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篇1

關(guān)鍵詞:機(jī)器人教育 教育機(jī)器人 認(rèn)知發(fā)展 教學(xué)目標(biāo)

一、引言

據(jù)預(yù)測(cè),21世紀(jì)中期,人類社會(huì)將全面進(jìn)入以智能機(jī)器人為代表的智能時(shí)代,機(jī)器人的廣泛應(yīng)用將極大促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。近年來(lái),隨著機(jī)器人價(jià)格的下降、簡(jiǎn)易性的提高、其潛在的巨大教育價(jià)值逐漸得到社會(huì)的認(rèn)可,使得機(jī)器人進(jìn)入了教育領(lǐng)域。在發(fā)達(dá)國(guó)家,尤其是英、美、日等國(guó)家,已將機(jī)器人作為一種教學(xué)輔助工具,上至高等院校、研究機(jī)構(gòu),下至中小學(xué)、幼兒園,都正在積極開展機(jī)器人相關(guān)的教研活動(dòng)。為了適應(yīng)未來(lái)科技社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要,我國(guó)教育部從2003年起把中小學(xué)機(jī)器人比賽納入全國(guó)中小學(xué)電腦制作活動(dòng)中,2003年頒布的普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)又將“人工智能初步”及“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”列入選修內(nèi)容。

機(jī)器人是一種能夠通過(guò)程序控制,自主完成某類任務(wù)的機(jī)器系統(tǒng)。教育機(jī)器人則是一類應(yīng)用于教育領(lǐng)域的機(jī)器人,它一般具有以下特點(diǎn):首先是教學(xué)適應(yīng)性,符合教學(xué)使用的相關(guān)需求;其次是具有良好的性能價(jià)格比,特定的教學(xué)用戶群決定了其價(jià)位不能過(guò)高;再次就是它的開放性和可擴(kuò)展性,可以根據(jù)需要方便地增、減功能模塊,進(jìn)行自主創(chuàng)新;此外,它還應(yīng)當(dāng)有友好的人機(jī)交互界面。

國(guó)內(nèi)中小學(xué)機(jī)器人教育教學(xué)的開展雖已有近十年的時(shí)間,但仍然游離于日常課堂教學(xué)之外。究其緣由,其中一主要因素是當(dāng)前教育機(jī)器人產(chǎn)品缺少規(guī)范,品牌繁雜,開放性低等教育機(jī)器人產(chǎn)品自身的問(wèn)題。以下,我們將結(jié)合各個(gè)教學(xué)階段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平和機(jī)器人教學(xué)的要求,在對(duì)此進(jìn)行闡述分析的基礎(chǔ)上對(duì)不同階段使用者所需的配件、人機(jī)界面等產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出一些意見和建議。

二、各階段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展與機(jī)器人教育目標(biāo)

1.小學(xué)階段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展與機(jī)器人教育目標(biāo)

著名的兒童教育學(xué)家和心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為:兒童的認(rèn)知是由他自身與外部世界不斷地相互作用而逐漸形成的一種結(jié)構(gòu)。兒童在觀察事物時(shí),往往注意新鮮、感興趣的東西,他們對(duì)周圍世界有著強(qiáng)烈的好奇心和探究欲望,樂(lè)于動(dòng)手操作具體形象的物體。因此,這一時(shí)期是培養(yǎng)科學(xué)興趣、體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程、發(fā)展科學(xué)精神的重要時(shí)期。

小學(xué)階段的機(jī)器人教育,主要是讓學(xué)生了解智能機(jī)器人的應(yīng)用價(jià)值,培養(yǎng)學(xué)習(xí)使用機(jī)器人的興趣。具體到教學(xué)要求上,對(duì)于硬件部分則要求學(xué)生了解簡(jiǎn)易機(jī)器人的基本構(gòu)造;說(shuō)出各類傳感器(如聲音、光敏、紅外、溫度、觸摸)的功能及其對(duì)人類功能的模擬。能描述機(jī)器人各部分的功能更和工作原理,能描述機(jī)器人各部分的功能和工作原理,如通過(guò)傳感器搜集信息、通過(guò)程序來(lái)判斷處理信息、控制外部動(dòng)作等;如果條件允許,則可要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已有的模塊化組裝部件,嘗試動(dòng)手制作或組裝簡(jiǎn)單的實(shí)物機(jī)器人,將編制好的控制程序?qū)氲綄?shí)物機(jī)器人;在程序設(shè)計(jì)方面,學(xué)習(xí)LOGO等簡(jiǎn)易語(yǔ)言或圖形化操作界面,能夠結(jié)合使用傳感器模塊和流程控制模塊等編寫程序,感受利用程序解決問(wèn)題的一般過(guò)程。

2.初中階段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展與機(jī)器人教育目標(biāo)

初中階段正是“形式運(yùn)算”階段(12～15歲)。這個(gè)階段的主要思維特點(diǎn)是,在頭腦中可以把事物的形式和內(nèi)容分開,可以離開具體事物,根據(jù)假設(shè)來(lái)進(jìn)行邏輯推演,能運(yùn)用形式運(yùn)算來(lái)解決諸如組合、包含、比例、排除、概率及因素分析等邏輯課題。初中生思維活動(dòng)的基本特點(diǎn)是抽象邏輯思維已占主導(dǎo)地位,但有時(shí)思維中的具體形象成分還起作用。

初中階段的機(jī)器人教育,不僅要求培養(yǎng)學(xué)生使用機(jī)器人的興趣,還要教授機(jī)器人的基本工作原理,了解機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展前沿。在硬件知識(shí)部分,除了在制作和操縱簡(jiǎn)單的機(jī)器人的基礎(chǔ)上,探究機(jī)器人的機(jī)械裝置、電子裝置、傳感器裝置等,能力強(qiáng)的學(xué)生可對(duì)機(jī)器人構(gòu)件功能進(jìn)行拓展應(yīng)用,例如用繼電器和聲音傳感器組裝聲控?zé)?在軟件部分,了解計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人做出各種動(dòng)作的簡(jiǎn)單流程,感知程序和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,理解程序的基本結(jié)構(gòu),了解“確定算法,編程實(shí)現(xiàn)”這一計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的一般過(guò)程。

3.高中階段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展與機(jī)器人教育目標(biāo)

高中生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完整體系基本形成。高中生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的各種要素迅速發(fā)展,各認(rèn)知能力不斷完善,認(rèn)知的核心成分――思維能力更加成熟,抽象邏輯思維占了優(yōu)勢(shì)地位,辯證思維和創(chuàng)造思維有了很大的發(fā)展。思維的目的性、方向性更明確,認(rèn)知系統(tǒng)的自我評(píng)價(jià)和自我控制能力明顯增強(qiáng)。他們情感豐富、意志力增強(qiáng),興趣更廣泛和穩(wěn)定,學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)更強(qiáng)烈。

高中階段的機(jī)器人教育,已經(jīng)出臺(tái)了一些課程標(biāo)準(zhǔn),如新課標(biāo)“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”模塊要求學(xué)生知道單片機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)的基本知識(shí),能設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械等組成的簡(jiǎn)易自動(dòng)控制機(jī)器人或簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)于硬件知識(shí)部分,學(xué)生除了對(duì)各部件功能結(jié)構(gòu)的了解外,也會(huì)自行改造;在程序設(shè)計(jì)方面,考慮到對(duì)學(xué)生算法與程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),因此除了對(duì)圖形化編程的掌握外,還要求使用更高級(jí)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,如Qbasic、C、Java等,通過(guò)代碼編輯器直接設(shè)計(jì)程序來(lái)控制機(jī)器人運(yùn)行,在編程的過(guò)程中鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。

三、教育機(jī)器人的功能設(shè)計(jì)分析

綜上所述,不同階段學(xué)生的認(rèn)知水平和教學(xué)要求都各不相同,那么不同層次的教學(xué)對(duì)象就需要選用不同的教育機(jī)器人產(chǎn)品,以便提供合適的功能、配件以及人機(jī)界面。那么,目前的教育機(jī)器人產(chǎn)品能否滿足各種年齡層次的學(xué)生的需要呢?市場(chǎng)上不乏有很多好的教育機(jī)器人產(chǎn)品,但也存在一些不近如人意的地方,因此根據(jù)上述不同階段學(xué)生的認(rèn)知水平和機(jī)器人教育的要求,我們對(duì)四個(gè)階段所用機(jī)器人產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)與功能、程序設(shè)計(jì)與傳輸、機(jī)器人本體三部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,提出了如下表1所示的教育機(jī)器人的結(jié)構(gòu)功能及標(biāo)準(zhǔn)要求簡(jiǎn)表1。

1.應(yīng)用于小學(xué)階段的教育機(jī)器人的設(shè)計(jì)

適用小學(xué)階段的教育機(jī)器人,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,主要體現(xiàn)在插件應(yīng)用上,對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)可選用積木式或插件式或變形式三種類型。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)利于學(xué)生在機(jī)器人外形上做創(chuàng)新,憑自己的想象任意搭建機(jī)器人,設(shè)計(jì)出形態(tài)各異的機(jī)器人;對(duì)于機(jī)器人控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng),這部分知識(shí)要求超過(guò)了這一年齡段學(xué)生的認(rèn)知,因此可選用模塊功能封裝的形式,分別采用一體化控制模塊和成品設(shè)備;在人機(jī)交互上,可以采用人工控制的方式,例如遙控;也可用程序控制,選用簡(jiǎn)易的可視化圖形編程語(yǔ)言,如用LOGO語(yǔ)言做一些簡(jiǎn)單的編程。兒童學(xué)習(xí)LOGO語(yǔ)言,有利于他們?cè)J(rèn)知能力的發(fā)展?？紤]到學(xué)生的能力水平和教學(xué)要求,可選用程序傳輸這種安全簡(jiǎn)便的方式把程序?qū)氲綄?shí)體機(jī)器人當(dāng)中;對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō),還應(yīng)選用結(jié)實(shí)耐用的、安全的機(jī)器人產(chǎn)品。小學(xué)教師認(rèn)為,除了以上幾點(diǎn)外,選用的機(jī)器人產(chǎn)品也要方便管理。除此之外,根據(jù)學(xué)校的條件可選用一些有外形的機(jī)器人,例如,AIBO機(jī)器狗,這樣可以提高學(xué)生對(duì)機(jī)器人的興趣。

2.應(yīng)用于中小學(xué)階段的教育機(jī)器人的設(shè)計(jì)

初中階段使用的機(jī)器人在設(shè)計(jì)上不再以外形為主,需要附加一定的功能,要求學(xué)生了解簡(jiǎn)易傳感器原理及其使用,并能體現(xiàn)出機(jī)器人在焊接和控制應(yīng)用方面的知識(shí),其機(jī)械傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可采用遙控式或單片機(jī)式,這樣學(xué)生對(duì)單片機(jī)的原理將有初步的了解。同時(shí),采用單片機(jī)還可以大大降低產(chǎn)品的價(jià)格,利于機(jī)器人教育的普及推廣;控制系統(tǒng)可直接采用控制版,使得單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)更為直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前;對(duì)于執(zhí)行系統(tǒng),設(shè)計(jì)成半成品的形式,使之功能封裝成模塊化,利于學(xué)生自行組裝;在人機(jī)交互上,除了選用遙控式外,弱化益智類玩具的概念,體現(xiàn)出機(jī)器人一定的智能化,可選用一些較LEGO語(yǔ)言要復(fù)雜些的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,如Qbasic,為后續(xù)學(xué)習(xí)VB語(yǔ)言作了鋪墊。傳輸技術(shù)還是采用安全系數(shù)高、操作簡(jiǎn)便的數(shù)據(jù)傳輸形式。初中教師提出,除了以上幾點(diǎn)功能設(shè)計(jì)要求外,所設(shè)計(jì)的教育機(jī)器人不僅可以用于課堂教學(xué),還可以用于參加比賽。

3.應(yīng)用于高中階段的教育機(jī)器人的設(shè)計(jì)

適用高中階段的教育機(jī)器人,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要求有更好的可擴(kuò)展性和開放性,注重產(chǎn)品功能的綜合應(yīng)用,最終達(dá)到可在多門課程中通用的要求。因此,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)除了可選用初中階段所采用的單片機(jī)形式外,還可選用嵌入式。但要注意的一點(diǎn)是單片機(jī)方面的設(shè)計(jì)要緊密結(jié)合通用技術(shù)模塊的要求,選擇可多次燒錄的單片機(jī)型號(hào)和簡(jiǎn)單易學(xué)的單片機(jī)編程語(yǔ)言;在控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)部分,可采用套裝散件。采用單片機(jī)和散裝化套件都極大的促進(jìn)了學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中動(dòng)手實(shí)踐能力的提高和創(chuàng)新思維的培養(yǎng);在人機(jī)交互方面,除了保留簡(jiǎn)易的圖形編程軟件平臺(tái)之外,鑒于高中生的認(rèn)知水平和今后計(jì)算機(jī)編程角度考慮,設(shè)計(jì)相對(duì)較抽象的編程語(yǔ)言接口,如Java、NQC、C++、C、匯編語(yǔ)言等。對(duì)于程序的傳輸除了選用數(shù)據(jù)線和紅外線發(fā)射傳輸之外,還可選用燒錄技術(shù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

