活力。