教育機(jī)器人作為機(jī)器人教育的實(shí)施平臺(tái),其建設(shè)水平的高低對(duì)機(jī)器人教育具有至關(guān)重要的影響。研制適用于不同階段符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平和教學(xué)要求的教育機(jī)器人,不僅有利于解決教育機(jī)器人產(chǎn)品的開發(fā)、選用,教學(xué)實(shí)施等當(dāng)前機(jī)器人教育中所存在的問(wèn)題,而且有利于機(jī)器人教育資源、實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的共享,對(duì)于推動(dòng)我國(guó)機(jī)器人教育健康、規(guī)范、可持續(xù)發(fā)展有著積極的作用。同時(shí),規(guī)范化的教育機(jī)器人產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)需要教育政府、高等院校、中小學(xué)學(xué)校、機(jī)器人廠商等各方面的共同協(xié)作與努力。

參考文獻(xiàn)

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[6]鄭和鈞,鄧京華.高中生心理學(xué)[M].浙江:浙江教育出版社,1993

篇2

一、頂層設(shè)計(jì),構(gòu)建全方位、多層次、可操作的指導(dǎo)體系。

為了保障人工智能教育在我校真正落實(shí)和長(zhǎng)期發(fā)展，學(xué)校將人工智能教育工作納入到學(xué)校整體三年發(fā)展規(guī)劃中，并作出明確要求。

為了讓師生更加重視人工智能教育，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，特修訂了我?！拔迕馈蹦苄姓n程體系，將人工智能課程進(jìn)行了重新定位和設(shè)計(jì)。

為了建設(shè)符合我校校情、學(xué)情的人工智能課程體系，學(xué)校成立了人工智能課程建設(shè)與實(shí)施的探索與研究項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)，制定了項(xiàng)目計(jì)劃書，從項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、項(xiàng)目背景、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)及解決問(wèn)題、項(xiàng)目推進(jìn)措施、項(xiàng)目完成期限等方面進(jìn)行了具體規(guī)劃。

二、支撐保障

完善軟硬件設(shè)施和文化建設(shè)，為人工智能教育開展做好支撐和保障。除了四樓獨(dú)立的人工智能實(shí)驗(yàn)室，我校還自主改造了五樓的創(chuàng)客教室和閱覽室，擴(kuò)寬了人工智能教育場(chǎng)所，盡全力滿足學(xué)生人工智能上課需求。

學(xué)校高度重視人工智能教育，不斷加大投入。在資金緊張的情況下依然給學(xué)生購(gòu)買了小學(xué)生C++趣味編程書和人工智能超變戰(zhàn)場(chǎng)的場(chǎng)地。

三、具體做法

1.基于校情和學(xué)情的人工智能課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)置：開學(xué)之前，課程部整體規(guī)劃，實(shí)行信息技術(shù)課兩節(jié)聯(lián)排。

人工智能課程開設(shè)內(nèi)容安排：基于校情學(xué)情，本學(xué)期3-6年級(jí)全面鋪開人工智能課程，3年級(jí)以信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、編程貓、樂(lè)高搭建基礎(chǔ)入門為主；4年級(jí)AI神奇動(dòng)物，5-6年AI變形工坊，是集搭建和編程于一體的人工智能課程體系。本學(xué)期信息技術(shù)類人工智能特色社團(tuán)的開設(shè)：人工智能機(jī)器人社團(tuán)、信息學(xué)奧C++社團(tuán)、創(chuàng)意編程社團(tuán)。

2.三位一體，三組聯(lián)動(dòng)推進(jìn)人工智能課程的開發(fā)與實(shí)踐。三組是：項(xiàng)目組、教研組和集備組。具體做法是：

項(xiàng)目組的做法：根據(jù)人工智能項(xiàng)目管理計(jì)劃書的內(nèi)容和要求，3月初進(jìn)行項(xiàng)目工作總結(jié)和4月份計(jì)劃匯報(bào)，5月份進(jìn)行了中期匯報(bào)。進(jìn)一步梳理人工智能校本課程的內(nèi)容，促進(jìn)人工智能課程實(shí)施與落地，進(jìn)行了生本AI人工智能校本課程的開發(fā)與研究，重點(diǎn)對(duì)課程目標(biāo)和課程內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計(jì)和探索。

教研組的做法：1.參加區(qū)首次信息技術(shù)教研活動(dòng)，明確方向和工作重點(diǎn)。組織信息技術(shù)教師按時(shí)參加區(qū)里首次信息技術(shù)教研活動(dòng)，并將區(qū)里的要求傳達(dá)給每一位信息技術(shù)老師，為接下來(lái)的工作做好鋪墊指明方向。2. 教研組內(nèi)進(jìn)行磨課，四年級(jí)潘倩老師執(zhí)教了四年級(jí)AI神奇動(dòng)物—敏捷的蛇；徐娜老執(zhí)教了五年級(jí)AI神奇變形工坊—設(shè)計(jì)“地雷”，課后及時(shí)聽評(píng)課，提出優(yōu)點(diǎn)與不足，并進(jìn)一步改進(jìn)完善。

集備組活動(dòng)：各年級(jí)備課組利用雙周周二上午時(shí)間進(jìn)行集備，研究本周的上課內(nèi)容、梳理課堂具體流程及教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.加強(qiáng)教師培養(yǎng)力度，積極組織教師參加人工智能培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。學(xué)校鼓勵(lì)教師進(jìn)行小課題的研究，提升教學(xué)專業(yè)素養(yǎng)。2019年區(qū)級(jí)小課題《小學(xué)人工智能課程體系、教學(xué)策略和教學(xué)評(píng)價(jià)的研究》順利結(jié)題。2020年區(qū)級(jí)小課題《奎文區(qū)人工智能教育專項(xiàng)課題--小學(xué)人工智能教育教學(xué)策略及評(píng)價(jià)方法的研究》立項(xiàng)。

4.為了拓寬視野，為人工智能教育的發(fā)展進(jìn)一步指明方向。落實(shí)請(qǐng)進(jìn)來(lái)：邀請(qǐng)區(qū)教研室專家進(jìn)校為學(xué)校人工智能開展情況進(jìn)行診斷；邀請(qǐng)優(yōu)必選指導(dǎo)老師入校指導(dǎo)人工智能課程，并進(jìn)行賽事輔導(dǎo)和培訓(xùn)。

5.為了給學(xué)生的學(xué)習(xí)搭建更廣闊的平臺(tái)，豐富學(xué)生的課余文化生活，促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)的提升。以賽促學(xué)，積極組織學(xué)生參加各級(jí)各類比賽。

四、取得成效

1.學(xué)校層面：以人工智能教育為契機(jī)近年來(lái)，我校的信息化、數(shù)字化、智能化水平不斷提升，互聯(lián)網(wǎng)+教育、智慧校園工作取得了巨大的進(jìn)步，學(xué)校獲得省市區(qū)多項(xiàng)榮譽(yù)。

篇3

關(guān)鍵詞：新工科；人工智能導(dǎo)論；實(shí)踐教學(xué)；校企合作；案例庫(kù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G及人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展，為了應(yīng)對(duì)中國(guó)產(chǎn)業(yè)變革及新一輪的科技革命，適應(yīng)“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略需要及產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展，同時(shí)將國(guó)際工程教育思想本土化，“新工科”應(yīng)運(yùn)而生[1]。信息技術(shù)發(fā)展催生出了人工智能相關(guān)的專業(yè)，國(guó)內(nèi)高校紛紛設(shè)立了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。近年來(lái)，人工智能技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)著人類社會(huì)正逐漸走進(jìn)智能社會(huì)，人工智能將深刻影響人類社會(huì)。隨著人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，高等教育的價(jià)值也將進(jìn)一步提高[2]。因此，各高校應(yīng)盡快建立與新工科相一致的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，并深入研究我國(guó)人工智能的人才培養(yǎng)體系、課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及成果轉(zhuǎn)化等方法，改革傳統(tǒng)人工智能的教育教學(xué)方法，形成有新工科特色的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程教育方法。由于傳統(tǒng)的專業(yè)是按學(xué)科劃分的，因此，目前的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系以理論為主，強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性和完備性[3]。人工智能導(dǎo)論作為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程，同時(shí)也是人工智能“入門性”和“引導(dǎo)性”的課程。但是，目前人工智能導(dǎo)論的課程設(shè)置上主要存在課程內(nèi)容陳舊、實(shí)踐課程不足、教材理論過(guò)強(qiáng)、教學(xué)模式老舊及實(shí)踐教學(xué)與企業(yè)需求不適應(yīng)等問(wèn)題。尤其是人工智能導(dǎo)論課程，缺乏實(shí)踐教學(xué)將會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣和積極性。因此，為了解決這些問(wèn)題，并使高校跟上人工智能時(shí)代的腳步，抓住高等教育發(fā)展的新機(jī)遇，進(jìn)行面向新工科的人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)模式探索具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1人工智能對(duì)新工科人才的新要求

1.1具備多學(xué)科交叉知識(shí)。人工智能導(dǎo)論是一個(gè)多個(gè)學(xué)科交叉而成的一門課程。人工智能導(dǎo)論主要包括知識(shí)系統(tǒng)、智能搜索技術(shù)、腦科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、專家系統(tǒng)、智能計(jì)算及分布式智能等內(nèi)容[4]。因此，一個(gè)合格人工智能專業(yè)人才需要具備多學(xué)科知識(shí)。1.2具備多領(lǐng)域應(yīng)用能力。人工智能導(dǎo)論的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，基本包含工業(yè)、農(nóng)業(yè)及社會(huì)生活的各個(gè)行業(yè)（如工業(yè)生產(chǎn)、通信、醫(yī)療、金融、社會(huì)治安、交通領(lǐng)域及服務(wù)業(yè)等）[5]。人工智能導(dǎo)論課程要求學(xué)生在學(xué)好理論前提下也應(yīng)該掌握各行業(yè)的相關(guān)知識(shí)，只有這樣才能提高人工智能技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用。1.3具備人工智能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。目前，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展成為了我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展的重要力量，人工智能成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎[5]。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的號(hào)角下，人工智能技術(shù)作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過(guò)程中的一個(gè)大趨勢(shì)。因此，當(dāng)今新形勢(shì)下培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的人工智能專業(yè)人才對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及大學(xué)畢業(yè)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)具有重要意義。1.4具備人工智能人文素養(yǎng)。人的內(nèi)在品質(zhì)就是人文素養(yǎng)，人文科學(xué)的知識(shí)水平和研究能力是人文素養(yǎng)的重要組成部分，人文素養(yǎng)是人文科學(xué)體現(xiàn)出來(lái)的以人為研究對(duì)象和中心的精神[6]。人工智能對(duì)人類社會(huì)帶來(lái)的是便利還是帶來(lái)災(zāi)難，關(guān)鍵是使用者的思想道德和人文素養(yǎng)。因此，培養(yǎng)具有人文精神的人工智能專業(yè)人才具有重要的意義。

2人工智能導(dǎo)論課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，許多高校已經(jīng)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的人工智能導(dǎo)論課程已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)和學(xué)生發(fā)展的需要。尤其是地方普通高校在師資、科研及學(xué)科力量薄弱情況下進(jìn)行人工智能導(dǎo)論的實(shí)踐教學(xué)。目前人工智能導(dǎo)論的課程設(shè)置上主要存在的問(wèn)題如下：⑴本科生課程內(nèi)容陳舊。近年來(lái)，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G等信息技術(shù)的快速發(fā)展，也帶動(dòng)人工智能技術(shù)發(fā)展日新月異。對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，要緊跟人工智能技術(shù)前沿，傳授學(xué)生的知識(shí)也要緊跟人工智能的發(fā)展。目前，雖然也出現(xiàn)了不少新的人工智能導(dǎo)論教材，但在課堂上能夠教學(xué)的新內(nèi)容仍然不多，教材內(nèi)容仍然集中在傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)（如問(wèn)題求解、知識(shí)表示、歸結(jié)原理及經(jīng)典推理等技術(shù)）上。⑵研究生課程內(nèi)容重疊。研究生的人工智能導(dǎo)論課程應(yīng)作為本科生課程的一個(gè)延續(xù)，但部分高校對(duì)研究生人工智能導(dǎo)論課程的教學(xué)重視不夠。很多本科生已經(jīng)學(xué)過(guò)的內(nèi)容在研究生階段又進(jìn)行了重復(fù)。因此，在新工科背景下培養(yǎng)高層次的人工智能人才，就必須要在研究生階段加強(qiáng)新工科人才實(shí)踐能力的培養(yǎng)，選擇合理的人工智能導(dǎo)論課程，改革研究生階段人工智能導(dǎo)論的教學(xué)理念和教學(xué)模式。⑶實(shí)踐課程不足。實(shí)踐教學(xué)是提高人工智能新工科人才能力的重要路徑。目前，大多數(shù)院校的人工智能導(dǎo)論課程理論與實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)不夠，只知道理論，而不進(jìn)行實(shí)際的實(shí)踐應(yīng)用就不能成為合格的人工智能新工科人才。另外，大多數(shù)地方高校的人工智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入不足，實(shí)驗(yàn)條件差，驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)較多，實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足，學(xué)生對(duì)人工智能新技術(shù)的接觸不夠。⑷人工智能導(dǎo)論教材理論性過(guò)強(qiáng)。目前，現(xiàn)有的人工智能導(dǎo)論教材以理論為主，缺乏人工智能實(shí)踐內(nèi)容。在課程教學(xué)過(guò)程中學(xué)生經(jīng)常會(huì)感覺(jué)索然無(wú)味，當(dāng)實(shí)踐課程開設(shè)不足時(shí)，這種情況會(huì)非常明顯。學(xué)生會(huì)漸漸的對(duì)人工智能導(dǎo)論課程失去興趣和熱情，最終會(huì)導(dǎo)致課程的教學(xué)質(zhì)量和效果下降，不能達(dá)到新工科人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)的預(yù)期。⑸教學(xué)模式老舊。人工智能導(dǎo)論是多學(xué)科交叉的課程，課程內(nèi)容理論性強(qiáng)、抽象、多知識(shí)點(diǎn)是新工科的特點(diǎn)。然而，大多數(shù)地方高校仍然采用過(guò)去的課堂教學(xué)模式（即“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式），這種單向灌輸?shù)慕虒W(xué)方式以教師為主，學(xué)生的主動(dòng)性不夠，只是在被動(dòng)接收知識(shí)。學(xué)校這種重視理論不重視實(shí)踐的教學(xué)模式，在一定程度上影響了新工科人才的實(shí)踐能力，從而導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)社會(huì)需求脫節(jié)。

3人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)初探

3.1人工智能導(dǎo)論課程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)。為了提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的興趣，南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在人工智能導(dǎo)論授課過(guò)程中廣泛應(yīng)用多種計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，如采用開源的PaddlePaddle百度飛槳深度學(xué)習(xí)平臺(tái)，希冀一體化人工智能實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)及大數(shù)據(jù)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。教師可以在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中方便的使用這些平臺(tái)進(jìn)行授課，學(xué)生也可以在課堂中跟隨老師完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并能夠在課下進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)練習(xí)及提交作業(yè)。3.2人工智能導(dǎo)論課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化。在人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生興趣為導(dǎo)向，開展相關(guān)應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)，南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院對(duì)人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的主要實(shí)驗(yàn)課程包括搜索優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)、智能計(jì)算實(shí)現(xiàn)、貝葉斯分類實(shí)驗(yàn)、最近鄰算法實(shí)驗(yàn)、機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。最后，通過(guò)期末課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。3.3人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)模式改革。⑴校企合作為使人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)不與企業(yè)脫節(jié)，校企合作是關(guān)鍵。應(yīng)積極派遣教師進(jìn)企業(yè)進(jìn)修，了解企業(yè)需求，并提高教師的工程能力。從2018年以來(lái)，南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院每年暑假期間累積派遣教師58人/次前往百度、中興、科大訊飛、神舟數(shù)碼及江蘇傳智播客公司等進(jìn)修培訓(xùn)。同時(shí)已經(jīng)在固定時(shí)間邀請(qǐng)相關(guān)企業(yè)講師到學(xué)校進(jìn)行人工智能方面的項(xiàng)目教學(xué)。建立起了具有地方區(qū)域特色的師資隊(duì)伍及校企協(xié)調(diào)的實(shí)踐教學(xué)模式，從而避免人工智能導(dǎo)論課程實(shí)踐與企業(yè)實(shí)際脫節(jié)。⑵“雙導(dǎo)師”負(fù)責(zé)制人工智能導(dǎo)論實(shí)踐課程實(shí)行“雙導(dǎo)師”制，邀請(qǐng)企業(yè)中實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的人才任教或任職，校企合作建立實(shí)踐教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，改革教學(xué)策略及教學(xué)方法，以項(xiàng)目為牽引，將人工智能導(dǎo)論實(shí)踐課程作為第二課堂學(xué)分。還要積極制定人工智能相關(guān)的科技作品競(jìng)賽的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，積極引導(dǎo)學(xué)生參加各種人工智能相關(guān)的比賽，從而進(jìn)一步提高學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐方面的能力。⑶采用案例教學(xué)法以案例導(dǎo)入進(jìn)行教學(xué)，提高學(xué)生興趣。首先，從人工智能競(jìng)賽的部分賽事中、（如百度的人工智能大賽，“2020年全國(guó)人工智能大賽”，“2020中國(guó)高校計(jì)算機(jī)大賽人工智能創(chuàng)意賽”等）中選取貼近實(shí)際問(wèn)題的案例作為人工智能導(dǎo)論實(shí)踐課程的案例來(lái)源。然后，采用目前主流的人工智能開發(fā)軟件進(jìn)行算法代碼的編寫，引導(dǎo)學(xué)生采用Python語(yǔ)言調(diào)用第三方接口庫(kù)進(jìn)行算法的實(shí)現(xiàn)。最后，讓學(xué)生使用主流的編程語(yǔ)言（如C++、Java等）開發(fā)完善算法或進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

4結(jié)束語(yǔ)

在新工科背景下，人工智能導(dǎo)論作為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，人工智能人才培養(yǎng)應(yīng)注重提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。在這種背景下，筆者結(jié)合近年來(lái)了解到的企業(yè)需求和上課的實(shí)際，對(duì)人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行初探，具體如下：①校企合作，構(gòu)建人工智能實(shí)踐平臺(tái)；②建立案例庫(kù)，優(yōu)化實(shí)踐的內(nèi)容；③校企“雙導(dǎo)師”制，采用案例教學(xué)，從而進(jìn)一步提高學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐方面的能力。

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篇4

關(guān)鍵詞:人工智能;理論傳授;實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練;科研訓(xùn)練

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程,是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。它研究如何用計(jì)算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識(shí)別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問(wèn)題求解等思維活動(dòng),并以此解決需要人類專家才能處理的復(fù)雜問(wèn)題,例如咨詢、診斷、預(yù)測(cè)、規(guī)劃等決策性問(wèn)題[1]。人工智能是一門涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、控制論、信息學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的交叉和綜合學(xué)科。目前,人工智能很多研究領(lǐng)域,如自然語(yǔ)言處理、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、智能計(jì)算等都走在了信息技術(shù)的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入并影響了人們的生活。

2003年12月5日,國(guó)內(nèi)第一個(gè)“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)在北京大學(xué)誕生[2],它標(biāo)志著我國(guó)智能科學(xué)與技術(shù)本科教育的開始,對(duì)我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)人才培養(yǎng)和智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)起到極大的帶動(dòng)作用。目前,人工智能課程的教學(xué)存在幾個(gè)問(wèn)題:首先,注重講授理論知識(shí),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)滯后,這不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,更談不上實(shí)踐創(chuàng)新。其次,人工智能是交叉學(xué)科,內(nèi)容比較繁雜,各種教材的內(nèi)容不一樣,授課沒(méi)有統(tǒng)一的體系,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)抓不住重點(diǎn),不能理解人工智能的根本方法和思想。一般說(shuō)來(lái),計(jì)算機(jī)專業(yè)的其他課程,如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、算法分析與設(shè)計(jì)等,都是求解結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的基本技術(shù),而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的有效技術(shù)。最后,人工智能科學(xué)與技術(shù)飛速發(fā)展,但目前人工智能只被視為一門專業(yè)課,課程講授和人工智能沒(méi)有作為一個(gè)研究方向結(jié)合起來(lái),也沒(méi)有把傳授課本知識(shí)和引導(dǎo)啟發(fā)創(chuàng)新結(jié)合起來(lái)。

適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高等教育,要把培養(yǎng)創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力擺在突出的位置。創(chuàng)新是基礎(chǔ)研究的生命,而高等學(xué)校的教學(xué)只有與科研緊密結(jié)合,才能在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神方面有所作為。為此,針對(duì)人工智能的課程特點(diǎn),我們積極開展研究型教學(xué)、研究型學(xué)習(xí),提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐。在教材上,我們選用了清華大學(xué)出版社出版、馬少平等編寫的《人工智能》。我們的教學(xué)研究與實(shí)踐的主要內(nèi)容包括三個(gè)方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問(wèn)題的非結(jié)構(gòu)化的思想;成體系的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練;以及與畢業(yè)論文,學(xué)校大學(xué)生科研項(xiàng)目資助計(jì)劃,國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相對(duì)接的科研訓(xùn)練。這三個(gè)主要方面,層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學(xué)實(shí)踐。下面,我們就這三個(gè)方面內(nèi)容展開探討。

1啟發(fā)式傳授人工智能解決問(wèn)題的非結(jié)構(gòu)化思想

現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個(gè)層次[1]:1)結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問(wèn)題;2)非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,難以用確定的形式來(lái)描述,主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)求解;3)半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,介于上述兩者之間。一般說(shuō)來(lái),計(jì)算機(jī)專業(yè)的其他課程如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、算法分析與設(shè)計(jì)等,都是求解結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的基本技術(shù)。而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的有效技術(shù)。人工智能的教學(xué)可以讓學(xué)生在體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)人工智能知識(shí)與技術(shù)的過(guò)程中獲得對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的解決過(guò)程的了解,從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生多角度思維的目的。

我們使用的教材主要內(nèi)容包括搜索和高級(jí)搜素、謂詞邏輯和歸結(jié)原理、知識(shí)表示、不確定性推理方法、機(jī)器學(xué)習(xí)等。這些主要內(nèi)容也可以相應(yīng)地歸結(jié)為若干個(gè)典型算法,如啟發(fā)式A*搜索算法、 剪枝算法、元啟發(fā)式算法(模擬退火,遺傳算法)、謂詞邏輯歸結(jié)算法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP算法、自組織網(wǎng)絡(luò)和Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法)。元啟發(fā)式算法是一種啟發(fā)式的隨機(jī)算法,是用來(lái)解決非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的典型算法,其思想和傳統(tǒng)的決定性算法如動(dòng)態(tài)規(guī)劃、分支限界完全不一樣。學(xué)生在剛一接觸到這些元啟發(fā)式算法一時(shí)難以接受和理解其機(jī)理,對(duì)算法的有效性往往半信半疑。根據(jù)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的特點(diǎn),講解和演示算法在解決此類問(wèn)題的具體步驟和詳細(xì)過(guò)程,從而讓學(xué)生掌握人工智能算法的基本思想。在講解不同的元啟發(fā)式算法的時(shí)候,學(xué)生會(huì)問(wèn),是模擬退火算法強(qiáng),還是遺傳算法強(qiáng);在講到機(jī)器學(xué)習(xí)算法的時(shí)候,學(xué)生會(huì)問(wèn)到底哪個(gè)分類算法最好,這時(shí)候我們可以把搜索(優(yōu)化)領(lǐng)域和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的“沒(méi)有免費(fèi)午餐”定理進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解和解釋,從而把具體算法實(shí)現(xiàn)層面之上的一些人工智能的哲學(xué)思想進(jìn)行傳授。

在人工智能的具體教學(xué)中,采用問(wèn)題教學(xué)法和參與式教學(xué)法。在問(wèn)題教學(xué)法中,圍繞人工智能的知識(shí)模塊,在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各種各樣問(wèn)題的前提下,傳授知識(shí)。教學(xué)活動(dòng)中,嘗試使人工智能知識(shí)圍繞實(shí)際問(wèn)題而展現(xiàn),使問(wèn)題不僅成為激發(fā)學(xué)生求知欲的前提,也成為學(xué)生期盼、理解和吸收知識(shí)的前提,以此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造動(dòng)機(jī)和創(chuàng)造性思維。在參與式教學(xué)中,打破人工智能算法的枯燥、沉悶的傳統(tǒng)教學(xué)法,嘗試開放式教學(xué)內(nèi)容;提問(wèn)式講課;無(wú)標(biāo)準(zhǔn)答案的課程設(shè)計(jì);查找文獻(xiàn),分組動(dòng)手實(shí)現(xiàn)人工智能算法等參與式教學(xué)方法,培養(yǎng)和發(fā)揚(yáng)學(xué)生的參與意識(shí),通過(guò)參與式教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和效率,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

2成體系的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練

獨(dú)立開展人工智能實(shí)驗(yàn)課程,開發(fā)一批新型、富有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)案例庫(kù),搭建一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)平臺(tái)。人工智能實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)是應(yīng)用各種人工智能方法,根據(jù)問(wèn)題的約束、結(jié)構(gòu)、信息進(jìn)行表示建模和計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),是與人工智能原理同步的實(shí)驗(yàn)課程。學(xué)生必須掌握的人工智能的基本原理和計(jì)算機(jī)操作技能,它對(duì)于學(xué)生的知識(shí)、能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高起著至關(guān)重要的作用,在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中占有非常重要的地位,是計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程等專業(yè)的一門重要的必修專業(yè)課程。通過(guò)實(shí)驗(yàn),學(xué)生得到嚴(yán)格的訓(xùn)練,能規(guī)范地掌握人工智能的基本理論和主要方法、基本問(wèn)題求解技術(shù),熟悉各種計(jì)算環(huán)境的基本使用。

在培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作、基本技能和基本知識(shí)的同時(shí),努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),在課程內(nèi)容安排上采用適量基本原理與方法的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為基本內(nèi)容,增加一系列綜合性實(shí)驗(yàn)和開放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)問(wèn)題,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面更注重研究性實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面分為三個(gè)層次:基本原理的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)。在后兩個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)中,部分引入人工智能課程小組團(tuán)隊(duì)的最新科研成果,目的在于通過(guò)完成這些研究性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力,以提升學(xué)生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新意識(shí)。我們將這些設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)稱為新型實(shí)驗(yàn)案例庫(kù),它被放在人工智能課程小組網(wǎng)站上,以此搭建一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)平臺(tái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列要求。

1) 掌握人工智能方法的優(yōu)點(diǎn)及其在實(shí)際中的應(yīng)用。

2) 學(xué)會(huì)對(duì)人工智能問(wèn)題進(jìn)行分析建模和應(yīng)用各種計(jì)算工具實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解,熟悉對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和記錄,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與設(shè)計(jì),最佳實(shí)驗(yàn)條件的判斷和選擇,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論等一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法。

3) 鞏固并加深對(duì)人工智能原理課程的基本原理和概念的理解,培養(yǎng)學(xué)生勤奮學(xué)習(xí),求真求實(shí)的科學(xué)品德,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、查閱文獻(xiàn)能力、思維能力、想象能力、表達(dá)能力。

4) 通過(guò)完成綜合研究性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力,提高學(xué)生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新意識(shí)。

在培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作、基本技能和基本知識(shí)的同時(shí),進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,為學(xué)生今后從事科研、教學(xué)或企事業(yè)單位的分析檢驗(yàn)以及新技術(shù)的研發(fā)工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

在實(shí)驗(yàn)組織方面,根據(jù)各實(shí)驗(yàn)的目的和要求,學(xué)生分為5人1組,指定一個(gè)組長(zhǎng),每組選擇1套實(shí)驗(yàn)題目?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目要求達(dá)到27學(xué)時(shí)、綜合性實(shí)驗(yàn)題目選擇1題和研究性實(shí)驗(yàn)題目選擇1題,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi),小組獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)測(cè)定、數(shù)據(jù)處理,并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 要求學(xué)生勤于動(dòng)手, 敏銳觀察, 細(xì)心操作, 開動(dòng)腦筋, 分析鉆研問(wèn)題, 準(zhǔn)確記錄原始數(shù)據(jù), 經(jīng)教師檢查,實(shí)驗(yàn)及其原始數(shù)據(jù)記錄才有效。同時(shí),團(tuán)隊(duì)作業(yè),需要多人分工合作、相互幫助,這樣可以提高人際交往和溝通能力,學(xué)會(huì)與他人合作,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新能力。

3課程學(xué)習(xí)與畢業(yè)論文,科研訓(xùn)練相結(jié)合

人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿和未來(lái),通過(guò)學(xué)習(xí)和體驗(yàn)人工智能的知識(shí)和技術(shù),學(xué)生能夠在一定程度上了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿知識(shí),這有助學(xué)生開闊視野、培養(yǎng)興趣,為今后繼續(xù)深造或走向社會(huì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3-4]。

人工智能的理論和方法廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、圖像處理中,這些內(nèi)容既是高年級(jí)的后續(xù)課程,又是現(xiàn)在熱門的研究方向。學(xué)習(xí)和深刻理解人工智能的理論、方法和應(yīng)用,對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)以及今后的研究具有重要的意義。

我院規(guī)定大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生開始聯(lián)系畢業(yè)論文指導(dǎo)導(dǎo)師,同時(shí)確定畢業(yè)論文的研究方向,提前進(jìn)行科研實(shí)踐,以培養(yǎng)實(shí)踐能力和研究素質(zhì)。人工智能課程正好是大三高年級(jí)開設(shè)的專業(yè)課,因此,我們把課程實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)與同學(xué)的興趣相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生,并提煉和形成學(xué)生的畢業(yè)選題和課外的科研方向,它是提高本科生研究創(chuàng)新能力的有效手段。

基于新的教學(xué)實(shí)踐,很多學(xué)生的選題都與上述歸納的人工智能若干算法相關(guān),如算法本身的研究和改進(jìn),或是算法在各領(lǐng)域,如數(shù)據(jù)挖掘、圖像處理等的應(yīng)用。在我們的科研能力訓(xùn)練計(jì)劃中,一批項(xiàng)目和課題,如混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用、差分演化算法研究與應(yīng)用、基于協(xié)同訓(xùn)練的推薦系統(tǒng)等,分別受到國(guó)家和學(xué)校本科生科研項(xiàng)目立項(xiàng)資助。一批三四年級(jí)的本科生以第一作者身份在國(guó)內(nèi)核心期刊、國(guó)際會(huì)議和期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文,這激發(fā)了學(xué)生的科研興趣,使學(xué)生體會(huì)到了創(chuàng)新的樂(lè)趣。

總之,課程學(xué)習(xí)與畢業(yè)論文、學(xué)校大學(xué)生科研項(xiàng)目資助計(jì)劃、國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相對(duì)接的科研訓(xùn)練,極大地提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研基本素質(zhì)。

4結(jié)語(yǔ)

針對(duì)人工智能的課程特點(diǎn),我們積極開展研究型教學(xué)、研究型學(xué)習(xí),提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐。我們的教學(xué)研究與實(shí)踐主要內(nèi)容包括三個(gè)方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問(wèn)題的非結(jié)構(gòu)化的思想;成體系的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練;以及與畢業(yè)論文、學(xué)校大學(xué)生科研項(xiàng)目資助計(jì)劃、國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相對(duì)接的科研訓(xùn)練。這三個(gè)主要方面,層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學(xué)實(shí)踐,新的改革和實(shí)踐在教學(xué)中取得了令人滿意效果。

參考文獻(xiàn):

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Reform and Practice of Innovative Teaching in Artificial Intelligence

WANG Jia-hai, YIN Jian, LING Ying-biao

(Department of Computer Science, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China)

篇5

要實(shí)現(xiàn)《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》的目標(biāo)，難點(diǎn)和重點(diǎn)是在農(nóng)村。面對(duì)時(shí)代挑戰(zhàn)，解決農(nóng)村教育現(xiàn)代化的問(wèn)題，需要我們把目光投向農(nóng)村，充分運(yùn)用信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)等手段，幫助農(nóng)村教師提升信息素養(yǎng)，幫助農(nóng)村提高教育質(zhì)量，促進(jìn)教育公平，讓農(nóng)村的孩子能享有公平而有質(zhì)量的教育。農(nóng)村教育和城市教育有相同之處，也有各自不同的優(yōu)勢(shì)。在信息技術(shù)與教育融合的道路上，農(nóng)村不能完全套用城市的發(fā)展思路和模式，不能盲目追求硬件設(shè)備的高大上，而要探索出與自身優(yōu)勢(shì)結(jié)合的發(fā)展路徑，解決好人機(jī)關(guān)系的問(wèn)題。

第一，始終把提高教育質(zhì)量放在首位，但要避免重蹈應(yīng)試教育的覆轍。在技術(shù)與教育深度融合的過(guò)程中，最重要的問(wèn)題是要明確目的和手段的關(guān)系。教育的根本任務(wù)是立德樹人，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。技術(shù)應(yīng)用到教育中的最終目的，是為了培養(yǎng)人。相較于城市，農(nóng)村教育的基礎(chǔ)較為薄弱，可以充分利用信息化手段，把城市優(yōu)質(zhì)資源輸送到農(nóng)村，并且使用技術(shù)提高教學(xué)效率。但要避免走入技術(shù)助長(zhǎng)應(yīng)試教育的誤區(qū)，要以育人為前提，在實(shí)際教育教學(xué)中恰當(dāng)融入信息技術(shù)。

第二，要進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)教師隊(duì)伍建設(shè)，提高教師的業(yè)務(wù)水平和信息素養(yǎng)。免費(fèi)師范生政策、特崗教師計(jì)劃及鄉(xiāng)村教師支持計(jì)劃等政策的出臺(tái)，解決了一些偏遠(yuǎn)農(nóng)村教師“下得去、留得住”的問(wèn)題。

教育部的《全國(guó)中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0的意見》中明確指出，“信息技術(shù)應(yīng)用能力是新時(shí)代高素質(zhì)教師的核心素養(yǎng)”。要實(shí)現(xiàn)“教得好”的目標(biāo)，可以充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，一方面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等手段，為他們提供更多進(jìn)修、培訓(xùn)、同行交流的機(jī)會(huì)和平臺(tái)；另一方面幫助農(nóng)村教師提升信息素養(yǎng)，借助技術(shù)手段提高教育教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)農(nóng)村教師的成就感和自信心。

篇6

人工智能技術(shù)的誕生，為人類探索計(jì)算機(jī)科技、便捷生活展望了美好的前景，提供了豐富的想象空間，在社會(huì)科學(xué)中的應(yīng)用廣泛。教育手段革新，需要一種新的技術(shù)作為保障和支持。人工智能技術(shù)應(yīng)用的普遍性和網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)發(fā)展的需求性一拍即合，成為一種新的教育發(fā)展模式。本文將對(duì)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用進(jìn)行探究。

【關(guān)鍵詞】人工智能 網(wǎng)絡(luò)教育 具體應(yīng)用

1 網(wǎng)絡(luò)教育模式的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 網(wǎng)絡(luò)教育的優(yōu)勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)教育模式是對(duì)傳統(tǒng)課堂教育模式的更新與演進(jìn)，傳統(tǒng)課堂教育模式具有交流便捷、課堂管理方便的優(yōu)勢(shì)，但是也受到空間和時(shí)間的雙重限制，需要繳納昂貴的場(chǎng)地和設(shè)施費(fèi)用，難以追趕新時(shí)期人們快捷的工作步伐。網(wǎng)絡(luò)教育通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳遞，在繼承和發(fā)展了傳統(tǒng)課堂優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，彌補(bǔ)了缺點(diǎn)和不足，在虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，擺脫了有關(guān)時(shí)間、空間、身份等諸多限制，促進(jìn)了教育手段的創(chuàng)新，為人們提供了更多接受教育的機(jī)會(huì)，促進(jìn)了國(guó)民教育水平的提高。

1.2 網(wǎng)絡(luò)教育存在的問(wèn)題

網(wǎng)絡(luò)教育的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下方面：

1.2.1 操作平臺(tái)的局限性

網(wǎng)絡(luò)教育登錄界面的首頁(yè)，一般包含著課程選擇、成績(jī)查詢、習(xí)題演練、師資介紹等基本內(nèi)容，這容易導(dǎo)致眾多網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)具有相同的首頁(yè)模板和計(jì)算機(jī)程序，不同平臺(tái)、不同學(xué)科、不同專業(yè)沒(méi)能充分體現(xiàn)出其獨(dú)一無(wú)二的課程特色。操作平臺(tái)具有局限性，無(wú)法充分體現(xiàn)人性化特色和該課程的特殊化要求。

1.2.2 教學(xué)方式的一致性

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，一般采用計(jì)算機(jī)程序設(shè)定好的流程，授課、復(fù)習(xí)、習(xí)題演練、期末考試、綜合評(píng)估為基本程序，流程化操作，無(wú)法根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和成績(jī)要求制定相應(yīng)的教學(xué)方式。教學(xué)評(píng)價(jià)流程過(guò)于死板，無(wú)法像教師一樣考慮其他綜合因素進(jìn)行分析，這就容易導(dǎo)致考試系統(tǒng)的公平性、評(píng)分的合理性受到質(zhì)疑，無(wú)法體現(xiàn)教學(xué)權(quán)威性。

1.2.3 服務(wù)系統(tǒng)的落后性

網(wǎng)絡(luò)教育是以計(jì)算機(jī)的軟件程序?yàn)楸憩F(xiàn)載體，將教學(xué)課程和學(xué)習(xí)方式相融合。隨著知識(shí)體系更新?lián)Q代的不斷加快，學(xué)術(shù)糾錯(cuò)的發(fā)生，課程及時(shí)更新也是十分重要的。但是網(wǎng)絡(luò)教育服務(wù)系統(tǒng)具有一定的落后性和延時(shí)性，傳遞的知識(shí)和答疑手段相對(duì)落后，影響著網(wǎng)絡(luò)教育的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

2 人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的具體應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)教育缺陷的存在，其重要原因是教育流程系統(tǒng)的“剛性”無(wú)法符合學(xué)習(xí)者不同的教學(xué)需求，不懂得如何具體因人而異、因材施教；而人工智能“柔性”的工作特點(diǎn)，可以有綜合考慮各種影響因素，并及時(shí)調(diào)節(jié)，恰好是對(duì)缺陷的補(bǔ)充。事實(shí)證明，人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的具體應(yīng)用也取得了較好的效果，主要體現(xiàn)在以下方面：

2.1 專家系統(tǒng)的應(yīng)用

專家系統(tǒng)是對(duì)智能教學(xué)系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)以及先進(jìn)的智能化硬件設(shè)備的總稱。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教育是流程化、規(guī)范化的，智能化教學(xué)系統(tǒng)是對(duì)每個(gè)流程應(yīng)用智能化手段，促進(jìn)教學(xué)過(guò)程的科學(xué)性。

2.1.1 智能決策系統(tǒng)。

在課程開始之前，增設(shè)智能決策功能即智能決策系統(tǒng)，類似于學(xué)校的入學(xué)考試，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、成績(jī)水平、智力狀況進(jìn)行基本的分析和了解，以學(xué)生能力而不是教師要求為教學(xué)依據(jù)，制定合理的教學(xué)計(jì)劃和學(xué)習(xí)方案；通過(guò)智能化設(shè)計(jì)，確定學(xué)習(xí)成績(jī)分階段測(cè)試計(jì)劃、智力開發(fā)方案和考試模擬系統(tǒng)等，通過(guò)這些方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生能力的充分開發(fā)。

2.1.2 智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)

這是通過(guò)對(duì)學(xué)生一定時(shí)期學(xué)習(xí)環(huán)境的營(yíng)造，通過(guò)對(duì)環(huán)境內(nèi)各影響因素施加措施，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供優(yōu)質(zhì)條件。影響因素包括教師、學(xué)習(xí)資源、外部因素等，一旦學(xué)生學(xué)習(xí)沒(méi)有達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，教師模塊就會(huì)對(duì)學(xué)生的動(dòng)態(tài)行為做出科學(xué)正確的指導(dǎo)，并向正確的學(xué)習(xí)軌跡糾正；學(xué)生學(xué)習(xí)所需要的參考資料、試卷分析、時(shí)事熱點(diǎn)等，會(huì)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展情況及時(shí)更新資料庫(kù)；學(xué)生在學(xué)習(xí)中遭遇困境，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)智能化發(fā)揮引導(dǎo)和提醒功能。

2.1.3 智能教學(xué)系統(tǒng)和智能化硬件設(shè)備

智能教學(xué)系統(tǒng)和智能化硬件設(shè)備分別是智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的軟件和硬件載體。智能教學(xué)系統(tǒng)是智能決策和智能導(dǎo)學(xué)子系統(tǒng)的綜合，是幾種不同模式的組合與搭配，最終出現(xiàn)適合學(xué)生自身的學(xué)習(xí)模式，并且讓系統(tǒng)關(guān)系更加穩(wěn)固；硬件系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和載體，包括傳輸設(shè)備中的路由器、交換機(jī)設(shè)備，終端的打印機(jī)、攝像頭等。

2.2 其他人工智能系統(tǒng)的應(yīng)用

2.2.1 語(yǔ)言處理系統(tǒng)

語(yǔ)言處理系統(tǒng)在人工智能領(lǐng)域是一種應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)，系統(tǒng)內(nèi)部擁有錄音模塊、語(yǔ)言識(shí)別模塊、轉(zhuǎn)換模塊和輸出模塊。學(xué)生向錄音系統(tǒng)發(fā)出聲音，語(yǔ)言識(shí)別和轉(zhuǎn)換模塊將語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為文字顯示在計(jì)算機(jī)界面上。就目前的技術(shù)來(lái)說(shuō)，語(yǔ)言處理系統(tǒng)可以處理簡(jiǎn)單口語(yǔ)和書面語(yǔ)言，局限在普通話，隨著語(yǔ)言庫(kù)的升級(jí)，語(yǔ)言處理系統(tǒng)的功能會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。這一功能的出現(xiàn)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)語(yǔ)言口語(yǔ)和減少文字任務(wù)有很大的幫助。

2.2.2 知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)

知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)是對(duì)知識(shí)和數(shù)據(jù)的整合、匯總和儲(chǔ)存，學(xué)生僅依靠記憶中對(duì)知識(shí)的只言片語(yǔ)和殘損記憶，發(fā)揮知識(shí)庫(kù)強(qiáng)大搜索功能，自動(dòng)分辨出關(guān)鍵詞，并提供完整的數(shù)據(jù)。這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)記錄的查找和知識(shí)的復(fù)習(xí)有很大幫助，也有助于系統(tǒng)的升級(jí)和完善。

3 促進(jìn)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的具體措施

3.1 加大資金支持

資金支持是發(fā)展新科技的堅(jiān)實(shí)保證，政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)該重視人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育發(fā)展中的巨大作用，提供政策的優(yōu)惠和資金撥款，給予場(chǎng)地和設(shè)備的支持。有了資金的支持，可以吸引優(yōu)秀人才開展系統(tǒng)研發(fā)和技術(shù)升級(jí)工作，可以為人工智能的應(yīng)用提供高性能、高水平、先進(jìn)的硬件設(shè)施保障。

3.2 開展教學(xué)實(shí)施

應(yīng)該積極促進(jìn)人工智能在網(wǎng)絡(luò)教育中的教學(xué)實(shí)施活動(dòng)，通過(guò)一線學(xué)習(xí)的監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)新技術(shù)的普及與應(yīng)用。在相關(guān)專業(yè)院校安裝人工智能軟件，也是促進(jìn)教學(xué)實(shí)施的有效途徑。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，人工智能是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛，可研究性強(qiáng)的計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)。通過(guò)人工智能相關(guān)技術(shù)的研究，能夠解決網(wǎng)絡(luò)教育中存在的諸多問(wèn)題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率，方便老師的教學(xué)管理，以及對(duì)教育教學(xué)模式將產(chǎn)生深刻影響。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

侯燕（1981-），女，山東省濟(jì)寧市人。碩士學(xué)歷?，F(xiàn)為齊魯師范學(xué)院講師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。

篇7

關(guān)鍵詞：航天類專業(yè) 人工智能 教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（b）-0155-02

面對(duì)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(guó)航天科技發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，也是航天重點(diǎn)高校面向并有效服務(wù)航天事業(yè)的歷史責(zé)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(diǎn)，探索新的教學(xué)模式。

人工智能自1956年誕生50多年以來(lái)，引起眾多科研機(jī)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(xué)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(dá)國(guó)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(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的、具有容錯(cuò)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(diǎn)展開更具有實(shí)用性和創(chuàng)新性的教學(xué)。

1 人工智能課程特點(diǎn)

一方面，“人工智能”是一門多學(xué)科交叉的綜合學(xué)科，它涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等眾多領(lǐng)域，具有知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、內(nèi)容抽象、不易理解、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，使得該課程的教學(xué)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(xué)科，具有較強(qiáng)的前沿性，計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、生物科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展不斷的提出了許多新的研究目標(biāo)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(xué)難度。

2 航天類專業(yè)特點(diǎn)

首先，航天類專業(yè)具有較強(qiáng)的工程性。在專業(yè)的教學(xué)改革中有統(tǒng)一的特點(diǎn)，即強(qiáng)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(fù)合型人才。其次，航天類專業(yè)具有一定的前沿性。因?yàn)楹教祜w行器作為現(xiàn)代高科技和多種學(xué)科技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)晶，應(yīng)及時(shí)把現(xiàn)代先進(jìn)科技融入到了專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)類的課程教學(xué)中， 專業(yè)知識(shí)更新快成為又一特點(diǎn)；另外，航天類專業(yè)應(yīng)注重實(shí)踐性教育。尊重個(gè)性和興趣，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放，要求學(xué)生自主地設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)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(xué)合作。產(chǎn)學(xué)合作的目的在于推動(dòng)學(xué)校與航天產(chǎn)業(yè)的持續(xù)全面合作，造就一支科學(xué)技術(shù)研究和工程實(shí)踐兼?zhèn)涞慕處熽?duì)伍。

3 教學(xué)模式的探索

3.1 教材的選擇

人工智能作為一門新興的學(xué)科，其理論與方法都還在不斷的發(fā)展與完善中。就目前來(lái)看，關(guān)于人工智能的定義和范圍都沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，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(diǎn)和學(xué)生的知識(shí)背景。本課程主要針對(duì)航天類專業(yè)高年級(jí)本科生，該類學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、信息論、通信理論等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)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(jí)，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(xué)蔡自興教授積累了多年的教學(xué)與科研經(jīng)驗(yàn)，借鑒了國(guó)內(nèi)外其他專家和作者的最新研究成果，吸取了國(guó)內(nèi)和國(guó)外人工智能領(lǐng)域?qū)W術(shù)書籍的長(zhǎng)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(xué)科的新發(fā)展不斷修訂，推出四個(gè)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(xué)習(xí)。另外，本課程還給學(xué)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(xué)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(xué)生容易概念混淆、理解不透，逐漸產(chǎn)生厭倦情緒，導(dǎo)致教學(xué)效果差。本文探索不同的課堂教學(xué)手段，根據(jù)不同內(nèi)容采用不同的教學(xué)手段，有利于學(xué)生對(duì)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(diǎn)，突出課程內(nèi)容的工程應(yīng)用，增加研究性質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容與形式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)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(shí)采用精辟的文字，介紹算法流程時(shí)采用圖像，介紹算法應(yīng)用時(shí)采用視頻。在PPT中適當(dāng)利用不同的字體、顏色或動(dòng)畫來(lái)突出重點(diǎn)，細(xì)化流程，引導(dǎo)學(xué)生的思路，便于集中注意力接受重點(diǎn)內(nèi)容。

（2）適當(dāng)增加課堂討論與練習(xí)。對(duì)于人工智能的一些基本問(wèn)題，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行調(diào)研和討論，來(lái)深化課程內(nèi)容的了解，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；對(duì)于重要的算法和理論，可以增加課堂練習(xí)，讓學(xué)生實(shí)際動(dòng)手進(jìn)行公式的推導(dǎo)或演算，并在練習(xí)中分析學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解程度，有針對(duì)性的增加講解或指導(dǎo)。

（3）適當(dāng)采用類比的講解方式。對(duì)人工智能的不同學(xué)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(jìn)行講解，不僅可以復(fù)習(xí)已學(xué)習(xí)的內(nèi)容，也利于對(duì)新內(nèi)容的理解。并且，通過(guò)對(duì)不同內(nèi)容的比較總結(jié)相似點(diǎn)、區(qū)分不同點(diǎn)，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(xué)。研究性教學(xué)強(qiáng)調(diào)通過(guò)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，有必要將實(shí)際應(yīng)用案例或者授課教師的科研項(xiàng)目融入日常的教學(xué)工作中去，用“啟發(fā)式”、“案例式”教學(xué)激發(fā)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”能力。

3.3 課程內(nèi)容的探索

一方面，鑒于本科生知識(shí)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(xué)科基礎(chǔ)的中等難度；另一方面，鑒于航天類專業(yè)的特點(diǎn)，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(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)的試卷形式不能全面的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，因此，應(yīng)采用課堂表現(xiàn)和課程報(bào)告相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合考核。

一方面，重視學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，對(duì)學(xué)生課堂討論與練習(xí)的表現(xiàn)進(jìn)行考核評(píng)分，作為總成績(jī)的參考；另一方面，注重學(xué)生課題調(diào)研和實(shí)踐的能力，采取提交課程論文的形式進(jìn)行考核。正確引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣、課程內(nèi)容、可行性、實(shí)踐難度進(jìn)行合理選題，并根據(jù)所選題目進(jìn)行文獻(xiàn)查閱和總結(jié)，完成調(diào)研報(bào)告或算法實(shí)現(xiàn)報(bào)告。結(jié)合者兩個(gè)方面進(jìn)行最終成績(jī)的評(píng)定，綜合衡量學(xué)生問(wèn)題分析能力、論文寫作能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

4 結(jié)語(yǔ)

航天類專業(yè)的本科生教學(xué)需針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)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(shí)用性。本文的“人工智能”課程教學(xué)改革方案不僅考慮到該課程屬于前沿叉學(xué)科的特點(diǎn)，也綜合考慮了航天類專業(yè)的特點(diǎn)。為了使課程教學(xué)更好地服務(wù)于學(xué)生，本文提出的改革方案打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將課堂理論講解、課堂討論、課后調(diào)研、項(xiàng)目實(shí)踐等相結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)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(jí)人才。

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篇8

“農(nóng)村地區(qū)的孩子，越來(lái)越難考上好學(xué)校。像我這種屬于中產(chǎn)階級(jí)家庭的孩子，衣食無(wú)憂，而且家長(zhǎng)也都是知識(shí)分子，而且還生在北京這種大城市，所以在教育資源上享受了得天獨(dú)厚的優(yōu)越條件?！?017年北京高考文科狀元熊軒昂的這一段話紅遍了網(wǎng)絡(luò)，人們?cè)俅蜗破饘?duì)教育資源分配不均現(xiàn)實(shí)的討論。與此同時(shí)，另一位高考網(wǎng)紅也出現(xiàn)了，沒(méi)有知識(shí)分子家長(zhǎng)和中產(chǎn)階級(jí)的家庭，也沒(méi)有享受北京的教育資源，卻和高考狀元們同場(chǎng)競(jìng)技并取得了134分的數(shù)學(xué)高分，這就是學(xué)霸君的智能教育機(jī)器人Aidam。

將人工智能應(yīng)用到機(jī)器人參加高考是為了什么，像AlphaGo一樣挑戰(zhàn)極限？學(xué)霸君的創(chuàng)始人兼CEO張凱磊表示：“很多人都搞錯(cuò)了，我們做機(jī)器人自動(dòng)解題，不是為了去挑戰(zhàn)人類做題的能力，這是沒(méi)有意義的，機(jī)器不可能自我覺(jué)醒地去發(fā)現(xiàn)一個(gè)新定理。” 他對(duì)智能教育機(jī)器人的期望是成為人類的助教，而且是可以針對(duì)每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化助教。

超越“老中醫(yī)”

在初高中階段，一個(gè)優(yōu)秀的教師是怎么樣的呢？假設(shè)他在考試后批閱學(xué)生的卷子，除了卷子上題目的對(duì)錯(cuò)，他還會(huì)回憶學(xué)生近期的表現(xiàn)，分析學(xué)生為什么會(huì)錯(cuò)，是知識(shí)點(diǎn)沒(méi)掌握，還是無(wú)法將題目的信息和已有的知識(shí)相聯(lián)系。優(yōu)秀的教師由此在腦海中對(duì)每個(gè)學(xué)生有一個(gè)整體的感覺(jué)，知道如何因材施教，然而這種感知能力是要靠長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)積累的（而且并非人人都能達(dá)到），難以表述和傳授，只有靠少數(shù)極優(yōu)秀的老師進(jìn)行方法總結(jié)，但代際傳承的效果并不好。

張凱磊認(rèn)為，教育資源的不足，本質(zhì)是優(yōu)秀教師數(shù)量的不足。如果能在降低教師負(fù)擔(dān)的同時(shí)，將優(yōu)秀教師的能力“復(fù)制”給普通教師，同時(shí)“放大”這種能力，將大大緩解教育資源不足的問(wèn)題。

他將教師的工作和醫(yī)生進(jìn)行了類比。醫(yī)生的工作可以劃分為診斷和治療兩部分，對(duì)應(yīng)教師對(duì)學(xué)生的能力判斷和知識(shí)講解。目前的教育模式恰似傳統(tǒng)的中醫(yī)，診斷同樣是要靠醫(yī)生 “望聞問(wèn)切”的個(gè)人水平，而且傳授不易。“沒(méi)有清晰的數(shù)字可讓人理解，也沒(méi)有可供分析的系統(tǒng)?！钡F(xiàn)在醫(yī)院已經(jīng)靠數(shù)字化很大程度上解決了診斷的問(wèn)題，“未來(lái)教育也會(huì)變成一個(gè)有科學(xué)依據(jù)，有信息數(shù)據(jù)做支撐，數(shù)字驅(qū)動(dòng)的領(lǐng)域，因?yàn)檫@樣的效率更高。”張凱磊說(shuō)。

相較人類教師，計(jì)算機(jī)的問(wèn)題在于機(jī)器的理解能力，要如何看懂題目。這也是學(xué)霸君利用人工智能在做的核心工作。智能機(jī)器人Aidam在考試中被扣掉的16分，全是在理解上出的問(wèn)題，當(dāng)然這也意味著人工智能已經(jīng)能看懂134分的題目了。想象這樣一個(gè)場(chǎng)景，學(xué)生做完作業(yè)和測(cè)試后，將結(jié)果傳輸給機(jī)器進(jìn)行判卷，除了判別對(duì)錯(cuò)，還和以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)算法發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)的薄弱點(diǎn)，給出針對(duì)性訓(xùn)練的題目，并將學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)以可視化圖表的形式傳遞給教師。

這個(gè)場(chǎng)景已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)。學(xué)霸君在安徽落地的合作學(xué)校中，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物使用了學(xué)霸君軟硬件服務(wù)的班級(jí)，這幾門學(xué)科的成績(jī)都大幅提升。通過(guò)學(xué)霸君研發(fā)的數(shù)據(jù)采集筆，在不改變學(xué)生書寫習(xí)慣的情況下，將整個(gè)過(guò)程的數(shù)據(jù)全部采集，然后由機(jī)器進(jìn)行識(shí)別判卷?！澳壳芭淖鳂I(yè)，機(jī)器批70%，正確率會(huì)在99%以上，機(jī)器判斷不了（主要是無(wú)法識(shí)別）的交給人工，未來(lái)會(huì)全部交給機(jī)器。”張凱磊說(shuō)，每天僅批改作業(yè)，教師就能節(jié)省接近2個(gè)小時(shí)，而數(shù)據(jù)分析結(jié)果將通過(guò)云服務(wù)展示給教師，“作業(yè)數(shù)據(jù)和考試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、掌握的知識(shí)點(diǎn)、學(xué)習(xí)態(tài)度，全部在表上清清楚楚”，學(xué)科主任、年級(jí)主任和校長(zhǎng)還可以看到學(xué)科、年級(jí)和全校層面的數(shù)據(jù)分析。

和時(shí)間做朋友

追根溯源，中國(guó)的教育源自于普魯士教學(xué)法，本質(zhì)是“在規(guī)定的時(shí)間，以規(guī)定的課時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)規(guī)定的內(nèi)容，最后考一次試”。在張凱磊看來(lái)，這樣的教育模式就像工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)一樣，而未來(lái)的教育模式將是高度個(gè)性化、規(guī)?；蛯I(yè)化的，“個(gè)性化是解決教育負(fù)擔(dān)過(guò)重和教育不公平的核心手段?！?/p>

這個(gè)發(fā)展可能會(huì)分為五個(gè)階段：

第一階段，進(jìn)行教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)字化，并且可以進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

第二階段，學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)被全面數(shù)據(jù)化，學(xué)校以數(shù)字化的形式對(duì)全校學(xué)科進(jìn)度進(jìn)行管理。

第三階段，教育實(shí)現(xiàn)中度的個(gè)性化，學(xué)生開始按學(xué)習(xí)進(jìn)度分層教學(xué)，出現(xiàn)小規(guī)模的教育集團(tuán)推動(dòng)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。

第四階段，教育實(shí)現(xiàn)高度個(gè)性化，中度的規(guī)模化。出現(xiàn)少數(shù)的大型教育集團(tuán)，“比如現(xiàn)在有7.6萬(wàn)所學(xué)校，未來(lái)2萬(wàn)所頭部的學(xué)校，是由100家教育集團(tuán)組成的。”一個(gè)校長(zhǎng)可能會(huì)管理十幾個(gè)校區(qū)，體系內(nèi)高度信息化，體系外形成學(xué)科、教學(xué)理論的競(jìng)爭(zhēng)。

第五階段，教育高度個(gè)性化、規(guī)模化、專業(yè)化。不再有教布置作業(yè)，學(xué)生使用系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)性化的自我訓(xùn)練，并依據(jù)能力和學(xué)習(xí)效果，在兩個(gè)月或更短時(shí)間內(nèi)分為不同層次接受教學(xué)。由最頂級(jí)的教師，通過(guò)系統(tǒng)觀察學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，對(duì)班級(jí)進(jìn)行針對(duì)性輔導(dǎo)。通過(guò)發(fā)達(dá)的視音頻及時(shí)通訊技術(shù)，一名教師也許可以教學(xué)上萬(wàn)名學(xué)生。

“長(zhǎng)期來(lái)看，學(xué)霸君會(huì)成為一個(gè)教育運(yùn)營(yíng)公司?！睆垊P磊認(rèn)為，目前學(xué)霸君實(shí)施落地的學(xué)校中，有一兩所已經(jīng)達(dá)到了第二階段，而從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，學(xué)霸君即將達(dá)到第三階段。但這依舊“任重而道遠(yuǎn)”。以學(xué)霸君核心技術(shù)之一的手寫識(shí)別為例，“我們可能是國(guó)內(nèi)做得極好的了，但直到今天，還有17個(gè)主要的課題沒(méi)解決，比如說(shuō)離線環(huán)境下混合中英文公式的手寫識(shí)別，沒(méi)有任何突破性進(jìn)展；聯(lián)機(jī)環(huán)境下的中英文識(shí)別已經(jīng)做到了高精度，但還不到大規(guī)模商業(yè)化的程度。”除此之外，學(xué)霸君的技術(shù)圖譜中還有視覺(jué)自然、語(yǔ)言語(yǔ)義、中文符號(hào)識(shí)別、在線手寫數(shù)學(xué)公式、提名推薦、深度學(xué)習(xí)，視音頻通訊等數(shù)十項(xiàng)技術(shù)的落地，“但好在我們已經(jīng)找到了模式，可以用海量的時(shí)間、數(shù)據(jù)來(lái)趟平它，然后讓用戶習(xí)慣和熟悉，帶來(lái)真正的價(jià)值。”

篇9

關(guān)鍵詞：信息化教學(xué)，高職院校，教學(xué)能力

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)已滲透到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生活的各個(gè)方面，全民教育、優(yōu)質(zhì)教育、個(gè)性化學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)已成為信息時(shí)代教育發(fā)展的重要特征。目前，人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬仿真等現(xiàn)代信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)過(guò)程，促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)教育資源的全面覆蓋，縮短了不同地域間優(yōu)質(zhì)教育資源調(diào)配差異，實(shí)現(xiàn)了教育公平。在“雙高計(jì)劃”建設(shè)背景下，全面提升高職教師信息技術(shù)應(yīng)用能力，充分發(fā)揮信息技術(shù)教學(xué)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用信息化教學(xué)手段進(jìn)行教育教學(xué)，有利于提升高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、信息化教學(xué)的理論依據(jù)

人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、移動(dòng)終端、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)，促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”融合，推動(dòng)職業(yè)教育信息化發(fā)展，是適應(yīng)教育現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)。越來(lái)越多的職業(yè)院校教師能夠主動(dòng)利用信息化技術(shù)及平臺(tái)，探索教學(xué)方法。信息化環(huán)境下的教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，具有教學(xué)方法靈活、交流互動(dòng)手段多樣、教學(xué)資源豐富等優(yōu)勢(shì)。

二、教師信息化教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

從近幾年信息化獲獎(jiǎng)作品的質(zhì)量和參賽數(shù)量來(lái)看，高職院校對(duì)信息化給予極大的熱情。大部分職業(yè)院校不惜重金打造比賽作品，從VR、AR等先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)和視頻的拍攝等各個(gè)環(huán)節(jié)都耗費(fèi)了大量的人力、物力，但是，學(xué)校管理者和教師沒(méi)有真正認(rèn)識(shí)到信息化教學(xué)對(duì)促進(jìn)教學(xué)模式改革、教學(xué)理念更新的重要性。大部分教師在教學(xué)活動(dòng)中還是簡(jiǎn)單地利用計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、投影等，教學(xué)設(shè)計(jì)沒(méi)有新意，沒(méi)有創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)生的主體地位沒(méi)有得到充分的發(fā)揮，教師缺乏將信息技術(shù)與專業(yè)課程進(jìn)行整合的能力。

三、信息化教學(xué)能力大賽對(duì)提升教師信息化能力的促進(jìn)作用

（1）創(chuàng)新了教學(xué)模式。信息化教學(xué)環(huán)境依靠互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室、全息投影等技術(shù)來(lái)創(chuàng)設(shè)和營(yíng)造情境，使授課、學(xué)習(xí)、評(píng)價(jià)等與教學(xué)流程相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)全部信息化，這樣不僅為教師提供了優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源和靈活的教學(xué)模式，也為學(xué)生提供了多樣化的學(xué)習(xí)途徑與學(xué)習(xí)方式。（2）創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境。獲獎(jiǎng)作品越來(lái)越注重利用信息化教學(xué)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。比如《影視鑒賞》，在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師一般是通過(guò)播放影視作品，引導(dǎo)學(xué)生感知人物形象，分析人物形象，掌握人物形象的塑造手法。信息化教學(xué)改變了傳統(tǒng)教學(xué)方式，教師主要采用任務(wù)教學(xué)法，借助藍(lán)墨云班課，自主微課，使學(xué)生對(duì)電影中的人物形象有初步的認(rèn)識(shí)，學(xué)生在頭腦風(fēng)暴區(qū)上傳喜愛的電影人物圖片、在討論版推薦影片，教師匯總后針對(duì)性地挑選并制成數(shù)字電影庫(kù)，為課堂練習(xí)做好準(zhǔn)備。（3）推動(dòng)了教學(xué)資源的開發(fā)與建設(shè)。綜覽近幾年獲獎(jiǎng)作品不難發(fā)現(xiàn)，大賽越來(lái)越重視教學(xué)資源的開發(fā)和建設(shè)。在線開放課程已成為職業(yè)院校必備的教學(xué)平臺(tái)，為了在比賽中取得優(yōu)異成績(jī)，大部分職業(yè)院校從2016年開啟了在線開放課程的建設(shè)歷程。各省教育主管部門為了鼓勵(lì)職業(yè)院校建設(shè)在線開放課程的積極性，開展了省級(jí)在線開放課程的評(píng)選，從政策、制度、評(píng)優(yōu)等方面加大了在線開放課程的傾斜力度。

四、高職教師信息化教學(xué)能力提升的有效途徑

（一）國(guó)家層面

1.以提質(zhì)培優(yōu)為契機(jī)，全方位提升高職教育信息化水平?！半p高計(jì)劃”和職業(yè)院校提質(zhì)培優(yōu)對(duì)職業(yè)院校提升信息化水平有明確指出，職業(yè)院校要加快智慧校園建設(shè)，適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”需求，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、VR/AR、人工智能、5G網(wǎng)絡(luò)、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)和教育理念的最新發(fā)展，構(gòu)建信息技術(shù)支持下的教學(xué)空間、工作場(chǎng)所和虛擬場(chǎng)景及其相互融合的環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生自主、泛在、個(gè)性化學(xué)習(xí)。智慧教室、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室、虛擬工廠的不斷完善，教學(xué)模式的改革，師生信息素養(yǎng)和信息化教學(xué)能力的提高，促進(jìn)了信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，提升了教師信息化水平。2.不斷完善信息化教學(xué)大賽制度，積極轉(zhuǎn)化大賽成果并廣泛共享。國(guó)家對(duì)提升職業(yè)院校教師信息化水平非常重視，在中國(guó)特色高水平院校的申報(bào)環(huán)節(jié)中，把信息化國(guó)賽獲獎(jiǎng)經(jīng)歷作為必備條件之一。國(guó)家應(yīng)出臺(tái)轉(zhuǎn)化大賽成果的制度，推動(dòng)比賽成果轉(zhuǎn)化。

（二）學(xué)校層面

1.推進(jìn)智慧數(shù)字教室建設(shè)。全面改善學(xué)校網(wǎng)絡(luò)條件，升級(jí)校園網(wǎng)主干帶寬，實(shí)現(xiàn)無(wú)線WI-FI6和5G通信網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，完成IPv6規(guī)?；渴?。按照新一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，加快學(xué)校信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)集現(xiàn)代技術(shù)為一體的智能教室，建成全向交互、全面感知、高效協(xié)同的智慧校園。運(yùn)用信息技術(shù)推進(jìn)教育教學(xué)改革，實(shí)施線上線下教學(xué)融合發(fā)展計(jì)劃，全學(xué)段推動(dòng)“課堂革命”。2.健全信息化教學(xué)考評(píng)制度。學(xué)校要高度重視信息化教學(xué)，完善學(xué)校信息化教學(xué)大賽機(jī)制，每年定期組織信息化教學(xué)比賽，積極打造優(yōu)秀作品參加省級(jí)、國(guó)家級(jí)教學(xué)能力大賽，并對(duì)獲獎(jiǎng)教師在職稱評(píng)定以及各種評(píng)優(yōu)活動(dòng)中傾斜。把學(xué)生信息化能力素養(yǎng)列入人才培養(yǎng)方案及日常學(xué)習(xí)計(jì)劃中，提高學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和優(yōu)質(zhì)在線資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的能力。

篇10

 

1.1從“人工智能”到人機(jī)系統(tǒng)

 

Wiener的“控制論”和錢學(xué)森的“工程控制論”是人們研制較為簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，且系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境也不復(fù)雜情況下的一面旗幟。

 

1956年，在美國(guó)Dartmouth舉行的一個(gè)信息科學(xué)大會(huì)上，J.McCarthy和H.Simon倡議開展人類思維活動(dòng)規(guī)律的研究，并給予其“人工智能”(ArtificialIntelligence)的命名。人工智能主要研究用人工的方法和技術(shù)來(lái)模仿、延伸及擴(kuò)展人的智能，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能。迄今為止，這一方向雖然已取得了不少成就，如博弈、自動(dòng)定理證明、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言理解、自動(dòng)編程和專家系統(tǒng)等，但是，傳統(tǒng)的人工智能在方法論上以符號(hào)推理為中心，企圖用機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)人類的思維活動(dòng)。所以，許多年來(lái)的研究雖然取得了一些成就，但距離人工智能提出的目標(biāo)還有很大距離。

 

近三十年來(lái)，人工智能進(jìn)展緩慢。1979年，H.L.Dreyfus《計(jì)算機(jī)不能做什么?》一書的副標(biāo)題就是“人工智能的極限”提出了人工智能存在不可逾越的障礙。緊接著，以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的“計(jì)算智能”和Brooks的反應(yīng)式結(jié)構(gòu)(“沒(méi)有表示”、“沒(méi)有推理”的系統(tǒng))給傳統(tǒng)的符號(hào)智能帶來(lái)了巨大沖擊。特別是日本提出的“第五代計(jì)算機(jī)”并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，僅以實(shí)現(xiàn)一個(gè)“人機(jī)對(duì)弈”而告終，這些事實(shí)都促使人們對(duì)“智能”(或“人工智能”)要有一個(gè)重新的認(rèn)識(shí)。對(duì)人工智能四十年的研究進(jìn)行反思，使人們從科學(xué)概念上明白了以往不自覺(jué)地企圖用機(jī)器解決一切問(wèn)題的局限性，并試圖從科學(xué)觀念、研究目標(biāo)和方法論上打開思路，以重新認(rèn)識(shí)，尋求新的途徑。

 

另一方面，四十年來(lái)，特別是從最近二十多年科學(xué)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，在當(dāng)前的信息社會(huì)中，信息技術(shù)是立國(guó)之本，信息化的進(jìn)一步發(fā)展必然走向“智能化”因此，以“智能”為核心的技術(shù)是至關(guān)重要的。從兩次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以及其他局部戰(zhàn)爭(zhēng)，我們可以十分清楚地看出，今后的戰(zhàn)爭(zhēng)是人——機(jī)結(jié)合的智能系統(tǒng)之間的對(duì)抗，而智能技術(shù)將會(huì)覆蓋幾乎所有的工程技術(shù)領(lǐng)域。

 

既然完全基于機(jī)器的符號(hào)推理(也包括其他的智能方法)不能達(dá)到實(shí)現(xiàn)人的思維的目的，那么有沒(méi)有其他道路可循?這是人們都很關(guān)心的問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題要從兩方面著手。一方面，需要腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等一些研究人的智慧的基礎(chǔ)學(xué)科繼續(xù)研究人的思維規(guī)律一一這也是人類永遠(yuǎn)的追求。雖然目前還不能做到這一點(diǎn)，但人們總是在不遺余力、一步一步地向著這一目標(biāo)前進(jìn)。當(dāng)然，這也是人類社會(huì)發(fā)展賦予智能學(xué)科的一個(gè)任務(wù)，這就是智能科學(xué)的目標(biāo)。另一方面，社會(huì)生產(chǎn)、生活、科技、軍事各個(gè)方面又提出了層出不窮的需求，迫切要求設(shè)備、系統(tǒng)、工程要“智能化”而現(xiàn)在尚沒(méi)有真正能模擬人的智慧的計(jì)算機(jī),因此計(jì)算機(jī)還不能代替人。解決這個(gè)問(wèn)題只有從兩方面入手，一方面實(shí)事求是，盡量開拓、發(fā)展當(dāng)前的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，使計(jì)算機(jī)盡可能多地幫助人做工作;另一方面，盡可能把人的智慧包含到系統(tǒng)中去，人要起主導(dǎo)作用，但要充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造出最有“智能”的人機(jī)結(jié)合系統(tǒng)。

 

具體來(lái)說(shuō)，人機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)就是將人作為一個(gè)組成部分包括到系統(tǒng)之中，并能清楚地區(qū)分出哪些工作應(yīng)該由人完成，哪些工作應(yīng)該由機(jī)器完成。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)行到需要人完成的工作時(shí)，系統(tǒng)就將工作交給人;而當(dāng)需要機(jī)器完成時(shí)，就將任務(wù)轉(zhuǎn)交給機(jī)器，最終構(gòu)成一套和諧的、協(xié)調(diào)的、高效的運(yùn)行機(jī)制，以保證系統(tǒng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

 

1.2“智能”學(xué)科的三個(gè)層次

 

根據(jù)研究任務(wù)的不同，智能科學(xué)技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容可以劃分為智能科學(xué)、智能技術(shù)、智能工程三個(gè)層次。

 

(1)智能科學(xué)(IntelligenceScience)

 

這是基礎(chǔ)研究的層次，它的主要任務(wù)是研究人的智慧，建立人機(jī)結(jié)合系統(tǒng)的理論，并用其模擬人的智慧。智能科學(xué)主要包括腦科學(xué)、思維科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等在內(nèi)的基礎(chǔ)學(xué)科。

 

思維科學(xué)著重研究人的思維規(guī)律，也就是研究人是如何思維的，這種研究的目的是為了給人工智能提供基礎(chǔ)，也就是告訴計(jì)算機(jī)要模擬什么。而認(rèn)知科學(xué)則是研究人的認(rèn)識(shí)，也就是人是如何認(rèn)識(shí)事物的，并將其擴(kuò)展去研究動(dòng)物的智能。

 

智能科學(xué)的成果將是整個(gè)智能科技發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。

 

(2)智能技術(shù)(IntelligenceTechnology)

 

在智能科學(xué)的框架內(nèi)創(chuàng)建人機(jī)結(jié)合的智能系統(tǒng)，需要有合適的方法、工具和技術(shù)，這就是智能技術(shù)。

 

信息的本質(zhì)是知識(shí)，而知識(shí)是構(gòu)成智能的基礎(chǔ)。因此，信息化發(fā)展必然走向智能化。

 

(3)智能工程(IntelligenceEngineering)

 

用智能科學(xué)的理念和思想，充分運(yùn)用智能技術(shù)工具去創(chuàng)建各種應(yīng)用系統(tǒng)，這就是智能工程?！爸悄芑睂?shí)質(zhì)上就是智能工程實(shí)現(xiàn)的過(guò)程和歸宿。智能工程是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的前沿陣地，特別是高技術(shù)發(fā)展的核心動(dòng)力之一。同時(shí)，它也是當(dāng)前新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向、開發(fā)策略和顯著標(biāo)志。

 

2無(wú)處不在的智能科技

 

2.1前沿高技術(shù)是智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力和源泉

 

智能科學(xué)技術(shù)是一個(gè)融合計(jì)算機(jī)、人工智能、模式識(shí)別等研究領(lǐng)域的交叉性學(xué)科，這些前沿高技術(shù)也是當(dāng)前智能科學(xué)發(fā)展的動(dòng)力和源泉。

 

在所有系統(tǒng)中，體現(xiàn)智能行為的工具和載體就是計(jì)算機(jī)。所以，計(jì)算機(jī)科學(xué)很自然地成為智能科學(xué)發(fā)展最重要的支撐點(diǎn)和原動(dòng)力之一。

 

以符號(hào)推理為基礎(chǔ)的人工智能方法和以人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為代表的計(jì)算智能方法仍然是當(dāng)前智能技術(shù)的重要組成部分。它們從不同的途徑和方法進(jìn)行問(wèn)題求解，在搜索、規(guī)劃、學(xué)習(xí)等各類問(wèn)題中取得了相當(dāng)有價(jià)值的成果。

 

模式識(shí)別是人類智能的一種體現(xiàn)。“模式”是一個(gè)極為廣泛的概念，如圖像、圖形、文字、語(yǔ)言都是一種“模式”。按Zadeh的定義，“模式識(shí)別”是一種從“模式”出發(fā)的一種非線性映射，它是一種技術(shù)，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)人類智慧的一部分功能，如文字識(shí)別(認(rèn)字)、語(yǔ)言的說(shuō)與聽等。模式識(shí)別的目的是將對(duì)象進(jìn)行分類，可以是圖像、信號(hào)波形式或者任何可測(cè)量且需要分類的對(duì)象。模式識(shí)別在工業(yè)自動(dòng)化以及信息處理和檢索中變得日益重要，這種趨勢(shì)把模式識(shí)別推向工程應(yīng)用研究的高級(jí)階段。在大多數(shù)機(jī)器智能系統(tǒng)中，模式識(shí)別是用于決策的主要部分。

 

模式識(shí)別技術(shù)在各種工程實(shí)際系統(tǒng)中大量存在。機(jī)器視覺(jué)的主要技術(shù)基礎(chǔ)就是模式識(shí)別;OCR(光學(xué)字符識(shí)別)是模式識(shí)別的另一個(gè)重要應(yīng)用，它是識(shí)別文字字符信息的很主要的手段;計(jì)算機(jī)輔助診斷也是另一個(gè)重要的應(yīng)用，多種醫(yī)學(xué)圖像處理已成為當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn);語(yǔ)言識(shí)別當(dāng)然是模式識(shí)別另一個(gè)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。其他如指紋識(shí)別，以及其他生物器官的識(shí)別、簽名認(rèn)證、文本檢索、表情和手勢(shì)識(shí)別，都是很有趣的研究領(lǐng)域，也是用來(lái)開發(fā)人機(jī)結(jié)合智能系統(tǒng)的很有價(jià)值的技術(shù)。

 

當(dāng)前，對(duì)復(fù)雜智能系統(tǒng)進(jìn)行研究的核心是解決人與機(jī)器的結(jié)合問(wèn)題，也就是人作為系統(tǒng)的一個(gè)組成部分參與到系統(tǒng)的運(yùn)行中，系統(tǒng)功能中也應(yīng)體現(xiàn)出人的一部分作用。人與機(jī)器的結(jié)合有兩個(gè)層次，一是人作為一個(gè)成員，綜合到系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)中;一是人和機(jī)器的結(jié)合通過(guò)某個(gè)“人機(jī)界面”來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這種界面不僅僅是目前計(jì)算機(jī)普通采用的圖標(biāo)界面，而是包含了模式識(shí)別這類涉及感知方面問(wèn)題的廣義的人機(jī)界面。這是當(dāng)前十分活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域，最有代表性的包括多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality)技術(shù)。

 

2.2現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和復(fù)雜工程急需智能科學(xué)技術(shù)

 

隨著社會(huì)的發(fā)展，人類在生產(chǎn)、生活等各個(gè)方面也不斷提出新的需求，因此現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不斷壯大，并日趨復(fù)雜?，F(xiàn)在，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和復(fù)雜工程急需智能科學(xué)技術(shù)，一批已經(jīng)在發(fā)揮重要作用的技術(shù)如下：

 

*智能自動(dòng)化和控制技術(shù)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、產(chǎn)品自動(dòng)檢測(cè)和質(zhì)量控制、工藝參數(shù)的優(yōu)化和自動(dòng)設(shè)定、故障自動(dòng)診斷的報(bào)警等;

 

*智能CAD復(fù)雜工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)智能儀表對(duì)工藝參數(shù)的自動(dòng)分析、監(jiān)測(cè)、報(bào)警和調(diào)整;

 

智能交通紅綠燈管理、基于GPS與電子地圖的定位與導(dǎo)航、安全監(jiān)控、車流自動(dòng)疏導(dǎo)等;

 

*智能仿真技術(shù)，這是大型復(fù)雜工程設(shè)計(jì)不可缺少的手段。

 

2.3智能科技是現(xiàn)代軍事科技(包括航天領(lǐng)域)最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一

 

智能科技是現(xiàn)代軍事科技最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。近代科技發(fā)展的歷史表明，軍事的需求總是科技創(chuàng)新的最大動(dòng)力之一，“以軍帶民”是一般規(guī)律。軍用技術(shù)輻射和帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)是一條促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分有效的途徑。因此，軍事科技(包括航天領(lǐng)域)也是應(yīng)用智能技術(shù)最多的領(lǐng)域之一。

 

未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的重要武器——無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)(無(wú)人機(jī)、無(wú)人戰(zhàn)車、自主水下機(jī)器人、機(jī)器人士兵等)的自動(dòng)導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、自動(dòng)避障、目標(biāo)識(shí)別、自動(dòng)駕駛和其他自主控制技術(shù)等都是智能技術(shù)的典型應(yīng)用。以無(wú)人機(jī)為例，它是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中掌握制空權(quán)的重要手段，在近年來(lái)的幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中都發(fā)揮了很大作用，例如它可以進(jìn)行偵察，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后引導(dǎo)有人飛機(jī)實(shí)行攻擊，并對(duì)攻擊效果進(jìn)行評(píng)估。

 

在地面軍用機(jī)器人中，智能技術(shù)也發(fā)揮著重要作用。

 

地面軍用機(jī)器人不僅可以在平時(shí)幫助人類排除炸彈，完成要地保安任務(wù)，還可以在戰(zhàn)時(shí)代替士兵執(zhí)行掃雷、偵察和攻擊等各種任務(wù)。例如，美國(guó)的ALV是一種高水平的陸地自主軍用機(jī)器人，它采用各種智能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自主操作。ALV裝有高級(jí)彩色攝像機(jī)(視覺(jué))，用以識(shí)別道路，同時(shí)還配備有陣列激光測(cè)距儀，用以識(shí)別障礙;它可以根據(jù)道路場(chǎng)景規(guī)劃行車路徑，避免碰撞，躲避障礙，實(shí)現(xiàn)公路上的自動(dòng)駕駛，行車速度可達(dá)60千米/小時(shí)。除此之外，車上還可裝載各種儀器，以完成不同的偵察任務(wù)。

 

防爆(暴)機(jī)器人是機(jī)器人發(fā)揮威力的另一重要領(lǐng)域。暴徒、爆炸、火災(zāi)以及其他災(zāi)害都是非常危險(xiǎn)的環(huán)境，因此用機(jī)器人去處理是減少危險(xiǎn)、提高成功率的有效途徑。在反恐斗爭(zhēng)中，有針對(duì)性地研制這類機(jī)器人，是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。

 

航天領(lǐng)域綜合展現(xiàn)了最高水平的智能科技，人造衛(wèi)星、航天器和各種太空探測(cè)器是當(dāng)代高水平智能技術(shù)的綜合體現(xiàn)。在2004年初，在火星成功著陸的火星探測(cè)機(jī)器人是最有說(shuō)服力的例子之一。

 

2.4為人類生活服務(wù)是智能科技發(fā)展的廣闊天地

 

為人類生活服務(wù)是科技的重要方向。隨著人類生活水平的不斷提高，生活質(zhì)量也需要不斷改善，服務(wù)要求更周到，做到方便、舒適、節(jié)約、安全，更具人性化。這種需要也為智能科技的發(fā)展增添了新的活力。

 

具有一定智能的機(jī)器人代替人做服務(wù)工作是一種發(fā)展趨勢(shì)，這也是智能技術(shù)為人類服務(wù)最有代表性的事件之一。

 

這類機(jī)器人的典型例子有：可以自動(dòng)完成清掃任務(wù)和自動(dòng)充電的清掃機(jī)器人;能輔助醫(yī)生進(jìn)行外科手術(shù)的醫(yī)療機(jī)器人;能為病人服務(wù)的機(jī)器人護(hù)士;可在家中進(jìn)行巡視、監(jiān)測(cè)潛在危險(xiǎn)情況并適時(shí)報(bào)警的家庭保安機(jī)器人;用于照顧老、病、殘的服務(wù)機(jī)器人等。

 

總而言之，只要有需要的地方，就有可能是機(jī)器人可以服務(wù)的地方。

 

3對(duì)"智能科學(xué)與技術(shù)〃專業(yè)架構(gòu)的思考

 

從上面列舉的很少一部分實(shí)例，我們已經(jīng)可以看出當(dāng)前智能科技的發(fā)展?fàn)顩r。它無(wú)處不在、發(fā)展迅猛、功效卓著，已經(jīng)成為當(dāng)前科技發(fā)展不可缺少的部分。它是許多重大工程的支撐，引領(lǐng)許多傳統(tǒng)領(lǐng)域向現(xiàn)代化方向發(fā)展，是當(dāng)代前沿高技術(shù)發(fā)展的重要方向。

 

另一方面，計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、控制科學(xué)等學(xué)科的進(jìn)步，也極大地促進(jìn)了智能科技的快速發(fā)展，智能化科技已經(jīng)展現(xiàn)出一幕幕誘人的場(chǎng)景?？萍及l(fā)展的根本是人才，“智能科學(xué)與技術(shù)”大學(xué)本科專業(yè)已經(jīng)成功設(shè)立，邁出了培養(yǎng)高層次人才的關(guān)鍵一步，這必將推動(dòng)我國(guó)的智能科技更快地向前發(fā)展。

 

目前，追溯各個(gè)設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)學(xué)校的本源，可以發(fā)現(xiàn)各校之間差別甚大。有的學(xué)校的“人工智能”專業(yè)從計(jì)算機(jī)科學(xué)延伸而來(lái)，有的則來(lái)自控制科學(xué)和控制工程，還有的由信息科學(xué)的其他分支演變而來(lái)。在歸屬方面，有的學(xué)校將其歸于理科，而有的學(xué)校則將其納入工程學(xué)科。此外，設(shè)置該專業(yè)的行政學(xué)院亦有所區(qū)別，不同學(xué)校的智能學(xué)科分別隸屬于各類學(xué)院。這種現(xiàn)象正好說(shuō)明“智能科學(xué)與技術(shù)”這一學(xué)科發(fā)展的多源性，學(xué)科發(fā)展的空間大，應(yīng)用需求面廣。

 

另一方面，面對(duì)這樣一個(gè)蓬勃發(fā)展、涉及面極廣的新興學(xué)科，如果培養(yǎng)各層次的人才，高校教育應(yīng)該有一個(gè)怎樣的架構(gòu)，已經(jīng)成為一個(gè)不可回避的問(wèn)題擺在我們面前。解決好這個(gè)問(wèn)題，就可能推動(dòng)學(xué)科和人才培養(yǎng)順利發(fā)展。從學(xué)科發(fā)展的多源性和應(yīng)用面的廣譜性來(lái)看，智能學(xué)科不可能作為另一個(gè)學(xué)科的二級(jí)學(xué)科來(lái)發(fā)展。從學(xué)科的性質(zhì)來(lái)說(shuō)，“智能科學(xué)與技術(shù)”應(yīng)該建立一級(jí)學(xué)科的架構(gòu)。根據(jù)我國(guó)教育體制的結(jié)構(gòu)以及多層次人才培養(yǎng)的需求，可以設(shè)想如下架構(gòu)。

 

“智能科學(xué)與技術(shù)”作為一級(jí)學(xué)科，設(shè)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)，根據(jù)各個(gè)學(xué)校的不同情況，將其分別歸屬為理學(xué)或工學(xué)。對(duì)于不同的歸屬，該專業(yè)在培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方式上應(yīng)有所區(qū)別，理學(xué)應(yīng)偏重基礎(chǔ)研究，而工學(xué)則應(yīng)注重技術(shù)和工程。一級(jí)學(xué)科下設(shè)若干個(gè)二級(jí)學(xué)科，二級(jí)學(xué)科設(shè)碩士點(diǎn)和博士點(diǎn)。二級(jí)學(xué)科的設(shè)置需要更進(jìn)一步考慮學(xué)科發(fā)展的多源性以及延拓應(yīng)用的專業(yè)性，梳理分類，并結(jié)合現(xiàn)實(shí)的需要與可能，經(jīng)過(guò)充分的討論后來(lái)決定，這是多層次架構(gòu)中最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。

 

以上架構(gòu)屬于人才培養(yǎng)架構(gòu)的高層次，即研究生培養(yǎng)階段。目前，更有現(xiàn)實(shí)意義的是解決本科階段培養(yǎng)中的問(wèn)題。現(xiàn)在，多所高校招收了“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的本科學(xué)生，并開始有畢業(yè)生走向社會(huì)，因此正是總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，走向新的發(fā)展階段的時(shí)機(jī)。本科教育是學(xué)科發(fā)展的根本，有了本科基礎(chǔ)，各層次人才培養(yǎng)就有了基礎(chǔ)，高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)就有了希望。由于“人工智能”學(xué)科的多源性，各個(gè)學(xué)校的培養(yǎng)方案有不少差別，有的按理學(xué)，有的按工學(xué)。按照國(guó)家的教育體制和社會(huì)需求，按理學(xué)或工學(xué)適當(dāng)規(guī)范本科教學(xué)方案，對(duì)當(dāng)前推進(jìn)“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的健康發(fā)展是非常重要的。